TWI759741B - 用於半導體處理的氣體分配噴頭 - Google Patents

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Abstract

於此所揭露的實施例通常關於用於提供改進的均勻分配處理氣體到半導體處理腔室中的氣體分配組件。氣體分配組件包括氣體分配板、阻擋板和雙區域噴頭。氣體分配組件提供獨立的中心到邊緣的流動地區性、獨立的兩個前驅物輸送、經由混合歧管的兩個前驅物混合及氣體分配板中的遞迴質流分配。

Description

用於半導體處理的氣體分配噴頭
本揭露書的實施例一般關於用於處理半導體基板的系統和設備。更具體地，本揭露書的實施例關於具有用於改善大面積基板上的沉積均勻性的雙區域噴頭的氣體分配組件。
氣體分配噴頭設置在半導體處理腔室中，且通常覆蓋在工件或基板上。隨著對電子裝置(諸如平板顯示器和積體電路)的需求不斷增加，基板和用於處理基板的腔室的尺寸也將繼續增加。顯示器和積體電路通常藉由一系列的製程所製造，其中層沉積在基板上，且將沉積的材料蝕刻成所欲的圖案。這些製程通常包括化學氣相沉積(CVD)。
此外，隨著基板尺寸繼續增加，沉積在基板上的膜的均勻性變得越來越困難。因此，在本領域中存在有能夠改善基板製程均勻性的處理腔室的需求。具體地，存在有一種改進的氣體分配組件，其提供了在半導體處理腔室中用於改進的均勻分配製程氣體的需求。
於此所揭露的實施例通常關於用於提供改進的均勻分配處理氣體到半導體處理腔室中的氣體分配組件。氣體分配組件包括氣體分配板、阻擋板和雙區域噴頭。氣體分配組件提供獨立的中心到邊緣的流動地區性、獨立的兩個前驅物輸送、經由混合歧管的兩個前驅物混合及氣體分配板中的遞迴質流分配。
在一個實施例中，揭露了一種氣體分配組件。氣體分配組件包括：氣體分配板；阻擋板，耦接到氣體分配板；及雙區域噴頭，耦接到阻擋板。氣體分配板包括：至少一個氣體供應入口；複數個通道，形成可操作地連接到氣體供應入口的路徑分流歧管；及複數個第一氣體孔，設置在複數個通道內並通過氣體分配板。阻擋板包括：內部區域，包含複數個第二氣體孔；外部區域，包含複數個第三氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，包含複數個第四氣體孔；外部區域，包含複數個第五氣體孔；及溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。此外，複數個第二氣體孔和複數個第四氣體孔經圖案化，以避免同軸流動，且複數個第三氣體孔和複數個第五氣體孔經圖案化，以避免同軸流動。
在另一個實施例中，揭露了一種氣體分配組件。氣體分配組件包括：氣體分配板；阻擋板，耦接到氣體分配板；雙區域噴頭，耦接到阻擋板；及混合歧管，可操作地耦接到氣體分配板。氣體分配板包括：至少一個氣體供應入口；複數個通道，形成可操作地連接到氣體供應入口的路徑分流歧管；及複數個第一氣體孔，設置在複數個通道內並通過氣體分配板。阻擋板包括：內部區域，包含複數個第二氣體孔；外部區域，包含複數個第三氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，包含複數個第四氣體孔；外部區域，包含複數個第五氣體孔；及溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。混合歧管包括複數個混合通道。混合通道各自包括第一部分和第二部分。設置在第一部分和第二部分之間的扼流通道的直徑小於第一部分或第二部分的任何直徑。
在另一個實施例中，揭露了一種氣體分配組件。氣體分配組件包括：混合歧管，耦接到氣體分配板；阻擋板，耦接到氣體分配板；及雙區域噴頭，耦接到阻擋板。混合歧管包括複數個混合通道。混合通道包括第一部分和第二部分，其中設置在第一部分和第二部分之間的扼流通道的直徑小於第一部分或第二部分的任何直徑。氣體分配板包括：至少一個氣體供應入口；複數個通道，形成可操作地連接到氣體供應入口的路徑分流歧管；及複數個第一 氣體孔，設置在複數個通道內並通過氣體分配板。阻擋板包括：內部區域，包含複數個第二氣體孔；外部區域，包括複數個第三氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，包含複數個第四氣體孔；外部區域，包含複數個第五氣體孔；及溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。複數個第二氣體孔和複數個第四氣體孔經圖案化，以避免同軸流動，且其中複數個第三氣體孔和複數個第五氣體孔經圖案化，以避免同軸流動。
