TW202229619A - 具有整體式轉向流動路徑的噴淋頭 - Google Patents

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亞倫 布萊克 米勒
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Abstract

處理腔室用的噴淋頭包括本體，該本體具有界定出氣室的上表面、下表面及側表面；以及複數貫穿孔，提供在該本體的該下表面上。該複數貫穿孔係與該氣室及該處理腔室流體連通。該噴淋頭包括提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上的輸入口、以及提供在該本體中的第一通道。該第一通道將該輸入口連接至該氣室。該噴淋頭包括提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上的輸出口、以及提供在該本體中的第二通道。該第二通道將該輸出口連接至該氣室。

Description

具有整體式轉向流動路徑的噴淋頭
本揭露整體係關於基板處理系統，且更具體而言係關於具有將氣體轉向而使盲管最小化的整體式流動路徑的噴淋頭設計。 [相關申請案的交互參照]
本申請案係主張2020年10月7日提交的美國臨時申請案第63/088,940號的優先權。該申請案的整體揭露內容係作為參考文獻而引入本文中。
此處所提供之先前技術描述係為了一般性呈現本揭露之背景的目的。本案列名發明人的工作成果、至此先前技術段落的所述範圍、以及申請時可能不適格作為先前技術的實施態樣，均不明示或暗示承認為對抗本揭露內容的先前技術。
執行沉積及/或蝕刻所用的基板處理系統通常包括具有基座的處理腔室。在處理期間，可將例如半導體晶圓的基板配置在基座上。氣體輸送系統可將包括一或更多前驅物的處理氣體混合物引進處理腔室，以在基板上沉積膜或是對該基板進行蝕刻。在一些基板處理系統中係使用原子層沉積(ALD)處理以將材料沉積在基板上。在一些基板處理系統中，可在處理腔室中點燃電漿及/或可將基座上的RF偏壓用於啟動化學反應。
氣體輸送系統中的各種氣體流動路徑係使用於處理氣體、承載氣體、氧化氣體、前驅物氣體、及/或吹掃氣體輸送至處理腔室。氣體流動路徑係由通孔管、閥、歧管等所界定。在處理的第一部分期間，可藉由氣體流動通道輸送第一氣體，而在該處理的第二部分期間可不輸送氣體或是可輸送第二氣體。除非執行吹淨處理以對氣體流動通道進行清潔，否則該第一氣體可暫時保持在該氣體流動通道中。容納著滯留氣體的氣體流動通道的一部分係稱作盲管。盲管中的滯留氣體可能會分解並在基板上造成缺陷。
處理腔室用的噴淋頭包括本體，該本體具有界定出氣室的上表面、下表面及側表面；以及複數貫穿孔，提供在該本體的該下表面上。該複數貫穿孔係與該氣室及該處理腔室流體連通。該噴淋頭包括提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上的輸入口、以及提供在該本體中的第一通道。該第一通道將該輸入口連接至該氣室。該噴淋頭包括提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上的輸出口、以及提供在該本體中的第二通道。該第二通道將該輸出口連接至該氣室。
在另一特徵中，該輸出口相對於該輸入口係位於下游，並且與該輸入口流體連通。
在另一特徵中，該輸入口及該輸出口係位於該噴淋頭的相對端部上。
在另一特徵中，該輸入口及該輸出口係連接至該氣室的相對端部。
在另一特徵中，該輸入口及該輸出口係位於該噴淋頭的相對端部上，並連接至該氣室的相對端部。
在其他特徵中，系統包括噴淋頭、以及分別連接至該輸入口及該輸出口的第一閥及第二閥。該第一閥係連接至氣體供應部。該第二閥係連接該處理腔室的排氣部。
在另一特徵中，該系統更包括控制器，配置以將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口；當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及在預定時間後將該第二閥關閉。
在另一特徵中，該側表面係垂直延伸朝向該處理腔室的底部，以及該輸出口係位於該側表面的底端上。
在另一特徵中，該側表面的該底端延伸通過在該處理腔室中所配置的基座的至少一部分。
在其他特徵中，系統包括噴淋頭、以及分別連接至該輸入口及該輸出口的第一閥及第二閥。該第一閥係連接至氣體供應部。該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通。
在另一特徵中，該系統更包括控制器，配置以將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口；當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及在預定時間後將該第二閥關閉。
在另一特徵中，該下表面係附接至該處理腔室的側壁。
在另一特徵中，該輸出口係位於該側壁的底端上。
在其他特徵中，系統包括噴淋頭、以及分別連接至該輸入口及該輸出口的第一閥及第二閥。該第一閥係連接至氣體供應部。該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通，該排氣部係位於該處理腔室的底部處。
在另一特徵中，該系統更包括控制器，配置以將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口；當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及在預定時間後將該第二閥關閉。
在另一特徵中，該噴淋頭係安裝至該處理腔室的頂板，且該噴淋頭的直徑係大於在該處理腔室中所配置的基座的直徑。
在其他特徵中，系統包括噴淋頭、配置於該頂板上且分別連接至該輸入口及該輸出口的第一閥及第二閥。該第一閥係連接至氣體供應部。該第二閥係連接該處理腔室的排氣部。
在另一特徵中，該系統更包括控制器，配置以將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口；當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及在預定時間後將該第二閥關閉。
在其他特徵中，系統包括噴淋頭、以及配置於該頂板上的第一閥。該第一閥係連接至該輸入口及氣體供應部。該輸出口係位於該噴淋頭的周緣上。
在另一特徵中，該系統更包括連接至該輸出口的第二閥。該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通，該排氣部係位於該處理腔室的底部處。
在另一特徵中，該系統更包括控制器，配置以將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口；當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及在預定時間後將該第二閥關閉。
本揭露的進一步應用領域將從實施方式、申請專利範圍及圖式而變得顯而易知。該實施方式及特定示例的用意僅在於說明用途，而不在於限制本揭露的範疇。
噴淋頭通常係被設計成將均勻的氣體流動分佈提供至處理腔室中的基板。藉由將氣流從噴淋頭中的氣室至噴淋頭的面板中的複數孔洞進行限制而達成均勻流動分佈。然而，對於在例如原子層沉積(ALD)處理的處理中進行快速吹淨及/或從供應一氣體轉變成另一者而言，以此方式限制氣流係有問題的。這在快速ALD循環/轉變與均勻性之間存在著直接的取捨。當其中一者改善時，另一者通常會惡化。
通常係將整個氣流分佈至噴淋頭的面板中的孔洞，且所有氣體離開通過所述孔洞而進入處理腔室並朝向基板。在本揭露通篇中，離開該噴淋頭的孔洞而進入該處理腔室的氣流係被稱作推進（push），而離開該噴淋頭的孔洞而進入該處理腔室、且存在於該噴淋頭與該基板之間的氣體的容積係被稱作處理容積。
在ALD處理中係頻繁進行氣體循環/轉變(例如，處於100至2000次/基板的數量級)。ALD循環中的單一步驟可處於0.1-10秒的數量級。從氣體A轉變至氣體B係利用氣體B將氣體A推送通過噴淋頭氣室以將氣體A從噴淋頭氣室吹淨或排出而進行。具體而言，為了從氣體A轉變至氣體B，使用氣體B將氣體A推出噴淋頭中的氣室、通過該噴淋頭的孔洞、並且進入處理容積中。將控制循環的閥(往後稱作ALD閥)與噴淋頭之間的無效容積的量最小化有助於使此處理更加快速。因此係盡可能地使該ALD閥靠近噴淋頭輸入口。
然而，這仍會在該ALD閥與基板之間留下作為無效容積的容積，其中該無效容積幾乎完全係由噴淋頭的幾何形狀所界定。舉例而言，從氣體箱至ALD閥的輸送線可具有大致處於100-400cc的數量級的容積；對於ALD處理而言，噴淋頭容積可大致處於300-600cc的數量級；而噴淋頭孔洞可具有處於2-10cc的數量級的容積。因此，在氣室容積後、及噴淋頭的孔洞之前使氣流轉向可大幅改善(即，減少)循環時間。
除了較長的ALD循環時間之外，氣體循環與流動條件之間的轉變階段會對處理性能造成負面影響。隨著氣流發展成飽和且穩態的情況，通過噴淋頭的氣流係相對不均勻的。此種氣流的不均勻性會影響基板的均勻性，尤其是對於氣流均勻性敏感的處理。因此，若將氣流的轉變階段轉向遠離基板，接著使基板僅暴露至完全發展的氣流，則除了能改善循環時間外，還可改善基板均勻性。
