CN210123720U - 用于处理基板的面板和气体分配装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于处理基板的面板和气体分配装置。公开一种用于在处理腔室内分配气体的装置。所述装置具有主体，所述主体由分配部分形成，所述分配部分被耦接部分环绕。加热器设置在所述分配部分内，以将所述主体加热到高温。桥接件延伸在所述耦接部分与所述分配部分之间。所述桥接件限制所述分配部分与所述耦接部分之间的热传递。
Description
背景技术
技术领域
本公开内容总的来说涉及用于在工艺腔室中分配气体的装置，并更具体地，涉及一种被加热的陶瓷面板。
相关技术的描述
在集成电路的制造中，诸如化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD) 之类的沉积工艺用于在半导体基板上沉积各种材料的膜。在其它操作中，使用诸如蚀刻之类的层改变工艺来暴露层的一部分以进一步沉积。通常，这些工艺以重复的方式用来制造电子器件(诸如半导体器件)的各个层。
随着对改进的器件的需要持续增长，对制造这种器件所用方法的需要也随之增长。在新的工艺中使用的化学物质(诸如前驱物气体)不断需要增加的工艺控制(诸如温度控制)以进行此类工艺。因此，本领域中需要能够为器件制造和处理提供增加的温度控制的工艺腔室部件。
实用新型内容
在一个实施方式中，一种面板具有主体，所述主体由加热器层和电极层形成。所述电极层的外径限定所述主体的分配部分。多个孔径在所述分配部分内穿过所述主体形成，以用于使气体从其中通过。加热器设置在所述加热器层内以加热所述主体。桥接件环绕所述分配部分并将所述分配部分耦接到耦接部分。
在另一个实施方式中，一种面板具有主体，其中所述主体由电极层、加热器层和接地层形成。粘结层设置在所述电极层与所述加热器层之间和所述加热器层与所述接地层之间。多个孔径形成为穿过所述主体。每个孔径具有第一端和第二端，其中所述第一端位于所述主体的外表面处，并且每个孔径的所述第二端流体地耦接到设置在所述电极层中的一个或多个喷嘴。所述主体还包括热扼流圈。
在另一个实施方式中，一种气体分配装置具有陶瓷主体。所述主体由第一层、第二层和第三层形成。穿过所述陶瓷主体形成多个孔径。加热器设置在所述第一层中，并且电极设置在所述第二层中。桥接部分从第三层垂直地延伸。耦接部分设置在所述桥接部分的与第三层相对的一端处。所述桥接部分是热扼流圈，所述热扼流圈限制从所述加热器到所述耦接部分的热传递。
附图简述
为了能够详细地理解本公开内容的上述特征所用方式，可以参考实施方式进行对上文简要地概述的本公开内容的更具体的描述，其中一些实施方式被示于图中。然而，应注意，附图仅示出了示例性实施方式，并且因此不应视为对范围的限制，因为本公开内容可以允许其它等效实施方式。
图1示出了根据本公开内容的一个实施方式的示例性工艺腔室的示意性布置。
图2示出了根据本公开内容的一个实施方式的示例性面板的示意性布置的横截面。
图3示出了根据本公开内容的另一个实施方式的示例性面板的示意性布置的横截面。
图4示出了根据本公开内容的另一个实施方式的示例性面板的示意性布置的横截面。
图5示出了根据本公开内容的另一个实施方式的示例性面板的示意性布置的横截面。
为了促进理解，已经尽可能使用相同的附图标号标示附图共有的相同要素。将设想，一个实施方式的元素和特征可以有益地并入其它实施方式，而不再进一步叙述。
具体实施方式
本公开内容总的来说涉及一种用于工艺腔室中的气体分配的装置。更具体地，本公开内容的方面涉及一种陶瓷面板。面板具有陶瓷主体，所述陶瓷主体由分配部分形成，所述分配部分被耦接部分环绕。加热器设置在分配部分内，以将主体加热到高温。桥接件在耦接部分与分配部分之间延伸。桥接件限制分配部分与耦接部分之间的热传递。
图1示出了根据一个实施方式的示例性工艺腔室100的示意性横截面图。工艺腔室100具有主体102，主体102具有侧壁104和基部106。盖组件108 耦接到主体102以在其中限定工艺容积110。主体102由诸如铝或不锈钢之类的金属形成，但也可以利用适于与在其中的工艺一起使用的任何材料。基板支撑件112设置在工艺容积110内并在工艺腔室100内的处理期间支撑基板W。基板支撑件112包括耦接到轴116的支撑主体114。轴116耦接到支撑主体114 的下表面并通过基座106中的开口118延伸出主体102。轴116耦接到致动器 120，以使轴116和耦接到其的支撑主体114在基板装载位置与处理位置之间垂直地移动。真空系统130流体耦接到工艺容积110，以便从工艺容积110排出气体。
