TWI689353B - 用於半導體處理之設備 - Google Patents

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尚恩 Ｍ 荷謬頓
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Abstract

本發明揭露用於半導體處理設備的噴淋頭，該噴淋頭包含諸多特徵部，該諸多特徵部係設計成使起因於噴淋頭內氣流瞬變之晶圓表面範圍內的不均勻氣體遞送最小化、或將其消除。

Description

用於半導體處理之設備
本揭露內容相關於用於半導體處理設備的噴淋頭，且尤其相關於抗瞬變噴淋頭。
半導體處理工具通常包含設計成以相對均勻之方式於半導體基板或晶圓範圍內分配製程氣體的元件。如此元件在產業內通常稱為「噴淋頭」。噴淋頭典型地包含朝向半導體處理容積的面板，半導體基板或晶圓可在該半導體處理容積中受到處理。面板可包含複數的氣體分配埠，該氣體分配埠容許充氣容積內的氣體流過面板、並進入該基板與該面板之間(或者，支撐該晶圓之晶圓支撐件與該面板之間)的反應空間。在一些情形中，噴淋頭可配置成在半導體基板或晶圓範圍內以同時方式分配兩不同氣體，而在該噴淋頭內使該等氣體彼此隔離。氣體分配埠係典型地排列成使晶圓範圍內的氣體分佈產生實質上均勻的基板處理。
本揭露內容的一實施態樣相關於具有以下者的設備：一第一氣體入口、一第一表面、複數第一氣體分配埠、一第二表面、介設於該第一表面與該 第二表面之間的一第三表面、介設於該第三表面與該第二表面之間的一第四表面、以及介設於該第一表面與該第三表面之間的複數第一氣體流動通道。在如此一設備中，第一氣體入口可配置成遞送一第一製程氣體通過第一表面，且第一氣體分配埠可配置成遞送該第一製程氣體通過第二表面。
該設備可具有與該第一氣體入口流體連接的一第一入口充氣容積，該第一入口充氣容積係至少部分地由第一表面及第三表面定義。該設備可進一步具有與該第一氣體分配埠流體連接的一第一氣體分配充氣容積，該第一氣體分配充氣容積係至少部分地由第二表面及第四表面定義。
該第一氣體流動通道可各具有將該第一氣體流動通道與第一入口充氣容積流體連接的一第一末端、及將該第一氣體流動通道與第一氣體分配充氣容積流體連接的一第二末端。每一第一氣體流動通道可具有實質上相同的整體長度、延伸離開該第一末端處的第一入口充氣容積、且在該第一末端與該第二末端之間包含介於140°與200°之間的彎曲，使得該第一氣體流動通道的第二末端係定向成朝向該第一入口充氣容積。
在一些實施例中，每一第一氣體流動通道的第二末端可藉由穿過第四表面的一對應的第一孔與第一氣體分配充氣容積流體連接。每一第一孔可具有標稱孔直徑。在一些實施例中，複數第一上升凸起部可從第二表面往上向第四表面延伸，每一第一上升凸起部係置中於第一孔之一者、且位於該第一孔之該一者下方，並具有標稱凸起部直徑。在一些如此實施例中，每一第一上升凸起部可偏離第四表面介於0.025mm與1.2mm之間的一距離。在其他或額外的如此實施例中，每一第一上升凸起部可偏離第四表面介於該標稱凸起部直徑之1/11與1/13之間的一距離。在又其他額外或替代的如此實施例中，每一第一上升凸起部可偏離 第四表面小於該標稱凸起部直徑與該標稱孔直徑之間差值之兩倍、且大於該標稱凸起部直徑與該標稱孔直徑之間差值之0.2倍的一距離。
在一些實施例中，複數第一氣體分配埠的一不同子集可鄰近該複數第一上升凸起部的每一者，且每一第一上升凸起部可置中於該複數第一氣體分配埠中鄰近該第一上升凸起部的第一氣體分配埠之間。
在一些實施例中，複數第一支撐柱可跨距於第二表面與第四表面之間。
在某些實施例中，第一孔可具有介於1.5mm與3mm之間的直徑，以及在某些替代或額外的實施例中，第一凸起部可具有介於5mm與8mm之間的直徑。
在一些實施例中，該設備亦可包含複數第一半島部(peninsula)。每一第一半島部可突出至第一入口充氣容積中，且複數第一氣體流動通道之一或更多者的第二末端可延伸至該複數第一半島部的每一者中。在如此一實施例中，該第一半島部中該第一氣體流動通道的第二末端可比此第一氣體流動通道的第一末端更接近於該第一入口充氣容積的第一中心點。
在一些實施例中，第一氣體流動通道在第一末端與第二末端之間可包含介於150°與190°之間的彎曲。在一些實施例中，第一氣體流動通道的每一者可具有其他第一氣體流動通道之±30%、±20%、±10%、或±5%以內的一長度。
在一些實施例中，第一氣體流動通道的每一者沿其長度方向可具有恆定的橫剖面面積。在一些實施例中，第一氣體流動通道之每一者的第一末端距離該設備的第一軸可為等距。在一些實施例中，該設備可包含介於20與100個之間的第一氣體流動通道。
在一些實施例中，該設備亦可包含：一第二氣體入口、一第五表面、複數第二氣體分配埠、一第六表面、介設於該第五表面與該第六表面之間的一第七表面、介設於該第六表面與該第七表面之間的一第八表面、以及介設於該第五表面與該第七表面之間的複數第二氣體流動通道。在如此實施例中，第二氣體入口可配置成遞送一第二製程氣體通過第五表面，且第二氣體分配埠可配置成遞送該第二製程氣體通過第六表面。
在一些實施例中，該設備可具有與第二氣體入口流體連接的一第二入口充氣容積。該第二入口充氣容積可至少部分地由第五表面及第七表面定義。該設備可更具有與第二氣體分配埠流體連接的第二氣體分配充氣容積，且該第二氣體分配充氣容積可至少部分地由第六表面與第八表面定義。
在一些實施例中，第二氣體流動通道可各具有將該第二氣體流動通道與第二入口充氣容積流體連接的一第一末端、及將該第二氣體流動通道與第二氣體分配充氣容積流體連接的一第二末端。每一第二氣體流動通道可具有實質上相同的整體長度、延伸離開第一末端處的第二入口充氣容積、且在第一末端與第二末端之間包含介於140°與200°之間的彎曲，使得該第二氣體流動通道的第二末端係定向成朝向該第二入口充氣容積。
