TWI518820B - 具有改良之衝擊保護器的噴頭組件 - Google Patents

具有改良之衝擊保護器的噴頭組件 Download PDF

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TWI518820B TW099139229A TW99139229A TWI518820B TW I518820 B TWI518820 B TW I518820B TW 099139229 A TW099139229 A TW 099139229A TW 99139229 A TW99139229 A TW 99139229A TW I518820 B TWI518820 B TW I518820B
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Description

具有改良之衝擊保護器的噴頭組件
本發明實施例大體上關於基材處理設備,且具體言之係關於在此處理設備中使用的噴頭組件。
一些的半導體處理設備可包含多種部件,例如用於將製程氣體分配至處理腔室中的噴頭組件。舉例而言,噴頭組件可將製程氣體分配至基材表面。噴頭組件可包含用來保護噴頭之孔洞或主體免於損傷的保護板。舉例而言,此損傷可能發生在暴露至形成於處理設備中之電漿、或由於從處理設備中移除噴頭(例如為了維護或清潔)的時候。
然而,保護板係由精密材料(例如陶瓷)製成,以及本案發明人已發現保護板可能在噴頭組件的移除及搬運期間受到損傷,例如碎裂。在處理期間,若未確認,受損傷之保護板可能會在處理設備中提供污染源至基材。
因此,本案發明人已提供一改良之噴頭組件,以使對保護板的損傷減到最小。
本發明提供具有改良之衝擊保護器的噴頭組件。在一些實施例中,噴頭組件包括:一主體,其具有氣室設置於其中,主體具有複數個從氣室延伸至基材面向表面的第一孔洞;一板,其設置於主體之基材面向表面上並且具有複數個穿過其間形成的第二孔洞,各個第二孔洞與主體之個別第一孔洞相對應;以及一唇部,其從主體延伸並圍繞該板,唇部延伸超出該板之腔室面向表面。在一些實施例中,噴頭組件係設置在處理腔室的內部體積中。本發明的其他及進一步實施例係描述於下文。
本文提供噴頭組件及使用該噴頭組件之設備的實施例。本發明之噴頭組件有利地限制或防止對設置於噴頭主體之基材面向側(facing side)上之保護層的損傷。
第1圖繪示根據本發明一些實施例之噴頭組件的示意側視圖。噴頭組件100包括主體102,主體102具有設置於其中的氣室104。主體102包括複數個第一孔洞106,第一孔洞106從氣室104延伸至主體102之基材面向表面108。之所以稱為基材面向表面108是因為表面108可能面向正在設備(包括噴頭組件100)中處理的基材。
主體102可形成單件式結構,或者可由數個部件建構而成。舉例而言,可藉由提供頂板122及底板124來形成主體102,且主體102具有環形或其他適合形狀的主體126,頂板122、底板124及主體126耦合在一起以形成主體102並界定位於其間的氣室104。在一些實施例中,主體102可由介電材料形成。在一些實施例中,(例如)若噴頭組件包含用於提供RF功率以形成電漿的電極,主體102可包含導電材料。在一些實施例中,主體102包含鋁(Al)、不鏽鋼或鈦(Ti)中至少一者。在一些實施例中,主體102為鋁(Al)。
複數個第一孔洞106從氣室104延伸至主體102的基材面向表面108。可以任何適當的配置提供複數個第一孔洞106,以將製程氣體從氣室104流動至處理腔室。舉例而言,複數個第一孔洞106可配置為對稱圖案、重複圖案、隨機、或任何適當的幾何形狀。第一孔洞106可具有任何適當的直徑,並且其直徑可為均一的或不等的(如圖示)。
在一些實施例中,複數個第一孔洞106可配置在多個區域中,其(例如)具有鄰近主體中心(例如,當定位在噴頭下方時對應至基材的中心)的第一區域、鄰近主體外緣的第二區域。在一些實施例中,也可提供額外的區域。各個區域中的孔洞圖案、數量及(或)尺寸可依期望獨立地提供,以利於期望的氣流圖案。儘管並未圖示,氣室104也可分隔成一或多個區域。在一些實施例中,氣室104的區域可直接對應至第一孔洞106的區域。在一些實施例中,氣室104的一或多個區域可具有複數個分配在其中的第一孔洞106的區域。