本揭露提供從噴淋頭氣室至腔室排氣部的離開路徑，該離開路徑將氣流轉向遠離處理容積，且代表著相對於噴淋頭的孔洞圖案為較少限制的路徑。在本揭露通篇中，被轉向遠離噴淋頭的孔洞、並且經由位在噴淋頭氣室下游的離開路徑而從處理容積到達腔室排氣部的氣流係被稱作拉引(pull)。
根據本揭露的一些基板處理系統包括噴淋頭，其中該噴淋頭具有來自處理腔室的邊緣或中心附近的ALD閥的輸入口連接點(POC)。將在輸入口處從ALD閥接收的氣體以此順序分佈至預分佈氣室、初始氣室、噴淋頭孔洞、及基板。根據本揭露可提供分佈後氣室，其中該分佈後氣室相對於該初始氣室在形狀上是相等且相反的。分佈後氣室可導致直接延伸至腔室排氣部的轉向線。轉向線POC可位於距離輸入口POC的噴淋頭的相反邊緣上，然而轉向線POC可位於任何位置處。在本揭露通篇中，二元件(該二元件係被描述成位置彼此相對)的配置包括該二元件的位置係彼此相隔180度的配置，並且還包括該二元件的其他替代配置。
由於初始氣室的壓力降比噴淋頭孔洞的壓力降少了約10倍(構成少10倍的限制)，因此若通過分佈後氣室的轉向路徑係敞開的，則該氣體可流經該分佈後氣室。在一些實行例中，本揭露提供分佈後氣室所用的控制閥，該控制閥可在ALD循環的正確階段時敞開以將氣流轉向通過該分佈後氣室。
在另一實行例中，可將氣流從噴淋頭氣室轉向通過通道而通往噴淋頭孔的底部，如描述於下。由於所述孔係在處理容積下方(基座下方)終止，故被轉向至噴淋頭孔的底部的任何氣體可因此被導引至腔室排氣部中而不影響基板。在此方式下，可在處理腔室內側安裝閥以控制通道的開啟及關閉。
因此，雖然在一些廢棄氣體的轉向系統中，轉向係在噴淋頭上游的閥歧管區塊處進行，而這使噴淋頭成為無效容積，但本揭露提供與噴淋頭整合且位於該噴淋頭下游的轉向路徑。具體而言，並非在噴淋頭上游將氣體轉向，本揭露提供一轉向路徑，使噴淋頭氣室中的氣體離開噴淋頭而該經轉向氣體不流動至基板(即，該轉向路徑不前往處理容積)。該轉向路徑係流體連接至噴淋頭氣室，並允許氣室中的氣體相對快速地離開氣室下游。該轉向路徑代表著在轉向閥位置與處理容積之間的最小盲管，僅留下噴淋頭孔洞作為盲管而並非整個噴淋頭。
本揭露係編排如下。最初，參照圖1A及圖1B而顯示及描述可使用根據本揭露而設計的噴淋頭的基板處理系統的示例。參照圖2而顯示及描述該噴淋頭上游的氣體轉向路徑的示例。接著，參照圖3A-圖5B而顯示及描述包括根據本揭露而設計的氣體轉向路徑的各種噴淋頭配置示例。隨後，參照圖6而顯示及描述圖3A-圖5B所顯示的噴淋頭的操作方法及根據本揭露的氣體轉向路徑的提供方法。
圖1A及圖1B顯示基板處理系統100的示例，該基板處理系統100包括配置以使用熱原子層沉積(T-ALD)處理基板的處理腔室102。處理腔室102包圍著基板處理系統100的其他構件。處理腔室102包括基板支撐件(例如，基座)104。在期間處理，基板106係配置在基座104上。
可在陶瓷板中設置一或更多加熱器108(例如，加熱器陣列)以在處理期間對基板106進行加熱，其中該陶瓷板係配置在基座104的金屬基底板上。可在該等加熱器108上方或下方的陶瓷板中配置被稱作分區加熱器或初始加熱器(未顯示)的一或更多額外加熱器。另外，雖然未顯示，可在基座104的基底板中設置包括冷卻通道的冷卻系統，其中冷卻劑可流經該冷卻通道而冷卻基座104；以及可在基座104中設置一或更多溫度感測器以感測基座104的溫度。
處理腔室102包括氣體分佈裝置110(例如，噴淋頭)以將處理氣體引進及分佈至處理腔室102中。根據本揭露而設計的各種噴淋頭配置示例係參照圖3A-圖5B而詳細顯示及描述。在所顯示的一示例中，噴淋頭110可包括桿部112，該桿部112具有與處理腔室102的頂表面連接的一端部。噴淋頭110的基底部分係大致圓柱形的，並且從桿部112的相對端部徑向朝外延伸，其中該相對端部係位於與處理腔室102的頂表面隔開的位置處。基底部分包括氣室113及面板114，該面板114包括用於將氣體傳播朝向基板106的複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。
此外，雖然未顯示，噴淋頭110可包括加熱板及冷卻板。加熱板可包括一或更多加熱器，而冷卻板可包括冷卻通道，其中冷卻劑可透過該冷卻通道而進行循環。另外，在噴淋頭110中可設置一或更多溫度感測器以感測噴淋頭110的溫度。
氣體運輸系統130包括一或更多氣體來源132-1、132-2、…、及132-N（統稱為氣體來源132），其中N為大於零的整數。氣體來源132可供應處理氣體、清潔氣體、吹淨氣體、惰性氣體等。氣體來源132係藉由閥部134-1、134-2、…、及134-N（統稱為閥部134）、以及質量流量控制器136-1、136-2、…、及136-N（統稱為質量流量控制器136）而連接至閥歧管140。在圖1B所顯示的示例中，閥歧管140包括複數閥部111-1、111-2、…、及111-N(統稱為閥部111)，其中可控制該閥部111以從氣體來源132將一或更多氣體供應至噴淋頭110。閥歧管140係位於靠近處理腔室102的位置，使得在使用氣體的混合物時，氣體的混合(其係在閥歧管140中進行)係盡可能地接近處理腔室102的進入點。閥歧管140的輸出係連接至噴淋頭110。第二閥部115連接著從氣室113至腔室排氣部的轉向路徑，如詳細描述於下。在一些處理中，雖然未顯示，但可將遠端產生的電漿供應至處理腔室102。
流體輸送系統139將冷卻劑供應至基座104中的冷卻系統、以及噴淋頭110中的冷卻通道。溫度控制器150可連接至基座104中的加熱器108、分區加熱器及溫度感測器，以及連接至噴淋頭110中的加熱板及溫度感測器。溫度控制器150可控制往加熱器108及分區加熱器的功率供應，以及通過基座104中的冷卻系統的冷卻劑流動，以控制基座104及基板106的溫度。溫度控制器150還可控制往設置在噴淋頭110的加熱板中的加熱器的功率供應，以及通過設置在噴淋頭110的冷卻板中的冷卻通道的冷卻劑流，以控制噴淋頭110的溫度。
閥部156及幫浦158可用於在基板處理期間維持處理腔室102內側的次大氣壓力、以及從該處理腔室102抽空反應物。系統控制器160控制著基板處理系統100的構件，包括閥歧管140中的閥部111及詳細描述於下的第二閥部115。
在下列敘述的通篇中，噴淋頭的輸入口係被顯示且描述成與ALD閥連接，其中該ALD閥係透過氣體線而與氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)連接。作為替代，該輸入口可與閥歧管(例如，圖1A所顯示的元件140)連接，該閥歧管包括經由複數氣體線而分別與複數氣體來源連接的複數閥部(例如，圖1B所顯示的元件111)；而該閥歧管中的一或更多閥部可透過參照ALD閥而描述於下的方式進行控制及操作。
圖2顯示噴淋頭300的示例，其具有位於噴淋頭300上游的氣體轉向路徑。具有孔301的噴淋頭300包括氣室302及面板304，其中該面板304包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。經由第一氣體線314而連接至氣體供應部的閥部(上述稱作ALD閥)306係配置在處理腔室308的邊緣處、或是處理腔室308的中心附近、鄰近於噴淋頭300的輸入口310。輸入口310係鄰近於氣室302。介於輸入口310與氣室302之間的噴淋頭300中的通道312將輸入口310連接至氣室302。
ALD閥306的第一埠口係經由第一氣體線314而連接至氣體供應部。ALD閥306的第二埠口係經由第二氣體線316而連接至輸入口310。ALD閥306的第三埠口係經由第三氣體線(稱作氣體轉向路徑)318而連接至排氣設施，其中腔室排氣部320係連接至該排氣設施。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭300經由ALD閥306、通過第一氣體線314及第二氣體線316而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口310及通道312進入噴淋頭300，並進入該噴淋頭300的氣室302。
在接收各氣體時，ALD閥306的第一埠口及第二埠口係開啟的，而ALD閥306的第三埠口係關閉的。噴淋頭300將各氣體從氣室302經由面板304中的輸出口而傳播朝向被配置在處理腔室308中的基座324上的基板322。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，氣體B係流動通過ALD閥306的第一及第二埠口，並且將與氣體轉向路徑318連接的該ALD閥306的第三埠口開啟，以將氣體A轉向進入腔室排氣部320所連接的排氣設施。隨後，將ALD閥306的第三埠口關閉，並將氣體B從氣室302經由面板304中的輸出口而傳播朝向基板322。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在噴淋頭300中，氣室302中的整體氣流係被分佈至面板304中的孔洞，且所有氣體通過面板304中的孔洞而離開、進入處理腔室308中並朝向基板322。為了從氣體A轉變至氣體B，最初氣體B將氣體A透過面板304中的孔洞而推出氣室302、進入處理容積(噴淋頭的面板304與基板322之間的區域)中，接著氣體B從氣室302通過面板304中的孔洞而流入該處理容積中。
