TW202330105A - 氣體分配板與氣體分配系統 - Google Patents
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Abstract
一種氣體分配系統，其具有將氣源供應至反應室的第一複數個口孔、及圍繞第一複數個口孔且經構型以自反應室移除氣體的第二複數個口孔。在一實施例中，第二複數個口孔的直徑可隨距主排氣通道的距離增加而逐漸增加。或者，或此外，鄰接口孔間的角間距可隨距主排氣通道的距離增加而逐漸減小。
Description
本揭露大體上係關於氣體分配系統及設備。更特別地，本揭露係關於在半導體裝置製造期間所使用的氣體分配系統。
在半導體製造製程期間，來源氣體一般經由設置於基板（例如，晶圓）上方的氣體輸送孔流入反應室中。在來源氣體流動期間及/或之後，啟動真空以經由排氣口將氣體或其他副產物移出反應室。然而，排氣口一般設置於反應室內的某一個位置，造成不均勻或偏向的排氣流動。此不均勻排氣流動圖案可能對沉積均勻性造成負面影響，導致晶圓的不良電特性。
本技術的實施例可提供氣體分配系統，其具有將氣源供應至反應室的第一複數個口孔、及圍繞第一複數個口孔且經構型以自反應室移除氣體的第二複數個口孔。在一實施例中，第二複數個口孔的直徑可隨距主排氣通道的距離增加而逐漸增加。或者，或此外，鄰接口孔間的角間距可隨距主排氣通道的距離增加而逐漸減小。
在一實施例中，氣體分配板包含：經構型以供應來源氣體的第一複數個口孔，其中第一複數個口孔中之各口孔具有相同直徑；及圍繞第一複數個口孔且經構型以排放來源氣體的第二複數個口孔，其中第二複數個口孔包含：具有第一直徑的第一口孔子集；及具有第二直徑的第二口孔子集，第二直徑大於第一直徑。
在另一實施例中，氣體分配系統包含：氣體分配板，其包含經構型以供應來源氣體的第一複數個口孔，其中第一複數個口孔具有第一直徑；及圍繞第一複數個口孔且經構型以排放來源氣體的第二複數個口孔，其中第二複數個口孔具有第二直徑及包含：在鄰接口孔間具有第一間距的第一口孔子集；及在鄰接口孔間具有第二間距的第二口孔子集，其中第二間距小於第一間距。
在又一實施例中，氣體分配系統包含：氣體分配板，其包含：經構型以供應來源氣體的第一複數個口孔，其中第一複數個口孔中之各口孔具有相同直徑；第二複數個口孔，其係依圓形圖案沿著氣體分配板外緣安置並圍繞第一複數個口孔，且經構型以排放來源氣體，其中第二複數個口孔包含：具有第一直徑的第一口孔子集；及具有第二直徑的第二口孔子集，第二直徑大於第一直徑；及設置鄰接第一口孔子集的主排氣口。
現將參照圖式，其中相似元件符號鑑別本主題揭露之類似結構特徵或態樣。
下文所提供之例示性實施例的描述僅係例示性且僅係意欲用於闡釋之目的；下列描述並非意欲限制本揭露或申請專利範圍之範疇。再者，具有所述特徵件的多個實施例引用並非要排除具有附加特徵件的其他實施例或結合所述特徵件的不同組合的其他實施例。
本揭露大體上係關於在半導體裝置製造期間所使用的氣體分配系統。
參照第1圖及第3圖，系統100可經構型以用於製造半導體裝置。在各種實施例中，系統100可包含反應室105及氣體分配系統125。系統100可更包含配置於反應室105內的基座135。基座135可包含經構型以支持基板，諸如晶圓140的朝上表面。在各種實施例中，基座135可經加熱。
在各種實施例中，氣體分配系統125（亦即，噴淋頭）可定位在基座135的朝上表面上方。在各種實施例中，氣體分配系統125可包含氣體分配板120。氣體分配板120可包含第一複數個口孔（亦即，孔洞）110及第二複數個口孔（亦即，孔洞）115。
在各種實施例中，第一複數個口孔110安置在氣體分配板120的中心區域，距氣體分配板120的幾何中心300第一距離d1以內（第3圖）。第一複數個口孔110可大致依圓形圖案安置。第一複數個口孔110可用於供應來源氣體至反應室105中的晶圓140。來源氣體可在第一方向上流動，此係往下通過第一複數個口孔110而朝向基座135及/或晶圓140的朝上表面。第一複數個口孔110可包含適用於所欲應用、傳導/流動要求等的任何口孔數量。此外，第一複數個口孔110中之多個口孔可成列或依任何其他合適圖案安置。