为了促进工艺腔室100中的基板W的处理，基板W设置在支撑主体114 的与轴116相对的上表面上。端口122形成在侧壁104中以促进基板W进出工艺容积110。门124(诸如狭缝阀)被致动以选择性地使得基板W能够穿过端口122以装载到基板支撑件112上或从基板支撑件112移除。电极126设置在支撑主体114内并通过轴116电耦接到电源128。电极126被电源128选择性地偏置以产生电磁场来将基板W夹持到支撑主体114的上表面和/或促进等离子体生成或控制。在某些实施方式中，加热器190(诸如电阻加热器)设置在支撑主体114内，以加热设置在其上的基板W。
盖组件108包括盖132、区隔板134和面板136。区隔板134包括由环形延伸部162包围的凹陷的圆形分配部分160。区隔板134设置在盖132与面板 136之间并在环形延伸部162处耦接到盖132和面板136中的每个。盖132耦接到环形延伸部162的与主体102相对的上表面。面板136耦接到环形延伸部 162的下表面。第一容积146限定在区隔板134与盖132之间。第二容积148 限定在区隔板134与面板136之间。多个孔径150形成为穿过区隔板134的分配部分160，并且促进第一容积146与第二容积148之间的流体连通。
入口端口144设置在盖132内。入口端口144流体耦接到气体导管138。气体导管138使得气体能够从第一气源140(诸如工艺气源)流过入口端口144 进入第一容积146。第二气源142(诸如清洁气源)任选地耦接到气体导管138。
在一个示例中，第一气源140将第一气体(诸如蚀刻气体或沉积气体)供应到工艺容积110以在基板W上蚀刻或沉积层。第二气源142将第二气体(诸如清洁气体)供应到工艺容积110，以便从工艺腔室100的内表面(诸如侧壁 104的面向工艺容积110的表面)去除颗粒沉积物。密封件152(诸如O形环) 在环绕第一容积146的环形延伸部162的上表面处设置在区隔板134与盖132 之间，以便将工艺容积110与外部环境隔离，从而使得能够通过真空系统130 维持在工艺容积110中的真空。
面板136具有分配部分164和设置在分配部分164的径向外侧的耦接部分 166。分配部分164设置在工艺容积110与第二容积148之间。耦接部分166 在面板136的外周处环绕分配部分164。为了促进处理基板W，RF发生器180 任选地耦接到面板136，以激发来自第一气源140、第二气源142或第一气源 140和第二气源142两者的气体来形成电离物质。在一个示例中，RF发生器180 和面板136结合电极126和电源128促进在工艺容积110内产生电容耦合的等离子体。
一个或多个孔径154在分配部分164内穿过面板136设置。孔径154使得工艺容积110与第二容积148之间能够流体连通。在操作期间，气体从入口端口144流入第一容积146中、穿过区隔板134中的孔径150并进入第二容积148。从第二容积148，气体流过面板136中的孔径154进入工艺容积110。孔径154 的布置和尺寸使得能够使气体选择性流入工艺容积110中以实现所期望的气体分配。例如，对于某些工艺，可能期望在基板上的均匀分布。
一个或多个加热器174设置在面板136中。在一个实施方式中，加热器174 设置在孔径154的径向外侧。加热器174可以是能够向面板136提供热量的任何设备。在一个示例中，加热器174包括电阻加热器，所述电阻加热器可以嵌入在面板136的孔径154内并环绕面板136的孔径154。在另一个示例中，加热器174是与形成在面板136中的流体源(未示出)流体连通的通道，所述通道使加热流体循环通过所述通道。加热器174将面板加热到高温，诸如300℃或者更高。例如，加热器174可以将面板加热到400℃、500℃或更高。在处理期间(诸如在化学气相沉积(CVD)工艺期间)将面板的温度升高到300℃、 400℃或500℃的温度产生在基板W上的改进的沉积和对基板W的改进的处理。
