TWM639577U

TWM639577U - 用於改善沉積厚度均勻性的噴淋頭、噴淋頭組件及基板處理系統

Info

Publication number: TWM639577U
Application number: TW111204220U
Authority: TW
Inventors: 伊萊錢; 丹尼爾博特賴特; 飛帆陳; 迪波托斯波達; 凱爾瓦特哈特; 道格拉斯華特阿格紐; 卡夏普蘇布拉馬尼亞
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-04-11
Also published as: TW202339551A; US20250179638A1; JP2025509809A; KR20240167875A; WO2023183009A1; CN218146933U

Abstract

噴淋頭組件包括具有上部的噴淋頭，上部包括在第一方向上延伸且在第二方向上具有第一寬度的氣體通道。下部係連接至上部且包括面板及擋板，面板包括在第一方向上穿過面板垂直延伸的複數氣體通孔，擋板係配置於在面板上方及氣體通道之出口下方的複數柱上。氣體充氣部係定義在上部和下部之間、在第二方向上延伸、以及與氣體通道流體連通。噴淋頭組件包括背面氣體系統以供應氣體至由圍繞噴淋頭之上部配置的伸縮囊所定義的伸縮囊容積。跨噴淋頭的外表面供應第一及第二環形氣流。

Description

用於改善沉積厚度均勻性的噴淋頭、噴淋頭組件及基板處理系統

本揭示內容係關於基板處理系統且更特別地係關於用於基板處理系統的噴淋頭及噴淋頭組件。

[優先權主張]

本申請案主張於2022年3月25日申請的第63/323,710號以及於2022年3月29日申請的第63/325,112號之美國臨時專利申請案的優先權。以上申請案的整體內容藉由參照併入本文中。

此處所提供之先前技術說明係為了大體上呈現本揭示內容之脈絡。在此先前技術章節中所敘述之範圍內的本案列名之創作人的成果、以及在申請時可能不適格作為先前技術之說明書的實施態樣，皆非有意地或暗示地被承認為對抗本揭示內容之先前技術。

基板處理系統係用於執行於例如半導體晶圓之基板上的處理。處理的範例包括沉積、蝕刻、清潔及/或其他處理。在膜至基板上的沉積期間，將處理氣體輸送至處理腔室且在處理腔室中可激發電漿以引發化學反應。

對於沉積製程而言，在基板與基板之間以及基板的一部分與另一部分之間的均勻是重要的。例如，某些沉積製程可能產生具有厚度從基板的中央至基板的邊緣變化的膜。不均勻的膜厚度可能係由氣體輸送的變化、會變的基板溫度、跨基板之電漿條件的變化、及/或其他因子造成。

用於基板處理系統的噴淋頭包括具有氣體通道的上部，氣體通道在第一方向上延伸且在橫切第一方向的第二方向上具有第一寬度。下部係連接至上部且包括面板及擋板，面板包括在第一方向上穿過面板垂直延伸的複數氣體通孔，擋板係配置於在面板上方及氣體通道之出口下方的複數柱上。擋板包括複數擋板孔且在第二方向上具有第二寬度，第二寬度係在第一寬度之1.25至3倍的範圍內。氣體充氣部係定義在上部與下部之間、在第二方向上延伸、以及與氣體通道流體連通。

在其他特徵中，複數擋板孔中的每一者在第一方向上與複數氣體通孔中位於擋板之下方者錯位。複數擋板孔係相對於擋板的中心對稱地配置。第二寬度係在第一寬度之1.75至2.5倍的範圍內。

在其他特徵中，複數氣體通孔具有第一直徑且複數擋板孔具有大於第一直徑的第二直徑。第二直徑係在第一直徑之1.2至6倍大的範圍內。第二直徑係在第一直徑之1.5至3倍大的範圍內。

在其他特徵中，上部包括桿部、從桿部延伸的第一錐形部、以及從第一錐形部延伸並包括附接至下部之徑向外緣的第二錐形部。

在其他特徵中，第一錐形部之側面形成相對於桿部之側面的第一銳角。第二錐形部之側面形成相對於桿部之側面的第二銳角。第一銳角小於第二銳角。

在其他特徵中，P個柱連接在面板與上部的第二錐形部之間，其中P為大於一的整數。P係在8至24的範圍內。P等於12。P個柱排成一圈。P個柱配置在對應於第二錐形部之徑向內緣的第一半徑與對應於第二錐形部之徑向外緣的第二半徑之間。

在其他特徵中，氣體通道具有第一半徑。下部的面向基板面包括從第一半徑延伸至第二半徑的圓部。第一水平部從第二半徑延伸至第三半徑。錐形部從第三半徑延伸至第四半徑。第二水平部從第四半徑延伸至第五半徑。

在其他特徵中，第三半徑係在第二半徑之0.75至2.5倍的範圍內。擋板係配置在第一方向上第一水平部與面板之間距離的25%和75%之間。

在其他特徵中，P個出入孔穿過上部的第二錐形部。P個柱將面板連接至第二錐形部並延伸進入P個出入孔，其中P為大於一的整數。至少一擋板孔與至少一氣體通孔在第一方向上至少部分地重疊。至少一擋板孔與至少一氣體通孔在第一方向上完全重疊。

在其他特徵中，在面板中的氣體通孔係配置在第一區及第二區。在第一區的複數氣體通孔中之第一複數者具有第一孔密度。配置在第二區的複數氣體通孔中之第二複數者具有第二孔密度。第二孔密度大於第一孔密度。

在其他特徵中，第一區延伸至第一半徑，第二區從第一半徑延伸至第二半徑，且第一半徑大於或等於第二半徑之0.7倍。

在其他特徵中，背面氣體系統係配置以沿著桿部、第一錐形部、及第二錐形部以向下且徑向向外的方向供應氣體。

基板處理系統包含噴淋頭及處理腔室，處理腔室包括定義空腔之上表面。環形支撐件係配置在桿部周圍及上表面的空腔中並且包括徑向內表面及徑向外表面。第一環形間隙係形成在環形支撐件的徑向外表面與處理腔室之上表面中的空腔之間。第二環形間隙係形成在環形支撐件的徑向內表面與桿部之間。背面氣體系統供應氣體至第一環形間隙及第二環形間隙。

用於在基板上沉積膜的方法包括使用配置於處理腔室中之噴淋頭輸送處理氣體至基板之曝露表面。噴淋頭包含：包括氣體通道的上部，氣體通道係配置以接收處理氣體、在第一方向上延伸且在橫切第一方向的第二方向上具有第一寬度；包含面板的下部，面板具有在第一方向上穿過面板延伸的複數氣體通孔；以及定義在上部與下部之間且在第二方向上延伸的氣體充氣部。方法包括使用擋板重新定向從氣體通道出來的處理氣體，擋板係位於氣體充氣部中之氣體通道下方及面板上方並包括在第一方向上穿過擋板延伸的複數擋板孔。藉由不具複數孔洞之擋板之部分將處理氣體的第一部分從第一方向重新定向至第二方向。處理氣體的第二部分穿過擋板的複數孔洞並穿過複數氣體通孔中配置於擋板下方者。擋板在第二方向上具有範圍在第一寬度之1.25至3倍內的第二寬度。

在其他特徵中，處理氣體包括反應物及前驅物的至少其中之一。方法包括曝露基板至前驅物及反應物的至少其中之一以形成介電材料。方法包括將介電材料至緻密化電漿進行處理以形成緻密介電材料。

在其他特徵中，擋板孔在第一方向上與複數氣體通孔中位於擋板之下方者錯位。複數擋板孔係相對於擋板的中心對稱地配置。第二寬度係在第一寬度之1.75至2.5倍的範圍內。複數氣體通孔具有第一直徑且複數擋板孔具有大於第一直徑的第二直徑。第二直徑係在第一直徑之1.2至6倍大的範圍內。第二直徑係在第一直徑之1.5至3倍大的範圍內。

在其他特徵中，第一錐形部與桿部的側面之間形成第一銳角。第二錐形部之側面與桿部的側面之間形成第二銳角，其中第一銳角小於第二銳角。

在其他特徵中，P個柱連接在面板及第二錐形部之間，其中P係在8至24的範圍內。P等於12。P個柱係配置在對應於第二錐形部之徑向內緣的第一半徑與對應於第二錐形部之徑向外緣的第二半徑之間。

