[go: up one dir, main page]

TWI848974B - 用於多流前驅物配分劑量的裝置 - Google Patents

用於多流前驅物配分劑量的裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI848974B
TWI848974B TW108132669A TW108132669A TWI848974B TW I848974 B TWI848974 B TW I848974B TW 108132669 A TW108132669 A TW 108132669A TW 108132669 A TW108132669 A TW 108132669A TW I848974 B TWI848974 B TW I848974B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
delivery channel
zone
inlet
zones
Prior art date
Application number
TW108132669A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202020218A (zh
Inventor
姆漢納德 穆斯塔法
幕哈瑪德Ｍ 拉許德
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202020218A publication Critical patent/TW202020218A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI848974B publication Critical patent/TWI848974B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • H10P14/668—
    • H10P72/0612—
    • H10P14/6339—
    • H10P72/0402—
    • H10P72/0604—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

所提供的是具有遞送通道的氣體分佈裝置，該遞送通道具有入口端、出口端、及沿著長度隔開的複數個孔。該遞送通道被分隔物分離成複數個區。該複數個區中的每一者均具有入口及出口。

Description

用於多流前驅物配分劑量的裝置
本揭示內容的實施例大致與用於使氣體流動到處理腔室中的裝置及方法相關。更具體而言，本揭示內容的實施例涉及線性流動裝置，該線性流動裝置用於向處理腔室（例如原子層沉積腔室或化學氣相沉積腔室）引導氣體流。
在半導體處理、平板顯示器處理、或其他電子元件處理的領域中，氣相沉積工序在基板上沉積材料的方面起著重要作用。隨著電子元件的幾何形狀持續縮小且元件的密度持續增加，特徵的尺寸及深寬比變得越來越具有侵略性（例如特徵尺寸為0.07 µm且深寬比為10或更大）。因此，保形地沉積材料以形成這些元件變得越來越重要。
在原子層沉積（ALD）工序期間，將反應氣體引入到容納基板的工序腔室中。一般而言，基板的區域與第一反應物接觸，該第一反應物被吸收到基板表面上。基板接著與第二反應物接觸，該第二反應物與第一反應物起反應以形成沉積的材料。可以在每種反應氣體的遞送之間引入吹掃氣體以確保僅在基板表面上進行反應。
由於處理腔室中的前驅物流的不均勻性，CVD及ALD工序可能顯示前驅物劑量效應。詳細而言，中心到邊緣的均勻性通常顯示與淋噴頭孔的配置相關的圖案。可以改變孔的尺寸及間隔來增加均勻性。然而，對淋噴頭的修改可以是困難、昂貴、及不可逆的。因此，本領域中需要向處理腔室遞送均勻氣體流的裝置及方法。
本揭示內容的一或更多個實施例涉及用於控制使氣體流動到工序腔室中的氣體分佈裝置。螺旋氣體遞送通道具有一定長度，其中複數個孔沿著該長度隔開。該螺旋氣體遞送通道具有至少一個分隔壁，該至少一個分隔壁將該氣體遞送通道分離成複數個氣體遞送區。該等氣體遞送區中的每一者均具有一定的區長度、入口、及出口。
本揭示內容的額外的實施例涉及包括板的氣體分佈裝置，該板具有前側表面及後側表面。第一氣體遞送通道凹陷到該板的該後側表面中。該第一氣體遞送通道具有帶有一定長度的螺旋形狀，且沿著該長度被分隔壁分離成複數個第一區。每個第一區均具有入口、出口、及一定的區長度。第二氣體遞送通道凹陷到該板的該後側表面中。該第二氣體遞送通道具有帶有一定長度的螺旋形狀，該螺旋形狀與該第一氣體遞送通道互相纏繞。該第二氣體遞送通道沿著該長度被分隔壁分離成複數個第二區。每個第二區均具有入口、出口、及區長度。複數個第一孔沿著該氣體遞送通道的該長度隔開。該複數個孔中的每一者均從該板的該前側表面延伸到該第一氣體遞送通道。複數個第二孔沿著該第二氣體遞送通道的該長度隔開。該等第二孔中的每一者均從該板的該前側表面延伸到該第二氣體遞送通道。
本揭示內容的另外的實施例涉及向處理腔室的工序區域提供氣體流的方法。向氣體分佈裝置中的第一氣體遞送通道提供第一氣體流及向該氣體分佈裝置中的第二氣體遞送通道提供第二氣體流。該第一氣體遞送通道及該第二氣體遞送通道形成於板中。該第一氣體遞送通道具有帶有一定長度的螺旋形狀及沿著該長度隔開的複數個孔。該第一氣體遞送通道具有至少一個分隔壁，該至少一個分隔壁將該第一氣體遞送通道分離成複數個第一區。每個第一區均具有一定的區長度、入口、及出口。該第二氣體遞送通道具有帶有一定長度的螺旋形狀及沿著該長度隔開的複數個孔。該第二氣體遞送通道具有至少一個分隔壁，該至少一個分隔壁將該第二氣體遞送通道分離成複數個第二區。每個第二區均具有一定的區長度、入口、及出口。
本揭示內容的實施例涉及用於化學氣相沉積類型的工序中的氣體分佈裝置。本揭示內容的一或更多個實施例涉及併入所描述的氣體分佈裝置的原子層沉積工序及裝置（也稱為循環沉積）。所描述的氣體分佈裝置可以稱為淋噴頭或氣體分佈板，但本領域中的技術人員將認識，該裝置的形狀不需要類似淋噴頭或板。不應將用語「淋噴頭」及「板」視為本揭示內容的範圍的限制。
圖1到4繪示了具有氣體遞送通道402的氣體分佈裝置400的實施例。在此實施例中，氣體遞送通道402凹陷於氣體分佈板403的後側401中。所示的實施例具有凹陷到氣體分佈板403的後側401中的大的內區段，其中遞送通道402又進一步地凹陷。這允許添加後蓋407，可以將該後蓋安置在後側401中的凹陷區域中從而包封遞送通道402，如圖2中所示。後蓋407在被安插到某些實施例的凹陷的後側401中時產生氣體分佈板的實質齊平的後側表面。本領域中的技術人員將瞭解，後蓋407不需要配合於氣體分佈板403的後側401的凹陷區域內，而是也可以直接擱置在氣體分佈板403的後側401上。在此類的實施例中，不存在遞送通道進一步凹陷的大型凹陷區域。相反，遞送通道直接凹陷到氣體分佈板403的後側401中。
後蓋407可以具有開口以允許入口管及出口管通過以允許與遞送通道402流體連通。這可以在圖2及3中看出。入口管及出口管可以是後蓋407的一體部分，或可以是連接到後蓋407使得防止或最小化流體洩漏的單獨部件。複數個孔408延伸通過氣體分佈板403到氣體分佈板403的前側405。這些孔可以在圖1、2、及4中看見。該複數個孔408可以沿著遞送通道的長度均勻隔開，或可以沿著通道的長度具有變化的間隔。可變的間隔可以幫助從遞送通道在沿著遞送通道的點處產生更均勻的氣體流。例如，在具有精細形狀的氣體遞送通道中，孔的間隔可以沿著長度變化。
在所示的實施例中，氣體分佈板403是圓形的，且遞送通道402形成螺旋形狀。入口端404被標誌在氣體分佈板403的外周邊區域420中的螺旋的外部處，而出口端406位於氣體分佈板403的中心區域422中的螺旋的中心處。本領域中的技術人員將瞭解，入口端404及出口端406可以顛倒，其中入口端404位於螺旋的中心處且出口端406位於螺旋的外部處。在一些實施例中，入口端404及出口端406中的一者定位在氣體分佈板403的外周邊區域420中，且入口端404及出口端406中的另一者定位在氣體分佈板403的中心區域422中。在一或更多個實施例中，入口端404定位在氣體分佈板403的外周邊區域420處，且出口端406定位在氣體分佈板403的中心區域422處。在某些實施例中，出口端406定位在氣體分佈板403的外周邊區域420處，且入口端404定位在氣體分佈板403的中心區域422處。
在圖2及3中，入口端404及出口端406被繪示為從氣體分佈板403的後蓋407延伸的小管。管子通過入口閥414延伸於入口410與後蓋407之間。另一個管子可以通過出口閥416延伸於出口412與後蓋407之間。管子可以藉由本領域中的技術人員所習知的任何合適的連接件連接到後蓋407，且可以密封以防止流動通過管子而進入遞送通道402的流體洩漏。合適的密封設備包括但不限於定位在凸緣424與後蓋407之間的o形環。凸緣424可以與管子一體成形，或可以是將管子固持到後蓋的單獨部件。凸緣424可以藉由任何合適的機械連接件（包括但不限於螺釘）連接到後蓋407。
圖5示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的遞送通道402的一部分及氣體分佈板403中的孔408的橫截面圖。本領域中的技術人員將瞭解，圖5中所描述的遞送通道及孔僅是說明性的，且不應視為本揭示內容的範圍的限制。本領域中的技術人員將瞭解，存在產生從遞送通道402通過氣體分佈板403的流動的其他方式。圖5中所示的遞送通道402具有兩個部分，即上部832及下部830。雖然這些部分被示為單獨的區域，但將瞭解，在上部832與圓形的下部830之間可以存在無縫的過渡。
