CN115836377A - 用于防止下垂的面板张拉方法与设备 - Google Patents

Abstract

本案提供了用于在处理腔室中使用的喷头的实施方式和减少喷头面板下垂的方法。在一些实施方式中，一种用于在处理腔室中使用的喷头包括：面板，该面板具有穿过该面板设置的多个气体分配孔；和一个或多个缆线，该一个或多个缆线与面板接合且被构造为用以对该面板施加预应力。

Description

用于防止下垂的面板张拉方法与设备

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及半导体基板处理装备。

背景技术

在半导体处理腔室(例如沉积腔室、蚀刻腔室，或类似腔室)中使用的传统喷头通常包括用于将一个或多个处理气体引入处理腔室的处理空间中的喷头。该喷头包括具有用于分配一个或多个处理气体的一个或多个通孔的面板(faceplate)。通常沿着面板的外边缘支撑面板。然而，在热循环下，面板可能会下垂(droop)，而导致遍及正在处理的基板上的沉积不均匀。

因此，发明人提供了改良的喷头的实施方式。

发明内容

本案提供了用于在处理腔室中使用的喷头及减少喷头面板下垂的方法的实施方式。在一些实施方式中，一种用于在处理腔室中使用的喷头包括：面板，该面板具有穿过面板设置的多个气体分配孔；和一个或多个缆线，该一个或多个缆线与面板接合(engagewith)且被构造为用以对该面板施加预应力。

在一些实施方式中，一种处理腔室包括：腔室主体，该腔室主体耦接到腔室盖件以在该腔室主体中界定内部空间；基板支撑件，该基板支撑件设置在该内部空间中；和面板，该面板具有靠在该腔室主体上的外周部，其中该面板包括穿过面板延伸的多个气体分配孔，该面板设置在该内部空间中且与该基板支撑件相对，其中一个或多个缆线在邻近该面板的该外周部处设置且被构造为用以对该面板施加预应力。

在一些实施方式中，一种减少用于在处理腔室中使用的面板下垂的方法包括以下步骤：经由一个或多个缆线对面板施加压缩力，该一个或多个缆线在邻近面板的外周部处与面板接合。

下面描述本公开内容的其他和进一步的实施方式。

附图说明

本公开内容的实施方式已简要概述于前，并在以下有更详尽的讨论，可以通过参考所附附图中绘示的本公开内容的示例性实施方式以理解本公开内容的这些实施方式。然而，所附附图仅绘示了本公开内容的典型实施方式，而由于本公开内容可允许其他等效的实施方式，因此所附附图并不会被视为本公开范围的限制。

图1绘示根据本公开内容的一些实施方式的处理腔室的示意性侧视图。

图2绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的示意性俯视图。

图3绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的侧视图。

图4绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的等距俯视图。

图5绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的局部截面图。

图6绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的示意性俯视图。

图7绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板的示意性截面图。

图8绘示根据本公开内容的一些实施方式的减少面板下垂的方法。

为便于理解，在可能的情况下，使用相同的参考数字代表这些图中共有的相同的元件。为求清楚，这些图未依比例绘示且可能被简化。一个实施方式中的元件与特征可有利地结合到其他实施方式中而无需进一步阐述。

具体实施方式

本案提供了用于在处理腔室中使用的喷头的实施方式。在此描述的喷头包括面板，该面板具有一个或多个开口以将一个或多个处理气体流入处理腔室的处理空间，以对设置在处理腔室中的基板执行处理。面板可被支撑在邻近面板的外边缘区域处。由于面板的重量或面板的热循环中的至少一项，面板可能在中心区域变形或下垂。本案提供的设备和方法包括一个或多个缆线，该一个或多个缆线嵌入面板内或以其他方式耦接到面板以对面板施加预应力，以在面板被安装在处理腔室中时有利地减少面板的下垂(即，增加面板的平坦度)。具有增加的平坦度的面板有利地提高了对基板的处理均匀性。

图1绘示根据本公开内容的一些实施方式的处理腔室的示意性侧视图。处理腔室100可以是具有喷头的任何腔室，用以执行任何合适的处理，诸如蚀刻处理、沉积处理、清洗处理，或类似处理。在一些实施方式中，处理腔室100被构造为用以执行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理。

