CN109536924B - 抗瞬变喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗瞬变喷头。公开了用于半导体处理设备的喷头，其包括被设计成减少或消除由于喷头内的气流瞬变而导致的在晶片的整个表面的非均匀气体输送的各种特征。

Description

抗瞬变喷头
本申请是申请号为201610361563.2、申请日为2016年5月26日、发明名称为“抗瞬变喷头”的申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及半导体制造领域，更具体涉及抗瞬变喷头。
背景技术
半导体处理工具经常包括被设计成在整个半导体衬底或晶片以相对均匀的方式分配处理气体的部件。这些部件在业内通常被称为“喷头”。喷头一般包括在内部可以处理半导体衬底或者晶片的半导体处理容积空间前面的面板。面板可包括多个气体分配端口，这些端口使得在充气室容积空间内的气体能够流过面板并进入衬底和面板之间(或支撑晶片的晶片支撑件和面板之间)的反应空间。在一些情况下，喷头可被配置为在该喷头内将两种不同气体彼此隔离的同时，以同步方式在整个半导体衬底或晶片上分配这两种不同气体。气体分配端口通常被布置成使得整个晶片上的气体分配导致基本均匀的衬底处理。
发明内容
本公开的一个方面涉及一种装置，其具有：第一气体入口；第一表面；多个第一气体分配端口；第二表面；第三表面，其置于所述第一表面和第二表面之间；第四表面，其置于所述第三表面和第二表面之间；和多个第一气流通道，其置于所述第一表面和所述第三表面之间。在这样的装置中，所述第一气体入口可以被配置为输送第一处理气体通过所述第一表面，并且所述第一气体分配端口被配置成输送所述第一处理气体通过所述第二表面。
所述装置可以具有与所述第一气体入口流体连接的第一入口充气室容积空间，所述第一入口充气室容积空间至少部分地被所述第一表面和所述第三表面限定。所述装置可以进一步具有与所述第一气体分配端口流体连接的第一气体分配充气室容积空间，所述第一气体分配充气室容积空间至少部分地被所述第二表面和所述第四表面限定。
所述第一气流通道可以各自具有第一端和第二端，所述第一端将所述第一气流通道与所述第一入口充气室容积空间流体连接，所述第二端将所述第一气流通道与所述第一气体分配充气室容积空间流体连接。每个第一气流通道都可以是基本相同的总长度，在第一端延伸远离所述第一入口充气室容积空间，并且包括介于所述第一端和所述第二端之间的在140°和200°之间的弯曲，使得所述第一气流通道的所述第二端朝向所述第一入口充气室容积空间定位。
在一些实施方式中，每个第一气流通道的所述第二端可以通过穿过所述第四表面的相应的第一孔与所述第一气体分配充气室容积空间流体连接，每个第一孔可以具有标称孔直径。在一些实施方式中，多个第一凸台可以从所述第二表面朝向所述第四表面向上延伸，每个第一凸台居中于所述第一孔中的一个上，并且具有标称台直径。在一些这样的实施方式中，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移介于0.025mm和1.2mm之间的距离。在其它的或另外的这样的实施方式中，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移介于所述标称直径的1/11和1/13之间的距离。在还有的另外的或替代的这样的实施方式中，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移小于所述标称台直径和所述标称孔直径之间的差的2倍并且大于所述标称台直径和所述标称孔直径之间的差的0.2倍的距离。
在一些实施方式中，第一气体分配端口的不同子集可以与所述第一凸台中的每个第一凸台相邻，并且每个第一凸台都可以居中于所述多个第一气体分配端口中的与该第一凸台相邻的第一气体分配端口之间。
在一些实施方式中，多个第一支撑柱可以跨于第二表面与第四表面之间。
在一些实施方式中，所述第一孔可以具有介于1.5mm和3mm之间的直径，并且在某些替代的或者另外的实施方式中，所述第一凸台可以具有介于5mm和8mm之间的直径。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括多个第一半岛。每个第一半岛可以伸入所述第一入口充气室容积空间内，并且所述第一气流通道中的一个或多个的所述第二端可以延伸到所述第一半岛中的每个中。在这样的实施方式中，在所述第一半岛内的所述第一气流通道的所述第二端可以比这样的第一气流通道的所述第一端更接近所述第一中心点。
在一些实施方式中，第一气流通道可以包括介于所述第一端和所述第二端之间的在150°和190°之间的弯曲。在一些实施方式中，所述第一气流通道中的每个可以具有其它第一气流通道的长度±30％、±20％、±10％或±5％内的长度。
