TWI654334B - 阻隔板與噴淋頭組件及對應的製造方法 - Google Patents

阻隔板與噴淋頭組件及對應的製造方法

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TWI654334B
TWI654334B TW106111973A TW106111973A TWI654334B TW I654334 B TWI654334 B TW I654334B TW 106111973 A TW106111973 A TW 106111973A TW 106111973 A TW106111973 A TW 106111973A TW I654334 B TWI654334 B TW I654334B
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艾瑞克 羅素 馬德森
蘭斯 迪布達爾
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

一種阻隔板組件，其包括阻隔板、環及支撐構件。阻隔板具有一外徑，並且配置成將氣體分佈通過基板處理系統之噴淋頭組件的噴淋頭。氣體係接收自噴淋頭組件的桿部。環具有一內徑，並且配置成設置在噴淋頭組件的環形通道之中。該內徑大於阻隔板的外徑。支撐構件自阻隔板延伸至環。環及支撐構件將阻隔板固持在噴淋頭的頂板與底板之間的位置。

Description

阻隔板與噴淋頭組件及對應的製造方法
本揭露內容涉及基板處理系統，尤其有關基板處理系統之電漿腔室中之噴淋頭組件的阻隔板。
於此所提供的先前技術描述之目的是為了概括呈現本揭露內容之背景。在此先前技術章節中所述之範圍內，本案列名之發明人的成果，以及在申請時不適格作為先前技術之實施態樣敘述，皆不明示或不暗示地被承認其為相對於本揭露內容之先前技術。
基板處理系統可用以執行蝕刻、沉積、及/或其他基板（如半導體晶圓）處理。範例製程包括（但不限於）化學氣相沉積（CVD，chemical vapor deposition）、原子層沉積（ALD，atomic layer deposition）、及/或其他蝕刻、沉積、及清理製程。可將基板設置在基板支撐件上，例如：基板處理系統之處理腔室的基座、靜電夾具（ESC，electrostatic chuck）等等。可將包括一或更多先驅物的不同氣體混合物導入處理腔室，並且電漿可用以促使化學反應。
處理腔室通常包括噴淋頭組件，其係用以遞送氣體混合物，且可作為氣體混合物的電力傳導體。噴淋頭組件可包括具有內部通道的桿部，氣體及先驅物係通過內部通道來供應。氣體及先驅物係於桿部之第一端部處接收並提供至桿部之第二端部處的噴淋頭。噴淋頭可包括阻隔板，其係用以限制、分佈及/或混合噴淋頭內的氣體及先驅物。施加至噴淋頭的電力可用以在噴淋頭與基板支撐件之間產生電漿，或用在需要電力之基板處理系統的其他方面。
圖1顯示習知阻隔板10及對應的噴淋頭組件之一部分16的桿部12及頂板14。部分16係顯示成旋轉180˚，使得部分16為上下顛倒。噴淋頭組件包括噴淋頭包括頂板14及底板（可稱為氣體透鏡或面板）。底板並未顯示且向下延伸並平行於頂板14。桿部12係圓柱狀並包括內側通道22，其係用以使氣體及先驅物通過噴淋頭氣室（即頂部與底板之間的空間）。阻隔板10係盤狀並可穿孔成包括孔洞24。阻隔板10由間隙隔件26支托在桿部12的端部34與底板之間的懸掛位置。間隙隔件26在平行於桿部12之縱向中心線（或軸）28的方向上自桿部12及/或底板延伸，並且焊接至阻隔板10。位於頂板14附近之桿部12的端部34係焊接至頂板14以提供內側桿部焊接部30。內側桿部焊接部30係圓形，且沿著頂板14的內側周圍表面32及桿部12的端部34延伸，並且附接至頂板14的內側周圍表面32及桿部12的端部34。在間隙隔件26的焊接之後，執行阻隔板10的焊接最後修整及表面清理。
由於通過ALD噴淋頭之氣體的低流量及流速，ALD噴淋頭的阻隔板（例如阻隔板10）傾向於具有小直徑（例如小於1.0吋）。這導致間隙隔件具有例如0.05吋的直徑。由於間隙隔件的小直徑，故可能難以將阻隔板焊接至間隙隔件。此外，由於阻隔板的小尺寸，將阻隔板焊接至間隙隔件及清理焊接部可能損壞阻隔板。焊接過程可能使阻隔板彎曲且/或導致阻隔板的孔洞附近破裂。此外，可能於清理期間研磨焊接部時不慎地損壞阻隔板表面，這會造成阻隔板表面的負面影響。這可能由於清理期間的滑動、失控及/或工具移動的控制失準而造成。研磨過程可能導致阻隔板的幾何結構裂化、阻隔板具有粗糙表面、及/或微粒產生（必須將微粒移除）。此外，將阻隔板焊接至間隙隔件的步驟通常包括導入填充材料，而這可能容易受到於阻隔板的使用期間之氟侵襲及劣化的影響。
於此提供一種阻隔板組件，且其包括阻隔板、環及支撐構件。阻隔板具有一外徑，並且配置成將氣體分佈通過基板處理系統之噴淋頭組件的噴淋頭。氣體係接收自噴淋頭組件的桿部。環具有一內徑，並且配置成設置在噴淋頭組件的環形通道之中。該內徑大於阻隔板之外徑。支撐構件自阻隔板延伸至環。環及支撐構件將阻隔板固持在噴淋頭的頂板與底板之間的位置。
關於其他特徵，於此提供了一種方法，且其包括：形成頂板，該頂板係用於基板處理系統之噴淋頭組件的噴淋頭；形成噴淋頭組件的桿部；形成阻隔板組件，其包括阻隔板、環及支撐構件，其中支撐構件自阻隔板延伸至環；使頂板滑至桿部上；將環設置在噴淋頭組件的環形通道之中，以使阻隔板懸掛在（i）桿部或噴淋頭的頂板與（ii）噴淋頭的底板之間；及將環鎖合在環形通道之中。
本揭露內容的更多應用領域將從實施方式章節、申請專利範圍及圖式而變得更易瞭解。以下實施方式及特定範例僅欲作為說明之目的，而不欲使其限制本揭露內容的範圍。
