[发明专利]具有多孔挡板的低体积喷淋头

说明书

本发明涉及具有多孔挡板的低体积喷淋头。披露了在半导体处理装置中的低体积喷淋头，其可包括多孔挡板以改善原子层沉积期间的流动均一性和清洗时间。该喷淋头可包括增压体积、与增压体积流体连通的一个或多个气体入口、包括多个第一通孔以在半导体处理装置内将气体分配到衬底上的面板以及位于增压体积和一个或多个气体入口之间的区域内的多孔挡板。一个或多个气体入口可包括具有小体积的茎状部以改善清洗时间。挡板可以是多孔的并位于茎状部和增压体积之间以改善流动均一性并避免喷射。

关联申请的交叉引用

本申请要求2015年3月25日提交的题为“LOW VOLUME SHOWERHEAD WITH POROUSBAFFLE(具有多孔挡板的低体积喷淋头)”的美国专利申请No.14/668,511的优先权益，前述美国申请要求2014年5月5日提交的题为“ULTRA LOW VOLUME SHOWERHEAD FOR ATOMICLAYER DEPOSITION(用于原子层沉积的超低体积喷淋头)”的美国临时专利申请No.61/988,834的优先权益，这两篇美国专利申请均整体地并出于所有目的援引包含于此。

技术领域

本公开总体涉及在半导体处理装置中分配气体的喷淋头。本公开的某些方面涉及用于在原子层沉积处理中分配气体的具有多孔挡板的低体积喷淋头。

背景技术

半导体处理工具经常包括被设计成跨半导体衬底或晶片以相对均匀的方式分配处理气体的部件。这些部件在业内通常被称为“喷淋头”。喷淋头一般包括在某种类型的增压体积前面的面板。面板可包括多个通孔，这些通孔允许增压体积内的气体流过面板并流入衬底和面板之间(或支承晶片的晶片支承件和面板之间)的反应空间。通孔一般被布置成使得跨晶片的气体分配导致基本均一的衬底处理。

发明内容

本公开涉及用于半导体处理装置中的喷淋头。所述喷淋头包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的增压体积，所述第一表面和第二表面至少部分地限定喷淋头的增压体积。喷淋头还包括：与增压体积流体连通的一个或多个气体入口；包括多个第一通孔的面板；以及包括多个第二通孔的挡板。多个第一通孔从面板的第一侧延伸至面板的第二侧，其中面板的第一侧限定增压体积的第一表面。挡板包括多个第二通孔，其中挡板位于增压体积和一个或多个气体入口之间的区域内。

在一些实施方式中，面板的直径比挡板的直径至少大四倍。在一些实施方式中，喷淋头的体积在大约50毫升和大约500毫升之间。在一些实施方式中，挡板的孔隙率在大约5％和大约25％之间。在一些实施方式中，相比挡板的中央，多个第二通孔位置更朝向挡板的边缘。在一些实施方式中，喷淋头进一步包括与面板相对的后板，其中后板的一侧限定增压体积的第二表面，并且其中增压体积和一个或多个气体入口之间的区域凹进后板的限定增压体积的第二表面的一侧。

本公开还涉及包括前述喷淋头的半导体处理站。所述半导体处理站包括控制器，该控制器配置有指令以执行下列操作：将衬底提供入半导体处理站；通过喷淋头将反应气体引入半导体处理站以使其吸附到衬底的表面上；通过喷淋头将清洗气体引入到半导体处理站内；以及施加等离子体以从衬底表面上吸附的反应气体形成薄膜层。

在一些实施方式中，薄膜层的膜不均一性小于大约0.5％。在一些实施方式中，膜不均一性与和引入气体反应物、引入清洗气体和施加等离子体中的一者或多者关联的一个或多个处理参数解除联系。在一些实施方式中，在原子层沉积(ALD)循环中形成薄膜层是在小于约1.5秒的时间内执行的。

本公开也涉及包括前面提到的半导体处理站的半导体处理工具。在一些实施方式中，半导体处理工具包括步进式光刻机(stepper)。

附图说明

图1示出具有挡板的示例性喷淋头的等距剖视图。

图2示出具有多孔挡板的示例性低体积喷淋头的等距剖视图。

图3示出图2的低体积喷淋头中的多孔挡板的放大的等距剖视图。