多充气室的双温喷头制造技术

本文提供了一种多充气室的双温喷头，具体描述了一种在半导体处理设备中使用的双温多充气室喷头。该喷头可以供应多种单独的气体到晶片反应区，同时保持气体在喷头内大致隔离。另外，该喷头可以被配置为允许所述喷头的面板相比于该喷头的剩余部分维持在显著更高的温度下。

【技术实现步骤摘要】
多充气室的双温喷头
本专利技术涉及半导体处理设备，更具体地涉及一种多充气室的双温喷头。
技术介绍
在半导体处理设备中，喷头通常用来以期望的方式(例如以均匀分布的方式)在半导体晶片上分配处理气体。这种喷头通常包括充气室，该充气室受到具有多个配气孔的面板的约束，这些配气孔导向喷头外侧。面板通常面对半导体处理室或半导体反应室中的晶片反应区，并且晶片通常位于处理室内的面板下方，例如，在将晶片支撑在面板下方位置处的晶片支架或基座上
技术实现思路
附图和以下描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求书可以明白其他特征、发面和优点。要注意，以下附图的相对尺寸未按比例绘制，除非特别指明按比例绘制。在一些实施方式中，提供了一种在半导体处理设备中使用的喷头。所述喷头包括第一充气室体积空间(plenumvolume)、第二充气室体积空间、面板和充气室间隔物。所述充气室间隔物可以具有第一侧和与所述充气室间隔物的第一侧相反的第二侧，并且所述面板可以具有第一侧和与所述面板的第一侧相反的第二侧。所述面板的所述第一侧可以面对所述充气室间隔物的所述第二侧并且可以从所述充气室间隔物的所述第二侧偏移第一距离以形成第一间隙。所述充气室间隔物的第一侧可以部分地约束所述第一充气室体积空间，并且所述第二充气室体积空间可以在第一间隙中位于所述充气室间隔物与面板之间。所述充气室间隔物可以包括从所述充气室间隔物的所述第二侧伸出第二距离的多个管状结构，每个所述管状结构具有外表面以及穿过所述管状结构和所述充气室间隔物的第一通孔。此外，所述面板可以包括多个第二通孔，每个所述第二通孔对应于所述管状结构中的不同的一个并且具有从所述对应的管状结构的外表面偏移至少第三距离的内表面，所述第一距离可以小于所述第二距离，并且所述面板可以与充气室间隔物在导热方面(conductivelythermally)基本上绝缘。在一些这种实施方式中，所述面板和所述充气室间隔物可以被配置为两者之间具有0.05W/(英寸2K)或更小的热导率。在一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括后板。在这种实施方式中，所述第一充气室体积空间还可以由后板部分地约束，并且所述后板可以包括内部冷却通道并且被配置为主动冷却。在一些实施方式中，所述充气室间隔物可以包括被配置为使冷却剂在所述充气室间隔物内循环的一个或多个内部冷却通道。在一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括与射频发生器连接上并且与第一气体入口流体地连接上的等离子体圆顶。所述第一充气室体积空间还可以由等离子体圆顶部分地约束，所述等离子体圆顶和所述射频发生器可以被配置为使用来自所述第一气体入口的气体在所述第一充气室体积空间内产生等离子体。在一些实施方式中，所述面板除多个第二通孔之外还可以具有多个第三通孔，并且所述第三通孔可以不具有对应的管状结构。在一些实施方式中，所述管状结构可以基本上是圆筒形的，所述第一通孔和所述第二通孔可以基本上是圆形的，并且每个第二通孔的内表面与每个对应的管状结构的外表面之间的偏移可以导致在所述第二通孔与所述对应的管状结构之间的环形间隙区。在喷头的一些实施方式中，第三距离可以小于约0.1英寸。在喷头的其他实施方式中，所述第三距离可以在约0.005英寸与0.020英寸之间。在喷头的一些实施方式中，每个所述管状结构可以在接近所述对应的第二通孔的与所述面板的所述第二侧基本上平齐的位置处终止。在喷头的一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括第一气体入口和第二气体入口。所述第一气体入口可以被配置为供应气体到第一充气室体积空间，并且所述第二气体入口可以被配置为供应气体到第二充气室体积空间。所述第二气体入口可以基本上是管状，可以穿过所述充气室间隔物，并且可以横跨(span)在所述面板的所述第一侧与所述充气室间隔物的所述第二侧之间，所述第二气体入口还可以具有圆形阵列的径向配气孔，每个所述径向配气孔将所述第二气体入口和所述第二充气室体积空间流体地连接。在一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括一个或多个低接触面积(LCA)特征以及具有内周边的第一低导热屏障。一个或多个LCA特征可以相对于充气室间隔物支撑面板，并且所述第一低导热屏障可以插设在所述面板与所述充气室间隔物之间以便横跨第一间隙。