具有可拆卸式气体分配板的喷淋头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般而言与半导体处理设备相关。
【背景技术】
[0002] 习知的使用于半导体处理腔室（例如沉积腔室、蚀刻腔室，或类似装置）的喷淋头 一般包含永久性地黏合至基座的气体分配板。由于在等离子体处理期间暴露于等离子体下 所致的劣化，气体分配板需要周期性更换。然而，发明者已观察到因为气体分配板永久性地 黏合至基座，需要更换整个喷淋头组件以更换气体分配板，因此造成昂贵的更换处理。
[0003] 因此，发明者提供具有可拆卸式气体分配板的改良型喷淋头的实施例。
【发明内容】
[0004] 兹提供具有可拆卸式气体分配板的喷淋头的实施例。在一些实施例中，一种使用 于半导体处理腔室的喷淋头，可包括：基座，该基座具有第一侧与第二侧；气体分配板，该 气体分配板设置成邻近于该基座的该第二侧；及夹具，该夹具设置于接近该气体分配板的 周围边缘以将该气体分配板以可移除方式耦接于该基座；以及热垫片，该热垫片设置于该 基座与该气体分配板之间。
[0005] 在一些实施例中，一种处理腔室可包含：腔室主体，该腔室主体具有基板支座，该 基板支座设置于该腔室主体的内容积内：以及喷淋头，该喷淋头设置于该腔室主体的该内 容积内且正对着该基板支座，该喷淋头包含：基座，该基座具有第一侧与相对的第二侧，其 中该基座的该第一侧耦接于该处理腔室的构件；气体分配板，该气体分配板设置成邻近于 该基座的该第二侧；夹具，该夹具设置于接近该气体分配板的周围边缘以将该气体分配板 以可移除方式耦接于该基座；以及热垫片，该热垫片设置于该基座与该气体分配板之间。
[0006] 本发明的其他与更多的实施例将于下描述。
【附图说明】
[0007] 通过参照所附图式中绘示的本发明的一些例示实施例，可更详细了解上述本发明 的特征且得到简短总结于上的上述本发明的更特定的描述。但是，注意到，所附图式只例 示本发明的典型实施例且因此不视为限制本发明的范围，因为本发明可容许其他等效实施 例。
[0008] 图1图示出根据本发明一些实施例的具有气体分配板的喷淋头。
[0009] 图2图示出根据本发明一些实施例的适于与具有气体分配板的喷淋头搭配使用 的处理腔室。
[0010] 为了促进了解，已经在任何可能的地方使用相同的参考号码来表示图式中共同的 相同元件。附图未按比例绘制且可能为清楚图示而简化。可了解到，一实施例的元件与特 征可有利地并入在其他实施例中，而不用另外详述。
【具体实施方式】
[0011] 兹提供具有可拆卸式气体分配板的喷淋头的实施例。在至少一些实施例中，具有 发明性的喷淋头可有利地允许移除且更换气体分配板，相较于传统喷淋头，传统喷淋头具 有永久性黏合于其上的气体分配板，藉此提供一种喷淋头，该喷淋头具有较长的使用寿命 且以较佳成本效率方式更换气体分配板。
[0012] 图1图示出根据本发明一些实施例的具有气体分配板的喷淋头。喷淋头100 -般 而言包含主体102、气体分配板104以及夹具110,夹具110配置成将气体分配板以可移除 的方式耦接至主体102。
[0013] 主体102包含第一侧150、第二侧140以及数个通孔116,通孔116形成于主体102 内且从第一侧150延伸至第二侧140。数个通孔116能促使处理气体的通道通过主体102而 至气体分配板104。在一些实施例中，通孔116可被嵌埋（例如所示的嵌埋件118)以减少 通孔116的残留电场且促进更均匀的气体流至气体分配板104。在一些实施例中，空腔114 可形成于主体102的第一侧150内以促使将处理气体更均匀的分配至数个通孔116。主体 102可由任何合适的处理兼容材料所制造，举例而言，例如铝。通过从如铝的导电材料加以 制造主体102,主体102可如电极般作用以促进，举例而言，等离子体从被提供至喷淋头100 的处理气体所形成。
[0014] 在一些实施例中，一或更多通道可形成于主体102的表面内以容纳一或更多0形 环及/或射频垫片（所示的〇形环130、132、134以及射频垫片108、126)。当0形环存在 时，0形环130、132、134会在主体102与夹具110或处理腔室的表面（未示）之间提供密封 件。0形环130、132、134可由任何适于促进前述密封件的材料所制造，举例而言，橡胶。射 频垫片108、126促进射频功率的传导性，举例而言，从射频源传导至主体102与夹具110。 例如，射频功率可从射频电源（例如如下所述的射频电源248)提供至与主体102相耦接的 构件且与一或更多个射频垫片接触（例如射频垫片126)。射频垫片108、126可由任何合适 的导电材料所制造，举例而言为不锈钢。
[0015] 气体分配板104,举例而言，会促使将从主体102所提供的处理气体透过形成于气 体分配版104内的数个气体分配孔142分配至处理腔室的处理容积。气体分配孔142可以 任何适于提供所期望的处理气体分配的方式加以布置。举例而言，在一些实施例中，当气体 分配板104耦接于主体102时，气体分配孔142可以集群方式布置而设置在主体102的通 孔116附近。