在一些实施方式中，所述第一气流通道中的每个沿其长度可以具有恒定的横截面面积。在一些实施方式中，所述第一气流通道中的每个的第一端与所述装置的第一轴线可以是等距离的。在一些实施方式中，所述装置可以包括介于20个和100个之间的第一气流通道。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括：第二气体入口；第五表面；多个第二气体分配端口；第六表面；第七表面，其置于所述第五表面和第六表面之间；第八表面，其置于所述第六表面和第七表面之间；和多个第二气流通道，其置于所述第五表面和所述第七表面之间。在这样的实施方式中，所述第二气体入口可以被配置为输送第二处理气体通过所述第五表面，并且所述第二气体分配端口可以被配置成输送所述第二处理气体通过所述第六表面。
在一些实施方式中，所述装置可以具有与所述第二气体入口流体连接的第二入口充气室容积空间。第二入口充气室容积空间可以至少部分地由所述第五表面和所述第七表面限定。所述装置可以进一步具有与所述第二气体分配端口流体连接的第二气体分配充气室容积空间，并且第二气体分配充气室容积空间可以至少部分地由所述第六表面和所述第八表面限定。
在一些实施方式中，第二气流通道各自可以具有第一端和第二端，所述第一端将所述第二气流通道与所述第二入口充气室容积空间流体连接，所述第二端将所述第二气流通道与所述第二气体分配充气室容积空间流体连接。每个第二气流通道都可以是基本相同的总长度，在所述第一端延伸远离所述第二入口充气室容积空间，并且包括介于所述第一端和所述第二端之间的在140°和200°之间的弯曲，使得该第二气流通道的所述第二端朝向所述第一入口充气室容积空间定位。
在一些实施方式中，这样的装置的每个第一气流通道的所述第二端可以通过穿过所述第四表面的相应的第一孔与所述第一气体分配充气室容积空间流体连接；每个第一孔可以具有标称孔直径。在一些情况下，多个第一凸台可以从所述第二表面朝向所述第四表面向上延伸，并且每个第一凸台可以居中于所述第一孔中的一个上，并且可以具有标称台直径。在这样的实施方式中，每个第二气流通道的所述第二端可以通过穿过所述第八表面的相应的第二孔与所述第二气体分配充气室容积空间流体连接；每个第二孔可以具有标称孔直径。在一些情况下，多个第二凸台从所述第六表面朝向所述第八表面向上延伸，其中每个第二凸台居中于所述第二孔中的一个上，并且可以具有标称台直径。
在一些情况下，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移和/或每个第二凸台可以从所述第八表面偏移介于0.025mm和1.2mm之间的距离。在其它的或者另外的情况下，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移和/或每个第二凸台可以从所述第八表面偏移介于相应的每个凸台的标称直径的1/11和1/13之间的距离。在还有的其它情况下，每个第一凸台可以从所述第四表面偏移和/或每个第二凸台可以从所述第八表面偏移小于所述标称台直径和所述相应的标称孔直径之间的差的2倍并且大于所述标称台直径和所述相应的标称孔直径之间的差的0.2倍的距离。
在某些实施方式中，所述装置可以具有一个或多个另外的第一气体入口，并且所述第一入口充气室容积空间可以被划分成多个第一入口充气室子容积空间，每个第一入口充气室子容积空间通过所述第一气体入口中的不同的第一气体入口进给。
在某些实施方式中，所述第一入口充气室容积空间和所述第一气体分配充气室容积空间可以置于所述第二入口充气室容积空间和第二气体分配充气室容积空间之间。在其它实施方式中，所述第一入口充气室容积空间和所述第二气体分配充气室容积空间可以置于所述第二入口充气室容积空间和第一气体分配充气室容积空间之间。
在一些实施方式中，所述装置内的所述第一气体分配端口的不同子集与所述第一凸台中的每个第一凸台相邻，并且每个第一凸台居中于邻近该第一凸台的所述第一气体分配端口之间。
在一些实施方式中，在经修改的所述装置内的第二气体分配端口的不同子集与所述第二凸台中的每个第二凸台相邻，并且每个第二凸台居中于邻近该第二凸台的所述第二气体分配端口之间。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括多个第一支撑柱和多个第二支撑柱，所述第一支撑柱跨于第二表面与第四表面之间，而所述第二支撑柱跨于第六表面与第八表面之间。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括多个第一半岛，每个第一半岛伸入所述第一入口充气室容积空间内，并且所述第一气流通道中的一个或多个的所述第二端延伸到所述第一半岛中的每个中。在这样的实施方式中，在所述第一半岛内的所述第一气流通道的所述第二端可以比那些第一气流通道的所述第一端更接近所述第一入口充气室容积空间的所述第一中心点。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括多个第二半岛，每个第二半岛伸入所述第二入口充气室容积空间内，并且所述第二气流通道中的一个或多个的所述第二端延伸到所述第二半岛中的每个中。在这样的实施方式中，在所述第二半岛内的所述第二气流通道的所述第二端可以比那些第二气流通道的所述第一端更接近所述第二入口充气室容积空间的所述第二中心点。
附图说明
图1描绘了一示例性的抗瞬变喷头的等轴测分解图。
图2描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的第一隔板的俯视图。
