带温度控制的多室喷头的制作方法

带温度控制的多室喷头的制作方法
【专利摘要】本发明涉及带温度控制的多室喷头，提供了与自由基源一起使用以在半导体处理操作过程中供应自由基的装置。该装置可包括形成面板组件的成堆的板或部件。面板组件可包括自由基扩散板、前驱体输送板和插在自由基扩散板和前驱体输送板之间的热隔离器。面板组件可具有成图案的自由基通孔，自由基通孔具有大体上垂直于自由基扩散板的中心线。热隔离器可被配置来调节自由基扩散板和前驱体输送板之间的热流。
【专利说明】带温度控制的多室喷头
相关申请交叉参考
[0001]本申请根据美国法典第35编第119条(e)要求2013年2月15日提交的、申请号为61/765，432的美国临时申请和2013年2月27日提交的、申请号为61/770，251的美国临时申请的权益，二者的名称均为“MULT1-PLENUM SHOWERHEAD WITH TEMPERATURE CONTROL(带温度控制的多室喷头)”，前述临时申请的全部内容通过参考并入本申请中。
【技术领域】
[0002]本发明总体上涉及半导体处理，更具体地涉及半导体处理中的喷头。
【背景技术】
[0003]半导体处理工具常常使用自由基源(radical sources)以在处理过程中(例如,在化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)处理过程中)在整个半导体晶片上分配自由基化工艺气体(radicalized process gas)。这样的自由基源可包括在处理过程中面朝晶片的面板(faceplate)，而横贯该面板可分布一些气体分配孔以帮助自由基化气体从自由基源内部到晶片的输送。
[0004]在一些半导体制造工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD))中，半导体制造工艺气体可被转变成等离子体以产生用在各种工艺步骤中的自由基。这样的等离子体增强工艺相较于例如热CVD可具有优势，因为这样的工艺可在较低的工艺温度和较大的工艺化学灵活性情况下执行。然而，等离子体转变也可损伤晶片，例如，通过使晶片的底层硅或工艺中所使用的超低K电介质氧化。为了减少这样的潜在损害，可设置这样的等离子体以“远(remote)”离晶片；一种这样的工艺通常被称为远程等离子体沉积(RPD)。例如，一些自由基源可具有内容积腔，等离子体可产生在该内容积腔中。该内容积腔可通过自由基源面板与晶片分隔(使等离子体“远”离晶片)，在一定程度上遮蔽晶片以避免由等离子体转变引起的可能损害。面板中的气体分配孔可允许由远程产生的等离子体所产生的自由基流出自由基源并流到晶片上。

【发明内容】

[0005]在下面的附图和说明书中描述了本说明书中所记载的主题的一或多种实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，其它特征、方面和优点会变得显而易见。注意，除非特别表明是比例图，否则下面的附图的相对尺寸可能没有按比例绘制。
[0006]在一些实施方式中，可提供用于半导体处理操作的喷头。该喷头可包括具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板以及具有第一面和相对的第二面的自由基传送板。所述自由基传送板的第二面可面朝所述前驱体输送板的第一面。该喷头还可包括插在所述前驱体输送板和所述自由基 传送板之间的热隔离器。该喷头还可包括成图案的自由基通孔。所述自由基通孔中的每一个可穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器。所述自由基通孔中的每一个可具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴且可保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积。
[0007]在一些进一步的实施方式中，所述热隔离器可被配置来控制所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的热流以使之小于在所述自由基传送板和所述前驱体输送板直接热接触且被增厚使得所述自由基扩散板的第一面和所述前驱体输送板的第二面保持相同的距离的情况下的所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的热流。
[0008]在所述喷头的一些进一步的实施方式中，所述前驱体输送板可包括成图案的气体输送孔和一或多个内部气体分配通道。所述气体输送孔中的每一个可具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴。所述气体输送孔中的每一个还可流体连接到所述一或多个气体分配通道中的至少一个且所述气体输送孔中的每一个可在所述前驱体输送板的第二面上退出所述前驱体输送板。
[0009]在所述喷头的一些实施方式中，自由基通孔可具有介于7:1和10:1之间的长度直径比。在所述喷头的一些其它实施方式中，自由基通孔可具有介于6:1和11:1之间的长度直径比。在所述喷头的一些实施方式中，自由基通孔可具有至少0.25英寸的长度。
[0010]在所述喷头的一些实施方式中，所述自由基传送板可包括横贯所述自由基传送板延伸的一或多个第一内部冷却通道。所述一或多个第一内部冷却通道可与所述自由基传送板中的所述自由基通孔流体隔离。
[0011]在所述喷头的一些这样的实施方式中，所述第一内部冷却通道可包括成阵列的通道。每个通道可沿着平 均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的路径延伸，且每个通道可具有与入口流体连接的第一端和与出口流体连接的第二端。在所述喷头的一些其它实施方式中，每个通道可沿着平均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的路径延伸，且位于所述参考平面的第一面上的每个通道可具有与第一入口流体连接的第一端和与第一出口流体连接的第二端，且位于与所述参考平面的第一面相对的所述参考平面的第二面上的每个通道具有与第二入口流体连接的第一端和与第二出口流体连接的第二端。在一些这样的实施方式中，所述第一入口、所述第二入口、以及所述第一出口和所述第二出口可各自经由分开的在形状上实质为弧形且围绕所述自由基传送板的中心轴径向排布的冷却剂室(coolant plenum)与它们各自的通道连接。
[0012]在所述喷头的一些实施方式中，所述第一内部冷却通道可包括成阵列的第一通道。所述第一通道中的每一个可沿着平均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的第一路径延伸。所述第一内部冷却通道可包括成阵列的第二通道，且所述第二通道中的每一个可沿着平均而言大体上与所述参考平面平行的第二路径延伸。所述第一通道和所述第二通道可在所述自由基传送板内彼此流体隔离。每个第一通道可具有与第一入口流体连接的第一端和与所述第一通道的第一端相对的与第一出口流体连接的第二端。每个第二通道可具有与第二入口流体连接的第一端和与所述第二通道的第一端相对的与第二出口流体连接的第二端。所述第一入口、所述第二入口、所述第一出口和所述第二出口可被配置使得流入所述第一入口的冷却流体在第一平均方向上流过所述第一通道并自所述第一出口流出且流入所述第二入口的冷却流体在第二平均方向上流过所述第二通道并自所述第二出口流出。所述第一平均方向和所述第二平均方向可大体上是相反的方向。
[0013]在所述喷头的一些实施方式中，所述喷头可进一步包括环形的室(circumferential plenum)。所述环形的室可具有内周,邻近所述自由基传送板的第一面，且被配置来使气体以大体上均匀分配的方式流动通过所述内周并大体上流向所述自由基传送板的中心轴。
[0014]在所述喷头的一些实施方式中，所述喷头可进一步包括等离子体穹顶。所述等离子体穹顶可具有围绕所述自由基传送板的中心轴大体上轴对称的内表面、位于所述等离子体穹顶的一端上靠近所述自由基传送板的中心轴的一或多个自由基气体入口、以及位于所述等离子体穹顶的相反端上且被配置来将所述等离子体穹顶与所述喷头连接使得所述等离子体穹顶的内表面和所述自由基传送板的第一面限定自由基源容积腔并使得来自所述环形的室的气流流入所述自由基源容积腔的安装接口。 [0015]在所述喷头的一些实施方式中，所述环形的室可被设置在位于所述等离子体穹顶和所述自由基传送板之间的适配器中。在所述喷头的一些其它实施方式中，所述环形的室可被设置在所述等离子体穹顶中靠近所述安装接口处。
[0016]在所述喷头的一些实施方式中，所述热隔离器可以是热导率大幅低于所述前驱体输送板和所述自由基传送板的各自的热导率的板。在所述喷头的一些其它实施方式中，所述热隔离器可具有介于所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的间隙。所述间隙可限定所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的自由容积腔。所述热隔离器还可包括对应于所述成图案的自由基通孔中的自由基通孔数量的若干管状结构。每个管状结构可与所述自由基通孔中的不同的一个自由基通孔对应，具有大体上等于对应的所述自由基通孔的标称直径的内径，跨越所述间隙，且在流体连通方面将所述自由基通孔与所述自由容积腔大体上隔离。
[0017]在所述喷头的一些进一步的实施方式中，所述管状结构中的至少一个可以是离散的管段。在所述喷头的一些进一步的实施方式中，所述管状结构中的至少一个由选自由石英或蓝宝石组成的组的材料制成。