在其他特徵中，氣體通道具有第一半徑。下部的面向基板面包括從第一半徑延伸至第二辦徑的圓部；從第二半徑延伸至第三半徑的第一水平部；從第三半徑延伸至第四半徑的錐形部；以及從第四半徑延伸至第五半徑的第二水平部。

在其他特徵中，第三半徑係在第二半徑之0.75至2.5倍的範圍內。擋板係配置在第一方向上第一水平部與面板之間距離的25%和75%之間。P個出入孔穿過上部的第二錐形部且P個柱將面板連接至第二錐形部並延伸進入P個出入孔，其中P為大於一的整數。至少一擋板孔與至少一氣體通孔在第一方向上至少部分地重疊。至少一擋板孔與至少一氣體通孔在第一方向上完全重疊。

在其他特徵中，複數氣體通孔中之第一複數者係配置在第一區而具有第一孔密度；且複數氣體通孔中之第二複數者係配置在第二區而具有第二孔密度，其中第二孔密度大於第一孔密度。

在其他特徵中，第一區延伸至第一半徑；第二區從第一半徑延伸至第二半徑；以及第一半徑大於或等於第二半徑之0.7倍。

在其他特徵中，方法包括沿著桿部、第一錐形部、及第二錐形部以向下且徑向向外的方向供應氣體。膜包含介電膜。用於基板處理系統的噴淋頭包括上部，上部包括桿部、具有從桿部以相對於桿部之側面的第一銳角延伸之側面的第一錐形部、從第一錐形部延伸且具有相對於桿部之側面形成第二銳角之側面的第二錐形部、以及穿過上部在第一方向上延伸的氣體通道，其中第二銳角大於第一銳角。下部包括連接至上部的徑向外緣、具有穿過面板在第一方向上延伸之複數氣體通孔的面板、以及配置在於面板及氣體通道之間的複數柱上且包括在第一方向上穿過擋板延伸之複數擋板孔的擋板。氣體充氣部係定義在上部與下部之間並且在橫切第一方向的第二方向上延伸。背面氣體系統係配置以在基板處理期間沿著桿部、第一錐形部、及第二錐形部供應氣體。

用於基板處理系統的噴淋頭包括上部，上部包括桿部、從桿部延伸的第一錐形部、從第一錐形部延伸的第二錐形部。氣體通道在第一方向上穿過上部延伸並具有第一半徑。下部包括連接至上部的徑向外緣、具有在第一方向上穿過面板延伸之複數氣體通孔的面板、以及配置在於面板上方的複數柱上且包括穿過擋板延伸之複數擋板孔的擋板。氣體充氣部係定義在上部的第一表面與下部之間並且在橫切第一方向的第二方向上延伸。上部的第一表面包括從第一半徑延伸至第二半徑的圓部、從第二半徑延伸至第三半徑的第一水平部、以一銳角從第三半徑延伸至第四半徑的錐形部、以及從第四半徑延伸至第五半徑的第二水平部。

用於基板處理系統的噴淋頭包括上部，上部包括桿部、具有從桿部以相對於桿部之側面的第一銳角延伸之側面的第一錐形部、從第一錐形部延伸且具有相對於桿部之側面形成第二銳角之側面的第二錐形部、以及在第一方向上穿過上部延伸的氣體通道，其中第二銳角大於第一銳角。下部包括連接至上部的徑向外緣、具有在第一方向上穿過面板延伸之複數氣體通孔的面板、以及配置在於面板上方的複數柱上且包括在第一方向上穿過擋板延伸之複數擋板孔的擋板。氣體充氣部係定義在上部與下部之間。面板包括延伸至第一半徑的第一區以及從第一半徑延伸至第二半徑的第二區，複數氣體通孔中配置在第一區的第一複數者具有第一孔密度，複數氣體通孔中配置在第二區的第二複數者具有第二孔密度，且第二孔密度大於第一孔密度。

基板處理系統包括具有定義第一空腔之上腔室表面的處理腔室。噴淋頭組件包括噴淋頭，噴淋頭具有上部、包括面板的下部、及配置於上部與下部之間的氣體充氣部。第一環形支撐件係配置在第一空腔中且定義配置以收容噴淋頭之上部的第二空腔。第一環形支撐件定義位於第二空腔之徑向內表面與噴淋頭之上部之徑向外表面之間的第一環形間隙。第二環形間隙係位於第一環形支撐件的徑向外表面與第一空腔的徑向內表面之間。藉由第一環形支撐件將背面氣體分成進入第一環形間隙的第一氣流以及進入第二環形間隙的第二氣流。

在其他特徵中，第一環形支撐件包括上環形部以及從上環形部向下延伸的下環形部。第二空腔穿過上環形部及下環形部。上環形部具有大於下環形部之外徑的外徑。

在其他特徵中，第一環形支撐件包括從第一環形支撐件之徑向內表面通過至第一環形支撐件之徑向外表面的複數通道。第二氣流穿過複數通道至第二環形間隙。第一突出部從第一環形支撐件的徑向內表面徑向地向內延伸以限制氣體進入第一環形間隙的流動。

第二環形支撐件包括氣體通道。環形支撐板係連接至第二環形支撐件並包括與第二環形支撐件之氣體通道的出口流體連通的環形開口。第一突出部從環形支撐板的徑向內表面徑向向內而朝向第一環形支撐件的外表面延伸以限制氣體從氣體通道進入第一環形間隙及第二環形間隙的流動。

在其他特徵中，穿過第一環形間隙的第一氣流少於穿過第二環形間隙的第二氣流。第二氣流係在流經第一環形間隙及第二環形間隙之氣體的60%至90%的範圍內而第一氣流係在流經第一環形間隙及第二環形間隙之氣體的10%至40%的範圍內。第二氣流係在流經第一環形間隙及第二環形間隙之氣體的68%至76%的範圍內而第一氣流係在流經第一環形間隙及第二環形間隙之氣體的24%至32%的範圍內。

在其他特徵中，傾斜機構係配置以相對於第一環形支撐件傾斜噴淋頭。當傾斜機構將噴淋頭相對於居中位置傾斜時，第一環形間隙在第一徑向位置處變窄。伸縮囊係配置在第一環形支撐件的第一表面與環形支撐板的第二表面之間。

在其他特徵中，噴淋頭的上部包括桿部、從桿部延伸的第一錐形部、以及從第一錐形部延伸的第二錐形部。第一氣流及第二氣流係被引導跨越桿部、第一錐形部、及第二錐形部。

在其他特徵中，第一錐形部包括從桿部以相對於桿部之側面的第一銳角延伸的側面。第二錐形部從第一錐形部延伸且包括相對於桿部之側面形成第二銳角的側面。第二銳角大於第一銳角。

在其他特徵中，面板包括在第一方向上穿過面板垂直延伸的複數氣體通孔。噴淋頭的上部包括在第一方向上延伸並在橫切第一方向的第二方向上具有第一寬度的氣體通道。擋板係配置在於面板上方及氣體通道之出口下方的複數柱上，其中擋板包括複數擋板孔並且在第二方向上具有在第一寬度之1.25至3倍之範圍內的第二寬度。

在其他特徵中，複數擋板孔中的每一者在第一方向上與複數氣體通孔中位於擋板之下方者錯位。複數擋板孔係相對於擋板的中心對稱地配置。第二寬度係在第一寬度之1.75至2.5倍的範圍內。複數氣體通孔具有第一直徑且複數擋板孔具有大於第一直徑的第二直徑。第二直徑係在第一直徑之1.2至6倍大的範圍內。第二直徑係在第一直徑之1.5至3倍大的範圍內。

經由詳細說明內容、申請專利範圍及圖式將顯見本揭示內容的其他適用領域。詳細說明內容和具體範例係旨在僅用於說明之目的而非意圖限制本揭示內容的範圍。

100:基板處理系統

102:處理腔室

104:上電極

106:靜電卡盤(ESC)

