專利名稱：噴淋頭以及半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴淋頭(showerhead)和包括所述噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備,尤其涉及能夠進(jìn)行原位(in situ)控制的噴淋頭和包括所述噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體晶片的尺寸越來越大并且半導(dǎo)體器件的尺寸越來越小，單晶片加工已成為主流，這對(duì)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(gè)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(gè)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(dǎo)體晶片)上。到目前為止，已經(jīng)提出了各種噴淋頭設(shè)計(jì)方案，以盡可能地提高整個(gè)晶片上的工藝均勻性。在一種現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭中，注入孔沿同心環(huán)分布且沿徑向和周向間隔開，并且注入板被劃分為多個(gè)環(huán)形的注入?yún)^(qū)。在這種噴淋頭中，通過對(duì)不同注入?yún)^(qū)中的處理氣體的流量/壓力等進(jìn)行獨(dú)立控制，至少能夠提高整個(gè)晶片沿徑向的工藝均勻性。在另一種現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭中，注入板可以被劃分為多個(gè)任意形狀(諸如六角形)的注入?yún)^(qū)。在這種噴淋頭中，通過對(duì)不同注入?yún)^(qū)中的處理氣體的流量/壓力等進(jìn)行獨(dú)立控制，能夠提高整個(gè)晶片上的工藝均勻性。在上述的現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭中，通常通過分隔壁的分隔來形成多個(gè)注入?yún)^(qū)，通過多個(gè)導(dǎo)管來輸送每一個(gè)注入?yún)^(qū)中的處理氣體，并且通過閥和質(zhì)量流量控制器的組合來控制每一個(gè)導(dǎo)管中的處理氣體的流量/壓力等。傳統(tǒng)的閥和質(zhì)量流量控制器等的使用使得現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭難以對(duì)于各種處理期間的處理氣體進(jìn)行原位控制。這使得開發(fā)階段中的晶片測(cè)試及控制的成本提高。因此，本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)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(dǎo)體處理設(shè)備。所述原位控制有利于半導(dǎo)體制造中的先進(jìn)工藝控制(Advanced Process Control, APC)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題提出本發(fā)明。本發(fā)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(dǎo)體處理設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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(gè)注入孔；以及多個(gè)遮蔽單元，每一個(gè)遮蔽單元控制相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。其中，每一個(gè)遮蔽單元包括遮蔽板以及與所述遮蔽板連接的致動(dòng)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(dòng)器是微型彈簧?？蛇x地，通過施加電壓使所述微型彈簧產(chǎn)生形變，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度?？蛇x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(tài)，從而使所述遮蔽板完全露出相應(yīng)的一個(gè)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(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)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(tài)，從而使所述遮蔽板完全遮蔽相應(yīng)的一個(gè)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(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度?？蛇x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(tài)，從而使所述遮蔽板部分遮蔽相應(yīng)的一個(gè)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(tài)或收縮狀態(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度?？蛇x地，所述致動(dòng)器被單個(gè)地控制或被成組地控制?？