在另一個實施例中，揭露了一種處理腔室。處理腔室包括：腔室本體，至少部分地界定腔室本體內的處理容積；基板支撐件，設置在處理容積中並與腔室本體耦接；入口配接器；及氣體分配組件。氣體分配組件包括：混合歧管，界定複數個混合通道；阻擋板；及雙區域噴頭，與阻擋板耦接。阻擋板包括：內部區域，界定複數個第一氣體孔；外部區域，界定複數個第二氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，界定複數個第三氣體孔；外部區域，界定複數個第四氣體孔；及溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。複數個第一氣體孔和複數個第三氣體孔經圖案化，以避免同軸流動，且複數個第二氣體孔和複數個第四氣體孔經圖案化，以避免同軸流動。
在另一個實施例中，揭露了一種處理腔室。處理腔室包括：腔室本體，界定腔室本體內的處理容積；氣體分配板；阻擋板，耦接到氣體分配板；雙區域噴頭，耦接到阻擋板；及混合歧管，可操作地耦接到氣體分配板。氣體分配板包括：至少一個氣體供應入口；及複數個第一氣體孔，通過氣體分配板而界定。阻擋板包括：內部區域，包含複數個第二氣體孔；外部區域，包含複數個第三氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，包含複數個第四氣體孔；外部區域，包含複數個第五氣體孔；及溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。混合歧管包括複數個混合通道。混合通道包括第一部分和第二部分，其中設置在第一部分和第二部分之間的扼流通道的直徑小於第一部分或第二部分的任何直徑。
在另一個實施例中，揭露了一種處理腔室。處理腔室包括：腔室本體，界定腔室本體內的處理容積；基板支撐件，設置在處理容積中並耦接到腔室本體；氣體供應源，耦接到腔室本體；氣體分配組件，設置在腔室本體中；及混合歧管，可操作地耦接到氣體分配板。氣體分配組件包括：氣體分配板；阻擋板，耦接到氣體分配板；及雙區域噴頭，耦接到阻擋板。氣體分配板包括：至少一個氣體供應入口；及複數個第一氣體孔，通過氣體分配板而設置。阻擋板包括：內部區域，包含複數個第二氣體孔；外部區 域，包含複數個第三氣體孔；及第一阻障壁，將內部區域與外部區域分開。雙區域噴頭包括：內部區域，包含複數個第四氣體孔；外部區域，包含複數個第五氣體孔；溝槽，設置在內部區域與外部區域之間。溝槽經配置以接受第一阻障壁，使得雙區域噴頭的內部區域與雙區域噴頭的外部區域實體分離。混合歧管包括複數個混合通道，混合通道包含第一部分和第二部分，其中設置在第一部分和第二部分之間的扼流通道的直徑小於第一部分或第二部分的任何直徑。
100:處理系統
102:氣體源
104:處理腔室
105:處理容積
106:中心軸線
108:徑向方向
110:方位角方向
112:入口配接器
114:流量比控制器
116A:第一側
116B:第二側
118:混合板
120:混合歧管
122:間隔件
124:基板支撐件
126:基座加熱器
128:處理區域
130:氣體分配噴頭
132:狹縫閥開口
134:氣體分配組件
136:氣體分配板
138:阻擋板
140:混合通道
142:第一部分
144:第二部分
146:扼流通道
150:第一增壓室
152:第二增壓室
154:第三增壓室
156:第四增壓室
202:頂表面
204:底表面
206:氣體供應入口
206A:第一氣體供應入口
206B:第二氣體供應入口
208:通道
210:氣體通道
210A:通道
210B:通道
210C:通道
212:第一氣體孔/氣體孔
214:T形接頭
216:溝槽
302:內部區域
304:外部區域
306:第二氣體孔
308:第三氣體孔
310:第一阻障壁
312:表面
312A:第一表面
312B:第二表面
312C:第三表面
314:頂表面
315:外O形環
316:內O形環
318:溝槽
404:頂表面
406:內部區域
408:外部區域
410:第四氣體孔
412:第五氣體孔
416:第一溝槽
418:第二溝槽
420:空隙區域
使得可詳細地理解本揭露書的以上所載的特徵的方式，可藉由參考實施例而獲得對簡要概述於上的本揭露書的更具體的描述，其中一些實施例顯示在附隨的圖式中。然而，應當注意附隨的圖式僅顯示了這份揭露書的典型實施例，且因此不被認為是限制其範圍，因為本揭露書可承認其他等效的實施例。
第1圖是根據於此所揭露的一個實施例的處理腔室的示意性橫截面圖。
第2A圖是根據於此所揭露的一個實施例的氣體分配板的頂部的示意性透視圖。
第2B圖是根據於此所揭露的一個實施例的第2A圖的氣體分配板的底部的示意性透視圖。
第3圖是根據於此所揭露的一個實施例的阻擋板的頂部的示意性透視圖。
第4圖是根據於此所揭露的一個實施例的噴頭的頂部的示意性透視圖。
為促進理解，在可能的情況下，已使用相同的元件符號已指定共用於圖式的相同元件。應設想在一個實施例中所揭露的元件可有利地用於其它實施例，而無需特別載明。
於此所揭露的實施例通常關於用於提供改進的均勻分配處理氣體到半導體處理腔室中的氣體分配組件。氣體分配組件包括氣體分配板、阻擋板和雙區域噴頭。氣體分配組件提供獨立的中心到邊緣的流動地區性、獨立的兩個前驅物輸送、經由混合歧管的兩個前驅物混合及氣體分配板中的遞迴質流分配。