107:底板

108:基板

109:噴淋頭

110:RF產生系統

111:RF產生器

112:匹配及分配網路

120:致動器

122:升降銷組件

124:升降銷

130:氣體輸送系統

132-1~132-N:氣體源

134-1~134-N:閥

136-1~136-N:質量流量控制器

138-1~138-N:閥

140:歧管

142:加熱器控制器

150:閥

152:泵

160:控制器

161:陶瓷頂層

163:電極

172:電壓源

174:機器人手臂

200:噴淋頭

210:上部

214:下部

216:入口

218:氣體通道

220:出口

224:實心擋板

226:氣體充氣部

230:氣體通孔

234:面板

228,240:柱

d1,d2,d3:寬度

300:噴淋頭

304:上部

306:下部

310:上方部

312:第一錐形部

314:第二錐形部

315:平面部

316:入口

318:氣體通道

320:出口

324:擋板

326:氣體充氣部

328,340:柱

330:氣體通孔

334:面板

348:上表面

349:下表面

350:圓部

352:第一水平部

354:錐形部

356:第二水平部

362:徑向邊緣

364,364-1~364-P:出入孔

α:第一銳角

β:第二銳角

R1:第一半徑

R2:第二半徑

R3:第三半徑

R3’:虛線

R4:第四半徑

R4’:虛線

R5:第五半徑

C:圓圈

d4:垂直距離

370-1~370-H,371,372-1~372-H,380-1~380-H,382-1~382-I:擋板孔

409:噴淋頭組件

410:背面氣體系統

412:氣體源

414:閥

416:空腔

418:處理容積

420:處理腔室之上表面

422:側壁

424,426:環形支撐件

427:開口

432,433:環形間隙

512:內區

514:外區

600,700:方法

610,620,624,628,636,642,644,648,710,720,724,728,732,736,740,742,744,748:步驟

800:噴淋頭組件

801:背面氣體系統

802:背面容積

804:上腔室表面

806:第一空腔

810:第一環形支撐件

811:第二空腔

812:上環形部

814:下環形部

816:環形支撐板

820:第二環形支撐件

821:環形上部

823:環形下部

825:第三空腔

827:扣件

829:桿部

830:傾斜機構

840:伸縮囊

841:表面

843:表面

844,844-1~844-H:通道

845:環形開口

847:傾斜表面

850:徑向內環形間隙

852:突出部

854:徑向外環形間隙

858:高度調整件

860:垂直通道

862:入口

863:環形空腔

866:突出部

910:圓柱導件

912:開口

920:導銷

930:旋轉對準部

931:弧形部

932:溝槽

933:朝上表面

941:孔洞

經由詳細說明內容及所附圖式將更充分理解本揭示內容，其中：圖1為基板處理系統之範例的功能方塊圖，該基板處理系統包括依據本揭示內容之實施例的具有多孔擋板的噴淋頭；圖2A為具有實心擋板配置於其中的市售噴淋頭的側剖面圖；圖2B為配置在圖2A中描繪之噴淋頭的氣體充氣部之面板上方的實心擋板的平面圖；圖3為繪示使用圖2A及2B中所示噴淋頭沉積之膜的不均勻厚度的圖表；圖4A為依據本揭示內容具有包括擋板孔之擋板的噴淋頭之範例的側剖面圖；圖4B為圖4A之噴淋頭之範例的側視圖；圖4C為依據本揭示內容具有包括擋板孔之擋板的噴淋頭之另一範例的側剖面圖；圖4D及4E為依據本揭示內容包括不同的柱之配置的面板之範例的平面圖；圖5至圖9為依據本揭示內容之某些實施例配置於面板上方之擋板之範例的平面圖；圖10為包括沿著圖4A之噴淋頭的背面輸送之背面氣體的噴淋頭組件之範例的側剖面圖；圖11為依據本揭示內容之某些實施例包括具有氣體通孔之內區及外區的噴淋頭面板之範例的仰視圖；圖12為繪示使用圖4A之噴淋頭於基板上沉積之作為基板直徑之函數的膜厚度之範例的圖表；圖13及14為依據本揭示內容用於使用噴淋頭沉積膜之方法之範例的流程圖；圖15為依據本揭示內容包括背面氣體系統之噴淋頭組件之範例的側剖面圖；圖16為依據本揭示內容之某些實施例包括背面氣體系統之噴淋頭組件的一部分之範例的局部側視、剖面、透視圖；及圖17為依據本揭示內容之某些實施例的環形支撐件之範例的透視圖。

在圖式中，可將參考符號重複使用以識別相似及/或相同的元件。

在例如化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或其他沉積製程的沉積製程中，可使用噴淋頭以從氣體輸送系統輸送及分配例如前驅物、惰性氣體及/或淨化氣體的處理氣體至處理腔室。噴淋頭通常包括在處理腔室中向下延伸的上部以及連接至上部的下部。氣體輸送系統連接至穿過上部在第一方向上延伸的氣體通道。氣體通道經由上部輸送處理氣體至噴淋頭的氣體充氣部。下部的面板包括複數氣體通孔。來自氣體充氣部的處理氣體流經面板並流至安置於面板下方的基板上。

在某些情況下，當來自上部的處理氣體經過位於氣體通道之出口正下方的垂直對準氣體通孔時，可能會發生噴射。氣體噴射可能在基板上產生例如高熱點的缺陷。在某些市售噴淋頭中，於氣體通道下方配置實心擋板以消除噴射並重新定向處理氣體，例如參見圖2A及2B。然而，實心擋板導致基板上出現陰影。陰影係指由局部減少的氣流引起的擋板下方區域中之中心低厚度。

圖2A繪示具有實心擋板配置於其中的市售噴淋頭的側剖面圖。在圖2A中，噴淋頭200包括從處理腔室的上表面向下延伸的上部210以及連接至上部210的下部214。氣體充氣部226係定義在上部210與下部214之間。下部214包括面板234。上部210包括具有與氣體輸送系統流體連通之入口216以及連接至氣體充氣部226之出口220的氣體通道218。

流經氣體通道218的氣體撞上氣體充氣部226中附接至面板234的實心擋板224。由於沒有任何氣體具有從氣體通道至對準氣體通孔的直接垂直路徑，實心擋板224乃減少配置於實心擋板224之下的基板位置中的噴射。然而，在此配置下，較少氣體流經位於實心擋板224正下方的氣體通孔。由於輸送較少的處理氣體，實心擋板224下方出現較少的沉積。

在圖2A中，氣體通道218在水平方向(橫切氣體流經氣體通道218之方向)上具有具寬度d1之內徑。實心擋板224在水平方向上具有寬度d2。為了確保氣體動量從垂直方向改變為水平方向，實心擋板224的寬度d2通常明顯寬於氣體通道218之內徑的寬度d1。通常，d2>=4*d1。

再者，在圖2A中，柱240係定位為靠近實心擋板224的外緣。某些市售噴淋頭可能具有將面板234連接至上部210的過多數量的柱 240(例如多於50)。過多數量的柱240可能阻礙面板上氣體通孔的放置，從而導致不均勻的沉積層。

在圖2B中，進一步詳細顯示圖2A中的實心擋板224。實心擋板224被支撐在面板234之表面上方的三個柱228上。藉由實心擋板224將氣流轉向為橫向、填充氣體充氣部226、並經過面板234中的氣體通孔230至曝露基板。實心擋板224導致較少氣體經過定位在實心擋板224正下方的氣體通孔而導致基板上不均勻的沉積厚度。

現在參考圖3，圖2A及2B中所示的噴淋頭產生具有不均勻厚度的膜。於沉積之後，膜在擋板下方區域中具有中心低輪廓。換言之，中心較邊緣低了一段距離-y。可將此效應稱為陰影。由於缺少實心擋板224會出現噴射，實心擋板224的完全移除是不可行的。本揭示內容的實施例描述改善整體氣體分佈均勻性的新噴淋頭組件。

現在參考圖1，顯示用於執行基板處理的基板處理系統100的範例。在以下所述的範例中，基板處理系統可執行熱或電漿增強化學氣相沉積(CVD)、熱或電漿增強原子層沉積(ALD)、或其他沉積製程。在某些實施例中，儘管可沉積其他膜，基板處理腔室乃沉積例如氧化膜的介電膜。然而，噴淋頭亦可用於針對其他型式之無論有無電漿的基板處理分配處理氣體。