处理腔室100包括耦接到盖组件104的腔室主体106，用以在该腔室主体中界定内部空间120。腔室主体106通常由金属(诸如铝)制成。腔室主体106包括形成在腔室主体的侧壁中的狭缝阀开口118。狭缝阀开口118耦接至用于选择性地打开和关闭狭缝阀开口118的狭缝阀126，以利于基板114移送进出内部空间120。腔室主体106可耦接到地115。

盖组件104包括喷头108，喷头108用于将一个或多个处理气体提供到内部空间120中。基板支撑件124设置在内部空间120中且与喷头108相对以支撑基板114。基板支撑件124和喷头108在其间界定处理空间122。喷头108包括面板112，面板112具有靠在腔室主体106上的外周部。面板112包括穿过该面板延伸的多个气体分配孔116，多个气体分配孔116用以将一个或多个处理气体从气体供应源130提供至处理空间122。面板112可由金属(诸如铝)制成。

处理腔室100包括耦接到内部空间120的真空端口142。真空端口142耦接到真空系统138，真空系统138具有真空泵和节流阀以调节流过处理腔室100的气流。

基板支撑件124通常包括设置在支撑轴105上的基座109。支撑轴105可耦接到升降机构160。升降机构160可被柔性地(flexibly)密封到腔室主体106。升降机构160允许基座109在内部空间120内在下部移送部分和多个升高的(raised)处理位置之间竖直地移动。此外，一个或多个升降杆(未图示)可穿过基座109设置以将基板114举起离开基座109或将基板114降低到基座109上。

一个或多个缆线(下面更详细地描述)耦接到面板112以对面板112施加预应力。在一些实施方式中，一个或多个缆线在邻近面板112的外周部处设置。在一些实施方式中，一个或多个缆线耦接到张拉机构(tensioning mechanism)140，该张拉机构140被构造为用以拉动一个或多个缆线以对面板112施加预应力。在一些实施方式中，张拉机构140可以是用于在一个或多个缆线上施加拉力(tensile force)的任何合适的张拉装置(tensioner)工具。在一些实施方式中，张拉机构140被构造为用以在推靠面板112的外侧壁时拉动一个或多个缆线。在一些实施方式中，张拉机构140被构造为用以在不推靠面板112的外侧壁时拉动一个或多个缆线。在一些实施方式中，张拉机构包括气动张拉装置。在一些实施方式中，一旦被张拉机构140张拉，在去除张拉机构的拉力之前，一个或多个缆线就被锚定、夹紧或以其他方式锁定。

在一些实施方式中，喷头108包括具有多个通孔156的区隔板(blocker plate)146，区隔板146耦接到面板112的上表面158。区隔板146被构造为用以更均匀地将一个或多个处理气体从气体供应源130分配到面板112。在一些实施方式中，一个或多个处理气体的流动路径从气体供应源130延伸到盖组件104的气体入口152，穿过区隔板146，以及穿过面板112到达处理空间122。区隔板146还可在气体供应源130和面板112之间提供一个或多个处理气体的期望压降(pressure drop)。

在一些实施方式中，面板112设置在导电环144上以提供RF接地路径。导电环144可由铝制成。在一些实施方式中，腔室主体106包括围绕基板支撑件124的一个或多个衬垫以保护腔室主体106的壁。在一些实施方式中，一个或多个衬垫包括下衬垫132。在一些实施方式中，一个或多个衬垫包括设置在下衬垫132和喷头108之间的上衬垫134。在一些实施方式中，面板112还可以靠在陶瓷隔离环136上，陶瓷隔离环136设置在处理空间122和导电环144之间，用以为面板112提供额外的边缘支撑。在一些实施方式中，陶瓷隔离环136从面板112延伸到下衬垫132。在一些实施方式中，陶瓷隔离环136具有“L”形横截面。

盖组件104耦接到电源148，例如RF供电电源。在使用中，电源148为盖组件104的一个或多个部件提供能量以在处理空间122中形成或维持等离子体。等离子体的离子可用以执行所需的沉积、蚀刻或清洁处理。在一些实施方式中，第二电源164可耦接到基板支撑件124以通过增加从等离子体到基板114的电势来提供额外偏压。第二电源164可以是DC电源、脉冲DC电源、RF偏压电源、脉冲RF源或偏压电源、或以上的组合。

图2绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的示意性俯视图。图3绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的示意性截面图。在一些实施方式中，一个或多个缆线208嵌入面板112中。在一些实施方式中，面板112包括一个或多个通道204，用以容纳设置在面板112中的多个缆线208之一。在一些实施方式中，一个或多个缆线208设置在多个气体分配孔116的径向外侧。