此外，將瞭解，上部832是可選的，且不需要包括在遞送通道402中。在不存在上部832時，下部830是唯一的部分。因此，遞送通道可以具有任何合適的形狀。在一些實施例中，遞送通道的形狀使得實質不干擾氣體流動通過通道。
上部832可以具有任何合適的形狀。在圖5中所示的實施例中，上部832具有與氣體分佈板403的後側401的表面正交地延伸的壁。然而，將瞭解，上部832可以具有從方形向後側401斜切的壁。斜切可以在氣體分佈板403的後側401處提供向較小的開口呈錐形的較大的開口。此外，斜切還可以在後側401處提供向較大的開口呈錐形的較小的開口。可以依需要修改上部832的長度。
在一些實施例中，上部具有側面，該等側面與氣體分佈板403的後側401實質垂直且延伸於後側401的表面下方達約0.01吋到約0.3吋的範圍中的長度L。如此說明書及隨附請求項中所使用的，用語「與...實質垂直」意味著，上部的壁相對於氣體分佈板的後側具有在約85度到約95度的範圍中的角度。在一些實施例中，上部延伸於後側的表面下方達在約0.02吋到約0.2吋的範圍中、或在約0.05吋到約0.15吋的範圍中、或在約0.08吋到約0.12吋的範圍中的長度L。在一或更多個實施例中，上部延伸於後側的表面下方達約0.1吋的長度。
圓形的下部830可以具有任何合適的橫截面，包括但不限於半圓形及半橢圓形。可以依需要修改圓形的下部的寬度（也稱為圓形的下部的直徑）。可以依需要修改上部的寬度。遞送通道的直徑一般而言可以對螺旋中的迴路數量有影響。在一些實施例中，如圖5中所示，上部的寬度約等於下部的直徑。各種實施例的遞送通道具有在約0.3吋（~7.5 mm）到約0.45吋（~11.5 mm）的範圍中、或在約0.325吋（~8.25 mm）到約0.425吋（~11 mm）的範圍中、或在約0.35吋（~ 9mm）到約0.40吋（~10 mm）的範圍中的直徑。在一或更多個實施例中，遞送通道具有約0.375吋（~9.5 mm）的直徑。
孔408的具體形狀可以取決於通過孔的所需的氣體流而變化。在圖5的實施例中，孔408具有三個相異的區段；第一區段834、第二區段836、及第三區段838。再次地，區段的數量及區段的形狀僅說明一個實施例，且不應視為本揭示內容的範圍的限制。第一區段834從遞送通道402的圓形的下部830朝向氣體分佈板403的前側405延伸。第一區段834具有第一直徑D1。第二區段836從第一區段834朝向前側405延伸，且具有從第一直徑D1向第二直徑D2逐漸變小的直徑，該第二直徑一般小於第一直徑。第三區段838從第二區段836的端部延伸且在氣體分佈板403的前側405處結束。在第三區段838與前側405的相交處，形成有孔洞840。流動通過遞送通道402的氣體通過此孔洞840離開氣體分佈板403進入處理腔室。孔洞840具有與第二直徑D2大約相同的直徑。在各種實施例中，孔洞840的直徑是在約0.01吋到約0.25吋的範圍中、或在約0.02吋到約0.2吋的範圍中、或在約0.03吋到約0.15吋的範圍中、或在約0.04吋到約0.1吋的範圍中。在一些實施例中，孔洞840具有小於約0.1吋、或小於約0.08吋、或小於約0.06吋、或小於約0.04吋、或小於約0.02吋、或小於約0.01吋的直徑。
隨著遞送通道從氣體分佈板的外周緣向中心區域螺旋(反之亦然)，可以在橫截面中觀察到表面上看似複數個相鄰的通道，即使其可能是單個通道。圖2示出此表面上看似複數個的通道。通道、或螺旋的迴路之間的間隔分離達一定距離。在一些實施例中，相對於中心測量到的通道之間、或單個通道的迴路之間的距離是在約0.375吋到約0.475吋的範圍中、或在約0.40吋到約0.45吋的範圍中、或在約0.41吋到約0.43吋的範圍中。在一或更多個實施例中，相鄰通道的中心之間的平均距離為約0.42吋。
圖1-4中所示的氣體通道的長度可以取決於許多因素而變化，包括但不限於通道的直徑及相鄰通道之間的距離。在各種實施例中，遞送通道具有在約140吋到約340吋的範圍中、或在約180吋到約300吋的範圍中、或在約200吋到約280吋的範圍中、或在約220吋到約260吋的範圍中的長度。在一或更多個實施例中，遞送通道具有約240吋的長度。
孔的數量也取決於許多因素，包括但不限於遞送通道的長度及孔的間隔。在具有單個螺旋通道的一些實施例中，存在在約300個與900個的範圍中的孔、或在約400個到約800個的範圍中的孔、或在約500個到約700個的範圍中的孔。在各種實施例中，沿著通道的長度存在大於約300、400、500、600、700、或800個孔。在一或更多個實施例中，沿著遞送通道的長度存在約600個孔。
在一個實施例中，如圖1中所示，氣體遞送板403在氣體遞送板403的後側中包括單個遞送通道402。遞送通道402具有位於氣體分佈板403的外周邊區域420中的入口端404。遞送通道402從入口端404遵循向內螺旋的路徑到位於氣體分佈板403的中心區域422中的出口端406。遞送通道402具有約240吋的整體長度（界定為入口端404與出口端406之間的距離）。複數個孔408沿著遞送通道402的整體長度隔開。沿著遞送通道403的整體長度，存在著在約500個與約700個的範圍中的孔。遞送通道403具有約0.375吋的平均直徑，且螺旋通道的相鄰部分的中心隔開約0.42吋。
本揭示內容的另一個實施例示於圖6到10中。氣體分佈裝置900包括凹陷於氣體分佈板903的後側901中的兩個遞送通道902a、902b。第一遞送通道902a具有第一入口端904a及第一出口端906a及沿著第一遞送通道902a的長度隔開的複數個第一孔908a。第二遞送通道902b具有第二入口端904b、第二出口端906b、及沿著第二遞送通道902b的長度隔開的複數個第二孔908b。
第一入口910a連接到第一遞送通道902a的第一入口端904a。第一入口910a被調適為連接到氣體源。第一出口912a連接到第一遞送通道902a的第一出口端906a。第一出口912a被調適為連接到真空源。第二入口910b連接到第二遞送通道902b的第二入口端904b。第二入口910b被調適為連接到氣體源。第二出口912b連接到第二遞送通道902b的第二出口端906b。第二出口912a被調適為連接到真空源。
在圖6到10中所示的實施例中，遞送通道902a、902b中的每一者形成螺旋形狀。一或更多個實施例（例如圖式中所示的實施例）具有沿著螺旋形狀的長度互相纏繞的兩個遞送通道902a、902b。本領域中的技術人員將瞭解，兩個遞送通道902a、902b可以具有螺旋以外的形狀，且不需要互相纏繞。在某些實施例中，該複數個第一孔908a及第二孔908b延伸通過氣體分佈板903到氣體分佈板903的前側905。
在一些實施例中，遞送通道902a、902b中的每一者形成螺旋形狀，其中入口端904a、904b及出口端906a、906b中的一者定位在氣體分佈板903的外周邊區域920中，且入口端904a、904b及出口端906a、906b中的另一者定位在氣體分佈板903的中心區域922中。在一或更多個實施例中，兩個通道902a、902b的入口端904a、904b都定位在外周邊區域920中，且兩個通道902a、902b的入口端904a、904b都定位在氣體分佈板903的中心區域922中。在某些實施例中，兩個通道902a、902b的入口端904a、904b都定位在中心區域922中，且兩個通道902a、902b的入口端904a、904b都定位在氣體分佈板903的外周邊區域920中。在一或更多個實施例中，入口端904a、904b中的一者定位在外周邊區域920中，且另一個入口端904b、904a定位在中心區域922處，其中出口端906a、906b位在每個個別的遞送通道902a、902b的另一端處。
圖8示出圖6中所示的氣體分佈板903的後蓋907。有四個孔洞（未編號）位於後蓋907中，該等孔洞與遞送通道902a、902b的入口端904a、904b及出口端906a、906b大致對準。孔洞可以用來提供進出點以供連接於入口910a、910b及出口912a、912b中到通道902a、902b。在一些實施例中，入口910a、910b及出口912a、912b與後蓋907一體成形。此外，如圖9及10中所見，可以存在一或更多個入口閥914a、914b及出口閥916a、916b。
圖9及10示出依據本揭示內容的各種實施例的氣體分佈裝置900的透視圖。示出了用凸緣924a、924b連接到後蓋907的入口910a、910b。可以藉由如本領域中的技術人員所習知的任何合適的機構及技術來完成凸緣924a、924b的連接及氣密密封。出口912a、912b也可以用凸緣或用塊體連接件925連接到後蓋907。塊體925可以與後蓋907一體成形或可以是單獨的部件。塊體925可以為出口閥916a、916b提供額外的支撐及空間，從而允許連接管用一定角度從後蓋907凸出。雖然入口910a、910b及入口閥914a、914b被示為位在氣體分佈板903的外部周邊區域920上，且出口912a、912b及出口閥916a、916b被示為位在氣體分佈板903的中心區域922處，但將瞭解，這些元件也可以是顛倒或混雜的，且附圖僅說明一個實施例。
隨著遞送通道從氣體分佈板的外周緣向中心區域螺旋（反之亦然），可以在橫截面中觀察到表面上看似複數個相鄰的通道。在螺旋互相纏繞的情況下，每個相鄰通道中的氣體來自另一個入口910a、910b。通道與相鄰的通道隔開達一定距離。在一些實施例中，相對於通道的中心所測量到的通道之間的距離是在約0.375吋到約0.475吋的範圍中、或在約0.40吋到約0.45吋的範圍中、或在約0.41吋到約0.43吋的範圍中。在一或更多個實施例中，相鄰通道的中心之間的平均距離為約0.42吋。