[0018]在所述喷头的一些实施方式中，所述热隔离器可包括至少两个叠摞层，每个层包括所述自由基通孔。在一些进一步的这样的实施方式中，所述热隔离器可进一步包括介于所述层之一的第一配合面和相邻层的第二配合面之间的第一界面，且所述第一配合面和所述第二配合面中的至少一者可具有约8至16微英寸或更高的表面粗糙度Ra值。在一些实施方式中，所述层可具有横贯每个层的约0.002英寸的绝对平整度。
[0019]在所述喷头的一些实施方式中，所述自由基通孔可经由第一平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，且所述气体输送孔可经由在远离所述前驱体输送板的第一面的方向上偏离所述第一平面第一非零距离的第二平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面。在一些实施方式中，所述第一非零距离可大于0.25英寸。在一些实施方式中，所述第一非零距离可介于0.25英寸和3英寸之间。在一些实施方式中，所述第一非零距离可介于3英寸和12英寸之间。
[0020]在所述喷头的一些实施方式中，所述自由基通孔可经由第一平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，且所述气体输送孔可经由在远离所述前驱体输送板的第一面的方向上偏离所述第一平面的第二平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，所述第一平面离所述第二平面足够远使得来自所述自由基传送板的经由所述第一平面上的开口的自由基化气体在遇到所述第二平面之前展现为基本上充分展开的流。
[0021]在所述喷头的一些实施方式中，所述自由基扩散板被抑制自由基与所述自由基扩散板再结合的材料至少部分地涂布。在一些这样的实施方式中，所述材料可选自由氮化铝、石英和蓝宝石组成的组。
[0022]在一些实施方式中，所述喷头可进一步包括处理室。在这样的实施方式中，所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板可被配置来将工艺气体输送给所述处理室。
[0023]在一些这样的实施方式中，所述喷头可进一步包括一或多个附加处理室，且所述处理室和所述一或多个附加处理室可形成多处理室半导体处理工具。
[0024]在一些其它这样的实施方式中，所述喷头可进一步包括第二自由基扩散板、第二热隔离器和第二前驱体输送板。所述第二自由基扩散板、所述第二热隔离器和所述第二前驱体输送板可以与所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板类似的方式排布。所述处理室还可包括至少第一处理站和第二处理站。所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板可被配置来将工艺气体输送给所述第一站，且所述第二自由基扩散板、所述第二热隔离器和所述第二前驱体输送板可被配置来将工艺气体输送给所述第二站。
[0025]在一些实施方式中，提供了用于使用用于半导体处理操作的喷头的方法。所述喷头可包括具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板以及具有第一面和相对的第二面的自由基传送板。所述自 由基传送板的第二面可面朝所述前驱体输送板的第一面。该装置还可包括插在所述前驱体输送板和所述自由基传送板之间的热隔离器。该装置还可包括成图案的自由基通孔。所述自由基通孔中的每一个可穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器。所述自由基通孔中的每一个还可具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴且可保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积。该方法可包括将所述前驱体输送板保持在第一温度；将所述自由基传送板保持在第二温度；经由所述气体输送孔提供第一工艺气体，同时所述自由基传送板在所述第一温度；且经由所述自由基通孔提供第二工艺气体，同时所述自由基传送板在所述第二温度。
[0026]在一些实施方式中，可提供用于半导体处理操作的反应器。所述反应器可包括反应室、位于所述反应室内的晶片支撑件和喷头。所述喷头可包括具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板以及具有第一面和相对的第二面的自由基传送板。所述自由基传送板的第二面可面朝所述前驱体输送板的第一面。该装置还可包括插在所述前驱体输送板和所述自由基传送板之间的热隔离器。该装置还可包括成图案的自由基通孔。所述自由基通孔中的每一个可穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器。所述自由基通孔中的每一个还可具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴且可保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积。所述喷头和所述晶片支撑件可被配置使得所述晶片支撑件在所述反应室内在所述喷头的下方。
[0027]在一些实施方式中，可提供热隔离器。所述热隔离器可包括第一面；大体上平行并偏移所述第一面的第二面；以及跨在所述第一面和所述第二面之间的多个管状结构，所述管状结构横贯所述第一面和所述第二面按分布图案排布。所述管状结构可基本阻止在管状通道内的容积腔和基本上限定在所述第一面和所述第二面之间的容积腔之间的流体流。
[0028]在一些进一步的这样的实施方式中，所述热隔离器可进一步包括跨在所述第一面和所述第二面之间并包围所述多个管状结构的周界壁。所述周界壁、所述第一面、所述第二面和所述管状结构的最外层表面可限定所述热隔离器的中空内容积腔。
[0029]在所述热隔离器的其它一些进一步的实施方式中，所述热隔离器可进一步包括与所述热隔离器的所述中空内容积腔流体连通的一或多个端口。
[0030]下面将更详细地讨论本公开的这些方面以及其它方面。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1A描绘了具有三分面板组件的远程等离子体源的实施例在自由基化气流操作过程中的高级示意图。
[0032]图1B描绘了图1A的远程等离子体源在通过面板的自由基化气流被抑制的操作过程中的高级示意图。
[0033]图2A描绘了以充当热隔离器的穿孔板为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。
[0034]图2B描绘了以充当热隔离器的中空板为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。
[0035]图2C描绘了以替代的中空板热隔离器设计为特征的三分面板组件的一个实施例的闻级不意图。
[0036]图2D描绘了以热隔离器(以多个离散管为特征)为特征的三分面板组件的一个实施例的闻级不意图。
[0037]图2E描绘了以偏离的气体分配孔和自由基通孔出口为特征的三分面板组件的一个实施例的闻级不意图。
[0038]图3A描绘了大体上是直的冷却通道路径的示意图。
[0039]图3B也描绘了大体上是直的冷却通道路径的示意图。
[0040]图4A描绘了三分面板组件的一个实施例的轴测图。
[0041]图4B描绘了图4A的面板组件的轴测图，其中多个部分被切掉以便观察内部的特征。
[0042]图4C描绘了图4A的面板组件的轴测分解图，其中一些部件被切掉一部分以便观察内部的特征。
[0043]图5A描绘了具有相对的(opposing)流冷却通道的自由基扩散板的一个实施例的轴测分解图。
[0044]图5B描绘了图5A的自由基扩散板的中板的第一面。
[0045]图5C描绘了图5A的 自由基扩散板的中板的第二面。
[0046]图6A描绘了前驱体输送板的一个实施例的轴测剖视图。
[0047]图6B描绘了图6A的前驱体输送板的仰视图。
[0048]图6C描绘了图6A的前驱体输送板的侧剖视图。[0049]图6D描绘了图6A的前驱体输送板的分解反向轴测图。
[0050]图7A描绘了面板组件的一个实施例的轴测分解图。
[0051]图7B描绘了图7A的面板组件的轴测图，其中一些部分被切掉以便观察内部的特征。
[0052]图8A描绘了三分面板组件的一个实施例的正二轴测剖视图。
[0053]图SB描绘了图8A的示例性剖视三分面板组件的一部分的细节图。
[0054]图8C描绘了图8A的示例性三分面板组件的正二轴测剖视分解图。
[0055]图8D描绘了图8A的示例性三分面板组件的另一正二轴测分解剖视图，其中自由基扩散板和前驱体输送板的上面部分被去除以允许观察内部的特征。 [0056]图SE到8H描绘了示出了表面粗糙度对两个配合面之间的实际接触区域的影响的概念示意图。
[0057]图9示出了可与本文描述的部件一起使用的多站处理工具的示意图。
[0058]图4A至8D每个图都按比例绘制。
【具体实施方式】
[0059]各种实施方式的实施例在附图予以图解并在下面作进一步描述。应当理解，本文的讨论并不意在将权利要求限制在所述描述的【具体实施方式】中。相反，它意在涵盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代方式、修改方式和等同方式。在下面的描述中，许多实施方式的具体细节被陈述以便提供对本发明的透彻理解。本发明可在没有这些实施方式的具体细节中的一些或全部的情况下实施。另一方面，公知的工艺操作不会被详细描述以免不必要地模糊本发明。
[0060]此处描述了用于与远程等离子体源以及其它可连同远程等离子体源使用的特征一起使用的喷头的三分面板组件的各种实施方式。要理解的是，虽然短语“三分”可用于指代具有三个主要部件的面板组件，但短语“三分”也可用于指代具有限定三个不同的区(zone)的更多或更少主要部件的面板组件，每个区提供与下面联系下面讨论的面板组件的主要部件讨论的功能类似的功能。
