具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的一實施方案，所述基板處理裝置包括：腔室主體，其上部打開，并提供實現(xiàn)對基板的工藝的內(nèi)部空間；腔室蓋，其設(shè)置在所述腔室主體的上部，并用于關(guān)閉所述腔室主體的上部；以及噴頭，其設(shè)置在所述腔室蓋的下部，并用于向所述內(nèi)部空間供應(yīng)反應(yīng)氣體，其中所述噴頭具備：凸緣，其與所述腔室蓋接觸，并具有從上部表面凹陷的、且制冷劑在內(nèi)部流動的通道；以及平板，其位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)，并具有在其厚度方向形成的、用于噴射所述反應(yīng)氣體的一個以上的噴射孔。
【專利說明】具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴頭及具備其的基板處理裝置，尤其涉及一種具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]半導體裝置在硅基板上具有很多層(layers)，這種層通過沉積工藝在基板上沉積?；瘜W氣相沉積(CVD, chemical vapor deposition)是指,分解氣體狀態(tài)的化合物(或反應(yīng)氣體)后，通過化學反應(yīng)在半導體基板上形成薄膜或外延層。
[0003]支架設(shè)置在工藝腔室的內(nèi)部，基板放置于支架的上部。沉積工藝在工藝腔室內(nèi)實現(xiàn)，在實現(xiàn)沉積工藝之前，工藝腔室的內(nèi)部加熱至高溫(例如650°C以上)。噴頭設(shè)置在基板的上部，氣體狀態(tài)的化合物(或反應(yīng)氣體)通過噴頭供應(yīng)到基板上。氣體狀態(tài)的化合物吸附在基板表面后，在基板表面開始進行化學反應(yīng)，由此形成薄膜。
[0004]另一方面，噴頭設(shè)置在工藝腔室的內(nèi)部，因此在進行工藝期間處于高溫之下。由此，噴頭被加熱，從而可能會產(chǎn)生熱變形，噴頭的熱變形對均勻地供應(yīng)反應(yīng)氣體產(chǎn)生影響。在反應(yīng)氣體不能向基板上均勻地供應(yīng)的情況下，薄膜可能會沿著基板的表面具有不均勻的厚度(non-uniform thickness)。
[0005]另外，當噴頭的溫度加熱到一定溫度以上時，反應(yīng)氣體能夠在噴頭內(nèi)沉積或形成顆粒(particle)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠防止熱變形的具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于,提供一種能夠防止由制冷劑(refrigerant)泄漏引起的對工藝的惡劣影響的具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置。
[0009]本發(fā)明的又一目的在于，提供一種能夠快速冷卻噴頭的具有冷卻系統(tǒng)的噴頭及具備該噴頭的基板處理裝置。
[0010]本發(fā)明的其他目的可以通過下述詳細的說明和附圖進一步明確。
[0011]解決課題的方法
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一實施方案，基板處理裝置包括:腔室主體，其上部打開，并提供實現(xiàn)對基板的工藝的內(nèi)部空間；腔室蓋，其設(shè)置在所述腔室主體的上部，并用于關(guān)閉所述腔室主體的上部；以及噴頭，其設(shè)置在所述腔室蓋的下部，并用于向所述內(nèi)部空間供應(yīng)反應(yīng)氣體，其中，所述噴頭具備:凸緣，其與所述腔室蓋接觸，并具有從上部表面凹陷的、且制冷劑在內(nèi)部流動的通道；以及平板，其位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)，并具有在其厚度方向形成的、用于噴射所述反應(yīng)氣體的一個以上的噴射孔。