在各種實施例中，第二複數個口孔115可安置在氣體分配板120的外緣附近且圍繞第一複數個口孔110。在各種實施例中，第二複數個口孔115可成單列且依圓形圖案安置。在各種實施例中，第二複數個口孔115中之所有口孔可為距氣體分配板120的中心點（亦即，幾何中心300）第二距離d2，其中第二距離d2大於第一距離d1。
第二複數個口孔115可用於排放或以其他方式自反應室105移除氣體。在各種實施例中，排氣流動係向上並遠離基座135及/或晶圓140的朝上表面。因此，通過排氣的氣流可與來源氣流相反。第二複數個口孔115可包含適用於所欲應用、傳導/流動要求等的任何口孔數量。
在各種實施例中，第二複數個口孔115中之口孔可具有可變間距。在其他實施例中，第二複數個口孔115中之口孔可具有可變直徑。在又一些實施例中，口孔115的直徑及相鄰口孔115間的角間距均可變化。例如，隨著口孔數量增加，口孔的直徑可增加，而角間距可減小。例如，口孔0-9間的角間距可大於口孔15-20間的角間距。
在各種實施例中，參照第2圖至第5圖，第二複數個口孔115的尺寸（亦即，直徑）及/或間距（亦即，角間距）可變化。第二複數個口孔115中之一口孔可識別為參考口孔200。所有剩餘口孔可相對於參考口孔200識別。例如，參考口孔200可稱為「口孔0」，剩餘口孔可按遞增序號依序指稱。例如，緊鄰口孔0的口孔可稱為口孔1，下一個緊鄰口孔可稱為口孔2，以此類推。
在一實施例中，參照第3圖，第二複數個口孔115中之各口孔可具有相同直徑，諸如在3 毫米至5毫米的範圍。在本實施例中，第二複數個口孔115中之鄰接設置（亦即，相鄰）口孔的第一子集可由第一角間距θ分開。例如，口孔編號0及1可由第一角間距θ分開。類似地，口孔1及2、2及3、3及4、4及5、5及6、6及7、7及8、8及9可由第一角間距θ分開。第一角間距θ可在4.5至6度的範圍。
此外，第二複數個口孔115中之鄰接設置口孔的第二子集（諸如口孔編號9及10）可由第二角間距φ分開。類似地，10及11、11及12、12及13、13及14、14及15、15及16、16及17、17及18、18及19、19及20、20及21、21及22、22及23、23及24、24及25可由第二角間距φ分開。因此，在本情況下，口孔編號0至9具有相同的角間距θ，口孔編號9至25具有相同的角間距φ。第二角間距φ可在3至5度的範圍。在各種實施例中，第二角間距φ可小於第一角間距θ。
或者，參照第2圖及下表1，角間距可隨口孔數量增加而逐漸減小。例如，如下所述，角間距可從口孔編號0往口孔編號36逐漸減小。
表1
| 孔洞編號 | 角間距 （ 單位：度） | 各孔洞的直徑 （ 單位：毫米） |
| 0 | NA | 5.00 |
| 1 | 5.83 | 5.00 |
| 2 | 5.85 | 5.00 |
| 3 | 5.85 | 5.00 |
| 4 | 5.84 | 5.00 |
| 5 | 5.80 | 5.00 |
| 6 | 5.75 | 5.00 |
| 7 | 5.68 | 5.00 |
| 8 | 5.60 | 5.00 |
| 9 | 5.53 | 5.00 |
| 10 | 5.46 | 5.00 |
| 11 | 5.40 | 5.00 |
| 12 | 5.34 | 5.00 |
| 13 | 5.28 | 5.00 |
| 14 | 5.22 | 5.00 |
| 15 | 5.17 | 5.00 |
| 16 | 5.00 | 5.00 |
| 17 | 4.84 | 5.00 |
| 18 | 4.80 | 5.00 |
| 19 | 4.76 | 5.00 |
| 20 | 4.72 | 5.00 |