各個第一孔洞106可以任何從氣室104傳遞製程氣體所必須的適當方向來定向。舉例而言,如圖所示,各個第一孔洞106可垂直於基材面向表面108、與基材面向表面108成一夾角、或其組合來定向。各個第一孔洞106可形成具有穿過其間的均一直徑,如圖所示。替代性或結合言之,一或多個第一孔洞106可具有非均一的直徑,(例如)在主體102之基材面向表面108處具有較大的直徑。舉例而言,非均一直徑可包括線性變化或非線性變化的直徑,或可包括多種直徑。舉例而言,第一孔洞可包括具有第一直徑的第一部分與具有第二直徑的第二部分(未圖示)。
在一些實施例中,組件100更包含設置在主體之基材面向表面108上的板110。板110可具有複數個穿過其間形成的複數個第二孔洞112,第二孔洞112對應至主體102的個別第一孔洞106。在處理期間,板110可用來保護主體102(例如)免於製程氣體所形成之電漿的損傷、或可用來作為熱槽等等。板110可由第一材料形成。第一材料可為陶瓷或介電材料,舉例而言,諸如氧化釔(Y2O3)或先進陶瓷材料(例如,使用在專用、近期發展應用的陶瓷材料)中之一或多者。在一些實施例中,板110由氧化釔形成(Y2O3)。在一些實施例中,板110可包含塗覆有第一材料的第二材料。
各個第二孔洞112可實質相似於上述之各個第一孔洞106,且第二孔洞112(例如)可垂直於板110的腔室面向表面116或與板110的腔室面向表面116成一夾角以匹配各個對應之第一孔洞106的定向,或可與對應之第一孔洞106為不同定向以改變流穿其間之製程氣體的流動方向。如上就第一孔洞106所述,各個第二孔洞112可具有均一或非均一的直徑。各個第二孔洞112可具有與對應之第一孔洞106相同、較大或較小的尺寸(例示於第1圖)。氣源117可耦合至主體102,以在使用期間提供一或多個製程氣體至氣室104。一或多個製程氣體可從氣室104透過第一孔洞及第二孔洞分配至處理腔室。
板110可以任何適當的方式(例如夾具、緊固件、黏著劑、接合劑等)緊固至基材面向表面108。在一些實施例中,接合層120可設置在基材面向表面108及板110之間。接合層120可減少將板110固定至主體102之螺栓的使用,並繼而減低噴頭組件100上的機械應力。接合層120可具有延展性及順應性(compliant),以提供一可吸收由於板110與主體102間之熱膨脹不匹配所引發之應力的介面。接合層120可具有介於約0.001吋至約0.040吋之間的厚度。接合層120可包含聚合物或環氧樹脂中之至少一者。
在一些實施例中(如第1圖所例示),主體102進一步包含複數個設置於主體110之基材面向表面108的凹槽118。各個凹槽可設置於一對第一孔洞106之間,及(或)介於一第一孔洞106與基材面向表面108之周緣之間。如第1圖所例示,接合層120可包含複數個接合區段,其中各個區段係設置於對應的凹槽中。各個接合區段可具有介於約0.001至約0.040吋之間的厚度。在一些實施例中,各個區段的厚度係約0.010吋。本案發明人已發現藉由如第1圖例示使接合層凹陷,相較於未凹陷之接合層而可製造較厚的接合層。本案發明人更進一步發現,經添加厚度之接合層降低了由於包含主體102之材料(例如鋁)與包含板110之材料(例如氧化釔)間之熱膨脹不匹配的應力。
唇部114從主體102延伸並圍繞板110以形成板設置於其中的凹槽。唇部114延伸超出板110之腔室面向表面116。如圖示,唇部114可為主體102的相鄰片段。或者,唇部114可為藉由緊固件、焊接件等(未圖示)附接至主體102的一或多個分離片段。唇部114保護板110的腔室面向表面116免於損傷,例如當噴頭組件100由於維修或清潔而從處理腔室移除時、或者在將噴頭組件100安裝至處理腔室期間。若噴頭係放置在具有碎片的堅硬表面或不均勻的表面(其可能損傷或破壞板110)時,唇部114可進一步保護板110免於損傷。在一些實施例中,唇部114可具有較板之厚度111大上約0.010至約0.050吋的厚度115。在一些實施例中,唇部114的厚度115係較板110的厚度111大約0.020吋。