在一些實施例中，如此設備之每一第一氣體流動通道的第二末端可藉由穿過第四表面的一對應的第一孔與第一氣體分配充氣容積流體連接。每一第一孔可具有標稱孔直徑。在一些情形中，複數第一上升凸起部可從第二表面往上向第四表面延伸，且每一第一上升凸起部可置中於第一孔之一者、且位於該第一孔之該一者下方，並可具有標稱凸起部直徑。在如此一實施例中，每一第二氣體流動通道的第二末端亦可藉由穿過第八表面的一對應的第二孔與第二氣體分配充氣容積流體連接。每一第二孔可具有標稱孔直徑。在一些情形中，複數第二 上升凸起部從第六表面往上向第八表面延伸，其中每一第二上升凸起部係置中於該第二孔之一者、且位於該第二孔之該一者下方，並可具有標稱凸起部直徑。
在一些情形中，每一第一上升凸起部可偏離第四表面、及/或每一第二上升凸起部可偏離第八表面一距離，該距離係介於0.025mm與1.2mm之間。在其他或額外情形中，每一第一上升凸起部可偏離第四表面、及/或每一第二上升凸起部可偏離第八表面一距離，該距離係介於各上升凸起部之分別標稱直徑的1/11與1/13之間。在又其他情形中，每一第一上升凸起部可偏離第四表面、及/或每一第二上升凸起部可偏離第八表面一距離，該距離係小於標稱凸起部直徑與分別之標稱孔直徑之間差值的兩倍、且大於標稱凸起部直徑與分別之標稱孔直徑之間差值的0.2倍。
在某些實施例中，該設備可具有一或更多額外的第一氣體入口，且第一入口充氣容積可被分隔成複數的第一入口充氣子容積，該複數的第一入口充氣子容積係各藉由複數第一氣體入口之不同者而饋入。
在某些實施例中，第一入口充氣容積及第一氣體分配充氣容積可介設於第二入口充氣容積與第二氣體分配充氣容積之間。在其他實施例中，第一入口充氣容積及第二氣體分配充氣容積可介設於第二入口充氣容積與第一氣體分配充氣容積之間。
在一些實施例中，該設備中複數第一氣體分配埠的一不同子集係鄰近該複數第一上升凸起部的每一者，且每一第一上升凸起部係置中於鄰近該第一上升凸起部的第一氣體分配埠之間。
在一些實施例中，經改裝設備中複數第二氣體分配埠的一不同子集係鄰近該複數第二上升凸起部的每一者，且每一第二上升凸起部係置中於鄰近該第二上升凸起部的第二氣體分配埠之間。
在某些實施例中，該設備亦可包含跨距於第二表面與第四表面之間的複數第一支撐柱、以及跨距於第六表面與第八表面之間的複數第二支撐柱。
在一些實施例中，該設備亦可包含複數第一半島部，每一第一半島部突出至第一入口充氣容積中，且複數第一氣體流動通道之一或更多者的第二末端延伸至該複數第一半島部的每一者中。在如此一實施例中，第一半島部中第一氣體流動通道的第二末端可比該等第一氣體流動通道的第一末端更接近於第一入口充氣容積的第一中心點。
在一些實施例中，該設備亦可具有複數第二半島部，每一第二半島部突出至第二入口充氣容積中，且複數第二氣體流動通道之一或更多者的第二末端延伸至該複數第二半島部的每一者中。在如此一實施例中，第二半島部中第二氣體流動通道的第二末端可比該等第二氣體流動通道的第一末端更接近於第二入口充氣容積的第二中心點。
100:噴淋頭
102:背板
104:面板
106:定位銷
108:第一分隔板
112:第一氣體入口
116:第一表面
118:第二表面
120:第三表面
122:第四表面
134:第一氣體分配埠
138:第一氣體流動通道
142:第一入口充氣容積
146:第一氣體分配充氣容積
150:第一末端
152:第二末端
154:彎曲
156:第一孔
160:第一上升凸起部
164:第一支撐柱
168:半島部
176:第一間隙
180:桿部
700:噴淋頭
702:背板
704:面板
708:第一分隔板
710:第二分隔板
712:第一氣體入口
714:第二氣體入口
716:第一表面
718:第二表面
720:第三表面
722:第四表面
724:第五表面
726:第六表面
728:第七表面
730:第八表面
734:第一氣體分配埠
736:第二氣體分配埠
738:第一氣體流動通道
740:第二氣體流動通道
742:第一入口充氣容積
744:第二入口充氣容積
746:第一氣體分配充氣容積
748:第二氣體分配充氣容積
750:第一末端
752:第二末端
754:彎曲
756:第一孔
758:第二孔
760:第一上升凸起部
762:第二上升凸起部
764:第一支撐柱
770:第二半島部
778:擋板
780:桿部
782:上升中心凸起部
784:管狀結
圖1描繪例示性抗瞬變噴淋頭的等視角分解圖。
圖2描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭之第一分隔板的俯視圖。
圖3描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭之面板的俯視圖。
圖4描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭的等視角切開圖。
圖5描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭的剖面圖。
圖6描繪圖5之部分的細節圖。
圖7描繪例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭的等視角分解圖。
圖8描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之第一分隔板的俯視圖。
圖9描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之擋板的俯視圖。
圖10描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之第二分隔板的俯視圖。