[0016] 气体分配板104可由任何适合抵抗因暴露于等离子体（例如在处理期间形成于处 理腔室中的等离子体）期间所致的劣化的材料所制造。举例而言，在一些实施例中，气体分 配板104可由单晶硅（Si)所制造。单晶硅并非一般所使用的用于气体分配板的材料，这至 少部分因为相较于较佳的材料：碳化硅而言，单晶硅具有较快的蚀刻速率。然而，发明者已 观察到单晶娃受表面不平整变化、电弧，以及微遮罩（micro-masking)的影响较小，且相较 于传统上用于促进气体分配板的材料而言，举例而言，如碳化硅（SiC)，单晶硅进一步提供 了上升温度（例如高于摄氏约150度）条件下的较佳的操作性。此外，相较于传统材料而 言，单晶硅在较低成本条件下更易于具有可用性与可得性。再者，在喷淋头100被使用于具 有含硅气体的基板处理中的实施例中，因考量气体分配板104的劣化，故将气体分配板104 由硅所制造会减少污染的实例。
[0017] 气体分配板104可具有足以提供所期望的气体分配以及合适的使用功能的寿命 的任何合适的厚度。此外，在一些实施例中，当气体分配板104耦接于主体102时，气体分 配板104可具有足以确保能持续接触一或更多个设置于气体分配板104与主体102之间的 热垫片（所示三个热垫片120、122、124)的合适的厚度。举例而言，在一些实施例中，气体 分配板104的厚度可被选择而使得在气体分配板104边缘的因夹具110所提供的力所致的 气体分配板104的弯曲量小于热垫片120、122、124当受挤压时所致的变形量，藉此可在当 热垫片120、122、124受压夹时，能确保持续接触热垫片120、122、124中的每一者。可替换 地，或结合地，在一些实施例中，气体分配板104的厚度可被选择以提供适于减少等离子体 渗透的气体分配孔142的深宽比且改良气体分配板104的使用功能的寿命。举例而言，在 气体分配孔142具有约0. 5毫米（mm)直径的一些实施例中，气体分配板104可具有约9毫 米的厚度。
[0018] 夹具110促使将气体分配板104耦接至主体102。在一些实施例中，夹具110透 过紧固件106促使这样的耦接，紧固件106被提供至形成于主体102内的通孔136,该通孔 136对应于形成于夹具内的螺纹孔138。夹具110可由任何处理兼容的导电材料所制造，举 例而言为铝。在一些实施例中，夹具110可以喷洒涂覆（例如氧化钇（Y 2O3))方式加以涂覆 以减少夹具110在等离子体环境中的劣化。
[0019] 在一些实施例中，夹具110可包含一或更多形成于夹具110表面的通道以容纳一 或更多0形环及/或射频垫片（所示的0形环128以及射频垫片148)。当0形环128存 在时，0形环128会提供至气体分配板104的缓冲以防止当气体分配板104被夹至主体102 时所造成气体分配板104的破损。当射频垫片148存在时，射频垫片148促进射频功率从 主体102通过夹具110传导至气体分配板104,藉此使气体分配板如射频电极般作用。提 供至气体分配板104的射频电流路径亦会屏蔽介于主体102与气体分配板104之间的间隙 146,如此减少了例如在主体102的通孔116处的电弧。0形环128与射频148可由任何合 适的材料所制造，举例而言，如上述关于〇形环130、132、134与射频垫片108、126所讨论的 材料。
[0020] 在一些实施例中，热垫片120、122、124可设置于主体102与气体分配板104之间。 当热垫片120、122、124存在时，当热垫片120、122、124可促进主体102与气体分配板104之 间的热交换，举例而言，以提供横跨气体分配板104的更均匀的热梯度。此外，热垫片120、 122、124可提供界于主体102与气体分配板104之间的间隙146且界定用于通孔116群组 以及对应的气体分配孔142的分离的气室（例如区域）。
[0021] 热垫片120、122、124可由任何在处理气压与温度（例如真空情况以及达或在摄氏 约150度以上的温度）条件下低脱气（low out-gassing)的可压缩的、热传导材料所制造。 举例而言，在一些实施例中，垫片可包含含硅材料。热垫片120、122、124可具有任何适于维 持主体102与气体分配板104之间接触的形状。举例而言，在一些实施例中，如图1所示，热 垫片120、122、124可为数个具有矩形横截面的同心环。在一些实施例中，热垫片120、122、 124的几何形状可加以最佳化以在当主体102与气体分配板104因位于气体分配板104边 缘的夹具110所提供的力而被夹在一起时（例如气体分配板104的弯曲），能容纳主体102 与气体分配板104之间的距离的差异。
[0022] 在一些实施例中，保护环112可设置于喷淋头附近以屏蔽主体102、夹具110以及 气体分配板104的部分。保护环112可由任何合适的与处理兼容的材料所制造，举例而言， 石英（SiO2)。
[0023] 图2图示出根据本发明一些实施例所绘示的适于与喷淋头搭配使用的处理腔室 200的示意图。范例性处理腔室可包含ENABLERk、ENABLERk E5、ADVANTEDGE?，或 其他处理腔室，上述各者可自位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司取得。其 他具有喷淋头或可调整而具有喷淋头的合适的处理腔室可相似地受益于本发明。
[0024] 在一些实施例中，处理腔室200通常可包含腔室主体202,腔室主体202具有用于 支撑设置于腔室主体的内容积205之内的基板210于其上的基板支撑座208,且处理腔室 200包含用于从腔室主体202的内容积205移除过量处理气体、处理副产品、或类似物质