在一些实施方式中，如图2所示，一个或多个通道204是单一通道。在一些实施方式中，一个或多个通道204包括围绕面板112的外周部延伸的环形部分210和从环形部分210延伸到面板112的外侧壁214的径向部分212。在一些实施方式中，一个或多个通道204设置在面板112的上表面158上。在一些实施方式中，一个或多个盖板306设置在一个或多个缆线208之上，以覆盖一个或多个通道204。一个或多个盖板306可被焊接到面板112或以其他方式耦接到面板112。在一些实施方式中，一个或多个通道204设置在面板112的下表面302上。

在一些实施方式中，一个或多个缆线208由金属制成。在一些实施方式中，一个或多个缆线208包括金属棒或多个交织的金属股线。在一些实施方式中，一个或多个缆线208包括多个交织的不锈钢股线。一个或多个缆线208可耦接到张拉机构220，该张拉机构220被构造为用以拉动一个或多个缆线208的端部以对一个或多个缆线208施加应力以及由此对面板112施加预应力。锁定装置可耦接到一个或多个缆线208以将面板112保持在受预应力状态(prestressed state)。例如，锁定装置可以是锚固件218，锚固件218耦接到一个或多个缆线208的每一端且被构造为用以将一个或多个缆线208保持在受应力位置(stressedposition)以对面板112施加预应力。锚固件218的尺寸通常大于一个或多个通道204的宽度，使得锚固件218压靠面板112的外侧壁214，将一个或多个缆线208锁定在受应力位置。

图4绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的等距俯视图。图5绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的局部侧视图。在一些实施方式中，如图4所示，一个或多个通道204包括两个通道。在一些实施方式中，两个通道中的每一个通道都具有环形部分和一对径向部分。在一些实施方式中，两个通道中的每一个通道的径向部分彼此成约180度设置。在此类实施方式中，张拉机构(即，张拉机构220)设置在面板112的两侧以拉动一个或多个缆线208。

在一些实施方式中，面板112的上表面158包括环形密封槽410，环形密封槽410距一个或多个缆线208径向向内设置以在区隔板146和面板112之间提供密封。在一些实施方式中，面板112包括一个或多个对准特征结构402，用以将面板112与腔室部件(例如区隔板146)对准。在一些实施方式中，一个或多个对准特征结构402包括三个对准特征结构。

图6绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的示意性俯视图。图7绘示根据本公开内容的一些实施方式的面板112的示意性截面图。在一些实施方式中，多个保持构件604耦接到面板112的外侧壁214。在一些实施方式中，多个保持构件604是环首钩(eyehook)或类似物。多个保持构件604便于穿过该保持构件604延伸的一个或多个缆线208对面板112施加预应力。锚固件218耦接到一个或多个缆线208并压靠面板112的外侧壁214或压靠多个保持构件604中的相应保持构件，用以将一个或多个缆线208保持在受应力位置。

图8绘示根据本公开内容的一些实施方式的减少用于在处理腔室中使用的面板的下垂的方法800。在802，该方法包括以下步骤：经由一个或多个缆线(即，一个或多个缆线208)对面板(即，面板112)施加压缩力，该一个或多个缆线在邻近面板的外周部处与面板接合。一个或多个缆线以任何合适的方式与面板接合以施加压缩力，例如通过设置在面板中、耦接到面板、压靠面板或以其他方式与面板接触。在一些实施方式中，施加压缩力的步骤包括以下步骤：向一个或多个缆线提供拉力。例如，拉力可由张拉机构(即张拉机构140、220)施加。在一些实施方式中，施加压缩力的步骤包括以下步骤：在一个或多个缆线的两端拉动以对面板施加预应力以减少或防止面板(例如在面板的中心处)下垂。在一些实施方式中，施加压缩力的步骤包括以下步骤：在另一端被锚定、夹紧或以其他方式固定时，在该一个或多个缆线的一端拉动。在一些实施方式中，在将面板安装在处理腔室(即，处理腔室100)中之前，在异位(ex-situ)执行对面板施加预应力。在一些实施方式中，在将面板安装在处理腔室中之后，在原位(in-situ)执行对面板施加预应力，以有利地减少用于预防性维护的时间。在一些实施方式中，在向面板施加压缩力之后，锚固件(即，锚固件218)或其他夹紧或锁定装置可耦接到一个或多个缆线，以将一个或多个缆线保持在受拉动或受应力状态。在一些实施方式中，在去除施加到一个或多个缆线的拉力之前，锚固件或其他锁定装置或夹紧装置耦接到一个或多个缆线。