圖11描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之面板的俯視圖。
圖12描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭的等視角切開圖。
圖1至12在每一圖式中係依比例繪製，然而圖與圖之間的比例可有所不同。
在以下描述內容中，提出許多特定的細節，以提供對所呈現之概念的透徹理解。所呈現之概念可在沒有該等特定細節的一些或全部者的情況下實施。在其他情形中，已熟知的製程操作未作詳細描述，以免不必要地模糊所述概念。儘管一些概念將結合特定的實施例加以描述，但將理解該等實施例並非意圖為限制性。
在本應用中，用語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」、及類似物係可互換使用。半導體裝置產業中所使用之晶圓或基板典型地具有200mm、300mm、或450mm的直徑，但亦可為非圓形、並具有其他尺寸。除半導體晶圓外，可利用本發明之優勢的其他工件包含諸多物件，例如印刷電路板、磁性記錄媒體、磁性記錄感測器、鏡、光學元件、微機械裝置、及類似物。
在本揭露內容之圖式及討論的一些者中可已經採用若干的慣例用法。例如，在許多地方提到「容積」，例如「充氣容積」。該等容積一般可標示在各種圖式中，但吾人應理解，圖式及隨附的數字符號代表如此容積的近似範 圍，且實際的容積可延伸至例如界定該容積的各種實體表面。各種較小的容積(例如，通往充氣容積之邊界表面的氣體入口或其他孔)可流體連接至該等充氣容積。
吾人應理解，如「之上」、「在頂部上」、「之下」、「在下方」等相關用語的使用應理解為是指參照以下者之元件的空間關係：該等元件於噴淋頭之正常使用期間的方向、或頁面上圖式的方向。在正常使用中，噴淋頭在基板處理操作期間係典型地定向成向下朝基板分配氣體。
半導體製造通常需要例如沉積及蝕刻氣體的製程氣體以均勻的、或受控制的方式流動於經受處理之半導體晶圓或基板的範圍內。為達此目的，「噴淋頭」(本文中亦稱為氣體分配歧管，且有時亦稱為氣體分配器)可用來在晶圓的表面範圍內分配氣體。當氣體最初流入噴淋頭時，最初的氣流抵達排列於噴淋頭之面板範圍內之氣體分配埠的每一者可能花費不同的時間量，這可能導致噴淋頭之面板範圍內不均勻的氣體分佈。通過噴淋頭之氣流已穩定之後(例如噴淋頭之(複數)充氣容積內的壓力環境已穩定之後)，氣流可均勻得多。然而，在最初的瞬變期間，充氣容積內的壓力可能有所波動，並且這可能導致面板範圍內不平衡的流動特性。由於如此瞬變流動的不可預測性，該瞬變流動期間係半導體製程期間典型的「損失」時間。
在長持續時間的半導體製程(例如，具有數百秒或更長循環時間的製程)中，可能為若干秒時間的瞬變期間可能構成整體循環持續時間之相對小的一部分，且因此該「損失」時間可能構成整體循環時間之相對小的部分。然而，在短持續時間的半導體製程(例如，原子層沉積(ALD))中，瞬變期間可能具有顯著得多的影響。例如，在ALD中，秒等級、或十分之一秒等級的氣體遞送時間係 常見的，若每一循環亦必須考量起因於瞬變的時間損失，則易見瞬變損失可能如何顯著地延長整體製程時間。
本文中所討論之抗瞬變噴淋頭提供一新機構，用以使瞬變氣流響應最小化、或降低瞬變氣流響應、或就相關循環時間而言，甚至將該瞬變氣流響應從半導體處理系統中整體消除。
一般而言，抗瞬變噴淋頭可配置成具有至少兩充氣部：一氣體入口充氣部及一氣體分配充氣部。該等充氣部的每一者可定義一單獨的充氣容積。如此噴淋頭亦可包含複數氣體流動通道，該複數氣體流動通道在第一末端處與氣體入口充氣容積、且在第二末端處與氣體分配充氣容積流體連接。在許多情形中，分隔板可將氣體入口充氣部與氣體分配充氣部隔開，且氣體流動通道可加工至分隔板的一面中。位於氣體流動通道之第二末端處的複數孔可容許流自入口充氣容積且流入氣體流動通道的氣體隨後穿過分隔板並進入氣體分配充氣容積。氣體流動通道的目的係將來自入口充氣容積之實質上等比例的氣體遞送至氣體分配充氣容積內的分配位置。例如，氣體流動通道的第二末端可排列成複數的同心或近似同心圓形圖案(例如，具有彼此距離幾毫米以內的中心點)，從而在各個分配位置處將氣體遞送至氣體分配充氣容積中。因此，一些第二末端可位於氣體分配充氣容積的圓周附近、一些第二末端朝向氣體分配充氣容積的中心、且一些第二末端在該兩個位置之間。
每一氣體流動通道可具有實質上相同的長度(例如，在長度上具有±5%的差異)，且沿其長度方向可維持相似的橫剖面輪廓或面積，例如，每一氣體流動通道沿其長度方向可具有恆定的橫剖面面積。每一氣體流動通道亦可包含一或更多彎曲，該等一或更多彎曲使氣體流動通道的方向從第一末端與第二末端 之間的某一共同角度最終改變±X度，例如170°±15°、或±20°。舉例而言，該等彎曲可包含170°的單一彎曲、100°及70°的兩彎曲、50°、40°及80°的三彎曲等。每一氣體流動通道中彎曲的數目可相同、或通道與通道之間可有所不同。然而，無論每一通道中有多少彎曲，每一通道的總彎曲角度可在上述限制之內。吾人應理解，對一給定的氣體流動通道而言，「總彎曲角度」係複數彎曲角度之絕對值的總和。因此，若一氣體流動通道經歷向左90°、及隨後向右90°的彎曲，則總彎曲角度將為180°，不是0°。藉由在每一氣體流動通道中包含相同的標稱總彎曲角度、橫剖面積輪廓、及通道長度，可使氣體流動通道呈現實質上類似的流阻，該實質上類似的流阻可導致流過氣體流動通道的氣體以相同的速率流過通道的所有者，甚至在瞬變流動期間亦然。在一些實施例中，總彎曲角度可介於但不限於140°至200°之間，亦即，比上述170°±15°更和緩或更彎曲。