基板處理系統100包括封入基板處理系統100之其他組件並容納RF電漿(若有使用)的處理腔室102。基板處理系統100包括上電極104及靜電卡盤(ESC)106。在某些實施例中，ESC 106包括結合至作為下電極之底板107的陶瓷頂層161。於操作期間，基板108係安置在上電極104與下電極之間的ESC 106上。ESC 106包括於沉積期間靜電吸引基板的電極163。電極163可為單極電極或雙極電極。

例如，上電極104可包括引導和分配處理氣體的噴淋頭109。噴淋頭109可包括具有一端連接至處理腔室之頂面的上部。下部通常為圓柱形且在與處理腔室之頂面間隔開的位置處從上部的相對端徑向向外延伸。噴淋頭之基部的面對基板面或面板包括處理氣體或淨化氣體流經其中的複數氣體通孔。

如同以下將結合圖4A至圖9進一步描述的，依據本揭示內容之噴淋頭包括具有擋板孔的多孔擋板。擋板係配置在氣體通道與面板之間的氣體充氣部中。擋板孔允許額外的氣體流經位於擋板下方的氣體通孔。

假若使用電漿，RF產生系統110以一或更多頻率及/或功率位準產生並輸出RF功率至上電極104和下電極的其中之一。上電極104和下電極中的另一者可為DC接地、AC接地或浮接。例如，RF產生系統110可包括產生RF功率的RF產生器111，藉由匹配及分配網路112將RF功率饋送至下電極並將上電極104接地(或反之亦然)。在從腔室裝載及卸載基板的期間可使用致動器120以及包括P升降銷124(其中P為大於2的整數)的升降銷組件122。

氣體輸送系統130包括一或更多氣體源132-1、132-2、...、及132-N(統稱氣體源132)，其中N為大於零的整數。氣體源132供應一或更多處理氣體，例如沉積前驅物、淨化氣體、蝕刻氣體等。在某些實施例中，亦可使用汽化前驅物(未顯示)。藉由閥134-1、134-2、...、及134-N(統稱閥134)和質量流量控制器136-1、136-2、...、及136-N(統稱質量流量控制器136)將氣體源132連接至歧管140。歧管140的輸出係藉由氣體輸送系統130饋送至處理腔室102。例如，歧管140的輸出係饋送至噴淋頭109。

可將加熱器控制器142連接至配置在ESC106中的電阻加熱器。加熱器控制器142可用於控制ESC106及基板108的溫度。此外，ESC106 可包括內部通道(未顯示)以從流體源(未顯示)流動流體以提供台座及基板溫度的進一步控制。閥150及泵152可用於從處理腔室102排出反應物及/或控制處理腔室中的壓力。控制器160可用於控制本文所述的基板處理系統100的諸多組件。

如同以下將進一步描述的，控制器160致使機器人手臂174裝載基板108至ESC106上。控制器160與氣體輸送系統130通信以控制處理、淨化及/或惰性氣體的供應。控制器160與閥150及泵152通信以控制處理腔室內的壓力及/或反應物的排出。控制器160亦致使電壓源172輸出電壓至電極以夾住和鬆開基板。

現在參考圖4A至4E，進一步詳細顯示依據本揭示內容之某些實施例的噴淋頭300。在圖4A及4B中，噴淋頭300包括上部304及下部306。上部304包括從處理腔室之上表面向下延伸的上方部310、從上方部310向外延伸的第一錐形部312。第二錐形部314從第一錐形部312向外延伸。

氣體通道318穿過上部304垂直延伸並且包括與氣體輸送系統流體連通的入口316以及輸送處理氣體至由上部304及下部306相面對表面定義之氣體充氣部326的出口320。在某些實施例中，氣體充氣部326在其頂部表面的徑向內部上定義具有錐形部的通常圓柱形容積(以便為氣體在下述擋板周圍流動提供間隙)。

第一錐形部312相對於上方部310之側面形成第一銳角α。第二錐形部314相對於上方部310之側面形成第二銳角β。在某些實施例中，第一銳角α小於第二銳角β。在某些實施例中，第一銳角α係在從15°至50°的範圍內。在其他實施例中，第一銳角α係在從15°至25°的範圍內，但仍可使用其他數值。在某些實施例中，第二銳角β係在從60°至85°的範圍內。在其他實施例中，第二銳角β係在從70°至80°的範圍內，但仍可使用其他數值。上部之側面的相對平滑過渡讓亂流的背面氣流較少，其改善氣簾的有效性並減少寄生電漿(若有使用)。

在圖4C中，顯示噴淋頭的另一示例性實施例。省略第二錐形部314且第一錐形部312向下延伸而後過渡至在第一平面上延伸的平面部315，第一平面在包括面板334的平面上方與之隔開並且與之平行。

流經氣體通道318的氣體撞上包括複數擋板孔(以下在圖5至圖9中顯示及描述擋板孔的範例)的擋板324。擋板324具有扁平圓柱形並定向於氣體通道318下方的水平方向中。擋板324的水平表面致使部分來自氣體通道318的氣體動量從垂直方向改變為水平方向並填充氣體充氣部326的徑向外部。如同以下將進一步描述的，在擋板324中的複數擋板孔允許部分的處理氣體流經擋板324(以及擋板324下方的氣體通孔)以減少或防止基板上的陰影。

來自氣體通道318的氣體流入氣體充氣部326並穿過面板334中的氣體通孔330。擋板324係安裝在氣體充氣部326鄰近面板334之表面上方的B個柱328上。在某些實施例中，B=3，但仍可使用額外的柱，例如B=4或B=5。

在此範例中，氣體通道318的內徑在橫切氣體流經氣體通道318之垂直方向的水平方向上具有寬度d1。擋板324在水平方向上具有寬度d3。擋板324的寬度d3通常較氣體通道318的寬度d1為寬，以確保處理氣體的垂直動量改變為水平方向。經由測試，已確定當擋板324之寬度d3寬度d1為寬但較圖2A所示的寬度d2為窄時，陰影效應乃更顯著地減少。在某些實施例中，寬度d3係在從1.25*d1至3*d1的範圍內，但仍可使用其他寬度。在某些實施例中，寬度d3係在從1.75*d1至2.5*d1的範圍內，但仍可使用其他寬度。

於第一半徑R1處，出口320過渡至結束於第二半徑R2處的圓部350。圓部350幫助減少氣流亂流。於第二半徑R2處，上表面348以一銳角過渡至第一水平部352直至第三半徑R3(大於R2)。於第三半徑R3處，上表面348過渡至延伸至第四半徑R4(大於R3)錐形部354。第一水平部352及錐形部354為氣體在擋板324周圍順暢流動提供間隙。

在某些實施例中，該銳角係在從8°至20°的範圍內。在某些實施例中，該銳角係在從10°至14°的範圍內，但仍可使用其他角度。於第四半徑R4處，上表面過渡至平行於氣體充氣部326之下表面349的第二水平部356並延伸至第五半徑R5。第一水平部352及錐形部354在擋板324周圍區域中定義擴大的中心腔以增加氣體傳導並確保均勻的氣流。

第一水平部352及錐形部354的長度、角度、及徑向位置係被選定以確保當氣流之動量從垂直方向改變為水平方向時的均勻氣流。圓部350及錐形部354係配置以增加氣體充氣部中的氣體傳導及減少高壓或低壓位置。可理解的，如虛線R3’及R4’所示錐形部354的位置可徑向向內移動。

在某些實施例中，R3係在從0.7*d3至2.5*d3的範圍內，但仍可使用其他數值。在某些實施例中，R3係在從d3至2.0*d3的範圍內，但仍可使用其他數值。假如R3太小，處理氣體流可能受到限制(造成局部增加的壓力)而可能發生處理氣體流經氣體通孔330中的變異。假如R3太大，處理氣體可能具有較低局部壓力而可能發生處理氣體流經氣體通孔330中的變異。起因於較高或較低壓力區域的氣體輸送中的局部變異可能造成陰影效應或膜不均勻性。

