用于半导体处理的可移除喷头面板制造技术

本发明专利技术公开了一种用于半导体处理操作的喷头，其具有可移除面板和在可移除面板的情况中提供额外益处的各种特征。中提供额外益处的各种特征。中提供额外益处的各种特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体处理的可移除喷头面板
优先权主张
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

技术介绍

[0002]半导体处理工具通常使用“喷头”来将半导体处理气体分布在衬底或晶片上，该衬底或晶片由基座或卡盘支撑在半导体处理室内。喷头典型地以大量气体分配端口为特征，所述气体分配端口分布在喷头的下侧，并且在半导体处理操作期间处理气体通过所述气体分配端口流动。在半导体处理工具中使用的喷头一般有两大类
‑‑“
吊灯”式喷头和“嵌入式”喷头。吊灯式喷头通常包括：盘状结构，其容纳气体分配端口；一个或多个内部气室，其用于将处理气体分配到那些气体分配端口；以及杆，其连接到盘状结构的顶侧或从盘状结构的顶侧延伸，并且一直延伸到盘状结构的顶侧或从盘状结构的顶侧延伸，到达处理室的顶棚或穿过处理室的顶棚，吊灯式喷头位于处理室的顶棚中。杆在处理室内支撑盘状结构，并且还用于将处理气体按线路输送到盘状结构内的气室。嵌入式喷头不具有杆或等效结构，而是简单地安装到半导体处理室的壁上，通常实际上作为半导体处理室的盖。
[0003]本公开提出了一种用于半导体处理喷头的可移除面板的设计。