[0061]图1A描绘了具有三分面板组件的远程等离子体源的实施例在自由基化气流操作过程中的高级示意图。远程等离子体源170被示出，包括面板组件100，面板组件100包括自由基扩散板101、前驱体输送板103和介于自由基扩散板101和前驱体输送板103之间的热隔离器102。等离子体穹顶133 (plasma dome)可通过安装接口 136 (例如,安装凸缘、肩部或其它特征)与面板组件连接以形成自由基源容积腔137，例如，由面板组件和等离子体穹顶133的内表面134围成的容积腔。在一些实施方式中，可以不使用等离子体穹顶，而使用更传统的盖子，例如，平的背板或其它形状，形成大体上为圆筒形的自由基源容积腔137，比如可在半导体处理操作中所使用的传统喷头上发现的。室适配器138(plenum adapter)可插在等离子体穹顶133 (或者替代结构，例如，平的背板或其它结构，如上所述)和面板组件100之间。室适配器138可包括环形的室132，室132构造来使工艺气体经一或多个自由基入口 154流入自由基源容积腔137中。在图1A中，没有气体流过一或多个自由基入口154。一或多个自由基入口 154可以是以圆形阵列排布的离散入口，或者可以是以环形室132中的薄的弧形槽为特征的一或多个弧形的“气刀”入口。[0062]要理解的是，虽然图1A和IB描绘了与电感耦合等离子体(ICP)系统中发现的那些类似的远程等离子体源，但面板组件100以及其它部件，比如室适配器138，可以与可被用来将自由基输送给自由基扩散板101上方的容积腔的各种技术一起使用。例如，面板组件100可以与利用紫外线产生自由基的自由基产生技术、电容耦合等离子体技术、微波等离子体产生器以及其它类型的自由基产生技术一起使用。自由基可直接在自由基源容积腔137内产生，或者可从外部源(比如由MKS Instruments公司提供的ASTRONi?反应气体发生器)供应，外部源在自由基源容积腔137的外面产生自由基，然后经由一或多个输送端口将自由基化的气体输送到自由基源容积腔137中。
[0063]第一工艺气体可经由一或多个自由基气体入口 135流入装置中。等离子体可利用射频线圈152用第一工艺气体产生，射频线圈152可经由匹配网络153连接到RF源。自由基化的第一工艺气体可流向自由基扩散板101并穿过一或多个自由基通孔108，到达位于面板100和利用远程等离子体源170进行处理的晶片101之间(或者在面板组件100和晶片支撑件103之间)的晶片反应区域。同时，前驱体气体可流入一或多个前驱体气体入口148中并穿过内部气体分配通道112到气体输送孔110。因此，前驱体气体和自由基化的第一工艺气体可被同时传送到晶片反应区域。
[0064]图1B描绘了图1A的远程等离子体源在通过面板的自由基化气流被抑制的操作过程中的高级示意图。在图1B中，第二工艺气体可经由一或多个自由基入口 154被引入自由基源容积腔137。一或多个自由基入口 154可被构造来引导第二工艺气体横贯自由基扩散板，在第一工艺气体和自由基扩散板101之间形成第二工艺气体层。第二工艺气体流可(至少部分地)抵制朝向自由基扩散板101的第一工艺气体流,从而在第二工艺气体通过一或多个自由基入口 154流动时 至少部分地防止自由基化的第一工艺气体流过自由基通孔108。对一些操作过程中希望防止自由基气体到达工艺反应区域的应用而言，这样的第二工艺气体流可消除在这些操作过程中对清理自由基气体的自由基源容积腔(这还会涉及熄灭等离子体)的需要。第二工艺气体可例如是惰性载气或者可以是与第一工艺气体相同的气体。在一些实施方式中，第二工艺气体可以是不同于第一工艺气体的非载气。
[0065]图2A至2E描绘了各种面板组件的高级示意图。本公开语境中的面板组件的各个方面被讨论。一般而言，面板组件的自由基扩散板和前驱体输送板可被保持在不同的温度以帮助改善处理环境。例如，自由基扩散板可相比于前驱体输送板保持在显著较低的温度以改善自由基传送效率。这是因为相较于表面较冷时，当表面较暖时自由基在碰撞时展现出与表面再结合的上升趋势。通过降低自由基扩散板的温度，与自由基扩散板碰撞的自由基较少可能与自由基扩散板再结合，使更多自由基流过自由基通孔。同时，冷却前驱体输送板会导致由前驱体输送板传送的工艺气体的不希望的凝结。为了防止这种凝结，前驱体输送板可被直接(例如，通过加热元件或流体热交换器)或间接(例如，通过与更高温度的部件热接触)地加热，使得前驱体输送板保持在前驱体的蒸发温度之上。
[0066]在一些实施方式中，自由基扩散板以及其它部件可被材料全部或部分地覆盖以抑制或防止自由基再结合。例如，自由基扩散板面朝自由基源容积腔的一面可具有氮化铝、石英或蓝宝石涂层。
[0067]热隔离器可插在自由基扩散板和前驱体输送板之间以控制这两个部件之间的热流。因此，热隔离器可通常被描述为设置来阻碍前驱体输送板和自由基扩散板之间的热流但不会大幅影响穿过面板组件的自由基传送效率的一或多个部件。
[0068]在图2A至2E所示的实施方式中，面板组件200均包括主要部件，所述主要部件包括自由基扩散板201、热隔离器202以及前驱体输送板203。面板组件还包括成图案的自由基通孔208和成图案的气体输送孔210。自由基通孔208完全穿过面板组件200，而气体输送孔210穿过部分前驱体输送板203并与自由基通孔208从前驱体输送板203的相同的一侧出口。气体输送孔210与一或多个内部气体分配通道212流体连接。内部气体分配通道212可与一或多个前驱体气体入口 248流体连接，使工艺气体(例如，前驱体气体)流入前驱体输送板203并从气体输送孔210流出。自由基扩散板201可包括通道214，通道214可各自在第一端216流体连接到一或多个入口 219并在第二端217流体连接到一或多个出口220。冷却剂可经由通道214循环经过自由基扩散板201以从自由基扩散板201转移热并降低自由基扩散板的温度。冷却剂可由外部源(比如冷却剂供应源或热交换器系统)提供。
[0069]图2A描绘了以充当热隔离器的穿孔板为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。在该实施方式中，热隔离器202采用夹在自由基扩散板201和前驱体输送板203之间的材料层的形式。用于热隔离器202的材料可以是在具有相对较低的热导率(相较于自由基扩散板201和前驱体输送板203的热导率)的同时仍然维持与工艺化学过程的相容性以及与自由基的低反应性的材料。例如，热隔离器202可由诸如低K陶瓷、石英、各种低热导率塑料(例如，聚酰亚胺)或者不锈钢(被涂层以保护它们免受半导体处理室的化学环境影响)(例如，300系列不锈钢)之类的材料制成，而自由基扩散板201和前驱体输送板203可由具有常规更高或量值更高或大大更高的热导率的材料(例如，铝合金)制成。自由基通孔208可穿过热隔离器202。可以看到，自由基通孔208在它们穿过自由基扩散板201、热隔离器202和前驱体输送板203时保持大体上一致的横截面。这有助于减小各个自由基通孔208内的自由基行进穿过自由基通孔208可能碰到的表面积，减少这样的自由基与自由基通孔的侧壁再结合的机会。 [0070]图2B描绘了以充当热隔离器的中空板为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。在面板组件200的该实施方式中，热隔离器202可大部分被挖空从而形成可被抽排(pump down)至真空的内自由容积腔241。自由容积腔241可在热隔离器202内基本限定间隙240 ;在一些实施方式中，可以看到，间隙240可在自由基扩散板201和前驱体输送板203之间或者在自由基扩散板201或前驱体输送板203和热隔离器202的表面之间。管状结构242可基本流体隔离自由基通孔208和内自由容积腔241。由于内自由容积腔241中存在真空，所以穿过热隔离器的热流被有效地限制在通过自由容积腔241的辐射传热机构并被限制穿过管状结构242的材料的传导。为了降低该实施方式中的传导热流量，热隔离器202 (如图2A的热隔离器202)由低K材料制成。
[0071 ]自由容积腔241可经由与真空泵连接的真空端口 259抽排至真空或者可例如经由引导穿过面板组件200并至晶片反应区域的真空端口(图2B中未示出，但可参见图3A和3B)与容纳(house)面板组件200的处理室的更大容积腔流体连接。因为晶片反应区域可保持真空条件(但有少量工艺气体的添加，所述工艺气体通过面板组件200提供)，所以这也可用于将自由容积腔241维持在类似的大气条件。
[0072]图2C描绘了以替代的中空板热隔离器设计为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。该实施方式与参考图2B所述的实施方式类似，但热隔离器202没有完全限定自由容积腔241。相反，热隔离器202包括板，其中管状结构242在各个自由基通孔208的位置自其突出。在该实施方式中，间隙240由自由基扩散板201和热隔离器202中的所述板限定。管状结构242可延伸到自由基扩散板201中的凹部。在一些实施方式中，管状结构242可简单地抵靠自由基扩散板201平接且不延伸到这样的凹部。在另外一些实施方式中，管状结构242可通过小间隙与自由基扩散板201隔开，即管状结构242和自由基扩散板201之间的密封不是必需的。这样的小间隙可以足够小使得管状结构242和自由基扩散板201之间的流导率(flow conductance)大幅小于通过自由基通孔的流导率。真空端口259可用于抽排热隔离器202内的自由容积腔241以进一步降低热隔离器202的热导率。