在某些實施例中，藉由將P個柱340的頭部附接至下部306之面板334的內表面來組裝噴淋頭，其中P為大於一的整數。然後，將噴淋頭的上部304附接至下部306。徑向邊緣362係附接至面板334的相應邊緣。P個柱 340的軸係經由穿過第二錐形部314之相應出入孔364(顯示一出入孔)插入並附接至上部304。在某些實施例中，P個柱340係熔接或型鍛至面板334及/或上部304的出入孔364中。

P個柱340將上部304連接至面板以於處理期間發生的顯著溫度變化期間幫助維持上表面348與面板334之間的間距。換言之，P個柱340抵抗面板334由於加熱及冷卻引起之膨脹/收縮的移動，面板334之移動可能導致缺陷或不均勻性。在某些實施例中，柱的數量P係設定在8至24的範圍內。在不受特定理論的限制下，少於8個柱通常不能充分防止面板的移動，而多於24個柱不能提供足以擔保加工及/或材料成本的性能改善。

如圖4D所示，在某些實施例中，P=12，P個柱340排成具有半徑在R4和R5之間的圓圈C，且P個柱340在該圓圈的圓周上等距相隔。可能需要P個柱340之間隔遠離360/P和圓圈C的一些角度調整，以將柱放置在穿過面板的氣體通孔330之上。在某些實施例中，P可等於14、16、18、20、或22。在某些市售噴淋頭中，使用了明顯較多數量的柱而增加生產噴淋頭的成本。太多的柱亦減少氣體通孔可配置於面板上的位置。在某些實施例中，P個柱340係排成在R4和R5之間具有預定半徑的二或更多圓圈。

在圖4E中，在其他實施例中，P個柱以非圓形的圖案排列在R4和R5之間。在某些實施例中，P個柱340係排列在R4和R5間之距離的25%和75%之間。

在某些實施例中，P個柱340具有倒「T」型的橫截面並包括頭部及軸。頭部具有較軸為大的直徑。P個柱340之頭部的頂表面係附接至面板之下表面349。P個柱340的軸係插入並附接至第二錐形部314中之出入孔364的內表面。

在某些實施例中，P個柱340之頭部的高與P個柱340之頭部之直徑的比例係在0.5至1.0的範圍內。在其他實施例中，P個柱340之頭部的高與P個柱340之頭部之直徑的比例係在0.6至0.8的範圍內。

在某些實施例中，P個柱340的高(包括頭部及軸)與P個柱340之頭部之直徑的比例係在0.2至0.5的範圍內。在其他實施例中，P個柱340之全高(包括頭部及軸)與P個柱340之頭部之直徑的比例係在0.25至0.35的範圍內。在某些實施例中，軸之直徑與頭部之直徑的比例係在0.70至0.95的範圍內。在其他實施例中，軸之直徑與頭部之直徑的比例係在0.80至0.90的範圍內。

回到圖4A，氣體充氣部326的垂直距離d4係定義在面板334之下表面349與第一水平部352之間。在某些實施例中，擋板324係垂直地居中在0.25*d4與0.75*d4之間。在某些實施例中，由第二水平部356定義的平面穿過擋板324。擋板324在氣體充氣部326中的垂直位置係被選定以確保充足的氣體橫向地(而後穿過在擋板324之外側徑向配置的氣體通孔330)且垂直地穿過擋板324之擋板孔(而後穿過擋板324之下的氣體通孔330)流動以允許均勻地氣流。

在圖5至圖9中，進一步詳細顯示擋板324中擋板孔的諸多範例。在圖5中，擋板324於面板334之表面上方被支撐於B個柱328上。雖然顯示B=3個柱，仍可使用額外的柱。擋板324包括複數擋板孔370-1、370-2、...、及370-H(總稱擋板孔370)，其中H為大於一的整數。雖然大部分的氣流被擋板324橫向地轉向並最終穿過面板334中的氣體通孔330，但至少某些氣流垂直地行經擋板324中的擋板孔370而後至少部分橫向地、而後垂直地穿過位於擋板324下方的氣體通孔330。

在某些實施例中，擋板孔370係相對於擋板324的中心對稱地排列以確保相對於基板之中心均勻的氣流。在圖5顯示的範例中，H=6且擋板孔370係以圓形圖案對稱地排列，但仍可使用額外的或較少的氣體通孔。在某些實施例中，擋板孔370的直徑在面板334中氣體通孔330之1.2至6倍大的範圍內，但仍可使用其他直徑。在某些實施例中，擋板孔370的直徑在面板334中氣體通孔330之1.5至3倍大的範圍內，但仍可使用其他直徑。

在某些實施例中，將擋板324移動或旋轉定向，使得擋板孔370與面板334中位於擋板孔370垂直下方的氣體通孔330錯位。由於將擋板孔錯位，氣體垂直地流經擋板孔、撞上面板而被水平地轉向，而後氣體垂直地穿過氣體通孔330。在圖6中，於擋板324的中央配置額外的擋板孔371。額外的擋板孔371在擋板324之中央的配置維持擋板孔的對稱以促進均勻的氣流。擋板孔在擋板324中的對稱趨向讓氣體在面板334中位於擋板孔370垂直下方的氣體通孔330中均衡流動。

在某些實施例中，無論擋板孔的總數為何，擋板324具有約2%至10%的表面積被擋板孔(不包括用於柱328的孔)覆蓋。在某些實施例中，無論擋板孔的總數為何，擋板324具有約4%至8%的表面積被擋板孔(不包括用於柱328的孔)覆蓋。該表面積係由擋板324面對氣體通道318的表面定義。

在圖7中，擋板324包括擋板孔372-1、372-2、372-3、...、372-H。擋板孔372-1、372-2、...、及372-H的至少其中之一(例如圖7中的372-3)至少部分地與面板中位於垂直下方之氣體通孔330的至少其中之一重疊。可理解的，部分重疊可用於經由氣體通孔330的至少其中之一在某些位置中策略性地供應額外的處理氣體以允許處理氣體輸送的微調。例如，儘管使用具有擋板孔的擋板，但在基板上出現局部陰影或低熱點的情況下仍可使用部分重疊。

在圖8中，擋板孔370-1、370-2、...、及370-H的至少其中之一(例如圖8中的370-H)與面板中位於擋板324垂直下方之氣體通孔330的至少其中之一完全重疊而其餘的擋板孔係錯位的。可理解的，完全重疊可用於經由氣體通孔330的至少其中之一在某些位置處策略性地供應額外的處理氣體以允許處理氣體輸送的微調。

可理解的是，儘管顯示擋板孔之特定的孔洞圖案與數量，仍可使用其他的擋板孔之孔洞圖案與數量以進一步微調氣體輸送。例如，可使用每一者具有較小及/或較大直徑之較多數量的擋板孔以進一步調整氣流以防止陰影。例如在圖9中，顯示擋板孔380-1、380-2、...、及380-H以及擋板孔382-1、382-2、...、及382-I。在此範例中，擋板孔380-1、380-2、...、及380-H具有較擋板孔382-1、382-2、...、及382-I為大的直徑。儘管在圖5至圖8中擋板孔係在第一圓形圖案中以間隔配置方式排列，但擋板孔382-1、382-2、...、及382-I係排列在包括擋板孔380-1、380-2、...、及380-H之第二圓形圖案內的第一圓形圖案中。在其他實施例中，在給定的圓形圖案中之擋板孔的直徑可不相同以調整局部的氣體輸送。儘管在圖5至圖9中描繪圓形的擋板孔，在某些實施例中，擋板孔可為不同的形狀，例如橢圓形、矩形、三角形、正方形、或上述形狀之組合。

參考圖10，使用包括用以沿著噴淋頭之背面供應背面氣體之背面氣體系統410的噴淋頭組件409可達成對不均勻性的額外改善。在某些實施例中，背面氣體系統410包括氣體源412及閥414以供應背面氣體至空腔416。噴淋頭係安裝於包括上表面420及側壁422的處理腔室之處理容積418的內部。環形支撐件424及426係用於在處理腔室中安裝噴淋頭。環形支撐件426係配置於環形支撐件424下方。處理腔室的上表面420包括開口427以收納環形支撐件426。環形間隙432及433係分別定義在環形支撐件426與上表面420 中的開口之間以及環形支撐件426與上方部310之間。環形間隙432係配置於環形支撐件426的外徑處且環形間隙433係配置於環形支撐件426的內徑處。