第1圖是處理系統100的橫截面圖。處理系統100包括氣體源102和處理腔室104。處理腔室104具有界定在其中的處理容積105。在一些實施例中，處理容積由圍繞基板支撐件124的間隔件122界定，基板支撐件124用於在其上保持基板。基板可安置在基板支撐件124上，橫跨自氣體分配噴頭130的處理區域128。基板可通過設置成通過處理腔室104的狹縫閥開口132而進入和離開處理腔室 104。在一些實施例中，基板支撐件124耦接到基座加熱器126，以向基板支撐件提供熱量。
在第1圖的定向上，氣體及/或產物流的大體方向是向下的，且這個方向於此可被稱為「下游」，而在第1圖的定向上向上的相對方向可稱為「上游」。而且，在第1圖中所示的設備的重要部分可繞中心軸線106為圓柱形對稱，其中相關聯的方向被界定為徑向方向108和方位角方向110。這種方向的慣例可於此使用，儘管熟悉本領域者將理解於此所述的許多原理不限於圓柱形對稱系統。
如第1圖中所示，處理腔室104通常包括設置在耦接到處理腔室104的至少一個流量比控制器114的下游的入口配接器112。在一些實施例中，處理系統100可包括複數個流量比控制器114。如第1圖中所示，兩個四通道流量比控制器114耦接到處理腔室104。流量比控制器114可設置在處理區域128的外側及/或內側。每一流量比控制器114可提供獨立的腔室匹配。氣體可從入口配接器112的第一側116A上的流量比控制器114進入入口配接器112，使得氣體被提供到氣體分配組件的第一區段。此外，氣體可在入口配接器的第二側116B上從流量比控制器114進入入口配接器112，使得氣體也被提供到氣體分配組件的第二區段。進入流量比控制器114的氣體可為HF及/或NH3。
入口配接器112可耦接到混合板118。混合板118可設置在入口配接器112的下游。混合板118可耦接到氣體分配組件134。氣體分配組件134可設置在混合板118的下 游。在一些實施例中，氣體分配組件134可包括混合歧管120、氣體分配噴頭130、氣體分配板136及/或阻擋板138等。阻擋板138耦接到間隔件122，以進一步界定處理區域128。
混合歧管120在第一端處可操作地耦接到混合板118，且在第二端處可操作地耦接到氣體分配板136。混合歧管120包括複數個混合通道140。如第1圖中所示，顯示了兩個混合通道。每一混合通道140包括由扼流通道146所分開的第一部分142和第二部分144。扼流通道146設置在第一部分142和第二部分144之間。扼流通道146的直徑小於第一部分142及/或第二部分144的直徑。扼流通道146和第一部分142或第二部分144的直徑的差異可允許氣體的可變流速。
氣體分配組件134還包括氣體分配板136。氣體分配板136耦接到混合歧管120，且在一些實施例中，設置在混合歧管120的下游。在一些實施例中，氣體分配板136包含鋁材料，例如，Al 6061-T6材料。在一些實施例中，氣體分配板136可包含陶瓷材料，介電材料，石英材料或不鏽鋼材料。
氣體分配組件還包括阻擋板138。阻擋板138耦接到氣體分配板136，且在一些實施例中，設置在氣體分配板136的下游。在一些實施例中，阻擋板138包含鋁材料，例如，Al 6061-T6材料。在一些實施例中，阻擋板138可包含陶瓷材料，介電材料，石英材料或不鏽鋼材料。
氣體分配組件還包括氣體分配噴頭130。氣體分配噴頭130耦接到阻擋板138，且在一些實施例中設置在阻擋板138的下游。在某些實施例中，氣體分配噴頭130可設置在阻擋板138和處理區域128之間。在一些實施例中，氣體分配噴頭130包含鋁材料，例如，Al 6061-T6材料。在一些實施例中，氣體分配噴頭130可包含陶瓷材料，介電材料，石英材料或不鏽鋼材料。
第2A圖和第2B圖各自示意性地顯示了氣體分配板136。第2A圖顯示了氣體分配板136的頂表面202。如圖所示，氣體分配板136包括至少一個氣體供應入口206。儘管顯示了第一氣體供應入口206A和第二氣體供應入口206B，應設想氣體分配板136中可包括任何數量的氣體供應入口206，例如，一個氣體供應入口或四個氣體供應入口。第一氣體供應入口206A在第一位置處與混合歧管120的第一個混合通道140可操作地連接。第一位置可設置在中心軸線106處或鄰近中心軸線106。第一氣體供應入口206A進一步與阻擋板138可操作地連接。第二氣體供應入口206B在第二個位置處與混合歧管120的第二個混合通道140可操作地連接。第二位置可鄰近第一位置而設置。第二氣體供應入口206B也與阻擋板138可操作地連接。每一氣體供應入口206可經由混合歧管120而接收氣體。第一氣體供應入口206A可將氣體經由通道208而分配到阻擋板138。
如第2A圖中所示，氣體分配板136包括複數個氣體通道210。複數個氣體通道210在氣體分配板136中形成路徑分流歧管。複數個氣體通道210耦接到至少一個氣體供應入口。如第2A圖中所示，複數個氣體通道210在第一端處可操作地連接第二氣體供應入口206B。在複數個氣體通道210的第二端處，複數個氣體通道210可操作地連接到複數個第一氣體孔212。複數個第一氣體孔212設置在複數個氣體通道210內，並在第二端處延伸通過氣體分配板136。