| 21 | 4.69 | 5.00 |
| 22 | 4.65 | 5.00 |
| 23 | 4.62 | 5.00 |
| 24 | 4.60 | 5.00 |
| 25 | 4.57 | 5.00 |
| 26 | 4.55 | 5.00 |
| 27 | 4.53 | 5.00 |
| 28 | 4.50 | 5.00 |
| 29 | 4.49 | 5.00 |
| 30 | 4.47 | 5.00 |
| 31 | 4.46 | 5.00 |
| 32 | 4.45 | 5.00 |
| 33 | 4.44 | 5.00 |
| 34 | 4.43 | 5.00 |
| 35 | 4.43 | 5.00 |
| 36 | 4.39 | 5.00 |
在各種實施例中，第二複數個口孔115中之口孔可具有不同直徑，諸如3毫米至6毫米。例如，參照第4圖，口孔編號0至10可具有相同的第一直徑，口孔編號11至20具有相同的第二直徑，其中第二直徑大於第一直徑。在本實施例中，所有鄰接設置的口孔可由第三角間距α分開。
或者，參照第2圖及下表2，第二複數個口孔115可由相同角間距分開，而口孔115的直徑可隨口孔數量增加而逐漸增加。
表2
| 孔洞編號 | 角間距 （ 單位：度） | 各孔洞的直徑 （ 單位：毫米） |
| 0 | NA | 4.82 |
| 1 | 5.00 | 4.82 |
| 2 | 5.00 | 4.82 |
| 3 | 5.00 | 4.82 |
| 4 | 5.00 | 4.82 |
| 5 | 5.00 | 4.83 |
| 6 | 5.00 | 4.84 |
| 7 | 5.00 | 4.86 |
| 8 | 5.00 | 4.87 |
| 9 | 5.00 | 4.89 |
| 10 | 5.00 | 4.90 |
| 11 | 5.00 | 4.92 |
| 12 | 5.00 | 4.93 |
| 13 | 5.00 | 4.94 |
| 14 | 5.00 | 4.95 |
| 15 | 5.00 | 4.97 |
| 16 | 5.00 | 5.03 |
| 17 | 5.00 | 5.04 |
| 18 | 5.00 | 5.05 |
| 19 | 5.00 | 5.06 |
| 20 | 5.00 | 5.07 |
| 21 | 5.00 | 5.08 |
| 22 | 5.00 | 5.09 |
| 23 | 5.00 | 5.10 |
| 24 | 5.00 | 5.10 |
| 25 | 5.00 | 5.11 |
| 26 | 5.00 | 5.12 |
| 27 | 5.00 | 5.12 |
| 28 | 5.00 | 5.13 |
| 29 | 5.00 | 5.13 |
| 30 | 5.00 | 5.14 |
| 31 | 5.00 | 5.14 |
| 32 | 5.00 | 5.14 |
| 33 | 5.00 | 5.14 |
| 34 | 5.00 | 5.14 |
| 35 | 5.00 | 5.15 |
| 36 | 5.00 | 5.15 |
在各種實施例中，參照第5圖，口孔115的直徑及相鄰口孔115間的角間距均可變化。例如，隨著口孔數量增加，口孔115的直徑可增加，而角間距可減小。在一些情況下，口孔115的直徑可逐漸增加，諸如上表2中所描述。在其他情況下，口孔115的直徑可增加，但可選自有限直徑數，諸如2、3、4、5等。例如，前3個口孔將具有相同直徑，接下來3個口孔將具有相同直徑，但大於前3個口孔的直徑，以此類推。
在一些情況下，口孔115的角間距可逐漸減小，諸如上表1中所描述。在其他情況下，口孔115的角間距可減小，但可選自有限角間距數，諸如2、3、4等。例如，口孔0-5在鄰接口孔115間可具有第一角間距θ，口孔5-15可具有第二角間距φ，口孔15-20可具有第三角間距μ（其中θ＞φ＞μ）。
