用于沉积应用的高温面板的制作方法

1.本公开的实施例大致上涉及一种在基板处理腔室中使用的经加热的面板。


背景技术：

2.在集成电路的制造中，诸如化学气相沉积(cvd)或原子层沉积(ald)的沉积处理用于在半导体基板上方沉积各种材料的薄膜。在其他操作中，以重复方式使用层改变处理(诸如蚀刻)，来制造诸如半导体期间的电子组件的各种层。
3.当组装集成电路时，可期望制造无缺陷的半导体组件，并且随着对改进的装置的需求不断增加，对用于制造这种装置的改进方法和设备的需求也不断增加。在新处理中使用的化学物质(诸如前驱物气体)不断需要增强的处理控制(诸如温度控制)，以将这种处理执行到预定规格。因此，本领域需要能够为装置制造和处理提供增强的温度控制的处理腔室部件。


技术实现要素：

4.在一个实施例中，一种用于处理腔室的面板包括：主体，主体具有穿过主体形成的多个孔；加热组件，加热组件设置在主体内，加热组件环绕多个孔；以及支撑环，支撑环设置在主体中，支撑环环绕加热组件，支撑环包括主要体和从主要体径向向内延伸的悬臂，悬臂接触面板的主体。
5.在另一实施例中，一种用于处理腔室的面板包括主体，主体具有穿过主体形成的多个孔，主体包括各自从主体的外表面向外延伸的第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部和第二延伸部一起限定凹陷，第一延伸部和第二延伸部中的每一者在其径向向外边缘处相比于在其径向向内边缘处具有更大的厚度。面板还包括加热组件，加热组件设置在主体内，加热组件环绕多个孔，加热组件位于第一延伸部和第二延伸部的径向内侧。面板附加地包括支撑环，支撑环设置在主体的凹陷中，支撑环包括主要体并且环绕加热组件，其中第一延伸部和第二延伸部中的每一者的径向向外边缘接触支撑环，并且第一支撑环和第二支撑环中的每一者的径向向内边缘与支撑环间隔开。
6.在另一实施例中，一种处理腔室包括：腔室主体；基板支撑件，基板支撑件设置在腔室主体中；以及盖组件，盖组件设置在所述腔室主体上，盖组件包括：主体，主体具有穿过主体形成的多个孔；加热组件，加热组件设置在主体内，加热组件环绕多个孔；以及支撑环，支撑环设置在主体中，支撑环环绕加热组件，支撑环包括主要体和从主要体径向向内延伸的悬臂，悬臂接触面板的主体。
附图说明
7.为了能够详细理解本公开的上述特征的方式，可通过参考实施例(其中一些实施例在附图中示出)，对以上简要概述的本公开进行更具体的描述。然而，应注意的是，随附附图仅示出示例性实施例，并且因此不应被认为是对范围的限制，因为本公开可允许其他同
样有效的实施例。
8.图1a示出了根据本公开的一个实施例的处理腔室的示意性横截面图。
9.图1b示出了图1a的处理腔室的放大局部视图。
10.图2示出了根据本公开的一个实施例的图1a和图1b的处理腔室100的放大局部视图。特别地，图2示出了与挡板136和腔室主体102的侧壁104相邻的面板138。
11.图3示出了图2所描绘的面板的耦合部分的放大视图。
12.图4示出了根据本公开的一个实施例的面板的温度。
13.图5a示出了根据本公开的另一实施例的面板组件的视图。
14.图5b示出了支撑环的一个实施例的透视图。
15.为了促进理解，已在可能的情况下使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同组件。可预期的是，一个实施例的组件和特征可有益地合并到其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
16.本公开的实施例大致上涉及一种用于处理腔室中的气体分配的设备。更具体地，本公开的方面涉及金属面板。面板具有由被耦合部分围绕的分配部分形成的主体。加热器设置在分配部分内，以将主体加热到升高的温度。支撑环设置在面板的耦合部分内。悬臂从支撑环延伸，从而产生承载(load bearing)点，以支撑面板。间隙设置在支撑环与面板之间。间隙充当热阻挡，并且限制在面板的分配部分与耦合部分之间的热传递。