图3描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的面板的俯视图。
图4描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的等角剖视图。
图5描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的截面图。
图6描绘了图5的一部分的详图。
图7示出了示例性的抗瞬变的双充气室喷头的等轴测分解图。
图8描述了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的第一隔板的俯视图。
图9描绘了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的挡板的俯视图。
图10描绘了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的第二隔板的俯视图。
图11描绘了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的面板的俯视图。
图12描述了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的等角剖视图。
图1至图12中的每个图中按比例绘制，但图与图之间的比例可能不同。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了多个具体细节以提供对所提出的构思的透彻理解。所提出的构思在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下也可以实施。在其它情况下，未详细地描述公知的处理操作以避免不必要地模糊所描述的构思。尽管将结合具体实施方式描述一些构思，但应理解这些实施方式不意在进行限制。
在本申请中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”等等是可互换使用的。用于半导体器件产业中的晶片或衬底典型地具有200mm、或300mm、或450mm的直径，但也可以是非圆形的或者有其它尺寸。除了半导体晶片外，可从本发明获益的其它工件还包括多种物品，例如印刷电路板、磁记录介质、磁记录传感器、镜、光学元件、微机械器件等等。
在本公开的一些附图和描述中已采纳了若干惯例。例如，在多处引述“容积空间(volume)”，例如“充气室容积空间”。这些容积空间一般在各附图中指出，但要理解这些附图和伴随的数值标记表示这些容积空间的近似值并且实际容积空间可例如延伸至对容积空间构成约束的多个固体表面。多个较小容积空间(例如导向充气室容积空间的边界表面的气体入口或其它孔)可流体连接至这些充气室容积空间。
应理解，例如“之上”、“在……顶部”、“之下”、“下面”等相对术语的使用应被理解为指在喷头正常使用期间一些部件的与这些部件的方位有关或与该页的附图的方位有关的空间关系。在正常的使用中，喷头通常被定向以在衬底处理操作期间向下朝向衬底分配气体。
半导体制造通常要求处理气体(诸如沉积气体和蚀刻气体)以均匀或受控的方式在正在进行处理的半导体晶片或衬底上流动。为此目的，本文中也称为气体分配歧管的并且有时也被称为气体分配器的“喷头”可以用来在晶片的整个表面上分配气体。当气体开始流入喷头时，初始气流可能花费不同的时间以到达在喷头的整个面板布置的气体分配端口中的每一个，这可能会导致在喷头的整个面的非均匀的气体分布。在穿过喷头的气流稳定后，例如，在喷头的一个或多个充气室容积空间内的压强环境稳定后，气流会均匀得多。但是，在初始瞬变期间，充气室容积空间内的压强会波动，这可能会导致整个面板的不平衡流动特性。由于这种瞬变流的不可预测性，因此在半导体处理过程中，该瞬变流期间通常是“丢失”的时间。
在长时间的半导体处理过程中，例如，在具有数百秒或更长的循环时间的处理过程中，可能是几秒钟的瞬变期间会构成整个循环持续时间的相对小的部分，因此“丢失”的时间可能构成整个循环时间的相对小的部分。然而，在持续时间短的半导体处理中，例如在原子层沉积(ALD)中，瞬变期间会具有更明显的影响。例如，在ALD中，约几秒或约十分之一秒的输送时间是常见的，如果每个循环还必须包含由于瞬变而丢失的时间，那么很容易理解，瞬变的损失会如何显著延长整个处理时间。
在此讨论的抗瞬变喷头提供了用于从半导体处理系统最大限度地减少或降低瞬变流响应的或者甚至针对相关的循环时间完全消除它的新机制。
抗瞬变喷头，通常来说，可配置有至少两个充气室，即气体入口充气室和气体分配充气室。每个充气室可限定单独的充气室容积空间。这样的喷头还可以包括在第一端与气体入口充气室容积空间流体地连接并在第二端与气体分配充气室容积空间流体地连接的多个气流通道。在许多情况下，隔板可以将气体入口充气室与气体分配充气室分离，气流通道可以被加工进入隔板的一个面内；位于气流通道的第二端的孔可使气体能从入口充气室容积空间流动并流进气流通道内，以便随后穿过隔板并进入气体分配充气室容积空间。气流通道的用途是从入口充气室容积空间输送大致相等比例的气体至气体分配充气室容积空间的分配位置。例如，该气流通道的第二端可被布置在多个同心的或近乎同心(例如，彼此具有在几毫米内的中心点)的圆形图案以便在不同的分配位置将气体输送到气体分配充气室容积空间内。因此，一些第二端可以位于所述气体分配充气室容积空间的外周附近，一些朝向气体分配充气室容积空间的中心，以及一些在这两个位置之间。