複數個氣體通道210從氣體分配板136的中心徑向向外設置。此外，複數個氣體通道210圍繞第一氣體供應入口206A及/或第二氣體供應入口206B分配。如第2A圖中所示，複數個氣體通道210圍繞第一氣體供應入口206A及/或第二氣體供應入口206B對稱地分配，然而，應預期複數個氣體通道也可圍繞第一氣體供應入口206A及/或第二氣體供應入口206B而非對稱地分配。如第2A圖的氣體分配板136的所示實施例中所示，第一氣體供應入口206A可經由氣體分配板的內部區域供應氣體，且第二氣體供應入口206B可經由氣體分配板的外部區域供應氣體。複數個氣體通道210佈置在多個T形接頭214中，其中氣體流在每一T形接頭214處大約相等地分成相反的圓周方向。每一T形接頭214被串聯，使得氣體流以從長通道210A開始並以短通道210C結束的順序，在較短的弓形通道210A、210B、210C之間被相繼地分開。短通道210C終止於尖 端處，這個位置位於複數個第一氣體孔212的至少一者的位置處。每一T形接頭214繞氣體分配板136而對稱，使得氣體通過每一氣體通道210而行進的距離是相同的。該特徵有助於在所有的複數個第一氣體孔212中提供均勻的氣體壓力。此外，每一T形接頭214均勻地分配在所述連接處的氣體的流速。複數個氣體通道210提供遞迴氣體流。複數個氣體通道210可經由電子束焊接來製造。如第2A圖中所示，複數個第一氣體孔212可包括八個均勻分配的氣體孔212，其向阻擋板138提供氣體出口。然而，應設想複數個第一氣體孔212可包括任何數量的氣體孔。
第2B圖顯示了氣體分配板136的底表面204。如圖所示，氣體離開通過氣體分配板136的底表面204而延伸的複數個第一氣體孔212。複數個第一氣體孔212圍繞氣體分配板的外部部分而間隔開。一旦離開複數個第一氣體孔212時，氣體可流入阻擋板138的外部區域304，將討論於下。此外，氣體離開也延伸通過氣體分配板136的底表面204的第一氣體供應入口206A。一旦離開第一氣體供應入口206A時，氣體可流入阻擋板138的內部區域302，將討論於下。
第3圖顯示了阻擋板138的頂視圖。應注意在一些實施例中，阻擋板138的相應底視圖可實質上類似於阻擋板138的頂視圖。阻擋板138設置在氣體分配板136和氣體分配噴頭130之間。在一些實施例中，阻擋板138耦接到氣體分配板136及/或氣體分配噴頭130。
在一些實施例中，且如第3圖中所示，阻擋板138是雙區域阻擋板138。因此，阻擋板138包括內部區域302和外部區域304。內部區域302可設置在外部區域304內。在一些實施例中，內部區域302可完全設置在外部區域304內。在其他實施例中，外部區域304可環繞內部區域302。
內部區域302包括複數個第二氣體孔306。在一些實施例中，複數個第二氣體孔306可為直鑽的氣體孔。直鑽的氣體孔可各自具有與阻擋板138及/或氣體分配噴頭130的縱向軸線對準的縱向軸線。在其他實施例中，可以一定角度鑽出複數個第二氣體孔306。在其他實施例中，複數個第二氣體孔306可包括直鑽的氣體孔及/或以一定角度而鑽出的氣體孔的混合。因此，以一定角度鑽出的氣體孔可具有與阻擋板138及/或氣體分配噴頭130的縱向軸線不對準的縱向軸線。此外，在一些實施例中，複數個第二氣體孔306可具有在約0.01英寸和約0.3英寸之間的直徑，例如，約0.015英寸。因此，在一些實施例中，複數個第二氣體孔306可各自具有均勻的寬度。在其他實施例中，複數個第二氣體孔306可各自具有可變的寬度。此外，複數個第二氣體孔306的每一者可相等地間隔開，然而，在一些實施例中，複數個第二氣體孔306的每一者可以可變地間隔開。
外部區域304包括複數個第三氣體孔308。在一些實施例中，複數個第三氣體孔308可為直鑽的氣體孔。直鑽的氣體孔可各自具有與阻擋板138及/或氣體分配噴頭 130的縱向軸線對準的縱向軸線。在其他實施例中，可以一定角度鑽出複數個第三氣體孔308。在其他實施例中，複數個第三氣體孔308可包括直鑽的氣體孔及/或以一定角度鑽出的氣體孔的混合。因此，以一定角度鑽出的氣體孔可具有與阻擋板138的縱向軸線不對準的縱向軸線。此外，在一些實施例中，複數個第三氣體孔308可具有在約0.01英寸和約0.3英寸之間的直徑，例如，約0.015英寸。因此，在一些實施例中，複數個第三氣體孔308可各自具有均勻的寬度。在其它實施例中，複數個第三氣體孔308可各自具有可變的寬度。此外，複數個第三氣體孔308的每一者可相等地間隔開，然而，在一些實施例中，複數個第三氣體孔308中的每一者可以可變地間隔開。總體而言，阻擋板138可包括在約600個氣體孔和約2200個氣體孔之間。