唇部114可進一步保護板110免於沿著板110之周緣之側邊衝擊的損傷。唇部114可具有寬度113,寬度113適於防止唇部114由於接觸另一部件或表面所造成之損傷或破裂。在一些實施例中,寬度113可為約0.02至0.30吋之間。在一些實施例中,唇部114的寬度113係約0.10吋。
噴頭組件100可包括在一處理設備中,例如第2圖之處理設備200。處理設備200包括具有內部體積204的處理腔室202。處理設備200可單獨使用,或可作為整合式半導體基材處理系統或叢集工具(例如可購自加州聖塔克拉拉應用材料公司的CENTURA整合式半導體晶圓處理系統)中的製程模組。可有利地受益於根據本發明實施例之修改的適當處理設備範例包括諸如電容耦合電漿反應器的處理設備,例如亦可購自應用材料公司之處理設備之PRODUCER系列中的任何一者。上述所列之半導體設備僅為例示性,且其他蝕刻反應器及非蝕刻設備(例如CVD反應器、或其他半導體處理設備)亦可適當地根據本發明教示做修改。
處理腔室202更包括用於將基材保持於其上的基材支撐件206。噴頭組件100可大體上設置於基材支撐件206上方。如上所述,噴頭組件100可進一步包括電極(未圖示),用於透過噴頭組件100從一或多個進入處理腔室202之內部體積204的製程氣體形成電漿。電漿可用來(例如)蝕刻保持在基材支撐件206上的基材。因此,處理設備可進一步包含多個部件,例如透過匹配網路等(未圖示)耦合至電極的電漿源。
處理設備200更包括控制器208,控制器208耦合至腔室202及(或)各種腔室部件的一或多者以控制處理設備200的操作。控制器208包含中央處理單元(CPU)、記憶體及用於CPU的支援電路,並有利於設備200之部件的控制,且(例如)有利於形成電漿之方法的控制、或有利於其他使用在具有本發明之噴頭之處理腔室中的其他方法(例如蝕刻基材等的方法)的控制。控制器可為任何一種形式的通用電腦處理器,其可使用在工業設備中以控制各種腔室及子處理器。記憶體、或CPU的電腦可讀媒體可為一或多個可讀記憶體。處理方法可以軟體常式儲存於記憶體中,其中軟體常式可經執行或調用而以上述方式控制設備的操作。
因此,本文提供改良之噴頭組件及使用該噴頭組件之設備的實施例。本發明之噴頭組件有利地限制設置於噴頭主體之基材面向表面上之保護層的損傷。
雖然前述是針對本發明實施例,但可在不背離本發明基本範疇的情況下發展出其他及進一步實施例。
100...噴頭組件
102...主體
104...氣室
106...第一孔洞
108...基材面向表面
110...板
111...厚度
112...第二孔洞
113...寬度
114...唇部
115...厚度
116...腔室面向表面
117...氣源
118...凹槽
120...接合層
122...頂板
124...底板
126...主體
200...處理設備
202...處理腔室
204...內部體積
206...基材支撐件
208...控制器
藉由參照上述實施例與發明內容之說明,可詳細了解本發明之前述特徵,其中部分係說明於伴隨之圖式中。然應注意的是,伴隨之圖式僅說明了本發明的典型實施例,因而不應視為對其範疇之限制,亦即本發明亦可具有其他等效實施方式。
第1圖繪示根據本發明一些實施例之噴頭組件的示意側視圖。
第2圖繪示根據本發明一些實施例之處理設備的示意側視圖。
為了使其容易了解,已儘可能指定使用相同的元件符號來代表各圖中的相同元件。可預期一個實施例中的一些元件和特徵結構可有益於結合在其他實施例中,而無需多加說明。
100...噴頭組件
102...主體
104...氣室
106...第一孔洞
108...基材面向表面
110...板
111...厚度
112...第二孔洞
113...寬度
114...唇部
115...厚度
116...腔室面向表面
117...氣源
118...凹槽
120...接合層
122...頂板
124...底板
126...主體

Claims (16)