圖6-10中所示的氣體通道的長度可以取決於許多因素而變化，包括但不限於通道的直徑及相鄰通道之間的距離。在各種實施例中，遞送通道中的每一者具有在約70吋到約170吋的範圍中、或在約90吋到約150吋的範圍中、或在約100吋到約140吋的範圍中、或在約110吋到約130吋的範圍中的長度。在一或更多個實施例中，遞送通道具有約120吋的長度。
孔的數量也取決於許多因素，包括但不限於遞送通道的長度及孔的間隔。在具有單個螺旋通道的一些實施例中，存在在約150個與450個的範圍中的孔、或在約200個到約400個的範圍中的孔、或在約250個到約350個的範圍中的孔。在各種實施例中，沿著通道的長度存在大於約150、200、250、300、350、或400個孔。在一或更多個實施例中，沿著遞送通道中的每一者的長度存在約300個孔。
許多CVD/ALD工序顯示對晶圓上的從晶圓的中心到邊緣的金屬沉積均勻性的前驅物劑量效應。可以改變沿著氣體遞送通道的長度或淋噴頭中的可變的孔洞尺寸以改善沉積工序的均勻性。本揭示內容的一些實施例提供了具有改善的中心到邊緣的不均勻性的螺旋的氣體分佈裝置。一些實施例併入了具有不同的前驅物流量的不同的氣體遞送區以改善均勻性。在一些實施例中，使用通往各種區的流動路徑內的不同尺度的孔口來控制前驅物流量。
在一些實施例中，螺旋淋噴頭裝設有不同的區以供前驅物流進入腔室。可以將淋噴頭設計為具有N個區（例如N=3）以用於CVD/ALD工序的多種前驅物。對於每種前驅物而言，可以藉由個別的閥門（例如PLC閥門）來控制每個區中的流量，且可以藉由具有可變尺寸的個別孔口來控制前驅物的劑量。N個閥門可以在將前驅物依序暴露於晶圓的期間同步操作「開及關」。
一些實施例提供了氣體管線歧管以向不同的區提供氣體流。一些實施例的歧管包括了集成式吹掃以供吹掃腔室的上游側及維持該上游側處的正壓力。可以將歧管配置為通過淋噴頭使前驅物在N個區中流動及將單個傾卸管線（dumpline）用於每種前驅物（例如兩個傾卸管線用於兩種前驅物）。在一些實施例中，使用針狀閥而不是孔口來增加工序可調性。在一些實施例中，一起使用針狀閥及孔口來控制工序。本揭示內容的一些實施例提供了用來基於工序需求維持多種氣體流的裝置。一些實施例提供了具有改善的平衡流動時間的裝置，即氣體流的改變比常規的氣體分佈裝置更快地到達晶圓表面。
圖11提供了依據一或更多個實施例的流動圖案的示意表示。基板10定位在基板支撐物12上，使得基板與淋噴頭14隔開一定距離。所繪示的流動圖案具有三個區：內區21、中間區22、及外區23。內區21定位在晶圓的中心處，且外區23定位在晶圓的外周邊處。在內區21中流動的前驅物31的量小於在中間區22中流動的前驅物32的量，前驅物32的量小於在外區23中流動的前驅物33的量（由不同長度的箭頭所指示）。所繪示的實施例僅是一個可能的配置，且不應視為本揭示內容的範圍的限制。例如可以改變區的數量、相對的前驅物量、及/或流量以改善均勻性。
圖12繪示依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置100。氣體分佈裝置100包括板110，該板具有後側表面112及前側表面（不可見）。氣體遞送通道120位於板110的後側表面112上。在一些實施例中，遞送通道120凹陷到板110的後側表面112中，如圖2中所繪示。
氣體遞送通道120被繪示為螺旋通道。這僅代表一個可能的配置。在一些實施例中，氣體遞送通道120是不規則的形狀。
螺旋氣體遞送通道120具有總長度，該總長度由螺旋的最外點121沿著通道120到最內點122所界定。複數個孔沿著該氣體遞送通道120的長度隔開。可以在圖1到10的實施例中看見該等孔，且為了明確起見從圖12及13省略該等孔。
螺旋氣體遞送通道120沿著通道120的長度具有至少一個分隔壁130。分隔壁130將通道120分離成複數個區。在所繪示的實施例中，存在將通道120分離成以下三個區的兩個分隔壁130：內區131、中間區132、及外區133。氣體遞送區中的每一者均具有從區的最內點及最外點沿著螺旋氣體遞送通道120的長度所測量到的區長度。氣體遞送區131、132、133中的每一者具有入口131a、132a、133a及出口131b、132b、133b。入口及出口在圖式上被繪示為圓形以表示是在論述區長度的哪個端部。入口開口及出口開口可以位在後蓋中且與圖式上所指示的標記對準。
在所繪示的實施例中，區中的每一者的入口131a、132a、133a被示為位在螺旋的外端（較遠離中心）處，且出口131b、132b、133b被示為位在螺旋的內端（較靠近中心）處。然而，入口及出口可以顛倒，使得入口較靠近螺旋的內端且出口較靠近外端。在一些實施例中，入口中的一些位於區的內端處，且出口中的至少一者位於至少一個區的內端處。
圖式繪示了三個區由分隔物所形成的實施例。然而，可以存在多於或少於三個的區。在一些實施例中，存在兩個區。在一些實施例中，存在四個、五個、六個、或更多個區。
圖13繪示本揭示內容的另一個實施例，其中存在兩個遞送通道：第一遞送通道120及第二遞送通道125。第一遞送通道120及第二遞送通道125中的每一者均凹陷於板110的後側112中。在所繪示的實施例中，遞送通道120、125中的每一者形成互相纏繞的螺旋形狀。分隔物130將通道120、125中的每一者分離成三個區。第一遞送通道120被分離成內區131、中間區132、及外區133，且第二遞送通道125被分離成內區136、中間區137、及外區138。
一些實施例的入口131a、132a、133a、136a、137a、138a（如圖13中所示）定位在區的外端處，且出口131b、132b、133b、136b、137b、138b中的每一者均定位在區的內端處。在一些實施例中，入口中的每一者均位於區的內端處，且出口中的每一者均位於區的外端處。在一些實施例中，第一遞送通道120的區的入口中的每一者均定位在區的內端處，且第二遞送通道125的區的入口中的每一者均定位在區的外端處。
圖14示出一些實施例的氣體分佈裝置100的俯視示意圖。後蓋107被調整尺寸為覆蓋板且包封氣體遞送通道，如圖1中所示。氣體分佈歧管200位於後蓋107上。氣體分佈歧管200具有複數個入口通路210（用虛線示出）及複數個出口通路212（用虛線示出）。入口通路210提供區入口與氣體源（未示出）之間的流體連通，且出口通路212提供區出口與排氣裝置（未示出）之間的流體連通。
圖15示出歧管200的橫截面圖，其示出內部出口通路212。在一些實施例中，第一遞送通道的區出口通過歧管中的合併到第一排氣口214a的複數個出口通路流體連通到排氣裝置。圖15中所繪示的六個出口通路212與圖14中所示的六個區中的一者流體連通。在一些實施例中，第二遞送通道的區出口通過歧管200中的合併到第二排氣口214b的複數個出口通路212流體連通到排氣裝置。
再次參照圖14，在一些實施例中，每個歧管入口開口211均與閥門220及可選的孔口230流體連通。在一些實施例中，不存在孔口230。在一些實施例中，存在比閥門220少的孔口230。在一些實施例中，每個閥門220均具有孔口230。使用時，孔口230可以是不同的，使得可以控制流動通過導管222到閥門220的前驅物量。可以使用較小尺寸的孔口230來限制前驅物的量，且可以使用較大尺寸的孔口230來增加流動到歧管200中的前驅物的量。
一些實施例的歧管200包括吹掃入口240，該吹掃入口可以連接到吹掃氣體源。吹掃入口可以用來使吹掃氣體通過通道150（參照圖12及13）流動到處理腔室中。在一些實施例中，吹掃入口可以用來在沒有前驅物流動通過閥門220時在腔室上游提供正壓力。
在一些實施例中，閥門220中的每一者均與控制器250通訊。一些實施例的控制器250被配置為同時開啟與遞送通道中的一者流體連通的所有閥門220。例如，可以同時開啟向第一氣體遞送通道提供氣流的所有閥門，且可以關閉向第二氣體遞送通道提供氣流的所有閥門。閥門狀態可以顛倒，使得第二氣體遞送通道啟用而第一氣體遞送通道停用。藉由一次僅使前驅物中的一者流動，可以執行原子層沉積工序。在一些實施例中，同時啟用兩個氣體遞送通道以提供化學氣相沉積類型的工序。在一些實施例中，一或更多個閥門與排氣管線217流體連通。例如，在圖14中所示的實施例中，排氣管線217在合併點216處合併成單個排氣管線，且具有合併點216上游的可選閥門218及合併點216下游的可選閥門219。在一些實施例中，排氣管線具有合併點216上游的一或更多個閥門218。在一些實施例中，排氣管線具有合併點216上游的一或更多個閥門218，且不具有合併點216下游的閥門。在一些實施例中，排氣管線具有合併點216下游的閥門219。在一些實施例中，排氣管線具有合併點216下游的閥門219，且不具有合併點216上游的閥門。
圖14中所繪示的實施例具有兩個單獨的導管222a、222b。在一些實施例中，該兩個導管222a、222b連接於插圖上游以向導管222a及導管222b提供單個氣體流。在一些實施例中，導管222a及導管222b連接到單獨的氣體源（未示出）且與該等單獨的氣體源流體連通。導管222a通過孔口230a及閥門220a連接到歧管200，且導管222b通過孔口230b及閥門220b連接到歧管200。