阻擋板138可包括複數個表面312，其中每一表面312被分層，使得每一表面具有與阻擋板不同的上升。在一些實施例中，且如第3圖中所示，阻擋板可具有第一表面312A、第二表面312B和第三表面312C。第一表面312A可具有最低的高度，而第三表面312C可具有最高的高度。內部區域302和外部區域304設置在相同的表面中。如圖所示，內部區域302和外部區域304設置在第一表面312A內。然而，應設想內部區域302和外部區域304可完全地及/或部分地設置在不同的表面312上。
第一阻障壁310設置在阻擋板138的內部區域302和外部區域304之間。第一阻障壁310耦接到阻擋板138且從阻擋板138的第一表面312A向外延伸。第一阻障壁310的頂表面314可與阻擋板的較高分層表面實質地齊平，例如，第二表面312B或第三表面312C。在一些實施例中，第一阻障壁310可從阻擋板的第一表面312A向外延伸在約0.125英寸和約0.350英寸之間。
第一個內O形環316(參見第1圖)可設置在第一阻障壁310的第一表面上及/或耦接到第一阻障壁310的第一表面。返回到第2B圖，溝槽216可形成在氣體分配板136的底表面204中。在氣體分配板136中的溝槽216的尺寸可經調整以接受及/或容納阻擋板138的第一阻障壁310和第一個內O形環316，使得一旦將氣體分配板136與阻擋板138耦接時，阻擋板138的內部區域302和外部區域304被密封地封閉及/或耦接在阻擋板的頂表面上。因此，第一個內O形環316設置在第一阻障壁310和氣體分配板136之間。在一些實施例中，第一個內O形環316包含全氟彈性體材料，例如，Kalrez材料。
阻擋板138可包括形成在阻擋板138的一個表面上的溝槽318。溝槽318可圍繞阻擋板138的外部區域304而設置，使得溝槽318圍繞第二表面312B。溝槽318經配置以將阻擋板138密封到氣體分配板136。在阻擋板138中的溝槽318可經調整尺寸，以接受及/或容納第一個外O形環315(參見第1圖)，使得一旦將阻擋板138與氣體分 配板136耦接時，阻擋板138密封地耦接到氣體分配板。因此，第一個外O形環315設置在溝槽318內，且在阻擋板138和氣體分配板136之間。在一些實施例中，第一個外O形環315包含全氟彈性體材料，例如，Kalrez材料。
如上所提及的，阻擋板138的底側實質地類似於第3圖中所示的阻擋板138的頂側。因此，阻擋板138的底側(未顯示)還包括內部區域和外部區域，其分別經由複數個第二氣體孔306和複數個第三氣體孔308而各自耦接到內部區域302和外部區域304。此外，阻擋板138的底側上的內部區域可設置在阻擋板的底側的外部區域內。在一些實施例中，阻擋板138的底側上的內部區域可完全設置在阻擋板138的底側上的外部區域內。在其它實施例中，阻擋板138的底側上的外部區域可圍繞阻擋板138的底側上的內部區域。
阻擋板138的底側還可包括複數個表面312，其中每一表面312經分層，使得每一表面具有與阻擋板138不同的上升。另外，阻擋板138的底側還包括與討論於上實質類似於第一阻障壁310的第二阻障壁(顯示在第1圖中)。第二阻障壁設置在阻擋板138的底側上的內部區域和阻擋板138的底側上的外部區域之間。第二阻障壁耦接到阻擋板138並從阻擋板138的表面向外延伸。第二阻障壁的頂表面可與阻擋板的較高分層表面實質齊平，如參照第一阻障壁310而討論於上的。
第二個內O形環316可設置在第二阻障壁的第一表面上及/或耦接到第二阻障壁的第一表面。如下面的第4圖中所示，在氣體分配噴頭130的頂表面404中可形成第一溝槽416。氣體分配噴頭130中的第一溝槽416可經調整尺寸，以接受及/或容納阻擋板138的第二阻障壁和第二個內O形環316，使得一旦將氣體分配噴頭130與阻擋板138耦接時，阻擋板138的底側上的內部區域和阻擋板138的底側上的外部區域密封封閉及/或耦接在阻擋板的底表面上。因此，第二個內O形環316設置在第一阻障壁310和氣體分配噴頭130之間。在一些實施例中，第二個內O形環316包含全氟彈性體材料，例如，Kalrez材料。
第4圖顯示了氣體分配噴頭130的頂視圖。氣體分配噴頭130設置在阻擋板138和處理區域128之間。在一些實施例中，氣體分配噴頭130耦接到阻擋板138及/或間隔件122。
在一些實施例中，且如第4圖中所示，氣體分配噴頭130可為雙區域噴頭。因此，氣體分配噴頭130包括內部區域406和外部區域408。內部區域406可設置在外部區域408內。在一些實施例中，內部區域406可完全地設置在外部區域408內。在其他實施例中，外部區域408可圍繞內部區域406。
如圖所示，氣體分配噴頭130在氣體分配噴頭130的頂表面上具有內部區域406和外部區域408。氣體分配噴頭130的內部區域406可對應於及/或可操作地連接阻 擋板138的內部區域。氣體分配噴頭130的內部區域406包括通過其中的複數個第四氣體孔410。