每个气流通道可以具有基本上相同的长度，例如具有±5％的长度变化，并且可以沿其长度保持类似的横截面轮廓或面积，例如，各气流通道沿其长度可以具有恒定的横截面面积。各气流通道还可以包括一个或多个弯曲，这些弯曲导致气流通道最终从在第一端和第二端之间的一些共同的角度改变方向±X度，例如170°±15°或±20°。举例而言，这些弯曲可以包括角度为170°的单个弯曲，角度为100°和70°的两个弯曲，角度为50°、40°和80°的三个弯曲等等。各气流通道内的弯曲的数量的可以是相同的，或者在不同通道中不同，但是，不管在每个通道内有多少弯曲，对于各通道的总弯曲角度可以是在上述的范围内。应该理解的是，“总弯曲角度”是对于给定的气流通道的弯曲角度的绝对值的总和。因此，如果气流通道经历向左90°，然后向右90°的弯曲，则总弯曲角度是180°，而不是0°。通过包括在每个气流通道内的相同的标称总弯曲角度、截面积轮廓、和通道长度，可以引起气流通道呈现基本上类似的流动阻力，这会导致流动通过气流通道的气体以相同的速率通过所有的通道流动，即使在瞬变流动期间也如此。在一些实施方式中，总弯曲角度可以是介于，但不限于，140°至200°之间，即，比上面讨论的170°±15°较放宽或较弯曲。
另外的性能提高可通过包括多个从面板朝着从气流通道输送气体到气体分配充气室容积空间中的孔向上突出的凸台来实现。这些凸台中的每一个可以居中于这些孔中的相应一个孔的下方，使得流出该孔的气体冲击凸台的中心，从而导致气体经历流动方向的约90°的改变，例如,气流从沿孔轴线流动改变成沿总体上平行于面板的方向流动。凸台因此充当用于进一步以更均匀的方式在整个气体分配充气室容积空间分配气体的“微型挡板”。
图1描绘了一示例性的抗瞬变喷头的等轴测分解图。可以看到，抗瞬变喷头100被示出。该喷头100包括可被用于输送第一处理气体至喷头100的杆180；该杆可提供气体至第一气体入口112(替代地，杆180也可以被认为是第一气体入口112)。杆180可以与背板102例如通过铜焊连接、扩散粘合连接、焊接连接或螺栓连接等连接。背板102可以进而与第一隔板108配合。第一隔板108可以包括被加工或以其他方式形成于其内的各种特征，这些特征限定第一入口充气室容积空间142和多个第一气流通道138。第一气流通道138可以具有以与所述第一入口充气室容积空间142流体连接并且沿着第一入口充气室容积空间142的外周布置的第一端；第一气流通道138通常可以从第一入口充气室容积空间142的外周向外辐射，然后借助于上述的在各第一气流通道138的弯曲基本反转其方向。
喷头100也可以包括面板104，面板104包括在整个面板104布置成图案的多个第一气体分配端口134。面板104可以配合到第一隔板108，使得第一气体分配充气室容积空间146被形成。第一气体分配充气室容积空间146可以通过多个第一气流通道138与第一入口充气室容积空间142流体连接。
一般而言，第一入口充气室容积空间142与第一气体分配充气室容积空间146可以至少部分地以各主要表面为界。例如，背板102可提供第一表面116，处理气体可通过该第一表面116从第一气体入口112引入并进入第一入口充气室容积空间142内；因此第一表面116可充当第一入口充气室容积空间142的一个边界。类似地，面板104可以提供第二表面118，处理气体可从第一气体分配充气室容积空间146途径第一气体分配端口134穿过该第二表面118；因此，第二表面118可以充当第一气体分配充气室容积空间146的一个边界。类似地，第一隔板108可以具有第三表面120和第四表面122，第三表面120和第四表面122可分别充当第一入口充气室容积空间142和第一气体分配充气室容积空间146的进一步的边界。
应该理解的是，这些表面不必一定由所描绘的确切部件提供。事实上，在一些实施方式中，甚至有可能没有离散的面板、背板、或隔板。例如，喷头100可被制造为整体结构，例如，通过使用添加制造技术来制造，添加制造技术诸如直接金属激光烧结，或者，如果陶瓷喷头是所期望的，则使用陶瓷烧结工艺。在使用多个板结构的实现方式中，如在所描述的例子中，可能希望包括分度销106或其它类似的特征结构，以确保各板被正确对齐。应该理解的是，如果使用多板结构，则形成整体喷头结构的各种板可沿它们的配合表面被焊接或扩散粘合在一起，以防止气体在这些板的接触面之间流动。
在图1中还可以看到有多个第一凸台160，其中的每一个位于第一气流通道138中的一个的第二端的下方。除了第一凸台外，还可以任选地包括多个第一支撑柱164。不同于不接触第四表面122的第一凸台160，第一支撑柱164可以提供结构支撑以及热传导路径给面板104，并且因此可延伸至第四表面122并接触第四表面122(且可焊接或扩散粘合至第四表面122以用作结构支撑件)。