ALD閥306的位置係盡可能地靠近噴淋頭300的氣體輸入口310，使該ALD閥306與該噴淋頭300之間的無效容積的量最小化。然而，這仍會在ALD閥306與基板322之間留下容積而成為無效容積，而該容積幾乎完全是由噴淋頭300的幾何形狀所界定。
圖3A-圖5B顯示根據本揭露的噴淋頭設計的各種示例，其中所述噴淋頭設計包括位於噴淋頭的氣室下游的氣體轉向路徑，而並非位於噴淋頭的上游。在氣室容積之後且在噴淋頭的孔洞之前的轉向氣流顯著改善(即，減低)循環時間及均勻性。
圖3A-圖3C顯示具有孔的噴淋頭。圖4A及圖4B顯示無孔噴淋頭，其中處理腔室的壁界定出孔。圖5A及圖5B顯示與處理腔室的頂部附接(例如，直接安裝至該處理腔室的頂部、或是使用像是枝形燈架的桿部的任一者)的噴淋頭。現在將進一步詳細描述這些配置各者及其各自的氣體轉向路徑。
圖3A顯示根據本揭露的噴淋頭350的示例，其中該噴淋頭350具有孔351及位於噴淋頭350的氣室352下游的氣體轉向路徑。噴淋頭350包括氣室352以及面板354，其中該面板354包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。
第一閥(亦如上述稱為ALD閥)356係配置在處理腔室的邊緣或中央(例如，圖1A所顯示的元件102)、鄰近於噴淋頭350的輸入口360。輸入口360係鄰近於氣室352。介於輸入口360與氣室352之間的噴淋頭350的第一通道362將該輸入口360連接至氣室352。
第一閥356的第一埠口經由第一氣體線364而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥356的第二埠口經由第二氣體線366而連接至輸入口360。第一閥356並未與腔室排氣部(例如，類似於圖2所顯示的元件320)所連接的排氣設施連接。
噴淋頭350包括位於輸入口360的相對端部處的輸出口368。輸出口368係鄰近於氣室352。第二閥372係配置在相對於第一閥356的噴淋頭350的相對端部處。第二閥372係鄰近於處理腔室的邊緣。介於輸出口368與氣室352之間的噴淋頭350的第二通道370將輸出口368連接至氣室352。第二閥372的第一埠口係經由第三氣體線374而連接至輸出口368。第二閥372的第二埠口係經由第四氣體線376而連接至腔室排氣部所連接的排氣設施。
第二通道370、第三氣體線374及第二閥372構成噴淋頭350的氣體轉向路徑。由第二通道370、第三氣體線374及第二閥372(往後稱氣體轉向路徑370、374、372)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭350整合，且位於該噴淋頭350的氣室352下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭350經由第一閥356、通過第一氣體線364及第二氣體線366而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口360及第一通道362進入噴淋頭350，並進入該噴淋頭350的氣室352。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)控制著第一閥356及第二閥372，並且將第一閥356及第二閥372的埠口操作如下。
當接收各氣體時，第一閥356的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥372的第一埠口係關閉的。第二閥372的第二埠口可為開啟或關閉的。噴淋頭350透過面板354中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室中的基座382上的基板380。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥356的第一及第二埠口、第一氣體線364及第二氣體線366、輸入口360、及第一通道362而進入氣室352。第二閥372的第一埠口(及第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室352連接至氣體轉向路徑370、374、372。氣室352中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑370、374、372而轉向，並且經由第四氣體線376而進入排氣設施。
在轉變期間，氣體轉向路徑370、374、372將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭350的孔洞圖案）。隨後，將第二閥372的第一埠口(及任選地第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板354中的輸出口從氣室352傳播朝向基板380。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑370、374、372提供氣室352中的氣體離開噴淋頭350的路徑，使該路徑不前往基板380(即，不前往介於噴淋頭350與基板380之間的處理容積)。氣體轉向路徑370、374、372允許氣室352中的氣體相對迅速地離開離開氣室352下游，且代表著在第二閥372與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板354中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭350作為盲管。
圖3B及圖3C顯示根據本揭露的噴淋頭400示例，其中該噴淋頭400具有孔401、以及位於該噴淋頭400的孔401的底部處的氣體轉向路徑貫通閥。在圖3C中，孔401的外直徑大致上與處理腔室402(例如，圖1A所顯示的元件102)的側壁直徑相同。在轉變期間，氣體離開通過孔401的底部處的閥而進入在處理腔室402中所配置的基座404下方的處理腔室402區域。由於該氣體離開通過孔401的底部而進入基座404下方的區域，因此從該氣體轉向路徑離開的氣體不會與基座404上所配置的基板406產生反應。反而，來自氣體轉向路徑的氣體係經由腔室排氣部408而離開處理腔室402。
在圖3B中，噴淋頭400包括氣室410及面板412，其中該面板412包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。噴淋頭400包括鄰近於氣室410的輸入口414。介於輸入口414與氣室410之間的噴淋頭400的第一通道416將該輸入口414連接至氣室410。
第一閥(亦如上述稱作ALD閥)418係配置在處理腔室402的邊緣或中央、鄰近於噴淋頭400的輸入口414。第一閥418的第一埠口係經由第一氣體線420而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥418的第二埠口係經由第二氣體線422而連接至輸入口414。第一閥418並未連接至該腔室排氣部408所連接的排氣設施。
第二閥424及第三閥426係配置在孔401的相對端部處的孔401的底部處。介於氣室410與第二閥424的第一埠口及第三閥426的第一埠口之間的孔401中的第二通道428及第三通道430分別將氣室410的相對端部連接至第二閥424的第一埠口及第三閥426的第一埠口。第二閥424的第二埠口及第三閥426的第二埠口係配置以開通進入處理腔室402，並且與連接至排氣設施的腔室排氣部408流體連通。
第二通道428及第三通道430、以及第二閥424及第三閥426構成噴淋頭400的氣體轉向路徑。由第二通道428及第三通道430、以及第二閥424及第三閥426(後續稱作氣體轉向路徑428、424、430、426)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭400整合，並且位於噴淋頭400的氣室410下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭400透過第一氣體線420及第二氣體線422、經由第一閥418而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口414及第一通道416進入噴淋頭400，並進入該噴淋頭400的氣室410。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)控制著第一閥418、第二閥424及第三閥426，並且將第一閥418、第二閥424及第三閥426的埠口操作如下。