  1. 一種噴頭組件,包含:一主體,該主體具有一氣室設置於其中,該主體具有從該氣室延伸至該主體之一基材面向表面的複數個第一孔洞;一板,該板設置於該主體之該基材面向表面上並且具有穿過其間形成的複數個第二孔洞,該複數個第二孔洞之各個第二孔洞與該主體之該複數個第一孔洞之個別第一孔洞相對應;以及一唇部,該唇部從該主體延伸並圍繞該板,該唇部延伸超出該板之一腔室面向表面,其中該唇部的厚度比起該板之厚度大上約0.010吋至約0.050吋之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,更包含:一接合層,該接合層設置於該主體與該板之間,以將該板耦合至該主體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之噴頭組件,其中該接合層具有介於約0.001吋至約0.040吋之間的厚度。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之噴頭組件,其中該接合層包含聚合物或環氧樹脂中至少一者。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之噴頭組件,其中該主體 更包含:複數個凹槽,設置於該主體之該基材面向表面中,各個凹槽設置在一對第一孔洞之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之噴頭組件,其中該接合層更包含:複數個接合區段,各個區段設置於各個凹槽中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之噴頭組件,其中各個接合區段具有介於約0.001吋至約0.040吋之間的厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,其中該板包含氧化釔(Y2O3)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,其中該板包含先進(advanced)陶瓷材料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,其中該主體包含鋁(Al)、不鏽鋼或鈦(Ti)中至少一者。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,其中該唇部具有介於約0.02吋至約0.30吋之間的寬度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之噴頭組件,其中該主體 包含一頂板及一底板,其耦合至一環形主體以界定位於該頂板與該底板之間的該氣室,其中該唇部從該底板延伸。
  13. 一種基材處理設備,包含一處理腔室,該處理腔室具有一內部體積;一基材支撐件,該基材支撐件設置於該處理腔室之該內部體積中,用於保持一基材於該基材支撐件上;以及一噴頭組件,該噴頭組件設置於該基材支撐件上方並位在該處理腔室之該內部體積內,該噴頭組件更包含:一主體,該主體具有一氣室設置於其中,該主體具有從該氣室延伸至該主體之一基材面向表面的複數個第一孔洞;一板,該板設置於該主體之該基材面向表面上並且具有穿過其間形成的複數個第二孔洞,該複數個第二孔洞之各個第二孔洞與該主體之該複數個第一孔洞之個別第一孔洞相對應;以及一唇部,該唇部從該主體延伸並圍繞該板,該唇部延伸超出該板之一腔室面向表面,其中該唇部的厚度比起該板之厚度大上約0.010吋至約0.050吋之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備,其中該唇部具有介於約0.02吋至約0.30吋之間的寬度。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之設備,其中該板包含氧化釔(Y2O3)。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之設備,其中該板包含先進陶瓷材料。
TW099139229A 2009-11-17 2010-11-15 具有改良之衝擊保護器的噴頭組件 TWI518820B (zh)

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