从实践的角度而言，在抗瞬变喷头中包含大量的气流通道可能是合乎希望的。然而，随着包含在抗瞬变喷头中的气流通道的数量增加，相应的入口充气室容积空间的尺寸也必定增大，以适应沿入口充气室容积空间的周边的各气流通道与入口充气室容积空间之间的连接点的数目的增加。在某些时候，随着气流通道的数量的增加，入口充气室容积空间的尺寸可以扩展到足够大的程度，使得放置一些孔可能是合乎期望的，这些孔使气体从气流通道进给至气体入口充气室容积空间的周边内的气体分配充气室容积空间。为了做到这一点，在保持各气流通道之间的流体隔离的同时，可包含若干半岛。每个半岛可从入口充气室容积空间的标称最外周边伸出到入口充气室容积空间内。每个半岛可以包括可以被用于输送气体到这样的位置的一个或多个气流通道。
图2描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的第一隔板108的俯视图。在该图中可以更详细地看到，每个第一气流通道138具有沿着通道的长度的某些位点形成的弯曲154。此外，每个第一气流通道138与其它第一气流通道138具有基本上相同的长度，在这种情况下，长度为约170mm±5％。为说明起见，第一气流通道138在这个示例中是约2mm宽。每个第一气流通道138在第一端150与第一入口充气室容积空间142流体连接，并且在第二端152通过第一孔156流体连接到第一气体分配充气室容积空间146。可以看到，第一孔156中的六个位于第一入口充气室容积空间142的最外周边内；提供气体到这些第一孔156的第一气流通道138通过半岛168与第一入口充气室容积空间142隔开，半岛168延伸到第一入口充气室容积空间142内。可在喷头100中看出，有六十个从第一入口充气室容积空间142向外辐射的第一气流通道138。如果第一入口充气室容积空间被设定尺寸以处于第一孔156(位于所述半岛168内的第一孔156)的图案的最里面内，那么这样高数量的第一气流通道138将不能够(在所指示的通道宽度)沿着第一入口充气室容积空间142的外周安装。
图3描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的面板104的俯视图。可以看出，第一凸台160以在整个第一气体分配充气室容积空间146相对地分散的方式布置。
图4描绘了图1的示例性的抗瞬变喷头的等角剖视图。可以看出，每个第一孔156定位在对应的第一凸台160的正上方。通过第一气体入口112流入到第一入口充气室容积空间142内的气体通常可同时到达所有的第一气流通道138的第一端150，并且可以凭借具有标称相同的长度且沿其长度具有标称相同的总弯曲角度和横截面的第一气流动通道138，在大致相同的时间到达第一气流通道138的第二端152。这导致在多个位点(例如，每个第一孔156)大致同时引入气体到第一气体分配充气室容积空间内。第一凸台160可以操作以进一步在整个第一气体分配充气室容积空间146分配气体，使得气体以大体均匀的方式流过第一气体分配端口134，即使当喷头100内的气流还没有达到稳定状态也如此。
图5描绘了图1中的示例性的抗瞬变喷头的截面图。描绘了各种板，例如，面板104、背板102和第一隔板108，以及第一表面116、第二表面118、第三表面120和第四表面122。图5还表示了在图6中更详细地显示的圆形区域。
图6描绘了图5的一部分的详图。该详图示出了第一气流通道138中的一个的第二端152，以及将第一气流通道138流体连接到第一气体分配充气室容积空间146的第一孔156。图6中还描绘了跨于第二表面118和第四表面122之间的第一支撑柱164。也可见两个第一凸台160，包括第一孔156正下方的一个。可以明显看出，在第一孔156下方的第一凸台160居中于第一孔156下方。此外，第一间隙176存在于第一凸台160和第四表面122之间。在所描绘的示例中，第一孔156具有2mm的直径，第一凸台160的直径为6.5mm，并且第一间隙176为0.5mm。在若干实施方案中，第一间隙176可为第一凸台160的标称直径的函数，并且在一些这样的实施方案中，第一间隙176可以是在介于凸台的标称直径的1/11到凸台标称直径的1/13之间的范围内，例如，凸台直径的约1/12。在其它实施方案中，第一间隙176可为第一凸台160的标称直径和第一孔156的直径的函数，例如，可选择第一间隙176，使得第一间隙176除以第一凸台160的直径和第一孔156的直径之间的差的两倍是在0.1和1之间。
前面的示例针对仅支持单一的处理气体的流动的喷头100。如所讨论的，本文所讨论的构思也可以应用于多流或多充气室喷头。该构思在下面更详细讨论被配置为使两种处理气体同时流动的喷头。在双流示例中的结构中的许多对应于前文相对于单流喷头100讨论的结构。为了避免冗长，这些部件在下文不会再描述；在这种情况下，在喷头100中的类似的结构的前述讨论可以被用来表示描述。在喷头100和下面讨论的双流喷头之间相似的部件的附图标记数字的后两位数字可以相同。
图7描绘了示例性的抗瞬变的双充气室喷头的等轴测分解图。可以看到，杆780被提供，其使得两个单独的气体能被提供给喷头700；杆可以被连接到背板702。杆780可以包括两组通道，一组包括沿杆780的中心运行的通道，而另一组包括置于中心通道和外套筒(示出的杆780的下部)之间的圆形通道阵列。在这个示例中，杆中的圆形气流通道阵列为第一气体入口712(围绕背板702的中心孔排列的六个孔)提供气体，而中心气流通道为第二进气口714(在背板702内的中心孔)提供气体。喷头700还可以包括第一隔板708、第二隔板710、挡板778和面板704。