圖16A示出歧管200的另一個實施例，其中兩個導管322a、322b通過不同尺寸的入口管線連接到歧管。在所繪示的實施例中，氣體通過閥門320a及孔口330a流動到導管322a中。導管322a中的氣體流分成三個入口管線323a、323b、323c，其中每個入口管線323a、323b、323c分別連接到入口開口311a、311b、311c。氣體通過閥門320b及孔口330b流動到導管322b中。導管322b中的氣體流分成三個入口管線324a、324b、324c，其中每個入口管線324a、324b、324c分別連接到入口開口321a、321b、321c。入口管線的尺寸是不同的，使得進入開口的氣體流導或氣體遞送區中的氣體流被控制。可以藉由改變入口管線的尺寸來改變傳導性，使得可以修改不同遞送區處的傳導性。在一些實施例中，不同遞送區處的傳導性大約相同（例如在相對5%內）。在一些實施例中，遞送區中的每一者的傳導性是不同的。可以藉由改變入口管線的長度或直徑中的一或更多者來改變入口管線的尺寸。圖16B示出與圖16A類似的實施例的歧管200的一部分，其中導管322a、322b位在歧管200內，且單個源管線310a連接到導管322a。在所繪示的實施例中，入口管線323a、323b、323c連接到歧管200內的導管322a。所繪示的實施例包括圖16A中所繪示的實施例的左側。右側是所示出的左側的鏡像。
圖17示出歧管200的另一個實施例，其中分別藉由不同尺寸的孔口340a、340b、340c、開口341a、341b、341c來控制進入開口311a、311b、311c、或氣體遞送區中的氣體流導。可以改變開口341a、341b、341c的尺寸，使得可以修改不同遞送區處的傳導性。在一些實施例中，不同遞送區處的傳導性大約相同（例如在相對5%內）。在一些實施例中，遞送區中的每一者的傳導性是不同的。在一些實施例中，最靠近源管線310a的孔口340a的開口341a比較遠離源管線310a的孔口340c的開口341c小。
在一些實施例中，如圖14中所示，歧管200包括一或更多個輔助開口260。輔助開口260可以穿過整個歧管200或可以是部分開口。在一些實施例中，輔助開口260用作熱探針的固持器，該熱探針用來測量歧管、氣體、及/或基板的溫度。例如，可以安插複數個高溫計以通過歧管測量基板溫度。
在一些實施例中，至少一個控制器250連接到個別的閥門220以控制通過氣體分佈裝置100的氣體流量。控制器250可以是可以用在工業環境中以供控制各種腔室及子處理器的任何形式的一般用途電腦處理器、微控制器、微處理器等等中的一者。
在一些實施例中，該至少一個控制器250具有處理器252、耦接到處理器252的記憶體254、耦接到處理器252的輸入/輸出設備256、及用來在不同的電子及機械元件之間通訊的支援電路258。記憶體254可以包括暫時性記憶體（例如隨機存取記憶體）及非暫時性記憶體（例如儲存器）中的一或更多者。
處理器的記憶體254或電腦可讀取媒體可以是可隨時取得的記憶體中的一或更多者，例如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、或任何其他形式的本端或遠端數位儲存器。記憶體254可以保存指令集，該指令集可以由處理器252操作以控制系統的參數及元件。支援電路258耦接到處理器252以用常規方式支援處理器。電路可以包括例如快取記憶體、電源、時脈電路、輸入/輸出電路系統、子系統等等。
一般可以將工序儲存在記憶體中作為軟體常式，該軟體常式在由處理器執行時使得裝置執行本揭示內容的工序。也可以由第二處理器（未示出）儲存及/或執行軟體常式，該第二處理器位在被處理器控制的硬體的遠端。也可以用硬體執行本揭示內容的方法中的一些或全部。如此，工序可以用軟體實施且使用電腦系統來執行、用硬體實施為例如應用特定集成電路或其他類型的硬體實施方式、或實施為軟體與硬體的組合。軟體常式在由處理器執行時，將通用電腦變換成控制腔室操作使得工序被執行的特定用途電腦（控制器）。
在一些實施例中，控制器250具有一或更多種配置以執行個別工序或子工序以執行方法的實施例。可以將控制器250連接到中介元件及配置為操作該等中介元件，以執行方法的功能。例如，可以將控制器250連接到氣閥、致動器、馬達、縫閥、真空控制器等等中的一或更多者及配置為控制該等元件。
一些實施例的控制器250具有選自以下項目的一或更多種配置：用來控制該一或更多個閥門220以開啟及/或關閉閥門的配置；用來控制一或更多個排氣閥218、219的配置；用來控制進入吹掃入口240的氣體流量的配置；或用來讀取由一或更多個熱感測器所提供的資訊的配置。
本揭示內容的一些實施例涉及向處理腔室的工序區域提供氣體流的方法。向氣體分佈裝置中的第一氣體遞送通道提供第一氣體流及向該氣體分佈裝置中的第二氣體遞送通道提供第二氣體流。第一氣體流及第二氣體流可以是順序的或同時的。
第一氣體通過通往氣體歧管的複數個第一入口管線流動到處理腔室。第一入口管線中的每一者均具有閥門且可選地具有孔口。閥門可以開啟以允許第一氣體流動到處理腔室中。可以改變孔口的尺寸以改變傳遞到氣體歧管中通過閥門的第一氣體的量以改變不同區中的前驅物量。
第二氣體通過通往氣體歧管的複數個第二入口管線流動到處理腔室。第二入口管線中的每一者均具有閥門且可選地具有孔口。閥門可以開啟以允許第二氣體流動到處理腔室中。可以改變孔口的尺寸以改變傳遞到氣體歧管中通過閥門的第二氣體的量以改變不同區中的前驅物量。
該裝置可以用於電漿處理。例如，可以將遞送通道、氣體分佈裝置、或淋噴頭相對於處理腔室的另一個部分極化以在腔室內點燃電漿。可以將遞送通道、氣體分佈裝置、或淋噴頭相對於腔室的一部分極化，或可以相對於遞送通道、氣體分佈裝置、或淋噴頭對腔室的一部分偏壓。例如，可以將遞送通道、氣體分佈裝置、或淋噴頭相對於托座極化，或可以相對於遞送通道、氣體分佈裝置、或淋噴頭將托座極化。也可以調整電漿的頻率。在一或更多個實施例中，電漿處於約13.56 MHz的頻率。在一些實施例中，電漿處於約40 MHz、50 MHz、60 MHz、70 MHz、80 MHz、90 MHz、100 MHz、110 MHz、或120 MHz的頻率。
在一些實施例中，存在定位在後蓋與氣體分佈裝置的主體部分（即包括氣體遞送通道的部分）之間的絕緣材料（未示出）。此絕緣材料提供了後蓋與氣體分佈裝置的主體部分之間的電氣隔離，使得可以相對於主體部分將後蓋極化。這麼做可以允許在氣體分佈裝置內或在遞送通道內點燃電漿。電漿可以接著流動通過該複數個孔進入處理腔室的處理區域，處理區域是氣體分佈裝置與托座之間的區域。此配置可以稱為遠端電漿，因為電漿是在處理區域外部形成（點燃）的。
所描述的氣體分佈裝置可以用來在電漿增強原子層沉積（PEALD）工序期間形成一或更多個層。在一些工序中，電漿的使用提供充足的能量以將物種提升成激發狀態，在激發狀態，表面反應變得是有利的及容易的。將電漿引入到工序中可以是連續的或脈衝式的。在一些實施例中，前驅物（或反應氣體）及電漿的順序脈波用來處理層。在一些實施例中，可以局部地（即在處理區域內）或遠端地（即在處理區域外部）離子化試劑。遠端離子化可以發生在沉積腔室上游，使得離子或其他高能的或發光的物種不與沉積膜直接接觸。在一些PEALD工序中，電漿是在處理腔室外部產生，例如藉由遠端電漿產生器系統來產生。電漿可以經由本領域中的技術人員所習知的任何合適的電漿產生工序或技術來產生。例如，電漿可以藉由微波（MW）頻率產生器或射頻（RF）產生器中的一或更多者來產生。電漿的頻率可以取決於所使用的具體反應物種來調整。合適的頻率包括但不限於2 MHz、13.56 MHz、40 MHz、60 MHz、及100 MHz。雖然可以在本文中所揭露的沉積工序期間使用電漿，但應注意，也可以不需要電漿。
依據一或更多個實施例，氣體分佈裝置可以用來在形成層之前及/或之後使基板經受處理。此處理可以執行在相同的腔室中或一或更多個單獨的處理腔室中。在一些實施例中，將基板從第一腔室移動到單獨的第二腔室以供進一步處理。可以將基板從第一腔室直接移動到單獨的處理腔室，或可以將基板從第一腔室移動到一或更多個傳輸腔室，然後移動到所需的單獨處理腔室。因此，處理裝置可以包括與傳輸站連通的多個腔室。此類裝置可以稱為「群集工具」或「群集式系統」等等。
一般而言，群集工具係包括執行各種功能之多個腔室的模組化系統，該等功能包括基板中心尋找及定向、除氣、退火、沈積及/或蝕刻。依據一或更多個實施例，群集工具至少包括第一腔室及中心傳輸腔室。中心傳輸腔室可以收容機器人，該機器人可以在處理腔室與裝載鎖氣閘室之間及之中往返運送基板。傳輸腔室一般是維持在真空條件下，且提供中間級以供從一個腔室向另一個腔室及/或向定位在群集工具的前端處的裝載鎖氣閘室往返運送基板。可以調適為用於本揭示內容的兩種眾所周知的群集工具是Centura®及Endura®，兩者皆可以從加州聖克拉拉市的應用材料有限公司取得。然而，可以為了執行本文中所述的工序的具體步驟的目的而變更確切的腔室佈置及組合。可使用的其他處理腔室包括但不限於循環層沉積（CLD）、原子層沉積（ALD）、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、蝕刻、預清潔、化學清潔、例如RTP的熱處理、電漿氮化、脫氣、定向、羥化、及其他的基板工序。藉由在群集工具上的腔室中實現工序，可以在沉積後續的膜之前不氧化的情況下，避免以大氣雜質污染基板表面。
依據一或更多個實施例，基板連續地處於真空或「裝載鎖氣」的條件下，且在從一個腔室移動到下一個腔室時不暴露於環境空氣。傳輸腔室因此是處於真空下且在真空壓力下被「泵空」。惰性氣體可以存在於處理腔室或傳輸腔室中。在一些實施例中，將惰性氣體用作吹掃氣體，以在基板的表面上形成矽層之後移除反應物中的一些或全部。依據一或更多個實施例，在沉積腔室的出口處注入吹掃氣體，以防止反應物從沉積腔室移動到傳輸腔室及/或額外的處理腔室。因此，惰性氣體流在腔室的出口處形成隔幕。
可以使用例如所描述的氣體分佈裝置在單個基板沉積腔室中處理基板。在此類腔室中，在處理另一個基板之前裝載、處理、及卸載單個基板。也可以用連續的方式處理基板（與輸送系統類似），其中將多個基板個別裝載到腔室的第一部分中、移動通過腔室、且從腔室的第二部分卸載。腔室的形狀及相關聯的輸送系統可以形成筆直的路徑或彎曲的路徑。此外，處理腔室可以是迴轉料架，其中多個基板圍繞中心軸移動且在整個迴轉料架路徑內暴露於沉積、蝕刻、退火、清潔等等的工序。
