具有可拆卸式氣體分配板的噴淋頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施例一般而言與半導(dǎo)體處理設(shè)備相關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 習(xí)知的使用于半導(dǎo)體處理腔室（例如沉積腔室、蝕刻腔室，或類似裝置）的噴淋頭 一般包含永久性地黏合至基座的氣體分配板。由于在等離子體處理期間暴露于等離子體下 所致的劣化，氣體分配板需要周期性更換。然而，發(fā)明者已觀察到因為氣體分配板永久性地 黏合至基座，需要更換整個噴淋頭組件以更換氣體分配板，因此造成昂貴的更換處理。
[0003] 因此，發(fā)明者提供具有可拆卸式氣體分配板的改良型噴淋頭的實施例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 茲提供具有可拆卸式氣體分配板的噴淋頭的實施例。在一些實施例中，一種使用 于半導(dǎo)體處理腔室的噴淋頭，可包括：基座，該基座具有第一側(cè)與第二側(cè)；氣體分配板，該 氣體分配板設(shè)置成鄰近于該基座的該第二側(cè)；及夾具，該夾具設(shè)置于接近該氣體分配板的 周圍邊緣以將該氣體分配板以可移除方式耦接于該基座；以及熱墊片，該熱墊片設(shè)置于該 基座與該氣體分配板之間。
[0005] 在一些實施例中，一種處理腔室可包含：腔室主體，該腔室主體具有基板支座，該 基板支座設(shè)置于該腔室主體的內(nèi)容積內(nèi)：以及噴淋頭，該噴淋頭設(shè)置于該腔室主體的該內(nèi) 容積內(nèi)且正對著該基板支座，該噴淋頭包含：基座，該基座具有第一側(cè)與相對的第二側(cè)，其 中該基座的該第一側(cè)耦接于該處理腔室的構(gòu)件；氣體分配板，該氣體分配板設(shè)置成鄰近于 該基座的該第二側(cè)；夾具，該夾具設(shè)置于接近該氣體分配板的周圍邊緣以將該氣體分配板 以可移除方式耦接于該基座；以及熱墊片，該熱墊片設(shè)置于該基座與該氣體分配板之間。
[0006] 本發(fā)明的其他與更多的實施例將于下描述。
【附圖說明】
[0007] 通過參照所附圖式中繪示的本發(fā)明的一些例示實施例，可更詳細了解上述本發(fā)明 的特征且得到簡短總結(jié)于上的上述本發(fā)明的更特定的描述。但是，注意到，所附圖式只例 示本發(fā)明的典型實施例且因此不視為限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可容許其他等效實施 例。
[0008] 圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有氣體分配板的噴淋頭。
[0009] 圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的適于與具有氣體分配板的噴淋頭搭配使用 的處理腔室。
[0010] 為了促進了解，已經(jīng)在任何可能的地方使用相同的參考號碼來表示圖式中共同的 相同元件。附圖未按比例繪制且可能為清楚圖示而簡化?？闪私獾剑粚嵤├脑c特 征可有利地并入在其他實施例中，而不用另外詳述。
【具體實施方式】
[0011] 茲提供具有可拆卸式氣體分配板的噴淋頭的實施例。在至少一些實施例中，具有 發(fā)明性的噴淋頭可有利地允許移除且更換氣體分配板，相較于傳統(tǒng)噴淋頭，傳統(tǒng)噴淋頭具 有永久性黏合于其上的氣體分配板，藉此提供一種噴淋頭，該噴淋頭具有較長的使用壽命 且以較佳成本效率方式更換氣體分配板。
[0012] 圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有氣體分配板的噴淋頭。噴淋頭100 -般 而言包含主體102、氣體分配板104以及夾具110,夾具110配置成將氣體分配板以可移除 的方式耦接至主體102。