图8描绘了图7中的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的第一隔板的俯视图，第一隔板708非常类似于第一隔板108，但至少有两点不同。例如，可以有位于第一入口充气室容积空间742的中心的中心凸台782；该中心凸台782可用于减小第一入口充气室容积空间742的尺寸，以减少使第一处理气体流过第一入口充气室容积空间所花费的时间，并且还可以在一些实施方案中帮助使从充当第一气体入口712的六个端口流出的气流均匀。在一些实施方案中，第一入口充气室容积空间可被划分成多个第一入口充气室子容积空间，每个子容积空间由第一气体入口中的不同的一个进给。另一不同之处在于有穿过第一隔板708的多个第二孔758。
图9描绘了图7的抗瞬变的双充气室喷头的挡板的俯视图。在该实施方案中，挡板778是与面板104非常相似的，不同点在于第一支撑柱764数量更多，并且与第一支撑柱164排列不同。从图7中可以看出，每个第一支撑柱764的位置对应于在第一隔板708中的第二孔758中的一个，以及相应的第二孔758继续通过第一支撑柱764。这样，第一支撑柱764不仅提供结构支撑和在第一隔板708和挡板778之间的热传导通路，而且还通过挡板提供气体流动的途径，该挡板保持该气体与在第一气体分配充气室容积空间746内的气体分离。如同面板104，挡板778可包括每一个定位在第一孔756(后面示出)的下方的多个第一凸台760，第一孔756将第一气流通道738中的一个与第一气体分配充气室容积空间746流体连接。如同面板104，挡板778可以包括多个第一气体分配端口734，第一气体分配端口734可将气体从第一气体分配充气室容积空间746供给到紧接在第一气体分配充气室下方的第二气体分配充气室容积空间或至喷头700下方的晶片处理区。
图10描绘了图7的示例抗瞬变的双充气室喷头的第二隔板的俯视图。第二隔板710可以发挥与第一隔板708类似的功能，但是，是相对于第二气体入口714。可以看到，多个基本等长的第二气流通道740经由第二孔758将第二入口充气室容积空间744与第二气体分配充气室容积空间748(见图11)流体连接；第二气体分配充气室容积空间748在这个示例中是在挡板778和面板704之间形成的充气室容积空间。第二气流通道740在这种情况下并且如同第一气流通道738，可具有与第二入口充气室容积空间744连接的第一端750和与第二孔758流体连接的第二端752。可以看到，每个第二气流通道740也可以包括弯曲754，该弯曲754可以是类似于第一气流通道738中的弯曲754的，但是可以看出，其弯曲角度会较放宽。类似于在第一入口充气室容积空间742的第一半岛768，第二入口充气室容积空间744也可以包括多个第二半岛770，该多个第二半岛770使得第二孔758中的一些可以位于第二入口充气室容积空间744的外周边内。
图11描绘了图7的示例抗瞬变的双充气室喷头的面板的俯视图。面板704可包括多个第二气体分配端口736和多个第一气体分配端口734。第二气体分配充气室容积空间748可在面板704和挡板778之间形成，并且可包括充当用于第二孔758的微型挡板的第二凸台762的图案，与第一凸台760适用于第一孔756相当类似。
在一些实施方案中，在挡板778中的每个第一气体分配端口734可通过管状结构784被流体连接到在面板704内的对应的第一气体分配端口734，管状结构784使流过第一气体分配端口734的气体与流过喷头700中的第二气体分配充气室容积空间748的气体分离。
图12描绘了图7的示例性的抗瞬变的双充气室喷头的等角剖视图，并且可以提供对喷头700的结构的更深入的了解。
类似于第一入口充气室容积空间742和第一气体分配充气室容积空间746，第二入口充气室容积空间744和第二气体分配充气室容积空间748也可以以各种表面为界。这些表面如在图7中所示。例如，第二入口充气室容积空间744可部分地以第五表面724和第七表面728为界，而第二气体分配充气室容积空间748可部分地以第六表面726和第八表面730为界。
在多充气室喷头中，入口充气室相对于气体分配充气室的定位可以根据需要针对任何特定设计重新排序，它们不必定是在所描绘的布置中。例如，在所描绘的实施方案中，第一入口充气室容积空间和第一气体分配充气室容积空间被界定在第二入口充气室容积空间和第二气体分配充气室容积空间之间。然而，在其它实施方案中，这种排序可以被改变。举非限制性示例而言，以下任何顺序也可以在该构思的不同实施方案中使用：
Figure GDA0002757652890000151
在这种情况下，用于第一气体的充气室容积空间使用于第二气体的充气室容积空间置于它们之间，这些用于第一气体的充气室容积空间可通过下述方式流体连接：使流体连接用于第一气体的充气室的孔(例如，第一孔)在用于第二气体的气流通道之间穿过或穿过用于第二气体的一个或多个充气室内的支撑柱。

Claims (25)