蛇x地，所述噴淋頭還包括:多個(gè)傳感器，每一個(gè)傳感器檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔處的所述處理氣體的參數(shù)?？蛇x地，所述傳感器是流量計(jì)，用于檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)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?？蛇x地，用于同一個(gè)注入孔的所述傳感器和所述致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制?？蛇x地，所述噴淋頭還包括:射頻器件，用于將所述傳感器的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)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(duì)所述致動(dòng)器的控制信號(hào)。可選地，所述射頻器件包括多個(gè)射頻器件，以及每一個(gè)射頻器件用于將相應(yīng)的一個(gè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)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(duì)相應(yīng)的一個(gè)致動(dòng)器的控制信號(hào)?？蛇x地，所述注入板、所述致動(dòng)器、所述傳感器和所述射頻器件由硅或碳化硅制成?？蛇x地，所述多個(gè)注入孔沿二維等間距地排列。可選地，所述多個(gè)注入孔沿徑向排列?？蛇x地，所述注入孔的直徑在ΙΟΟμπι至200μπι的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括如上所述的噴淋頭?？蛇x地，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括:尺寸測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述處理腔室中的工件上所形成的圖案的尺寸。其中，根據(jù)來自所述尺寸測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果來控制所述致動(dòng)器。
可選地，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括:等離子體產(chǎn)生裝置，設(shè)置在所述噴淋頭和所述處理腔室中的工件之間，用于使用從所述噴淋頭注入的處理氣體來產(chǎn)生等離子體?？蛇x地，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備被用于對(duì)所述處理腔室中的工件進(jìn)行沉積處理、蝕刻處理或熱處理。本發(fā)明的噴淋頭和包括所述噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠原位控制處理氣體狀況。


被包含于說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。要注意的是，在附圖中，為了便于描述，各個(gè)部分的尺寸可能并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。并且，相同或相似的附圖標(biāo)記在附圖中表示相同或相似的部件。圖1是示出本發(fā)明的噴淋頭的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。圖2A和圖2B分別是示出在本發(fā)明的噴淋頭中致動(dòng)器使得遮蔽板完全遮蔽注入孔的狀態(tài)的示意性俯視圖和截面圖。圖3A和圖3B分別是示出在本發(fā)明的噴淋頭中致動(dòng)器使得遮蔽板部分露出注入孔的狀態(tài)的示意性俯視圖和截面圖。圖4是示出包括本發(fā)明的噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備的工作例子的示意圖。從參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)注意，以下的描述在本質(zhì)上僅是解釋性和示例性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。除非另外特別說明，否則，在實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置以及數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值并不限制本發(fā)明的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和裝置可能不被詳細(xì)討論，但在適當(dāng)?shù)那闆r下意在成為說明書的一部分。圖1是示出本發(fā)明的噴淋頭100的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。如圖1所示，本發(fā)明的噴淋頭100包括注入板110。注入板110的材料不受特別限制，其例如可以由硅(Si)或碳化硅(SiC)制成。在注入板110中具有多個(gè)注入孔120。注入孔120例如可以具有約100 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)的直徑,但并不必限于此?？梢酝ㄟ^半導(dǎo)體微制造(microfabrication)工藝來形成注入孔120。另外，可以根據(jù)實(shí)際需要來適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)注入孔120的分布。例如，注入孔120可以沿二維等間距地排列，或者，注入孔120可以沿徑向排列，但是并不限于此。