用于改善流动均匀性的具有面板孔的低体积喷头制造技术

本发明专利技术涉及用于改善流动均匀性的具有面板孔的低体积喷头。在半导体处理装置中的喷头可包括配置成改善原子层沉积期间的流动均匀性的面板通孔。该喷头可包括用于分配气体到衬底上的具有多个通孔的面板，其中所述面板包括小直径的通孔。例如，所述通孔中的每一个的直径可小于约0.04英寸。此外或可替代地，该喷头还可包括边缘通孔，这些边缘通孔沿具有大于正在处理的衬底直径的直径的环被周向地定位。该喷头可以是低体积喷头并且可包括邻近与喷头的充气容腔连通的一个或多个气体入口的挡板。具有小直径通孔和/或边缘通孔的面板能够改善总的膜非均匀性，能够改善在衬底边缘处的方位角膜非均匀性，并且能够在较高RF功率下执行操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于在半导体处理装置中分配气体的喷头。本公开的某些方面涉及用于在原子层沉积处理中用于分配气体的具有多孔挡板、在面板中的小直径通孔和/或在面板中附加的边缘通孔的低体积喷头。
技术介绍
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“喷头”。喷头一般包括在某种类型的充气容腔(a plenum volume)前面的面板。面板可包括多个通孔，这些通孔允许充气容腔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匀的衬底处理。
技术实现思路
本公开涉及用于半导体处理装置中的喷头。该喷头包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔。所述喷头还包括：与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板；以及挡板，所述挡板邻近所述一个或多个气体入口。所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，其中所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，并且其中所述面板通孔中的每一个具有小于约0.04英寸的直径。在一些实施方案中，所述挡板包括多个挡板通孔。所述挡板的孔隙率可介于约5％和约25％之间。在一些实施方案中，所述挡板可以定位在所述充气容腔和所述一个或多个气体入口之间的区域。在一些实施方案中，所述面板通孔中的每一个的直径介于约0.01英寸和约0.03英寸之间。在
一些实施方案中，所述面板通孔的直径被配置成增加排出所述面板的气体流的空间均匀性。在一些实施方案中，所述面板通孔的直径被配置成减少从所述面板外侧进入所述充气容腔的等离子体的回流。本公开还涉及包括前述喷头的半导体处理站。该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：将衬底提供到所述半导体处理站内；通过所述喷头将反应物气体引入所述半导体处理站以使其吸附到所述衬底的表面上；通过所述喷头将清洗气体引入到所述半导体处理站内；以及施加等离子体以从所述衬底的所述表面上吸附的反应物气体形成薄膜层。在一些实施方案中，所述等离子体在大于约500W的RF功率下被施加，并且所述薄膜层的膜非均匀性小于约0.5％。在一些实施方案中，所述薄膜层的膜非均匀性小于约0.3％。本公开还涉及用于在半导体装置中使用的喷头，其中所述喷头包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔。所述喷头还包括：与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板；以及邻近所述一个或多个气体入口设置的挡板。所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，其中所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，其中所述多个面板通孔包括中心通孔和围绕所述中心通孔的边缘通孔，所述边缘通孔以大于衬底的直径的直径被周向地定位在所述面板的第二侧，所述喷头针对所述衬底的直径被配置以供使用。在一些实施方案中，所述边缘通孔以小于约90度的角度从所述面板的所述第一侧到所述第二侧倾斜。在一些实施方案中，所述边缘通孔沿第一环和围绕所述第一环的第二环被周向地定位在所述面板的所述第二侧。在一些实施方案中，所述第一环具有大于约300mm的直径，所述第二环具有大于约310mm的直径。在一些实施方案中，所述第二环的所述边缘通孔以小于约75度的角度从所述面板的所述第一侧到所述面板的所述第二侧倾斜。在一些实施方案中，所述挡板定位在所述充气容腔和所述一个或多个气体入口之间的区域，并且所述挡板包括多个挡板通孔。在一些实施方案中，所述面