來自氣體源412的背面氣體流經環形間隙432及433並跨越由上方部310定義的側表面、第一錐形部312及第二錐形部314。在某些實施例中，氣體為例如氬(Ar)的惰性氣體。在其他實施例中，使用例如氣體分子氧(O₂)的氣體。背面氣流減少噴淋頭上方的寄生電漿並改善來自噴淋頭之處理氣流於基板之邊緣處的均勻性。背面氣流亦提供圍繞噴淋頭之徑向外緣的氣幕以控制並集中由噴淋頭供應的處理氣體至圍繞基板之徑向外緣的半徑。

現在參考圖11，面板334的面相基板面係顯示為包括定義內區512及外區514的氣體通孔圖案。內區512及外區514包括具有不同圖案及/或間距的氣體通孔330。在某些實施例中，內區512延伸至第一半徑而外區514從第一半徑延伸至第二半徑。在某些實施例中，如圖所示，相較於在內區512中之氣體通孔330的密度，在外區514中之氣體通孔330的密度較大。

在此範例中，於內區512及外區514中的圖案具有相同的形狀但氣體通孔排列得更靠近在一起。在其他實施例中，兩者圖案及密度皆不同。又在其他實施例中，孔洞圖案具有相同尺寸但在內區512中之氣體通孔的直徑較外區514為小。在某些實施例中，內區512的第一半徑大於或等於外區514之第二半徑的0.7倍。在某些實施例中，第一半徑大於或等於第二半徑的0.8倍。

在使用具有具均勻密度之氣體通孔之單一區的面板的某些應用中，可能減少流經在面板334之徑向外區域中之氣體通孔330的氣體而造成在基板之徑向外部中較少的膜沉積。相對於內區512增加外區514中之氣體通孔330的密度增加了在外區514中供應之處理氣體的流動，從而減少不均勻性。

現在參考圖12，包括一或更多上述特徵的噴淋頭組件(顯示於圖4A中)更均勻地輸送氣體至基板。因而，帶有該噴淋頭的處理腔室產生在中央及邊緣處具有更均勻厚度的膜。換言之，沉積於基板上之膜的中央及邊緣兩者都更接近高度Y(而非如圖3所示的邊緣在高度Y而中央在高度(Y-y))。在不受任何特定理論的限制下，圖5至圖9中的擋板、擋板的放置、中心腔空間、背面氣體、支撐柱之減少的數量及具體位置、以及本文所述的其他特徵允許處理氣體至基板之中央更均勻的輸送，同時仍保護基板之中央部分免受噴射的不利影響。如此，因而顯著地減少了基板中央處之厚度的不均勻性。

如上所述，可將包括具有擋板孔之擋板的噴淋頭用於沉積膜。例如在化學氣相沉積(CVD)或電漿增強CVD(PECVD)期間，將基板曝露至一或更多前驅物氣體並可使用熱、電漿或反應物以引起在基板上沉積膜的化學反應。藉由曝露至前驅物及反應物氣體的持續時間、氣流速率、電漿功率、基板溫度及/或腔室壓力可至少部分地控制膜的厚度。

在圖13中，顯示用於使用CVD或PECVD並使用包括具有擋板孔之擋板及依據本揭示內容之其他特徵的噴淋頭或噴淋頭組件來沉積膜之方法600的範例。例如，可使用CVD或PECVD製程來沉積例如氧化矽(Si_xO_y，其中x和y為大於或等於一的整數)的介電膜，但仍可沉積其他型式的膜。

於610，輸送基板至處理腔室中的基板支撐件上。於620，設定處理腔室壓力至預定壓力範圍並加熱基板至預定溫度範圍。於624，經由具有包括擋板孔之擋板的噴淋頭於預定周期供應一或更多前驅物氣體至處理腔室。在某些實施例中，背面氣體系統於膜之沉積期間供應背面氣體以防止背面寄生電漿及/或用以提供氣簾。

於628可在處理腔室中可選地激發電漿以促進化學反應。在預定周期期間可連續地供應電漿功率或以預定子區間在二或更多功率位準之間切換電漿功率。於預定周期之後，熄滅電漿(若有使用)。可依需求執行處理腔室之氣體淨化及/或排出。

如在636所判定的，方法600可執行額外的CVD或PECVD循環以增加沉積於基板上之膜的厚度。例如，可週期性地停止沉積以允許執行緻密化或鈍化步驟。在某些實施例中，藉由在預定周期中供應緻密化氣體並激發電漿而執行緻密化步驟。在某些實施例中，緻密化氣體包括惰性氣體，例如氦、氦與分子氧之混合物及/或氣體或氣體混合物。

若636為否，則方法回到624。當已完成基板之處理時，於642可將基板可選地曝露至緻密化電漿。於644，從處理腔室中移除基板。於648，方法藉由回到610而處理額外的基板或是結束。

如上所述，包括具有擋板孔之擋板的噴淋頭可用於執行複數原子層沉積(ALD)或電漿增強ALD(PEALD)循環。於一ALD或PEALD循環期間，以第一預定周期曝露基板至前驅物氣體，於第一預定周期期間前驅物以自限方式吸附至基板的曝露表面上。在某些實施例中，大約一單層吸附至基板的表面上。於第一預定周期之後，處理腔室進行淨化或排氣。之後，以第二預定周期供應反應物氣體至處理腔室。可使用熱及/或電漿以引起吸附於基板之表面上的前驅物與反應物氣體之間的化學反應以產出膜。於第二預定周期之後，處理腔室進行淨化或排氣。執行額外的循環以增加膜的厚度。

現在參考圖14，顯示用於使用ALD或PEALD以及包括具有擋板孔之擋板及上述其他特徵的噴淋頭或噴淋頭組件來沉積膜之方法700的範例。例如，可使用ALD或PEALD製程來沉積例如氧化矽(Si_xO_y，其中x和y為整數)的介電膜，但仍可沉積其他型式的膜。

於710，輸送基板至處理腔室中的基板支撐件上。於720，設定處理腔室壓力至預定壓力範圍並加熱基板至預定溫度範圍。於724，使用噴淋頭(包括具有擋板孔之擋板及/或上述其他特徵)以預定周期供應前驅物氣體以允許前驅物以自限方式吸附至基板上。在某些實施例中，該預定周期係在從約0.1秒(s)至約60s、0.2s至約6s、或約0.3s至約2s的範圍內。如本文所使用的，約意指+/- 10%。在某些實施例中，背面氣體系統於沉積期間供應背面氣體。

於728，在該預定周期之後，供應淨化氣體以對處理腔室進行排氣。於732，使用噴淋頭供應反應氣體至處理腔室以引起與基板之表面上前驅物的化學反應。可在處理腔室中可選地激發電漿以促進化學反應。於736，在預定周期之後，熄滅電漿(若有使用)並供應淨化氣體以進行處理腔室之排氣。

若於基板上待執行額外的ALD或PEALD循環，則方法回到724。當已完成基板之處理時，於742可將基板可選地曝露至緻密化電漿。於744，從處理腔室移除基板。於748，方法藉由回到710而處理額外的基板或是結束。

在某些實施例中，於處理期間基板的溫度係設定在從100℃至800℃的範圍內。在其他實施例中，於處理期間基板的溫度係設定在從300℃至700℃的範圍內。又在其他實施例中，於處理期間基板的溫度係設定在從350℃至500℃的範圍內。在某些實施例中，處理壓力係在從約0.1托(T)至約30T的範圍內。在某些實施例中，處理壓力係在從約1T至約10T的範圍內。

假如使用RF電漿，可以在從10W至10kW之範圍內的一或更多頻率供應電漿功率。RF功率源可包括以一或更多頻率操作的一或更多功率源，例如低頻及高頻功率源。低頻源可在從約10kHz至約500kHz的範圍內操作。在其他實施例中，低頻源可在從約200kHz至約450kHz(例如，430kHz)的範圍內操作。高頻源可在從約1.5MHz至約3GHz的頻率範圍內操作。僅作為範例，高頻源可操作於約1.8MHz、13.6MHz、27MHz、40MHz、60MHz或2.54GHz，但仍可使用其他頻率。