17.图1a示出了根据一个实施例的处理腔室100的示意性横截面图。图1b示出了处理腔室100的细节的放大示意图。处理腔室100包括具有侧壁104和基部106的主体102。盖组件108耦合到主体102。主体102和盖组件108限定处理容积110。主体102由金属材料(诸如铝或不锈钢)形成，但可预期到适合与其中的处理容积110一起使用的其他材料。基板支撑件112设置在处理容积110内，并且在处理期间支撑基板114。基板支撑件112包括耦合到轴118的支撑主体116。轴118耦合到支撑主体116的下表面，并且穿过基部106中的开口120延伸出主体102。轴118耦合到致动器122。致动器122在基板装载位置与基板处理位置之间垂直地致动轴118和与其耦合的支撑主体116。为了促进在处理腔室100中的基板114的处理，基板114设置在支撑主体116的与轴118相对的上表面上。
18.端口124形成在侧壁104中，以促进基板114进入和离开处理容积110。致动门126(诸如狭缝阀)，以选择性地使基板114能够穿过端口124，以装载到支撑主体116上或从支撑主体116移除。电极128可选地设置在支撑主体116内，并且通过轴118电耦合到电源130。由电源130选择性地偏压电极128，以产生电磁场，将基板114夹持在支撑主体116上。在某些实施例中，加热器133(诸如电阻加热器)设置在支撑主体116内，以加热设置在其上的基板114。
19.入口端口174设置在盖134内。入口端口174流体耦接到气体导管146。气体导管146使气体能够从第一气体源148(诸如处理气体源)穿过入口端口174流入第一容积140中。第二气体源150可供应清洁气体，以便从处理腔室100的内部表面去除颗粒沉积。密封件180(诸如o形环)设置在挡板136与盖134之间的环形延伸部172处的凹槽(groove)(诸如燕尾凹槽)中，以便将处理容积110与外部环境隔离，从而能够由真空系统132维持其中的真空。真
空系统132流体耦接到处理容积110，以便从处理容积110排出气体。
20.盖组件108包括盖134、挡板136、面板138、和夹具135。挡板136包括由环形延伸部172围绕的有凹陷的圆形分配部分170。挡板设置在盖134与面板138之间，并且在环形延伸部172处耦合到盖134的下表面141和面板138的上表面149。夹具135耦合到盖134的下表面、挡板136的外表面143、支撑环158(如图2所示)的外边缘145、和侧壁104的上表面105。夹具135促进固定面板138。盖134耦合到环形延伸部172的与主体102相对的上表面137。面板138耦合到环形延伸部172的下表面139。第一容积140限定在挡板136与盖134之间。第二容积142限定在挡板136与面板138的下部分151之间。穿过挡板136的分配部分170形成多个孔144，并且促进在第一容积140与第二容积142之间的流体连通。
21.面板138具有分配部分176和耦合部分178(如图2所示)，耦合部分178设置在分配部分176的径向外侧。分配部分176设置在处理容积110与第二容积142之间，并且促进流体在其之间流动。耦合部分178在面板138的外围处围绕分配部分176。为了促进基板114的处理，rf产生器182可耦合到面板138，以激发来自第一气体源148、第二气体源150、或第一气体源148和第二气体源150两者的气体，以形成离子化物质。在一个实施例中，rf产生器182和面板138连同电极128促进在处理容积110内产生电容耦合等离子体。