另外，在注入板110的表面處在每一個(gè)注入孔120的附近具有控制區(qū)域130。如從后面的描述將理解的那樣，在每一個(gè)控制區(qū)域130的附近形成有用于控制相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度的遮蔽單元，其中每一個(gè)遮蔽單元包括遮蔽板以及與遮蔽板連接的致動(dòng)器。此外，在需要的情況下，在每一個(gè)控制區(qū)域130的附近還可以形成有用于檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120處的處理氣體的參數(shù)的傳感器。此外，在需要的情況下，還可以進(jìn)一步形成有用于將傳感器的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)送到噴淋頭100的外部、并且用于從噴淋頭100的外部無線地接收對(duì)致動(dòng)器的控制信號(hào)的射頻器件。順便提及的是，出于簡(jiǎn)要的目的，在圖1中并未示出遮蔽單元、傳感器和射頻器件等。如圖1所示，噴淋頭100還具有處理氣體入口 140。處理氣體150從處理氣體入口 140進(jìn)入噴淋頭100，并分別通過其遮蔽程度受相應(yīng)的遮蔽單元所控制的各個(gè)注入孔120而從噴淋頭100噴出。從噴淋頭100噴出的處理氣體160接著被注入處理腔室(圖中未示出)，以對(duì)處理腔室中的工件(例如，半導(dǎo)體晶片)進(jìn)行各種處理。所述處理例如可以是沉積處理、蝕刻處理或熱處理，但并不限于此。舉例而言，當(dāng)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積處理時(shí)，可以使用3叫、順3、隊(duì)0、抱、41^2等作為處理氣體；當(dāng)進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，可以使用SF6、HBr、CF4、C2F6, He, Ar, N2等作為處理氣體。接下來，將參照?qǐng)D2A 2B以及3A 3B詳細(xì)描述本發(fā)明的噴淋頭100控制注入孔120的遮蔽程度的原理。圖2A 2B以及3A 3B是圖1中虛線所包圍區(qū)域A的放大圖，以更清楚地示出控制區(qū)域130的附近的情況。其中，圖2A 2B分別是示出在本發(fā)明的噴淋頭中致動(dòng)器使得遮蔽板完全遮蔽注入孔的狀態(tài)的俯視圖和截面圖(沿圖2A中的虛線2B-2B’截取)，并且圖3A 3B分別是示出在本發(fā)明的噴淋頭中致動(dòng)器使得遮蔽板部分露出注入孔的狀態(tài)的俯視圖和截面圖(沿圖3A中的虛線3B-3B’截取)。順便提及的是，在圖2A和3A中并未示出注入板110。如前所述，本發(fā)明的噴淋頭100具有多個(gè)遮蔽單元205。所述多個(gè)遮蔽單元205與注入板110中的多個(gè)注入孔120 —一對(duì)應(yīng)，即，每一個(gè)遮蔽單元205控制相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度。更具體而言，如圖2A 2B以及3A 3B所示，設(shè)置在控制區(qū)域130上的遮蔽單元205包括遮蔽板210以及與遮蔽板210連接的致動(dòng)器220。響應(yīng)于對(duì)致動(dòng)器220的控制信號(hào)，致動(dòng)器220進(jìn)行操作，使得遮蔽板210相應(yīng)地移動(dòng)，從而能夠控制對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度(所述遮蔽程度可以是任意的遮蔽程度，包括完全遮蔽狀態(tài)和完全露出狀態(tài)以及這兩個(gè)狀態(tài)之間的任何狀態(tài))。圖2A 2B示出了致動(dòng)器220使得遮蔽板210完全遮蔽注入孔120的狀態(tài)，而圖3A 3B示出了致動(dòng)器220使得遮蔽板210部分露出注入孔120的狀態(tài)。在圖2A 2B以及3A 3B所示的實(shí)施例中，遮蔽單元205例如可以由微制造的懸梁形成。并且，致動(dòng)器220是微型彈簧。但是，遮蔽單元205 (包括致動(dòng)器220)的形式并不限于此。只要能夠通過致動(dòng)器220的操作使得遮蔽板210相應(yīng)地移動(dòng)、從而控制對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度，遮蔽單元205(包括致動(dòng)器220)就可以為任何適當(dāng)?shù)钠渌问?。在本發(fā)明的一個(gè)例子中，遮蔽單元205(包括致動(dòng)器220)例如由Si或SiC制成，但其形成材料并不必限于此。對(duì)于作為致動(dòng)器220的微型彈簧，可以通過施加電壓使其產(chǎn)生形變，從而控制與其連接的遮蔽板210對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度。更具體而言，例如，在微型彈簧的兩端施加有相反極性的電壓的情況下，可以產(chǎn)生吸引力，從而使得微型彈簧處于收縮狀態(tài)；相反，在微型彈簧的兩端施加有相同極性的電壓的情況下，可以產(chǎn)生排斥力，從而使得微型彈簧處于拉伸狀態(tài)?；蛘?，例如，在微型彈簧被施加有電壓的情況下，也可以使得微型彈簧由于被加熱而處于拉伸狀態(tài)，等等。并且，可以根據(jù)所施加電壓的大小來控制微型彈簧所產(chǎn)生形變的大小。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 對(duì)此進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使得能夠根據(jù)實(shí)際需要來控制微型彈簧的形變的產(chǎn)生及形變的大小。