在各種實施例中，氣體分配系統125可更包含排氣通道130。第二複數個口孔115中之各口孔可與排氣通道130連通。換言之，排氣通道130及第二複數個口孔115為連接以容許氣體流過第二複數個口孔115而進入排氣通道130。在各種實施例中，排氣通道130只能通過第二複數個口孔115出入。
在各種實施例中，參照第1圖及第5圖，系統100可更包含設置於參考口孔200（例如，口孔編號0）處或附近的主排氣口500，以自系統100移除排氣。主排氣口500可連接至設置於主排氣口500下游的泵（未圖示），以助於移除排氣。在各種實施例中，排氣通道130連接至主排氣口500，使來自排氣通道130的排氣能流出主排氣口500。
在各種實施例中，第二複數個口孔115中之各口孔的直徑可隨距主排氣口500的距離增加而逐漸增加。換言之，第二複數個口孔115中更靠近主排氣口500之口孔的直徑可小於更遠離及/或相對主排氣口500之口孔的直徑。例如，口孔0-9可具有比口孔15-20小的直徑。
在各種實施例中，將第二複數個口孔115中之鄰接設置口孔分開的角間距可隨距主排氣口500的距離增加而逐漸減小。換言之，第二複數個口孔115中更靠近主排氣口500之口孔間的角間距可大於更遠離及/或相對主排氣口500之口孔間的角間距。
操作時，參照第1圖及第6圖，來源氣體可經由氣體分配板120的第一複數個口孔110脈衝供給至反應室105內。沖洗氣體可接著經由氣體分配板120的第一複數個口孔110脈衝供給至反應室105內。在脈衝供給來源氣體及/或沖洗氣體期間或之間，泵（未圖示）可操作以助於經由第二複數個口孔115自反應室105移除來源氣體及/或沖洗氣體。氣體流過第二複數個口孔115而進入排氣通道130。一旦在排氣通道130中，氣體便沿著流動路徑600流向主排氣口500而離開系統100。
在各種實施例中，參照第6圖，系統100可包含多個反應室105，諸如第一反應室，其具有包含第一複數個口孔110(a)、排氣通道130(a)、主排氣口500(a)、參考口孔200(a)和流動路徑600(a)的相應氣體分配系統125，及第二反應室，其具有包含第一複數個口孔110(b)、排氣通道130(b)、主排氣口500(b)、參考口孔200(b)和流動路徑600(b)的相應氣體分配系統125。在本情況下，主排氣口500(a)、500(b)可經連接或以其他方式併入至單一排氣路徑。
雖然已用某些實施例及實例的上下文提供本揭露，所屬技術領域中具有通常知識者將理解本揭露延伸超出具體描述之實施例至其他替代實施例及/或該等實施例的用途和其等之明顯修改及等效物。此外，雖然已詳細顯示並描述本揭露的實施例的數個變體，但所屬技術領域中具通常知識者基於本揭露將明白在本揭露之範疇內的其他修改。亦設想到，可做出實施例的具體特徵及態樣的各種組合或子組合，且仍然落入本揭露的範疇內。應理解，所揭示實施例的各種特徵與態樣可彼此組合或替換，以便形成本揭露的實施例之變化模式。因此，意欲使本揭露的範疇不應受限於上文所描述之特定實施例。
100:系統
105:反應室
110,110(a),110(b),115,115(a),115(b):口孔
120:氣體分配板
125:氣體分配系統
130,130(a),130(b):排氣通道
135:基座
140:晶圓
200,200(a),200(b):參考口孔
300:幾何中心
500,500(a),500(b):主排氣口
600,600(a),600(b):流動路徑
d1:第一距離
d2:第二距離
θ:第一角間距
φ:第二角間距
α:第三角間距
μ:第三角間距
下文將參照意欲闡釋而非限制本發明的某些實施例的附圖來描述本文中所揭示的本發明之此等及其他特徵、態樣、和優點。 第1圖代表性地繪示根據本技術之一實施例，系統的剖面圖； 第2圖代表性地繪示根據本技術之一實施例，氣體分配板的底視圖； 第3圖代表性地繪示根據本技術之一實施例，氣體分配板的底視圖； 第4圖代表性地繪示根據本技術之一替代實施例，氣體分配板的底視圖；及 第5圖代表性地繪示根據本技術之一實施例，氣體分配板的底視圖；及 第6圖代表性地繪示根據本技術之實施例，系統的俯視圖。 應明白，圖式中的元件是為了簡單與清楚而繪示且不必然按比例繪製。例如，圖式中之元件中之一些元件之相對大小可相對於其他元件而言誇大，以幫助改善對所繪示本揭露實施例的理解。
