TW200814192A - Showerhead for a gas supply apparatus - Google Patents

Description

200814192 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於一氣體供應裝置之蓮蓬頭。 【先前技術】 對於半導體設備之製造商而言，存在不同製造裝置。在 一個此裝置中，半導體晶圓支撐於反應腔室内，而一蓮蓬 頭氣體注射歧管定位於晶圓上方。該等蓮蓬頭包括一具有 一分配板（其具有一定位於晶圓上方之外表面）之主體及至 少一内部氣體腔室。 複數個孔經形成通過分配板達到氣體腔室。因此，當反 應氣體供應至蓮蓬頭腔室時，此等氣體經由分配板中之孔 流出且流至晶圓上。 蓮蓬頭可用於半導體處理之不同方法。舉例而言，蓮蓬 頭可用於穩態條件（例如，CVD)或脈衝反應物（例如， ALD)操作模式。不管操作模式如何，通常期望氣流速度 在蓮蓬頭分配板與晶圓之間高度均勻以避免不希望之效 應，諸如可導致蓮蓬頭之表面上的顆粒形成或重粉化之過 量氣相反應。 此等不利效應(蓮蓬頭之表面上之顆粒形成或粉化)皆藉 由晶圓上方的氣體之擾動及中央氣體再循環而加劇。此 外，再循環之存在指示對氣體滯留時間缺乏控制且可發生 不希望的顆粒形成反應。此外，再大部分半導體處理情形 y，最好避免來自每一蓮蓬頭孔之氣體在與來自鄰近孔之 氣體之互混之前直接撞擊至晶圓上。 122298.doc 200814192 先别已知之蓮蓬頭通常藉由可充分限制氣流之小直徑孔 牙孔，以產生來自每一出口孔的實質上均等之氣流。然 而，此等小直徑出口孔可導致自蓮蓬頭排出且排至晶圓上 之乱體之高速噴射。在來自蓮蓬頭孔之某高速流動下，來 自每蓮蓬頭孔之氣體可在與來自鄰近孔的氣流互混之前 不〇而要地撞擊晶圓之表面。此又可經由強制對流在反應 腔室内產生氣體再循環區。

相反在其他條件下，諸如低流動速率、低壓、大的蓮 蓬頭至晶圓距離及類似條件下，來自相同蓮蓬頭之氣體與 來自蓮蓬頭中之鄰近孔的氣體互混而以—所要方式形成流 至晶圓上之氣流之大體上均勻前端。 母蓮蓬頭具有其自身设計規格。此等規格不僅包括流 過蓮蓬頭之孔之直徑，而且包括孔相對彼此之間隔。缺 而，歸因於通過蓮蓬頭中之孔之氣流動力學之性質，一處 理仏件可接文之蓮蓬頭設計對於其他處理條件可為完全不 可接受的。 【發明内容】 本發明提供-㈣於在半導體處理中❹之類型之氣體 供應裝置的蓮蓬頭，其克服先前 u⑴G知之連蓬頭之以上提及 =之二發明之蓮蓬頭包含—在—侧上具有一分配板 的主體。至少一氣體腔室含於該主體内。 =孔自分配板之外表面法向延伸至形成於蓮蓬頭之 主體内的腔室。此外，至少一孔(且較佳所有孔)之至少一 122298.doc 200814192 部分沿法向轴線在形狀上為截頭圓錐形，截頭圓錐形孔之 基底位於或鄰近分配板的外表面。 蓮蓬頭分配板中之孔之截頭圓錐形狀增強高壓應用中來 自每一孔的氣體與來自鄰近孔之氣體之互混。此又最小化 或至少降低在高壓/高速度應用期間來自蓮蓬頭中任何單 一孔之氣體的撞擊在所處理之晶圓上之可能性。 【實施方式】 首先茶看圖1，圖解說明用於半導體處理之類型之反應 設備。設備10包括一反應腔室12，半導體晶圓14支撐於該 反應腔室12中。蓮蓬頭16亦定位於反應腔室12内且包括遠 離但大體上平行於晶圓14而定位之分配板18。 至少一（且通常兩種或兩種以上）反應氣體供應2〇流體連 接至含於蓮蓬頭16内之歧管。此等歧管又形成用於反應氣 體20之氣體腔室。 現特別參考圖2及圖3,蓮蓬頭16包括一具有一具有下部 外表面18之下部分配板之主體24。氣體腔室22形成於主體 24内且藉由習知方法清楚地連接至一或多個反應氣體源 20 〇 複數個間隔孔28自外表面18沿法向軸線3〇法向形成，通 過分配板26且到達氣體腔室22。孔28中之至少一者（且較 佳所有孔28)沿法向軸線30為截頭圓錐形，每一孔28之義 底鄰近分配板26的外表面1 8而定位。視需要，孔28”可如 圖5及圖6中所展示為截頭金字塔形以最小化板之外表面 之表面積。 122298.doc 200814192 如圖2中最佳展示’每—孔28說明為··其基底32與分配 才 卜表面18對齊且其頂點向反應氣體腔室22打開。然 而，其他組態或者為可能的。