密封件170设置在面板136与区隔板134之间，以使得能够维持工艺容积 110内的真空。第二密封件156设置在面板136与侧壁104之间。在图1的实施方式中，密封件156、170两者是由诸如聚四氟乙烯(PTFE)、橡胶或硅树脂之类的材料形成的O形环。也可以考虑到其它密封设计，诸如薄片垫圈或粘结剂。例如，在所计划的工艺腔室预防性维护期间，可以快速地修理或更换O 形环，从而极大地减少工艺腔室的维护停机时间。
图2示出了根据一个实施方式的面板236的示意性横截面布置。可以使用面板236代替图1中所示的面板136。这里，面板236具有由通过粘结层206 耦接在一起的电极层202和加热器层204形成的主体200。在这一实施方式中，电极层202和加热器层204是耦接在一起以形成主体200的单独构件。然而，单个整体构件也可以用于形成主体200。粘结层206是设置在加热器层204和电极层202之间的导热层。在一个示例中，粘结层206是扩散粘结。粘结层206 可以是任何合适的粘结类型，其在电极层202与加热器层204之间提供足够的粘结的同时还在电极层202与加热器层204之间充分地传导热量。
分配部分164部分地由顶表面210和底表面212限定。分配部分164的外径由电极层202的外径限定。孔径154在分配部分164中穿过主体200形成。孔径154在顶表面210与底表面212之间穿过电极层202和加热器层204两者形成。这里，孔径154被布置成蜂窝阵列，使得第一孔径的中心与相邻的第二孔径的中心间隔开约2mm至约6mm(诸如约3mm至约5mm)的距离。例如，孔径154被布置成使得第一孔径的中心与相邻的第二孔径的中心间隔开4mm 的距离。在另一个示例中，相邻的孔径154的中心到中心距离为约5mm至约 6mm。需注意，可以使用其它布置，诸如栅格或网格布局。
电极层202由陶瓷材料(诸如氮化铝)形成。电极208设置在电极层202 内。电极208在电极层的制造期间形成在电极层202内。电极208电耦接到电源(诸如图1的RF发生器180)以便向电极208提供电流。在操作期间，电极 208用于使用从电源提供的电流来形成和/或控制用于处理基板的等离子体。如图所示，电极208的部分设置在孔径154之间。使用制造面板的常规方法，相邻的孔径154之间的短的中心到中心距离防止电极定位在相邻的孔径154之间。然而，通过与加热器层204分开地形成电极层202，电极208可定位在相邻的孔径154之间，从而改进对使用电极208来形成的等离子体的控制。
加热器层204也由陶瓷材料(例如氮化铝)形成。接地电极218任选地设置在分配部分164中的加热器层204中。接地电极218防止电极层202中的电极208所产生的电场在代表性地位于主体200上方并邻近顶表面210的区域中形成等离子体。
加热器174设置在径向地环绕孔径154的加热器层204内。加热器174耦接到热源214，诸如在电阻加热器的情况下的电源，或在流体通道的情况下的流体源。在操作期间，加热器174由热源214激活以将分配部分164的温度升高到高温，例如高于约300℃，诸如350℃或更高。由加热器174提供的热量特别是通过相邻的孔径154之间的材料从加热器174传导并分散在整个加热器层204和加热器层204中。因此，分配部分164的加热的均匀性极大地增加。通过升高分配部分164的温度，通过孔径154的气体被主体200加热。
在图2的实施方式中，耦接部分166设置为径向地环绕分配部分164。这里，分配部分164限定盘状主体。耦接部分166是围绕分配部分164设置的环形凸缘。桥接件216在分配部分164与耦接部分166之间延伸并连接分配部分 164和耦接部分166。桥接件216具有相对于耦接部分166和/或分配部分164 的厚度减小的厚度T1。通过限制用于热传递的表面积和/或质量，桥接件216 用作热扼流圈以防止分配部分164与耦接部分166之间的热传递。在一个示例中，耦接部分166保持在低于300℃的温度，诸如低于约280℃，例如约250 ℃。
在另一个示例中，桥接件216的厚度等于耦接部分166和/或分配部分164。在这种布置中，可使用其它类型的热扼流圈(诸如交错通道、流体循环通道等) 以防止热量从分配部分164传递到耦接部分166。