在處理期間，可以將基板加熱或冷卻。此類加熱或冷卻步驟可以藉由任何合適的手段來完成，包括但不限於以下步驟：改變基板支撐物的溫度及使加熱後或冷卻後的氣體流動到基板表面。在一些實施例中，基板支撐物包括可以控制為傳導性地改變基板溫度的加熱器/冷卻器。在一或更多個實施例中，所採用的氣體(反應氣體或惰性氣體中的任一者)被加熱或冷卻以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器定位在與基板表面相鄰的腔室內，以對流地改變基板溫度。
基板也可以在處理期間固定的或旋轉。可以連續地或用離散的步驟來旋轉旋轉的基板。例如，可以在整個工序內旋轉基板，或可以在暴露於不同的反應或吹掃氣體的步驟之間小量旋轉基板。在處理期間旋轉基板(連續地或逐步地)可以藉由最小化例如氣流幾何形狀的局部可變性的效應，來幫助產生更均勻的沉積或蝕刻。
雖然已經參照了詳細的實施例來描述本文中的揭示內容，但要瞭解，這些實施例僅說明本揭示內容的原理及應用。本領域中的技術人員將理解，可以在不脫離本揭示內容的精神及範圍的情況下對本揭示內容的方法及裝置作出各種修改及變化。因此，本揭示內容旨在包括隨附請求項及它們等效物的範圍內的修改及變化。
10:基板
12:基板支撐物 14:淋噴頭 21:內區 22:中間區 23:外區 31:前驅物 32:前驅物 33:前驅物 100:氣體分佈裝置 107:後蓋 110:板 112:後側表面 120:氣體遞送通道 121:最外點 122:最內點 125:第二遞送通道 130:分隔壁 131:內區 132:中間區 133:外區 136:內區 137:中間區 138:外區 150:通道 200:歧管 210:入口通路 211:歧管入口開口 212:出口通路 216:合併點 217:排氣管線 218:閥門 219:閥門 220:閥門 222:導管 230:孔口 240:吹掃入口 250:控制器 252:處理器 254:記憶體 256:輸入/輸出設備 258:支援電路 260:輔助開口 400:氣體分佈裝置 401:後側 402:氣體遞送通道 403:氣體分佈板 404:入口端 405:前側 406:出口端 407:後蓋 408:孔 410:入口 412:出口 414:入口閥 416:出口閥 420:外周邊區域 422:中心區域 424:凸緣 830:下部 832:上部 834:第一區段 836:第二區段 838:第三區段 840:孔洞 900:氣體分佈裝置 901:後側 903:氣體分佈板 905:前側 907:後蓋 920:外周邊區域 922:中心區域 925:塊體 131a:入口 131b:出口 132a:入口 132b:出口 133a:入口 133b:出口 136a:入口 136b:出口 137a:入口 137b:出口 138a:入口 138b:出口 214a:第一排氣口 214b:第二排氣口 220a:閥門 220b:閥門 222a:導管 222b:導管 230a:孔口 230b:孔口 310a:源管線 311a:開口 311b:開口 311c:開口 320a:閥門 321a:入口開口 321b:入口開口 321c:入口開口 322a:導管 323a:入口管線 323b:入口管線 323c:入口管線 324a:入口管線 324b:入口管線 324c:入口管線 330a:孔口 340a:孔口 340b:孔口 340c:孔口 341a:開口 341b:開口 341c:開口 902a:第一遞送通道 902b:第二遞送通道 904a:第一入口端 904b:第二入口端 906a:第一出口端 906b:第二出口端 908a:第一孔 908b:第二孔 910a:第一入口 910b:第二入口 912a:第一出口 912b:第二出口 914a:入口閥 914b:入口閥 916a:出口閥 916b:出口閥 924a:凸緣 924b:凸緣 D1:第一直徑 D2:第二直徑 L:長度
可以藉由參照本揭示內容的實施例來獲得上文所簡要概述的本揭示內容的更詳細說明以及獲得本揭示內容的上述特徵及可以用來詳細瞭解本揭示內容的上述特徵的方式，附圖中繪示了該等實施例。然而，要注意，附圖僅繪示此揭示內容的典型實施例，且因此不要將該等附圖視為本揭示內容的範圍的限制，因為本揭示內容可以容許其他同等有效的實施例。
圖1示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖2示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的橫截面等軸視圖；
圖3示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的等軸視圖；
圖4示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的仰視圖；
圖5示出依據一或更多個實施例的氣體分佈裝置的部分橫截面圖；
圖6示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖7示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的部分橫截面圖；
圖8示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的分解部分橫截面圖的視圖；
圖9示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的等軸視圖的橫截面；
圖10示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的等軸視圖；
圖11示出進入處理腔室的多區氣體流的示意表示；
圖12示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖13示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖14示出依據本揭示內容的一或更多個實施例具有歧管的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖15示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的歧管的橫截面圖；
圖16A示出依據本揭示內容的一或更多個實施例具有歧管的氣體分佈裝置的俯視圖；
圖16B示出依據本揭示內容的一或更多個實施例的歧管的示意橫截面圖；及
圖17示出依據本揭示內容的一或更多個實施例具有歧管的氣體分佈裝置的示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:氣體分佈裝置
401:後側
402:氣體遞送通道
403:氣體分佈板
404:入口端
406:出口端
408:孔
420:外周邊區域
422:中心區域

Claims (19)

  1. 一種氣體分佈裝置，包括：一螺旋氣體遞送通道，具有一長度且具有沿著該長度隔開的複數個孔，該螺旋氣體遞送通道具有至少一個分隔壁，該至少一個分隔壁將該氣體遞送通道分離成複數個氣體遞送區，每個氣體遞送區均具有一區長度、一入口、及一出口；及一氣體分佈歧管，位於一後蓋上，該氣體分佈歧管具有用來提供一氣體源與該等區入口之間的流體連通的複數個入口通路及用來提供該等區出口與排氣裝置之間的流體連通的複數個出口通路。
  2. 如請求項1所述的氣體分佈裝置，其中該氣體遞送通道凹陷到一板的一後側表面中，且該複數個孔延伸通過該板到一前側表面。
  3. 如請求項2所述的氣體分佈裝置，其中該遞送通道形成一螺旋形狀，且每個區均具有一內端及一外端，且該入口及該出口中的一者定位在該區的該外端處，且該入口端及該出口端中的另一者定位在該區的該內端處。
  4. 如請求項2所述的氣體分佈裝置，其中有兩個遞送通道凹陷於該板的該後側中以形成一第一遞送通道及一第二遞送通道。
  5. 如請求項4所述的氣體分佈裝置，其中該等遞送通道中的每一者均形成一螺旋形狀，且每個區均具有一內端及一外端，且該入口及該出口中的一者定位在該區的該外端處，且該入口及該出口中的另一者定位在該區的該內端處。
  6. 如請求項5所述的氣體分佈裝置，其中該兩個遞送通道沿著該螺旋形狀互相纏繞。
  7. 如請求項6所述的氣體分佈裝置，其中該等區中的每一者的該入口均定位在該區的該內端或該外端處，且該出口均定位在該區的該內端或該外端中的另一者處。
  8. 如請求項6所述的氣體分佈裝置，其中該第一遞送通道的該等區的該等入口中的每一者均定位在該等區的該內端處，且該第二遞送通道的該等區的該等入口中的每一者均定位在該等區的該外端處。
  9. 如請求項6所述的氣體分佈裝置其中該後蓋位於該板的該後側表面上，且該後蓋覆蓋該凹陷的通道。
  10. 如請求項1所述的氣體分佈裝置，其中該第一遞送通道的該等區出口通過該歧管中合併到一第一排氣口的複數個出口通路與排氣裝置流體連通，且該 第二遞送通道的該等區出口通過該歧管中合併到一第二排氣口的複數個出口通路與排氣裝置流體連通。
  11. 如請求項1所述的氣體分佈裝置，其中每個入口通路均形成一歧管入口開口與該等遞送通道中的一者的一區之間的一流體連接。
  12. 如請求項11所述的氣體分佈裝置，其中每個歧管入口開口均與一閥門及可選的孔口流體連通。
  13. 如請求項12所述的氣體分佈裝置，其中該等閥門中的每一者均與一控制器通訊，該控制器被配置為同時開啟與該等遞送通道中的一者流體連通的該等閥門中的全部。