當接收各氣體時，第一閥418的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥424及第三閥426的該等第一埠口係關閉的。第二閥424及第三閥426的該等第二埠口可為開啟或關閉的。噴淋頭400透過面板412中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室402中的基座404上的基板406。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥418的第一及第二埠口、第一氣體線420及第二氣體線422、輸入口414、及第一通道416而進入氣室410。第二閥424及第三閥426的該等第一埠口(及該等第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室410連接至氣體轉向路徑428、424、430、426。氣室410中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑428、424、430、426而轉向，並且經由腔室排氣部408而進入排氣設施。由於第二閥424及第三閥426的該等第二埠口係開通進入基座404下方的處理腔室402，因此從第二閥424及第三閥426的該等第二埠口離開的剩餘氣體A不會與基板406產生反應。
在轉變期間，氣體轉向路徑428、424、430、426將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部408，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭400的孔洞圖案）。隨後，將第二閥424及第三閥426的該等第一埠口(及任選地該等第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板412中的輸出口從氣室410傳播朝向基板406。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑428、424、430、426提供氣室410中的氣體離開噴淋頭400的路徑，使該路徑不前往基板406(即，不前往介於噴淋頭400與基板406之間的處理容積)。氣體轉向路徑428、424、430、426允許氣室410中的氣體相對迅速地離開離開氣室410下游，且代表著在第二閥424及第三閥426與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板412中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭400作為盲管。
在一些實行例中，可省略第二閥424及第三閥426。來自氣室410的氣體可離開通過通道428、430，且進入基座404下方的處理腔室402區域，並且可流動朝向腔室排氣部408而不與基板406產生反應。
圖4A顯示根據本揭露的無孔噴淋頭450的示例，其中該噴淋頭450具有孔451及位於噴淋頭450下游的氣體轉向路徑。噴淋頭450包括氣室452以及面板454，其中該面板454包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。
第一閥(亦如上述稱為ALD閥)456係配置在處理腔室的邊緣或中央(例如，圖1A所顯示的元件102)、鄰近於噴淋頭450的輸入口460。輸入口460係鄰近於氣室452。介於輸入口460與氣室452之間的噴淋頭450的第一通道462將該輸入口460連接至氣室452。
第一閥456的第一埠口經由第一氣體線464而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥456的第二埠口經由第二氣體線466而連接至輸入口460。第一閥456並未與腔室排氣部(例如，類似於圖3C所顯示的元件408)所連接的排氣設施連接。
噴淋頭450包括位於輸入口460的相對端部處的輸出口468。輸出口468係鄰近於氣室452。第二閥472係配置在相對於第一閥456的噴淋頭450的相對端部處。第二閥472係鄰近於處理腔室的邊緣。介於輸出口468與氣室452之間的噴淋頭450的第二通道470將輸出口468連接至氣室452。第二閥472的第一埠口係經由第三氣體線474而連接至輸出口468。第二閥472的第二埠口係經由第四氣體線476而連接至腔室排氣部所連接的排氣設施。
第二通道470、第三氣體線474及第二閥472構成噴淋頭450的氣體轉向路徑。由第二通道470、第三氣體線474及第二閥472(往後稱氣體轉向路徑470、474、472)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭450整合，且位於該噴淋頭450的氣室452下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭450經由第一閥456、通過第一氣體線464及第二氣體線466而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口460及第一通道462進入噴淋頭450，並進入該噴淋頭450的氣室452。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)控制著第一閥456及第二閥472，並且將第一閥456及第二閥472的該等埠口操作如下。
當接收各氣體時，第一閥456的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥472的第一埠口係關閉的。第二閥472的第二埠口可為開啟或關閉的。噴淋頭450透過面板454中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室中的基座482上的基板480。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥456的第一及第二埠口、第一氣體線464及第二氣體線466、輸入口460、及第一通道462而進入氣室452。第二閥472的第一埠口(及第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室452連接至氣體轉向路徑470、474、472。氣室452中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑470、474、472而轉向，並且經由第四氣體線476而進入排氣設施。
在轉變期間，氣體轉向路徑470、474、472將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭450的孔洞圖案）。隨後，將第二閥472的第一埠口(及任選地第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板454中的輸出口從氣室452傳播朝向基板480。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑470、474、472提供氣室452中的氣體離開噴淋頭450的路徑，使該路徑不前往基板480(即，不前往介於噴淋頭450與基板480之間的處理容積)。氣體轉向路徑470、474、472允許氣室452中的氣體相對迅速地離開離開氣室452下游，且代表著在第二閥472與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板454中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭450作為盲管。
圖4B顯示根據本揭露的無孔噴淋頭500示例，其中該噴淋頭500具有界定出孔501的腔室壁、以及位於該孔501的底部處的氣體轉向路徑貫通閥。在轉變期間，氣體離開通過孔501的底部處而進入在處理腔室(例如，類似圖1A所顯示的元件102)中所配置的基座504下方的處理腔室的區域。由於該氣體離開通過孔501的底部而進入基座504下方的區域，因此離開該氣體轉向路徑的氣體不會與基座504上所配置的基板506產生反應。反而，來自氣體轉向路徑的氣體係經由腔室排氣部(例如，類似圖3A-圖3C所顯示的元件408)而離開處理腔室。
噴淋頭500包括氣室510及面板512，其中該面板512包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。噴淋頭500包括鄰近於氣室510的輸入口514。介於輸入口514與氣室510之間的噴淋頭500的第一通道516將該輸入口514連接至氣室510。
第一閥(亦如上述稱作ALD閥)518係配置在處理腔室的邊緣或中央、鄰近於噴淋頭500的輸入口514。第一閥518的第一埠口係經由第一氣體線520而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥518的第二埠口係經由第二氣體線522而連接至輸入口514。第一閥518並未連接至該腔室排氣部所連接的排氣設施。
第二閥524及第三閥526係配置在相對端部處的孔501的底部處。孔501中的第二通道528及第三通道530分別連接至第二閥524的第一埠口及第三閥526的第一埠口。孔501中的第二通道528及第三通道530還分別連接至噴淋頭500中的第四通道529及第五通道531，而該第四通道529及該第五通道531因此分別與氣室510的第一及第二相對端部連接。