[0013] 主體102包含第一側(cè)150、第二側(cè)140以及數(shù)個通孔116,通孔116形成于主體102 內(nèi)且從第一側(cè)150延伸至第二側(cè)140。數(shù)個通孔116能促使處理氣體的通道通過主體102而 至氣體分配板104。在一些實施例中，通孔116可被嵌埋（例如所示的嵌埋件118)以減少 通孔116的殘留電場且促進更均勻的氣體流至氣體分配板104。在一些實施例中，空腔114 可形成于主體102的第一側(cè)150內(nèi)以促使將處理氣體更均勻的分配至數(shù)個通孔116。主體 102可由任何合適的處理兼容材料所制造，舉例而言，例如鋁。通過從如鋁的導(dǎo)電材料加以 制造主體102,主體102可如電極般作用以促進，舉例而言，等離子體從被提供至噴淋頭100 的處理氣體所形成。
[0014] 在一些實施例中，一或更多通道可形成于主體102的表面內(nèi)以容納一或更多0形 環(huán)及/或射頻墊片（所示的〇形環(huán)130、132、134以及射頻墊片108、126)。當(dāng)0形環(huán)存在 時，0形環(huán)130、132、134會在主體102與夾具110或處理腔室的表面（未示）之間提供密封 件。0形環(huán)130、132、134可由任何適于促進前述密封件的材料所制造，舉例而言，橡膠。射 頻墊片108、126促進射頻功率的傳導(dǎo)性，舉例而言，從射頻源傳導(dǎo)至主體102與夾具110。 例如，射頻功率可從射頻電源（例如如下所述的射頻電源248)提供至與主體102相耦接的 構(gòu)件且與一或更多個射頻墊片接觸（例如射頻墊片126)。射頻墊片108、126可由任何合適 的導(dǎo)電材料所制造，舉例而言為不銹鋼。
[0015] 氣體分配板104,舉例而言，會促使將從主體102所提供的處理氣體透過形成于氣 體分配版104內(nèi)的數(shù)個氣體分配孔142分配至處理腔室的處理容積。氣體分配孔142可以 任何適于提供所期望的處理氣體分配的方式加以布置。舉例而言，在一些實施例中，當(dāng)氣體 分配板104耦接于主體102時，氣體分配孔142可以集群方式布置而設(shè)置在主體102的通 孔116附近。
[0016] 氣體分配板104可由任何適合抵抗因暴露于等離子體（例如在處理期間形成于處 理腔室中的等離子體）期間所致的劣化的材料所制造。舉例而言，在一些實施例中，氣體分 配板104可由單晶硅（Si)所制造。單晶硅并非一般所使用的用于氣體分配板的材料，這至 少部分因為相較于較佳的材料：碳化硅而言，單晶硅具有較快的蝕刻速率。然而，發(fā)明者已 觀察到單晶娃受表面不平整變化、電弧，以及微遮罩（micro-masking)的影響較小，且相較 于傳統(tǒng)上用于促進氣體分配板的材料而言，舉例而言，如碳化硅（SiC)，單晶硅進一步提供 了上升溫度（例如高于攝氏約150度）條件下的較佳的操作性。此外，相較于傳統(tǒng)材料而 言，單晶硅在較低成本條件下更易于具有可用性與可得性。再者，在噴淋頭100被使用于具 有含硅氣體的基板處理中的實施例中，因考量氣體分配板104的劣化，故將氣體分配板104 由硅所制造會減少污染的實例。
[0017] 氣體分配板104可具有足以提供所期望的氣體分配以及合適的使用功能的壽命 的任何合適的厚度。此外，在一些實施例中，當(dāng)氣體分配板104耦接于主體102時，氣體分 配板104可具有足以確保能持續(xù)接觸一或更多個設(shè)置于氣體分配板104與主體102之間的 熱墊片（所示三個熱墊片120、122、124)的合適的厚度。舉例而言，在一些實施例中，氣體 分配板104的厚度可被選擇而使得在氣體分配板104邊緣的因夾具110所提供的力所致的 氣體分配板104的彎曲量小于熱墊片120、122、124當(dāng)受擠壓時所致的變形量，藉此可在當(dāng) 熱墊片120、122、124受壓夾時，能確保持續(xù)接觸熱墊片120、122、124中的每一者?？商鎿Q 地，或結(jié)合地，在一些實施例中，氣體分配板104的厚度可被選擇以提供適于減少等離子體 滲透的氣體分配孔142的深寬比且改良氣體分配板104的使用功能的壽命。舉例而言，在 氣體分配孔142具有約0. 5毫米（mm)直徑的一些實施例中，氣體分配板104可具有約9毫 米的厚度。