進一步的特性改善可藉由包含從面板往上突向複數孔之複數上升凸起部而獲得，該複數孔將來自氣體流動通道的氣體遞送至氣體分配充氣容積。該等上升凸起部的每一者可置中於複數孔其中對應一者的下方，使得離開該孔的氣體撞擊在該上升凸起部的中心上，導致氣體受到約90°的流向改變，例如，氣流從沿著該孔軸流動改變為在大致上平行於面板的方向上流動。因此，上升凸起部充當用來在整個氣體分配充氣容積範圍內以更均勻之方式進一步分配氣體的「迷你擋板」。
圖1描繪例示性抗瞬變噴淋頭的等視角分解圖。如可見，所示即為抗瞬變噴淋頭100。噴淋頭100包含可用來將第一製程氣體遞送至噴淋頭100的桿部180。該桿部可將氣體提供至第一氣體入口112(或者，桿部180亦可認為是第一氣體入口112)。桿部180可例如透過硬焊(brazed)、擴散結合(diffusion bonded)、 熔接(welded)、或螺栓連接而與背板102連接。背板102進而可與第一分隔板108相匹配。第一分隔板108可包含加工於或以其他方式形成於該第一分隔板108中的諸多特徵部，該等特徵部定義第一入口充氣容積142及複數第一氣體流動通道138。第一氣體流動通道138可具有與第一入口充氣容積142流體連接、並沿著第一入口充氣容積142之外圓周而排列的複數第一末端。在第一氣體流動通道138藉由每一第一氣體流動通道138中之上述彎曲而反轉其方向之前，第一氣體流動通道138可大致上從第一入口充氣容積142的外圓周向外輻射。
噴淋頭100亦可包含面板104，該面板104包含在面板104範圍內排列成一圖案的複數第一氣體分配埠134。面板104可匹配至第一分隔板108，使得第一氣體分配充氣容積146形成。第一氣體分配充氣容積146可藉由複數第一氣體流動通道138與第一入口充氣容積142流體連接。
一般而言，第一入口充氣容積142及第一氣體分配充氣容積146可(至少部分地)由諸多主要表面界定。例如，背板102可提供第一表面116，製程氣體可透過該第一表面116而從第一氣體入口112引入、並進入第一入口充氣容積142。第一表面116因此可充當第一入口充氣容積142的一邊界。類似地，面板104可提供第二表面118，製程氣體可透過該第二表面118從第一氣體分配充氣容積146流經第一氣體分配埠134。第二表面118因此可充當第一氣體分配充氣容積146的一邊界。類似地，第一分隔板108可具有可分別地用作第一入口充氣容積142及第一氣體分配充氣容積146之進一步邊界的第三表面120及第四表面122。
吾人應理解，該等表面無需必定地由所述確切元件提供。事實上，在一些實施例中，甚至可能沒有分離的面板、背板、或分隔板。例如，噴淋頭100可例如藉由使用如直接雷射金屬燒結(direct laser metal sintering)之積層製造技術 (additive manufacturing technique)而製作為單體結構，或者，若希望是陶瓷噴淋頭，則使用陶瓷燒結製程。在使用複數板件結構的實施例中(例如，所述範例中)，可較佳地包含定位銷106或其他類似特徵部，以確保諸多板件正確地排列。吾人應理解，若使用複數板件結構，則形成整體噴淋頭結構的諸多板件可沿其匹配表面硬焊或擴散結合在一起，以防止該等板件之接觸表面之間的氣流。
圖1中亦可見複數第一上升凸起部160，該複數第一上升凸起部160的每一者係定位於第一氣體流動通道138其中一者的第二末端下方。除第一上升凸起部外，可選地包含許多第一支撐柱164。與不接觸第四表面122的第一上升凸起部160不同，第一支撐柱164可對面板104提供結構性支撐及熱傳導路徑，並且因此第一支撐柱164可延伸至第四表面122、並接觸第四表面122(且可硬焊或擴散結合至該第四表面122，以求結構性支撐)。
從實務的觀點來看，可期望在抗瞬變噴淋頭中包含大量的氣體流動通道。然而，當在抗瞬變噴淋頭中包含之氣體流動通道的數目增加時，對應之入口充氣容積的尺寸亦必須增加，以考量沿入口充氣容積的圓周每一氣體流動通道與入口充氣容積之間數目增加的連接。有時，當氣體流動通道的數目增加時，可使入口充氣容積的尺寸擴張至大至足以可期望將複數孔的一些者定位於該氣體入口充氣容積之圓周內的程度，該複數孔將來自氣體流動通道的氣體饋送至氣體分配充氣容積。為了這樣做，在維持每一氣體流動通道之間的流體隔離時，可包含許多半島部(peninsula)。每一半島部可從入口充氣容積的標稱最外圓周突出至該入口充氣容積中。每一半島部可包含可用來遞送氣體至如此位置的一或更多氣體流動通道。
圖2描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭之第一分隔板108的俯視圖。如該圖中更詳細可見，每一第一氣體流動通道138具有沿該通道之長度方向發生於某位置點處的一彎曲154。再者，每一第一氣體流動通道138具有與其他第一氣體流動通道138實質上相同的長度，在該情形中，約170mm±5%。為達說明之目的，此範例中第一氣體流動通道138係約2mm寬。每一第一氣體流動通道138係在第一末端150處與第一入口充氣容積142流體連接、並藉由第一孔156在第二末端152處流體連接至第一氣體分配充氣容積146。如可見，複數第一孔156其中六者係位於第一入口充氣容積142之最外圓周以內。提供氣體至該等第一孔156的第一氣體流動通道138係藉由半島部168而與第一入口充氣容積142分隔開，該半島部168延伸至第一入口充氣容積142內。如噴淋頭100中可見，從第一入口充氣容積142向外輻射的第一氣體流動通道138有六十個。若第一入口充氣容積係定尺寸為位於第一孔156的最內側圖案(位於半島部168內之第一孔156)以內，則如此大量的第一氣體流動通道138將無法(以所示通道寬度)沿第一入口充氣容積142之外圓周而適配。