所述第一低导热屏障可以被定位成使得所述第二通孔和第三通孔位于所述第一低导热屏障的内周边内。在喷头的一些实施方式中，从所述面板到所述喷头的其他组件的基本上所有的导热路径可以由所述一个或多个LCA特征和所述第一低导热屏障提供。在喷头的一些实施方式中，所述一个或多个LCA特征可以由绕着所述第一低导热屏障间隔开的多个立柱提供，所述立柱被配置为以拉伸状态支撑所述面板。在喷头的一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括具有内卡圈表面并且具有比所述面板小的内孔的卡圈，所述内卡圈表面从所述面板偏移至少第四距离。所述一个或多个LCA特征可以由多个LCA球提供，所述LCA球以拉伸状态支撑所述面板的所述第二侧。所述LCA球可以位于内卡圈表面与面板之间。在喷头的一些实施方式中，所述喷头可以进一步包括具有内周边的第二低导热屏障。所述第二低导热屏障可以插设在所述面板与所述充气室间隔物之间以便横跨第一间隙，并且所述第一低导热屏障可以位于所述第二低导热屏障的内周边内。在喷头的一些实施方式中，从所述面板到所述喷头的其他组件的基本上所有的导热路径可以由所述一个或多个LCA特征、所述第一低导热屏障和所述第二低导热屏障提供。在喷头的一些实施方式中，第三充气室体积空间可以由所述面板的所述第一侧、所述充气室间隔物的所述第二侧、所述第一低导热屏障和所述第二低导热屏障至少部分地限定。所述面板在所述面板的第一侧还可以包括多个内部流动通道和多个第三孔。在这样的实施方式中，每个所述第三孔可以横跨在内部流动通道之一与面板的第一侧之间，并且每个第三孔可以存在于所述第一低导热屏障与所述第二低导热屏障之间的区域中所述面板的所述第一侧。在喷头的一些实施方式中，所述第一充气室体积空间、所述第二充气室体积空间和所述第三充气室体积空间可以由单独的气体入口供气。在一些实施方式中，所述第二通孔可以与所述内部流动通道相交，并且所述第二通孔可以由此与所述面板内的所述内部流动通道流体连通。在一些实施方式中，所述面板在面板的第二侧可以进一步包括多个第四孔，每个所述第四孔可以横跨在内部流动通道之一与面板的第二侧之间。在一些这种实施方式中，所述第四孔可以与所述面板内的所述第二通孔流体地绝缘。附图说明图1A描述了多充气室的双温喷头的实例的概念性剖视示意图。图1B描述了图1A的配备有一个或多个冷却通道的多充气室的双温喷头实例的概念性剖视示意图。图2描述了多充气室的双温喷头的另一个实例的概念性剖视示意图。图3A描述了具有三个充气室的多充气室的双温喷头的实例的概念性剖视示意图。图3B描述了图3A的绘出了气流的示例性多充气室的双温喷头的概念性剖视示意图。图4描述了与等离子体圆顶连接的多充气室的双温喷头的实例的概念性剖视示意图。图5A描述了双充气室的双温喷头的一个实例的轴测图。图5B描述了图5A的双充气室的双温喷头的实例的轴测剖视图。图5C描述了图5A的封闭在虚线矩形中的部分的详细图。图5D描述了图5A的双充气室的双温喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体处理设备中使用的喷头，所述喷头包括：第一充气室体积空间；第二充气室体积空间；面板；以及充气室间隔物，其中，所述充气室间隔物具有第一侧以及与所述充气室间隔物的所述第一侧相反的第二侧，所述面板具有第一侧以及与所述面板的所述第一侧相反的第二侧，所述面板的所述第一侧面对所述充气室间隔物的所述第二侧并且从所述充气室间隔物的所述第二侧偏移第一距离以形成第一间隙，所述充气室间隔物的所述第一侧部分地约束所述第一充气室体积空间，所述第二充气室体积空间在所述第一间隙中位于所述充气室间隔物与所述面板之间，所述充气室间隔物包括从所述充气室间隔物的所述第二侧伸出第二距离的多个管状结构，每个所述管状结构具有外表面以及穿过所述管状结构和所述充气室间隔物的第一通孔，所述面板包括多个第二通孔，每个所述第二通孔对应于所述管状结构中的不同的一个并且具有从所述对应的管状结构的外表面偏移至少第三距离的内表面，所述第一距离小于所述第二距离，并且所述面板与所述充气室间隔物在导热方面基本上绝缘。

【技术特征摘要】