[0073]图2D描绘了以热隔离器(以多个离散管为特征)为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。在该实施方式中，热隔离器202不是作为单个的、可限定的部件存在。相反，它可通过介于自由基扩散板201和前驱体输送板203之间的较小的部件的集合来形成。例如，自由基扩散板201和前驱体输送板203中的一者或二者可包括凹部，允许离散的管结构242插入自由基扩散板201和/或前驱体输送板203中。环形的外壁可在自由基扩散板201和前驱体输送板203之间提供结构性支撑并限定自由容积腔241的外部界限。该实施方式中的环形外壁和管状结构可由相同或不同的材料制成。例如，环形外壁可由氧化铝制成，而管状结构可由石英制成。
[0074]图2E描绘了以偏离的气体分配孔出口和自由基通孔出口为特征的三分面板组件的一个实施例的高级示意图。上面联系图2A至2D所讨论实施方式关注各种热隔离器实施方式。图2E中所示的实施方式使用与图2B中所示的热隔离器类似的热隔离器202，但也可使用上述其它类型的热隔离器202。然而，在图2E中，气体输送板203以与图2A至2D中所示的气体输送板203不同的几何形状为特征。图2E的气体输送板203具有在第一平面243中退出气体输送板203的自由基通孔208，第一平面243从第二平面244偏离第一非零距离245，穿过第二平面244，气体分配孔210退出气体输送板203。
[0075]例如，气体输送板203可以是实质上的平板，其中小型管在各个气体输送孔210的位置自该平板突出。气体输送孔210的出口平面和自由基通孔208的出口平面之间的偏离可使得来自自由基通孔的自由基气体流在前驱体气体被引介到自由基气体之前能够达到基本上充分展开的(fully-developed)流动状态。通过物理偏离各气体的出口平面，自由基气体有足够的时间成为充分展开的流。在一些实施方式中，该偏离可大于0.25英寸。在其它一些实施方式中，该偏离可在0.25英寸到3英寸之间。在另外一些实施方式中，该偏离可在3英寸到12英寸之间。
[0076]要理解的是，自由基扩散板201、热隔离器202和气体输送板203的上述各种构思可按与所示这些排列不同的各种排列进行组装。例如，具有来自图2E的非共面出口平面的气体输送板203可与来自图2A的自由基扩散板201和热隔离器202 —起使用。通过适当的修改，对于其它的图2B至2D可进行类似的置换。 [0077]还要理解的是，虽然附图中所示的前驱体输送板203以仅仅单组气体输送孔为特征，但一些实施方式可以以具有多组气体输送通道和对应的气体输送孔的前驱体输送板203为特征。例如，前驱体输送板203可被构造为具有两组气体输送通道和两组对应的气体输送孔,彼此在气体输送板203内流体隔离。
[0078]就具有内部冷却通道的各种板(比如自由基扩散板201和热隔离器202的一些实施方式)而言，冷却通道可穿过所述板，其中它们位于曲折或迂回的路径中。在其它一些实施方式中，冷却通道可沿着大体上是直的路径延伸。图3A描绘了大体上是直的冷却通道路径的示意图。图3B也描绘了大体上是直的冷却通道路径的示意图。由图3A可见，冷却通道314可沿着直的路径315延伸；这样的通道可以是例如用枪钻横贯钻过板的结果。由图3B可见，冷却通道314可偏离直的路径315，例如，通过贯穿直的路径315来回曲折前进，同时，仍然总体上沿着直的路径315延伸。因此，举例来说，提到的沿着与参考平面平行的路径延伸的通道可以理解为包括大体上沿着与参考平面平行的直的路径延伸的通道，如图3A和3B中所示。
[0079]现在根据本公开中所概述的构思介绍描绘面板组件和其中的部件的其它实施例的各个更详细的附图。
[0080]图4A描绘了三分面板组件的一个实施例的轴测图。所示面板组件400以自由基扩散板401、前驱体输送板403以及插在自由基扩散板401和前驱体输送板403之间的热隔离器402为特征。热隔离器402在该视图中有点难以看见，但在后面的附图中会更清楚。
[0081]面板组件可以以围绕中心轴431在整个大体上圆形的区域上分布的成图案的自由基通孔408为特征。自由基通孔408可具有大体上垂直于自由基扩散板401的孔中心轴
409。自由基通孔可具有总侧壁面积，该总侧壁面积代表全部自由基通孔408的侧壁面积的总和(包括自由基通孔408的位 于热隔离器402和前驱体输送板403中的部分的侧壁)，而自由基扩散板401的形成自由基源容积腔437的部分边界的部分可具有横截面积，不包括自由基通孔408的横截面积。在一些实施方式中，自由基通孔408的总侧壁面积和上述横截面积的比可小于I至1.5。
[0082]在一些实施方式中，自由基通孔408的长度和直径的比可大于2:1且所述长度可大于0.25英寸从而有助于防止由面板组件400传送的气体经由气体输送孔410或自由基通孔408反扩散至面板组件400中。在一些实施方式中，自由基通孔408的长度和直径的比可介于7:1和10:1之间。自由基通孔408可具有标称一致的与穿过面板组件400的孔中心轴垂直的横截面积。在一些实施方式中,横截面积可有一些变化,例如，自由基通孔408在它们进入和退出面板组件400的地方有扩口。
[0083]图4A中所示的自由基扩散板401和前驱体输送板403是多部件设计，但多部件方案只是针对自由基扩散板示出。例如，自由基扩散板401由具有四个弧形外部分(outerportion)的大体上圆形的内部分(inner portion)形成,弧形外部分在焊接区域447焊接到内部分的外周。这允许穿过内部分的宽度钻出贯穿通道(cross-passage)且接着使贯穿通道能够被外部分盖住，形成气体或流体流的密封的内部空间。自由基扩散板401还可包括可被构造来将自由基扩散板401密封至例如背盖、适配器、等离子体穹顶或其它配合面的一或多个密封接口 446。进一步地，密封接口 446也可位于其它部件上，比如在热隔离器402或前驱体输送板403上，以密封自由基扩散板401、热隔离器402和前驱体输送板403之间的接口。
[0084]第一入口 423和第二入口 427可经由自由基扩散板401内部的冷却通道分别与第一出口 424和第二出口 428流体连通。类似地，一或多个前驱体气体入口 448可与前驱体输送板403中的一或多个内部气体分配通道流体连通。
[0085]图4B描绘了图4A的面板组件的轴测图，其中多个部分被切掉以便观察内部的特征。可以看到，自由基通孔408完全穿过自由基扩散板401、热隔离器402和前驱体输送板403，且通过这样做，保持与中心轴409垂直的大体上一致的横截面。此外，图4B中可见通道414，该通道414是第一内部冷却通道网络413中的若干这种通道414中的一个。可以看到，通道414的第一端416可与冷却剂室450流体连接，冷却剂室与第一入口 423流体连接(如图4C中可见)。第二入口 427可与不同的冷却剂室450流体连接且进而与其它通道414 (该图中未不出)的第一端416流体连接。在一些实施方式中,第一入口 423和第二入口 427，或者单个共同入口，可与共同的冷却剂室450连接，共同冷却剂室450与通道414的第一端416连接。通道414的第二端417 (图4B中未示出，但图4C中可见，下面将讨论)也可连接到一或多个冷却剂室450，所述冷却剂室450可进而连接到第一出口 424和第二出口 428，或者在一些实施方式中，连接到单个共同冷却剂室450和/或连接到单个共同出口。也可使用足以在整个自由基扩散板401提供大体上均匀的冷却的其它冷却方案，例如在普通工艺条件下在自由基扩散板可与自由基化气体接触的整个部分小于~1_2°C的温差，这些方案也被认为是在本公开的范围内。
[0086]在一些方面，前驱体输送板403可具有与自由基扩散板401中的特征类似的一些特征。例如，前驱体输送板403可具有在一些方面可与冷却剂室450和通道414大体上类似的前驱体室451 (precursorplenum451)和内部气体分配通道412。前驱体输送板403也可具有构造来将前驱体气体引介到前驱体室451中的一或多个前驱体气体入口 448。但是，相较于自由基扩散板401，流入前驱体室451和内部气体分配通道412的流体(例如，前驱体气体)可以不经由与第一出口 424和第二出口 428类似的出口退出前驱体输送板403，而相反地，可以自与内部气体分配通道412流体连接的成图案的气体输送孔410流出。气体输送孔410可具有与自由基通孔408的中心轴409平行的孔中心轴411。就横截面而言，气体输送孔410可大幅小于自由基通孔408。但是，在其它实施方式中，自由基扩散板和前驱体输送板403的结构可在更大程度上与图4B中所示的结构不同。
[0087]图4C描绘了图4A的面板组件的轴测分解图，其中一些部件被切掉一部分以便观察内部的特征。在图4C中，自由基扩散板401的上半部分已被移除以看到通道414。出于类似的原因，前驱体输送板403的上半部分也被移除。
[0088]自由基扩散板401可具有第一面406(其在图4C中并非直接可见，因为它在自由基扩散板401已被切掉的部分上——图4B中也示出了第一面406)和与第一面相对的第二面 407。
[0089]还可见冷却剂室450，在该实施方式中，冷却剂室450是弧形内部空间，每一个占用自由基扩散板401的不同的四分之一部分。位于参考平面418的一侧上的冷却剂室450和通道414在自由基扩散板401内可与位于参考平面418的另一侧上的冷却剂室450和通道414流体隔离。这种室/通道的布置可允许相对较高的冷却剂流率且可跨越自由基扩散板的宽度提供大体上均匀的温差，例如，小于约1°C的温差。每个通道414可在第一端416连接到冷却剂室450并在第二端417连接到不同的冷却剂室450。温度传感器孔449可被提供使得可在自由基扩散板401的中心附近设置温度传感器，例如，热电耦或其它温度测量探针(未图示)，用于自由基扩散板401中的温度监测。 [0090]就前驱体输送板403而言，可以观察到，在该实施方式中，提供了大体上围绕前驱体输送板403的周界延伸的单个前驱体室451。可提供了被构造来将前驱体气体进给到前驱体室451的前驱体气体入口 448。来自前驱体室451的前驱体气体可流入内部气体分配通道412，并从内部气体分配通道412经由气体输送孔410流出前驱体输送板。气体输送孔410可以与自由基通孔408的分布方式相对类似的方式在整个前驱体输送板403上分布。要理解的是，就自由基通孔408和气体输送孔410 二者而言，其它实施方式可使用不同的孔图案。自由基通孔408可被设置成与面板组件400内的内部气体分配通道412、气体输送孔