圖3描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭之面板104的俯視圖。如可見，第一上升凸起部160係以相對分散的方式排列於第一氣體分配充氣容積146的整個範圍內。
圖4描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭的等視角切開圖。如可見，每一第一孔156係定位於一對應的第一上升凸起部160的正上方。通過第一氣體入口112流入第一入口充氣容積142的氣體可大致上在相同的時間抵達第一氣體流動通道138之所有者的第一末端150，且可藉由標稱上相同長度、並沿其長度方向具有標稱上相同總彎曲角度及橫剖面的第一氣體流動通道138，在大致上相同的時 間抵達第一氣體流動通道138的第二末端152。這具有以下結果：幾乎同時地在複數位置點(例如，每一第一孔156)將氣體引入第一氣體分配充氣容積。第一上升凸起部160可用來在第一氣體分配充氣容積146的整個範圍內進一步分配氣體，使得氣體以大致上均勻的方式流過第一氣體分配埠134，甚至在噴淋頭100內的氣流尚未達到穩態時亦然。
圖5描繪圖1之例示性抗瞬變噴淋頭的剖面圖。該圖描繪諸多板件(例如，面板104、背板102、及第一分隔板108)、以及第一表面116、第二表面118、第三表面120、及第四表面122。圖5亦標示出於圖6中更詳細顯示的圓圈區域。
圖6描繪圖5之部分的細節圖。該細節圖顯示第一氣體流動通道138其中一者的第二末端152、以及將該第一氣體流動通道138流體連接至第一氣體分配充氣容積146的第一孔156。亦於圖6中進行描繪的是跨距於第二表面118與第四表面122之間的第一支撐柱164。亦可見兩個第一上升凸起部160，其中包含在第一孔156正下方的一者。明顯地，第一孔156之下的第一上升凸起部160係置中於第一孔156下方。再者，第一間隙176存在於第一上升凸起部160與第四表面122之間。在所述範例中，第一孔156具有2mm的直徑、第一上升凸起部160具有6.5mm的直徑、且第一間隙176為0.5mm。在若干實施例中，第一間隙176可為第一上升凸起部160之標稱直徑的函數，且在一些如此實施例中，第一間隙176可在從上升凸起部標稱直徑之1/11至上升凸起部標稱直徑之1/13的範圍中，例如，約上升凸起部直徑的1/12。在其他實施例中，第一間隙176可為第一上升凸起部160之標稱直徑及第一孔156之直徑的函數，例如，第一間隙176可加以選定而使得第一間隙176除以第一上升凸起部160直徑與第一孔156直徑之間差值的兩倍係介於0.1與1之間。
之前範例係針對僅提供單一製程氣體之流動的噴淋頭100。如討論，本文中所討論的概念亦可適用於複數流或複數充氣部噴淋頭。該概念係於以下參照配置成同時使兩製程氣體流動之噴淋頭更詳細地加以討論。該雙流範例中之結構的許多者與之前參照單流噴淋頭100所討論之結構相對應。為避免冗長，該等元件於以下可能不再描述。在如此情形中，噴淋頭100中類似結構之先前的論述可作為參考，以便說明。噴淋頭100與以下所討論之雙流噴淋頭之間類似的元件可共享其圖式參考數字之共同的後兩位。
圖7描繪例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭的等視角分解圖。如可見，該噴淋頭提供容許兩單獨氣體供應至噴淋頭700的桿部780。該桿部可連接至背板702。桿部780可包含兩組通道，一組包含沿桿部780之中心方向通過的一通道、且另一組包含介設於該中心通道與外套筒(所示桿部780的下部分)之間的環形陣列通道。在此範例中，桿部中的環形陣列氣體流動通道為第一氣體入口712(圍繞背板702之中心孔排列的六個孔)提供氣體、且中心氣體流動通道為第二氣體入口714(背板702中的中心孔)提供氣體。噴淋頭700亦可包含第一分隔板708、第二分隔板710、擋板778及面板704。
圖8描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之第一分隔板的俯視圖。第一分隔板708非常類似於第一分隔板108，但具有至少兩處差異。例如，具有位於第一入口充氣容積742之中心處的一上升中心凸起部782。該上升中心凸起部782可用於減小第一入口充氣容積742的尺寸，以減少使第一製程氣體流過第一入口充氣容積所花費的時間量，以及在一些實施例中，該上升中心凸起部782亦可有助於使來自充當第一氣體入口712之六個埠口的氣流均勻。在一些實施例中，第一入口充氣容積可分隔成複數的第一入口充氣子容積，每一者係藉由複數 第一氣體入口其中不同的一者而饋入。另一差異係具有通過第一分隔板708的許多第二孔758。
圖9描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之擋板的俯視圖。在此實施例中，除第一支撐柱764數目更多且與第一支撐柱164呈不同排列以外，擋板778係非常類似於面板104。如從圖7可見，每一第一支撐柱764在位置上對應於第一分隔板708中複數第二孔758的一者，且對應的第二孔758持續行進通過第一支撐柱764。因此，第一支撐柱764不僅提供第一分隔板708與擋板778之間的結構性支撐及熱傳導路徑，而且提供氣體流過擋板的通路，該擋板使如此氣體與處於第一氣體分配充氣容積746之內的氣體保持隔離。如同面板104，擋板778可包含複數第一上升凸起部760，該複數第一上升凸起部760係各定位於第一孔756(之後顯示)的下方，該第一孔756將第一氣體流動通道738的一者與第一氣體分配充氣容積746流體連接。如同面板104，擋板778可包含複數第一氣體分配埠734，該複數第一氣體分配埠734可將來自第一氣體分配充氣容積746的氣體供應至第一氣體分配充氣部正下方的第二氣體分配充氣容積、或至噴淋頭700下方的晶圓處理區域。