图3示出了根据另一个实施方式的面板336。面板336使用三层结构来形成主体300。电极层302通过第一粘结层306耦接到加热器层304的第一表面。接地层350通过第二粘结层356耦接到加热器层304的第二表面。因此，加热器层304设置在接地层350与电极层302之间。电极层302、加热器层304和接地层350一般由陶瓷材料形成，诸如氮化铝，但是也可以考虑到其它材料。接地电极318设置在接地层350内。类似地，电极308设置在电极层302中。接地电极318和电极308的功能类似于图2的相应的接地电极218和电极208 的功能。还在加热器层304中设置加热器374，以加热主体300。加热器374 的功能类似于图2的加热器274的功能。在一个示例中，加热器374、电极308 和接地电极318通过设施导管390耦接到在工艺腔室的外部的电源(未示出)。
在图3的实施方式中，一个或多个孔径354形成在接地层350和加热器层 304中。孔径354从主体300的外表面(代表性地是顶表面)延伸穿过接地层 350并通向分配容积360。分配容积360形成在加热器层304中，以便促使流过孔径354的气体通过分配容积360进行分配并增加气体的停留时间以与被加热的主体300相互作用。在一个示例中，分配容积360通过在主体300内产生非线性流动路径以促进增加的停留时间。在一个示例中，非线性流动路径包括多个垂直流动路径。多个喷嘴362形成在电极层302中并与分配容积360流体连通。在一个示例中，喷嘴362的横截面积为孔径354的横截面面积的约一半。因此，喷嘴362限制气体流过分配容积360以进一步增加气体在分配容积360 中的停留时间。孔径354被布置成蜂窝阵列，使得第一孔径的中心与相邻的第二孔径的中心间隔开约4mm至约6mm的距离。相邻的喷嘴362之间的中心到中心距离为约3mm。这里，仅示出了两个孔径354、分配容积360和耦接到每个分配容积360的配合喷嘴362。然而，可以使用其它数量和布置。
热扼流圈380设置在电极层302内。类似地，热扼流圈382设置在接地层 350中。热扼流圈380、382设置在孔径354的径向外侧。热扼流圈380、382 限制从扼流圈380、382朝向密封件156、170的热传递。热扼流圈380、382 例如是用于循环流体(诸如气体或液体)以用于限制通过其的热传递的通道。热扼流圈380、382任选地通过设施导管390耦接到诸如热交换器之类的冷却系统(未示出)，以冷却循环流体。在另一个示例中，热扼流圈380、382是气隙或一系列交错脉管，它们使相应的电极层302和接地层350的横截面最小化，以用于对与热扼流圈380、382相邻的热量进行热传导。
图4是根据另一个实施方式的面板436。面板436具有主体400，主体400 使用类似于图3的主体300的三层结构，但是包括桥接件416。主体400包括由粘结层405、456耦接的电极层402、加热器层404和接地层450。电极408 和接地电极418也设置在主体400内。桥接件416代表性地向上延伸并将面板 436悬挂在耦接部分466上。桥接件416具有减小的厚度，从而形成热扼流圈，所述热扼流圈限制从加热器474朝向与密封件156、170接触的耦接部分466 的热传递。在所示的示例中，桥接件416从耦接部分466和主体400垂直地延伸。然而，也可以考虑到其它配置。
一个或多个孔径454形成为穿过接地层450、加热器层404并进入电极层 402中。在孔径454的一端，孔径454耦接到多个喷嘴462，多个喷嘴462类似于图3的喷嘴362。在这样的示例中，喷嘴462的直径小于孔径454的直径，诸如直径为孔径454的直径的约一半。再次，相邻的喷嘴462与相应的孔径454 之间的中心到中心距离为约2mm至约6mm，诸如约5mm至约6mm。
图5是根据另一个实施方式的面板536。面板536类似于面板436，但是利用不同的孔径554布置。这里，孔径554在第一端从主体400的表面延伸并在第二端处通向分配容积560。分配容积560形成在加热器层504中，以便促使流过孔径554的气体通过分配容积560进行分配并增加气体的停留时间来与被加热的主体400相互作用。多个喷嘴562形成在电极中并与分配容积560流体连通。在一个示例中，喷嘴562的横截面积为孔径554的横截面积的约一半。因此，喷嘴562限制气体流过分配容积560以进一步增加气体在分配容积560 中的停留时间。相邻的孔径554之间的中心到中心距离为约6mm，并且相邻的喷嘴562之间的中心到中心距离为约3mm。
