TWI474869B - 具有路徑分裂歧管的電漿反應室氣體分佈板 - Google Patents

Description

具有路徑分裂歧管的電漿反應室氣體分佈板

本發明有關一用於處理一工件(如半導體晶圓)的電漿反應室，更明確地，係關於一用於此反應室的氣體分佈板。

一氣體分佈噴頭位於工件或半導體晶圓之上的反應室頂蓋。一傳統噴頭具有一環形充氣室，其中氣體在一端引入並在環形充氣室內以方位角循環。此噴頭的氣體注入孔在充氣的室底板以方位角分佈出口。此噴頭的一問題在於因為氣壓沿方位角流動路徑通過充氣室時不均勻，氣體分佈在方位角不均勻。另一問題為某些製程轉換，如由氬製程氣體至氧製程氣體的轉換，在氣體出口產生部分電弧(電漿點燃)。此至少部分歸因於在轉換期間充氣室中氬及氧的非均勻分佈。在轉換期間，在最接近氣體供應的區域為氧佔主體而在離氣體供應最遠的區域為氬佔主體。

在噴頭下的電漿具有對應之氧與氬的不均勻。因為含有較多氬的電漿部分吸收更多的電漿源功率，電漿密度相對變的較不均勻。再者，含有較多氬的電漿部分之被覆厚度小於主要含有氧的部分。此導致在含有氬多於氧的電漿區域上的噴頭出口中點燃或電弧。此條件可能持 續直至所有的氬已由進入的氧氣體置換，其可能要佔用數秒的狀況。

需要一導入製程氣體的方法，其在一製程氣體轉換至一不同製程氣體的製程轉換期間可避免氣體的不均勻分佈。

在一實施例中，揭露一氣體分佈噴頭組件，其係適用於處理一工件或半導體晶圓的電漿反應室。在一實施例中，此噴頭組件包括一路徑分裂歧管，其包含氣體供應入口及包覆罩與複數個延伸通過包覆罩的氣體出口。此路徑分裂歧管更包括複數個通道，該通道包含複數個在入口及各個複數個出口之間的等長路徑。一噴頭組件的噴頭相鄰於歧管的包覆罩且對複數個出口開放。此噴頭包括一噴頭底板及複數個軸向延伸通過噴頭底板的氣體注入孔。此組件更包括一位於噴頭底板下的電極，電極具有複數個以噴頭氣體注入孔顯示的軸向孔。

本發明可配合在附圖中說明的實施例而有一較詳細的描述，故可獲得本發明在前文提及的實施例及可詳細瞭解之方式摘述於前文中。然而，需注意後附的圖式為僅用於說明本發明的基本實施例且因此不應被視為限制本發明的範疇，因為本發明容許其他相等功效的實施例。

為了促進瞭解，儘可能使用相同的元件標號以指定在圖式中共用的相同元件。在圖式中的圖皆為示意圖而非一定比例。

配合第1圖，一工件102(其可為一半導體晶圓)夾持於反應室104的工件支架103上。此工件支架103可由一舉升伺服器105選擇性地上升及降下。反應室104由室側壁106及一頂蓋108限制。在一實施例中，頂蓋108為一氣體分佈噴頭組件，其包括一蓋505(第2圖)、歧管510(第3A及3B圖)及一噴頭515(第4圖)。如在第1圖呈現，蓋505架於歧管510上且歧管510架於噴頭515頂部。如第4圖說明，噴頭515具有小的氣體注入孔110延伸其中。再配合第1圖，氣體分佈噴頭組件108由製程氣體供應源112接受製程氣體。一電容耦合RF電漿源功率施用器係由頂蓋108中的電極116所組成。

本說明書描述的許多實施例主要有關一用於(例如)介電蝕刻製程的電容耦合電漿反應室，其中無感應耦合功率施用器。然而，在其他製程應用的實施例中，如多晶矽蝕刻製程或金屬蝕刻製程，可提供一感應耦合功率施用器，如一說明於第1圖之頂部的線圈天線114。在此一實施例中，為了容許由頂部線圈天線114感應耦合至 反應室104，頂蓋108可由介電材料(如陶瓷)形成，且頂蓋電極116可具有複數個徑向溝槽。線圈天線114由一RF產生器118驅動。在一實施例中，此線圈天線114由內與外導體繞組114a、114b組成，同時產生器118可經各別的阻抗匹配120a、120b將RF產生器118a、118b分別耦接至內與外線圈天線114a、114b。然而，需瞭解在其他使用的實施例中，例如介電蝕刻，可免除線圈天線114(114a及114b)，在此例子中電極116可不需有溝槽且頂蓋108可由金屬形成。

在一實施例中，RF功率產生器122經阻抗匹配元件124提供高頻(HF)或非常高頻(VHF)功率(例如，在約27MHz至200MHz範圍間)至頂部電極116。功率耦接至一於反應室104中工件支架103上形成的電漿126。

RF電漿偏壓功率由耦接至晶圓102下側的電極130之RF偏壓電源耦合至工件102。在一實施例中，RF偏壓電源可包括一低頻(LF)RF功率產生器132(100kHz至4MHz)及另一可為高頻(HF)RF功率產生器(4MHz至27MHz)之RF功率產生器134。一阻抗匹配元件136耦接於偏壓產生器132、134與工件支架電極130間。一真空泵160經閥162由反應室104排除製程氣體，該閥可以調節排除速率。若工件支架103為一靜電夾，則一DC夾持電源供應器170連接至電極130。一電容172提供DC電源供應器170的隔離。