随着时间的推移，一个或多个缆线可能会松弛，从而降低面板中的预应力。可选地，在804，该方法包括以下步骤：随后，在将面板安装在处理腔室中之后，在处理腔室中经由该一个或多个缆线对面板重新施加压缩力。在一些实施方式中，重新施加压缩力的步骤可以以规则的间隔执行，例如，在执行固定数量的(a set number of)处理之后执行或在第一时间段之后执行。在对面板重新施加压缩力之后，可重新定位锚固件或其他锁定装置，以将该一个或多个缆线保持在受应力状态。

虽然前面所述是针对本公开内容的实施方式，但在不背离本公开内容基本范围的情况下，可设计本公开内容的其他与进一步的实施方式。

Claims (20)

1.一种用于在处理腔室中使用的喷头，包括：

面板，所述面板具有穿过所述面板设置的多个气体分配孔；和

一个或多个缆线，所述一个或多个缆线与所述面板接合且被构造为用以对所述面板施加预应力。

2.如权利要求1所述的喷头，其中所述面板包括一个或多个通道，所述一个或多个通道在所述面板的上表面上以容纳所述一个或多个缆线，其中所述一个或多个通道包括环形部分和多个径向部分，所述环形部分围绕所述面板的外周部延伸，所述多个径向部分从所述环形部分延伸到所述面板的外侧壁。

3.如权利要求2所述的喷头，进一步包括一个或多个盖板，所述一个或多个盖板设置在所述面板上以覆盖所述一个或多个通道。

4.如权利要求2所述的喷头，其中所述一个或多个通道包括两个通道，并且所述两个通道中的每一个通道的所述多个径向部分以彼此成约180度设置。

5.如权利要求2所述的喷头，其中所述一个或多个缆线设置在所述多个气体分配孔的径向外侧。

6.如权利要求1所述的喷头，其中所述一个或多个缆线包括多个交织的金属股线。

7.如权利要求1至6中任一项所述的喷头，进一步包括锚固件，所述锚固件耦接到所述一个或多个缆线的每一端并且被构造为用以将所述一个或多个缆线保持在受应力位置(stressed position)以对所述面板施加预应力。

8.如权利要求1至6中任一项所述的喷头，进一步包括多个保持构件，所述多个保持构件耦接到所述面板的外侧壁，并且其中所述一个或多个缆线延伸穿过所述多个保持构件。

9.如权利要求1至6中任一项所述的喷头，其中所述面板的上表面包括环形密封槽，所述环形密封槽从所述一个或多个缆线径向向内设置。

10.如权利要求1至6中任一项所述的喷头，进一步包括区隔板，所述区隔板具有多个通孔，所述多个通孔耦接到所述面板的上表面。

11.如权利要求10所述的喷头，其中所述面板包括一个或多个对准特征结构，用以将所述面板与所述区隔板对准。

12.如权利要求1至6中任一项所述的喷头，其中所述一个或多个缆线嵌入在所述面板中。

13.一种处理腔室，包括：

腔室主体，所述腔室主体耦接到盖组件以在所述腔室主体中界定内部空间；

基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述内部空间中；和

如权利要求1至6中任一项所述的喷头，设置在所述内部空间中与所述基板支撑件相对，其中所述面板具有靠在所述腔室主体上的外周部。

14.如权利要求13所述的处理腔室，进一步包括围绕所述基板支撑件的上衬垫和下衬垫。

15.一种减少用于在处理腔室中使用的面板下垂的方法，包括以下步骤：

经由一个或多个缆线对所述面板施加压缩力，所述一个或多个缆线在邻近所述面板的外周部处与所述面板接合。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：在将所述面板安装在所述处理腔室中之后，随后经由所述处理腔室中的所述一个或多个缆线对所述面板重新施加压缩力。

17.如权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：在施加所述压缩力之后，使用锚固件来将所述一个或多个缆线保持在受应力状态。

18.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个缆线的两端彼此相邻。

19.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个缆线的两端设置为彼此成约180度。

20.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中施加所述压缩力的步骤包括以下步骤：在另一端被锚定或夹紧时，在所述一个或多个缆线的一端上拉动。

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