22.一个或更多个孔152穿过面板138设置在分配部分176内。孔152实现在第二容积142与处理容积110之间的流体连通。在操作中，气体从入口端口174流入第一容积140中、穿过挡板136中的多个孔144流入第二容积142中、穿过面板138中的多个孔152、并流入处理容积110中。孔152的布置和尺寸使气体能够选择性地流入处理容积110中，以便实现期望的气体分配。在一个实施例中，可期望均匀的气体分配，而这将通过气体选择性地流入处理容积110中来实现。
23.一个或更多个加热组件160设置在面板138中。在一个实施例中，加热组件160设置在孔152的径向外侧。加热组件160可以是能够向面板138提供热量的任何组件。在一个实施例中，加热组件160包括电阻加热器，其可嵌入并且环绕面板138的孔152。加热组件160将面板138加热到高温(诸如300℃或更高)。例如，加热组件160可将面板加热到400℃、500℃、或更高。在处理期间将面板138的温度增加到300℃、400℃、500℃、或更高的温度导致减少在面板138上的颗粒形成，这转化成在基板114上的沉积和基板114的处理的改进，同时还增加工具的正常运行时间。
24.图2示出了根据本公开的一个实施例的图1a的处理腔室100的放大局部视图。特别地，图2示出了与挡板136和腔室主体102的侧壁104相邻的面板138。
25.凹陷(recess)153形成在面板138的耦合部分178的径向向外边缘中。支撑环158设置在形成在面板138的耦合部分178中的凹陷153内。支撑环158设置在分配部分176和面板138的加热组件160两者的径向外侧。密封件154和密封件156设置在面板138的耦合部分178上方和下方。密封件154和密封件156设置在挡板136和侧壁104中的燕尾凹槽内。密封件154和密封件156可以是o形环，其为处理容积110提供真空密封。支撑环158提供面板138的结构支撑和耦合支撑。支撑环158由诸如但不限于铝、氧化铝、氮化铝、氧化硅、氮化硅、或不锈钢的材料构成。支撑环158具有主要体161和唇缘162，唇缘162设置在支撑环158的外边缘145上。唇缘162从支撑环158径向向外延伸，并且促进在预防性维护期间搬运面板138。
26.支撑环158附加地包括径向向内悬臂164。悬臂164定位成与唇缘162相对，并且从
支撑环158的内表面163径向向内延伸。悬臂164为面板138提供结构支撑和承重(weight-bearing)表面。例如，悬臂164防止面板138下垂，从而导致改进基板114的沉积并增加基板114的均匀性和处理。支撑环158的最小接触和较低热导率将热量设陷在面板138内，导致用于加热面板的受限功率，并且有助于满足热预算目标。
27.图3示出了图2所描绘的面板138的耦合部分178的放大视图。如图3所示，支撑环158接合围绕面板138的周边形成的凹陷153。面板138包括阶梯状表面，其对应于支撑环158的径向向内表面的形状。为了促进面板138和支撑环158的组装，支撑环158可由多个分段形成，这些分段可被组装以形成围绕面板138的完整环。
28.当支撑环158与面板138组装时，支撑环158仅在凹陷153内的选定位置中接触面板138，这使在其之间的热传递最小化。例如，支撑环158在(1)悬臂164的顶表面184处接触面板138；在(2)支撑环158的主要体161的上表面165的径向向外边缘处接触面板138；以及在(3)支撑环158的主要体161的下表面167的径向向外边缘处接触面板138。悬臂164的顶表面184是支撑环158的承载结构。在可与其他实施例结合的一个实施例中，悬臂164具有约8毫米(mm)至20mm的标称厚度。在另一实施例中，悬臂164为约10mm厚。