在一實施例中，一系統控制器140可控制電源產生器118、122。此控制器140亦可控制真空泵160的泵出速率及/或排空閥162的開口大小。此外，控制器140可控制偏壓產生器132、134。

一實施例中的蓋505繪示於第2圖，且其可為一由金屬或絕緣材料組成的碟。蓋505具有自蓋505外緣向內延伸的延長徑向內區與外區氣體供應通道1201、1202。氣體供應源112的內區與外區氣體控制板112a、112b(第1圖)供應製程氣體至各自的氣體供應通道1201、1202。氣體控制板112a、112b各自控制含有不同製程氣體種類或化合物的多數(多重)製程氣體源之製程氣體流速。

如說明於第3A及3B圖的頂及底視圖，在一實施例中的歧管510為一碟狀，其具有如在頂表面(第3A圖)形成之通道1204及在底表面(第3B圖)形成之通道1206的氣體分佈通道。頂表面通道1204與底表面通道1206經延伸通過歧管510的孔1208相通。第3A圖之頂表面通道1204可由佔據圓形區域的徑向內組的通道1210或內區1211與佔據環形區域的徑向外組的通道1212或外區1213組成。在一實施例中，噴頭/頂蓋組件108(第1圖)區分氣體分佈為複數個獨立同心氣體分佈區。在第3圖之歧管510的說明實施例中，此些區由圓形內區1211(具有通道1210的內組)及環形外區1213(具有通道1212的外組)組成。

在一實施例中，歧管510的外通道1212在朝向蓋505之氣體供應通道1202的軸向埠1202a(顯示於第2圖)之接收端1214開始。在第3A圖的實施例中，此外通道1212在多重T-接合處1216中佈局，其中氣體流在每一T-接合處1216為均等的區分至相反的周緣方向。每一T-接合處1216位於對應之T-圖案1219的中心。T-接合處1216分散，故氣體流在連續較短的拱形通道1212-1、1212-2、1212-2、1212-4分離，依序為以長通道1212-1開始並在短通道1212-4終止。此短通道1212-4在尖端1220終止。每一孔1208位於各自的尖端1220。每一T-圖案1219為以對應之T-接合處1216對稱，故氣體由接收端1214行經通道1212至不同孔1208的距離為相同。此特徵可提供在外氣體區1213之所有孔1208均等的氣壓。

在一實施例中，在第3A圖實施例中的內區通道1210同樣以T-圖案配置。第3A圖之歧管510的內區通道1210由位於蓋505之供應通道1201的蓋505軸向埠1201a(顯示於第2圖)之下氣體接收端1230開始。回至第3A圖，在一實施例中，此氣體流在第一T-接合處1232a沿同心通道1210-1分流至二相反的周緣方向，此二相反方向之每一氣體流接著在一對T-接合處1232b、1232c分流為二，以產生四區分的氣體流路徑而供應四個分別的T-圖案1234a、1234b、1234c、1234d。每一T-圖案1234a-1234d的每一者由形成T-圖案的通道1236-1、1236-2組成。孔 1208的對應之一位於T-圖案通道1236-1、1236-2之對應之一的尖端之內或接近之。此T-圖案1234a至1234d為對稱，故在內區中由接收端1230至每一孔1208的氣體流距離為相等，以確保在內區1211中的孔1208為均勻氣壓。氣體流在相反於輸入端1230延伸小於一圓(例如在第3A圖的實施例為小於一半圓)。

在一實施例中，配合第3B圖中說明的歧管510之底視圖，在歧管510的底表面之底表面通道1206區分為圓形內區1300及一包圍內區1300的環形外區1302。在說明的實施例中，在區1300、1302之每一者的通道1206形成連續的「H」圖案1309。例如，在外區1302中，通道由拱型同心通道1310、1312及徑向通道1314組成。每一「H」圖案1309係藉由徑向通道之一連接同心通道1310、1312而形成。每一同心通道1310、1312延伸一限制的弧(例如四分之一圓)。在外區1302的孔1208位於每一徑向通道1314的中心。

在一實施例中，在內區1300中，底表面通道1206包括一組弧狀同心通道1320、1321、1322，每一延伸小於一完整的圓。最內的周圍通道1320沿一接近(但稍微少於)一完整的圓之弧度延伸。下一周圍通道1321(其為二)沿大約半圓的弧延伸。再下一周圍通道1322(其為四)沿大約四分之一圓的弧延伸。徑向通道1323連接弧狀通道1320、1321、1322。一「H」圖案1309由每一徑向通道1323及一對同心通道1321、1329間的連接而形成。孔 1208位於同心通道1321、1322間的徑向通道1323一半上。此外，部分孔1208位於最內同心通道1320上。在第3B圖，內區1300中的二孔1208-1及1208-2為第3A圖之T-圖案1234b的孔。

第4圖說明噴頭515及延伸通過其間的氣體注入孔110之實施例。複數個噴頭氣體注入孔110排列於不同的歧管510的底表面通道1206。因為每一注入孔完全延伸通過噴頭515，其在噴頭515頂面及底面的孔圖案為相同。