圖10描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之第二分隔板的俯視圖。第二分隔板710可發揮類似於第一分隔板708的功用，但相關於第二氣體入口714。如可見，複數的、實質上等長度的第二氣體流動通道740經由第二孔758將第二入口充氣容積744與第二氣體分配充氣容積748(見圖11)流體連接。在此範例中，第二氣體分配充氣容積748係形成於擋板778與面板704之間的充氣容積。在此情形中、且如同第一氣體流動通道738，第二氣體流動通道740可具有與第二入口充氣容積744相連接的第一末端750、及與第二孔758流體連接的第二末端 752。如可見，每一第二氣體流動通道740亦可包含一彎曲754，該彎曲754可類似於第一氣體流動通道738中的彎曲754，然而，如可見，彎曲角度可更為和緩。類似於第一入口充氣容積742中的第一半島部768，第二入口充氣容積744亦可包含複數第二半島部770，該複數第二半島部770容許第二孔758的一些者位於該第二入口充氣容積744的外圓周以內。
圖11描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭之面板的俯視圖。面板704可包含複數第二氣體分配埠736及複數第一氣體分配埠734。第二氣體分配充氣容積748可形成於面板704與擋板778之間，並且可包含形成一圖案的第二上升凸起部762，該第二上升凸起部762用作第二孔758的迷你擋板，就像第一上升凸起部760對第一孔756所為。
在一些實施例中，擋板778中之每一第一氣體分配埠734可藉由管狀結構784流體連接至面板704中對應之第一氣體分配埠734，該管狀結構784將噴淋頭700內流過第一氣體分配埠734的氣體與流過第二氣體分配充氣容積748的氣體隔離開。
圖12描繪圖7之例示性抗瞬變、雙充氣部噴淋頭的等視角切開圖，並且可提供對噴淋頭700之結構的更深入了解。
類似於第一入口充氣容積742及第一氣體分配充氣容積746，第二入口充氣容積744及第二氣體分配充氣容積748亦可由諸多表面界定。該等表面係標示於圖7中。例如，第二入口充氣容積744可(部分地)由第五表面724及第七表面728界定，而第二氣體分配充氣容積748可(部分地)由第六表面726及第八表面730界定。
在複數充氣部噴淋頭中，入口充氣部相關於氣體分配充氣部的定位可依任何特定設計所需重新排序，其不必呈所述排列。例如，在所述實施例中，第一入口充氣容積及第一氣體分配充氣容積係定位於第二入口充氣容積與第二氣體分配充氣容積之間。然而，在其他實施例中，該排序可有所改變。藉由非限制性範例的方式，以下順序的任何者亦可用於此概念的諸多實施例中：
Figure 105116200-A0305-02-0020-2
 在如此情形中，具有複數第二氣體充氣容積介設於其之間的複數第一氣體充氣容積可藉由以下方式而流體連接：使流體連接該複數第一氣體充氣部的複數孔(例如，第一孔)穿過第二氣體的複數氣流通道之間、或穿過該(複數)第二氣體充氣部內的支撐柱。
100:噴淋頭
102:背板
104:面板
106:定位銷
108:第一分隔板
112:第一氣體入口
116:第一表面
118:第二表面
120:第三表面
122:第四表面
134:第一氣體分配埠
138:第一氣體流動通道
142:第一入口充氣容積
146:第一氣體分配充氣容積
160:第一上升凸起部
164:第一支撐柱
168:半島部
180:桿部

Claims (25)

  1. 一種用於半導體處理的設備，包含：一第一氣體入口；一第一表面，其中該第一氣體入口係配置成遞送一第一製程氣體通過該第一表面；複數第一氣體分配埠；一第二表面，其中該複數第一氣體分配埠係配置成遞送該第一製程氣體通過該第二表面；一第三表面，其係介設於該第一表面與該第二表面之間；一第四表面，其係介設於該第三表面與該第二表面之間；複數第一上升凸起部，其從該第二表面往上向該第四表面延伸；複數第一氣體流動通道，其係介設於該第一表面與該第三表面之間；以及複數第一孔，其通過該第四表面，其中：該第一表面與該第三表面至少部分地定義與該第一氣體入口流體連接的一第一入口充氣容積，該第二表面與該第四表面至少部分地定義與該複數第一氣體分配埠之每一第一氣體分配埠流體連接的一第一氣體分配充氣容積，該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道具有與該第一入口充氣容積流體連接的一對應的第一末端、及經由該複數第一孔之對應的第一孔而與該第一氣體分配充氣容積流體連接的一對應的第二末端， 該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部係置中於該複數第一孔之對應的第一孔，且具有面向該第四表面的一對應的頂表面，其係偏離該第四表面一對應的第一距離，且該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道具有該複數第一氣體流動通道之其他第一氣體流動通道之長度的±30%內的長度、延伸離開對應的第一末端處的該第一入口充氣容積、且在對應的第一末端與對應的第二末端之間包含介於140°與200°之間的彎曲，使得對應的第二末端係定向成朝向該第一入口充氣容積。