在某些實施例中，膜包含氧化矽且前驅物包含含矽前驅物。在某些實施例中，含矽前驅物包含矽烷。在某些實施例中，矽烷包括胺基矽烷。胺基矽烷包括鍵結至矽原子的至少一氮原子。胺基矽烷亦包括氫、氧、鹵素及/或碳原子。胺基矽烷的範例包括雙(三級丁基胺基)矽烷(BTBAS)、N-(二乙基胺基矽基)-N-乙基乙胺(SAM-24)；三(二甲基胺基)矽烷(3DMAS)及四(二甲基胺基)矽烷(4DMAS)。

在某些實施例中，反應物包括含氧反應物或氧及含氫反應物。在某些實施例中，含氧反應物或氧及含氫反應物係選自由分子氧(O₂)、過氧化氫(H₂O₂)、臭氧(O₃)、分子氫(H₂)、水(H₂O)或上述之組合所組成的群組。

可使用本文所述噴淋頭沉積之膜的其他範例顯示及描述於以下共同受讓的PCT公開案中：於2020年7月24日提出申請的PCT公開案第WO2021/025874號「含矽膜之熱原子層沉積(THERMAL ATOMIC LAYER DEPOSITION OF SILICON-CONTAINING FILMS)」；於2021年7月21日提出申請的PCT公開案第WO2022/020528號「具有控制膜特性及高沉積速率的保形熱CVD(CONFORMAL THERMAL CVD WITH CONTROLLER FILM PROPERTIES AND HIGH DEPOSITION RATE)」；以及於2021年6月28日提出申請的PCT公開案第WO2022/006010號「降低半導體裝置中層內電容(REDUCING INTRALEVEL CAPACITANCE IN SEMICONDUCTOR DEVICES)」，特此藉由參照將上述所有文獻的整體內容併入本文中。

現在參考圖15及圖16，使用包括噴淋頭300及背面氣體系統801的噴淋頭組件800可實現對於不均勻性的額外改善。噴淋頭300係安裝於處理腔室之處理容積的內部。將背面氣體供應至噴淋頭之下部與上腔室表面之間的背面容積802以減少寄生電漿及/或提供氣簾。將處理氣體供應至氣體充氣部並穿過面板以在基板的曝露表面上沉積膜。在某些實施例中，背面氣體系統801產生沿著噴淋頭之徑向外表面的第一及/或第二環形氣流。

當安裝噴淋頭於處理腔室的外殼內時，應將噴淋頭的面板精確地定位(例如，在與包括基板支撐件之平面平行的平面中與基板間隔預定距離)以避免造成沉積不均勻。換言之，面板與基板之不同位置處之基板的曝露表面間預定距離的變異造成沉積不均勻。由於機械加工公差變異，可能需要在設置或維護期間精確地調整噴頭的傾斜度以相對於基板支撐件之平面與面板之平面對齊，以防止沉積不均勻。

當在設置或維護期間相對於噴淋頭安裝結構傾斜噴淋頭時，在某些徑向位置中減少或限制第一環形氣流。在圖15至圖17中的噴淋頭組件800輸送第一及第二環形氣流兩者而其中第二環形氣流係與第一環形氣流同心並在第一環形氣流之徑向外側配置。第二環形氣流不受噴淋頭之傾斜影響。如以下所述經由第二環形氣流之更多氣體的供應乃降低對於由於傾斜而發生之第一環形氣流之變化以及安裝與安裝間之變化的敏感度。

處理腔室包括腔室外殼以侷限處理氣體及/或電漿。腔室外殼包括上腔室表面804、腔室側壁及下腔室表面(兩者皆未顯示)。第一空腔806穿過上腔室表面804垂直延伸。如以下將進一步描述的，背面氣體系統801供應分開成第一環形氣流及第二環形氣流而沿著噴淋頭300之徑向外表面(例如，上方部310、第一錐形部312及第二錐形部314)通過的背面氣體。在某些實施例中，第二環形氣流相較第一環形氣流乃供應更多氣體至背面容積802。

第一環形支撐件810係配置在上腔室表面804的第一空腔806中。第一環形支撐件810具有「T」形橫截面。第一環形支撐件810包括第二空腔811(垂直穿過第一環形支撐件810)、上環形部812、及下環形部814。在某些實施例中，上腔室表面804的第一空腔806與第二環形支撐件820具有互補或匹配的相對表面。

在某些實施例中，上環形部812具有較下環形部814之外徑為大的外徑。噴淋頭300的上方部310係配置在第二空腔811中。當噴淋頭300在第二空腔811內傾斜時，第一環形支撐件810相對於上腔室表面804中的第一空腔806保持靜止。因而，噴淋頭300的側面更靠近第一環形支撐件810移動而造成第一環形氣流在某些徑向位置中的限制。

第二環形支撐件820係安裝至上安裝表面(未顯示)。在某些實施例中，第二環形支撐件820具有「T」形橫截面。第二環形支撐件820包括環形上部821、環形下部823及垂直穿過前兩者的第三空腔825。環形上部821具有較環形下部823之外徑為大的外徑。扣件827將第二環形支撐件820連接至噴淋頭300之上方部310以及至環形支撐板816。噴淋頭300的桿部829穿過第二環形支撐件820中的第三空腔825並連接至氣體輸送系統。氣體輸送系統如上所述的供應處理氣體至氣體通道及氣體充氣部。

環形支撐板816係安裝於第二環形支撐件820下方。第一環形支撐件810的上環形部812係藉由傾斜機構830連接至環形支撐板816。傾斜機構830包括允許噴淋頭300在由第一環形支撐件810定義的第二空腔811內之受控傾斜的可變長度支腳。傾斜機構830允許噴淋頭300(及面板)相對於基板支撐之上表面之傾斜的微調整。在某些實施例中，傾斜機構830在0°至1°的範圍內調整傾斜，但仍可使用其他範圍。

伸縮囊840係圍繞第二環形支撐件820之徑向外表面配置以定義圍繞第二環形支撐件820之環形下部823的彈性容積(或「伸縮囊容積」)。伸縮囊840彈性地將環形支撐板816之下方徑向內表面841連接至第一環形支撐件810之徑向內面向上方表面843以定義伸縮囊容積。背面氣體係供應至伸縮囊容積並藉由第一環形支撐件810分成第一及第二環形氣流。

上環形部812的徑向內表面定義環形開口845以及在上環形部812與下環形部814之間的過渡處或附近以銳角向內延伸的環形傾斜表面847。H個通道844穿過上環形部812及/或下環形部814向下且向外延伸，其中H為大於4且小於60的整數。在某些實施例中，H個通道844的入口係位於環形傾斜表面847上，但仍可使用其他位置。

H個通道844從第一環形支撐件810的徑向內表面延伸至第一環形支撐件810的徑向外表面。藉由流經H個通道844之氣體供應第二環形氣流進入位於下環形部814之徑向外表面與第一空腔806之徑向內表面之間的徑向外環形間隙854中。

突出部852係形成於第一環形支撐件810在上環形部812與下環形部814之間的過渡處或附近的徑向內表面上。突出部852限制氣流進入位於第一環形支撐件810之徑向內表面與噴淋頭300之上方部310之徑向外表面之間的徑向內環形間隙850中。

供應至伸縮囊容積中的氣體分開成第一及第二氣流。第一或徑向內氣流流經突出部852並進入徑向內環形間隙850中。第二或徑向外氣流穿過H個通道844並進入徑向外環形間隙854中。

現在參考圖16，進一步詳細顯示噴淋頭300的傾斜機構830及其他特徵。在某些實施例中，傾斜機構830包括具有可變長度並從第二環形支撐件820穿過環形支撐板816至第一環形支撐件810之朝上表面的高度調整件858。在某些實施例中，高度調整件858包括由第一環形支撐件810中的螺紋孔接收的螺栓。轉動螺栓乃增加或減少高度調整件858的長度以及分隔環形支撐板816與第一環形支撐件810的局部距離。