舉例而言，為了將孔501中的第二通道528連接至噴淋頭500中的第四通道529，可存在分別位於孔501及噴淋頭500(或反之亦然)中且彼此嚙合的孔洞及狹槽，伴隨著圍繞著該孔洞及狹槽的密封。類似地，為了將孔501中的第三通道530連接至噴淋頭500中的第五通道531，可存在分別位於孔501及噴淋頭500(或反之亦然)中且彼此嚙合的孔洞及狹槽，伴隨著圍繞密封。
因此，氣室510的第一端部係經由噴淋頭500中的第四通道529及孔501中的第二通道528而連接至第二閥524的第一埠口；而氣室510的第二端部係經由噴淋頭500中的第五通道531及孔501中的第三通道530而連接至第三閥526的第一埠口。第二閥524的第二埠口及第三閥526的第二埠口係配置以開通進入處理腔室，並且與連接至排氣設施的腔室排氣部流體連通。
第四通道529、第二通道528、第五通道531及第三通道530、以及第二閥524及第三閥526構成噴淋頭500的氣體轉向路徑。由第四通道529、第二通道528、第五通道531及第三通道530、以及第二閥524及第三閥526(後續稱作氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭500整合，並且位於噴淋頭500的氣室510下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭500透過第一氣體線520及第二氣體線522、經由第一閥518而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口514及第一通道516進入噴淋頭500，並進入氣室510。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)控制著第一閥518、第二閥524及第三閥526，並且將第一閥518、第二閥524及第三閥526的埠口操作如下。
當接收各氣體時，第一閥518的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥524及第三閥526的該等第一埠口係關閉的。第二閥524及第三閥526的該等第二埠口可為開啟或關閉的。噴淋頭500透過面板512中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室中的基座504上的基板506。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥518的第一及第二埠口、第一氣體線520及第二氣體線522、輸入口514、及第一通道516而進入氣室510。第二閥524及第三閥526的該等第一埠口(及該等第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室510連接至氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526。氣室510中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526而轉向，並且經由腔室排氣部而進入排氣設施。由於第二閥524及第三閥526的該等第二埠口係開通進入基座504下方的處理腔室，因此從第二閥524及第三閥526的該等第二埠口離開的剩餘氣體A不會與基板506產生反應。
在轉變期間，氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭500的孔洞圖案）。隨後，將第二閥524及第三閥526的該等第一埠口(及任選地該等第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板512中的輸出口從氣室510傳播朝向基板506。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526提供氣室510中的氣體離開噴淋頭500的路徑，使該路徑不前往基板506(即，不前往介於噴淋頭500與基板506之間的處理容積)。氣體轉向路徑529、528、524、531、530、526允許氣室510中的氣體相對迅速地離開離開氣室510下游，且代表著在第二閥524及第三閥526與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板512中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭500作為盲管。
在一些實行例中，可省略第二閥524及第三閥526。來自氣室510的氣體可離開通過通道528、530，且進入基座504下方的處理腔室區域，並且可流動朝向腔室排氣部而不與基板506產生反應。
圖5A顯示根據本揭露的噴淋頭550示例。噴淋頭550係附接至處理腔室551(例如，圖1A所顯示的元件102)的頂部，其中僅顯示該處理腔室551的頂部壁及側壁。噴淋頭550係齊平地(即，直接)、或是使用像是枝形燈架的桿部553而安裝至處理腔室551的頂部。噴淋頭550包括氣室552以及面板554，其中該面板554包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。噴淋頭550包括根據本揭露、位於氣室552下游的氣體轉向路徑。
第一閥(亦如上述稱為ALD閥)556係配置在處理腔室的邊緣或中央、鄰近於噴淋頭550的輸入口560。輸入口560係鄰近於氣室552。第一閥556的第一埠口經由第一氣體線564而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥556的第二埠口經由第二氣體線566而連接至腔室壁。第一閥556並未與腔室排氣部所連接的排氣設施連接。
第二閥572係配置在相對於第一閥556的噴淋頭550的相對端部處。第二閥572係鄰近於處理腔室551的邊緣、以及噴淋頭550的輸出口568。第二閥572的第一埠口係經由第三氣體線574而連接至腔室壁。第二閥572的第二埠口係經由第四氣體線576而連接至腔室排氣部所連接的排氣設施。
介於輸入口560與氣室552的第一端部之間的噴淋頭550中的第一通道562將輸入口560連接至氣室552的第一端部。介於輸出口568與氣室552的第二端部(其係相對於第一端部)之間的噴淋頭550中的第二通道570將輸出口568連接至氣室552的第二端部。腔室壁中的第三通道567係連接至第二氣體線566。腔室壁中的第四通道569係連接至第三氣體線574。
當噴淋頭550係藉由桿部553而連接至處理腔室551時，第五氣體線571係在輸入口560與腔室壁中的第三通道567之間連接；第六氣體線573係在輸出口568與腔室壁中的第四通道569之間連接。因此，當噴淋頭550係藉由桿部553而連接至處理腔室551時，第一閥556的第二埠口係經由第二氣體線566、腔室壁中的第三通道567、以及第五氣體線571而連接至噴淋頭550的輸入口560；第二閥572的第二埠口係經由第三氣體線574、腔室壁中的第四通道569、以及第六氣體線573而連接至噴淋頭550的輸出口568。
當噴淋頭550係齊平地(即，直接)安裝至處理腔室551而無桿部553時，將第五氣體線571及第六氣體線573省略。腔室壁中的第三通道567係在輸入口560處連接至噴淋頭550中的第一通道562，而腔室壁中的第四通道569係在輸出口568處連接至噴淋頭550中的第二通道570。舉例而言，在輸入口560及輸出口568各者處，在腔室壁及噴淋頭550中(或反之亦然)可分別存在著彼此嚙合的孔洞及狹槽，伴隨著圍繞該孔洞及該狹槽的密封。
因此，當噴淋頭550係齊平地安裝至處理腔室551時，第一閥556的第二埠口係經由第二氣體線566、腔室壁中的第三通道567、以及噴淋頭550中的第一通道562而連接至氣室552的第一端部；第二閥572的第二埠口係經由第三氣體線574、腔室壁中的第四通道569、以及噴淋頭550中的第二通道570而連接至氣室552的第二端部。
噴淋頭550中的第二通道570、第六氣體線573(當存在時) (取決於噴淋頭550係直接或是經由桿部553而安裝至處理腔室551)、腔室壁中的第四通道569、第三氣體線574、及第二閥572構成噴淋頭550的氣體轉向路徑。由第二通道570、第六氣體線573(當存在時)、第四通道569、第三氣體線574及第二閥572(往後稱氣體轉向路徑570、573、569、574、572)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭550整合，且位於該噴淋頭550的氣室552下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭550經由第一閥556、通過第一氣體線564及第二氣體線566、第三通道567及第五氣體線571(當存在時)而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口560及第一通道562進入噴淋頭550，並進入氣室552。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)控制著第一閥556及第二閥572，並且將第一閥556及第二閥572的該等埠口操作如下。