  2. 一種用於半導體處理的設備，包含：一第一氣體入口；一第一表面，其中該第一氣體入口係配置成遞送一第一製程氣體通過該第一表面；複數第一氣體分配埠；一第二表面，其中該複數第一氣體分配埠係配置成遞送該第一製程氣體通過該第二表面；一第三表面，其係介設於該第一表面與該第二表面之間；一第四表面，其係介設於該第三表面與該第二表面之間；複數第一上升凸起部，其從該第二表面往上向該第四表面延伸；複數第一氣體流動通道，其係介設於該第一表面與該第三表面之間；以及複數第一孔，其通過該第四表面，其中：該第一表面與該第三表面至少部分地定義與該第一氣體入口流體連接的一第一入口充氣容積， 該第二表面與該第四表面至少部分地定義與該複數第一氣體分配埠之每一第一氣體分配埠流體連接的一第一氣體分配充氣容積，該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道具有與該第一入口充氣容積流體連接的一對應的第一末端、及經由該複數第一孔之對應的第一孔與該第一氣體分配充氣容積流體連接的一對應的第二末端，該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部係置中於該複數第一孔之對應的第一孔，且具有面向該第四表面的一對應的頂表面，其係偏離該第四表面一對應的第一距離，且該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道具有與其他第一氣體流動通道各者的流阻相似的流阻。
  3. 如申請專利範圍第2項之用於半導體處理的設備，其中每一第一氣體流動通道具有該複數第一氣體流動通道之其他第一氣體流動通道之長度的±30%內的長度、延伸離開該第一末端處的該第一入口充氣容積、且在該第一末端與該第二末端之間包含介於140°與200°之間的彎曲，使得該第一氣體流動通道的該第二末端係定向成朝向該第一入口充氣容積。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中，針對該複數第一上升凸起部之對應的第一上升凸起部，對應的第一距離之每一者係介於0.025mm與1.2mm之間。
  5. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中：每一第一孔具有一孔直徑，且 對應的第一距離之每一者係小於該複數第一上升凸起部之對應的第一上升凸起部的標稱凸起部直徑與對應的孔直徑之間差值的兩倍、且大於該複數第一上升凸起部之對應的第一上升凸起部的標稱凸起部直徑與對應的孔直徑之間差值的0.2倍。
  6. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一上升凸起部之該等第一上升凸起部各自具有介於5mm與8mm之間的標稱直徑。
  7. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部具有一對應的標稱直徑、及介於對應的標稱直徑之1/11與1/13之間的對應的第一距離。
  8. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一氣體分配埠之該等第一氣體分配埠的不同子集係鄰近該複數第一上升凸起部之該等第一上升凸起部的每一者，且該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部係置中於該複數第一氣體分配埠之該等第一氣體分配埠之該等不同子集的對應子集的該等第一氣體分配埠之間。
  9. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，更包含複數第一支撐柱，其中該複數第一支撐柱之每一第一支撐柱跨距於該第二表面與該第四表面之間。
  10. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一孔之每一第一孔具有介於1.5mm與3mm之間的直徑，且其中該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部具有介於5mm與8mm之間的直徑。
  11. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，更包含複數第一半島部(peninsula)，其中：該第一入口充氣容積具有一第一中心點，該複數第一半島部之每一第一半島部突出至該第一入口充氣容積中，且該複數第一氣體流動通道之該等第一氣體流動通道之一或更多者的對應的第二末端延伸至該複數第一半島部的對應的第一半島部中，且比該複數第一氣體流動通道之對應的第一氣體流動通道的對應的第一末端更接近於該第一中心點。
  12. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道在對應的第一末端與對應的第二末端之間包含介於150°與190°之間的彎曲。
  13. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一氣體流動通道的每一第一氣體流動通道沿該複數第一氣體流動通道之對應的第一氣體流動通道長度方向的橫剖面面積為恆定的。
  14. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一氣體流動通道之每一第一氣體流動通道的對應的第一末端距離該設備之一第一軸為等距。
  15. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，其中在該複數第一氣體流動通道中存在介於20與100個之間的第一氣體流動通道。