在本發(fā)明的一個(gè)例子中，在微型彈簧未被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于無形變狀態(tài)，從而使遮蔽板210完全露出相應(yīng)的一個(gè)注入孔120 ;而在微型彈簧被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于拉伸狀態(tài)，從而控制遮蔽板210對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度。作為替代方案，在本發(fā)明的另一個(gè)例子中，在微型彈簧未被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于無形變狀態(tài)，從而使遮蔽板210完全遮蔽相應(yīng)的一個(gè)注入孔120 ;而在微型彈簧被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于收縮狀態(tài)，從而控制遮蔽板210對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度。作為替代方案，在本發(fā)明的又一個(gè)例子中，在微型彈簧未被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于無形變狀態(tài)，從而使遮蔽板210部分遮蔽相應(yīng)的一個(gè)注入孔120 ;而在微型彈簧被施加有電壓的情況下，微型彈簧處于拉伸狀態(tài)或收縮狀態(tài)，從而控制遮蔽板210對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120的遮蔽程度(即，變大或變小)。如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭中，一般通過閥和質(zhì)量流量控制器來控制各個(gè)注入?yún)^(qū)處的處理氣體狀況，這使得難以對(duì)于處理氣體進(jìn)行原位控制并且控制精度較低。并且，為了將注入板劃分成多個(gè)注入?yún)^(qū)，通常需要利用分隔壁來進(jìn)行分隔并需要利用導(dǎo)管來進(jìn)行處理氣體輸送，這使得噴淋頭的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。相比之下，在本發(fā)明的噴淋頭中，可以通過致動(dòng)器來控制注入孔的遮蔽程度，從而控制注入孔處的處理氣體狀況。通過致動(dòng)器進(jìn)行控制而不是通過傳統(tǒng)的閥和質(zhì)量流量控制器進(jìn)行控制使得本發(fā)明的噴淋頭能夠原位控制處理氣體狀況，從而使得開發(fā)階段中的晶片測(cè)試及控制的成本降低。此外，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于各個(gè)注入?yún)^(qū)的獨(dú)立控制，本發(fā)明中對(duì)于各個(gè)注入孔的獨(dú)立控制使得能夠更精確地控制從噴淋頭噴出的處理氣體的狀況，從而能夠更精確地實(shí)現(xiàn)從噴淋頭噴出的處理氣體的期望分布，因此能夠在被處理的工件上更精確地獲得期望的處理性能。此外，與現(xiàn)有技術(shù)的噴淋頭不同，本發(fā)明的噴淋頭并不需要諸如分隔壁和導(dǎo)管的其它部件，這使得噴淋頭的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。順便提及的是，在本發(fā)明的噴淋頭中，如前所述，能夠?qū)τ诟鱾€(gè)注入孔處的處理氣體狀況行獨(dú)立控制，從而實(shí)現(xiàn)從噴淋頭噴出的處理氣體的期望分布。這意味著，根據(jù)實(shí)際需要，本發(fā)明的噴淋頭不僅能夠使得通過處理氣體的均勻分布來實(shí)現(xiàn)整個(gè)被處理的工件上的工藝均勻性，而且還能夠使得通過有意的處理氣體的不均勻分布來實(shí)現(xiàn)整個(gè)被處理的工件上的可控的工藝不均勻性，從而通過組合試驗(yàn)來加速工藝開發(fā)進(jìn)程。順便提及的是，在本發(fā)明的噴淋頭100中，還可以根據(jù)實(shí)際需要，使得所述多個(gè)遮蔽單元205 (或致動(dòng)器220)被單個(gè)地控制或被成組地控制。另外，如圖2A 2B以及3A 3B所示，本發(fā)明的噴淋頭100還可以包括多個(gè)傳感器230，所述多個(gè)傳感器230與注入板110中的多個(gè)注入孔120 —一對(duì)應(yīng)，即，每一個(gè)傳感器230用于檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120處的處理氣體的參數(shù)。例如，在希望獲得處理氣體的流量分布的情況下，傳感器230可以是流量計(jì)，用于檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔120處的處理氣體的流量。但是，傳感器230并不限于流量計(jì)，其也可以是諸如壓力計(jì)或溫度計(jì)的其它傳感器。在傳感器230是流量計(jì)的情況下，傳感器230例如可以由微制造的電阻器形成。所述電阻器例如可以由Si或SiC制成(S卩，是Si或SiC電阻器)，但其形成材料并不必限于此。當(dāng)有處理氣體流過電阻器表面時(shí)會(huì)從其帶走一部分熱量，從而引起其電阻值的變化，并且所述電阻值的變化量依賴于處理氣體的流速等?；谶@個(gè)原理，可以利用電阻器來構(gòu)成流量計(jì)。舉例而言，設(shè)置在控制區(qū)域130上的傳感器230例如可以包括由Si或SiC制成的兩個(gè)端部與一個(gè)中間部分，并且中間部分比兩個(gè)端部窄(如圖2A和3A所示)。