於此揭露噴淋頭組件，其包括阻隔板及對應的支撐構件、桿部、及頂板。阻隔板係受到支撐，因而不需要焊接至阻隔板。此排除了清理阻隔板之焊接部的需要及阻隔板之焊接部中之填充材料的使用。阻隔板係由橫向跨越的支撐構件及環所支撐。環可以摩擦攪動鍛接（friction stir weld）至對應的桿部及頂板，從而提供比焊接習知阻隔板更牢固的鍛接方式。由於沒有焊接至阻隔板，故排除了清理阻隔板之焊接部的需要及降低於阻隔板的使用期間之氟侵襲及劣化的可能性。
圖2顯示使用RF電漿以執行蝕刻的基板處理系統100。雖然顯示PECVD腔室，惟於此所述之系統及方法亦可用於其他製程。基板處理系統100包括RF封閉體101，其可處於大氣壓力或另一壓力。處理腔室102係位於RF封閉體101之中。處理腔室102包覆處理腔室102的構件並容納RF電漿。處理腔室102包括噴淋頭組件103，其包括噴淋頭104及基板支撐件106。噴淋頭包括頂板105及底板107。於操作期間，基板108係設置在基板支撐件106上。阻隔板109係設置在噴淋頭104內，且位於板105、107之間。
噴淋頭104分佈氣體並可操作為上電極。噴淋頭組件103更可包括桿部111。桿部111包括連接至處理腔室102之頂面的第一端部及連接至噴淋頭104的第二端部。噴淋頭104通常為圓柱狀並自桿部111的第二端部徑向朝外延伸，該第二端部係位於距離處理腔室102的頂面之一位置處。底板107包括複數孔洞，處理或清理氣體流過這些孔洞。噴淋頭104可包括加熱元件113。噴淋頭104亦可包括冷卻通道（未顯示），其流通冷卻氣體或流體。
基板支撐件106包括作為下電極的導電基座板110。基座板110支撐加熱板112，其可至少部分由陶瓷材料形成。耐熱層114可設置在加熱板112與基座板110之間。基座板110可包括用以使冷卻劑流動通過基座板110之一或更多通道116。
RF產生系統120產生並輸出RF電力至上電極（或噴淋頭）104。基座板110可DC接地、AC接地或處於浮動電位。就僅作為例子而言，RF產生系統120可包括用以產生RF電力之RF產生器122，RF電力係藉由匹配及分佈網路124而饋送到上電極104。在一實施方式中，以二或更多頻率提供RF電力至上電極104。就僅作為例子而言，以第一頻率（例如：13.56百萬赫茲（MHz））供應RF電力，並且亦以第二頻率（例如：400千赫茲（kHz））供應RF電力。第一頻率可高於離子截止頻率，以激發電漿中的電子而非離子。第二頻率可低於離子截止頻率，以激發電漿中的離子及電子。
氣體遞送系統130包括一或更多氣體源132-1、132-2、…、及132-N（統稱為氣體源132），其中N係大於零的整數。氣體源132供應一或更多先驅物及其混合物。氣體源132亦可供應清理氣體。亦可使用汽化先驅物。氣體源132係藉由閥134-1、134-2、…、及134-N（統稱為閥134）及質流控制器136-1、136-2、…、及136-N（統稱為質流控制器136）而連接至歧管140。歧管140的輸出係饋送至噴淋頭104。
溫度控制器142可連接至設置在加熱板112之中的溫度控制元件（TCE，temperature controlled element）144。雖然顯示成與系統控制器160分離，但溫度控制器可實現為系統控制器160的一部分。溫度控制器142可控制加熱元件113及TCE 144的溫度，以分別控制噴淋頭104及基板支撐件106的溫度。溫度控制器142可與冷卻劑組件146連通，以控制冷卻劑通過基座板110的通道116。例如，冷卻劑組件146可包括冷卻劑泵、貯存器及流量控制裝置（如閥及/或質流控制器）。
閥150及泵152可用以控制處理腔室102中的壓力，並且用以自處理腔室102選擇性排空反應物。系統控制器160可控制基板處理系統100的各個構件。
噴淋頭104包括一或更多熱偶（圖中顯示具有導體182之一熱偶180）。熱偶180延伸通過桿部111並進入噴淋頭104。桿部111經由密封件184而與處理腔室102密封。濾波器組件（未顯示）及/或系統控制器160接收導體182。
一或更多風扇190可設置在RF封閉體101內，並且用以使RF封閉體101內的溫度維持在一預定溫度（例如70°C）。可藉由溫度控制器142將風扇190開啟（ON）及關閉（OFF）。溫度控制器142可控制及調整提供至各個風扇之控制信號的工作週期。可基於在RF封閉體101內所偵測到的溫度及/或經由熱偶180來調整工作週期。舉例而言，當偵測到的溫度上升時，可增加風扇控制信號的每個循環開啟（ON）時間，以提供額外冷卻。
圖3-4顯示直立方向的噴淋頭組件200。噴淋頭組件200包括桿部201、噴淋頭202及阻隔板204。桿部201可自腔室壁延伸至噴淋頭202，並且用以經由內側通道206供應氣體至噴淋頭202。噴淋頭202包括頂板208及底板210。阻隔板204係設置在凹入腔體212內，凹入腔體212係位於桿部201之端部214處且至少部分位於噴淋頭202內。阻隔板204將接收自桿部201的氣體分佈在底板210各處。阻隔板204係經由一或更多支撐構件218而附接至環216。阻隔板204、環216及支撐構件218可統稱為阻隔板組件。氣體自位於板208、210之間的第二腔體220通過位於底板210中的孔洞222。
圖5顯示阻隔板250及桿部之一部分252。阻隔板250係盤狀，並且連接至支撐構件254。支撐構件254可稱為支架，並且橫跨在阻隔板250與環256之間。環256具有內徑D1，內徑D1大於阻隔板250的外徑D2。環256係設置在桿部之對應環形通道258之中。位於環附近之支撐構件的一些部分係設置在桿部的各別刻槽260之中。環256及支撐構件254將阻隔板250支撐在桿部與噴淋頭（例如本文所揭露之噴淋頭其中一者）的相對底板之間的懸掛位置。環256及支撐構件254允許阻隔板250免除附接處理（其係將環256及/或支撐構件254附接至桿部），這能降低對於阻隔板250的損壞。
