专利名称：用以制造半导体装置的化学气相沉积设备的喷头的制作方法
技术领域：
本发明要求2002年4月10日提交的专利号为2002-19448的韩国专利的权益，在此引用该专利作为参考。
作为半导体装置的晶片通常利用化学气相沉积(CVD，ChemicalVapor Deposition)的方法于反应室中进行处理。反应气体通常透过喷头由一供应装置(未图示)注入反应室中，以对装载于反应室中的晶片表面进行处理。
随着晶片尺寸变大，均匀地处理晶片表面也变得更为困难。为了解决这个问题，处理晶片表面所用的气体利用喷头注入反应室中。因为喷头，气体得以均匀地分布于反应室中，如此便可以在晶片表面上进行一均匀的CVD过程。
图1A及1B为一CVD反应室及一用以制造半导体装置的CVD反应室中喷头的横剖面图。在图1A及1B中，一狭缝阀60形成于反应室10的侧壁，使得晶片50可进出反应室10。如狭缝阀60打开，晶片50由外界传入反应室10中，然后装载于基座40上。基座40可借着一驱动装置45而上下移动。一加热器(未图示)设置于基座40中用来加热晶片50。如前所述，反应气体透过喷头70注入反应室10。喷头70包含一具有多个穿过底板75的注入孔h的喷头本体70a与一向其连接的气体供应管70b。处理晶片50表面所用的气体透过气体供应管70b输入喷头本体70a，然后再透过多个注入孔h注入晶片50上的空间。最后，气体借着一排气管80排出反应室10外。喷头70连接到一射频(RF，Radio Frequency)电源(power supply source)来同时作为一等离子体电极，而基座40是接地的。
图2A及2B为依据现有技术的典型喷头的横剖面图且特别放大了喷头70的底板75的横剖面。在图2A中，注入孔h有一入口I及一出口O且入口I的直径D1小于出口O的直径D2。因此，注入孔h为图2A所示的漏斗形状。如此，当流动气体通过注入孔h的出口O时，其通过注入孔h的速度会减慢，然后再注入晶片50上的空间。因为出口O有一比入口I大的直径D2，所以两相邻入口I之间的距离A1会大于两相邻出口O之间的距离A2。因此，如果喷头70的温度因基座40中的加热器(未图示)或射频电源而上升，则喷头70的底板75可能会如图2B般变形。换言之，因为底板75顶端与底端部分之间的宽度差异可能会造成底板75的热变形。如果热变形发生于底板75，热应力便会累积于喷头70中，而喷头70与晶片50之间的距离可能会不一致。因此，晶片50无法于其整个表面进行均匀的处理。此外，因为出口O的直径D2大于入口I的直径D1，如此当气体流过出口O时其速度减慢，所以气体无法到达远离注入孔h的区域。因之，气体无法均匀地分布于反应室10中。另外，因为出口O的直径D2相当大，所以对于借紧密形成注入孔来增加气体注入的有效面积会造成限制。此外，喷头70的重量亦会因未钻注入孔的区域而增加。
本发明的一个优点为提供一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，在其中配置有多个漏斗型的第一注入孔与多个倒漏斗型的第二注入孔穿透一底板，以避免该底板的热变形与增加气体注入的有效面积。
本发明的另一个优点为提供一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，在其中形成多个注入孔穿透一底板，该注入孔的入口与出口之间有一通道，且该入口与出口的直径相等。
其它本发明的特征与优点将会在接下来的描述中提出，借着下述说明本发明将可更容易了解，或者可借由实行本发明而学习。本发明的组件与其它优点借着接下来的说明与权利要求及附图所指出的结构将可了解与获得。
为了要达到这些以及其它关于本发明的优点，做为例示性与广泛说明性，一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，包含一气体供应管；一具有一底板的喷头本体，该喷头本体连接至该气体供应管，该底板具有多个穿透该底板的第一注入孔与第二注入孔，其中该第一注入孔的入口直径小于该第一注入孔的出口直径，该第二注入孔的入口直径大于该第二注入孔的出口直径，且该第二注入孔与该第一注入孔交替地配置。任选四个该第一注入孔作为一正方形的四个顶点，则该第二注入孔位于该正方形的中心点。该第一与第二注入孔为漏斗形状。
另一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，包含一气体供应管；一具有一底板的喷头本体，该喷头本体连接至该气体供应管，该底板具有多个穿透该底板的注入孔，其中该注入孔的入口直径等于该注入孔的出口直径，且该入口通过一通道连接至该出口，该通道配置于该入口与该出口之间，且具有一小于该入口与该出口的直径。
此处应了解前述的一般说明与接下来的详细说明皆为例示性与说明性，其是为了提供本发明更进一步的说明以主张权利。
在本发明中，所有图中相同的符号代表与图1A到1B与图2A到2B中相同的组件或功能。所以在此省略相同组件与功能的说明。
图3A到3B为依据本发明第一实施例的喷头的横剖面图。在图3A到3B中，一本发明第一实施例的喷头本体70a不像图2A到2B中典型的喷头本体，其具有两种不同的注入孔。即是，一第一注入孔h1与一第二注入孔h2穿过图1A中喷头本体70a的底板75而形成。第一注入孔h1为一漏斗形状，其入口I1的直径D3小于出口O1的直径D4，而第二注入孔h2为一倒漏斗形状，其入口I2的直径D5大于出口O2的直径D6。如图3A所示，第一注入孔h1与第二注入孔h2交替的配置。即，任选四个第一注入孔h1作为矩形T1的四个顶点，则第二注入孔h2必位于矩形T1的中心点。因此，任选四个第二注入孔h2也会形成一第一注入孔h1位于中心点的矩形T2。较佳的状况是第一注入孔h1与第二注入孔h2分别形成一正方形。因此，第一注入孔h1的入口I1和与第一注入孔h1邻接的第二注入孔h2的入口I2之间的宽度A3会等于第一注入孔h1的出口O1和与第一注入孔h1邻接的第二注入孔h2的出口O2之间的宽度A4。
因此，即使当喷头本体70a产生热膨胀时，底板75也不会变形。此外，一部份用来处理晶片50表面的工艺气体被注入晶片50上的区域，因为当流动气体通过出口O1较入口I1大的第一注入孔h1时，其速度减慢。其余的气体则可被注入离晶片50较远的区域与晶片50上的区域，因为当流动气体通过出口O2较入口I2小的第二注入孔h2时，其速度会变快。另外，因为与现有技术相比较，本实施例在相同大小面积里可形成较多数目的注入孔，所以可增加气体注入的有效面积且可减少喷头70的重量。
图4为依据本发明第二实施例的喷头的横剖面图。在图4中，底板75的注入孔h具有相同直径大小的入口I与出口O。即，注入孔h入口I的直径D7等于注入孔h出口O的直径D8。在入口I与出口O之间有一通道S，其直径小于入口I与出口O。虽然与现有技术相比，第二实施例中气体注入的有效面积并没有增加，但因为两相邻入口I之间的宽度A5等于两相邻出口O之间的宽度A6，所以可以避免底板75的热变形。此外，因为与现有技术相比，底板75未包含注入孔h的面积减少，所以可以减轻喷头70的重量。
根据本发明，因为注入孔两相邻入口之间的宽度等于两相邻出口之间的宽度，所以即使当喷头本体70a在遭受热应力时，也可以避免底板75的热变形。因此，可以在晶片的整个表面上均匀地沉积薄膜。此外，具有如本发明第一与第二实施例所制作注入孔的喷头70能够均匀地分散工艺气体到整个反应室，包含离底板75较远的区域与晶片上的区域。另外，因为与现有技术相比，可形成更多的注入孔穿过底板75，所以可以增加气体注入的有效面积并减轻喷头70的重量。
很明显地，本领域技术人员在不离开本发明的精神与范围内，当可对本发明进行各种修改与变化。因此所有与权利要求意义相等的变化均应包含于本发明之中。
权利要求
1.一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，其特征在于包含一气体供应管；一具有一底板的喷头本体，所述喷头本体连接至所述气体供应管，所述底板具有多个穿透所述底板的第一注入孔与第二注入孔，其中所述第一注入孔的入口直径小于所述第一注入孔的出口直径，所述第二注入孔的入口直径大于所述第二注入孔的出口直径，且所述第二注入孔与所述第一注入孔交替地配置。
2.如权利要求1所述的用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，其特征在于任选四个所述第一注入孔作为一正方形的四个顶点，则所述第二注入孔位于所述正方形的中心点。
3.如权利要求1所述的用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，其特征在于所述第一与第二注入孔为漏斗形状。
4.一种用以制造半导体装置的CVD设备的喷头，其特征在于包含一气体供应管；一具有一底板的喷头本体，所述喷头本体连接至所述气体供应管，所述底板具有多个穿透所述底板的注入孔，其中所述注入孔的入口直径等于所述注入孔的出口直径，且所述入口通过一通道连接至所述出口，所述通道配置于所述入口与所述出口之间，且具有一小于所述入口与所述出口的直径。
全文摘要
一种用以制造半导体装置的化学气相沉积(CVD)设备的喷头，包含一气体供应管；一具有一底板的喷头本体，所述喷头本体连接至所述气体供应管，所述底板具有多个穿透所述底板的第一注入孔与第二注入孔，其中所述第一注入孔的入口直径小于所述第一注入孔的出口直径，所述第二注入孔的入口直径大于所述第二注入孔的出口直径，且所述第二注入孔与所述第一注入孔交替地配置。
文档编号B05B1/00GK1450598SQ0312095
公开日2003年10月22日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年4月10日
发明者李承善, 徐现模 申请人:周星工程股份有限公司