在常规设计中，面板一般不加热到本文所述的高温(例如，诸如约300℃、 400℃或500℃)，因为在高温下用于构造此类常规面板的材料(诸如铝)缺乏足够的强度。然而，陶瓷材料(诸如氮化铝)在本文所述的高温下具有所期望的强度和热膨胀。另外，密封材料在高温(诸如300℃或更高)下降解。然而，通过利用如本文所述的具有桥接件和/或热扼流圈的面板，由加热器提供的热量从面板的接近分配部分的区域向具有密封件(举例来说是密封件156、170)的耦接部分的传导就会减少。因此，可以将面板的靠近工艺容积的内部部分加热到高温，以改进在被处理的基板W上的沉积，而相邻的密封件156、170的外部部分维持在较低温度以保护密封件156、170免受热降解。
本文公开的实施方式有利地提供了能够被加热到高温(诸如高于300℃) 的面板。陶瓷材料在高温下提供足够的强度。同时，耦接到面板的密封件维持在防止其热降解的温度。
虽然以上针对本公开内容的实施方式，但是可以在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其它和进一步实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。
Claims (15)
1.一种用于处理基板的面板，包括：
主体，所述主体由加热器层和电极层形成，其中所述电极层的外径限定所述主体的分配部分；
多个孔径，所述多个孔径被形成为在所述分配部分内穿过所述主体；
加热器，所述加热器设置在所述加热器层内；和
桥接件，所述桥接件环绕所述分配部分，其中所述桥接件将所述分配部分耦接到耦接部分。
2.如权利要求1所述的面板，其特征在于，进一步包括电极，所述电极设置在所述电极层内。
3.如权利要求1所述的面板，其特征在于，进一步包括接地电极，所述接地电极设置在所述加热器层内。
4.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述主体包括陶瓷材料。
5.如权利要求4所述的面板，其特征在于，所述陶瓷材料是氮化铝。
6.如权利要求1所述的面板，其特征在于，进一步包括粘结层，所述粘结层设置在所述加热器层与所述电极层之间。
7.如权利要求1所述的面板，其特征在于，所述桥接件是热扼流圈并且具有比所述耦接部分的厚度和所述分配部分的厚度要小的厚度。
8.一种用于处理基板的面板，包括：
主体，其中所述主体包括：
电极层；
加热器层；
接地层；和
粘结层，所述粘结层设置在所述电极层与所述加热器层之间和所述加热器层与所述接地层之间；
多个孔径，所述多个孔径被形成为穿过所述主体，所述多个孔径具有第一端和第二端，其中所述第一端位于所述主体的外表面处，并且每个孔径的所述第二端流体耦接到设置在所述电极层中的一个或多个喷嘴；和
热扼流圈。
9.如权利要求8所述的面板，其特征在于，进一步包括分配容积，所述分配容积设置在所述孔径与所述喷嘴之间。
10.如权利要求8所述的面板，其特征在于，所述热扼流圈包括一个或多个流体通道，所述一个或多个流体通道设置在所述主体内并在所述多个孔径的径向外侧。
11.如权利要求8所述的面板，其特征在于，所述电极层、所述加热器层和所述接地层中的每个由陶瓷材料形成。
12.如权利要求8所述的面板，其特征在于，加热器设置在所述加热器层中，并且其中所述热扼流圈限制从所述加热器到与设置在所述加热器的径向外侧的密封件接近的区域的热传递。
13.如权利要求8所述的面板，其特征在于，所述孔径的横截面积约为所述喷嘴的横截面积的两倍。
14.一种用于处理基板的气体分配装置，包括：
陶瓷主体，其中所述主体由第一层、第二层和第三层形成；
多个孔径，所述多个孔径被形成为穿过所述陶瓷主体；
加热器，所述加热器设置在所述第一层中；
电极，所述电极设置在所述第二层中；和
桥接部分，所述桥接部分从所述第三层垂直延伸，其中耦接部分设置在所述桥接部分的与所述第三层相对的一端处，其中所述桥接部分是热扼流圈，所述热扼流圈限制从所述加热器到所述耦接部分的热传递。
15.如权利要求14所述的气体分配装置，其特征在于，所述孔径被布置成蜂窝阵列，其中相邻孔径之间的中心到中心距离为约2mm至约6mm之间。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |