用于沉积聚合物材料的工艺腔室和该工艺腔室中用的喷头的制作方法
【专利摘要】本文提供了用于沉积聚合物材料的工艺腔室和该工艺腔室中用的喷头。在一些实施方式中，在被配置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的喷头可包括：区隔板，具有多个通孔以允许包含聚合物的工艺气体流经所述区隔板；和主体，设置在区隔板之下，由不锈钢制造，所述主体具有：多个通孔，以允许气体通过主体的流动；和加热器，嵌入在主体之内以当包含聚合物的工艺气体流经主体时，将主体保持在适合于促使包含聚合物的工艺气体分解的温度下。
【专利说明】用于沉积聚合物材料的工艺腔室和该工艺腔室中用的喷头
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施方式通常涉及半导体处理设备。
【背景技术】
[0002]发明人已观察到，用于聚合物沉积工艺中的传统喷头通常不能够保持在足以充分地分解含聚合物工艺气体的温度下。未达到充分分解聚合物的足够温度阻止聚合物材料的沉积，或引起聚合物材料的不完全或不均匀沉积。
[0003]因此，发明人已提供用于聚合物沉积应用的改进的加热喷头。
实用新型内容
[0004]本文提供了用于聚合物沉积应用的加热喷头。在一些实施方式中，在被配置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的喷头包括:区隔板，具有多个通孔以允许含有聚合物的工艺气体流经所述区隔板；和主体，设置在区隔板之下，由不锈钢制造，所述主体具有:多个通孔，以允许气体通过主体的流动；和加热器，嵌入在主体之内以当包含聚合物的工艺气体流经主体时，将主体保持在适合于促使包含聚合物的工艺气体分解的温度下。
[0005]在一些实施方式中，用于沉积聚合物材料的工艺腔室包括:腔室主体，所述腔室主体具有盖，所述盖具有进气口以允许包含聚合物的工艺气体被提供到腔室主体的内部空间；喷头，耦接到腔室主体以将包含聚合物的气体分布到腔室主体的内部空间，其中所述喷头包括:区隔板，耦接到盖的底表面以使得在区隔板与盖之间形成充气增压部，所述区隔板具有多个通孔以允许包含聚合物的工艺气体流经区隔板；和主体，设置在区隔板之下，由不锈钢制造，所述主体具有:多个通孔，以允许气体通过主体的流动；和加热器，嵌入在主体之内以当包含聚合物的工艺气体流经主体时，将主体保持在适合于促使包含聚合物的工艺气体分解的温度下。
[0006]在一些实施方式中，用于沉积聚合物材料的工艺腔室包括:腔室主体，所述腔室主体具有盖，所述盖具有进气口以允许包含聚合物的工艺气体被提供到腔室主体的内部空间；喷头，耦接到腔室主体以将包含聚合物的气体分布到腔室主体的内部空间；和聚合物气源，用于提供包含聚合物的工艺气体至喷头。喷头包括:区隔板，耦接到盖的底表面以使得在区隔板与盖之间形成充气增压部，所述区隔板具有多个通孔以允许包含聚合物的工艺气体流经所述区隔板；主体，设置在区隔板之下且具有设置在所述主体上的涂层，以减少在处理期间对主体的腐蚀或磨损，其中所述主体具有多个通孔以允许气体通过主体的流动；和加热器，嵌入在主体之内且围绕多个通孔的周边边缘设置，以将主体保持在约200摄氏度至约400摄氏度的温度下。
[0007]在下文中描述本实用新型的其他和进一步实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]在上文中简要概述且下文中更加详细论述的本实用新型实施方式可由参考附图中所示的本实用新型的说明性实施方式而理解。然而，应注意，附图仅图示本实用新型的典型实施方式且因此不将附图视为限制本实用新型的范围，因为本实用新型可允许其他同等有效的实施方式。
[0009]图1图示根据本实用新型的一些实施方式的在被设置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的喷头。
[0010]图2图示根据本实用新型的一些实施方式的适用于喷头的工艺腔室。
[0011]为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同附图标记来指定对诸图共用的相同元件。附图并未按比例绘制，且为清楚起见可将附图简化。可以预期，一个实施方式的元件和特征部件可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
【具体实施方式】
[0012]本文提供了在被设置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的加热喷头。在至少一些实施方式中，加热喷头可被有利地保持在一温度下，所述温度适合于允许包含聚合物的工艺气体的分解以促进聚合物沉积工艺。虽然不意在限制本实用新型的范围，但是发明人已观察到，对于诸如微机电机械系统(microelectromechanical system ；MEMS)、电子封装、光刻或类似应用的应用，本实用新型的加热喷头可有利地用于诸如沉积共形或倒置聚合物涂层在含硅基板上的工艺中。
[0013]图1图示根据本实用新型的一些实施方式的在被设置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的喷头。在一些实施方式中，喷头100可通常包括主体102，所述主体102具有形成在主体102中的多个通孔104，以允许一或多个工艺气体流经主体102。多个通孔104(气孔)可以适合于提供聚合物材料的所需分布的任何方式配置。例如，多个通孔104的数量、大小和图案可取决于聚合物材料的成分、工艺腔室的配置，工艺条件等等。
[0014]主体102可具有适合于提供聚合物材料的所需分布的任何数目的通孔。例如，在一些实施方式中，主体可具有约800个通孔104。此外，多个通孔104可具有适合于提供聚合物材料的所需分布的任何直径。例如，在一些实施方式中，通孔104可具有约20密耳至约64密耳的直径；或在一些实施方式中，通孔104可具有约32密耳的直径；或在一些实施方式中，通孔104可具有约24密耳的直径。在一些实施方式中，通孔104可具有均匀大小；或者，通孔104可横跨主体102大小不同以提供聚合物材料的所需分布。
[0015]在一些实施方式中，聚合物气源120可被流体地耦接到喷头100以提供一或多个工艺气体至喷头100，以促进聚合物沉积工艺。聚合物气源120可提供适合于促进所需聚合物沉积工艺的任何类型的包含聚合物的工艺气体，所述聚合物例如，诸如叔丁基过氧化物、甲基丙烯酸缩水甘油酯或类似物。
[0016]主体102可由任何工艺兼容的材料制成，所述材料适合于允许主体102被加热到所需温度以促进聚合物沉积工艺。例如，在一些实施方式中，主体102可由不锈钢或类似物制成。发明人已观察到，与通常用于制造无法获得某一温度的喷头的诸如铝之类的材料相t匕，由不锈钢制造主体102允许喷头被加热(例如，经由如下所述的加热器106)到适合于促进聚合物沉积的温度。在一些实施方式中，主体102可包括形成在主体102上的涂层或层，以例如减少处理期间对主体102的腐蚀和磨损。例如,在一些实施方式中，主体102可以是镀镍的。
[0017]主体102包括加热器106，所述加热器106被配置以将喷头100保持在所需温度下。发明人已观察到，与例如通常用于聚合物沉积工艺的传统喷头相比，通过提供加热器106，喷头100可被保持在适合于促进聚合物沉积工艺的温度。温度可以是任何温度，所述温度适合于允许包含聚合物的工艺气体分解以促进大体上均匀的聚合物沉积工艺。例如，在一些实施方式中，加热器106可将喷头100保持在约200摄氏度至约400摄氏度的温度下；或在一些实施方式中，加热器106可将喷头100保持在约300摄氏度的温度下。
[0018]加热器106可以是适合于加热喷头100至所需温度的任何类型的加热器。例如，在一些实施方式中，加热器106可以是电阻加热器，例如，诸如电阻加热元件。在所述实施方式中，电源128可被耦接到加热器以提供功率至加热器106以促进控制喷头100的温度。电源128可以是任何类型的电源，所述电源例如是从约5kW至约1kW的直流电源，约208V或约480V的交流电源，或类似电源。