牛1J而〇如圖4中所展示，每一孔28,包括一截頭圓錐 /中央P刀34其中一圓柱部分36將截頭圓錐形部分34盘 反應氣體腔室22連接，且另一圓柱部分38將截頭圓錐形部 分34與分配板26的外表面18流體連接。因&，僅需要孔沈 之一部分在形狀上為截頭圓錐形。 實務上’蓮蓬頭分配板26中孔28之截頭圓錐形或截頭金 字塔形形狀確保即使在高麼應用中氣體與來自鄰近孔之氣 體的互混。同樣’避免來自任何單—蓮蓬頭孔28之氣體之 直接撞擊’因此最小化反應μ室12内氣體再循環。 在晶圓14上撞擊之前，來自每-孔28之氣體與來自鄰近 孔之氣體的此互混亦在低壓應用中完成。因此，本發明之 蓮蓬頭16可用於多種不同應用及處理模式，而無先前已知 之自任何個別孔至晶圓14上氣體的不合需要的直接撞擊及 反應腔至12内氣體之所得不合需要的再循環。 自前述可見，本發明提供-種用於半導體處理中之蓮蓬 頭分配歧管，纟克服先前已知之蓮蓬頭氣體分配歧管的缺 點。已描述吾人之發明，然而，在不偏離如由附加之申請 專利範圍之範脅界定的本發明之精神的情況下，其許多修 改將對熟習發明所屬技術者變得顯而易見。 ^ 【圖式簡單說明】 圖1為說明-氣體反應設備中本發明之蓮蓬頭之一較佳 122298.doc 200814192 實施例的側面圖解視圖； 圖2為沿圖1中之圓環2-2取得且 的局部剖視圖； 出於清楚之目的 而放大 圖3為沿圖2中之直線3_3取得之局部平面圖； 圖4為類似於圖2，但說明其修改之視圖； 圖5為類似於圖2,但說明其另_修改之視圖；且 圖6為沿圖5中之直線6_6取得之局部平面圖。

【主要元件符號說明】 10 反應設備 12 反應腔室 14 半導體晶圓 16 蓮蓬頭 18 外表面 20 氣體供應 22 氣體腔室 24 主體 26 分配板 28 孔 28， 孔 30 法向軸線 32 基底 34 截頭圓錐形部分 36 圓柱部分 38 圓柱部分 I22298.doc •10-

Claims (1)

1. 200814192 十、申請專利範圍： 1· 一種用於一氣體供應裝置之蓮蓬頭，其包含： 一主體，其在一側上具有一分配板； 至少一腔室，其含於該主體内； 複數個孔，其自該分配板之一外 少一腔室， 面去向延伸至該至 其中该等孔中之至少一者之至少 如, f之至夕一部分沿該法向軸線 在形狀上為截錐形，該截頭圓錐形孔之—基底鄰近 该分配板的該外表面而定位。 2.如請求項1之蓮蓬頭，JL中該至少一， ，、甲涊主夕一孔包含複數個該等 孔。 3·如請求項1之蓮蓬頭，1中續遴涵圓μ…， ，、甲落戳碩囫錐形孔之該基底與 該分配板的該外表面對齊。 4. 一種用於一氣體供應裝置之蓮蓬頭，其包含： 一主體，其在一侧上具有一分配板； 至少一腔至，其含於該主體内； 複數個孔，其自該分配板之一外表面法向延伸至該至 少一腔室， 其中該等孔中之至少一者之至少一部分沿該法向轴線 在形狀上為截頭金字塔形，該戴頭金字塔形孔之一基底 鄰近該分配板的該外表面而定位。 5. 如請求項4之蓮蓬頭，其中該至少一孔包含複數個該等孔。 6. 如請求項4之蓮蓬帛，其中該載頭|字塔形孔之該基底 與該分配板之該外表面對齊。 122298.doc