410、冷却剂室450、前驱体室451和通道414流体隔离。
[0091]类似于自由基扩散板401，前驱体输送403可具有第一面404 (同样，该侧在图4C中由于切掉而并非直接可见)和第二面405。一般而言，前驱体输送板403的第一面404可面朝自由基扩散板401的第二面407，热隔离器插在第一面404和第二面407之间。
[0092]如本公开中前面所讨论的，可按各种叠摞布置使用不同类型的自由基扩散板401、热隔离器402和前驱体输送板403以提供面板组件400。图4A至4C描绘了具有自由基扩散板401的面板组件400，自由基扩散板401具有穿过通道414的单向冷却剂流。
[0093]图5A描绘了具有相对的(opposing)流冷却通道的自由基扩散板的一个实施例的轴测分解图。在图5A中，自由基扩散板501可由三个主要部件的叠摞形成:顶板555、中板556和底板557。这些板通过较持久的措施(比如通过钎焊)可被夹在一起或者可被保持在一起。顶板555可具有第一入口 523和第二入口 527。第一入口 523可穿透顶板555且经由顶板555的下表面中的槽(未图不,但与底板557的上表面上所不的槽类似)与冷却剂室550 (在图5A的右边示出)流体连通。接着，经由第一入口 523流入冷却剂室550的冷却剂可流过中板556中的第一通道525并进入另一冷却剂室550，然后经由另一槽流出第一出口524。
[0094]图5A中还可见第 二入口 527和第二出口 528，该二者经由底板557中可见的槽与中板556的底面上的第二通道526 (该视图中不可见，但图5C中可见)流体连通。图5A中包括箭头以表示进/出各入口/出口和室的流体流方向。
[0095]图5B描绘了图5A的自由基扩散板的中板的第一面。图5C描绘了图5A的自由基扩散板的中板的第二面。图5B中所示的第一面对应于图5A中的中板556的可见的一面。流箭头表示第一通道525中的流体流从右到左。图5C中所示的第二面在中板556的第一面对面。流箭头表示第二通道526中的流体流从左到右。因此，冷却剂可在第一通道中沿第一方向流动而在第二通道中沿与第一方向相反的第二方向流动。这可跨越自由基扩散板501包含自由基通孔508的部分产生更均匀的温度分布。
[0096]图6A描绘了前驱体输送板的一个实施例的轴测剖视图。图6A的前驱体输送板603与图2C中所示的构思类似，且包括主板660 (main plate),主板660包括从主板660突出并进入盖板658的一些管状结构642。每一个管状结构642可包括穿过它的自由基通孔608。主板660和盖板658可通过间隙彼此偏离以形成前驱体室651。在该实施方式中，前驱体室651不仅包括围绕自由基通孔608的周界容积腔，也包括管状结构642之间的空隙，从而代替了对离散气体分配通道的需求。成图案的气体输送孔610可存在于气体输送板603的第二面605上且与前驱体室651流体连通(要理解的是，在该视图中，前驱体输送板603被倒置示出，因为气体输送孔610在使用过程中通常向下对准晶片反应区域)。
[0097]图6B描绘了图6A的前驱体输送板的仰视图。由该视图可见，气体输送孔610和自由基通孔以大体上均匀分布的方式跨越气体输送板603的内里部分进行排布。图6C描绘了图6A的前驱体输送板的侧剖视图。该视图更清晰地示出了图6A的一些细节。图6D描绘了图6A的前驱体输送板的分解反向轴测图。该视图示出了管状结构642沿着它们的外表面可具有肩部或锥形边缘(tapered edge),但应当注意,所示内表面反映了与自由基通孔横截面匹配的恒定横截面。在实践中，管状结构642可包括各种特征以帮助制造或组装例如圆形的或倒角的外部边缘。
[0098]图7A描绘了热隔离器的一个实施例的轴测分解图。在图7A中示出了与自由基扩散板401类似的自由基扩散板701。但可提供与热隔离器402和前驱体输送板403不同的热隔离器702和前驱体输送板703。在该实施方式中，管状结构742自前驱体输送板703的第一面704突出并进入热隔离器702内的圆筒形容积腔。在图7A中，管状结构占位符742’(placeholder)表示当面板组件700完全组装好时管状结构742在热隔离器702内的位置。因此，在组装过程中，形成自由基扩散板701、热隔离器702和/或前驱体输送板703的部分的各种部件可由面板组件700的其它层支撑或附着到面板组件700的其它层，然后被恰当定位。图7A中还可见真空端口 759，在该实施方式中，真空端口 759是简单的孔，允许热隔离器702中的圆筒形容积腔通过前驱体输送板703与晶片反应区域或周围的处理室容积腔通风(从而允许该圆筒形容积腔中的压强与半导体处理室内的压强条件保持均衡，例如，保持真空环境)。
[0099]图7B描绘了图7A的热隔离器的轴测图，其中一些部分被切掉以便观察内部的特征。在图7B中，示出的自由基扩散板具有弦切段(chord section cut)，将跨在冷却剂室750之间且是第一内部冷却通道网络713的部分的若干通道714中的一个一分为二。自由基通孔708可穿过自由基扩散板701，而密封接口 746可被提供来使面板组件700能够被密封到例如可结合面板组件700大体上限定远程等离子体容积腔的等离子体穹顶结构或其它结构(未图示)。第一出口 724和第二出口 728可使得冷却剂能够退出自由基扩散板701的内部。
[0100]示出的热隔离器702具有不同的弦切段。可以看到，从前驱体输送板703突出的管状结构742可突出到由自由基扩散板701和前驱体输送板703之间的间隙740限定的容积腔中。
[0101]示出的前驱体输送板703具有阶梯式弦切，即，示出的前驱体输送板703具有大约穿过其厚度一半的深度的弦切段，并具有穿过其剩余厚度的较小的弦切段。前驱体室751可见，还有两个内部气体分配通道712和两个气体输送孔710。前驱体气体入口 748可与内部气体分配通道712流体连接。 [0102]图8A描绘了三分面板组件的一个实施例的正二轴测剖视图。图8B描绘了图8A的示例性剖视三分面板组件的一部分的细节图。图8C描绘了图8A的示例性三分面板组件的正二轴测剖视分解图。图8D描绘了图8A的示例性三分面板组件的另一正二轴测分解剖视图，其中自由基扩散板和前驱体输送板的上面部分被去除以允许观察内部的特征。
[0103]一般而言，图8A至8D中所示的许多特征与图4A至4C中所示的那些特征类似。图8A至8D中的用与图4A至4C中的类似结构有相同的最后两位数字的附图标记编号的元件可理解为与图4A至4C中的对应结构基本类似，除非文中另有说明。为了避免重复，针对图8A至8D，读者可参考前面联系图4A至4C对这些元件进行的描述。
[0104]从图8A可见，热隔离器802位于自由基扩散板801和前驱体输送板803之间。但是，相较于图4A至4C的热隔离器402，热隔离器802是具有两个独立部件(第一层802a和第二层802b)的分层式组件，该两个独立部件叠摞在一起以形成隔离器802。如图所示，各层可至少足够大到包括存在于面板组件800中的基本上所有的自由基通孔808 (每一个自由基通孔808穿过热隔离器802的层以及自由基扩散板801和前驱体输送板803 ；穿过各部件的各个自由基通孔被称为808’、808’ ’，等等)。如图所示，第二层802b被嵌在第一层802a中的凹部的里面。该凹部可具有大体上等于第一层802a的标称厚度的一半的深度，而第二层802b可具有与凹部深度基本一致的厚度。据此，热隔离器802可与热隔离器402 —样安装在大体上相同的封套内，但这不是必需的且其它实施方式可以不同的整体封套为特征。
[0105]另外，虽然第一层802a被示出为具有凹部，第二层802b安装在该凹部中，但其它实施方式也可以基本上相同的层(例如，彼此上下叠摞的两个平的板，无需一个凹进到另一个中)为特征。还可预期各种其它实施方式，但这些其它实施方式的共同特征可全部以多个层为特征，其中在多个层之间至少在面板组件800内包含自由基通孔808的区域内具有不连续的边界。
[0106]还要理解的是，虽然所描绘的实施例以两个层为特征，但其它实施方式可以具有多于两个层(例如，三个、四个或更多个层)的热隔离器802为特征。这样的另外的实施方式也在本公开的范围内。
[0107]所述层在其上可具有分度特征，例如以径向对称的方式围绕第二层802b的圆周排列的三个径向槽863 (只示出了两个一剩下的位于面板组件800的切掉部分中)，还有以类似的方式围绕第一层802a的凹部的内部排列的三个对应的径向凸台，以确保热隔离器802的两个(或更多个)层和自由基通孔在各个所述层上的部分互相对准。如图所示，分度特征可被构造为允许所述层能够以不同的比率伸缩，却不会因所述层之间的热膨胀差而引起不可接受的热应力，同时保持所述层大体上相对于彼此居中。 [0108]层802a和802b 二者可通常由相同或类似的材料制成，但在一些实施方式中，如果需要，也可使用不同的材料，例如，如果用优选的材料生产所述层之一太难或成本太高，则可将替代材料用于生产该层。