阻隔板250係穿孔成包括用以使氣體通過的孔洞270。可具有將阻隔板250連接至環256之任何數量的支撐構件。阻隔板250、支撐構件254及環256可由相同材料或不同材料形成。在一實施方式中，阻隔板250、支撐構件254及環256係形成為單一構件。在另一實施方式中，阻隔板250、支撐構件254及環256係由同一件原料（例如一塊鋁）加工製成。阻隔板250、支撐構件254及環256可由鋁、銅、及/或其他適合材料形成。在一實施方式中，阻隔板250、支撐構件254及環256係由6061等級的鋁所形成。
桿部可包括軸環278、凹部表面274及錐形表面276。阻隔板250的外徑D2可大於桿部之內側通道272的直徑D3，並且外徑D2可小於凹部表面274的外徑D4及/或錐形表面276的外徑D5。軸環278係位於噴淋頭附近之桿部的端部280上，並且包括環形通道258及刻槽260。支撐構件254可延伸（但不限於）在當桿部係垂直定向時的水平方向上，以使內側通道272延伸在垂直方向上。
環形通道258的形狀及尺寸係製作成與環256的外部匹配。刻槽260係沿著環形通道258而設置，且其形狀及尺寸係製作成與支撐構件254的對應部分匹配。環形通道258係設置在外側周圍脊部282與內側周圍脊部284之間。外側周圍脊部282可為桿部280或配對頂板（本文所揭露之頂板其中一者）的一部分。由於內側周圍脊部284的分段286之間的刻槽260，故內側周圍脊部284係分段的（亦即不連續）。這些脊部面朝對應噴淋頭的底板。錐形表面276在內側周圍脊部284與凹部表面274之間延伸。凹部表面274的外徑D4小於桿部之主體290的外徑D6。凹部表面274面朝阻隔板250。桿部的內側通道272穿過凹部表面274。氣體自內側通道272流向阻隔板250。
環256可摩擦攪動鍛接至桿部及/或頂板（本文所揭露之頂板其中一者）。桿部可摩擦攪動鍛接至頂板。所述之鍛接方式可藉由一或更多鍛接部而完成。摩擦攪動鍛接利用單一鍛接操作而提供二或更多構件的永久融合。鍛接的一些範例係顯示在圖6-8之中。在一實施方式中，環256及/或支撐構件254係藉由例如形成在桿部之鍛造凸部而鍛接至桿部。鍛造凸部可作為焊接的替代手段，或者除了焊接以外還使用鍛造凸部。參考圖9及11-15而進一步敘述如下。
在另一實施方式中，環256及/或支撐構件254的尺寸係製作成提供（i）環256與環形通道258之間及/或（ii）支撐構件254的一些部分與刻槽260之間的熱緊迫套合（thermal interference fit）。於組裝期間，環256及/或支撐構件254可進行加熱或冷卻，並且設置在環形通道258及刻槽260之中。一旦設置在環形通道258及刻槽260之中，環256、支撐構件254、桿部及/或桿部的軸環278可進行加熱或冷卻，以使環256及/或支撐構件能插入環形通道258及刻槽260之中。在回到周遭溫度之後，環256及支撐構件254即鎖合在環形通道258及刻槽260之中。在另一實施方式中，環256及/或支撐構件254係鎖合在如所述之位置，然後環256係摩擦攪動鍛接至軸環278及/或對應的頂板。
圖6顯示圖5的阻隔板250及桿部與對應的頂板300。如圖所示，阻隔板250係懸掛在桿部與底板302之間。環256可沿著頂板300的內側周圍表面304而摩擦攪動鍛接至軸環278及頂板300。由摩擦攪動鍛接處理所提供的鍛接部為環形，儘管圖6之中顯示為一對具有曲線側邊的梯形補片（patch）306。阻隔板及桿部係顯示為在摩擦攪動鍛接之前。梯形補片306表示待形成之鍛接部的截面積。圖中並未顯示整個環形鍛接部。由摩擦攪動鍛接所提供的環形鍛接部係顯示於圖8。頂板可用鎢極惰性氣體（TIG，tungsten inert gas）焊接至桿部的主體290。此顯示為三角形切片310。可沿著桿部的周邊設置多數TIG焊接部。連續TIG焊接部可不設置在沿著桿部的周邊。
圖7顯示另一阻隔板320、桿部322及頂板324，其方向為上下顛倒。阻隔板320係藉由連接至環328的複數支撐構件326（圖6中僅顯示一個）而固持在適當位置。支撐構件326可為錐形，使得支撐構件326在阻隔板320附近較厚於在環328附近。在所示之範例中，阻隔板320、支撐構件326、及環328的頂面係位於同一平面。支撐構件326的底部側包括額外材料，使得支撐構件326的底面330呈錐形以提供在阻隔板320與環328之間的不同厚度。錐形底面恢復原本的氣體流動路徑及/或對其具有最小的影響，同時降低影響正執行中之基板處理（例如蝕刻處理）的風險。錐形底面亦提高阻隔板320的剛性。圖中亦顯示梯形補片332，其表示待藉由摩擦攪動鍛接所提供的鍛接部之截面積。
圖8顯示另一阻隔板350、桿部352及頂板354，其繪示由摩擦攪動鍛接所提供之沿著線357的環形鍛接部355。在所示之範例中，阻隔板350係藉由支撐構件358而連接至環356。將（i）桿部352的軸環360、（ii）環、及（iii）頂板354的部分以摩擦攪動鍛接在一起，從而沿著下列各處提供環形鍛接部355：（a）環356的外側周邊、（b）軸環360的外側周邊、及（c）頂板354的內側周邊。線357對應至（a）環356的外側周邊、（b）軸環360的外側周邊、及（c）頂板354的內側周邊。於摩擦攪動鍛接期間，將摩擦攪動鍛接銷加熱並插入（i）環356與頂板354之間及/或（ii）軸環360與頂板354之間。摩擦攪動鍛接銷係沿著下列各處以環形方向移動：（a）環356的外側周邊、（b）軸環360的外側周邊、及（c）頂板354的內側周邊。這將產生環形鍛接部355。TIG焊接部370亦顯示於頂板354與桿部352的主體之間。主體372的周邊可包括一或更多TIG焊接部。摩擦攪動鍛接消除了環與頂板之間及桿部與頂板之間的垂直縫隙。