在一些實施例中，複數個第四氣體孔410可為直鑽的氣體孔。直鑽的氣體孔可各自具有與阻擋板138及/或氣體分配噴頭130的縱向軸線對準的縱向軸線。在其他實施例中，可以一定角度鑽出複數個第四氣體孔410。在其他實施例中，複數個第四氣體孔410可包括直鑽的氣體孔及/或以一定角度鑽出的氣體孔的混合。因此，以一定角度鑽出的氣體孔可具有與氣體分配噴頭130的縱向軸線不對準的縱向軸線。此外，在一些實施例中，複數個第四氣體孔410可具有在約0.01英寸和約0.6英寸之間的直徑，例如，約0.03英寸。因此，在一些實施例中，複數個第四氣體孔410可各自具有均勻的寬度。在其他實施例中，複數個第四氣體孔410可各自具有可變的寬度。此外，複數個第四氣體孔410的每一者可相等地間隔開，然而，在一些實施例中，複數個第四氣體孔410的每一者可以可變地間隔開。
氣體分配噴頭130的外部區域408可對應於及/或可操作地連接阻擋板138的外部區域。氣體分配噴頭130的外部區域包括通過其中的複數個第五氣體孔412。在一些實施例中，複數個第五氣體孔412可為直鑽的氣體孔。直鑽的氣體孔可各自具有與阻擋板138及/或氣體分配噴頭130的縱向軸線對準的縱向軸線。在其他實施例中，可以一定角度鑽出複數個第五氣體孔412。在其他實施例中， 複數個第五氣體孔412可包括直鑽的氣體孔及/或以一定角度鑽出的氣體孔的混合。因此，以一定角度鑽出的氣體孔可具有與氣體分配噴頭130的縱向軸線不對準的縱向軸線。此外，在一些實施例中，複數個第五氣體孔412可具有在約0.01英寸和約0.6英寸之間的直徑，例如，約0.03英寸。這樣，在一些實施例中，複數個第五氣體孔412可各自具有均勻的寬度。在其他實施例中，複數個第五氣體孔412可各自具有可變寬度。此外，複數個第五氣體孔412的每一者可相等地間隔開，然而，在一些實施例中，複數個第五氣體孔412的每一者可以可變地間隔開。總體而言，氣體分配噴頭130可包括在約600個氣體孔和約2200個氣體孔之間。
氣體分配噴頭130進一步包括設置在氣體分配噴頭130內的第一溝槽416。在一些實施例中，第一溝槽416設置在氣體分配噴頭130的內部區域406和氣體分配噴頭130的外部區域408之間。第一溝槽416可包圍內部區域406。第一溝槽416經配置以接受阻擋板的第一阻障壁310和第一個內O形環316，或在一些實施例中，第一溝槽416經配置以接受設置在阻擋板138的底側上的第二阻障壁和也設置在阻擋板138的底側上的第二個內O形環316。第一溝槽416經配置以接受第一阻障壁310及/或第二阻障壁(未顯示)，使得氣體分配噴頭130的內部區域406與氣體分配噴頭130的外部區域408實體分離。
在一些實施例中，氣體分配噴頭130還可包括設置在氣體分配噴頭130內的第二溝槽418。第二溝槽418可設置在氣體分配噴頭130的外部區域周圍，使得第二溝槽418圍繞外部區域408。第二溝槽418經配置以將阻擋板138密封到氣體分配噴頭130。氣體分配噴頭130中的第二溝槽418可經調整尺寸以接受及/或容納第二個外O形環315(見第1圖)，使得一旦將阻擋板138與氣體分配噴頭130耦接時，阻擋板138密封地耦接到氣體分配噴頭130。因此，第二個外O形環315設置在第二溝槽418內且在阻擋板138和氣體分配噴頭130之間。在一些實施例中，第二個外O形環315包含全氟彈性體材料，例如，Kalrez材料。
在某些實施例中，氣體分配噴頭130還可包括設置在複數個第五氣體孔412和第二溝槽418之間的空隙區域420。空隙區域420可環繞外部區域408及/或複數個第五氣體孔412。空隙區域420可不包括氣體孔。
現在參考第1圖，第2A、2B圖和第3圖，當氣體分配板136耦接到及/或可操作地連接到阻擋板138時，第一增壓室150形成/設置在氣體分配板136以及阻擋板138的外部區域304之間。此外，第二增壓室152形成/設置在氣體分配板136和阻擋板138的內部區域302之間。而且，當阻擋板138耦接到及/或可操作地連接到氣體分配噴頭130時，阻擋板138的外部區域304與氣體分配噴頭130的外部區域408對準，且阻擋板138的內部區域302與氣體分配噴頭130的內部區域406對準。另外，第三增壓室154 形成/設置在阻擋板138的外部區域304和氣體分配噴頭130的外部區域之間。此外，第四增壓室156形成/設置在阻擋板138的內部區域302和氣體分配噴頭130的內部區域406之間。第一阻障壁310及/或第二阻障壁可將第一增壓室150與第二增壓室152分離和將第三增壓室與第四增壓室156分離。第一增壓室150、第二增壓室152、第三增壓室154及/或第四增壓室156的每一者允許氣體的突然膨脹，從而提供更均勻的流動。
現在參考第1圖，第3圖和第4圖，阻擋板138的複數個第二氣體孔306和氣體分配噴頭130的複數個第四氣體孔410經圖案化，使得當阻擋板138耦接到及/或可操作地連接到氣體分配噴頭130時，以避免同軸流動。因此，阻擋板138的複數個第二氣體孔306的每一者的縱向軸線不與氣體分配噴頭130的複數個第四氣體孔410的任一者的縱向軸線對齊。此外，阻擋板138的複數個第三氣體孔308和氣體分配噴頭130的複數個第五氣體孔412經圖案化，使得當阻擋板138耦接到及/或可操作地連接到氣體分配噴頭130時，以避免同軸流動。因此，阻擋板138的複數個第三氣體孔308的每一者的縱向軸線不與氣體分配噴頭130的複數個第五氣體孔412的任一者的縱向軸線對齊。