當接收各氣體時，第一閥556的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥572的第一埠口係關閉的。第二閥572的第二埠口可為開啟或關閉的。噴淋頭550透過面板554中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室551中的基座582上的基板580。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥556的第一及第二埠口、第一氣體線564及第二氣體線566、第三通道567、第五氣體線571(當存在時)、輸入口560、及第一通道562而進入氣室552。第二閥572的第一埠口(及第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室552連接至氣體轉向路徑570、573、569、574、572。氣室552中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑570、573、569、574、572而轉向，並且經由第四氣體線576而進入排氣設施。
在轉變期間，氣體轉向路徑570、573、569、574、572將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭550的孔洞圖案）。隨後，將第二閥572的第一埠口(及任選地第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板554中的輸出口從氣室552傳播朝向基板580。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑570、573、569、574、572提供氣室552中的氣體離開噴淋頭550的路徑，使該路徑不前往基板580(即，不前往介於噴淋頭550與基板580之間的處理容積)。氣體轉向路徑570、573、569、574、572允許氣室552中的氣體相對迅速地離開離開氣室552下游，且代表著在第二閥572與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板554中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭550作為盲管。
圖5B顯示根據本揭露的噴淋頭600示例，其中該噴淋頭600具有位於噴淋頭600下游的氣體轉向路徑。噴淋頭600係附接至處理腔室601(例如，圖1A所顯示的元件102)的頂部，其中僅顯示該處理腔室601的頂部壁及側壁。噴淋頭600係齊平地(即，直接)、或是使用像是枝形燈架的桿部603而安裝至處理腔室601的頂部。
噴淋頭600的外直徑係大於在處理腔室601中所配置的基座604的外直徑。在轉變期間，氣體離開通過噴淋頭600的周緣而進入處理腔室601。由於噴淋頭600的直徑大於基座604的直徑，離開通過噴淋頭600的周緣的氣體傾向流動朝向處理腔室601的底部而不與基座604上所配置的基板606反應。離開通過噴淋頭600的周緣的氣體流動朝向處理腔室601的底部，並通過腔室排氣部(例如，類似於圖3A-圖3C所顯示的元件408)而離開處理腔室601。
噴淋頭600包括氣室610及面板612，其中該面板612包括複數輸出口或特徵部(例如，狹槽或貫穿孔)。噴淋頭600包括鄰近於氣室610的輸入口614。介於輸入口614與氣室610之間的噴淋頭600的第一通道616將該輸入口614連接至氣室610。噴淋頭600包括位於噴淋頭600的第一及第二相對端部處的輸出口615及617。介於輸出口615及617與氣室610的該等相對端部處之間的噴淋頭600中的第二通道619及第三通道621分別將輸出口615及輸出口617連接至氣室610。
第一閥(亦如上述稱作ALD閥)618係配置在處理腔室的邊緣或中央、鄰近於噴淋頭600的輸入口614。第一閥618的第一埠口係經由第一氣體線620而連接至氣體供應部(例如，圖1A所顯示的元件130)。第一閥618的第二埠口係經由第二氣體線622而連接至腔室壁。腔室壁中的第四通道623係連接至第二氣體線622。第一閥618並未連接至該腔室排氣部所連接的排氣設施。
當噴淋頭600係藉由桿部603而連接至處理腔室601時，第三氣體線625係在輸入口614與腔室壁中的第四通道623之間連接。因此，當噴淋頭600係藉由桿部603而連接至處理腔室601時，第一閥616的第二埠口係經由第二氣體線622、腔室壁中的第四通道623、以及第三氣體線625而連接至噴淋頭600的輸入口614。
當噴淋頭600係齊平地(即，直接)安裝至處理腔室601而無桿部603時，將第三氣體線625省略。腔室壁中的第四通道623係在輸入口614處連接至噴淋頭600中的第一通道616。舉例而言，在輸入口614處，在腔室壁及噴淋頭600中(或反之亦然)可分別存在著彼此嚙合的孔洞及狹槽，伴隨著圍繞該孔洞及該狹槽的密封。因此，當噴淋頭600係直接安裝至處理腔室601時，第一閥618的第二埠口係經由第二氣體線622、腔室壁中的第四通道623、以及噴淋頭600中的第一通道616而連接至氣室610的第一端部。
在此實行例中，噴淋頭600中的第二通道619、第三通道621、及噴淋頭600中的輸出口615、617構成噴淋頭600的氣體轉向路徑。由第二通道619、第三通道621、及輸出口615、617 (往後稱氣體轉向路徑619、615、621、617)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭600整合，且位於該噴淋頭600的氣室610下游。
在另一實行例中，可分別將第二閥624及第三閥626鄰近於氣室610的輸出口615及617而配置。第二閥624及第三閥626的第一埠口可分別經由第四氣體線628及第五氣體線630而連接至輸出口615及617。第二閥624及第三閥626的第二埠口係配置以敞開進入處理腔室601，並且與連接至排氣設施的腔室排氣部流體連通。此外，由於噴淋頭600的直徑大於基座604的直徑，因此離開第二閥624及第三閥626的第二埠口的氣體不會與基座上的基板606產生反應，並且流動朝向處理腔室601的底部而經由腔室排氣部離開。
在包括第二閥624及第三閥626的此其他實行例中，噴淋頭600中的第二通道619、第三通道621、第四氣體線628、第五氣體線630、第二閥624及第三閥626構成噴淋頭600的氣體轉向路徑。由第二通道619、第三通道621、第四氣體線628、第五氣體線630、第二閥624及第三閥626 (往後稱氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626)所形成的氣體轉向路徑係與噴淋頭600整合，且位於該噴淋頭600的氣室610下游。
在ALD處理期間，在各ALD循環中，噴淋頭600經由第一閥618、通過第一氣體線620及第二氣體線622、第四通道623及第三氣體線625(當存在時)(即，當該噴淋頭係利用桿部603進行安裝時)而從氣體供應部接收氣體A，隨後為氣體B。氣體透過輸入口614及第一通道616進入氣室610。控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)將第一閥618、第二閥624及第三閥626(當存在時)的該等埠口控制且操作如下。
當接收各氣體時，第一閥618的第一及第二埠口係開啟的，而第二閥624及第三閥626(當使用時)的該等第一埠口係關閉的。第二閥624及第三閥626的該等第二埠口可為開啟或關閉的。當不存在第二閥624及第三閥626時，噴淋頭600的輸出口615及617係與處理腔室601流體連通。噴淋頭600透過面板612中的輸出口將各氣體傳播朝向被配置在處理腔室601中的基座604上的基板606。
當在ALD循環中從氣體A轉變至氣體B時，係將氣體B流動通過第一閥618的第一及第二埠口、第一氣體線620及第二氣體線622、第四通道623、第三氣體線625(當存在時)、輸入口614、及第一通道616而進入氣室610。在未使用第二閥624及第三閥626時，氣室610中的剩餘氣體A通過通道619、621、及輸出口615、617 (即，通過氣體轉向路徑619、615、621、617) 而轉向進入處理腔室601，並經由腔室排氣部而前往排氣設施。或者，當使用第二閥624及第三閥626時，第二閥624及第三閥626的該等第一埠口(及該等第二埠口，若其接近)係開啟的，以將氣室610連接至氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626。氣室610中的剩餘氣體A通過氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626而轉向，並經由腔室排氣部而進入排氣設施。