圖9顯示用於阻隔板400及桿部402的鍛造凸部鎖合實現方式。阻隔板400係經由支撐構件406而附接至環404。桿部402包括分段內側周圍脊部408，其沿著環形通道410延伸。分段內側周圍脊部408包括鍛造凸部412，其於桿部402之軸環414的底面及環404的底面下方延伸。環404包括鍛造凸部刻槽416，其係分別與鍛造凸部412相對。鍛造凸部412係擠入及/或壓入環404的鍛造凸部刻槽416內，以使環404鎖合在環形通道410之中。
圖10顯示範例阻隔板450、桿部452、及頂板454的半側邊橫剖面圖，其中阻隔板450的環456鄰接頂板454。阻隔板450係經由多個支撐構件458（圖10之中僅顯示其中一者）而連接至環456。桿部452包括軸環460。在此範例中，軸環460沒有任何部分介於環456與頂板454之間，不像圖5-7及9的範例。圖10的範例類似圖3-4及8的範例。軸環460的外側周圍邊緣462鄰接頂板454之內側周圍表面464的底部部分。
圖11顯示製造及組裝噴淋頭組件之阻隔板組件、桿部及頂板的範例方法。雖然下述的工作係參考圖12-16來進行基本敘述，但仍能執行及/或簡單修改這些工作以應用在本揭露內容的其他實現方式。這些工作可重複執行。這些工作可藉由圖16的製造系統600來執行。這些工作係提供作為範例。可使用其他適合的技術來形成及組裝阻隔板、桿部及頂板。
該方法可始於工作500。於工作502，形成頂板（例如頂板601或本文所揭露之其他頂板）及桿部（例如桿部602或本文所揭露之其他桿部）。頂板係形成為具有凹部突緣（例如突緣606）之台階凹洞（例如凹洞604）。桿部係形成為具有軸環（例如軸環608），並且可包括邊部（例如邊部610）。邊部延伸在軸環的底面（例如表面612）下方及延伸在桿部的錐形表面（表面614）附近。頂板及桿部可藉由圖16的自動銑床機616（例如電腦數值控制銑床機）來形成。可藉由第一機械臂將頂板及桿部從自動銑床機搬移到組裝站620。亦可使用其他技術將頂板及桿部搬移到組裝站620，且其可包括傳送帶。
於工作504，進行組裝頂板及桿部。頂板及桿部的組裝過程可發生在組裝站620。於組裝期間，桿部的主體（例如主體626）可插入頂板中之台階凹洞內並滑入台階凹洞內，直到軸環的頂面（表面628）與凹部突緣的底面接觸為止。
於工作505，決定是否將頂板鍛接至桿部。若要將頂板鍛接至桿部，則執行工作506，否則就執行工作507。於工作506，將頂板鍛接至桿部，如圖12所示。此可包括將頂板鍛接至桿部的軸環及可包括將頂板鍛接至桿部的主體。在執行工作506之前，可藉由第二機械臂624將所組裝之頂板及桿部從組裝站搬移到摩擦攪動鍛接機622，以將頂板摩擦攪動鍛接至軸環。亦可使用其他技術將所組裝之頂板及桿部從組裝站620搬移到摩擦攪動鍛接機622，且其可包括傳送帶。在工作506之後執行工作507。
於工作507，決定是否要形成鍛造凸部。可藉由控制器630做此決定。控制器630可控制自動銑床機616、機械臂618、機械臂624、組裝機621、摩擦攪動鍛接機622及/或壓製機641。壓製機641（例如沖床）可設置在壓製站642。若要形成鍛造凸部，則執行工作508，否則就執行工作510。於工作508，鍛造凸部（例如鍛造凸部632）係由在軸環的底面下方延伸之邊部加工製成。此包括將材料自邊部加工移除以提供鍛造凸部。當鍛造凸部受到擠壓時，其角度可變成徑向朝外變形，以使阻隔板在桿部的內側通道（例如內側通道643）下方置中，並且稍微拉緊阻隔板。所產生之鍛造凸部係顯示在圖13之中。所組裝之頂板及桿部可返回到自動銑床機616以進行工作508所執行之加工。此工作可包括清理步驟，以清除由於摩擦攪動鍛接而殘留在頂板及/或軸環下方的毛邊（flashing）（例如毛邊644）。於工作510，藉由自動銑床機616，將桿部的軸環進行加工以形成針對支撐構件的環形通道（例如環形通道646）及刻槽（例如刻槽648），如圖14所示。
於工作512，形成阻隔板（例如阻隔板650）、支撐構件（例如支撐構件652）及環（例如環654）。可在自動銑床機616執行工作512，並且可在工作502-510的任一者之前及/或期間執行工作512。自動銑床機616可為5軸銑床機，且擋板組件可由棒狀原料形成。阻隔板、支撐構件及環可形成為單一構件（即阻隔板組件），且可由如以上所述之一或更多材料形成。工作512可包括形成針對鍛造凸部的鍛造凸部刻槽（例如刻槽656）。
於工作514，阻隔板組件係裝設在桿部上，如圖15所示。此可發生在組裝站620之中。此可包括將環設置在環形通道中，以及將支撐構件設置在軸環的刻槽中。若環的尺寸係製作成能提供與環形通道的熱緊迫套合，則桿部的環及/或軸環可進行加熱或冷卻，以使環能插入環形通道內。此可發生在例如溫度控制腔室670之中。溫度控制腔室可為加熱室或冷卻室。雖然顯示了溫度控制腔室670，但亦可使用另一適合的技術來對環及/或軸環進行加熱或冷卻。可依據環及軸環的形狀及/或環與軸環之間的耦合配置來對環及/或軸環進行加熱或冷卻。可依環是否插入軸環（如圖所示）來對環及/或軸環進行加熱或冷卻。此係耦合配置之一範例，惟亦可實施其他耦合配置。在一實施方式中，將環及/或軸環進行冷卻，以使環能插入軸環的環形通道中。可藉由控制器630來控制溫度控制腔室的溫度。當環及/或軸環回到周遭溫度之後，環即可鎖合在環形通道之中。
若支撐構件的尺寸係製作成能提供與軸環的刻槽之熱緊迫套合，則支撐構件及/或桿部的軸環可進行加熱或冷卻，以使支撐構件能插入軸環的刻槽內。此可發生在例如溫度控制腔室670之中。當支撐構件及/或軸環回到周遭溫度時，支撐構件即可鎖合在軸環的刻槽之中。
