TW202208675A - 用於防止下垂的面板拉伸方法與設備 - Google Patents

Abstract

本案提供了用於處理腔室中的噴頭的實施例和減少噴頭面板下垂的方法。在一些實施例中，一種用於處理腔室中的噴頭包括：面板，該面板具有穿過其設置的複數個氣體分配孔；及一個或多個纜線，該一個或多個纜線與面板接合且經配置對該面板施加預應力。

Description

用於防止下垂的面板拉伸方法與設備

本揭示案的實施例一般係關於半導體基板處理設備。

在半導體處理腔室（如沉積腔室、蝕刻腔室等）中使用的傳統噴頭通常包括用於將一個或多個處理氣體引入處理腔室的處理空間中的噴頭。噴頭包括具有用於分配一個或多個製程氣體的一個或多個通孔之面板。面板通常沿著面板的外邊緣被支撐。然而，在熱循環下，面板可能會下垂（droop），而導致橫跨正在處理的基板上的沉積不均勻。

因此，發明人提供了改良的噴頭的實施例。

本案提供了用於處理腔室中的噴頭及減少噴頭面板下垂的方法的實施例。在一些實施例中，一種用於處理腔室中的噴頭包括：面板，該面板具有穿過其設置的複數個氣體分配孔；及一個或多個纜線，該一個或多個纜線與面板接合且經配置對該面板施加預應力。

在一些實施例中，一種處理腔室包括：一腔室主體，該腔室主體耦接到一腔室蓋件以在其中界定一內部空間；一基板支撐件，該基板支撐件設置在該內部空間中；及 一面板，該面板具有靜置在該腔室主體上的一外周，其中該面板包括穿過其延伸的複數個氣體分配孔，該複數個氣體分配孔設置在該內部空間中且與該基板支撐件相對，其中一個或多個纜線靠近該面板的該外周設置且經配置對該面板施加預應力。

在一些實施例中，一種減少在處理腔室中使用的面板下垂的方法包括以下步驟：經由一個或多個纜線對面板施加壓縮力，該一個或多個纜線在面板的外周附近與面板接合。

下面描述本揭示案的其他和進一步的實施例。

本案提供了用於處理腔室中的噴頭的實施例。在此描述的噴頭包括面板，該面板具有一個或多個開口以將一個或多個處理氣體流入處理腔室的處理空間，以對設置在處理腔室中的基板施行處理。面板可被支撐在面板的外邊緣區域附近。由於面板的重量或面板的熱循環中的至少一者，面板可能在中心區域變形或下垂。本案提供的設備和方法包括一個或多個纜線，該一個或多個纜線嵌入面板內或以其他方式耦接到面板以對面板施加預應力，以在安裝在處理腔室中時有利地減少面板的下垂（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基板上的製程均勻性。

圖1繪示根據本揭示案的一些實施例的處理腔室的示意性側視圖。處理腔室100可以是具有噴頭的任何腔室，以施行任何合適的製程，例如蝕刻製程、沉積製程、清洗製程等。在一些實施例中，處理腔室100經配置施行電漿增強化學氣相沉積(PECVD)製程。

處理腔室100包括耦接到蓋組件104的腔室主體106，以在該腔室主體中界定內部空間120。腔室主體106通常由金屬（如鋁）製成。腔室主體106包括形成在其側壁中的狹縫閥開口118。狹縫閥開口118耦接至狹縫閥126以用於選擇性地打開和關閉狹縫閥開口118，以利於基板114移送進出內部空間120。腔室主體106可耦接到地115。

蓋組件104包括噴頭108，噴頭108用於將一個或多個處理氣體提供到內部空間120中。基板支撐件124設置在內部空間120中且與噴頭108相對以支撐基板114。基板支撐件124和噴頭108在其間界定處理空間122。噴頭108包括面板112，面板112具有靜置在腔室主體106上的外周。面板112包括穿過其延伸的複數個氣體分配孔116，複數個氣體分配孔116將一個或多個處理氣體從氣體供應130提供至處理空間122。面板112可由金屬（如鋁）製成。

處理腔室100包括耦接到內部空間120的真空埠142。真空埠142耦接到真空系統138，真空系統138具有真空泵和節流閥以調節通過處理腔室100的氣體流量。

基板支撐件124通常包括設置在支撐軸105上的基座109。支撐軸105可耦接到升舉機構160。升舉機構160可彈性地（flexibly）密封到腔室主體106。升舉機構160允許基座109在內部空間120內在下部移送部分和多個升高的（raised）處理位置之間垂直地移動。此外，一個或多個升舉銷（未圖示）可穿過基座109設置以將基板114舉起離開基座109或將基板114降低到基座109上。

一個或多個纜線（下面更詳細地描述）耦接到面板112以對面板112施加預應力。在一些實施例中，一個或多個纜線靠近面板112的外周設置。在一些實施例中，一個或多個纜線耦接到拉伸機構（tensioning mechanism）140，該拉伸機構140經配置拉動一個或多個纜線以對面板112施加預應力。在一些實施例中，拉伸機構140可以是用於在一個或多個纜線上施加拉力（tensile force）的任何合適的拉緊裝置（tensioner）工具。在一些實施例中，拉伸機構140經配置在推靠面板112的外側壁時拉動一個或多個纜線。在一些實施例中，拉伸機構140經配置在不推靠面板112的外側壁時拉動一個或多個纜線。在一些實施例中，拉伸機構包括氣動拉緊裝置。在一些實施例中，一旦被拉伸機構140拉伸，在去除拉伸機構的拉伸力之前，一個或多個纜線就被錨定、夾緊或以其他方式鎖定。

在一些實施例中，噴頭108包括阻隔板146，阻隔板146具有耦接到面板112的上表面158的複數個通孔156。阻隔板146經配置更均勻地將一個或多個處理氣體從氣體供應130分配到面板112。在一些實施例中，一個或多個處理氣體的流動路徑從氣體供應130延伸到蓋組件104的氣體入口152，通過阻隔板146，以及通過面板112到達處理空間122。阻隔板146還可在氣體供應130和面板112之間提供一個或多個處理氣體的期望壓降。

在一些實施例中，面板112設置在導電環144上以提供RF接地路徑。導電環144可由鋁製成。在一些實施例中，腔室主體106包括圍繞基板支撐件124的一個或多個襯墊以保護腔室主體106的壁。在一些實施例中，一個或多個襯墊包括下襯墊132。在一些實施例中，一個或多個襯墊包括設置在下襯墊132和噴頭108之間的上襯墊134。在一些實施例中，面板112還可靜置在陶瓷隔離環136上，陶瓷隔離環136設置在處理空間122和導電環144之間，用於為面板112提供額外的邊緣支撐。在一些實施例中，陶瓷隔離環136從面板112延伸到下襯墊132。在一些實施例中，陶瓷隔離環136具有「L」形橫截面。

蓋組件104耦接到電源148，例如RF電源。在使用中，電源148為蓋組件104的一個或多個部件提供能量以在處理空間122中形成或維持電漿。電漿的離子可用於施行所需的沉積、蝕刻或清洗製程。在一些實施例中，第二電源164可耦接到基板支撐件124以藉由增加從電漿到基板114的電勢來提供額外偏壓。第二電源164可以是DC功率、脈衝DC功率、RF偏壓功率、脈衝RF源或偏壓功率、或其組合。

圖2繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的示意性俯視圖。圖3繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的示意性截面圖。在一些實施例中，一個或多個纜線208嵌入面板112中。在一些實施例中，面板112包括一個或多個通道204，以容納設置在其中的多個纜線208之一。在一些實施例中，一個或多個纜線208設置在複數個氣體分配孔116的徑向外側。

在一些實施例中，如圖2所示，一個或多個通道204是單一通道。在一些實施例中，一個或多個通道204包括圍繞面板112的外周延伸的環形部分210和從環形部分210延伸到面板112的外側壁214的徑向部分212。在一些實施例中，一個或多個通道204設置在面板112的上表面158上。在一些實施例中，一個或多個蓋板306設置在一個或多個纜線208上，以覆蓋一個或多個通道204。一個或多個蓋板306可焊接到面板112或以其他方式耦接到面板112。在一些實施例中，一個或多個通道204設置在面板112的下表面302上。

在一些實施例中，一個或多個纜線208由金屬製成。在一些實施例中，一個或多個纜線208包括金屬棒或複數個交織的金屬股線。在一些實施例中，一個或多個纜線208包括複數個交織的不銹鋼股線。一個或多個纜線208可耦接到拉伸機構220，該拉伸機構220經配置拉動一個或多個纜線208的端部以對一個或多個纜線208施加應力以及由此對面板112施加預應力。鎖定裝置可耦接到一個或多個纜線208以將面板112保持在受預應力狀態（prestressed state）。例如，鎖定裝置可以是錨固件218，錨固件218耦接到一個或多個纜線208的各端且經配置將一個或多個纜線208保持在一受應力位置以對面板112施加預應力。錨固件218的尺寸通常大於一個或多個通道204的寬度，使得錨固件218壓靠面板112的外側壁214，將一個或多個纜線208鎖定在一受應力位置。

圖4繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的等距俯視圖。圖5繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的局部側視圖。在一些實施例中，如圖4所示，一個或多個通道204包括兩個通道。在一些實施例中，兩個通道中的各者都具有環形部分和一對徑向部分。在一些實施例中，兩個通道中的各者的徑向部分彼此成約180度設置。在此類實施例中，拉伸機構(即，拉伸機構220)設置在面板112的兩側以拉動一個或多個纜線208。

在一些實施例中，面板112的上表面158包括環形密封槽410，環形密封槽410從一個或多個纜線208徑向向內設置以在阻隔板146和面板112之間提供密封。在一些實施例中，面板112包括一個或多個對準特徵402，以將面板112與腔室部件（如阻隔板146）對準。在一些實施例中，一個或多個對準特徵402包括三個對準特徵。

圖6繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的示意性俯視圖。圖7繪示根據本揭示案的一些實施例的面板112的示意性截面圖。在一些實施例中，複數個固持構件604耦接到面板112的外側壁214。在一些實施例中，複數個固持構件604是環首鉤（eye hook）或類似物。複數個固持構件604便於一個或多個纜線208穿過其中延伸以對面板112施加預應力。錨固件218耦接到一個或多個纜線208並壓靠面板112的外側壁214或壓靠複數個固持構件604中的相應固持構件，以將一個或多個纜線208保持在一受應力位置。

圖8繪示根據本揭示案的一些實施例的減少用於處理腔室中的面板的下垂的方法800。在802，該方法包括以下步驟：經由一個或多個纜線（即，一個或多個纜線208）對面板（即，面板112）施加壓縮力，該一個或多個纜線在面板的外周附近與面板接合。一個或多個纜線以任何合適的方式與面板接合以施加壓縮力，例如藉由設置在面板中、耦接到面板、壓靠面板或以其他方式與面板接觸。在一些實施例中，施加壓縮力的步驟包括以下步驟：向一個或多個纜線提供拉伸力。例如，拉伸力可由拉伸機構（即拉伸機構140、220）施加。在一些實施例中，施加壓縮力的步驟包括以下步驟：在一個或多個纜線的兩端拉動以對面板施加預應力以減少或防止面板（如在面板的中心處）下垂。在一些實施例中，施加壓縮力的步驟包括以下步驟：在另一端被錨定、夾緊或以其他方式固定時，在該一個或多個纜線的一端上拉動。在一些實施例中，在將面板安裝在處理腔室(即，處理腔室100)中之前，在異位施行對面板施加預應力。在一些實施例中，在將面板安裝在處理腔室中之後，在原位施行對面板施加預應力，以有利地減少用於預防性維護的時間。在一些實施例中，在向面板施加壓縮力之後，錨固件（即，錨固件218）或其他夾緊或鎖定裝置可耦接到一個或多個纜線，以將一個或多個纜線保持在受拉動或受應力狀態. 在一些實施例中，在去除施加到一個或多個纜線上的拉伸力之前，錨固件或其他鎖定裝置或夾緊裝置耦接到一個或多個纜線。

隨著時間的推移，一個或多個纜線可能會鬆弛，從而降低面板中的預應力。可選地，在804，該方法包括以下步驟：在將面板安裝在處理腔室中之後，隨後經由處理腔室中的一個或多個纜線對面板重新施加壓縮力。在一些實施例中，重新施加壓縮力的步驟可以以規則的間隔施行，例如，在施行一設定數量的製程之後或在第一週期時間之後。在對面板重新施加壓縮力之後，可重新定位錨固件或其他鎖定裝置，以將一個或多個纜線保持在受應力狀態。

雖然前面所述係針對本揭示案的實施例，但在不背離本揭示案基本範圍下，可設計本揭示案揭露的其他與進一步的實施例。

100:處理腔室 104:蓋組件 105:支撐軸 106:腔室主體 108:噴頭 109:基座 112:面板 114:基板 115:地 116:複數個氣體分配孔 118:狹縫閥開口 120:內部空間 122:處理空間 124:基板支撐件 126:狹縫閥 130:氣體供應 132:下襯墊 134:上襯墊 136:陶瓷隔離環 138:真空系統 140:拉伸機構 142:真空埠 144:導電環 146:阻隔板 148:電源 152:氣體入口 156:複數個通孔 158:上表面 160:升舉機構 164:第二電源 204:通道 208:纜線 210:環形部分 212:徑向部分 214:外側壁 218:錨固件 220:拉伸機構 302:下表面 306:蓋板 402:對準特徵 410:環形密封槽 604:固持構件 800:方法 802:步驟 804:步驟

本揭示案之實施例已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本揭示案的示例性實施例以作瞭解。然而，所附圖式僅繪示了本揭示案的典型實施例，而由於本揭示案可允許其他等效之實施例，因此所附圖式並不會視為本揭示範圍之限制。

圖1繪示根據本揭示案的一些實施例的處理腔室的示意性側視圖。

圖2繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的示意性俯視圖。

圖3繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的側視圖。

圖4繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的等距俯視圖。

圖5繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的局部截面圖。

圖6繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的示意性俯視圖。

圖7繪示根據本揭示案的一些實施例的面板的示意性截面圖。

圖8繪示根據本揭示案的一些實施例的減少面板下垂的方法。

為便於理解，在可能的情況下，使用相同的數字編號代表圖示中相同的元件。為求清楚，圖式未依比例繪示且可能被簡化。一個實施例中的元件與特徵可有利地用於其他實施例中而無需贅述。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:處理腔室

104:蓋組件

105:支撐軸

106:腔室主體

108:噴頭

109:基座

112:面板

114:基板

115:地

116:複數個氣體分配孔

118:狹縫閥開口

120:內部空間

122:處理空間

124:基板支撐件

126:狹縫閥

130:氣體供應

132:下襯墊

134:上襯墊

136:陶瓷隔離環

138:真空系統

140:拉伸機構

142:真空埠

144:導電環

146:阻隔板

148:電源

152:氣體入口

156:複數個通孔

158:上表面

160:升舉機構

164:第二電源

Claims (20)

1. 一種用於一處理腔室的噴頭，包括： 一面板，該面板具有穿過其設置的複數個氣體分配孔；及 一個或多個纜線，該一個或多個纜線與該面板接合且經配置對該面板施加預應力（prestress）。
2. 如請求項1所述之噴頭，其中該面板包括一個或多個通道，該一個或多個通道在該面板的一上表面上以容納該一個或多個纜線，其中該一個或多個通道包括一環形部分和徑向部分，該環形部分圍繞該面板的一外周延伸，該等徑向部分從該環形部分延伸到該面板的一外側壁。
3. 如請求項2所述之噴頭，進一步包括一個或多個蓋板，該一個或多個蓋板設置在該面板上以覆蓋該一個或多個通道。
4. 如請求項2所述之噴頭，其中該一個或多個通道包括兩個通道，及該等兩個通道中的各者的該等徑向部分以彼此成約180度設置。
5. 如請求項2所述之噴頭，其中該一個或多個纜線設置在該複數個氣體分配孔的徑向外側。
6. 如請求項1所述之噴頭，其中該一個或多個纜線包括複數個交織的金屬股線。
7. 如請求項1至6中任一項所述之噴頭，進一步包括一錨固件，該錨固件耦接到該一個或多個纜線的各端且經配置將該一個或多個纜線保持在一受應力位置（stressed position）以對該面板施加預應力。
8. 如請求項1至6中任一項所述之噴頭，進一步包括複數個固持構件，該複數個固持構件耦接到該面板的一外側壁，及其中該一個或多個纜線延伸穿過該複數個固持構件。
9. 如請求項1至6中任一項所述之噴頭，其中該面板的一上表面包括一環形密封槽，該環形密封槽從該一個或多個纜線徑向向內設置。
10. 如請求項1至6中任一項所述之噴頭，進一步包括一阻隔板，該阻隔板具有複數個通孔，該複數個通孔耦接到該面板的一上表面。
11. 一種處理腔室，包括： 一腔室主體，該腔室主體耦接到一蓋組件以在其中界定一內部空間； 一基板支撐件，該基板支撐件設置在該內部空間中；及 一面板，該面板具有靜置在該腔室主體上的一外周，其中該面板包括穿過其延伸的複數個氣體分配孔，該複數個氣體分配孔設置在該內部空間中且與該基板支撐件相對，其中一個或多個纜線靠近該面板的該外周設置且經配置對該面板施加預應力。
12. 如請求項11所述之處理腔室，其中該一個或多個纜線嵌入在該面板中。
13. 如請求項11所述之處理腔室，其中該面板包括一個或多個通道，該一個或多個通道在該面板的一上表面上以容納該一個或多個纜線，及其中一個或多個蓋板設置在該一個或多個纜線上方以覆蓋該一個或多個通道。
14. 如請求項11至13中任一項所述之處理腔室，進一步包括圍繞該基板支撐件的一上襯墊和一下襯墊。
15. 一種減少一處理腔室中使用的一面板下垂的方法，包括以下步驟： 經由一個或多個纜線對該面板施加一壓縮力，該一個或多個纜線在該面板的一外周附近與該面板接合。
16. 如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：在將該面板安裝在該處理腔室中之後，隨後經由該處理腔室中的該一個或多個纜線對該面板重新施加一壓縮力。
17. 如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：在施加該壓縮力之後，使用錨固件來將該一個或多個纜線保持在一受應力狀態。
18. 如請求項15至17中任一項所述之方法，其中該一個或多個纜線的兩端彼此相鄰。
19. 如請求項15至17中任一項所述之方法，其中該一個或多個纜線的兩端彼此成約180度設置。
20. 如請求項15至17中任一項所述之方法，其中施加該壓縮力的步驟包括以下步驟：在另一端被錨定或夾緊時，在該一個或多個纜線的一端上拉動。

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