歧管510的頂表面通道1204自每一內及外區氣體輸入通道1201、1202均勻分布氣壓至孔1208。歧管510的底表面通道1206可由歧管510之孔1208均均分佈氣壓至噴頭515的氣體注入孔110。

第5圖繪示一實施例之歧管510的底表面通道1206之內區1300與噴頭氣體注入孔110的排列。第6圖繪示一實施例之歧管510的底表面通道1206之外區1302與噴頭氣體注入孔110的排列。在第5圖說明的一實施例中，由歧管孔1208至最近的噴頭氣體注入孔110的氣體流路徑相同於內區1300的所有歧管孔1208。在第6圖，由歧管孔1208至對應的噴頭氣體注入孔110的氣體流路徑相同於外區1302的所有歧管孔1208。此特徵可提供在每一區1300、1302內的噴頭515之所有氣體注入孔110的均勻氣壓，雖然不同區1300、1302可具有不同氣壓。

第7圖繪示本發明一實施例之在噴頭515內形成如一薄傳導層的平面電極116之俯視圖。若存在感應耦合功率施用器114，提供電極116的徑向溝槽1340。徑向溝槽1340防止感應耦合功率被電極116吸收，因此使經感應耦合經電極116由線圈天線114及進入反應室的功率為小或無損失。可選擇地，如第4圖所示，徑向溝槽1340可與噴頭515之氣體注入孔110重疊(雖然孔110由第4圖一般看不見)。若不存在線圈天線14，則可省去徑向溝槽1340，在此例子中電極116形成一連續表面。

具單一流分裂層之外分佈板：

第8A及8B圖繪示一實施例的電漿反應室，其以一潤飾的噴頭組件208取代第1圖的噴頭組件。此潤飾的噴頭組件208包括第2圖的蓋505。其更包括一繪示於第10A及10B的歧管610。其更包括一繪示於第10圖的噴頭615。此噴頭組件208可包括一頂蓋電極216，其可於於噴頭615之下。

歧管610的頂及底視圖繪示於第9A及9B圖。配合第9A圖，在一實施例中，歧管610的頂表面具有由通道1204形成的氣體分佈通道。配合第9B圖，歧管610的底表面為平坦且無通道。製作顯示於第10圖中的噴頭615以形成顯示於第8B圖的空間體積或充氣室210之底或側部，其之頂部由歧管610包覆。頂表面通道1204經延伸通過歧管610的孔1208與充氣室210相通。

在一實施例中，頂表面通道1204由佔據圓形區域或內區1211的通道1210之徑向內組與佔據環形區域或外區1213的通道1212之徑向外組組成(如顯示於第9A圖)。其具有複數個獨立同心圓氣體分佈區。在說明的實施例中，此些區由圓形內區1211(具有通道1210的內組)及環形外區1213(具有通道1212的外組)組成。

外通道1212在一接收端1214開始，其朝向蓋605之氣體供應通道1202的軸向埠1202a(顯示於第9圖)。再次參考第9A圖，此外通道1212在多重T-接合處1216中佈局，其中氣體流在每一T-接合處1216以相反周圍方向等向區分。每一T-接合處1216位於T-圖案1219的中心。T-接合處1216分散，故氣體流在連續較短的拱形通道1212-1、1212-2、1212-2、1212-4分離，依序為以長通道1212-1開始並在短通道1212-4終止。短通道1212-4在尖端1220終止。每一孔1208位於各自的尖端1220。在說明的實施例中，每一T-圖案1219為以對應之T-接合處1216對稱，故氣體由接收端1214行經通道1212至不同孔1208的距離為相同。此特徵可提供在外氣體區1213之所有孔1208均等的氣壓。

在一實施例中，第9A圖之內區通道1210以T-圖案配置。內區通道1210由位於蓋605之供應通道1202的軸向埠1201a(顯示於第9圖)之下氣體接收端1230開始。在一實施例中，此氣體流在第一T-接合處1232a沿同心通道1210-1分流至二相反的周緣方向氣體流，此二相反 方向之每一氣體流接著在一對T-接合處1232b、1232c分流為二，以產生四區分的氣體流路徑而供應四個分別的T-圖案1234a、1234b、1234c、1234d。T-圖案1234a-1234d之每一者由一對通道1236-1、1236-2形成T-圖案而組成。孔1208的對應之一位於T-圖案通道1236-1、1236-2之對應之一的尖端之內或接近之。此T-圖案1234a至1234d為對稱，故在內區中由接收端1230至每一孔1208的氣體流距離為相等，以確保在內區1211中的孔1208為均勻氣壓。氣體流在相反於輸入端1230延伸小於一圓(例如在第3A圖的實施例為小於一半圓)。

在前述實施例中，歧管610僅提供一單層的路徑-分裂通道1204，其之氣體出口孔1208直接供給入顯示於第8B圖的充氣室210。流經出口孔1208的氣體在充氣室210中集合並經在噴頭615的孔110注入反應室。

配合第10圖，在一實施例中，充氣室210中的一環形壁211將充氣室區分為同心之內及外充氣室212、214，其分別由歧管610的內及外區1211、1213供給。環形壁211由噴頭615的頂表面延伸至歧管610的底表面。

在一實施例中，配合第9A圖，在一實施例中，歧管610的出口孔1208沿一由虛幻的線標示的想像同心圓220、224配置。外區1213的氣體出口孔1208位在最外圓220。內區1211的氣體出口孔1208位於中間圓224。噴頭615的出口孔110可比歧管610的出口孔1208為更接近的間隔及更多，如顯示於第10圖。

第11圖說明一頂部電極216。在第8B圖的實施例中，電極216可置於噴頭615之下。電極216具有以噴頭615之氣體出口孔110顯示之氣體出口孔217，如顯示於第11圖。

配合第8C圖的實施例，蓋605及歧管610可位於噴頭615之外部或與其分離。在一實施例中，此分離可在歧管610與噴頭615之間容納一温度控制板230，如一冷卻板或一加熱板。在第8C圖的實施例中，温度控制板230具有延伸通過的孔232且其與歧管610的出口孔1208顯現。充氣室210限制於噴頭615與温度控制板230間。在實施第8C圖的實施例中，第10圖的環形壁211由噴頭615的頂表面延伸至温度控制板230的底表面。環形壁211分隔充氣室210為內與外充氣室212、214。

在第8C圖的實施例中，如前述，在歧管610的頂表面之連續通道1204分裂為一對等長的通道，在一階層式連續分裂的通道。歧管610因此可視為一路徑分裂歧管。此連續分裂的通道1204在各自的出口孔1208終止。依前述描述，雖然歧管610及噴頭615為彼此軸向錯置，出口孔為軸向，故歧管出口孔1208軸向供給噴頭615。

徑向耦接氣體分佈板：

第12圖繪示一實施例，其中路徑分裂歧管在徑向方向供給一噴頭，與軸向方向區別。配合第12及13圖，一內路徑分裂歧管410具有氣體供應入口411，由其入口該氣體流在二半圓氣體流通道412分裂為二。通道412之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道414-1、414-2分裂為二。通道414-1、414-2之二端的每一者之氣體流在各自的八分之一圓通道416-1至416-4分裂為二。詳言之，通道414-1之每一端之氣體流分別在通道416-1與416-2分裂為二。相似地，通道414-2之每一端之氣體流分別在通道416-3與416-4分裂為二。通道416-1至416-4的每一者皆具有一對在各自徑向出口孔418終止的端，在此說明的實施例中具有總數為8之在徑向方向延伸的出口孔。其他實施例可具有不同數目的出口。一內噴頭420包圍或徑向朝向內歧管410並經徑向孔418接受來自歧管410的氣體流。內噴頭420包括一具有底板424的內充氣室422，該底板具有經底板軸向延伸的氣體注入孔426並提供氣體流至反應室內部104。

雖然前述的通道412為一半圓，通道414-1及414-2描述為四分之一圓且通道416-1至416-4描述為八分之一圓，若氣體流沿通道的長度之中心點進入每一通道，則此些通道可為任何合宜的長度。此確保由主要入口411至每一出口出418的相等的路徑長度。

在一實施例中，一外路徑分裂歧管430具有一氣體供應入口431，由該入口氣體流分裂為二之半-圓氣體流通道432。由通道432之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道434-1、434-2分裂為二。通道434-1、434-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道436-1至436-4分裂為二。詳言之，在通道434-1之每一端之氣體流分別在通道436-1及436-2分裂為二。相似地，在通道434-2之每一端之氣體流分別在通道436-3及436-4分裂為二。通道436-1至436-4的每一者皆具有一對在各自徑向出口孔438終止的端，在此說明的實施例中具有總數為8之在徑向方向延伸的出口孔。其他實施例可具有不同數目的出口。一外噴頭440包圍或徑向朝向外歧管430並經徑向孔438接受來自歧管430的氣體流。外噴頭440包括一具有底板444的充氣室442，該底板具有經底板軸向延伸的氣體注入孔446並提供氣體流至反應室內部104。

雖然前述的通道432為一半圓，通道434-1及434-2描述為四分之一圓及通道436-1至436-4描述為八分之一圓，若氣體流沿通道的長度之中心點進入每一通道，則此些通道可為任何合宜的長度。此確保由主要入口431至每一出口出438的相等的路徑長度。

在一實施例中，內歧管410、內噴頭420、外歧管430及外噴頭440為構成氣體分佈板445的彼此同心組件。如顯示於第14圖，電極216位於板445的底部之下。 電極具有孔217，該孔的部分以內噴頭420之出口孔426顯示而其他以外噴頭440的出口孔446顯示。在第14圖的實施例中14，一温度控制板450可置於組件445與電極216之間，如一冷卻板或一加熱板。温度控制板450具有孔452，該孔持續內噴頭420的孔426與外噴頭440的孔446提供的軸向路徑。

第13及14圖繪示之實施例為每一內歧管410為平面或平坦且徑向相鄰於噴頭420。

在第12及13圖的實施例中，流至每一噴頭的氣體為在徑向向外的方向。

第15及16A圖繪示一不同實施例，其中至每一噴頭的氣體流在徑向向內的方向。在第15及16A圖的實施例中，一中心路徑分裂歧管2410包圍及供應氣體至一中心噴頭2420，同時外路徑分裂歧管2430包圍及供應氣體至一外噴頭2440。

配合第15及16A圖，在一實施例中，一內路徑分裂歧管2410具有一氣體供應入口2411，由該入口氣體流分裂為二之半-圓氣體流通道2412。由通道2412之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道2414-1、2414-2分裂為二。由通道2414-1、2414-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道2416-1至2416-4分裂為二。詳言之，由通道2414-1之每一端之氣體流分別在通道2416-1與2416-2分裂為二。相似地，由通道2414-2之每一端之氣體流分別在通道2416-3與2416-4 分裂為二。八分之一圓通道2416-1至2416-4的每一者皆具有一對在各自徑向出口孔2418終止的端，在徑向方向延伸的8個出口孔2418。內噴頭2420由內歧管2410包圍並經徑向孔2418接受來自歧管2410的氣體流。內噴頭2420包括一具有底板2424的內充氣室2422，該底板具有經底板軸向延伸的氣體注入孔2426並提供氣體流至反應室內部104。

外路徑分裂歧管2430具有一氣體供應入口2431，由該入口氣體流分裂為二之半-圓氣體流通道2432。通道2432之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道2434-1、2434-2分裂為二。通道2434-1、2434-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道2436-1至2436-4分裂為二。詳言之，在通道2434-1之每一端之氣體流分別在通道2436-1及2436-2分裂為二。相似地，通道2434-2之每一端之氣體流分別在通道2436-3及2436-4分裂為二。通道2436-1至2436-4的每一者皆具有一對在各自徑向出口孔2438終止的端，在此說明的實施例中具有總數為8之在徑向方向延伸的出口孔2438。其他實施例可具有不同數目的出口。外噴頭2440由外歧管2430包圍且以徑向向內方向由徑向孔2438接受來自歧管2430的氣體流。外噴頭2440包括一具有底板2444的充氣室2442，該底板具有經底板軸向延伸的氣體注入孔2446並提供氣體流至反應室內部104。

內歧管2410、內噴頭2420、外歧管2430及外噴頭2440為構成氣體分佈板2445的彼此同心組件。電極216位於板2445的底部之下。電極具有孔217，該孔的部分由內噴頭2420之出口孔2426顯示而其他由外噴頭2440的出口孔2446顯示。一温度控制板450以在第16B圖中繪示的方法置於氣體分佈板2445及電極216間。温度控制板450具有孔452，其由噴頭出口孔2426及2446呈現。

在第12-16B圖之實施例中，自路徑分裂歧管(例如第12圖之路徑分裂歧管410、420)之每一者的氣體流位於徑向方向中，故各別的噴頭(例如第12圖之噴頭420、440)為徑向並列或與路徑分裂歧管並排。在本文描述的實作中，此些實施例可提供優於第1至11圖之實施例的優點，其中藉由內與外噴頭(例如第12圖之內及外噴頭410、430)在內與外氣體注入區間建立的分離作用較大，且因此在內及外氣體注入區之氣體流間提供較佳的解決方法。

包埋在噴頭內的路徑分裂歧管：

第17圖說明一實施例，其中每一噴頭420、440係加大以形成一較大內部體積，且各別的路徑-分裂歧管410、430為包埋或包含於此噴頭的加大內部體積內。歧管410、430徑向向外噴出氣體。然而，在另一實施例中(未顯示)，歧管410、430可分別由歧管2410、2430取 代，其徑向向內噴出氣體。在第17圖中繪示的實施例，已潤飾歧管410及430以在徑向向內方向及徑向向外方向噴出氣體。

第18圖為繪示用於第17圖實施例的內歧管410之改良者的平面圖，其中氣體由歧管410在徑向向外方向及徑向向內方向噴出。現配合第17及18圖，氣體出口孔418延伸至歧管410的內及外表面410a、410b，故每一孔形成一朝向外之開口418a及一朝向內的開口418b。第18圖亦繪示外歧管430的改良者，其中氣體由歧管430在徑向向外方向及徑向向內方向噴出。同時參考第17及18圖，氣體出口孔438延伸至歧管430的內及外表面430a、430b，故每一孔形成一朝向外之開口438a及一朝向內的開口438b。

第17及18圖之實施例的優點為在每一路徑分裂歧管可具有比其他實施例更多數目的出口通道(例如第18圖的路徑分裂歧管410、430)。詳言之，參考第18圖，外路徑分裂歧管430(例如)如一組朝向外之開口438a及一組朝向內的開口438b，且因此具有一相對第12圖實施例(例如)為明顯較大數目(例如二次)的氣體出口。因此，第18圖的實施例可且具有一比例上較大的氣體傳送。

垂直堆疊路徑分裂歧管：

前述實施例之路徑分裂歧管主要在徑向方向及主要在平面上分佈。第19圖繪示一實施例，其中一路徑分裂歧管為垂直分佈或堆疊。第19圖的歧管具有一氣體供應入口3411，氣體流自該入口在半-圓氣體流通道3412之二半部間分裂為二。四分一圓通道3414-1及3414-2為軸向置於半圓通道之下，其中點藉由各別的軸向通道3413-1及3413-2耦接至半圓通道3412之各別端。通道3412之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道3414-1、3414-2分裂為二。八分之一圓通道3416-1至3416-4為軸向置於四分一圓通道3414-1、3414-2之下，其中點藉由各別的軸向通道3415-1及3415-4耦接至四分之一圓通道3414-1及3414-2之各別端。每一通道3414-1、3414-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道3416-1至3416-4分裂為二。詳言之，在通道3414-1之每一端之氣體流分別在通道3416-1及3416-2分裂為二。相似地，在通道3414-2之每一端之氣體流分別在通道3416-3及3416-4分裂為二。通道3416-1至3416-4的每一者皆具有一對在各自出口3418-1至3418-8終止的端，在此說明的實施例中具有總數為8之出口3418-1至3418-8。其他實施例可具有不同數目的出口。繪示的出口3418為在軸向方向上延伸，以耦合一軸向地在歧管下的噴頭。然而，在其他實施例中，此些出口可在非軸向的方向上延伸。第20圖為對應第19圖 的平面圖且顯示第19圖的氣體流通道如何限制於一窄的圓柱環形物中。