於工作516，決定是否要將鍛造凸部鎖合。可藉由控制器630做此決定。若要將鍛造凸部鎖合，則執行工作518，否則就執行工作520。於工作518，可將桿部的鍛造凸部擠入及/或壓入鍛造凸部刻槽內，以使環鎖合在環形通道之中。此可包括將（i）支撐構件的端部及（ii）環兩者夾住。此可藉由壓製機641而在壓製站642執行。將環鎖合之此技術對於對應噴淋頭中的氣體流動幾乎沒有影響。於所組裝之桿部、頂板及阻隔板組件的使用期間，由於遠距電漿清理（RPC，remote plasma cleaning）的鋁氟（AlF）生長而進一步使環及支撐構件固定在桿部，並且在微觀的情況下使其互相鎖合。
於工作520，決定是否要執行摩擦攪動鍛接。若要執行摩擦攪動鍛接，則執行工作522，否則該方法可結束於524。於工作522，將環摩擦攪動鍛接至頂板及/或桿部的軸環，以提供單一鍛接部。此可發生在摩擦攪動鍛接機622之中。可將頂板摩擦攪動鍛接至桿部的軸環。此結果可為單一鍛接部或可為第二鍛接部。工作522可包括一或更多鍛接部。
以上所述之工作之用意是做為說明性範例；這些工作可依應用所需而相繼地、同步地、同時地、連續地、時間重疊地、或以不同順序執行。此外，這些工作之任一者可依實現方式及/或事件順序所需而不執行或略過。
圖17顯示阻隔板、桿部及頂板之部分700、702及704。頂板包括多數排出孔（圖中顯示其中一排出孔706）。本文所揭露之頂板可包括如圖所示之一或更多排出孔。可為由於全徑向鍛接（full-radial weld）的陷住材料及/或氣體而設置排出孔。在一實施方式中，並不包括排出孔。排出孔可設置在桿部702的軸環710上方之頂板704的脊部708之中。排出孔可垂直延伸及/或平行於桿部702的主體712。
部分上述範例包括摩擦攪動鍛接，其提供結構性支撐；排除內部陷住材料；及提供一致性且可重複之鍛接。構件之間的縫隙係藉由摩擦攪動鍛接處理而排除，從而提供均勻的幾何結構，而無氣體侵入焊接部的可能。由摩擦攪動鍛接所提供的鍛接部比習知阻隔板焊接部更為牢固，並且降低使用對應阻隔板期間之氟侵襲及劣化的可能性。摩擦攪動鍛接亦排除對於填充材料的需要，並且降低所述鍛接處理所需之時間及成本。
雖然敘述了摩擦攪動鍛接，但部分範例並不包括摩擦攪動鍛接處理及/或任何焊接處理。此排除了焊接阻隔板組件的任何部分。藉由執行摩擦攪動鍛接或藉由不執行任何焊接，部分所揭露之範例排除焊接填充材料（例如：Si焊接填充材料）的需要。此外，由於於此所揭露之阻隔板並不進行焊接，故不需阻隔板之焊接清理。於此所揭露之環可進行鍛接及/或變形，而不影響對應的阻隔板。所述之環提供比習知間隙隔件更大的鍛接用表面。這些環可進行如以上所述之摩擦攪動鍛接，或可使用其他焊接技術進行焊接（例如：TIG焊接、點焊接等等）。可清理及最後修整這些環，而不對阻隔板幾何結構及/或表面造成影響。這允許於阻隔板組件與噴淋頭的桿部或其他構件之附接期間，不須修改阻隔板，如以下進一步敘述。
雖然所揭露之範例顯示支撐構件係形成為設置在桿部之軸環的刻槽內，但支撐構件亦可形成為設置在桿部及/或噴淋頭中的其他地方。這允許阻隔板能設置在噴淋頭內的其他位置。舉例而言，環及對應的支撐構件可設置在加工製作在噴淋頭的頂板或底板中之環形通道及刻槽內。圖11的方法可修改成包括將環形通道及刻槽加工製作在頂板或底板之中，而不是在桿部的端部。頂板及/或底板可形成為使阻隔板係由環及支撐構件固持在頂板與底板之間的位置。阻隔板的位置可位於噴淋頭中的任何地方。
此外，本文之中揭露了各種實施方式。雖然各個實施方式係敘述成具有一些特徵，但本揭露內容之任何一實施方式所敘述之該些特徵其中之任何一或多者亦可實現在任何其他實施方式之中及/或與任何其他實施方式之特徵組合，即使該組合並未詳細敘述。換言之，所敘述之實施方式並不彼此排斥，而且一或更多實施方式的彼此置換仍落在本揭露內容的範圍內。
使用包括「連接」、「嚙合」、「耦合」、「鄰近」、「在…旁」、「在…之上」、「上方」、「下方」、及「設置」之各種用語來描述元件之間（例如：模組、電路元件、半導體層等等之間）的空間與功能上的關係。除非明確地敘述為「直接」的情形下，否則當在上述揭露內容之中敘述第一與第二元件之間的關係時，此關係可為在第一與第二元件之間不存在其他中介元件的直接關係，但亦可為在第一與第二元件之間存在一或更多中介元件（空間上或功能上）的間接關係。當第一元件鄰接第二元件時，第一元件可與第二元件接觸，或者第一元件可與第二元件相隔一距離而沒有任何中介元件介於第一元件與第二元件之間。當第一元件位於第二元件與第三元件之間時，第一元件可直接連接至第二元件及第三元件（稱為「直接位於兩者之間」），或者中介元件可（i）連接在第一元件與第二元件之間、及/或（ii）連接在第一元件與第三元件之間。如本文所使用般，詞組「A、B、及C其中至少一者」應理解為表示使用非互斥邏輯OR之邏輯（A OR B OR C），而不應理解為表示「A之至少一者、B之至少一者、及C之至少一者」。
在一些實現方式中，控制器是系統（其可為上述範例的一部分）的一部分。如此之系統包括半導體處理設備，其包括一或多數處理工具、一或多數腔室、一或多數處理平台、及/或特定處理構件（晶圓基座、氣體流量系統等等）。這些系統可與用以控制其處理半導體晶圓或基板之前、期間、及之後的操作之電子裝置結合。這些電子裝置可稱為「控制器」，其可控制一或多數系統的各個構件或子部分。依處理需求及/或系統類型，將控制器進行編程以控制於此所揭露之任何處理，包括：處理氣體遞送、溫度設定（例如加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、電力設定、射頻（RF，radio frequency）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體遞送設定、位置及操作設定、將晶圓傳入（及傳出）與此系統連接或接合之工具及其他傳遞工具及/或裝載鎖室。