[0109]如前所述，第一层802a和第二层802b在自由基通孔808所在的区域中具有大体上相同的厚度。虽然所述层(包括示出的层之外额外层)在该区域中可具有不同厚度，但在许多实施方式中，所述层在该区域中可全部具有大体上相等的厚度。这可增强热隔离器802对出现故障的整体抵抗能力。例如，如果一个层大幅薄于其它层(且所有层材料相同)，那么这会将较薄的层置于增加的破裂或损伤风险下。通过使每个层在具有自由基通孔808的区域中具有大体上相同的厚度，这种风险不会被集中在任何一个层中，反而可在所有层中大体上均分。
[0110]用于第一层802a和第二层802b的材料可从各种低热导率材料中选择，例如，诸如低K陶瓷或石英之类的介电材料、诸如聚酰亚胺之类的各种低热导率塑料、或者诸如300系列不锈钢之类的不锈钢(被涂层以保护它们免受半导体处理室的化学环境影响)。例如，第一层802a和第二层802b可由氧化铝或氮化铝制成。
[0111]本发明人已认识到，在低压半导体处理环境(比如其中可使用面板组件800的那些)的背景下，相较于诸如图4A至4C中所示之类的单层热隔离器，多层热隔离器802可提供优秀的热阻，从而实现自由基扩散板801和前驱体输送板803之间的更大温差。这种增大的热阻由于若干原因而出现，下面进行更充分地探讨。
[0112]首先，通常用于操作这样的面板组件的压强足够低使得困在热隔离器802的层之间的任何间隙或非接触区域中的任何气体的密度足够低以便通过这样的气体的热传导不会显著助长通过热隔离器802的整体热传导。虽然除了气体的压强之外，通过这样的气体的热传导也会依赖于这样的气体的成分，但一般来说，压强通常会是通过这样的气体的热导率的主要决定因素。这样的气体的压强可例如小于约3至7托，在一些实施方式中，该压强可小于约I至0.1托。
[0113]其次，热隔离器802中的各对相邻层之间的接触界面由于所述层的表面光洁度而不是完全完美的接触界面，即，所述层在整个接触界面上在它们的暴露面积上没有100%直接接触。例如，许多陶瓷材料的表面粗糙度通常比其它材料通常可获得的表面粗糙度更粗糙，且在热隔离器802的层的实例中可被保持为至少8至16微英寸或更高的Ra值。在一些实施方式中，Ra值可被保持为至少4至8微英寸或更高的值。相较于在更光滑的表面光洁度情况下可出现的直接接触，由于这种表面粗糙度，在所述层之间会有少得多的实际的直接接触。例如，如果第一层802a具有16微英寸的表面粗糙度Ra而第二层802b具有8微英寸的表面粗糙度Ra，则两个层只会在它们的约5%的配合面上彼此直接接触。该配合面面积的其余85%可代表所述层可被隔开若干微英寸且彼此并未实际上接触的区域。因此，在所述层之间在这些不接触区域中没有直接热传导。在所述层之间在这些不接触区域中的唯一的热传导路径由气体提供，如上所述，该气体处于足够低的压强使得它不显著助长热隔离器的整体热传导。
[0114]图8E到8H提供了对该构思的进一步的理解。在图8E中，第一材料861和第二材料862被示出为在相对的表面上具有放大的表面粗糙度。在图8F中，图8E的第一材料861和第二材料862已彼此接触，但由于表面粗糙度，直接接触只存在于斜线阴影所表示的区域中。如果对整个第一材料861和第二材料862的部分上的带阴影的接触区域的宽度进行总计，则获得的合计区域(在该图的底部再现)是所示部分的宽度的大约23%。
[0115]在图8G中，第一材料861和第二材料862再次被示出，但具有更加放大的表面粗糙度。在图8H中，图8G的第一材料861和第二材料862已彼此接触。再一次，由于表面粗糙度，直接接触只存在于斜线阴影所表示的区域中。在这种情况下，直接接触只在所示部分的整体宽度的大约8%上存在。
[0116]虽然图SE至8H是简化的、二维的示例且与任何特定粗糙度值无关，但它们用于表明配合面的表面粗糙度的增加会导致两个表面之间的合计的直接接触区域的减少，以及配合面的彼此实际上不直接接触的部分的增加。
[0117]第三，每个层的接口表面的平整度可被约束在特定公差内，例如，在0.002英寸的绝对平整度内。这可帮助确保存在于层之间少量直接接触在层之间的整个接触区域上均匀分布且可防止可由集中的 直接接触区域导致的局部热点。如果所述层不够平，则这可导致所述层在集中区中彼此接触。所述层之间的热流可被集中在相同的位置，且可因减少的面积而经历热壅塞。这反过来可导致该位置的温差上升且可导致从工艺均匀性角度看不希望的局部热点。
[0118]最后，所述层可通过被夹在自由基扩散板801和前驱体输送板803之间而被夹持力保持在一起。例如，层802a和802b可被用于所述面板组件800 (所述面板组件800具有标称约13英寸直径的第二层802b)的大约3000磅(Ibs)的夹持力保持在一起。层对层的接触可通常是“干”的，即，可以没有接口材料(比如粘合剂、钎焊材料或其它填充物)存在。
[0119]要理解的是，此处讨论的面板组件和其它部件可作为半导体处理室的部件提供，如本公开中前面所讨论的。在一些实施方式中，一或多个这样的半导体处理室可作为多站半导体处理工具中的处理站提供。在一些实施方式中，单个处理室可包括多个处理站，每一个均具有它们自己的面板组件。
[0120]可帮助减少通过热隔离器802的热传导的热隔离器802的另一特征是环形断热部864(thermal break)。环形断热部864可采用位于热隔离器中的环形凹部的形式。环形凹部可被设置使得环形凹部的中央直径(mid-diameter)大体上位于冷却剂室850的中央直径或中央半径处(或者相当于非圆形/非弧形冷却剂室850的位置)。环形断热部864可发挥作用从而防止或限制热在热隔离器802的外周附近传出热隔离器并进入冷却剂室850。这可有助于热隔离器802在自由基通孔808所在的整个区域上被保持在更均匀的温度。
[0121]附图中的轴测或其它三维视图所示 的各种面板组件是标称设计用于处理300mm半导体晶片且通常具有大约13英寸的内径。但是，要理解的是，可用设计用于其它尺寸的半导体晶片(例如450mm的半导体晶片)的面板组件来实施类似的设计构思，且这样的设计可以以比所示这些尺寸大的相应尺寸为特征。
[0122]还要理解的是，如果没有其它不兼容的情况，此处所示的不同的实施方式的各种设计构思可被组合成其它实施方式。例如，图8A至8D的多层热隔离器可与图2E中所示的构思组合以产生通过多个管状构件使层互相偏离从而在所述层之间产生大间隙的多层热隔离器。
[0123]图9示出了具有入站(inbound)加载锁902和出站(outbound)加载锁904的多站处理工具900的示意图。机械手906在大气压强下被配置来将晶片从通过舱908 (pod)加载的晶片盒(cassette)经由大气端口 910移动到入站加载锁902中。晶片可被机械手906放置在入站加载锁902中的基架912上，大气端口 910可被关闭，接着，可抽排该加载锁。如果入站加载锁902包括远程等离子体源，则晶片可在被引介到处理室914中之前被暴露于该加载锁中的远程等离子体处理。此外，晶片也可在入站加载锁902中被加热，例如从而除去湿气和所吸附的气体。接着，到处理室914的室传输端口 916可被打开，且另一机械手(未图示)可将晶片放置到位于用于处理的反应器中所示的第一站的基架上的处理室914中。虽然图9中所描绘的实施方式包括加载锁，但可以理解的是，在一些实施方式中，晶片可直接进入到处理站中。
[0124]在图9所示的实施方式中，所述处理室914包括四个处理站，编号从I到4。每个站均可具有加热或不加热的基架(就站I而言，在918处示出)，以及气体管线入口。要知道的是，在一些实施方式中，每个处理站均可具有不同用途或者多个用途。例如，在一些实施方式中，处理站可在共形膜沉积(CFD)和PECVD处理模式之间切换。另外地或替代地，在一些实施方式中，处理室914可包括一或多对匹配的CFD和PECVD处理站。虽然所描绘的处理室914包括四个站，但可以理解的是，根据本公开的处理室可具有任何合适数量的站。例如，在一些实施方式中，处理室可具有五或更多个站，而在其它的实施方式中，处理室可具有三或更少的站。
[0125]每个站可包括将工艺气体输送给位于相关站的晶片的隔开的喷头组件。在一些实施方式中，这些喷头中的一些或全部可利用本文所述的面板组件。例如，如果站提供对晶片的RPD处理或可从本文所述的设备的使用中获益的其它处理，则用于该站的喷头可包括本文所述的面板组件。喷头还可包括本文所讨论的其它特征，比如环形的室、等离子体穹顶、和/或与外部远程等离子体源的连接。
[0126]图9还描绘了用于在处理室914内传递晶片的晶片搬运系统990。在一些实施方式中，晶片搬运系统990可在各个处理站之间和/或在处理站和加载锁之间传递晶片。要知道的是，可以采用任何合适的晶片搬运系统。非限制性的实施例包括晶片传送圆盘和晶片搬运机械手。图9还描绘了用于控制处理工具900的工艺条件和硬件状态的系统控制器950。系统控制器950可包括一或更多内存设备956、一或更多海量存储设备954以及一或更多处理器952。处理器952可包括CPU或计算器、模拟输入/输出连接(connection)和/或数字输入/输出连接、步进马达控制器板，等等。
[0127]在一些实施方式中，系统控制器950控制处理工具900的所有的活动。系统控制器950执行系统控制软件958，系统控制软件958被存储在海量存储设备954中、被载入内存设备956中并在处理器952上被执行。系统控制软件958可包括用于控制由处理工具900执行的特定工艺的时序、气体混合物、室压强和/或站压强、室温和/或站温、晶片温度、目标功率电平、RF功率电平、衬底基架、卡盘位置和/或基座位置、以及其它参数的指令。系统控制软件958可以以任何合适的方式被配置。例如，可以编写各种处理工具部件的子程序或控制目标以控制执行各种处理工具的工艺所必需的处理工具部件的操作。系统控制软件958可以以任何合适的计算机可读程序语言进行编码。