[0018] 夾具110促使將氣體分配板104耦接至主體102。在一些實施例中，夾具110透 過緊固件106促使這樣的耦接，緊固件106被提供至形成于主體102內(nèi)的通孔136,該通孔 136對應(yīng)于形成于夾具內(nèi)的螺紋孔138。夾具110可由任何處理兼容的導(dǎo)電材料所制造，舉 例而言為鋁。在一些實施例中，夾具110可以噴灑涂覆（例如氧化釔（Y 2O3))方式加以涂覆 以減少夾具110在等離子體環(huán)境中的劣化。
[0019] 在一些實施例中，夾具110可包含一或更多形成于夾具110表面的通道以容納一 或更多0形環(huán)及/或射頻墊片（所示的0形環(huán)128以及射頻墊片148)。當(dāng)0形環(huán)128存 在時，0形環(huán)128會提供至氣體分配板104的緩沖以防止當(dāng)氣體分配板104被夾至主體102 時所造成氣體分配板104的破損。當(dāng)射頻墊片148存在時，射頻墊片148促進射頻功率從 主體102通過夾具110傳導(dǎo)至氣體分配板104,藉此使氣體分配板如射頻電極般作用。提 供至氣體分配板104的射頻電流路徑亦會屏蔽介于主體102與氣體分配板104之間的間隙 146,如此減少了例如在主體102的通孔116處的電弧。0形環(huán)128與射頻148可由任何合 適的材料所制造，舉例而言，如上述關(guān)于〇形環(huán)130、132、134與射頻墊片108、126所討論的 材料。
[0020] 在一些實施例中，熱墊片120、122、124可設(shè)置于主體102與氣體分配板104之間。 當(dāng)熱墊片120、122、124存在時，當(dāng)熱墊片120、122、124可促進主體102與氣體分配板104之 間的熱交換，舉例而言，以提供橫跨氣體分配板104的更均勻的熱梯度。此外，熱墊片120、 122、124可提供界于主體102與氣體分配板104之間的間隙146且界定用于通孔116群組 以及對應(yīng)的氣體分配孔142的分離的氣室（例如區(qū)域）。
[0021] 熱墊片120、122、124可由任何在處理氣壓與溫度（例如真空情況以及達或在攝氏 約150度以上的溫度）條件下低脫氣（low out-gassing)的可壓縮的、熱傳導(dǎo)材料所制造。 舉例而言，在一些實施例中，墊片可包含含硅材料。熱墊片120、122、124可具有任何適于維 持主體102與氣體分配板104之間接觸的形狀。舉例而言，在一些實施例中，如圖1所示，熱 墊片120、122、124可為數(shù)個具有矩形橫截面的同心環(huán)。在一些實施例中，熱墊片120、122、 124的幾何形狀可加以最佳化以在當(dāng)主體102與氣體分配板104因位于氣體分配板104邊 緣的夾具110所提供的力而被夾在一起時（例如氣體分配板104的彎曲），能容納主體102 與氣體分配板104之間的距離的差異。
[0022] 在一些實施例中，保護環(huán)112可設(shè)置于噴淋頭附近以屏蔽主體102、夾具110以及 氣體分配板104的部分。保護環(huán)112可由任何合適的與處理兼容的材料所制造，舉例而言， 石英（SiO2)。
[0023] 圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例所繪示的適于與噴淋頭搭配使用的處理腔室 200的示意圖。范例性處理腔室可包含ENABLERk、ENABLERk E5、ADVANTEDGE?，或 其他處理腔室，上述各者可自位于美國加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得。其 他具有噴淋頭或可調(diào)整而具有噴淋頭的合適的處理腔室可相似地受益于本發(fā)明。
[0024] 在一些實施例中，處理腔室200通?？砂皇抑黧w202,腔室主體202具有用于 支撐設(shè)置于腔室主體的內(nèi)容積205之內(nèi)的基板210于其上的基板支撐座208,且處理腔室 200包含用于從腔室主體202的內(nèi)容積205移除過量處理氣體、處理副產(chǎn)品、或類似物質(zhì)