第21及22圖繪示氣體分佈系統，其具有內與外垂直堆疊的歧管及內與外噴頭。此氣體分佈系統包括一軸向位於內噴頭3420上的內歧管3410與軸向替代於外噴頭3440上的外歧管3430。

第21圖的內歧管3410具有一氣體供應入口3411，由該入口氣體流於半-圓氣體流通道3412分裂為二。四分一圓通道3414-1及3414-2為軸向置於半圓通道之下，其中點藉由各別的軸向通道3413-1及3413-2耦接至半圓通道3412之各別端。通道3412之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道3414-1、3414-2分裂為二。八分之一圓通道3416-1至3416-4為軸向置於四分一圓通道3414-1、3414-2之下，其中點藉由各別的軸向通道3415-1及3415-4耦接至四分之一圓通道3414-1及3414-2之各別端。每一通道3414-1、3414-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道3416-1至3416-4分裂為二。詳言之，在通道3414-1之每一端之氣體流分別在通道3416-1及3416-2分裂為二。相似地，在通道3414-2之每一端之氣體流分別在通道3416-3及3416-4分裂為二。通道3416-1至3416-4的每一者皆具有一對在各自出口3418-1至3418-8終止的端，在此說明的實施例中在內噴頭3420下軸向方向延伸的具有總 數為8之出口3418-1至3418-8。其他實施例可具有不同數目的出口。

雖然前文描述的通道3412為半圓，通道3414-1及3414-2描述為四分之一圓且通道3416-1至3416-4描述為八分之一圓，若在每一通道的氣體流在通道長度的中點進入，此些通道可為任何合宜的長度。此確保由主要入口3411至每一出口3418之相等路徑長度。

第21圖的外歧管3430具有一氣體供應入口3431，由該入口氣體流於半-圓氣體流通道3432分裂為二。四分一圓通道3434-1及3434-2為軸向置於半圓通道之下，其中點藉由各別的軸向通道3433-1及3433-2耦接至半圓通道3432之各別端。通道3432之二端的每一者之氣體流在各自之四分之一圓通道3434-1、3434-2分裂為二。八分之一圓通道3436-1至3436-4為軸向置於四分一圓通道3434-1、3434-2之下，其中點藉由各別的軸向通道3435-1至3435-4耦接至四分之一圓通道3434-1及3434-2之各別端。每一通道3434-1、3434-2之二端的每一者之氣體流在各自之八分之一圓通道3436-1至3436-4分裂為二。詳言之，在通道3434-1之每一端之氣體流分別在通道3436-1及3436-2分裂為二。相似地，在通道3434-2之每一端之氣體流分別在通道3436-3及3436-4分裂為二。通道3436-1至3436-4的每一者皆具有一對在各自出口3438-1至3438-8終止的端，在此說明的實施例中具有總數為8之出口。其他實施例可具 有不同數目的出口。出口3438-1至3438-8在外噴頭3440下為在軸向方向上延伸。

雖然前文描述的通道3432為半圓，通道3434-1及3434-2描述為四分之一圓且通道3436-1至3436-4描述為八分之一圓，若在每一通道的氣體流在通道長度的中點進入，此些通道可為任何合宜的長度。此確保由主要入口3431至每一出口3438之相等路徑長度。

第22圖說明一温度控制板230可插入歧管3410、3430之不同軸向層間。例如，温度控制板230可軸向置於半圓通道3412及3432組成的層與四分之一圓通道3414-1、3414-2及3434-1、3434-2組成的層間。

第23圖說明又一實施例，其中垂直堆疊路徑分裂歧管3410及噴頭3420為至少部分並排，且出口3418定向於徑向方向中。且在第23圖中，垂直堆疊路徑分裂歧管3430及噴頭3440為至少部分並排，且出口3438定向於徑向方向中。

遞迴分裂通道的階層：

第3A、9A、12、15、17及18圖實施例之路徑-分裂通道在方位角延伸平面中分佈。第19及21圖實施例之路徑-分裂通道為軸向分佈。此些實施例各自係由分裂通道的連續層組成，其中氣體流路徑為遞迴(重複)分裂，每一層具有前一層之通道的二倍般多。例如，在第9A圖實施例中，輸入通道1214為在通道1212-1的中間分 裂二半，其接著分裂為二半之通道1212-2，其接著在分裂四對之二半的通道1212-3，其接著在分裂八對之二半的通道通道1212-4。在此實施例中，具有總共四階段的平行分裂，在第一層為單一分裂而在第四層為八個分裂，故總共有十六個輸出。此輸出的數目可視為在連續通道的中點之遞迴分裂或遞迴連接。輸出數目N係藉由分裂層n的數目而決定。在前述實施例中，n=4，故一般原則為N=2ⁿ 。雖然前述的複數個實施例具有值n=3(例如第19圖)及n=4(第9A圖)，此結構的遞迴性質可以任何整數值n實作。此些實施例的每一者構成在通道中點遞迴耦接至階層的其他通道輸出之通道階層。

雖然前述為有關本發明的實施例，本發明的其他及另外的實施例可在未偏離本發明技術思想下完成，且其之範疇可由後附的申請專利範圍界定。

102‧‧‧工件

103‧‧‧工件支架

104‧‧‧反應室

105‧‧‧舉升伺服器

106‧‧‧反應室側壁

108‧‧‧頂蓋

110‧‧‧氣體注入孔

112‧‧‧製程氣體供應源

112a、112b‧‧‧氣體控制板

114‧‧‧線圈天線

114a、114b‧‧‧導體繞組

116、130‧‧‧電極

118、118a、118b‧‧‧RF產生器

120a、120b‧‧‧阻抗匹配

122、132、134‧‧‧RF功率產生器

124、136‧‧‧阻抗匹配元件

126‧‧‧電漿

140‧‧‧系統控制器

160‧‧‧真空泵

162‧‧‧閥

170‧‧‧電源供應器

172‧‧‧電容

208‧‧‧噴頭組件

210、212、214‧‧‧充氣室

211‧‧‧環形壁

216‧‧‧電極

217‧‧‧氣體出口孔

220、224‧‧‧同心圓

230‧‧‧溫度控制板

232‧‧‧通道

410、430‧‧‧歧管

410a、410b、430a、430b‧‧‧表面

411、426、431、446‧‧‧氣體注入孔

420、440‧‧‧噴頭

422、442‧‧‧充氣室

424、444、2424‧‧‧底板

426、446‧‧‧氣體出口孔

445、2445‧‧‧氣體分佈板

412、414-1、414-2、416-1、416-2、416-3、416-4、432、434-1、434-2、436-1、436-2、436-3、436-4‧‧‧通道

418、418a、418b、438、438a、438b、452‧‧‧孔

426、446‧‧‧氣體出口孔

450‧‧‧溫度控制板

505‧‧‧蓋

510‧‧‧歧管

515‧‧‧噴頭

605‧‧‧蓋

610‧‧‧歧管

615‧‧‧噴頭

1201a、1202a‧‧‧軸向埠

1212-2、1212-2、1212-4、1214、1236-1、1236-2‧‧‧通道

1208、1208-1、1208-2‧‧‧孔

1211、1300‧‧‧內區

1213、1302‧‧‧外區

1214、1230‧‧‧接收端

1216、1232a、1232b、1232c‧‧‧T-接合處

1219、1234a、1234b、1234c、1234d‧‧‧T-圖案

1220‧‧‧尖端

1309‧‧‧「H」圖案

1310、1312、1314、1320、1321、1322、1323‧‧‧通道

1340‧‧‧溝槽

2410、2430‧‧‧歧管

2411、2426‧‧‧氣體注入孔

2412、2414-1、2414-2、2416-1、2416-2、2416-3、2416-4‧‧‧通道

2418、2426、2446‧‧‧孔

2422‧‧‧充氣室

2440‧‧‧噴頭

3410、3430‧‧‧歧管

3411、3431‧‧‧氣體注入孔

3412、3413-1、3413-2、3414-1、3414-2、3415-1、3415-2、3415-3、3415-4、3416-1、3416-2、3416-3、3416-4、3418-1、3418-2、3418-3、3418-4、3418-5、3418-6、3418-7、3418-8、3432、3433-1、3433-2、3434-1、3434-2、3435-1、3435-2、3435-3、3435-4、3436-1、3436-2、3436-3、3436-4、3438-1、3438-2、3438-3、3438-4、3438-5、3438-6、3438-7、3438-8‧‧‧通道