概括而言，控制器可定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體之電子裝置，其接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清理操作、啟動終點測量、及類似者。這些積體電路可包括：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位信號處理器（DSP，digital signal processor）、定義為特定應用積體電路（ASIC，application specific integrated circuit）之晶片、一或更多微處理器、或執行程式指令（例如軟體）之微控制器。程式指令係傳送至控制器之各種獨立設定（或程式檔案）之形式的指令，其定義用以執行半導體晶圓之特定製程或系統之特定製程的操作參數。在一些實施方式中，操作參數係配方的一部分，而配方係由製程工程師所定義以在晶圓之一或更多的層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒的製作期間完成一或更多處理步驟。
在一些實施方式中，控制器係電腦的一部分或耦合至一電腦，此電腦係與系統結合、耦合至系統、或與系統透過網路連結、或其組合。例如，控制器係位於「雲端」（cloud）或係晶圓廠主機電腦系統的全部或部分，其允許遠端使用晶圓處理。此電腦允許遠端使用系統，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷程、從多數製造操作來檢查趨向或性能指標、改變目前處理的參數、設定處理步驟以跟隨目前處理、或開始新製程。在一些範例中，遠端電腦（如伺服器）可在網路（包括區域網路或網際網路）上提供製程配方給系統。遠端電腦可包括使用者介面，其允許登錄或程式化參數及/或設定，然後自遠端電腦將其傳送到系統。在一些範例中，控制器接收資料形式的指令，其具體指明用於一或更多操作期間所執行之各個處理步驟的參數。應瞭解到，這些參數係欲執行之製程類型所特定，且係與控制器接合或由控制器所控制之工具類型所特定。故如以上所述，控制器可為分散式，例如包括透過網路連結在一起並朝共同目標運作（例如完成於此所述之處理及控制）之一或更多離散控制器。用於上述目的之分散式控制器之一範例可為腔室上之一或更多積體電路，其與設置在遠端的一或更多積體電路（如位於平台等級或作為遠端電腦的一部分）連通，並且結合以控制腔室中的製程。
在非限制的情況下，範例系統可包括：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清理腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD，physical vapor deposition）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD，chemical vapor deposition）腔室或模組、原子層沉積（ALD，atomic layer deposition）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE，atomic layer etch）腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室或模組、及半導體晶圓製作及/或製造中相關或使用之任何其他半導體處理系統。
如以上所述，根據工具欲執行之一或多數處理步驟，控制器可與下列其中之一或多者進行通信：其他工具電路或模組、其他工具構件、群集工具、其他工具介面、鄰接工具、附近工具、位於工廠各處之工具、主電腦、另一控制器、或用於材料運送之工具（其在半導體製造廠中的工具位置及/或裝載埠之間往返運送晶圓容器）。
申請專利範圍中所記載的全部元件皆不意欲成為相關規定中所稱之手段功能用語元件（means-plus-function element），除非所請元件係明確記載成「…手段用以…」之用語，或方法請求項中使用「…操作用以…」或「…步驟用以…」之用語。
10‧‧‧阻隔板
12‧‧‧桿部
14‧‧‧頂板
16‧‧‧部分
22‧‧‧內側通道
24‧‧‧孔洞
26‧‧‧間隙隔件
28‧‧‧中心線
30‧‧‧內側桿部焊接部
32‧‧‧內側周圍表面
34‧‧‧端部
100‧‧‧基板處理系統
101‧‧‧RF封閉體
102‧‧‧處理腔室
103‧‧‧噴淋頭組件
104‧‧‧噴淋頭
105‧‧‧頂板
106‧‧‧基板支撐件
107‧‧‧底板
108‧‧‧基板
109‧‧‧阻隔板
110‧‧‧基座板
111‧‧‧桿部
112‧‧‧加熱板
113‧‧‧加熱元件
114‧‧‧耐熱層
116‧‧‧通道
120‧‧‧RF產生系統
122‧‧‧RF產生器
124‧‧‧匹配及分佈網路
130‧‧‧氣體遞送系統
132‧‧‧氣體源
132-1‧‧‧氣體源
132-2‧‧‧氣體源
132-N‧‧‧氣體源
134‧‧‧閥
134-1‧‧‧閥
134-N‧‧‧閥
136‧‧‧質流控制器
136-1‧‧‧質流控制器
136-N‧‧‧質流控制器
140‧‧‧歧管
142‧‧‧溫度控制器
144‧‧‧溫度控制元件
146‧‧‧冷卻劑組件
150‧‧‧閥
152‧‧‧泵
160‧‧‧系統控制器
170‧‧‧機械臂
172‧‧‧裝載鎖