在兩個(gè)端部之下形成有絕緣層，而中間部分是懸空的(如圖2B和3B所示)，以用于檢測(cè)處理氣體的流量。出于靈敏度的考慮，中間部分的長度例如可以在約50nm至約500nm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)例子中，中間部分的長度在約IOOnm至約300nm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)例子中，中間部分的長度約為200nm。在本發(fā)明的噴淋頭中，用于同一個(gè)注入孔120的傳感器230和致動(dòng)器220能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。例如，一旦處理氣體的目標(biāo)分布(諸如目標(biāo)流量分布等)被設(shè)定，則致動(dòng)器220相應(yīng)地進(jìn)行操作，以控制相應(yīng)的注入孔120的遮蔽程度，從而控制相應(yīng)的注入孔120處的處理氣體狀況(諸如處理氣體流量等)。傳感器230對(duì)處理氣體狀況(諸如處理氣體流量等)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋。根據(jù)反饋的檢測(cè)結(jié)果，致動(dòng)器220相應(yīng)地調(diào)整其操作，直至實(shí)現(xiàn)處理氣體的目標(biāo)分布(諸如目標(biāo)流量分布等)。傳感器230和致動(dòng)器220的閉環(huán)控制使得能夠?qū)崟r(shí)地提供處理氣體狀況、對(duì)此進(jìn)行快速反饋并實(shí)時(shí)地調(diào)整處理氣體狀況。這進(jìn)一步有利于處理氣體狀況的原位控制，從而有利于半導(dǎo)體制造中的先進(jìn)工藝控制。另外，如圖2A 2B以及3A 3B所示，本發(fā)明的噴淋頭100還可以包括射頻器件240。射頻器件240可用于將傳感器230的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)送到噴淋頭100的外部，并且用于從噴淋頭100的外部無線地接收對(duì)致動(dòng)器220的控制信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)例子中，噴淋頭100可以僅具有一個(gè)射頻器件，所述一個(gè)射頻器件用于實(shí)現(xiàn)噴淋頭100的各個(gè)傳感器230和各個(gè)致動(dòng)器220的無線通信。作為替代方案，在本發(fā)明的另一個(gè)例子中，如圖2A 2B以及3A 3B所示，噴淋頭100可包括多個(gè)射頻器件240，其中每一個(gè)射頻器件240用于將相應(yīng)的一個(gè)傳感器230的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)送到噴淋頭100的外部，并且用于從噴淋頭100的外部無線地接收對(duì)相應(yīng)的一個(gè)致動(dòng)器220的控制信號(hào)。在這種情況下，噴淋頭100的多個(gè)致動(dòng)器220、多個(gè)傳感器230和多個(gè)射頻器件240分別與注入板110中的多個(gè)注入孔120——對(duì)應(yīng)。設(shè)置在控制區(qū)域130中的射頻器件240例如可以由Si或SiC制成，但其形成材料并不必限于此。并且，可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒▉硇纬缮漕l器件240，例如，可以通過半導(dǎo)體微制造工藝等來形成射頻器件240。在本發(fā)明的噴淋頭中，射頻器件240的提供使得能夠?qū)鞲衅?30的檢測(cè)信號(hào)和致動(dòng)器220的控制信號(hào)進(jìn)行無線通信，這更進(jìn)一步有利于處理氣體狀況的原位控制，從而更進(jìn)一步有利于半導(dǎo)體制造中的先進(jìn)工藝控制。以上參照?qǐng)D1、2A 2B以及3A 3B描述了本發(fā)明的噴淋頭。本發(fā)明的噴淋頭可被包含于各種類型的半導(dǎo)體處理設(shè)備中，從而可以通過從其噴出的具有期望分布(諸如均勻的流量分布或有意的不均勻的流量分布等)的處理氣體對(duì)處理腔室中的工件進(jìn)行各種處理，并在工件上獲得期望的處理性能。所述半導(dǎo)體處理設(shè)備例如可以被用于對(duì)工件進(jìn)行沉積處理、蝕刻處理或熱處理，但是并不限于此。從前面的描述可以理解，根據(jù)實(shí)際需要，包括本發(fā)明的噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)工件上的可控的工藝均勻性，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)工件上的可控的工藝不均勻性，從而通過組合試驗(yàn)來加速工藝開發(fā)進(jìn)程。可選地，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還可包括尺寸測(cè)量裝置，用于測(cè)量處理腔室中的工件上所形成的圖案的尺寸(諸如長度、寬度、厚度等)。并且，可以根據(jù)來自尺寸測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果來控制致動(dòng)器。可選地，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還可包括等離子體產(chǎn)生裝置。所述等離子體產(chǎn)生裝置被設(shè)置在噴淋頭和處理腔室中的工件之間，用于使用從噴淋頭注入的處理氣體來產(chǎn)生等離子體。