[0013]所述基板處理裝置可以進一步包括密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件設(shè)置在所述腔室蓋和所述凸緣之間，并設(shè)置在所述通道的內(nèi)側(cè)。
[0014]所述噴頭可以進一步具備通道蓋體(cover)，所述通道蓋體與所述凸緣接觸，并用于關(guān)閉所述通道的上部。
[0015]所述通道可以位于所述腔室主體的內(nèi)側(cè)，并以與所述內(nèi)部空間對應(yīng)的方式配置。
[0016]所述平板部可以與所述腔室蓋的下部表面隔開距離，并且在所述腔室蓋和所述平板部之間可以形成緩沖空間。
[0017]所述腔室蓋可以進一步包括氣體供應(yīng)端口，所述氣體供應(yīng)端口與所述緩沖空間連通，并用于從外部供應(yīng)反應(yīng)氣體；所述基板處理裝置可以進一步包括板塊(block plate),所述板塊固定在所述腔室蓋的下部，并設(shè)置在所述緩沖空間上，而且具有一個以上的擴散孔。
[0018]所述通道蓋體可以通過焊接連接在所述凸緣。
[0019]所述通道可以具有:循環(huán)通道，其沿著所述噴射孔的外周配置；流入通道和流出通道，其分別與所述循環(huán)通道的兩端連接。
[0020]所述凸緣可以呈圓形環(huán)狀，并且所述凸緣的厚度可以比所述平板的厚度大。
[0021]所述凸緣可以呈四角形環(huán)狀，并且所述凸緣的厚度可以比所述平板的厚度大。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一實施方案，噴頭具備:凸緣，其具有從上部表面凹陷的、且制冷劑在內(nèi)部流動的通道；以及 平板，其位于凸緣的內(nèi)側(cè)，并具有在其厚度方向形成的、用于噴射反應(yīng)氣體的一個以上的噴射孔。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一實施方案，將噴頭冷卻而能夠防止噴頭的熱變形。另外，在制冷劑從噴頭泄漏的情況下，能夠防止制冷劑流入腔室內(nèi)部而對工藝造成的惡劣影響。另外，能夠通過噴頭的厚度差快速冷卻噴頭。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是示出本發(fā)明的一實施方案的基板處理裝置的圖。
[0026]圖2及圖3是示出圖1所示的噴頭的圖。
[0027]圖4是圖1所示的噴頭的另一實施方案。
[0028]圖5是示出本發(fā)明的另一實施方案的基板處理裝置的圖。
[0029]圖6是示出圖5所示的噴頭的圖。
【具體實施方式】
[0030]下面，參照圖1至圖3，對本發(fā)明優(yōu)選的實施方案進行更詳細的說明。本發(fā)明的實施方案可以以各種形式變形，本發(fā)明的范圍不應(yīng)解釋為限定于以下所述的實施方案。本實施方案是為了對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更詳細地說明本發(fā)明而提供的。因此，附圖中所示的各種要素的形狀可以被放大，以用于強調(diào)說明。
[0031]另外，下面對沉積工藝舉例說明，但本發(fā)明能夠應(yīng)用于包括沉積工藝的多種半導體制造工藝。
[0032]圖1是示出本發(fā)明的一實施方案的基板處理裝置的圖。如圖1所示，基板處理裝置I包括腔室主體10、及腔室蓋(chamber lid) 20。腔室主體10呈上部打開的形狀，腔室蓋20用于開閉腔室主體10的打開的上部。若腔室蓋20關(guān)閉腔室主體10的打開的上部，則腔室主體10及腔室蓋20形成與外部隔絕的內(nèi)部空間。
[0033]腔室主體10具有相當于內(nèi)部空間的腔室內(nèi)部11，晶圓W穿過在腔室主體10的一側(cè)形成的通道而裝載于腔室內(nèi)部11。支撐板50設(shè)置在腔室內(nèi)部11，所裝載的晶圓W放置于支撐板50的上部表面。支架51與支撐板50的下部連接并用于支撐支撐板50。
[0034]氣體供應(yīng)端口 21形成在腔室蓋20的內(nèi)部，反應(yīng)氣體通過氣體供應(yīng)端口 21向腔室內(nèi)部11流入。反應(yīng)氣體用于在晶圓W表面沉積薄膜，根據(jù)薄膜可以使用各種各樣的氣體。
[0035]噴頭40與腔室蓋20的下部連接，噴頭40的兩側(cè)通過螺栓B連接于腔室蓋20。噴頭40將通過氣體供應(yīng)端口 21供應(yīng)的反應(yīng)氣體向腔室內(nèi)部11供應(yīng)，反應(yīng)氣體向晶圓W的表面移動而在晶圓W的表面形成 薄膜。
[0036]圖2及圖3是示出圖1所示的噴頭的圖。如圖2及圖3所示，噴頭40具備凸緣41及平板43。如圖3所示，平板43呈與晶圓W對應(yīng)的圓盤(disk)形狀，凸緣41具有沿著平板43外周而形成的圓形環(huán)狀。平板43以與放置于支撐板50的晶圓W對應(yīng)的方式配置，并具有在厚度方向形成的多個噴射孔42。反應(yīng)氣體通過氣體供應(yīng)端口 21向平板43的上部移動，并通過噴射孔42向晶圓W的表面擴散。
[0037]如圖1所示，凸緣41通過螺栓B連接于腔室蓋20，平板43與凸緣41連接并位于腔室蓋20的下部。此時，平板43的下部表面以與凸緣41的下部表面并列的方式配置，并且凸緣41的厚度比平板43的厚度大，因此平板43從腔室蓋20的下部表面隔開距離而配置。從而，平板43的上部表面從腔室蓋20的下部表面給開距離，并且緩沖空間22形成在平板43和腔室蓋20之間。
[0038]板塊53設(shè)置在緩沖空間22，板塊53的兩側(cè)固定于腔室蓋20。板塊53具有多個擴散孔52。反應(yīng)氣體通過氣體供應(yīng)端口 21向板塊53的內(nèi)部移動，并穿過擴散孔52擴散而向平板43的上部移動。此時，擴散孔52可以以與形成在平板43的噴射孔42對應(yīng)的方式配置。
[0039]如圖1及圖2所示，凸緣41具有循環(huán)通道44，循環(huán)通道44以與腔室內(nèi)部11對應(yīng)的方式配置。循環(huán)通道44從凸緣41的上部表面凹陷而形成。另外，如圖3所示，循環(huán)通道44沿著平板43的外周配置，流入通道44a及流出通道44b分別與通道44的兩端連接。流入通道44a及流出通道44b也相同從凸緣41的上部表面凹陷而形成。
[0040]制冷劑(例如，水)通過流入通道44a向循環(huán)通道44流入，在循環(huán)通道44循環(huán)的制冷劑通過流出通道44b流出。制冷劑在循環(huán)通道44循環(huán)的同時將噴頭40冷卻至設(shè)定溫度以下，流出的制冷劑通過設(shè)置在外部的冷卻裝置(chiller)冷卻。通過上述方法，能夠防止噴頭40過熱，并能夠?qū)婎^40控制在設(shè)定溫度以下。噴射孔42位于循環(huán)通道44的內(nèi)側(cè)。
[0041]通道蓋體45連接在凸緣41 (例如，以焊接的方式)并用于關(guān)閉及密封(sealing)循環(huán)通道44 (及流入通道44a和流出通道44b)的打開的上部，由此能夠防止流動在循環(huán)通道44的制冷劑向外部泄漏。通道蓋體45具有與循環(huán)通道44、流入通道44a、及流出通道44b對應(yīng)的形狀。
[0042]如上所述，循環(huán)通道44從凸緣41的上部表面凹陷而形成，這種結(jié)構(gòu)消除在循環(huán)通道44循環(huán)的制冷劑通過循環(huán)通道44的下部向腔室內(nèi)部11泄漏的可能性。即，凸緣41是一體形成的，循環(huán)通道44通過加工來從凸緣41的上部表面凹陷而形成，因此，制冷劑可能會通過循環(huán)通道44的上部泄漏，但是不可能通過循環(huán)通道44的下部泄漏。循環(huán)通道44的打開的上部用通道蓋體45密封。
[0043]凸緣41具有固定孔46，固定孔46從凸緣41的上部表面凹陷而形成。固定孔46位于通道44的內(nèi)側(cè)，密封構(gòu)件47插入并設(shè)置于固定孔46。