[0019]在一些实施方式中，加热器106可被设置在喷头100的主体102之内(例如，埋入所述主体之内)。在所述实施方式中，加热器106可在主体102之内被设置在任何位置处，所述位置适合于将喷头保持在大体上均匀地(例如，在约10%之内；或在一些实施方式中，小于10%,例如诸如2%或1% )横跨喷头100 (或至少横跨接近通孔104的主体102)的所需温度下。例如，在一些实施方式中，加热器106可被设置在通孔104的周边周围，诸如图1中所示。
[0020]在一些实施方式中，主体102可包括一或多个特征部件，所述一或多个特征部件被配置以与工艺腔室(例如，如下所述的工艺腔室200)的各部分相连接以促进喷头100的安装。例如，在一些实施方式中，凹口 122(和/或凸缘123)可在主体102的周边边缘中形成。
[0021]在一些实施方式中，具有多个通孔110的多孔板(区隔板108)可被设置在主体102之上，以使得在区隔板108与主体102之间形成充气增压部114。当存在时，区隔板108提供更加均匀的工艺气体分布到喷头100的主体102。区隔板108可以由任何适当的工艺兼容材料制成，所述材料例如诸如铝、不锈钢，或类似物。在一些实施方式中，区隔板108可以是镀镍的。在一些实施方式中，区隔板108可以经由工艺腔室的另一部件固定就位，所述部件例如，诸如工艺腔室的盖116(例如，工艺腔室盖)，诸如图1中所示。在所述实施方式中，区隔板108可被耦接到盖116的底表面132，且区隔板108可被设置以使得在盖116与区隔板108之间形成充气增压部112。在操作中，聚合物气源120可经由设置在盖116中的入口 130提供一或多个工艺气体至区隔板108与盖116之间的充气增压部112。通过不将区隔板108耦接至加热的主体102，区隔板108可被有利地保持在比主体102较低的温度下。此外，喷头100和/或工艺腔室的单独部件(例如，聚合物气源120、盖116、区隔板108、主体102或类似部件)可被独立地温度控制。部件可被保持在适合于促进所需工艺的任何温度下，且部件可取决于聚合物成分、工艺腔室配置等等。例如，在一些实施方式中，在处理期间，将聚合物气源120耦接至入口的气体管线(例如，气体管线134)可被保持在约20摄氏度至约100摄氏度的温度下，且盖116和/或区隔板108可被保持在约60摄氏度至约100摄氏度的温度下。发明人已观察到，对部件的独立温度控制可有利地允许对所执行工艺的增加的控制，从而提供增强的工艺灵活性和最佳的工艺条件以促进工艺。此外，发明人已观察到，对部件的独立温度控制可允许每一部件被保持在一温度，所述温度降低在每个单独部件上的沉积的情况。
[0022]在一些实施方式中，一或多个间隔件(图示一个间隔件118)可被设置在主体102与盖116之间，以在区隔板108与主体102之间提供所需距离，以形成充气增压部114。间隔件118可以由任何工艺兼容材料制成，所述材料例如诸如铝、不锈钢，或类似物。在一些实施方式中，一或多个密封件124、126(例如，O形环)可被设置在间隔件118与盖116之间和/或设置在间隔件118与主体102之间，以在盖116、间隔件118和主体102之间提供真空密闭。
[0023]喷头100可用于被配置以执行聚合物沉积工艺的任何工艺腔室中，所述工艺腔室例如，诸如图2中所示的工艺腔室200。参看图2，工艺腔室200可通常包括聚合物气源234、控制器206和界定内部空间216的腔室主体202，所述控制器用于促进对工艺腔室200的控制。喷头100可被例如设置在腔室主体202与盖116之间。在一些实施方式中，密封件240 (例如，O形环)可被设置在腔室主体202与喷头100的主体102之间，以促进喷头100与腔室主体202之间的真空密闭。
[0024]可界定内部空间216，例如在基板支撑件204与喷头100之间的区域，所述基板支撑件204设置在腔室主体202之内，用于支撑在所述基板支撑件204上的基板214。在一些实施方式中，基板支撑件204可包括一机构,所述机构在基板支撑件204的表面上保持或支撑基板214，所述机构诸如静电夹盘、真空夹盘、基板固定夹，或类似物(未图示)。在一些实施方式中，基板支撑件204可包括用于控制基板温度的机构(诸如加热和/或冷却装置，未图示)，和/或用于控制接近基板表面的物种通量和/或离子能量的机构。
[0025]例如，在一些实施方式中，基板支撑件204可包括埋在基板支撑件204之内的电极218。电极218可被通过一或多个可选的各个匹配网络(未图示)耦接到一或多个电源(图示一个电源236)。电源可以是任何类型的电源，例如，诸如射频电源、直流电源，或类似电源。
[0026]基板214可经由腔室主体202的壁中的开口 230进入工艺腔室200。开口 230可被选择性地经由流量阀232或其他机构密封，所述其他机构用于选择性地提供通过开口 230对工艺腔室200的内部体积的进出。基板支撑件204可被耦接到升降机构238，所述升降机构238可在较低位置(如图所示)和适用于处理的可选较高位置之间控制基板支撑件204的位置，所述较低位置适用于经由开口 230传递基板进出腔室。工艺位置可被选择以最大化特定工艺的工艺均匀性。当处于升高的处理位置中的至少一个位置中时，基板支撑件204可被设置在开口 230上方以提供对称的处理区域。
[0027]为了促进控制如上所述的工艺腔室200，控制器206可以是任何形式的通用计算机处理器的一个，所述处理器可用于工业环境中以便控制各种腔室和子处理器。CPU 210的存储器，或计算机可读介质212可以是易于得到存储器(readily available memory)中的一或多个，所述易于得到存储器诸如随机存取存储器(random access memory ;RAM)、只读存储器(read only memory ;R0M)、软盘、硬盘,或者本地或远程的任何其他形式的数字存储器。支持电路208被耦接到CPU 210以便以传统方式支持处理器。这些电路包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统或类似电路。
[0028]一或多个工艺(例如，聚合物沉积工艺)可通常被作为软件程序存储在存储器212中，当所述软件程序由CPU 210执行时，引起工艺腔室200执行一或多个工艺。软件程序也可由第二 CPU(未图示)存储和/或执行，所述第二 CPU相距由CPU 210控制的硬件很远。也可在硬件中执行本实用新型的一些或所有方法。因而，一或多个工艺可在软件中实施或使用计算机系统在硬件中执行，例如特殊应用集成电路或其他类型的硬件实施，或作为软件和硬件的组合执行。软件程序可在基板214被定位在基板支撑件204上之后执行。当软件程序由CPU 210执行时，软件程序将通用计算机转换成特定用途计算机(控制器)206，所述特定用途计算机控制腔室操作以使得本文公开的方法被执行。
[0029]因此，本文已提供在被配置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的加热喷头。在至少一些实施方式中，与例如通常用于聚合物沉积工艺中的传统喷头相比，所述加热喷头可有利地被保持在适合于促进聚合物沉积工艺的温度下。
[0030]虽然上文是针对本实用新型的实施方式，但是可在不背离本实用新型的基本范围的情况下设计本实用新型的其他和进一步实施方式。
【权利要求】
1.一种在被配置用于沉积聚合物材料的工艺腔室中使用的喷头，其特征是所述喷头包括: 区隔板，所述区隔板具有多个通孔，以允许包含聚合物的工艺气体流经所述区隔板；和 主体，所述主体设置在所述区隔板之下，由不锈钢制造，所述主体具有:多个通孔，以允许气体通过所述主体的流动；和加热器，所述加热器嵌入在所述主体之内以当所述包含聚合物的工艺气体流经所述主体时，将所述主体保持在适合于促使所述包含聚合物的工艺气体分解的温度下。
2.如权利要求1所述的喷头，其特征是所述主体包括设置在所述主体上的涂层，以在处理期间减少对所述主体的腐蚀或磨损。
3.如权利要求1所述的喷头，其特征是进一步包括: 聚合物气源，所述聚合物气源用于提供所述包含聚合物的工艺气体至所述喷头。