180‧‧‧熱偶
182‧‧‧導體
184‧‧‧密封件
190‧‧‧風扇
200‧‧‧噴淋頭組件
201‧‧‧桿部
202‧‧‧噴淋頭
204‧‧‧阻隔板
206‧‧‧內側通道
208‧‧‧頂板
210‧‧‧底板
212‧‧‧凹入腔體
214‧‧‧端部
216‧‧‧環
218‧‧‧支撐構件
220‧‧‧第二腔體
222‧‧‧孔洞
250‧‧‧阻隔板
252‧‧‧部分
254‧‧‧支撐構件
256‧‧‧環
258‧‧‧環形通道
260‧‧‧刻槽
270‧‧‧孔洞
272‧‧‧內側通道
274‧‧‧凹部表面
276‧‧‧錐形表面
278‧‧‧軸環
280‧‧‧端部
282‧‧‧外側周圍脊部
284‧‧‧內側周圍脊部
286‧‧‧分段
290‧‧‧主體
300‧‧‧頂板
302‧‧‧底板
304‧‧‧內側周圍表面
306‧‧‧梯形補片
310‧‧‧三角形切片
320‧‧‧阻隔板
322‧‧‧桿部
324‧‧‧頂板
326‧‧‧支撐構件
328‧‧‧環
330‧‧‧底面
332‧‧‧梯形補片
350‧‧‧阻隔板
352‧‧‧桿部
354‧‧‧頂板
355‧‧‧鍛接部
356‧‧‧環
357‧‧‧線
358‧‧‧支撐構件
360‧‧‧軸環
370‧‧‧TIG焊接部
372‧‧‧主體
400‧‧‧阻隔板
402‧‧‧桿部
404‧‧‧環
406‧‧‧支撐構件
408‧‧‧分段內側周圍脊部
410‧‧‧環形通道
412‧‧‧鍛造凸部
414‧‧‧軸環
450‧‧‧阻隔板
452‧‧‧桿部
454‧‧‧頂板
456‧‧‧環
458‧‧‧支撐構件
460‧‧‧軸環
462‧‧‧外側周圍邊緣
464‧‧‧內側周圍表面
500‧‧‧工作
502‧‧‧工作
504‧‧‧工作
505‧‧‧工作
506‧‧‧工作
507‧‧‧工作
508‧‧‧工作
510‧‧‧工作
512‧‧‧工作
514‧‧‧工作
516‧‧‧工作
518‧‧‧工作
520‧‧‧工作
522‧‧‧工作
524‧‧‧工作
600‧‧‧製造系統
601‧‧‧頂板
602‧‧‧桿部
604‧‧‧凹洞
606‧‧‧突緣
608‧‧‧軸環
610‧‧‧邊部
612‧‧‧表面
614‧‧‧表面
616‧‧‧自動銑床機
618‧‧‧機械臂
620‧‧‧組裝站
621‧‧‧組裝機
622‧‧‧摩擦攪動鍛接機
624‧‧‧第二機械臂
626‧‧‧主體
628‧‧‧表面
630‧‧‧控制器
632‧‧‧鍛造凸部
641‧‧‧壓製機
642‧‧‧壓製站
643‧‧‧內側通道
644‧‧‧毛邊
646‧‧‧環形通道
648‧‧‧刻槽
650‧‧‧阻隔板
652‧‧‧支撐構件
654‧‧‧環
656‧‧‧刻槽
670‧‧‧溫度控制腔室
700‧‧‧阻隔板
702‧‧‧桿部
704‧‧‧頂板
706‧‧‧排出孔
708‧‧‧脊部
710‧‧‧軸環
712‧‧‧主體
D1‧‧‧內徑
D2‧‧‧外徑
D3‧‧‧直徑
D4‧‧‧外徑
D5‧‧‧外徑
D6‧‧‧外徑
由實施方式及隨附圖式將更能充分瞭解本揭露內容，其中：
圖1係根據習知技術之阻隔板及對應的噴淋頭組件之桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖2係範例基板處理系統的功能方塊圖，其包括依據本揭露內容之實施方式的阻隔板；
圖3係範例噴淋頭組件的橫剖面側視圖，其包括依據本揭露內容之實施方式的阻隔板；
圖4係圖3之噴淋頭組件的橫剖面立體圖；
圖5係依據本揭露內容之實施方式之範例阻隔板及桿部之一部分的立體圖；
圖6係圖4之範例阻隔板及桿部與對應之頂板的橫剖面立體圖；
圖7係依據本揭露內容之實施方式之另一範例阻隔板、桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖8係依據本揭露內容之實施方式之說明焊接方式的另一範例阻隔板、桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖9係依據本揭露內容之實施方式之範例鍛造凸部鎖合實施例的橫剖面立體圖；
圖10係依據本揭露內容之實施方式之範例阻隔板、桿部及頂板的半側邊橫剖面圖，其具有鄰接頂板之阻隔板的環；
圖11顯示依據本揭露內容之實施方式之製造及組裝噴淋頭組件之阻隔板組件、桿部及頂板的範例方法；
圖12係依據本揭露內容之實施方式之範例桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖13係依據本揭露內容之實施方式之說明鍛造凸部之圖12的桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖14係依據本揭露內容之實施方式之說明環形通道及支撐構件刻槽之圖12的桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖15係依據本揭露內容之實施方式之說明阻隔板裝設之圖12的桿部及頂板的橫剖面立體圖；
圖16係依據本揭露內容之實施方式之範例製造系統的方塊圖；及
圖17係依據本揭露內容之實施方式之部分阻隔板、桿部及頂板的橫剖面立體圖，其中頂板具有排出孔。
在這些圖式中，可能重複使用參考符號以識別相似及/或相同的元件。

Claims (25)

  1. 一種阻隔板組件，包含：阻隔板，具有一外徑，並且配置成接收來自噴淋頭組件之桿部的複數氣體且將該複數氣體分佈通過基板處理系統之該噴淋頭組件的噴淋頭；環，具有一內徑，並且配置成設置在該噴淋頭組件的環形通道之中，其中該環之內徑大於該阻隔板之外徑；及複數支撐構件，自該阻隔板延伸至該環，其中該環及該複數支撐構件配置成將該阻隔板固持在該噴淋頭的頂板與底板之間的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該複數支撐構件係配置成設置在該噴淋頭組件的該桿部的軸環中之複數刻槽中。