技术实现思路

[0004]在本说明书中所述主题的一或多个实现方案的细节在以下附图和实施方式中阐明。其他特征、方面和优点将根据描述、附图和权利要求而变得显而易见。
[0005]本专利技术人构思了一种半导体处理喷头，其特征在于可移除的喷头面板。典型的半导体处理喷头将由于暴露于安装它的半导体处理室内的恶劣环境而随时间退化。在一些情况下，这种劣化可以通过清洁工艺来修复
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例如，用于沉积环境中的喷头可能以喷头的表面发生沉积的形式经历劣化，这可能导致气体分配端口的收缩或喷头面向晶片的下侧的轮廓的变化，从而会影响晶片处理的均匀性。在这种情况下，有问题的喷头可以被移除和清洗/翻新以移除这种不希望的积聚，然后重新安装在半导体处理工具(或另一个类似的工具)上。然而，在其它情况下，劣化可能是由于面板的侵蚀(例如在蚀刻工艺中可能经历的)。在这种情况下，喷头可能只需要移除和更换。
[0006]在任一种情况下，整个喷头通常在更换之前从容纳它的处理室中移出，该过程需要时间，在该期间内该室不能用于创收的操作。另外，这样的更换可能是非常昂贵的
‑‑
新的喷头是高成本的部件，并且甚至在喷头被简单地翻新或清洁的情况下，这样的翻新或清洁也会导致很大的成本。为了减少设备停机时间和操作使用喷头的半导体处理设备的成本，本专利技术人构思了一种容易安装的可移除喷头面板，该面板可以被配置成在可移除喷头面板和它所安装的喷头部分之间的接口处提供良好的抗热性能、抗下垂性和/或低的气体泄漏速率。
[0007]特别地，本专利技术人构思了此处讨论的喷头面板，同时设计了一种在相对高的工作温度(例如在250℃至350℃的范围内)下使用的喷头；因此，下面所述的各种特征可在高温环境中使用的喷头中提供特别的实用性，尽管也可用于在或多或少极端温度的环境中使用的喷头中。
[0008]在一些实施方式中，可以提供一种包括喷头面板或是喷头面板的装置。所述喷头面板可被配置成与喷头背板可移除地配合，并且可具有板区域，所述板区域具有位于其中的多个气体分配端口。每个气体分配端口可延伸通过喷头面板，并且喷头面板可包括一个或多个第一平面热接触面，并且每个第一平面热接触面可被配置成当喷头面板与喷头背板配合时与喷头背板上的相应第二平面热接触面接触。所述一个或多个第一平面热接触面可包括环形平面热接触面，所述环形平面热接触面具有12
″
至18
″
之间的外径，并且当沿垂直于所述环形平面热接触面的第一轴线观察时，所述环形平面热接触面围绕所述板区域，并且所述环形平面热接触面可具有小于或等于800μin和1200μin之间的值的平坦度和小于或等于24μin和40μin之间的值的表面粗糙度Ra。
[0009]在一些实施方式中，所述装置还可以包括多个柱，所述多个柱位于所述板区域内并远离所述板区域延伸。所述一个或多个第一平面热接触面可包括针对每个所述柱的柱端热接触面，所述柱端热接触面平行于所述环形平面热接触面。
[0010]在一些这样的实施方式中，第一平面热接触面可具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于24μin的平均表面粗糙度Ra。在一些其它这样的实施方式中，第一平面热接触面可具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于30μin的平均表面粗糙度Ra，并且在又一些其它这样的实施方式中，第一平面热接触面可具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于40μin的平均表面粗糙度Ra。
[0011]在该装置的一些实施方式中，喷头面板可以由铝合金制成。
[0012]在该装置的一些实施方式中，喷头面板可包括多个第一螺纹孔，所述多个第一螺纹孔围绕板区域分布并位于环形平面热接触面中。在一些这样的实施方式中，第一螺纹孔可以布置成圆形阵列，在相邻的第一螺纹孔之间具有至多20
°
的角间隔。
[0013]在该装置的一些实施方式中，喷头面板还可以包括第一热过盈配合特征，其被配置成当喷头面板与喷头背板配合时与喷头背板上的第二热过盈配合特征接合。第一热过盈配合特征可以包括第一轴对称表面，该第一轴对称表面面向径向外侧并且位于板区域和第一螺纹孔之间，并且第一轴对称表面可以具有第一横截面轮廓，该第一横截面轮廓的尺寸设置为当喷头面板与喷头背板配合使得喷头面板相对于喷头背板居中并且喷头面板和喷头背板都处于20℃时，喷头背板上的第二热过盈配合特征的相应的第二横截面轮廓在0.01
″
至0.014
″
之间。
[0014]在该装置的一些这种实施方式中，第一热过盈配合特征可以是具有第一直径的第一圆柱形表面，喷头背板上的第二热过盈配合特征是具有第二直径的第二圆柱形表面，第一热过盈配合特征被配置成当安装到喷头背板上时可以与喷头面板接合，并且当喷头面板和喷头背板都处于20℃时，第一直径可以小于第二直径，并且在第二直径的0.02
″
之内。
[0015]在该装置的一些进一步的这种实施方式中，喷头面板可包括围绕板区域延伸并插在第一螺纹孔和板区域之间的内壁，该内壁可远离环形平面热接触面延伸，并且第一热过盈配合特征可由内壁的朝外表面提供。
[0016]在该装置的一些实施方式中，该装置还可以包括：多个第一螺纹紧固件，其数量与第一螺纹孔的数量相等；多个垫圈，其数量至少与第一螺纹孔的数量相等；以及多个锥形弹簧垫圈，其数量至少等于第一螺纹孔的数量。在这样的实施方式中，该装置可以是成套工具，其被配置成便于更换附接到半导体处理工具的喷头背板的过期喷头面板。
[0017]在一些这样的实施方式中，喷头面板可以由第一材料制成，第一螺纹紧固件可以由第二材料制成，锥形弹簧垫圈可以由第一合金制成，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，其包括：喷头面板，其中：所述喷头面板被配置成与喷头背板可移除地配合，所述喷头面板具有板区域，所述板区域具有位于其中的多个气体分配端口，每个气体分配端口延伸穿过所述喷头面板，所述喷头面板包括一个或多个第一平面热接触面，每个第一平面热接触面被配置成当所述喷头面板与所述喷头背板配合时与所述喷头背板上的相应第二平面热接触面接触，所述一个或多个第一平面热接触面包括具有12”与18”之间的外径的环形平面热接触面，当沿垂直于所述环形平面热接触面的第一轴线观察时，该环形平面热接触面包围所述板区域，以及所述环形平面热接触面具有小于或等于介于800μin与1200μin之间的平坦度值和小于或等于介于24μin与40μin之间的表面粗糙度Ra值。2.如权利要求1所述的装置，其还包括多个柱，所述多个柱位于所述板区域内并延伸远离所述板区域，其中，对于每个所述柱，所述一个或多个第一平面热接触面包括与所述环形热接触面平行的柱端热接触面。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一平面热接触面具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于24μin的平均表面粗糙度Ra。4.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一平面热接触面具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于30μin的平均表面粗糙度Ra。5.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一平面热接触面具有小于或等于1000μin的平坦度值和大于或等于40μin的平均表面粗糙度Ra。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述喷头面板由铝合金制成。7.如权利要求错误！未找到引用源.1所述的装置，其中，所述喷头面板包括多个第一螺纹孔，其围绕所述板区域分布并且位于所述环形平面热接触面中。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一螺纹孔布置成圆形阵列，在相邻的所述第一螺纹孔之间具有至多20
°
的角间隔。9.如权利要求7所述的装置，其中，所述喷头面板还包括第一热过盈配合特征，其被配置成当所述喷头面板与所述喷头背板配合时与所述喷头背板上的第二热过盈配合特征接合，所述第一热过盈配合特征包括第一轴对称表面，所述第一轴对称表面面向径向外侧并位于所述板区域和所述第一螺纹孔之间，以及所述第一轴对称表面具有第一横截面轮廓，其尺寸被设置为当所述喷头面板与所述喷头背板配合使得所述喷头面板相对于所述喷头背板居中并且所述喷头面板和所述喷头背板都处于20℃时，所述喷头背板上的所述第二热过盈配合特征的相应的第二横截面轮廓在0.01
″
至0.014
″
之间。10.如权利要求9所述的装置，其中，所述第一热过盈配合特征是具有第一直径的第一圆柱形表面，所述喷头背板上的所述第二热过盈配合特征是具有第二直径的第二圆柱形表面，所述第一热过盈配合特征被配置成当所述喷头面板安装到所述喷头背板上时与所述喷头背板
接合，以及当所述喷头面板和所述喷头背板都处于20℃时，所述第一直径小于所述第二直...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼杰什，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：