[0044]如上述說明，沿著循環(huán)通道44循環(huán)的制冷劑可能會通過循環(huán)通道44的上部泄漏，即使通過通道蓋體45來密封循環(huán)通道44的上部，還是存在由于通道蓋體45的不完全密封而引起的制冷劑泄漏的可能性。若通過循環(huán)通道44的上部泄漏的制冷劑流向噴頭40的內(nèi)側(cè)并向平板43的上部(或緩沖空間22)移動的情況下，制冷劑與反應(yīng)氣體一起向腔室內(nèi)部11(或晶圓W的上部)移動，由此對工藝造成惡劣影響，從而可能會引起工藝不良。因此，SP使發(fā)生制冷劑的泄漏，也有必要防止泄漏的制冷劑對工藝造成惡劣影響，由此使損失最小化。
[0045]密封構(gòu)件47設(shè)置在固定孔46上，并用于密封凸緣41和腔室蓋20之間。因此，制冷劑流向噴頭40的外側(cè)并排出到基板處理裝置I的外部，而無法流向噴頭40的內(nèi)側(cè)。SP，密封構(gòu)件47用于防止制冷劑通過緩沖空間22流入到腔室內(nèi)部11，由此，能夠防止由制冷劑的泄漏引起的工藝不良。
[0046]結(jié)果，噴頭40具有循環(huán)通道44、流入通道44a、及流出通道44b從凸緣41的上部表面凹陷而形成的結(jié)構(gòu)，因此制冷劑不可能通過循環(huán)通道44、流入通道44a、及流出通道44b的下部來泄漏并流入腔室內(nèi)部11。另外，在制冷劑通過循環(huán)通道44的上部泄漏的情況下，制冷劑因密封構(gòu)件4 7而無法流向噴頭40的內(nèi)側(cè)，而流向噴頭40的外側(cè)并排出到基板處理裝置I的外部。
[0047]另一方面，凸緣41通過制冷劑被冷卻，平板43的熱量傳遞到凸緣41。平板43內(nèi)的熱傳遞是對厚度方向和長度方向同時實現(xiàn)的，平板43的厚度越厚，朝向凸緣41 (平板43的長度方向)的熱傳遞速度會越慢。即，朝向凸緣41的熱傳遞速度與平板43的厚度成反t匕，平板43的厚度小的情況下，平板43內(nèi)的熱傳遞大部分集中在朝向凸緣41的方向(或長度方向)，由此能夠快速冷卻平板43。
[0048]另外,熱容量(heat capacity)與質(zhì)量成正比，因此，凸緣41的厚度大的情況下，凸緣41具有充分的熱容量，從而能夠充分吸收平板43的熱量。鑒于上述觀點，凸緣41的厚度優(yōu)選比平板43的厚度大。
[0049]雖然通過優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進行了詳細說明，但也可以采用不同形式的實施方案。因此，隨附的權(quán)利要求書的技術(shù)構(gòu)思和范圍并不限于優(yōu)選的實施方案。
[0050]發(fā)明的實施方案
[0051]下面，參照圖4至圖6對本發(fā)明優(yōu)選的實施方案進行更詳細的說明。本發(fā)明的實施方案可以以各種形式變形，本發(fā)明的范圍不應(yīng)被解釋為限定于下述實施方案。本實施方案是為了對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更詳細地說明本發(fā)明而提供的。因此附圖所示的各種要素的形狀可以被放大，以用于強調(diào)說明。下面僅對與上述說明的實施方案不同的內(nèi)容進行說明，在下面省略的說明可以用上述說明內(nèi)容代替。
[0052]另外，下面對沉積工藝舉例說明，但本發(fā)明能夠應(yīng)用于包括沉積工藝的多種半導體制造工藝。[0053]圖4是示出圖1所示的噴頭的另一實施方案。圖3所示的噴頭40能夠進行對圓形晶圓W的工藝，圖4所示的噴頭40能夠進行對四角基板的工藝。四角形基板應(yīng)用于對平板顯示器(例如液晶面板)的工藝。
[0054]圖5是示出本發(fā)明的另一實施方案的基板處理裝置的圖，圖6是示出圖5所示的噴頭的圖。圖1及圖2示出了通道蓋體45關(guān)閉和密封循環(huán)通道44 (及流入通道44a和流出通道44b)的打開的上部，如圖5及圖6所示，可以省略通道蓋體45，循環(huán)通道44 (流入通道44a及流出通道44b)的打開的上部能夠通過腔室蓋20關(guān)閉和密封。由于腔室蓋20的不完全關(guān)閉及密封，制冷劑可能會通過循環(huán)通道44的上部泄漏，但是密封構(gòu)件47能夠防止泄漏的制冷劑流向噴頭40的內(nèi)側(cè)，由此能夠充分防止由制冷劑的泄漏導致的工藝不良。