在某些實施例中，高度調整件858中的三者間隔120°。換言之，可個別地調整高度調整件858以造成高度調整及/或傾斜的所需量。藉由對基板支撐件上方之面板的高度調整相同量而可增加或減少所有高度調整件858的高度。儘管顯示例如螺栓的手動調整高度調整件，仍可使用具有伸縮氣缸的致動器(例如步進馬達或其他調整裝置)。

藉由氣體源412及閥414供應背面氣體至穿過第二環形支撐件820向下延伸之垂直通道860的入口862。氣體流入在環形支撐板816之上表面與第二環形支撐件820之下表面之間由環形支撐板816定義的環形空腔863中。在某些實施例中，將一或更多O形環(未顯示)用於密封二或更多組件之間的相鄰表面。氣體穿過垂直通道860向下流動進入環形空腔863中、徑向地向內、向下經過突出部866、而進入伸縮囊容積中。突出部866限制從氣體源至伸縮囊容積中的氣流。

現在參考圖16及17，進一步詳細顯示第一環形支撐件810。當高度調整件858的高度受調整時(圖16)，從第一環形支撐件810延伸的圓柱導件910穿過環形支撐板816中的開口912。圓柱導件910允許噴淋頭相對於第一環形支撐件810的相對移動(例如，傾斜)。高度調整件858係收容於圓柱導件910中。由第二環形支撐件820中的相應孔洞收容的導銷920係用於將環形支撐板816相對於第二環形支撐件820對齊。複數孔洞941垂直穿過下環形部814並收容扣件(未顯示)以將第一環形支撐件810附接至第二空腔811中的上腔室表面804。

H個通道844的入口係顯示為圍繞環形傾斜表面847配置。可將一或更多旋轉對準部930定義於位於第一環形支撐件810之朝上表面933中的溝槽932(例如，圓形溝槽)中。在某些實施例中，旋轉對準部930包括從溝槽 932徑向向外延伸的弧形部931以提供掣子。可在溝槽932周圍相對於所顯示之旋轉對準部930的不同徑向位置處配置額外的旋轉對準部。

返回參考圖15，在某些實施例中，穿過徑向內環形間隙850的第一或徑向內氣流的第一流速小於穿過徑向外環形間隙854的第二或徑向外氣體的第二流速。在某些範例中，第一氣流係在供應至伸縮囊容積中之背面氣體的10%至40%的範圍內而第二氣流係在供應至伸縮囊容積中之背面氣體的60%至90%的範圍內。在某些範例中，第一氣流係在供應至伸縮囊容積中之氣體的24%至32%的範圍內而第二氣流係在供應至伸縮囊容積中之氣體的68%至76%的範圍內。在其他範例中，第一及第二環形氣流係幾近相等或者第一環形氣流係大於第二環形氣流。

在某些實施例中，相較於徑向內氣流，更多供應至伸縮囊容積的背面氣體被分為徑向外氣流。當不傾斜噴淋頭300時，徑向內環形間隙850中圍繞第一環形支撐件810之圓周的間隔相對均勻。當傾斜噴淋頭300時，噴淋頭300相對於第一環形支撐件810移動。徑向內環形間隙850中在第一環形支撐件810之某些徑向位置中的間隙較小，從而將第一氣流改移至背面容積。藉由將背面氣體分成兩環形氣流且流動更多背面氣體至徑向外環形氣流，噴淋頭300減少了由傾斜引起之變化的影響。相較於僅提供單一背面氣流路徑的噴淋頭，沉積的徑向均勻性受傾斜的影響明顯較小。

以上描述本質上僅係說明性的而絕非旨在限制揭示內容、其應用、或用途。本揭示內容的廣泛教示內容可以諸多形式加以實施。因此，雖然本揭示內容包括特定範例，但本揭示內容的真實範圍不應受到如此限制，因為其他修改將於研究圖示、說明書、及以下申請專利範圍後變得明顯。應理解在不改變本揭示內容的原則下，方法中的一或更多步驟可以不同的順序(或同時地)執行。再者，儘管以上將每一實施例描述為具有特定特徵，但關於本揭示內容之任何實施例所描述之任何一或更多該些特徵可在任何其他實施例的特徵中實施及/或與任何其他實施例的特徵結合，即使沒有明確描述該結合。換言之，所描述的實施例並不相互排斥，且一或更多實施例彼此的交互排列仍在本揭示內容的範圍內。

使用諸多術語來描述元件之間(例如，模組之間、電路元件之間、半導體層之間等)的空間和功能關係，諸多術語包括「連接」、「接合」、「耦合」、「相鄰」、「旁邊」、「於其上」、「之上」、「之下」、及「配置」。除非明確描述為「直接」，否則當在以上揭示內容中描述第一和第二元件之間的關係時，該關係可為第一和第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，但亦可為第一和第二元件之間存在一或更多中間元件(空間上或功能上)的間接關係。在本文中所使用的用語「A、B、和C的至少其中之一」應解釋為意指使用非排他性邏輯「或(OR)」之邏輯(A或B或C)，而不應解釋為意指「A的至少其中之一、B的至少其中之一、及C的至少其中之一」。

在某些實施方式中，控制器為系統的一部分，而該系統為上述範例之一部分。如此系統可包含半導體處理設備，其包括：一或複數處理工具、一或複數腔室、用於處理的一或複數工作台、及/或特定處理組件(例如晶圓台座、氣流系統等)。這些系統可與用以在處理半導體晶圓或基板之前、期間、與之後控制所述系統之操作的電子設備整合。該電子設備可被稱為「控制器」，其可控制一或複數系統的諸多組件或子部件。依據製程條件及/或系統的型式，可將控制器編程以控制本文所揭示之任何製程，包括處理氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體輸送設定、定位與操作設定、晶圓移進移出工具以及與特定系統連接或介面接合之其他傳送工具及/或裝載鎖。

總的來說，可將控制器定義為具有接收指令、發出指令、控制操作、實行清潔操作、實行端點測量等等之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。該積體電路可包括儲存程式指令的韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSPs)、定義為特殊應用積體電路(ASICs)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或更多微處理器、或微控制器。程式指令可為以諸多個別設定(或程式檔案)之形式傳送到控制器之指令，其定義用以在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓、或對於系統實現特定製程的操作性參數。在某些實施例中，該操作性參數可為由製程工程師定義之配方的一部分，以在一或更多的層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製造期間完成一或更多的處理步驟。

在某些實施方式中，控制器可為電腦之一部分或耦接至電腦，該電腦與系統整合、耦接至系統、或透過網路連結至系統、或其中之組合。例如，控制器可位於「雲端」或為晶圓廠主電腦系統之全部或部分，其可允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可允許遠端存取系統，以監控製程操作之目前進度、檢視先前製程操作之歷史、從大量製程操作檢視趨勢或效能度量指標，用以改變當前處理的參數、用以設定接續當前處理的處理步驟、或用以開啟新的製程。在某些範例中，遠端電腦(例如伺服器)可利用網路將製程配方提供到系統，網路可包括區域網路或網際網路。遠端電腦可包括使用者介面，其允許參數及/或設定的輸入或程式化、而之後這些參數及/或設定從遠端電腦傳送到該系統。在某些範例中，控制器接收資料形式的指令，其針對待於一或更多操作期間執行之每一處理步驟指定參數。應理解的是，可將參數指定至待執行之製程的型式及控制器配置以與其介面接合或對其控制之工具的型式。因此，如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含一或更多以網路連結在一起、並針對相同目的而運作的分散式控制器，該相同目的例如本文所描述之製程與控制。用於如此目的之分散式控制器的範例為與遠端設置(例如在平台層或為遠端電腦的一部分)的一或更多積體電路通信之腔室上的一或更多積體電路，其結合以控制腔室上的製程。

在不受限制的情況下，示例性的系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、斜面邊緣蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室或模組、以及可與半導體晶圓之生產及/或製造相關或用於其中的任何其他半導體處理系統。

如以上所提及的，根據欲使用工具執行的單數或複數的處理步驟，控制器可與下列之一或更多者通信：其他工具電路或模組、其他工具組件、叢集工具、其他工具介面、相鄰的工具、附近的工具、坐落在整個工廠的工具、主電腦、另一控制器、或其在半導體製造廠中將晶圓之容器攜帶往來工具位置及/或裝載埠之用於材料傳送的工具。

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