1.一种抗瞬变喷头，其包括：
第一气体入口；
第一表面，其中所述第一气体入口被配置为输送第一处理气体通过所述第一表面；
多个第一气体分配端口；
第二表面，其中所述多个第一气体分配端口被配置成输送所述第一处理气体通过所述第二表面；
第三表面，其置于所述第一表面和第二表面之间；
第四表面，其置于所述第三表面和第二表面之间；
多个第一凸台，所述多个第一凸台从所述第二表面朝向所述第四表面向上延伸；
多个第一气流通道，其置于所述第一表面和所述第三表面之间，和
穿过所述第四表面的多个第一孔，其中：
所述第一表面和所述第三表面至少部分地限定与所述第一气体入口流体连接的第一入口充气室容积空间，
所述第二表面和所述第四表面至少部分地限定与所述多个第一气体分配端口中的每个第一气体分配端口流体连接的第一气体分配充气室容积空间，
所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道具有与所述第一入口充气室容积空间流体连接的相应的第一端和通过所述多个第一孔中的相应的第一孔与所述第一气体分配充气室容积空间流体连接的相应的第二端，以及
所述多个第一凸台中的每个第一凸台居中于所述多个第一孔中的相应的第一孔上并且具有面对所述第四表面的相应的顶表面，所述顶表面从所述第四表面偏移相应的第一距离，
所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道具有其它第一气流通道的长度±30％内的长度，在所述第一端延伸远离所述第一入口充气室容积空间，并且包括介于所述第一端和所述第二端之间的在140°和200°之间的弯曲，使得所述第一气流通道的所述第二端朝向所述第一入口充气室容积空间定位，
所述多个第一孔中的每个第一孔具有介于1.5mm和3mm之间的直径，并且
所述多个第一凸台中的每一个第一凸台具有介于5mm和8mm之间的直径。
2.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中：
所述多个第一凸台中的相应的第一凸台的每个相应的第一距离介于0.025mm和1.2mm之间。
3.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中：
每个第一孔具有孔直径，并且
每个相应的第一距离小于介于所述多个第一凸台中的相应的第一凸台的标称台直径和相应的孔直径之间的差的2倍并且大于介于所述多个第一凸台中的相应的第一凸台的所述标称台直径和相应的孔直径之间的差的0.2倍。
4.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一凸台中的每一个第一凸台具有介于5mm和8mm之间的标称直径。
5.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中所述多个第一凸台中的每个第一凸台具有标称直径和介于所述相应的标称直径的1/11和1/13之间的相应的第一距离。
6.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中所述多个第一气体分配端口中的第一气体分配端口的不同子集与所述多个第一凸台中的每个第一凸台相邻，并且所述多个第一凸台中的每个第一凸台居中于所述多个第一气体分配端口中的所述第一气体分配端口的所述不同子集的相应的子集的第一气体分配端口之间。
7.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其还包括多个第一支撑柱，其中，所述多个第一支撑柱中的每个第一支撑柱跨于所述第二表面与所述第四表面之间。
8.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其还包括多个第一半岛，其中：
所述第一入口充气室容积空间具有第一中心点，
所述多个第一半岛中的每个第一半岛伸入所述第一入口充气室容积空间内，和
所述多个第一气流通道中的第一气流通道中的一个或多个的所述第二端延伸到所述多个第一半岛中的相应的第一半岛中并且比所述多个第一气流通道中的相应的第一气流通道的相应的第一端更接近所述第一中心点。
9.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道包括介于相应的第一端和相应的第二端之间的在150°和190°之间的弯曲。
10.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道的长度在所述多个第一气流通道中的其它第一气流通道的长度的±5％内。
11.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道的长度在所述多个第一气流通道中的其它第一气流通道的长度的±10％内。
12.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道的长度在所述多个第一气流通道中的其它第一气流通道的长度的±20％内。
13.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道都是相同的长度。