  14. 一種氣體分佈裝置，包括：一板，具有一前側表面及一後側表面；一第一氣體遞送通道，凹陷到該板的該後側表面中，該第一氣體遞送通道具有帶有一長度的一螺旋形狀，該氣體遞送通道沿著該長度被分隔壁分離成複數個第一區，每個第一區均具有一入口、一出口、及一區長度；一第二氣體遞送通道，凹陷到該板的該後側表面中，該第二氣體遞送通道具有帶有一長度的一螺旋形狀且與該第一氣體遞送通道互相纏繞，該第二氣體遞 送通道沿著該長度被分隔壁分離成複數個第二區，每個第二區均具有一入口、一出口、及區長度；複數個第一孔，沿著該氣體遞送通道的該長度隔開，該複數個孔中的每一者均從該板的該前側表面延伸到該第一氣體遞送通道；複數個第二孔，沿著該第二氣體遞送通道的該長度隔開，該等第二孔中的每一者均從該板的該前側表面延伸到該第二氣體遞送通道；及一氣體分佈歧管，位於一後蓋上，該氣體分佈歧管具有用來提供一氣體源與該等區入口之間的流體連通的複數個入口通路及用來提供該等區出口與排氣裝置之間的流體連通的複數個出口通路。
  15. 如請求項14所述的氣體分佈裝置，其中該後蓋定位在該板的該後側表面附近以包封該等氣體遞送通道，且該後蓋具有複數個開口以允許通過該後蓋流體連通到該等區入口及該等區出口。
  16. 一種向一處理腔室的一工序區域提供一氣體流的方法，該方法包括以下步驟：向一氣體分佈裝置中的一第一氣體遞送通道提供一第一氣體的一氣流及向該氣體分佈裝置中的一第二氣體遞送通道提供一第二氣體的一氣流，該第一氣體遞送通道及該第二氣體遞送通道形成於一板中，該第一 氣體遞送通道具有帶有一長度的一螺旋形狀及沿著該長度隔開的複數個孔，該第一氣體遞送通道具有將該第一氣體遞送通道分離成複數個第一區的至少一個分隔壁，每個第一區均具有一區長度、一入口、及一出口，該第二氣體遞送通道具有帶有一長度的一螺旋形狀及沿著該長度隔開的複數個孔，該第二氣體遞送通道具有將該第二氣體遞送通道分離成複數個第二區的至少一個分隔壁，每個第二區均具有一區長度、一入口、及一出口，藉由位於一後蓋上的一氣體分佈歧管來向該複數個第一區和該複數個第二區提供該第一氣體的該氣流和該第二氣體的該氣流，其中該氣體分佈歧管具有用來提供一氣體源與該等區入口之間的流體連通的複數個入口通路及用來提供該等區出口與排氣裝置之間的流體連通的複數個出口通路。
  17. 如請求項16所述的方法，更包括以下步驟：通過該等區出口從該複數個第一區排出氣體，及通過該等區出口從該複數個第二區排出氣體。
  18. 如請求項16所述的方法，其中該等第一區中的每一者的該入口均與一第一閥門及可選的第一孔口流體連通，且提供該第一氣流的步驟包括以下步驟：開啟該等第一閥門以允許一第一氣體流動通過該 等第一閥門進入該等第一區，且該等第二區中的每一者的該入口均與一第二閥門及可選的第二孔口流體連通，且提供該第二氣體流的步驟包括以下步驟：開啟該等第二閥門以允許一第二氣體流動通過該等第二閥門進入該等第二區。
  19. 如請求項18所述的方法，更包括以下步驟：提供一或更多個孔口以改變該第一氣體或該第二氣體中的一或更多者到該等區中的一或更多者的流量。
TW108132669A 2018-09-14 2019-09-11 用於多流前驅物配分劑量的裝置 TWI848974B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862731801P 2018-09-14 2018-09-14
US62/731,801 2018-09-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202020218A TW202020218A (zh) 2020-06-01
TWI848974B true TWI848974B (zh) 2024-07-21

Family

ID=69772685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108132669A TWI848974B (zh) 2018-09-14 2019-09-11 用於多流前驅物配分劑量的裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11186910B2 (zh)
KR (2) KR102820568B1 (zh)
CN (1) CN112673461B (zh)
TW (1) TWI848974B (zh)
WO (1) WO2020056237A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10604841B2 (en) 2016-12-14 2020-03-31 Lam Research Corporation Integrated showerhead with thermal control for delivering radical and precursor gas to a downstream chamber to enable remote plasma film deposition
KR102834461B1 (ko) 2017-12-08 2025-07-14 램 리써치 코포레이션 리모트 플라즈마 막 증착을 인에이블하도록 다운스트림 챔버로 라디칼 및 전구체 가스를 전달하기 위해 개선된 홀 패턴을 갖는 통합된 샤워헤드
WO2020003344A1 (ja) * 2018-06-25 2020-01-02 東芝三菱電機産業システム株式会社 活性ガス生成装置及び成膜処理装置
CN112368802B (zh) * 2018-07-31 2025-02-28 应用材料公司 用于ald工艺的方法和设备
TWI848974B (zh) * 2018-09-14 2024-07-21 美商應用材料股份有限公司 用於多流前驅物配分劑量的裝置
WO2021042116A1 (en) 2019-08-23 2021-03-04 Lam Research Corporation Thermally controlled chandelier showerhead
JP2022546404A (ja) 2019-08-28 2022-11-04 ラム リサーチ コーポレーション 金属の堆積
US11420217B2 (en) * 2019-12-19 2022-08-23 Applied Materials, Inc. Showerhead for ALD precursor delivery
JP7275470B2 (ja) * 2020-03-24 2023-05-18 日新イオン機器株式会社 基板冷却装置
KR20230133370A (ko) 2021-01-27 2023-09-19 유제누스 인크. 주기적 증착을 위한 전구체 전달 시스템 및 방법
TW202314018A (zh) * 2021-06-21 2023-04-01 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 用於形成包含氧化銦鎵鋅的層之反應器系統及方法
CN115125517B (zh) * 2022-06-23 2023-09-08 北京北方华创微电子装备有限公司 气体分配装置及半导体工艺设备
CN120303763A (zh) * 2022-09-15 2025-07-11 朗姆研究公司 喷头面板

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170283947A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Applied Materials, Inc. Apparatus And Method For Providing A Uniform Flow Of Gas

Family Cites Families (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0413239B1 (en) 1989-08-14 1996-01-10 Applied Materials, Inc. Gas distribution system and method of using said system
JPH06295862A (ja) * 1992-11-20 1994-10-21 Mitsubishi Electric Corp 化合物半導体製造装置及び有機金属材料容器
US5453124A (en) * 1992-12-30 1995-09-26 Texas Instruments Incorporated Programmable multizone gas injector for single-wafer semiconductor processing equipment
JP3468859B2 (ja) 1994-08-16 2003-11-17 富士通株式会社 気相処理装置及び気相処理方法
US6050506A (en) 1998-02-13 2000-04-18 Applied Materials, Inc. Pattern of apertures in a showerhead for chemical vapor deposition
US6302964B1 (en) 1998-06-16 2001-10-16 Applied Materials, Inc. One-piece dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system