100:系統
105:反應室
110:口孔
120:氣體分配板
125:氣體分配系統
130:排氣通道
135:基座
140:晶圓
Claims (20)
- 一種氣體分配板，其包含： 第一複數個口孔，其經構型以供應一來源氣體，其中該第一複數個口孔中之各口孔具有一相同直徑；及 第二複數個口孔，其圍繞該第一複數個口孔且經構型以排放該來源氣體，其中該第二複數個口孔包含： 一第一口孔子集，其具有一第一直徑；及 一第二口孔子集，其具有一第二直徑，該第二直徑大於該第一直徑。
- 如請求項1之氣體分配板，其更包含一主排氣口，該主排氣口設置鄰近該第二複數個口孔中之一第一口孔。
- 如請求項2之氣體分配板，其中比起該第二口孔子集，該第一口孔子集設置更靠近該主排氣口。
- 如請求項1之氣體分配板，其中該第二複數個口孔係沿著該氣體分配板的一外緣設置。
- 如請求項1之氣體分配板，其中該第二複數個口孔彼此等距間隔。
- 如請求項1之氣體分配板，其中該第二複數個口孔彼此具有可變間距。
- 如請求項6之氣體分配板，其中該第一口孔子集中之二相鄰口孔間的一間距大於該第二口孔子集中之二相鄰口孔間的一間距。
- 如請求項1之氣體分配板，其中該第二複數個口孔係依一圓形圖案設置。
- 如請求項1之氣體分配板，其中該第一複數個口孔係設置在該氣體分配板的一中心區域內。
- 一種氣體分配系統，其包含： 一氣體分配板，其包含： 第一複數個口孔，其經構型以供應一來源氣體，其中該第一複數個口孔具有一第一直徑；及 第二複數個口孔，其圍繞該第一複數個口孔且經構型以排放該來源氣體，其中該第二複數個口孔具有一第二直徑及包含： 一第一口孔子集，其在多個鄰接口孔間具有一第一間距；及 一第二口孔子集，其在多個鄰接口孔間具有一第二間距，其中該第二間距小於該第一間距。
- 如請求項10之氣體分配系統，其中該第一複數個口孔係設置在該氣體分配板的一中心區域內，該第二複數個口孔係沿著該氣體分配板的一外緣設置。
- 如請求項10之氣體分配系統，其中該第二複數個口孔係依一圓形圖案設置。
- 如請求項10之氣體分配系統，其中該第一口孔子集具有一第一直徑，該第二口孔子集具有一第二直徑，該第二直徑大於該第一直徑。
- 如請求項10之氣體分配系統，其中該第一口孔子集及該第二口孔子集中之各者具有一相同直徑。
- 如請求項10之氣體分配系統，其更包含一主排氣口，該主排氣口設置鄰近該第二複數個口孔中之一第一口孔。
- 如請求項15之氣體分配系統，其中比起該第二口孔子集，該第一口孔子集設置更靠近該主排氣口。
- 一種氣體分配系統，其包含： 一氣體分配板，其包含： 第一複數個口孔，其經構型以供應一來源氣體，其中該第一複數個口孔中之各口孔具有一相同直徑； 第二複數個口孔，其以一圓形圖案沿著該氣體分配板的一外緣設置並圍繞該第一複數個口孔，且經構型以排放該來源氣體，其中該第二複數個口孔包含： 一第一口孔子集，其具有一第一直徑；及 一第二口孔子集，其具有一第二直徑，該第二直徑大於該第一直徑；及 一主排氣口，其設置鄰近該第一口孔子集。
- 如請求項17之氣體分配系統，其中該第二複數個口孔中之各者連接至一單一排氣通道，該單一排氣通道沿著該氣體分配板的該外緣延伸，其中該排氣通道係鄰近該第二複數個口孔。
- 如請求項18之氣體分配系統，其中該排氣通道連接至該主排氣口。
- 如請求項17之氣體分配系統，其中該第一口孔子集中之多個鄰接口孔係由一第一間距分開，該第二口孔子集中之多個鄰接口孔係由一第二間距分開，其中該第二間距小於該第一間距。
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