29.在其中边缘支撑环158不接触面板138的凹陷153内的位置中，形成间隙(诸如间隙190、192a、和192b)。间隙190、192a、和192b是径向设置在面板138与支撑环158之间的空间。间隙190设置在悬臂164与凹陷153的侧壁185之间。在一个实施例中，如图3所描绘，间隙192a设置成与支撑环158的内表面163a相邻并且至少部分地在支撑环158的主要体161的上表面165上方延伸，并且间隙192b设置成与内表面163b相邻并且至少部分地在支撑环158的主要体161的下表面167下方延伸。在另一实施例中，间隙192a设置在支撑环158的内表面163a与延伸部186的阶梯状下表面之间。间隙192b设置在支撑环158的内表面163b与延伸部188的阶梯状上表面之间。间隙190、192a、和192b使在面板138与支撑环158之间的接触面积最小化，以限制从加热组件160到密封件154、156的热传递以防止其退化，从而保持密封件154、156的温度低(例如低于其退化温度)并且减少对加热组件160的功率需求。间隙190、192a、和192b提供热阻挡并且附加地提供用于热膨胀的空间。在可与其他实施例结合的一个实施例中，间隙190、192a、或192b的宽度为约0.1mm至5mm(诸如约0.5mm至2mm)。应理解的是，可与跨耦合部分178的热传递的期望速率相关联地选择围绕支撑环158设置的间隙190、192a、192b的尺寸、形状、和布置。此外，可根据需要，来调整间隙190、192a、和192b的深度、宽度、和横截面。能够使热传递最小化的间隙、通道、凹槽、凹陷、或切口的任何布置都可用作断热。
30.耦合部分178具有部分限定凹陷153的延伸部186和延伸部188。延伸部186和延伸部188提供本设计的主要热阻挡特征。延伸部186和延伸部188的减小的横截面面积提供减少的热传导，导致在耦合部分178内的热阻挡。延伸部186具有平坦上表面和阶梯状下表面。延伸部186的平坦上表面与挡板136的下表面139相邻。延伸部186在支撑环158的主要体161的上表面165上方延伸。延伸部186至少部分地接触支撑环158的主要体161的上表面165。延伸部186的阶梯状下表面189位于支撑悬臂164的径向向内表面与面板138之间。延伸部188具有平坦下表面和阶梯状上表面。延伸部188的平坦下表面与侧壁104的上表面105相邻。延伸部188在支撑环158的底表面下方延伸。延伸部188至少部分地接触支撑环158的底表面。由于相应阶梯状表面的存在，延伸部186和延伸部188通过在主要体161上方/下方产生附加
的间隙来提供从分配部分176到耦合部分178的热阻挡。由延伸部186、188提供的热阻挡限制从加热组件160到真空密封件154和真空密封件156的热传递。延伸部186和延伸部188是面板138的薄壁部分。在可与其他实施例结合的一个实施例中，延伸部186和延伸部188具有约0.5mm至5mm的标称厚度(诸如约0.5mm至3mm厚)。应理解的是，可与跨耦合部分178的热传递的期望速率相关联地选择围绕支撑环158设置的延伸部186和延伸部188的深度、宽度、和横截面。
31.间隙193a和间隙193b也用作断热。间隙193a在挡板136与延伸部186之间提供断热。由设置在挡板136的下表面139中与真空密封件154相邻的凹陷来限定间隙193a。间隙193b在侧壁104与延伸部188之间提供断热。由侧壁104的上表面105中与真空密封件156相邻的凹陷来限定间隙193b。可与从面板138到密封件154和密封件156的热传递的期望速率相关联地选择间隙193a和间隙193b的深度、宽度、和横截面。
32.图4描绘了跨面板400的温度梯度。面板400类似于面板138。温度在面板400的包括分配部分176(如图1a所示)的区域402处最热。温度在径向向外方向上逐渐冷却，使得区域412可在面板400上具有最冷温度。如图4所描绘，面板400具有区域402、404、406、408、410、及412，其描绘了跨面板400的不同温度。图4是示例性实施例，并且可以有更少或更多的区域。在示例性实施例中，如图4所描绘，区域402的温度可以是约350℃或更高。区域404的温度可以比区域402的温度低约25℃至40℃，使得区域402的温度可以是约310℃至325℃。区域406包括面板400的耦合部分178(如图1所示)中的至少一部分。区域406的温度可以比区域404的温度低约10至15℃，使得区域406具有约300℃的温度。区域408的温度为约270℃至280℃。区域408的温度比区域406低约20℃至30℃。区域408的较低温度归因于间隙190、192a、和192b(如图3所示)。区域410的温度为约180℃至210℃。区域412的温度为约150℃至170℃。