因此，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備可以被用于對(duì)工件進(jìn)行諸如等離子體化學(xué)氣相沉積或等離子體蝕刻的各種等離子體處理。下面將參照?qǐng)D4描述包括本發(fā)明的噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備的示意性工作例子。如圖4所示，尺寸測(cè)量裝置260對(duì)半導(dǎo)體晶片上的等離子體化學(xué)氣相沉積的硅氧化物的厚度或多晶硅柵極的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行了測(cè)量，并且測(cè)量結(jié)果指示，相比于半導(dǎo)體晶片的中間部分，其兩側(cè)處的硅氧化物的厚度較薄或多晶硅柵極的關(guān)鍵尺寸較大(參見圖4中的厚度分布圖或關(guān)鍵尺寸分布圖X)。所述測(cè)量結(jié)果被發(fā)送至控制器250。基于所述測(cè)量結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)工藝均勻性，控制器250將使得噴淋頭100的兩側(cè)處的注入孔的遮蔽程度變小(例如，噴淋頭100的中間部分處和兩側(cè)處的注入孔的開口率分別為70%和90% )、從而使得噴淋頭100的兩側(cè)處的處理氣體流量變大的控制信號(hào)通過射頻器件240無線發(fā)送至致動(dòng)器220。致動(dòng)器220相應(yīng)地進(jìn)行操作，傳感器230相應(yīng)地進(jìn)行檢測(cè)，并且致動(dòng)器220基于反饋的檢測(cè)結(jié)果來相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，直至致動(dòng)器220和傳感器230通過閉環(huán)控制分別實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)分布(參見圖4中的通過致動(dòng)器220的操作所實(shí)現(xiàn)的注入孔開口率分布圖Y和從噴淋頭100噴出的處理氣體的流量分布M、以及通過傳感器230檢測(cè)到的氣體流量分布圖Z)。在任何需要的時(shí)候，傳感器230的檢測(cè)信號(hào)都可以通過射頻器件240被無線地發(fā)送至控制器250。這樣，本發(fā)明的噴淋頭以及半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠原位控制處理氣體狀況，從而有利于半導(dǎo)體制造中的先進(jìn)工藝控制。順便提及的是，本發(fā)明的半導(dǎo)體處理設(shè)備的工作方式并不限于圖4所示的形式。在本發(fā)明中，控制器250不僅可被用于對(duì)尺寸測(cè)量裝置260等進(jìn)行控制，而且還可被用于對(duì)致動(dòng)器220和傳感器230進(jìn)行閉環(huán)控制。此外，雖然在圖4中僅示出一個(gè)控制器250，但是也可以根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)置多個(gè)可以相互通信的控制器，以對(duì)不同裝置分別進(jìn)行控制。并且，一部分或全部的控制器例如可以位于噴淋頭的外部，但是也可以位于噴淋頭的內(nèi)部，其可根據(jù)需要來選擇性地利用射頻器件進(jìn)行無線通信。至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的噴淋頭和半導(dǎo)體處理設(shè)備。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以上的教導(dǎo)很容易明白:本發(fā)明的噴淋頭和半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)諸如原位控制處理氣體狀況等的技術(shù)效果。雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，可以在不背離本發(fā)明的范圍和精神的條件下修改以上的示例性實(shí)施例。所附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一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(gè)注入孔；以及 多個(gè)遮蔽單元，每一個(gè)遮蔽單元控制相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度， 其中，每一個(gè)遮蔽單元包括遮蔽板以及與所述遮蔽板連接的致動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述遮蔽單元由微制造的懸梁形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴淋頭，其特征在于，所述致動(dòng)器是微型彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴淋頭，其特征在于，通過施加電壓使所述微型彈簧產(chǎn)生形變，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴淋頭，其特征在于， 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(tài)，從而使所述遮蔽板完全露出相應(yīng)的一個(gè)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(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴淋頭，其特征在于， 