本揭露書的優點包括獨立的中心到邊緣的流動地區性、獨立的HF/NH3輸送、經由混合歧管在蓋上混合HF/NH3及氣體分配板中的遞迴分配。此外，實現了處理氣體到半導體處理腔室中的改進均勻分配。此外，本揭露 的實施例為可對現有、既存的設備翻新的。此外，由化學鍍鎳的6061-T6鋁所製成的零件提供了改進的抗腐蝕性。
附加的優點包括改變及/或修改處理腔室中的流速，以允許在基板上之改進的均勻性的能力。例如，可在氣體分配組件的內部區域和外部區域之間具有不同的流速。
總而言之，於此所揭露的實施例關於一種用於提供改進的均勻分配處理氣體到半導體處理腔室中的氣體分配組件。氣體分配組件包括氣體分配板、阻擋板和雙區域噴頭。氣體分配組件提供獨立的中心到邊緣的流動地區性、獨立的兩個前驅物輸送、經由混合歧管的兩個前驅物混合及氣體分配板中的遞迴質流分配。
雖然前面部分關於本揭露書的實施例，本揭露書的其他和進一步的實施例可經設計而不背離本揭露書的基本範圍，且本揭露書的範圍由以下的申請專利範圍而決定。
100:處理系統
102:氣體源
104:處理腔室
105:處理容積
106:中心軸線
108:徑向方向
110:方位角方向
112:入口配接器
114:流量比控制器
116A:第一側
116B:第二側
118:混合板
120:混合歧管
122:間隔件
124:基板支撐件
126:基座加熱器
128:處理區域
130:氣體分配噴頭
132:狹縫閥開口
134:氣體分配組件
136:氣體分配板
138:阻擋板
140:混合通道
142:第一部分
144:第二部分
146:扼流通道
150:第一增壓室
152:第二增壓室
154:第三增壓室
156:第四增壓室
315:外O形環
316:內O形環

Claims (20)

  1. 一種處理腔室，包含： 一腔室本體，至少部分地界定該腔室本體內的一處理容積；  一基板支撐件，設置在該處理容積中並與該腔室本體耦接；  一入口配接器；  一氣體分配組件，包含：    一混合歧管，具有一頂側及一底側，該混合歧管界定複數個混合通道，該複數個混合通道從該頂側通至該底側，其中該複數個混合通道的其中一個混合通道包含：      一扼流部分；及      一第一部分和一第二部分，      其中該扼流部分的一直徑設置在該第一部分和該第二部分之間，且該直徑小於該第一部分和該第二部分的任何直徑；    一阻擋板，設置在該等混合通道的下游，該阻擋板包含：      一內部區域，界定複數個第一氣體孔；      一外部區域，界定複數個第二氣體孔；及      一第一阻障壁，將該內部區域與該外部區域分開；    一雙區域噴頭，與該阻擋板耦接，該雙區域噴頭包含：      一內部區域，界定複數個第三氣體孔；      一外部區域，界定複數個第四氣體孔；及      一溝槽，設置在該內部區域與該外部區域之間，其中該第一阻障壁設置在該溝槽的一部分內，該溝槽經設置尺寸以接受該第一阻障壁，使得該第一阻障壁的一部分在該溝槽內延伸且該雙區域噴頭的該內部區域與該雙區域噴頭的該外部區域實體分離；及      其中該複數個第一氣體孔及該複數個第三氣體孔經圖案化以避免同軸流動，且其中該複數個第二氣體孔及該複數個第四氣體孔經圖案化以避免同軸流動。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中該雙區域噴頭的該內部區域與該阻擋板的該內部區域對準。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中該雙區域噴頭的該外部區域與該阻擋板的該外部區域對準。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包含一氣體分配板，具有一第一氣體供應入口及一第二氣體供應入口及複數個氣體通道，該氣體分配組件耦接於該混合歧管與該阻擋板之間，其中該第一氣體供應入口耦接至該複數個混合通道的其中一個混合通道，且該第二氣體供應入口耦接至該複數個混合通道的其中另外一個混合通道，且其中該複數個氣體通道的至少一個氣體通道包括一T形接頭，其中一氣體流在該T形接頭處經配置以在進入該外部區域之前分開並以實質相反的方向流動。
  5. 如請求項4所述之處理腔室，進一步包含： 一第一增壓室，設置在該阻擋板的該外部區域和該氣體分配板之間；及一第二增壓室，設置在該阻擋板的該內部區域和該氣體分配板之間。
  6. 如請求項5所述之處理腔室，進一步包含： 一第三增壓室，設置在該阻擋板的該外部區域和該雙區域噴頭之間；及一第四增壓室，設置在該阻擋板的該內部區域和該雙區域噴頭之間。