  16. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，更包含：一第二氣體入口； 一第五表面，其中該第二氣體入口係配置成遞送一第二製程氣體通過該第五表面；複數第二氣體分配埠；一第六表面，其中該複數第二氣體分配埠係配置成遞送該第二製程氣體通過該第六表面；一第七表面，其係介設於該第五表面與該第六表面之間；一第八表面，其係介設於該第六表面與該第七表面之間；複數第二氣體流動通道，其係介設於該第五表面與該第七表面之間；以及複數第二孔，其通過該第八表面，其中：該第五表面與該第七表面至少部分地定義與該第二氣體入口流體連接的一第二入口充氣容積，該第六表面與該第八表面至少部分地定義與該複數第二氣體分配埠之每一第二氣體分配埠流體連接的一第二氣體分配充氣容積，該複數第二氣體流動通道之每一第二氣體流動通道具有與該第二入口充氣容積流體連接的對應的第一末端、及經由該複數第二孔之對應的第二孔而與該第二氣體分配充氣容積流體連接的對應的第二末端，以及該複數第二氣體流動通道之每一第二氣體流動通道具有該複數第二氣體流動通道之其他第二氣體流動通道之長度的±30%內的長度、延伸離開對應的第一末端處的該第二入口充氣容積、且在對應的第一末端與對應的第二末端之間包含介於140°與200°之間的彎曲，使得對應的第二末端係定向成朝向該第二入口充氣容積。
  17. 如申請專利範圍第1至3項之任一項之用於半導體處理的設備，更包含：一第二氣體入口；一第五表面，其中該第二氣體入口係配置成遞送一第二製程氣體通過該第五表面；複數第二氣體分配埠；一第六表面，其中該複數第二氣體分配埠係配置成遞送該第二製程氣體通過該第六表面；一第七表面，其係介設於該第五表面與該第六表面之間；一第八表面，其係介設於該第六表面與該第七表面之間；複數第二氣體流動通道，其係介設於該第五表面與該第七表面之間；以及複數第二孔，其通過該第八表面，其中：該第五表面與該第七表面至少部分地定義與該第二氣體入口流體連接的一第二入口充氣容積，該第六表面與該第八表面至少部分地定義與該複數第二氣體分配埠之每一第二氣體分配埠流體連接的一第二氣體分配充氣容積，該複數第二氣體流動通道之每一第二氣體流動通道具有與該第二入口充氣容積流體連接的對應的第一末端、及經由該複數第二孔之對應的第二孔而與該第二氣體分配充氣容積流體連接的對應的第二末端，以及該複數第二氣體流動通道之每一第二氣體流動通道具有與其他第二氣體流動通道各者的流阻相似的流阻。
  18. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，其中： 複數第二上升凸起部從該第六表面往上向該第八表面延伸，該複數第二上升凸起部之每一第二上升凸起部係置中於該複數第二孔之對應的第二孔，且該複數第二上升凸起部之每一第二上升凸起部具有面向該第八表面的一對應的頂表面，其係偏離該第八表面一第二距離。
  19. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，其中該第一氣體入口包含複數埠，且該第一入口充氣容積被分隔成複數第一入口充氣子容積，該複數第一入口充氣子容積之每一第一入口充氣子容積係與該複數埠的不同埠相關。
  20. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，其中該第一入口充氣容積、該第二入口充氣容積、該第一氣體分配充氣容積、及該第二氣體分配充氣容積係以堆疊的型態且以選自由下列各者所組成之群組的順序加以設置：(i)第二入口充氣容積、第一入口充氣容積、第一氣體分配充氣容積、及第二氣體分配充氣容積；(ii)第二入口充氣容積、第一入口充氣容積、第二氣體分配充氣容積、及第一氣體分配充氣容積；(iii)第二入口充氣容積、第一氣體分配充氣容積、第一入口充氣容積、及第二氣體分配充氣容積；(iv)第一入口充氣容積、第二入口充氣容積、第一氣體分配充氣容積、及第二氣體分配充氣容積；以及 (v)第一入口充氣容積、第二入口充氣容積、第二氣體分配充氣容積、及第一氣體分配充氣容積。
  21. 如申請專利範圍第18項之用於半導體處理的設備，其中該複數第一氣體分配埠之該等第一氣體分配埠的不同子集係鄰近於該複數第一上升凸起部之該等第一上升凸起部的每一者，且該複數第一上升凸起部之每一第一上升凸起部係置中於該複數第一氣體分配埠之該等第一氣體分配埠之該等不同子集的對應子集的該等第一氣體分配埠之間。
  22. 如申請專利範圍第18項之用於半導體處理的設備，其中該複數第二氣體分配埠之該等第二氣體分配埠的不同子集係鄰近於該複數第二上升凸起部之該等第二上升凸起部的每一者，且該複數第二上升凸起部之每一第二上升凸起部係置中於該複數第二氣體分配埠之該等第二氣體分配埠之該等不同子集的對應子集的該等第二氣體分配埠之間。
  23. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，更包含複數第一支撐柱及複數第二支撐柱，其中：該複數第一支撐柱之每一第一支撐柱跨距於該第二表面與該第四表面之間，且該複數第二支撐柱之每一第二支撐柱跨距於該第六表面與該第八表面之間。
  24. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，更包含複數第一半島部(peninsula)，其中：該第一入口充氣容積具有一第一中心點，該複數第一半島部之每一第一半島部突出至該第一入口充氣容積中，且 該複數第一氣體流動通道之該等第一氣體流動通道之一或更多者的對應的第二末端延伸至該複數第一半島部的對應的第一半島部中，且比該複數第一氣體流動通道之對應的第一氣體流動通道的對應的第一末端更接近於該第一中心點。
  25. 如申請專利範圍第17項之用於半導體處理的設備，更包含複數第二半島部(peninsula)，其中：該第二入口充氣容積具有一第二中心點，該複數第二半島部之每一第二半島部突出至該第二入口充氣容積中，且該複數第二氣體流動通道之該等第二氣體流動通道之一或更多者的對應的第二末端延伸至該複數第二半島部的對應的第二半島部中，且比該複數第二氣體流動通道之對應的第二氣體流動通道的對應的第一末端更接近於該第二中心點。
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