US6086677A (en) 1998-06-16 2000-07-11 Applied Materials, Inc. Dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system
US6182603B1 (en) 1998-07-13 2001-02-06 Applied Komatsu Technology, Inc. Surface-treated shower head for use in a substrate processing chamber
US6620289B1 (en) 1999-04-27 2003-09-16 Applied Materials, Inc Method and apparatus for asymmetric gas distribution in a semiconductor wafer processing system
US6245192B1 (en) 1999-06-30 2001-06-12 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
JP4008644B2 (ja) 2000-06-14 2007-11-14 株式会社日立国際電気 半導体製造装置
US20030124842A1 (en) 2001-12-27 2003-07-03 Applied Materials, Inc. Dual-gas delivery system for chemical vapor deposition processes
US6827815B2 (en) 2002-01-15 2004-12-07 Applied Materials, Inc. Showerhead assembly for a processing chamber
US6793733B2 (en) 2002-01-25 2004-09-21 Applied Materials Inc. Gas distribution showerhead
US7175713B2 (en) 2002-01-25 2007-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus for cyclical deposition of thin films
US6821347B2 (en) 2002-07-08 2004-11-23 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for depositing materials onto microelectronic workpieces
US20040082251A1 (en) 2002-10-29 2004-04-29 Applied Materials, Inc. Apparatus for adjustable gas distribution for semiconductor substrate processing
US7018940B2 (en) 2002-12-30 2006-03-28 Genus, Inc. Method and apparatus for providing uniform gas delivery to substrates in CVD and PECVD processes
US8152922B2 (en) 2003-08-29 2012-04-10 Asm America, Inc. Gas mixer and manifold assembly for ALD reactor
EP1667217A1 (en) 2003-09-03 2006-06-07 Tokyo Electron Limited Gas treatment device and heat readiting method
US6983892B2 (en) 2004-02-05 2006-01-10 Applied Materials, Inc. Gas distribution showerhead for semiconductor processing
US20060021703A1 (en) 2004-07-29 2006-02-02 Applied Materials, Inc. Dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system
JP4515191B2 (ja) * 2004-08-03 2010-07-28 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP4819411B2 (ja) 2005-06-22 2011-11-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8088248B2 (en) * 2006-01-11 2012-01-03 Lam Research Corporation Gas switching section including valves having different flow coefficients for gas distribution system
US7896967B2 (en) * 2006-02-06 2011-03-01 Tokyo Electron Limited Gas supply system, substrate processing apparatus and gas supply method
US8187415B2 (en) * 2006-04-21 2012-05-29 Applied Materials, Inc. Plasma etch reactor with distribution of etch gases across a wafer surface and a polymer oxidizing gas in an independently fed center gas zone
US20070249173A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Applied Materials, Inc. Plasma etch process using etch uniformity control by using compositionally independent gas feed
US7541292B2 (en) * 2006-04-28 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Plasma etch process with separately fed carbon-lean and carbon-rich polymerizing etch gases in independent inner and outer gas injection zones
US8231799B2 (en) * 2006-04-28 2012-07-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor apparatus with multiple gas injection zones having time-changing separate configurable gas compositions for each zone
US20070254483A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Applied Materials, Inc. Plasma etch process using polymerizing etch gases and an inert diluent gas in independent gas injection zones to improve etch profile or etch rate uniformity
US7431859B2 (en) * 2006-04-28 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Plasma etch process using polymerizing etch gases with different etch and polymer-deposition rates in different radial gas injection zones with time modulation
US7540971B2 (en) * 2006-04-28 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Plasma etch process using polymerizing etch gases across a wafer surface and additional polymer managing or controlling gases in independently fed gas zones with time and spatial modulation of gas content
JP2008124424A (ja) 2006-10-16 2008-05-29 Tokyo Electron Ltd プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法