3418、3438‧‧‧孔

3420、3440‧‧‧噴頭

第1圖為一簡單的方塊圖，其包括一本發明實施例之電漿反應室的切面圖。

第2圖為繪示第1圖反應室之氣體分佈板頂蓋的俯視圖。

第3A圖為繪示第1圖反應室之氣體分佈板的歧管頂表面之俯視圖。

第3B圖為繪示第1圖反應室之氣體分佈板的歧管底表面之俯視圖。

第4圖為繪示第1圖反應室之氣體分佈板的噴頭之俯視圖。

第5圖為繪示第3B圖之歧管內區之俯視圖並且繪示第4圖之噴頭的氣體注入孔110相對第3B圖之歧管內區的排列。

第6圖為繪示第3B圖之歧管外區的俯視圖且繪示第4圖之噴頭的氣體注入孔110相對第3B圖之歧管外區的排列。

第7圖為繪示第1圖之反應室中頂電極的實施例之俯視圖。

第8A圖為繪示又一實施例之電漿反應室的切面圖，其中一蓋、一路徑分裂歧管及一噴頭為軸向堆疊，且路徑分裂歧管為徑向分佈。

第8B圖為第8A圖的噴頭組件之放大側視圖。

第8C圖為一有關實施例的噴頭組件之放大側視圖，其中第8A圖歧管藉一温度控制板與噴頭分離。

第9A圖為第8A圖之反應室的氣體分佈板的歧管頂表面之俯視圖。

第9B圖為第8A圖之反應室的氣體分佈板的歧管底表面之俯視圖。

第10圖為第8A圖之反應室的氣體分佈板的噴頭之俯視圖。

第11圖為第8A圖之反應室的頂電極之一實施例的俯視圖。

第12圖為一實施例的噴頭組件之俯視圖，其中歧管與噴頭為徑向並列而不是軸向堆疊，且歧管在一徑向向外方向供給氣體。

第13圖為對應第12圖的橫切剖視圖。

第14圖為一有關實施例的橫切面剖視圖，其中氣體分佈組件藉一温度控制板與頂電極分離。

第15圖為一實施例的噴頭組件之俯視圖，其中歧管與噴頭為徑向並列，且歧管在一徑向向內方向供給氣體。

第16A圖為對應第15圖的橫切剖視圖。

第16B圖為一有關實施例的橫切面剖視圖，其中氣體分佈組件藉一温度控制板與頂電極分離。

第17圖為一有關實施例的橫切面剖視圖，其中每一路徑分裂歧管浸沒於各別的噴頭中。

第18圖為一路徑分裂歧管實施例的俯視圖，其具有徑向向內朝向出口且徑向向外朝向出口二者以用於第17圖的實施例中。

第19圖為繪示一實施例的簡化垂直視圖，其中該歧管的路徑分裂通道為垂直堆疊。

第20圖為對應第19圖的俯視圖。

第21圖為一有關實施例的橫切面剖視圖，其具有內及外歧管與垂直堆疊的路徑分裂通道。

第22圖為對應第21圖的俯視圖。

第23圖為第19圖之實施例的潤飾實施例的側視圖，其中垂直堆疊的路徑分裂歧管與噴頭為並列。

110‧‧‧氣體注入孔

112‧‧‧製程氣體供應源

112a、112b‧‧‧氣體控制板

208‧‧‧噴頭組件

210、212、214‧‧‧充氣室

211‧‧‧環形壁

216‧‧‧電極

230‧‧‧溫度控制板

232‧‧‧通道

605‧‧‧蓋

610‧‧‧歧管

615‧‧‧噴頭

1208‧‧‧孔

Claims (13)

1. 一種用於一電漿反應室之氣體分佈噴頭設備，包含：(a)一圓形路徑分裂歧管，該圓形路徑分裂歧管具有一對稱軸且包含：(1)一氣體供應入口；(2)一包覆罩及複數個延伸通過該包覆罩的氣體出口；(3)複數個通道，且該複數個通道包含複數個在該入口與各個該複數個出口之間的等長路徑；(b)一對該複數個出口開放的噴頭，且該噴頭包含一噴頭底板及複數個軸向延伸通過該噴頭的該底板之氣體注入孔；及(c)一位於該噴頭之該底板下的電極，該電極具有複數個以該噴頭之複數個氣體注入孔顯示的軸向孔，其中該複數個通道包含一在通道之中點遞迴耦接至階層的其他通道的輸出之通道階層，及其中該複數個通道包含：一第一通道，該第一通道在一第一徑向延伸平面中且在該第一通道之中點耦接至該入口；一對第二通道，該一對第二通道在一第二徑向延伸平面中，且各別的軸向通道耦接於各個該第二通道之一中點與該第一通道之一個別末端間；二對第三通道，該二對第三通道在一第三徑向延伸平面中，且各別的軸向通道耦接於各個該第三通道之中點與 該第二通道之一個別末端間；該些第三通道之末端耦接至該歧管之各個該複數個出口，其中該第一、第二及第三通道包含同心弧。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該包覆罩包含一平面底板且該複數個氣體出口軸向延伸通過該平面底板，且其中該噴頭位於該平面底板下。
3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該包覆罩包含一圓柱狀側壁且該複數個氣體出口徑向延伸通過該側壁，且其中該噴頭相鄰於該側壁。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之設備，其更包含一由該噴頭及該歧管包覆之氣體充氣室。
5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該噴頭包含一內充氣室，且其中該歧管係包埋於該內充氣室內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該些氣體出口徑向延伸通過該包覆罩。
7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個通道沿該軸堆疊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該歧管及該噴頭沿該軸堆疊。
9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一在該歧管及該噴頭之間的溫度控制板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個通道在一方位角延伸平面中分佈。
11. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該歧管為圓形且該歧管的該複數個出口相對於該歧管之一周緣而均等間隔。
12. 如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該第一通道包含一半-圓弧，各個該第二通道包含一四分之一圓弧而各個該第三通道包含一八分之一圓弧。
13. 一種用於一電漿反應室之氣體分佈噴頭組件，包含：一氣體供應蓋，該氣體供應蓋具有一底表面以及在該底表面中之內與外氣體供應埠；一歧管板，該歧管板具有頂與底歧管表面，該頂歧管表面面對該氣體供應蓋之該底表面；一噴頭板，該噴頭板面對該底歧管表面且包含內與外區，各個該些區包含一陣列之複數個氣體注入孔，該陣列 之複數個氣體注入孔延伸通過該噴頭板且沿著一徑向方向與一方位角方向分佈；內與外氣體分佈歧管，該內氣體分佈歧管包含：(a)複數個延伸通過該歧管板且沿著一內徑向位置分佈之內歧管孔；(b)複數個頂表面內通道，該複數個頂表面內通道在該頂岐管表面中且界定複數個在該內氣體供應埠與各個該內岐管孔之間具有大致上等長度的頂路徑；(c)複數個底表面內通道，該複數個底表面內通道形成在該底歧管表面中且界定複數個在各個該內岐管孔與該內區之各個該氣體注入孔之間具有大致上等長度的底路徑。