在轉變期間，氣體轉向路徑619、615、621、617 (或氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626)將氣流轉向離開處理容積而到達腔室排氣部，並且代表著到達腔室排氣部的較少限制路徑（相對於噴淋頭600的孔洞圖案）。隨後，將氣體B經由面板612中的輸出口從氣室610傳播朝向基板606。或者，當使用第二閥624及第三閥626時，將第二閥624及第三閥626的該等第一埠口(及任選地該等第二埠口)關閉，並將氣體B經由面板612中的輸出口從氣室610傳播朝向基板606。當從氣體B轉變至氣體A時，重複進行該處理。
在各轉變期間，氣體轉向路徑619、615、621、617 (或氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626)提供氣室610中的氣體離開噴淋頭600的路徑，使該路徑不前往基板606(即，不前往介於噴淋頭600與基板606之間的處理容積)。氣體轉向路徑619、615、621、617 (或氣體轉向路徑619、628、624、621、630、626)允許氣室610中的氣體相對迅速地離開離開氣室610下游，且代表著在輸出口615、617與處理容積之間、或是第二閥624及第三閥626與處理容積之間的最小盲管，其僅留下面板612中的孔洞的容積而並非整個噴淋頭600作為盲管。
圖6根據本揭露顯示圖3A-圖5B所顯示的噴淋頭的操作方法650，以提供位於噴淋頭下游的氣體轉向路徑。舉例而言，在處理腔室(例如，圖1A所顯示的元件102)中執行的ALD處理期間，可藉由控制器(例如，圖1A所顯示的元件160)、使用圖3A-圖5B所顯示的任何噴淋頭執行方法650。在下列敘述中，術語「控制」係指藉由控制器所執行的操作。
在步驟652處，控制開啟輸入口閥(例如，圖3A-圖5B所顯示的ALD閥356、418、456、518、556或618)並關閉一或更多輸出口閥(例如，圖3A-圖5B所顯示的元件372、424及426、472、524及526、572、或624及626)。在步驟654處，控制將氣體(例如，氣體A)經由輸入口閥而供應至噴淋頭的輸入口(例如，圖3A-圖5B所顯示的元件360、414、460、514、560或614)。
在步驟656處，控制判斷是否到達切換氣體供應(即，從供應氣體A轉變為氣體B)的時機。若尚未到達切換氣體供應的時機，則控制返回至步驟654。若已到達切換氣體供應的時機，則控制進行至步驟658。
在步驟658處，控制開啟該一或更多輸出口閥。若圖5B所顯示的配置不包括閥624、624，則控制略過此步驟並進行步驟660。在步驟660處，控制切換經由輸入口閥而到達噴淋頭輸入口的氣體供應(即，供應氣體B)。在步驟662處，在該一或更多閥開啟一預定時間後，控制將該一或更多輸出口閥關閉。此外，若圖5B所顯示的配置不包括閥624、624，則控制略過此步驟並進行步驟664。
在步驟664處，控制判斷在處理腔室中使用噴淋頭所執行的處理(例如，ALD)是否完成。控制返回到步驟656並繼續切換往噴淋頭的氣體供應，直到完成處理。當處理完成時，控制結束。藉由在氣體轉變期間控制位於噴淋頭下游的一或更多輸出閥，方法650提供位於噴淋頭下游的一或更多氣體轉向路徑，如上所述。
先前敘述在本質上僅為說明性的，且並非意旨對本揭露、其應用、或使用進行限制。本揭露的廣義教示得以各種形式而實施。因此，雖然本揭露包括特定示例，但本揭露的真實範圍不應因此而受限，原因在於在對圖式、說明書、及下列申請專利範圍的研讀後，其他的修正將變得顯而易知。
應當理解，在不變更本揭露之原則的情況下，一方法中的一或更多步驟得以不同順序（或同時地）執行。此外，雖然係將各實施例在上方描述成具有某些特徵，但可將對於本揭露之任何實施例所描述的任一或更多這些特徵實施在、及/或組合至任何其他實施例的特徵，即使該組合並未明確地描述。換言之，所描述的實施例並非是彼此互斥的，且一或更多實施例的彼此替換仍落入本揭露的範圍內。
在複數元件之間（例如，在模組、電路元件、半導體層等之間）的空間與功能性關係可使用各種術語來加以描述，包括「連接」、「接合」、「耦接」、「相鄰」、「在…旁」、「在…的頂部」、「上方」、「下方」、以及「設置在…」。除非明確地描述為「直接」，否則在上述揭露中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可為在第一與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，亦可為在第一與第二元件之間存在一或更多中間元件（不論是空間性、或功能性）的非直接關係。如本文中所使用，應該將詞組「A、B、及C的至少一者」視為是代表使用非排他性的邏輯OR的邏輯（A或B或C），而不應該被視為是代表「至少一個A、至少一個B、與至少一個C」。
在一些實行例中，控制器為系統的一部份，該系統可為上述示例的一部分。這樣的系統可包括半導體處理設備，該半導體處理設備包括一或更多處理工具、一或更多腔室、用於處理的一或更多平台、及/或特定處理組件（晶圓基座、氣體流動系統等）。這些系統可與電子元件進行整合，以在半導體晶圓、或基板的處理之前、期間、與之後控制它們的操作。所述電子元件可被稱為「控制器」，其可控制一或更多系統的各種組件或子部件。
取決於處理需求及/或系統類型，可將控制器進行編程以控制本文所揭露的任何處理，包括處理氣體的輸送、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、定位及操作設定、對於一工具、及其他傳輸工具、及/或連接至或與特定系統相互連接的傳送室之晶圓傳輸進出。
廣義來說，可將控制器定義成具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備，以接收指令、發送指令、控制操作、啟動清潔操作、啟動終點測量等。所述積體電路可包括以韌體形式儲存程式指令的晶片、數位訊號處理器（DSP）、定義為特殊應用積體電路（ASIC）的晶片、及/或一或更多執行程式指令（例如，軟體）的微處理器或微控制器。
程式指令可係以各種獨立設定（或程式檔案）形式而傳送至控制器的指令，而定義出用於在半導體基板上、或針對半導體基板、或對系統執行特定步驟的操作參數。在一些實施例中，操作參數可係為由製程工程師所定義之配方的一部分，以在將一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒進行加工的期間完成一或更多的處理步驟。
在一些實行例中，控制器可為電腦的一部分、或耦接至電腦，所述電腦係整合並耦接至所述系統，或係以其他方式網路連接至所述系統，或是其組合。例如，控制器可位於「雲端」中、或FAB主電腦系統的全部、或一部分而可允許基板處理的遠端存取。電腦可使對系統的遠端存取能夠監控加工操作的當前進程、檢視過去加工操作的歷史、檢視來自複數加工操作的趨勢或性能度量、變更當前處理的參數、設定當前處理之後的處理步驟、或是開始新的處理。
在一些示例中，遠端電腦（例如，伺服器）可透過網路向系統提供處理配方，其中該網路可包括區域網路、或網際網路。遠端電腦可包括使用者介面，而能夠對參數及/或設定進行輸入或編寫，所述參數及/或設定則接著從遠端電腦傳達至系統。在一些示例中，控制器接收數據形式的指令，所述指令為在一或更多操作期間待執行之每一處理步驟指定參數。應當理解的是，所述參數可特定於待執行的步驟類型，及控制器所配置以連接或控制的工具類型。
因此，如上所述，控制器可例如藉由包括一或更多離散控制器而進行分佈，所述離散控制器係彼此以網路連接且朝向共同的目的（例如本文所述的步驟與控制）而運作。為此目的所分佈的控制器之示例將係位於腔室上的一或更多積體電路，其與遠端設置（例如，位於平台層或作為遠端電腦的一部分）、且結合以控制腔室上之步驟的一或更多積體電路連通。
不具限制地，示例性系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉–清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、晶邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、或可有關於或使用於半導體晶圓之加工及/或製造中的其他半導體處理系統。
如上所述，取決於工具所待執行的一或更多處理步驟，控制器可連通至一或更多其他工具電路或模組、其他工具組件、群集式工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、遍布於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中所使用的工具，而將基板的容器帶進及帶出半導體製造工廠的工具位置、及/或裝載通口。