4.如权利要求1所述的喷头，其特征是所述温度是约200摄氏度至约400摄氏度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的喷头，其特征是所述加热器是电阻加热元件。
6.如权利要求5所述的喷头，其特征是进一步包括: 电源，所述电源耦接到所述电阻加热元件以提供功率至所述电阻加热元件。
7.如权利要求1至4中任一项所述的喷头，其特征是所述加热器被设置在所述多个通孔的周边边缘周围。
8.如权利要求1至4中任一项所述的喷头，其特征是所述区隔板被耦接到工艺腔室盖以使得在所述工艺腔室盖与所述区隔板之间形成充气增压部。
9.如权利要求8所述的喷头，其特征是所述工艺腔室盖的一部分被设置在所述主体的一部分的顶上。
10.如权利要求1至4中任一项所述的喷头，其特征是所述主体被设置在所述区隔板之下，以使得在所述主体与所述区隔板之间形成充气增压部。
11.一种用于沉积聚合物材料的工艺腔室，其特征是所述工艺腔室包括: 腔室主体，所述腔室主体具有盖，所述盖具有允许包含聚合物的工艺气体被提供到所述腔室主体的内部空间的进气口 ；和 喷头，耦接到所述腔室主体以将所述包含聚合物的气体分布到所述腔室主体的所述内部空间，其中所述喷头包括: 区隔板，所述区隔板耦接到所述盖的底表面以使得在所述区隔板与所述盖之间形成充气增压部，所述区隔板具有多个通孔以允许所述包含聚合物的工艺气体流经所述区隔板；和 主体，所述主体设置在所述区隔板之下，由不锈钢制造，所述主体具有:多个通孔，以允许气体通过所述主体的流动；和加热器，所述加热器嵌入在所述主体之内以当所述包含聚合物的工艺气体流经所述主体时，将所述主体保持在适合于促使所述包含聚合物的工艺气体分解的温度下。
12.如权利要求11所述的工艺腔室，其特征是进一步包括: 聚合物气源，所述聚合物气源用于提供所述包含聚合物的工艺气体至所述喷头。
13.如权利要求11所述的工艺腔室，其特征是所述盖的一部分被设置在所述主体的一部分的顶上。
14.如权利要求11所述的工艺腔室，其特征是所述温度是约200摄氏度至约400摄氏度。
15.如权利要求11至14中任一项所述的工艺腔室，其特征是所述主体包括设置在所述主体上的涂层，以在处理期间减少对所述主体的腐蚀或磨损。
16.如权利要求11至14中任一项所述的工艺腔室，其特征是所述加热器被设置在所述多个通孔的周边边缘周围。
17.如权利要求11至14中任一项所述的工艺腔室，其特征是所述加热器是电阻加热元件。
18.如权利要求17所述的工艺腔室，其特征是进一步包括: 电源，所述电源耦接到所述电阻加热元件以提供功率至所述电阻加热元件。
19.如权利要求11至14中任一项所述的工艺腔室，其特征是所述主体被设置在所述区隔板之下，以使得在所述主体与所述区隔板之间形成充气增压部。
20.一种用于沉积聚合物材料的工艺腔室，其特征是所述工艺腔室包括: 腔室主体，所述腔室主体具有盖，所述盖具有允许包含聚合物的工艺气体被提供到所述腔室主体的内部空间的进气口； 喷头，所述喷头耦接到所述腔室主体以将所述包含聚合物的气体分布到所述腔室主体的所述内部空间，其中所述喷头包括:区隔板，所述区隔板耦接到所述盖的底表面以使得在所述区隔板与所述盖之间形成充气增压部，所述区隔板具有多个通孔以允许所述包含聚合物的工艺气体流经所述区隔板；主体，所述主体设置在所述区隔板之下且具有设置在所述主体上的涂层，以减少在处理期间对所述主体的腐蚀或磨损，其中所述主体具有多个通孔以允许气体通过所述主体的流动；和 加热器，所述加热器嵌入在所述主体之内且围绕所述多个通孔的周边边缘设置，以将所述主体保持在约200摄氏度至约400摄氏度的温度下；和 聚合物气源，所述聚合物气源用于提供所述包含聚合物的工艺气体至所述喷头。
【文档编号】B05B7/16GK204134770SQ201420459260
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】格里菲斯·克鲁兹·乔, 钱多, 徐晶晶 申请人:应用材料公司