[0128]在一些实施方式中，系统控制软件958可包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)排序指令。例如，CFD工艺的每一个阶段可包括由系统控制器950执行的一或多个指令。用于为CFD工艺阶段设置工艺条件的指令可被包括在相应的CFD配方阶段中。在一些实施方式中， 多个喷头(如果存在)可被独立控制以允许执行分开的、平行的工艺操作。
[0129]在一些实施方式中，可以采用存储在与系统控制器950相关的海量存储设备954和/或内存设备956上的其它计算机软件和/或程序。用于该目的的程序实施例或程序段包括衬底定位程序、工艺气体控制程序、压强控制程序、加热器控制程序和等离子体控制程序。
[0130]衬底定位程序可包括用于用来将衬底装载到基架918上以及控制衬底和处理工具900的其它部件之间的间距的处理工具部件的程序代码。
[0131 ] 工艺气体控制程序可包括用于控制气体成分和流率以及可选地用于在沉积之前使气体流入一或多个处理站以稳定处理站中的压强的代码。压强控制程序可包括用于通过调节例如处理站的排气系统中的节流阀或进入处理站的气流来控制处理站中的压强的代码。压强控制程序或其它代码可例如控制工艺气体进入前驱体输送板或自由基源容积腔的流量。
[0132]加热器控制程序可包括用于控制给用来加热衬底的加热单元的电流的代码。替代地，加热器控制程序可以控制给衬底的传热气体(比如氦气)的传送。加热器控制程序还可控制例如冷却剂进入自由基扩散板的流量，以及与加热前驱体输送板相关联的任何加热器。加热器控制程序可利用来自这些部件内的温度传感器的反馈来精确控制这些部件的温度。
[0133]等离子体控制程序可包括用于设置应用到一或多个处理站中的处理电极的RF功率电平的代码。等离子体控制程序在适当的情况下可包括用于控制外部等离子体产生器和/或将工艺气体供应给等离子体产生器或自由基源容积腔所需的阀调节的代码。
[0134]在一些实施方式中，可具有关联于系统控制器950的用户界面。所述用户界面可包括显示屏、装置和/或工艺条件的图形软件显示、以及用户输入设备(比如，定点设备、键盘、触摸屏、麦克风，等等)。
[0135]在一些实施方式中，由系统控制器950调整的参数可涉及工艺条件。非限制性的实施例包括工艺气体成分和流率、温度、压强、等离子体条件(比如RF偏置功率电平)、压强、温度，等等。这些参数可以以可利用用户界面输入的配方的形式提供给用户。
[0136]用于监控工艺的信号可从各种处理工具传感器通过系统控制器950的模拟和/或数字输入连接来提供。用于控制工艺的信号可通过处理工具900的模拟和数字输出连接被输出。可被监控的处理工具传感器的非限制性实施例包括质量流量控制器、压力传感器(t匕如压力计)、热电偶，等等。适当程序化的反馈和控制算法可结合来自这些传感器的数据进行使用以保持工艺条件。
[0137]系统控制器950可提供用于实施各种半导体制造工艺的程序指令。所述程序指令可控制各种工艺参数，比如DC功率电平、RF偏置功率电平、压强、温度，等等。所述指令可控制参数以操纵膜叠摞层(film stacks)的原位沉积。
[0138]系统控制器可通常包括一或多个内存设备和配置来执行指令的一或多个处理器，使得该装置可执行根据本 发明的方法。根据本发明的包含用于控制工艺操作的指令的机器可读介质可被耦合到系统控制器。
[0139]虽然图9所示的半导体处理工具描绘了单个四站处理室或模块，但半导体处理工具的其它实施方式可包括多个模块，每一个均具有单个站或多个站。这样的模块可彼此互连和/或围绕可帮助晶片在模块之间移动的一或多个传送室排布。由这样的多模块半导体处理工具提供的站中的一或多个可装备有包括上面所讨论的面板组件和其它特征的喷头。
[0140]一般来说，具有本文所述的面板组件的喷头可被安装在反应室中，在配置来支撑一或多个半导体晶片的晶片支撑件上方。喷头还可例如用作反应室的盖子或盖子的一部分。在其它实施方式中，喷头可以是“吊灯”式喷头且可通过杆(stem)或其它支撑结构悬挂于反应室的盖子。
[0141]前述各种装置/工艺可结合光刻图案化工具或工艺被用于例如半导体器件、显示器、LED、光伏板等的生产或制造。虽然不一定，但一般而言，这样的工具/工艺会在通用制造设备中被联合使用或管理。膜的光刻图案化通常包括下述步骤中的一些或全部，每个步骤使用许多可能的工具:(I)利用旋涂或喷涂工具将光致抗蚀剂施加到工件(即晶片)上；
(2)利用热板或炉子或UV固化工具固化光致抗蚀剂；(3)利用诸如步进式晶片曝光器之类的工具将光致抗蚀剂暴露于可见光或UV光或X光；(4)显影该抗蚀剂以便利用诸如湿法工作台之类的工具选择性地去除抗蚀剂从而将其图案化；(5)利用干法或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转印到下伏膜或工件中；以及(6)利用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离器之类的工具移除该抗蚀剂。
[0142]本发明的另一方面是构造来实施本文所述的方法的装置。合适的装置包括用于根据本发明实施工艺操作的硬件和具有用于控制工艺操作的指令的系统控制器。系统控制器可被配置来例如控制第一工艺气体、第二工艺气体和前驱体气体进入远程等离子体源的气流。系统控制器还可控制RF线圈的RF输出，且可基于利用温度探针在面板组件中测定的温度控制穿过系统中的任何冷却通道流动的冷却剂的流率和温度。系统控制器可通常包括一或多个内存设备和配置来执行指令的一或多个处理器使得该装置可执行根据本发明的方法。根据本发明的包含用于控制工艺操作的指令的机器可读介质可通信地耦合到系统控制器。
[0143]上述实施方式中的任何一种可被单独使用或以任意组合方式相互一起使用。虽然各种实施方式可由现有技术的各种缺陷(其可在本说明书中的一或多个地方被讨论或提到)激发，但所述实施方式不一定解决任何的这些缺陷。换句话说，不同的实施方式可解决在本说明书中所讨论的不同缺陷。一些实施方式可以只部分地解决本说明书中所讨论的一些缺陷或者仅仅一种缺陷，而一些实施方式可能不解决任何的这些缺陷。
[0144]虽然本文已描述了多种实施方式，但应当理解的是，它们仅仅以示例性的方式阐述，而不是以限制性的方式。因此，本公开的覆盖面和范围不应当受到此处所描述的任何实施方式的限制，而只根据下面的稍后提供的权利要求及其等同方式来限定。
[0145]要理解的是，除非上述任何一种实施方式中的特征被明确认定为相互不兼容或者上下文暗示了它们互相排斥且不易在互补和/或支持意义上进行组合，否则本公开全文预定和预期这些实施方式的具体特征可被选择性地组合以提供一或多种全面但略有不同的技术方案。因此，要 进一步理解的是，上面的描述仅仅以示例性的方式给出，且在本公开的范围内可进行细节上的修改。
【权利要求】
1.一种用于半导体处理操作的喷头，其包括: 具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板； 具有第一面和相对的第二面的自由基传送板，其中所述自由基传送板的第二面面朝所述前驱体输送板的第一面； 插在所述前驱体输送板和所述自由基传送板之间的热隔离器；以及 成图案的自由基通孔，其中所述自由基通孔中的每一个: 穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器， 具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴，且 保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积。
2.如权利要求1所述的喷头，其中所述热隔离器被配置来控制所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的热流以使之小于在所述自由基传送板和所述前驱体输送板直接热接触且被增厚使得所述自由基扩散板的第一面和所述前驱体输送板的第二面保持相同的距离的情况下所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的热流。
3.如权利要求1所述的喷头，其中: 所述前驱体输送板 包括成图案的气体输送孔和一或多个内部气体分配通道， 所述气体输送孔中的每一个均具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴， 所述气体输送孔中的每一个均流体连接到所述一或多个气体分配通道中的至少一个，且 所述气体输送孔中的每一个均在所述前驱体输送板的第二面上退出所述前驱体输送板。
4.如权利要求1所述的喷头，其中所述自由基通孔具有介于7:1和10:1之间的长度直径比。
5.如权利要求1所述的喷头，其中所述自由基通孔具有介于6:1和11:1之间的长度直径比。
6.如权利要求1所述的喷头，其中所述自由基通孔具有至少0.25英寸的长度。
7.如权利要求1所述的喷头，其中所述自由基传送板包括横贯所述自由基传送板延伸的一或多个第一内部冷却通道，其中所述一或多个第一内部冷却通道与所述自由基传送板中的所述自由基通孔流体隔离。
8.如权利要求7所述的喷头，其中: 所述第一内部冷却通道包括成阵列的通道，其中: 每个通道沿着平均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的路径延伸，且 每个通道具有与入口流体连接的第一端和与出口流体连接的第二端。
9.如权利要求7所述的喷头，其中: 所述第一内部冷却通道包括成阵列的通道，其中: 每个通道沿着平均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的路径延伸，且 位于所述参考平面的第一面上的每个通道具有与第一入口流体连接的第一端和与第一出口流体连接的第二端，且 位于与所述参考平面的第一面相对的所述参考平面的第二面上的每个通道具有与第二入口流体连接的第一端和与第二出口流体连接的第二端。
