[發明專利]噴淋頭以及半導體處理設備

有效

• 申請號: 201110453494.5
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103187222A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01J37/02
• 分類號: H01J37/02;H01J37/32;H01L21/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 羅銀燕

技術領域

本發明涉及噴淋頭(showerhead)和包括所述噴淋頭的半導體處理設備，尤其涉及能夠進行原位(in?situ)控制的噴淋頭和包括所述噴淋頭的半導體處理設備。

背景技術

隨著半導體晶片的尺寸越來越大并且半導體器件的尺寸越來越小，單晶片加工已成為主流，這對于邏輯器件的制造尤其如此。

為了在諸如沉積處理、蝕刻處理和熱處理的各種處理期間獲得在具有大直徑的整個晶片上的工藝均勻性，通常使用噴淋頭將處理氣體注入處理腔室。噴淋頭包括其中具有多個注入孔的注入板，并且處理氣體通過注入孔被注入到處理腔室中的工件(例如，半導體晶片)上。

到目前為止，已經提出了各種噴淋頭設計方案，以盡可能地提高整個晶片上的工藝均勻性。

在一種現有技術的噴淋頭中，注入孔沿同心環分布且沿徑向和周向間隔開，并且注入板被劃分為多個環形的注入區。在這種噴淋頭中，通過對不同注入區中的處理氣體的流量/壓力等進行獨立控制，至少能夠提高整個晶片沿徑向的工藝均勻性。

在另一種現有技術的噴淋頭中，注入板可以被劃分為多個任意形狀(諸如六角形)的注入區。在這種噴淋頭中，通過對不同注入區中的處理氣體的流量/壓力等進行獨立控制，能夠提高整個晶片上的工藝均勻性。

在上述的現有技術的噴淋頭中，通常通過分隔壁的分隔來形成多個注入區，通過多個導管來輸送每一個注入區中的處理氣體，并且通過閥和質量流量控制器的組合來控制每一個導管中的處理氣體的流量/壓力等。傳統的閥和質量流量控制器等的使用使得現有技術的噴淋頭難以對于各種處理期間的處理氣體進行原位控制。這使得開發階段中的晶片測試及控制的成本提高。

因此，本發明的發明人意識到，需要一種能夠原位控制處理氣體狀況(諸如處理氣體流量等)的噴淋頭和包括所述噴淋頭的半導體處理設備。所述原位控制有利于半導體制造中的先進工藝控制(Advanced?Process?Control，APC)。

發明內容

鑒于以上問題提出本發明。

本發明的目的之一是提供一種能夠原位控制處理氣體狀況的噴淋頭和包括所述噴淋頭的半導體處理設備。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于將處理氣體注入處理腔室的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭包括：注入板，在所述注入板中具有多個注入孔；以及多個遮蔽單元，每一個遮蔽單元控制相應的一個注入孔的遮蔽程度。其中，每一個遮蔽單元包括遮蔽板以及與所述遮蔽板連接的致動器。

可選地，所述遮蔽單元由微制造的懸梁形成。

可選地，所述致動器是微型彈簧。

可選地，通過施加電壓使所述微型彈簧產生形變，從而控制所述遮蔽板對相應的一個注入孔的遮蔽程度。

可選地，在所述微型彈簧未被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于無形變狀態，從而使所述遮蔽板完全露出相應的一個注入孔；以及在所述微型彈簧被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于拉伸狀態，從而控制所述遮蔽板對相應的一個注入孔的遮蔽程度。

可選地，在所述微型彈簧未被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于無形變狀態，從而使所述遮蔽板完全遮蔽相應的一個注入孔；以及在所述微型彈簧被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于收縮狀態，從而控制所述遮蔽板對相應的一個注入孔的遮蔽程度。

可選地，在所述微型彈簧未被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于無形變狀態，從而使所述遮蔽板部分遮蔽相應的一個注入孔；以及在所述微型彈簧被施加有電壓的情況下，所述微型彈簧處于拉伸狀態或收縮狀態，從而控制所述遮蔽板對相應的一個注入孔的遮蔽程度。

可選地，所述致動器被單個地控制或被成組地控制。

可選地，所述噴淋頭還包括：多個傳感器，每一個傳感器檢測相應的一個注入孔處的所述處理氣體的參數。

可選地，所述傳感器是流量計，用于檢測相應的一個注入孔處的所述處理氣體的流量。

可選地，所述傳感器由微制造的電阻器形成。

可選地，用于同一個注入孔的所述傳感器和所述致動器實現閉環控制。

可選地，所述噴淋頭還包括：射頻器件，用于將所述傳感器的檢測信號無線地發送到所述噴淋頭的外部，并且用于從所述噴淋頭的外部無線地接收對所述致動器的控制信號。

可選地，所述射頻器件包括多個射頻器件，以及每一個射頻器件用于將相應的一個傳感器的檢測信號無線地發送到所述噴淋頭的外部，并且用于從所述噴淋頭的外部無線地接收對相應的一個致動器的控制信號。