[0055]雖然通過優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進行了詳細說明，但也可以采用不同形式的實施方案。因此，隨附的權(quán)利要求書的技術(shù)構(gòu)思和范圍并不限于優(yōu)選的實施方案。
[0056]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0057] 本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種形式的半導體制造設(shè)備及制造方法。
【權(quán)利要求】
1.一種基板處理裝置，其特征在于，所述基板處理裝置包括: 腔室主體，其上部打開，并提供實現(xiàn)對基板的工藝的內(nèi)部空間； 腔室蓋，其設(shè)置在所述腔室主體的上部，并用于關(guān)閉所述腔室主體的上部；以及 噴頭，其設(shè)置在所述腔室蓋的下部，并用于向所述內(nèi)部空間供應(yīng)反應(yīng)氣體，其中， 所述嗔頭具備: 凸緣，其與所述腔室蓋接觸，并具有從上部表面凹陷的、且制冷劑在內(nèi)部流動的通道；以及 平板，其位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)，并具有在其厚度方向形成的、用于噴射所述反應(yīng)氣體的一個以上的噴射孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述基板處理裝置進一步包括密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件設(shè)置在所述腔室蓋和所述凸緣之間，并設(shè)置在所述通道的內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述噴頭進一步具備通道蓋體，所述通道蓋體與所述凸緣接觸，并用于關(guān)閉所述通道的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述通道位于所述腔室主體的內(nèi)側(cè)，并以與所述內(nèi)部空間對應(yīng)的方式配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述平板部與所述腔室蓋的下部表面隔開距離，并且在所述腔室蓋和所述平板部之間形成緩沖空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述腔室蓋進一步包括氣體供應(yīng)端口，所述氣體供應(yīng)端口與所述緩沖空間連通，并用于從外部供應(yīng)反應(yīng)氣體； 所述基板處理裝置進一步包括板塊，所述板塊固定在所述腔室蓋的下部，并設(shè)置在所述緩沖空間上，而且具有一個以上的擴散孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述通道蓋體通過焊接連接在所述凸緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述通道具有:循環(huán)通道，其沿著所述噴射孔的外周配置；流入通道和流出通道，其分別與所述循環(huán)通道的兩端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述凸緣呈圓形環(huán)狀， 所述凸緣的厚度比所述平板的厚度大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 所述凸緣呈四角形環(huán)狀， 所述凸緣的厚度比所述平板的厚度大。
11.一種噴頭，其特征在于，所述噴頭具備: 凸緣，其具有從上部表面凹陷的、且制冷劑在內(nèi)部流動的通道；以及 平板，其位于凸緣的內(nèi)側(cè)，并具有在其厚度方向形成的、用于噴射反應(yīng)氣體的一個以上的噴射孔 。
【文檔編號】H01L21/205GK104025258SQ201280065269
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】梁日光, 宋炳奎, 金龍基, 金勁勛, 申良湜 申請人:株式會社Eugene科技