  3. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該阻隔板包含複數孔洞，該些氣體之一部分通過該複數孔洞。
  4. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該複數支撐構件之每一者在該阻隔板處比在該環處更厚。
  5. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該複數支撐構件包含錐形底面。
  6. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該複數支撐構件之每一包含：頂面，延伸平行於該桿部之底面或該噴淋頭的該頂板之底面；及錐形底面。
  7. 如申請專利範圍第1項之阻隔板組件，其中該阻隔板之頂面、該複數支撐構件之頂面、及該環之頂面係位於同一平面。
  8. 一種噴淋頭組件，包含：如申請專利範圍第1項之該阻隔板組件；及該噴淋頭，其中，該阻隔板接收來自該噴淋頭組件之該桿部的該複數氣體且將該複數氣體分佈通過該噴淋頭，該環設置在該噴淋頭組件的該環形通道之中，且該環及該複數支撐構件將該阻隔板固持在該噴淋頭的該頂板與該底板之間的該位置。
  9. 如申請專利範圍第8項之噴淋頭組件，更包含該桿部，其中該頂板係連接至該桿部並包含該環形通道。
  10. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中：該桿部包含複數刻槽；及該複數支撐構件之每一者的一些部分係設置該些刻槽之各別一者之中。
  11. 如申請專利範圍第10項之噴淋頭組件，其中該複數支撐構件之該些部分具有與該些刻槽之熱緊迫套合。
  12. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中該環係鍛接至該桿部或該頂板。
  13. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中該環係摩擦攪動鍛接至該桿部及該頂板。
  14. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中：該環係摩擦攪動鍛接至該桿部；及該桿部係摩擦攪動鍛接至該頂板。
  15. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中：該桿部包含複數鍛造凸部；該環包含複數刻槽；及該些鍛造凸部係至少部分壓入該環的該些刻槽內。
  16. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中該環具有與該環形通道之熱緊迫套合。
  17. 如申請專利範圍第9項之噴淋頭組件，其中該環鄰接該噴淋頭的該頂板。
  18. 一種方法，包含：形成頂板，該頂板係用於基板處理系統之噴淋頭組件的噴淋頭；形成該噴淋頭組件的桿部；形成阻隔板組件，其包括阻隔板、環及複數支撐構件，其中該複數支撐構件自該阻隔板延伸至該環；使該頂板滑至該桿部上；將該環設置在該噴淋頭組件的環形通道之中，以使該阻隔板懸掛在(i)該桿部或該噴淋頭的該頂板與(ii)該噴淋頭的底板之間；及將該環鎖合在該環形通道之中。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，更包含將該環鍛接至該桿部或該頂板。
  20. 如申請專利範圍第18項之方法，更包含將該環以摩擦攪動鍛接至該桿部及該頂板。
  21. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該環鎖合在該環形通道之中的步驟包含：在該桿部的軸環之中形成複數鍛造凸部；在該環之中形成複數刻槽；及將該些鍛造凸部至少部分擠入或壓入該環的該些刻槽內，以使該環鎖合在該環形通道之中。
  22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該環鎖合在該環形通道之中的步驟包含：在將該環設置在該環形通道之中的步驟前，將該環或該桿部的一部分加熱，以使該環能設置在該環形通道之中；及在該環或該桿部的該部分回到周遭溫度時，使該環能鎖合在該環形通道之中。
  23. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該環鎖合在該環形通道之中的步驟包含：在將該環設置在該環形通道之中的步驟前，將該環或該桿部的一部分冷卻，以使該環能設置在該環形通道之中；及在該環或該桿部的該部分回到周遭溫度時，使該環能鎖合在該環形通道之中。
  24. 如申請專利範圍第18項之方法，更包含將該複數支撐構件鎖合在該桿部的複數刻槽之中，其中鎖合該複數支撐構件的步驟包含：在將該環設置在該環形通道之中的步驟前，將該複數支撐構件或該桿部的一部分加熱，以使該複數支撐構件能設置在該些刻槽之中；及在該複數支撐構件或該桿部的該部分回到周遭溫度時，使該複數支撐構件能鎖合在該些刻槽之中。
  25. 如申請專利範圍第18項之方法，更包含將該複數支撐構件鎖合在該桿部的複數刻槽之中，其中鎖合該複數支撐構件的步驟包含：在將該環設置在該環形通道之中的步驟前，將該複數支撐構件或該桿部的一部分冷卻，以使該複數支撐構件能設置在該些刻槽之中；及在該複數支撐構件或該桿部的該部分回到周遭溫度時，使該複數支撐構件能鎖合在該些刻槽之中。
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