板通孔中的每一个的直径小于约0.04英寸。本公开还涉及包括前述喷头的半导体处理站。该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：将衬底提供到所述半导体处理站内；通过所述喷头将反应物气体引入所述半导体处理站以使其吸附到所述衬底的表面上；通过所述喷头将清洗气体引入到所述半导体处理站内；以及施加等离子体以从所述衬底的所述表面上吸附的反应物气体形成薄膜层。具体而言，本专利技术的一些方面可以描述如下:1.一种用于半导体处理装置中的喷头，所述喷头包括：具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔；与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板，所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，所述面板通孔中的每一个具有小于约0.04英寸的直径；以及挡板，所述挡板邻近所述一个或多个气体入口设置。2.如条款1所述的喷头，其中，所述挡板包括多个挡板通孔。3.如条款2所述的喷头，其中，所述挡板的孔隙率介于约5％和约25％之间。4.如条款1所述的喷头，其中，所述挡板定位在所述充气容腔和所述一个或多个气体入口之间的区域。5.如条款1所述的喷头，其中，所述面板通孔中的每一个的直径介于约0.01英寸和约0.03英寸之间。6.如条款1-5中任一项所述的喷头，其中，所述面板通孔的个数介于约300个和约6000个通孔之间。7.如条款1-5中任一项所述的喷头，其中，所述面板通孔的直径被配置成增加排出所述面板的气体流的空间均匀性。8.如条款1-5中任一项所述的喷头，其中，所述面板通孔的直径被配置成减少从所述面板外侧进入所述充气容腔的等离子体的回流。9.一种半导体处理站，所述半导体处理站包括如条款1-5中任一项所述的喷头。10.如条款9所述的半导体处理站，还包括：控制器，其配置有指令以执行下列操作：将衬底提供到所述半导体处理站内；通过所述喷头将反应物气体引入所述半导体处理站以使其吸附到所述衬底的表面上；通过所述喷头将清洗气体引入到所述半导体处理站内；以及施加等离子体以从所述衬底的所述表面上吸附的反应物气体形成薄膜层。11.如条款10所述的半导体处理站，其中，所述等离子体在大于约500W的RF功率下被施加，并且所述薄膜层的膜非均匀性小于约0.5％。12.如条款11所述的半导体处理站，其中，所述薄膜层的膜非均匀性小于约0.3％。13.如条款10所述的半导体处理站，其中，在原子层沉积(ALD)循环中形成所述薄膜层是在小于约1.5秒的时间内执行的。14.一种用于半导体处理装置中的喷头，所述喷头包括：具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔；与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板，所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，所述多个面板通孔包括中心通孔和围绕所述中心通孔的边缘通孔，所述边缘通孔以大于衬底的直径的直径被周向地定位在所述面板的第二侧，所述喷头针对所述衬底的直径被配置以供使用；以及挡板，所述挡板邻近所述一个或多个气体入口设置。15.如条款14所述的喷头，其中，所述边缘通孔沿具有直径大于约300mm的通孔环被周向地定位在所述面板的所述第二侧。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体处理装置中的喷头，所述喷头包括：具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔；与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板，所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，所述面板通孔中的每一个具有小于约0.04英寸的直径；以及挡板，所述挡板邻近所述一个或多个气体入口设置。

【技术特征摘要】
2015.05.22 US 62/165,761;2015.09.10 US 14/850,8161.一种用于半导体处理装置中的喷头，所述喷头包括：具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的充气容腔，所述第一表面和所述第二表面至少部分地限定所述喷头的所述充气容腔；与所述充气容腔流体连通的一个或多个气体入口；包括多个面板通孔的面板，所述多个面板通孔从所述面板的第一侧延伸至所述面板的第二侧，所述面板的所述第一侧限定所述充气容腔的所述第一表面，所述面板通孔中的每一个具有小于约0.04英寸的直径；以及挡板，所述挡板邻近所述一个或多个气体入口设置。2.如权利要求1所述的喷头，其中，所述挡板包括多个挡板通孔。3.如权利要求2所述的喷头，其中，所述挡板的孔隙率介于约5％和约25％之间。4.如权利要求1所述的喷头，其中，所述挡板定位在所述充气容腔和所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉梅什·钱德拉塞卡拉，萨昂格鲁特·桑普朗，尚卡尔·斯娃米纳森，弗兰克·L·帕斯夸里，康胡，阿德里安·拉瓦伊，爱德华·奥古斯提尼亚克，行则崎山，克洛伊·巴尔达赛罗尼，萨沙撒耶·瓦拉达拉简，巴莎·萨贾德，詹妮弗·L·彼得拉利亚，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US