14.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道的横截面面积沿所述多个第一气流通道中的相应的第一气流通道的长度是恒定的。
15.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，所述多个第一气流通道中的每个第一气流通道的相应的第一端与所述抗瞬变喷头的第一轴线是等距离的。
16.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其中，在所述多个第一气流通道中有在20到100个之间的第一气流通道。
17.根据权利要求1所述的抗瞬变喷头，其还包括：
第二气体入口；
第五表面，其中所述第二气体入口被配置为输送第二处理气体通过所述第五表面；
多个第二气体分配端口；
第六表面，其中所述多个第二气体分配端口被配置成输送所述第二处理气体通过所述第六表面；
第七表面，其置于所述第五表面和第六表面之间；
第八表面，其置于所述第六表面和第七表面之间；
多个第二气流通道，其置于所述第五表面和所述第七表面之间，和
穿过所述第八表面的多个第二孔，其中：
所述第五表面和所述第七表面至少部分地限定与所述第二气体入口流体连接的第二入口充气室容积空间，
所述第六表面和所述第八表面至少部分地限定与所述多个第二气体分配端口的每一个第二气体分配端口流体连接的第二气体分配充气室容积空间，
所述多个第二气流通道的每个第二气流通道具有与所述第二入口充气室容积空间流体连接的相应的第一端和通过所述多个第二孔中的相应的第二孔与所述第二气体分配充气室容积空间流体连接的相应的第二端，以及
所述多个第二气流通道中的每个第二气流通道具有其它第二气流通道的长度±30％内的长度，在所述第一端延伸远离所述第二入口充气室容积空间，并且包括介于所述第一端和所述第二端之间的在140°和200°之间的弯曲，使得所述第二气流通道的所述第二端朝向所述第二入口充气室容积空间定位。
18.根据权利要求17所述的抗瞬变喷头，其中：
多个第二凸台从所述第六表面朝向所述第八表面向上延伸，
所述多个第二凸台中的每个第二凸台居中于所述多个第二孔中的相应的第二孔上，以及
所述多个第二凸台中的每个第二凸台具有面对所述第八表面的相应的顶表面，所述顶表面从所述第八表面偏移第二距离。
19.根据权利要求18所述的抗瞬变喷头，其中，所述第一气体入口包括多个端口并且所述第一入口充气室容积空间被划分成多个第一入口充气室子容积空间，所述多个第一入口充气室子容积空间的每个第一入口充气室子容积空间与所述多个端口的不同端口相关联。
20.根据权利要求18所述的抗瞬变喷头，其中所述第一入口充气室容积空间、所述第二入口充气室容积空间、所述第一气体分配充气室容积空间和所述第二气体分配充气室容积空间以堆叠配置并且按照从由以下组成的组中选择的顺序布置：
(i)第二入口充气室容积空间、第一入口充气室容积空间、第一气体分配充气室容积空间和第二气体分配充气室容积空间；
(ii)第二入口充气室容积空间、第一入口充气室容积空间、第二气体分配充气室容积空间和第一气体分配充气室容积空间；
(iii)第一入口充气室容积空间、第二入口充气室容积空间、第二气体分配充气室容积空间和第一气体分配充气室容积空间。
21.根据权利要求19所述的抗瞬变喷头，其中所述多个第一气体分配端口中的第一气体分配端口的不同子集与所述多个第一凸台中的每个第一凸台相邻，并且所述多个第一凸台中的每个第一凸台居中于所述多个第一气体分配端口中的所述第一气体分配端口的所述不同子集的相应的子集的第一气体分配端口之间。
22.根据权利要求19所述的抗瞬变喷头，其中所述多个第二气体分配端口中的第二气体分配端口的不同子集与所述多个第二凸台中的每个第二凸台相邻，并且所述多个第二凸台中的每个第二凸台居中于所述多个第二气体分配端口中的所述第二气体分配端口的所述不同子集的相应的子集的第二气体分配端口之间。
23.根据权利要求18所述的抗瞬变喷头，其还包括多个第一支撑柱和多个第二支撑柱，其中：
所述多个第一支撑柱中的每个第一支撑柱跨于所述第二表面与所述第四表面之间，以及
所述多个第二支撑柱中的每个第二支撑柱跨于所述第六表面与所述第八表面之间。
24.根据权利要求18所述的抗瞬变喷头，其还包括多个第一半岛，其中：
所述第一入口充气室容积空间具有第一中心点，
所述多个第一半岛中的每个第一半岛伸入所述第一入口充气室容积空间内，和
所述多个第一气流通道中的第一气流通道中的一个或多个的所述第二端延伸到所述多个第一半岛中的相应的第一半岛中并且比所述多个第一气流通道中的相应的第一气流通道的相应的第一端更接近所述第一中心点。
25.根据权利要求18所述的抗瞬变喷头，其还包括多个第二半岛，其中：
所述第二入口充气室容积空间具有第二中心点，
所述多个第二半岛中的每个第二半岛伸入所述第二入口充气室容积空间内，
所述多个第二气流通道中的第二气流通道中的一个或多个的所述第二端延伸到所述多个第二半岛中的相应的第二半岛中并且比所述多个第二气流通道中的相应的第二气流通道的相应的第一端更接近所述第二中心点。
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