US20080178805A1 (en) * 2006-12-05 2008-07-31 Applied Materials, Inc. Mid-chamber gas distribution plate, tuned plasma flow control grid and electrode
US8080479B2 (en) * 2007-01-30 2011-12-20 Applied Materials, Inc. Plasma process uniformity across a wafer by controlling a variable frequency coupled to a harmonic resonator
US7674394B2 (en) * 2007-02-26 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Plasma process for inductively coupling power through a gas distribution plate while adjusting plasma distribution
US7976631B2 (en) 2007-10-16 2011-07-12 Applied Materials, Inc. Multi-gas straight channel showerhead
US20090095221A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-16 Alexander Tam Multi-gas concentric injection showerhead
US20090095222A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-16 Alexander Tam Multi-gas spiral channel showerhead
JP5192214B2 (ja) * 2007-11-02 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 ガス供給装置、基板処理装置および基板処理方法
US20090159213A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Applied Materials, Inc. Plasma reactor gas distribution plate having a path splitting manifold immersed within a showerhead
US20090159002A1 (en) 2007-12-19 2009-06-25 Kallol Bera Gas distribution plate with annular plenum having a sloped ceiling for uniform distribution
US8236133B2 (en) * 2008-05-05 2012-08-07 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with center-fed multiple zone gas distribution for improved uniformity of critical dimension bias
KR101009100B1 (ko) 2008-11-18 2011-01-18 주식회사 케이씨텍 플라즈마 처리장치용 샤워헤드
JP4930495B2 (ja) 2008-12-04 2012-05-16 東京エレクトロン株式会社 基板加熱装置及び基板加熱方法
US8293013B2 (en) * 2008-12-30 2012-10-23 Intermolecular, Inc. Dual path gas distribution device
JP5777615B2 (ja) 2009-07-15 2015-09-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ Ｃｖｄチャンバの流れ制御機構
JP5089669B2 (ja) 2009-10-15 2012-12-05 三菱電機株式会社 薄膜形成装置
WO2011109758A2 (en) * 2010-03-05 2011-09-09 Applied Materials, Inc. Measuring flow properties of multiple gas nozzles of a gas distributor
US9109754B2 (en) * 2011-10-19 2015-08-18 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for providing uniform flow of gas
US8955547B2 (en) * 2011-10-19 2015-02-17 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for providing uniform flow of gas
US8985152B2 (en) * 2012-06-15 2015-03-24 Novellus Systems, Inc. Point of use valve manifold for semiconductor fabrication equipment
US9353440B2 (en) * 2013-12-20 2016-05-31 Applied Materials, Inc. Dual-direction chemical delivery system for ALD/CVD chambers
US9284644B2 (en) * 2014-02-27 2016-03-15 Lam Research Corporation Apparatus and method for improving wafer uniformity
KR102537309B1 (ko) * 2015-10-08 2023-05-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 감소된 배면 플라즈마 점화를 갖는 샤워헤드
US10829855B2 (en) * 2016-05-20 2020-11-10 Applied Materials, Inc. Gas distribution showerhead for semiconductor processing
US10472716B1 (en) * 2018-05-17 2019-11-12 Lam Research Corporation Showerhead with air-gapped plenums and overhead isolation gas distributor
TWI848974B (zh) * 2018-09-14 2024-07-21 美商應用材料股份有限公司 用於多流前驅物配分劑量的裝置
US11420217B2 (en) * 2019-12-19 2022-08-23 Applied Materials, Inc. Showerhead for ALD precursor delivery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170283947A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Applied Materials, Inc. Apparatus And Method For Providing A Uniform Flow Of Gas

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020056237A1 (en) 2020-03-19
KR20230169367A (ko) 2023-12-15
KR20210044907A (ko) 2021-04-23
TW202020218A (zh) 2020-06-01
KR102820568B1 (ko) 2025-06-16
US11186910B2 (en) 2021-11-30
US20200087789A1 (en) 2020-03-19
CN112673461B (zh) 2025-02-21
CN112673461A (zh) 2021-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI848974B (zh) 用於多流前驅物配分劑量的裝置
US10519546B2 (en) Apparatus and method for providing a uniform flow of gas
CN103890912B (zh) 用于提供均匀气流的设备与方法
US10400335B2 (en) Dual-direction chemical delivery system for ALD/CVD chambers
US8955547B2 (en) Apparatus and method for providing uniform flow of gas
TWM570917U (zh) 用於提供均勻氣流之氣體分配設備與處理腔室