33.图5a是面板组件500的横截面图。面板组件500可包括上文所述的一个或更多个方面，而无需进一步叙述。
34.面板组件500是包括一或更多个部件的模块化组件。例如，面板组件包括第一支撑区段558a和第二支撑区段558b，第一支撑区段558a和第二支撑区段558b在彼此接合时一起形成环。在一个示例中，第一支撑区段558a和第二支撑区段558b各自延伸180度。然而，可预期到其他尺寸。第一支撑区段558a和第二支撑区段558b围绕面板138且固定面板138。同心的加热组件560嵌入面板138内，以促进面板138的加热。在一个示例中，通过将两个板黏附(例如焊接或铜焊)在一起制成面板138，其中加热组件560定位在其之间的界面处。同心的加热组件560具有从面板138延伸的连接端562，以促进与电源的连接。连接端562定位在形成在支撑区段558中的相应开口594中。支撑区段558a可具有对应开口594，这促进将连接端562定位在与图5a所示的方向成180度的方向上。因此，面板组件500可在各种配置的腔室中(诸如在双腔室平台中)使用，而无需腔室特定部件。尽管开口594定位成与第一支撑区段558a和第二支撑区段558b的邻接表面成约90度，但还可预期到其他位置。
35.穿过每个支撑区段558a、558b设置温度传感器508(示出了四个)。温度传感器508用于确定且调节面板138的温度。在一个示例中，温度传感器在开口594的侧边。可预期的是，可使用多于或少于四个温度传感器508。
36.第一支撑区段558a和第二支撑区段558b与安装支架506连接。安装支架506通过黏
附到第一支撑区段558a和第二支撑区段558b上的相邻唇缘162来连接支撑区段558a、558b。在一个示例中，第一支撑区段558a和第二支撑区段558b中的每一者包括两个唇缘162，其位于第一支撑区段558a和第二支撑区段558b的横向端处。多个孔洞504穿过每个唇缘162且穿过安装支架506形成，并且彼此对齐以在其中容纳紧固件。每个唇缘162还包括一个或更多个凹口502(每个唇缘162中示出了两个)，凹口502用于在处理腔室100(如图1a所示)内定位且夹持面板138。
37.图5b描绘了支撑区段558a的一个实施例(其中支撑区段558b是镜像)。支撑区段558a包括主要体561和设置在支撑区段558a的外边缘145上的一或更多个唇缘162(示出了两个)。唇缘162从支撑区段558a径向向外延伸，并且促进面板138(如图5a所示)的搬运。
38.在图5b所描绘的一个实施例中，支撑区段558a的悬臂被划分成多个分段悬臂564a至564f。多个悬臂564a至564f的操作类似于图3中所示的悬臂164。多个悬臂564a至564f从支撑区段558a的内表面563延伸。多个悬臂564a-564f提供更大的表面积，导致更高的热阻挡效率，同时维持在其之间的间距，以减少热质量。穿过支撑环158的内表面形成开口594。可利用开口594设置加热组件560的连接端562。
39.本文所述的实施例有利地提供能够加热到高温(诸如高于350℃)且具有最小的下垂或下弯的面板。所公开的热阻挡允许面板的温度升高到高温，从而限制污染物颗粒的沉积，同时维持外侧设置的密封件的密封能力。
40.虽然前述内容是针对本公开的实施例，但是在不脱离其基本范围的情况下，可设计本公开的其他和进一步的实施例，并且其范围由所附权利要求确定。