10.如权利要求9所述的喷头，其中: 所述第一入口、所述第二入口、以及所述第一出口和所述第二出口各自经由分开的在形状上实质为弧形且围绕所述自由基传送板的中心轴径向排布的冷却剂室与它们各自的通道连接。
11.如权利要求7所述的喷头，其中: 所述第一内部冷却通道包括成阵列的第一通道； 所述第一通道中的每一个沿着平均而言与大体上垂直于所述自由基传送板的第一面的参考平面大体上平行的第一路径延伸； 所 述第一内部冷却通道包括成阵列的第二通道； 所述第二通道中的每一个沿着平均而言大体上与所述参考平面平行的第二路径延伸； 所述第一通道和所述第二通道在所述自由基传送板内彼此流体隔离； 每个第一通道具有与第一入口流体连接的第一端和与所述第一通道的第一端相对的与第一出口流体连接的第二端； 每个第二通道具有与第二入口流体连接的第一端和与所述第二通道的第一端相对的与第二出口流体连接的第二端；且 所述第一入口、所述第二入口、所述第一出口和所述第二出口被配置使得: 流入所述第一入口的冷却流体在第一平均方向上流过所述第一通道并自所述第一出口流出， 流入所述第二入口的冷却流体在第二平均方向上流过所述第二通道并自所述第二出口流出，且 所述第一平均方向和所述第二平均方向大体上是相反的方向。
12.如权利要求1所述的喷头，其还包括: 环形的室，其中所述环形的室: 具有内周， 邻近所述自由基传送板的第一面，且 被配置来使气体以大体上均匀分配的方式流动通过所述内周并大体上流向所述自由基传送板的中心轴。
13.如权利要求12所述的喷头，其还包括: 等离子体穹顶，所述等离子体穹顶具有围绕所述自由基传送板的中心轴大体上轴对称的内表面、位于所述等离子体穹顶的一端上靠近所述自由基传送板的中心轴的一或多个自由基气体入口、以及位于所述等离子体穹顶的相反端上且被配置来将所述等离子体穹顶与所述喷头连接使得所述等离子体穹顶的内表面和所述自由基传送板的第一面限定自由基源容积腔并使得来自所述环形的室的气流流入所述自由基源容积腔的安装接口。
14.如权利要求13所述的喷头，其中所述环形的室被设置在位于所述等离子体穹顶和所述自由基传送板之间的适配器中。
15.如权利要求13所述的喷头，其中所述环形的室被设置在所述等离子体穹顶中靠近所述安装接口处。
16.如权利要求1所述的喷头，其中: 所述热隔离器包括热导率大幅低于所述前驱体输送板和所述自由基传送板的各自的热导率的板。
17.如权利要求1所述的喷头，其中所述热隔离器包括: 介于所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的间隙，其中所述间隙限定所述自由基传送板和所述前驱体输送板之间的自由容积腔；以及 对应于所述成图案的自由基通孔中的自由基通孔数量的若干管状结构，其中每个管状结构: 与所述自由基通孔中的不同的一个自由基通孔对应， 具有大体上等于对应的所述自由基通孔的标称直径的内径， 跨越所述间隙，且 在流体连通方面将所述自由基通孔与所述自由容积腔基本隔离。
18.如权利要求17所述的喷头，其中所述管状结构中的至少一个是离散的管段。
19.如权利要求18所述的喷头，其中所述管状结构中的至少一个由选自由石英或蓝宝石组成的组中的材料制成。
20.如权利要求1所述的喷头，其中所述热隔离器包括: 至少两个叠摞层，每个层包括所述自由基通孔。
21.如权利要求20所述的喷头，其中: 所述热隔离器还包括介于所述层之一的第一配合面和相邻层的第二配合面之间的第一界面， 所述第一配合面和所述第二配合面中的至少一者具有约8至16微英寸或更高的表面粗糙度Ra值。
22.如权利要求20所述的喷头，其中: 所述层具有横贯每个层的约0.002英寸的绝对平整度。
23.如权利要求3所述的喷头，其中所述自由基通孔经由第一平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，且所述气体输送孔经由在远离所述前驱体输送板的第一面的方向上偏离所述第一平面第一非零距离的第二平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面。
24.如权利要求23所述的喷头，其中所述第一非零距离大于0.25英寸。
25.如权利要求23所述的喷头，其中所述第一非零距离在0.25英寸和3英寸之间。
26.如权利要求23所述的喷头，其中所述第一非零距离在3英寸和12英寸之间。
27.如权利要求3所述的喷头，其中所述自由基通孔经由第一平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，且所述气体输送孔经由在远离所述前驱体输送板的第一面的方向上偏离所述第一平面的第二平面上的开口退出所述前驱体输送板的第二面，所述第一平面离所述第二平面足够远使得来自所述自由基传送板的经由所述第一平面上的开口的自由基化气体在遇到所述第二平面之前展现为大体上充分展开的流。
28.如权利要求1所述的喷头，其中所述自由基扩散板被抑制自由基与所述自由基扩散板再结合的材料至少部分地涂布。
29.如权利要求28所述的喷头，其中所述材料选自由氮化铝、石英和蓝宝石组成的组。
30.如权利要求1所述的喷头，其中所述喷头还包括处理室，且所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板被配置来将工艺气体输送给所述处理室。
31.如权利要求30所述的喷头，其中所述喷头还包括一或多个附加处理室，且所述处理室和所述一或多个附加处理室形成多处理室半导体处理工具。
32.如权利要求30所述的喷头，其还包括第二自由基扩散板、第二热隔离器和第二前驱体输送板,其中: 所述第二自由基扩散板、所述第二热隔离器和所述第二前驱体输送板以与所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板类似的方式排布， 所述处理室包括至少第一处理站和第二处理站， 所述自由基扩散板、所述热隔离器和所述前驱体输送板被配置来将工艺气体输送给所述第一站,且 所述第二自由基扩散板、所述第二热隔离器和所述第二前驱体输送板被配置来将工艺气体输送给所述第二站。
33.一种用于使用用于半导体处理操作的喷头的方法，所述喷头包括: 具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板； 具有第一面和相对的第二面的自由基传送板，其中所述自由基传送板的第二面面朝所述前驱体输送板的第一面； 插在所述前驱体输送板和所述自由基传送板之间的热隔离器；以及 成图案的自由基通孔，其中: 所述自由基通孔中的每一个穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器， 所述自由基通孔中的每一个具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴，且 所述自由基通孔中的每一个保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积， 所述前驱体输送板包括成图案的气体输送孔和一或多个内部气体分配通道， 所述气体输送孔中的每一个均具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴， 所述气体输送孔中的每一个均流体连接到所述一或多个气体分配通道中的至少一个，且 所述气体输送孔中的每一个均在所述前驱体输送板的第二面上退出所述前驱体输送板；且 所述方法包括: 将所述前驱体输送板保持在第一温度； 将所述自由基传送板保持在第二温度； 经由所述气体输送孔提供第一工艺气体，同时所述自由基传送板在所述第一温度；且经由所述自由基通孔提供第二工艺气体，同时所述自由基传送板在所述第二温度。
34.一种用于半导体处理操作的反应器，其包括: 反应室； 位于所述反应室内的晶片支撑件；以及 喷头，其包括: 具有第一面和相对的第二面的前驱体输送板； 具有第一面和相对的第二面的自由基传送板，其中所述自由基传送板的第二面面朝所述前驱体输送板的第一面； 插在所述前驱体输送板和所述自由基传送板之间的热隔离器；以及 成图案的自由基通孔，其中: 所述自由基通孔中的每一个穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器， 所述自由基通孔中的每一个具有大体上垂直于所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的孔中心轴， 所述自由基通孔中 的每一个保持大体上一致的与穿过所述前驱体输送板、所述自由基传送板和所述热隔离器的所述自由基通孔的孔中心轴垂直的横截面积， 所述喷头和所述晶片支撑件被配置使得所述晶片支撑件在所述反应室内在所述喷头的下方。
35.一种热隔离器，其包括: 第一面； 大体上平行并偏移所述第一面的第二面； 跨在所述第一面和所述第二面之间的多个管状结构，所述管状结构横贯所述第一面和所述第二面按分布图案排布，其中: 所述管状结构基本阻止在管状通道内的容积腔和基本限定在所述第一面和所述第二面之间的容积腔之间的流体流。
36.如权利要求35所述的热隔离器，其还包括跨在所述第一面和所述第二面之间并包围所述多个管状结构的周界壁，其中所述周界壁、所述第一面、所述第二面和所述管状结构的最外层表面限定所述热隔离器的中空内容积腔。
37.如权利要求36所述的热隔离器，其还包括与所述热隔离器的所述中空内容积腔流体连通的一或多个端口。
【文档编号】C23C16/455GK103993293SQ201410052998
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2013年2月15日
【发明者】帕特里克·G·布莱琳, 巴德里·N·瓦拉达拉简, 詹妮弗·L·彼得拉利亚, 巴特·J·范施拉芬迪克, 卡尔·F·利泽, 曼迪阿曼吉·斯利拉姆, 雷切尔·E·巴策尔 申请人:诺发系统公司