100:基板處理系統 102:處理腔室 104:基座 106:基板 108:加熱器 110:噴淋頭 111,111-1,111-2,…,111-N:閥部 112:桿部 113:氣室 114:面板 115:第二閥部 130:氣體運輸系統 132,132-1,132-2,…,132-N:氣體來源 134,134-1,134-2,…,134-N:閥部 136,136-1,136-2,…,136-N:質量流量控制器 139:流體輸送系統 140:閥歧管 150:溫度控制器 156:閥部 158:幫浦 160:系統控制器 300:噴淋頭 301:孔 302:氣室 304:面板 306:ALD閥 308:處理腔室 310:輸入口 312:通道 314:第一氣體線 316:第二氣體線 318:第三氣體線 320:腔室排氣部 322:基板 324:基座 350:噴淋頭 351:孔 352:氣室 354:面板 356:第一閥 360:輸入口 362:第一通道 364:第一氣體線 366:第二氣體線 368:輸出口 370:第二通道 372:第二閥 374:第三氣體線 376:第四氣體線 380:基板 382:基座 400:噴淋頭 401:孔 402:處理腔室 404:基座 406:基板 408:腔室排氣部 410:氣室 412:面板 414:輸入口 416:第一通道 418:第一閥 420:第一氣體線 422:第二氣體線 424:第二閥 426:第三閥 428:第二通道 430:第三通道 450:噴淋頭 451:孔 452:氣室 454:面板 456:第一閥 460:輸入口 462:第一通道 464:第一氣體線 466:第二氣體線 468:輸出口 470:第二通道 472:第二閥 474:第三氣體線 476:第四氣體線 480:基板 482:基座 500:噴淋頭 501:孔 504:基座 506:基板 510:氣室 512:面板 514:輸入口 516:第一通道 518:第一閥 520:第一氣體線 522:第二氣體線 524:第二閥 526:第三閥 528:第二通道 529:第四通道 530:第三通道 531:第五通道 550:噴淋頭 551:處理腔室 552:氣室 553:桿部 554:面板 556:第一閥 560:輸入口 562:第一通道 564:第一氣體線 566:第二氣體線 567:第三通道 568:輸出口 569:第四通道 570:第二通道 571:第五氣體線 572:第二閥 573:第六氣體線 574:第三氣體線 576:第四氣體線 580:基板 582:基座 600:噴淋頭 601:處理腔室 603:桿部 604:基座 606:基板 610:氣室 612:面板 614:輸入口 615:輸出口 616:第一通道 617:輸出口 618:第一閥 619:第二通道 620:第一氣體線 621:第三通道 622:第二氣體線 623:第四通道 624:第二閥 625:第三氣體線 626:第三閥 628:第四氣體線 630:第五氣體線 650:方法 652,654,656,658,660,662,664:步驟
從實施方式及隨附圖式將能更完整理解本揭露，其中：
圖1A及圖1B顯示根據本揭露的基板處理系統的示例，其中該基板處理系統包括處理腔室，而該處理腔室包括噴淋頭；
圖2顯示具有位於噴淋頭上游的氣體轉向路徑的噴淋頭示例；
圖3A顯示根據本揭露的噴淋頭的示例，其中該噴淋頭具有孔及位於噴淋頭下游的氣體轉向路徑；
圖3B及3C顯示根據本揭露的噴淋頭示例，其中該噴淋頭具有孔、以及通過孔底部的氣體轉向路徑；
圖4A顯示根據本揭露的無孔噴淋頭示例，其中該噴淋頭具有界定出孔的腔室壁、以及位於噴淋頭下游的氣體轉向路徑；
圖4B顯示根據本揭露的無孔噴淋頭示例，其中該噴淋頭具有界定出孔的腔室壁、以及通過孔底部的氣體轉向路徑；
圖5A顯示根據本揭露的噴淋頭示例，其中該噴淋頭係安裝於處理腔室的頂部，並具有通過處理腔室的頂部且位於噴淋頭下游的氣體轉向路徑；
圖5B顯示根據本揭露的噴淋頭示例，其中該噴淋頭係安裝於處理腔室的頂部，並具有通過處理腔室的頂部、位於噴淋頭下游且開通進入處理腔室的氣體轉向路徑；以及
圖6根據本揭露顯示操作圖3A-圖5B的噴淋頭並且提供位於噴淋頭下游的氣體轉向路徑的方法。
在該等圖式中，可重複使用元件符號以表示類似及/或相同的元件。
650:方法
652,654,656,658,660,662,664:步驟

Claims (21)

  1. 一種處理腔室用的噴淋頭，該噴淋頭包括： 本體，具有界定出氣室的上表面、下表面及側表面； 複數貫穿孔，提供在該本體的該下表面上，該複數貫穿孔係與該氣室及該處理腔室流體連通； 輸入口，提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上； 第一通道，提供在該本體中，該第一通道將該輸入口連接至該氣室； 輸出口，提供在該本體的該上表面及該側表面的其中一者上；以及 第二通道，提供在該本體中，該第二通道將該輸出口連接至該氣室。
  2. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該輸出口相對於該輸入口係位於下游，並且與該輸入口流體連通。
  3. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該輸入口及該輸出口係位於該噴淋頭的相對端部上。
  4. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該輸入口及該輸出口係連接至該氣室的相對端部。
  5. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該輸入口及該輸出口係位於該噴淋頭的相對端部上，並連接至該氣室的相對端部。
  6. 一種系統，包括： 如請求項1之該噴淋頭；以及 第一閥及第二閥，分別連接至該輸入口及該輸出口； 其中該第一閥係連接至氣體供應部；以及 其中該第二閥係連接至該處理腔室的排氣部。
  7. 如請求項6之系統，更包括控制器，配置以： 將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口； 當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及 在預定時間後將該第二閥關閉。
  8. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中： 該側表面係垂直延伸朝向該處理腔室的底部；以及 其中該輸出口係位於該側表面的底端上。
  9. 如請求項8之處理腔室用的噴淋頭，其中該側表面的該底端延伸通過在該處理腔室中所配置的基座的至少一部分。
  10. 一種系統，包括： 如請求項8之該噴淋頭；以及 第一閥及第二閥，分別連接至該輸入口及該輸出口； 其中該第一閥係連接至氣體供應部；以及 其中該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通。
  11. 如請求項10之系統，更包括控制器，配置以： 將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口； 當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及 在預定時間後將該第二閥關閉。
  12. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該下表面係附接至該處理腔室的側壁。
  13. 如請求項12之處理腔室用的噴淋頭，其中該輸出口係位於該側壁的底端上。
  14. 一種系統，包括： 如請求項13之該噴淋頭；以及 第一閥及第二閥，分別連接至該輸入口及該輸出口； 其中該第一閥係連接至氣體供應部；以及 其中該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通，該排氣部係位於該處理腔室的底部處。
  15. 如請求項14之系統，更包括控制器，配置以： 將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口； 當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及 在預定時間後將該第二閥關閉。
  16. 如請求項1之處理腔室用的噴淋頭，其中該噴淋頭係安裝至該處理腔室的頂板，且該噴淋頭的直徑係大於在該處理腔室中所配置的基座的直徑。
  17. 一種系統，包括： 如請求項16之該噴淋頭；以及 第一閥及第二閥，配置於該頂板上，且分別連接至該輸入口及該輸出口； 其中該第一閥係連接至氣體供應部；以及 其中該第二閥係連接該處理腔室的排氣部。
  18. 如請求項17之系統，更包括控制器，配置以： 將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口； 當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及 在預定時間後將該第二閥關閉。
  19. 一種系統，包括： 如請求項16之該噴淋頭；以及 第一閥，配置於該頂板上； 其中該第一閥係連接至該輸入口及氣體供應部；以及 其中該輸出口係位於該噴淋頭的周緣上。
  20. 如請求項19之系統，更包括： 第二閥，連接至該輸出口， 其中該第二閥係與該處理腔室的排氣部流體連通，該排氣部係位於該處理腔室的底部處。
  21. 如請求項20之系統，更包括控制器，配置以： 將該第二閥關閉、將該第一閥開啟以將第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口； 當後續經由該第一閥將第二氣體而非該第一氣體從該氣體供應部供應至該輸入口時，將該第二閥開啟；以及 在預定時間後將該第二閥關閉。
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