  7. 如請求項4所述之處理腔室，進一步包含： 一第一O形環，設置在該第一阻障壁和該氣體分配板之間；及一第二O形環，設置在該第一阻障壁和該雙區域噴頭之間。
  8. 如請求項7所述之處理腔室，其中該第一O形環和該第二O形環包含一全氟彈性體材料。
  9. 如請求項4所述之處理腔室，其中該氣體分配板，該阻擋板或該雙區域噴頭包含一鋁材料，一陶瓷材料，一介電材料，一石英材料或一不鏽鋼材料。
  10. 如請求項9所述之處理腔室，其中該鋁材料是一6061-T6鋁材料。
  11. 如請求項4所述之處理腔室，其中該氣體分配板界定複數個第五氣體孔，且其中該複數個第五氣體孔包括至少八個氣體孔。
  12. 如請求項1所述之處理腔室，其中該複數個第一氣體孔、該複數個第二氣體孔、該複數個第三氣體孔及該複數個第四氣體孔各自具有與該雙區域噴頭的一縱向軸線對準的一縱向軸線。
  13. 如請求項1所述之處理腔室，其中該複數個第一氣體孔、該複數個第二氣體孔、該複數個第三氣體孔及該複數個第四氣體孔分別各自具有一均勻的寬度。
  14. 如請求項1所述之處理腔室，其中該複數個第一氣體孔、該複數個第二氣體孔、該複數個第三氣體孔及該複數個第四氣體孔各自具有與該雙區域噴頭的一縱向軸線不對準的一縱向軸線。
  15. 如請求項1所述之處理腔室，其中該複數個第一氣體孔、該複數個第二氣體孔、該複數個第三氣體孔及該複數個第四氣體孔分別各自具有一可變的寬度。
  16. 一種處理腔室，包含： 一腔室本體，界定該腔室本體內的一處理容積；一氣體分配板，設置在該腔室本體內，該氣體分配板包含：至少一個氣體供應入口；及複數個第一氣體孔，經界定以通過該氣體分配板；一阻擋板，耦接到該氣體分配板，該阻擋板包含：一內部區域，包含複數個第二氣體孔；一外部區域，包含複數個第三氣體孔；及一第一阻障壁，將該內部區域與該外部區域分開；一雙區域噴頭，耦接到該阻擋板，該雙區域噴頭包含：一內部區域，包含複數個第四氣體孔；一外部區域，包含複數個第五氣體孔；及一溝槽，設置在該內部區域與該外部區域之間，其中該第一阻障壁設置於該溝槽的一部分內，該溝槽經設置尺寸以接收該第一阻障壁，使得該第一阻障壁的一部分在該溝槽內延伸，且該雙區域噴頭的該內部區域與該雙區域噴頭的該外部區域實體分離；及一混合歧管，具有一頂側及一底側，該混合歧管可操作地耦接到該氣體分配板，該混合歧管包含：複數個混合通道，從該頂側通至該底側，其中該複數個混合通道的其中一個混合通道包含一扼流部分、一第一部分和一第二部分，且其中設置在該第一部分和該第二部分之間的該扼流部分的一直徑小於該第一部分或該第二部分的任何直徑，且其中該阻擋板設置在該等混合通道的下游。
  17. 如請求項16所述之處理腔室，其中該複數個第二氣體孔及該複數個第四氣體孔經圖案化以避免同軸流動，且其中該複數個第三氣體孔及該複數個第五氣體孔經圖案化以避免同軸流動。
  18. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包含： 一第一增壓室，設置在該阻擋板的該外部區域和該氣體分配板之間；及一第二增壓室，設置在該阻擋板的該內部區域和該氣體分配板之間。
  19. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包含： 一第三增壓室，設置在該阻擋板的該外部區域和該雙區域噴頭之間；及一第四增壓室，設置在該阻擋板的該內部區域和該雙區域噴頭之間。
  20. 一種處理腔室，包含： 一腔室本體，界定該腔室本體內的一處理容積；一基板支撐件，設置在該處理容積中並耦接到該腔室本體；一氣體供應源，耦接到該腔室本體；一氣體分配組件，設置在該腔室本體中，該氣體分配組件包含：   一氣體分配板，包含：     至少一個氣體供應入口；     複數個第一氣體孔，經設置以通過該氣體分配板；   一阻擋板，耦接到該氣體分配板，該阻擋板包含：   一內部區域，包含複數個第二氣體孔；   一外部區域，包含複數個第三氣體孔；及   一第一阻障壁，將該內部區域與該外部區域分開；   一雙區域噴頭，耦接到該阻擋板，該雙區域噴頭包含：   一內部區域，包含複數個第四氣體孔；   一外部區域，包含複數個第五氣體孔；及   一溝槽，設置在該內部區域與該外部區域之間，其中該第一阻障壁設置在該溝槽的一部分內，該溝槽經設置尺寸以接受該第一阻障壁，使得該第一阻障壁的一部分在該溝槽內延伸且該雙區域噴頭的該內部區域與該雙區域噴頭的該外部區域實體分離，及   一混合歧管，具有一頂側及一底側，該混合歧管可操作地耦接到該氣體分配板，該混合歧管包含：     複數個混合通道，從該頂側通至該底側，其中該複數個混合通道的其中一個混合通道包含一扼流部分、一第一部分和一第二部分，且其中設置在該第一部分和該第二部分之間的該扼流部分的一直徑小於該第一部分或該第二部分的任何直徑，且其中該氣體分配板設置在該等混合通道的下游。
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