2013.07.03 US 13/934,5971.一种在半导体处理设备中使用的喷头，所述喷头包括：第一充气室体积空间；第二充气室体积空间；面板；充气室间隔物；一或多个低接触面积(LCA)特征；以及具有内周边的第一低导热屏障，其中，所述充气室间隔物具有第一侧以及与所述充气室间隔物的所述第一侧相反的第二侧，所述面板具有第一侧以及与所述面板的所述第一侧相反的第二侧，所述面板的所述第一侧面对所述充气室间隔物的所述第二侧并且从所述充气室间隔物的所述第二侧偏移第一距离以形成第一间隙，所述充气室间隔物的所述第一侧部分地约束所述第一充气室体积空间，所述第二充气室体积空间在所述第一间隙中位于所述充气室间隔物与所述面板之间，所述充气室间隔物包括从所述充气室间隔物的所述第二侧伸出第二距离的多个管状结构，每个所述管状结构具有外表面以及穿过所述管状结构和所述充气室间隔物并进入所述第一充气室体积空间的第一通孔，所述面板包括多个穿过所述面板并进入所述第二充气室体积空间的第二通孔，每个所述第二通孔对应于所述管状结构中的不同的一个并且具有从所述对应的管状结构的外表面偏移至少第三距离的内表面，所述第一距离小于所述第二距离，所述面板与所述充气室间隔物在导热方面基本上绝缘，所述一个或多个低接触面积特征相对于所述充气室间隔物支撑所述面板，所述第一低导热屏障被插设在所述面板与所述充气室间隔物之间以便横跨所述第一间隙，以及所述第一低导热屏障被定位成使得所述第二通孔位于所述第一低导热屏障的内周边内。2.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述面板和所述充气室间隔物被配置为两者之间具有0.05W/(英寸2K)或更小的热导率。3.根据权利要求1所述的喷头，进一步包括后板，其中，所述第一充气室体积空间同样受到所述后板的部分约束，并且所述后板包括内部冷却通道并且被配置为主动冷却。4.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述充气室间隔物包括被配置为使冷却剂在所述充气室间隔物内循环的一个或多个内部冷却通道。5.根据权利要求1所述的喷头，其进一步包括与射频发生器连接上并且与第一气体入口流体地连接上的等离子体圆顶，其中，所述第一充气室体积空间同样受到所述等离子体圆顶的部分约束，并且所述等离子体圆顶和所述射频发生器被配置为使用来自所述第一气体入口的气体在所述第一充气室体积空间内产生等离子体。6.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述面板除所述多个第二通孔之外还具有多个额外的第二通孔，并且所述额外的第二通孔不具有对应的管状结构。7.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述管状结构基本上是圆筒形的，并且所述第一通孔和所述第二通孔基本上是圆形的，并且每个第二通孔的内表面与每个对应的管状结构的外表面之间的偏移导致在所述第二通孔与所述对应的管状结构之间的环形间隙区。8.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述第三距离小于约0.1英寸。9.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述第三距离在约0.005英寸至0.020英寸之间。10.根据权利要求1所述的喷头，其中，每个所述管状结构在接近所述对应的第二通孔的与所述面板的所述第二侧基本上平齐的位置处终止。11.根据权利要求1所述的喷头，其进一步包括：第一气体入口；以及第二气体入口，其中，所述第一气体入口被配置为供应气体到所述第一充气室体积空间中，所述第二气体入口被配置为供应气体到所述第二充气室体积空间中，所述第二气体入口基本上是管状，穿过所述充气室间隔物，并且横跨在所述面板的所述第一侧与所述充气室间隔物的所述第二侧之间，所述第二气体入口具有圆形阵列的径向配气孔，每个所述径向配气孔将所述第二气体入口和所述第二充气室体积空间流体地连接。12.根据权利要求1所述的喷头，其中所述第一低导热屏障在与所述面板垂直的平面内具有蜿蜒横截面，所述蜿蜒横截面具有大于所述第一距离的蜿蜒长度。13.根据权利要求1所述的喷头，其中，从所述面板到所述喷头的其他组件的所有的导热路径由所述一个或多个低接触面积特征和所述第一低导热屏障提供。14.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述一个或多个低接触面积特征由绕着所述第一低导热屏障间隔开的多个立柱提供，所述立柱被配置为以拉伸状态支撑所述面板。15.根据权利要求1所述的喷头，进一步包括具有内卡圈表面并且具有比所述面板小的内孔的卡圈，所述内卡圈表面从所述面板偏移至少第四距离，其中，所述一个或多个低接触面积特征由多个低接触面积球提供，所述多个低接触面积球以压缩状态支撑所述面板的所述第二侧，所述低接触面积球位于所述内卡圈表面与所述面板之间。16.根据权利要求1所述的喷头，其进一步包括具有内周边的第二低导热屏障，其中，所述第二低导热屏障被插设在所述面板与所述充气室间隔物之间以便横跨所述第一间隙，...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉梅什·钱德拉塞卡拉，詹妮弗·L·彼得拉利亚，
申请(专利权)人：诺发系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US