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(tài)，從而使所述遮蔽板完全遮蔽相應(yīng)的一個(gè)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(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴淋頭，其特征在于， 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(tài)，從而使所述遮蔽板部分遮蔽相應(yīng)的一個(gè)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(tài)或收縮狀態(tài)，從而控制所述遮蔽板對(duì)相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于，所述致動(dòng)器被單個(gè)地控制或被成組地控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭還包括: 多個(gè)傳感器，每一個(gè)傳感器檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔處的所述處理氣體的參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴淋頭，其特征在于，所述傳感器是流量計(jì)，用于檢測(cè)相應(yīng)的一個(gè)注入孔處的所述處理氣體的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴淋頭，其特征在于，所述傳感器由微制造的電阻器形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴淋頭，其特征在于，用于同一個(gè)注入孔的所述傳感器和所述致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴淋頭，其特征在于，所述噴淋頭還包括: 射頻器件，用于將所述傳感器的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)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(duì)所述致動(dòng)器的控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴淋頭，其特征在于， 所述射頻器件包括多個(gè)射頻器件，以及 每一個(gè)射頻器件用于將相應(yīng)的一個(gè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)無線地發(fā)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(duì)相應(yīng)的一個(gè)致動(dòng)器的控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴淋頭，其特征在于，所述注入板、所述致動(dòng)器、所述傳感器和所述射頻器件由硅或碳化硅制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于，所述多個(gè)注入孔沿二維等間距地排列。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于，所述多個(gè)注入孔沿徑向排列。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于，所述注入孔的直徑在100 μ m至200 μ m的范圍內(nèi)。
19.一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的噴淋頭。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括: 尺寸測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述處理腔室中的工件上所形成的圖案的尺寸， 其中，根據(jù)來自所述尺寸測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果來控制所述致動(dòng)器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括: 等離子體產(chǎn)生裝置，設(shè)置在所述噴淋頭和所述處理腔室中的工件之間，用于使用從所述噴淋頭注入的處理氣體來產(chǎn)生等離子體。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備被用于對(duì)所述處理腔室中的工件進(jìn)行沉積處理、蝕刻處理或熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將處理氣體注入處理腔室的噴淋頭以及包括所述噴淋頭的半導(dǎo)體處理設(shè)備。所述噴淋頭包括注入板，在所述注入板中具有多個(gè)注入孔；以及多個(gè)遮蔽單元，每一個(gè)遮蔽單元控制相應(yīng)的一個(gè)注入孔的遮蔽程度。其中，每一個(gè)遮蔽單元包括遮蔽板以及與所述遮蔽板連接的致動(dòng)器。本發(fā)明的噴淋頭和半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠原位控制處理氣體狀況。
文檔編號(hào)H01J37/32GK103187222SQ20111045349
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者三重野文健 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司