[发明专利]混合型陶瓷喷淋头

说明书

相关申请的交叉引用

本申请案根据35U.S.C.§119(e)要求于2011年3月4日提出申请的美国临时专利申请案第61/449,537号及于2012年3月2日提出申请的美国专利申请案第13/411,369号的权利，这些申请案以引用方式并入本文中。

背景技术

喷淋头组件通常用于半导体制作模块中以在沉积、蚀刻或其他工艺期间跨越晶片或衬底的表面分布工艺气体。

喷淋头因磨损而必须经常更换，而定期更换喷淋头对半导体制造商而言在更换部分费用及设备停机时间方面两者都是巨大成本。

某些半导体制作方法减小常用喷淋头的寿命，从而导致需要更频繁地更换。

发明内容

本发明公开了一种混合型陶瓷喷淋头，其包括嵌入式电极。在下文且贯穿本发明中描述了该喷淋头的各种实施方案。应理解，不应将下文所述的实施方案视为将本发明仅限制为所显示的实施方案。相反地，与本文中所概述的原理及概念相符的其他实施方案也可归属于本发明的范畴内。

在某些实施方案中，提供了一种气体分布装置。该气体分布装置可包括用于衬底处理喷淋头的陶瓷花盘（faceplate）。该陶瓷花盘可包括第一图案的第一通孔，该第一图案的第一通孔被配置成当将该陶瓷花盘安装于该衬底处理喷淋头中且将该衬底处理喷淋头安装于衬底处理装置中时跨越衬底分布半导体工艺气体。该陶瓷花盘也可包括包括第二图案的第二通孔的电极。该电极可嵌入于该陶瓷花盘内，该第二图案可匹配该第一图案，且每个第二通孔的大小可大于该对应第一通孔。在某些另外的实施方案中，该陶瓷花盘可被配置成在不需要从衬底处理装置拆卸该衬底处理喷淋头的情形下从该衬底处理喷淋头能拆卸。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，每个第二通孔可具有直径，该直径是该对应第一通孔的直径加上0.04与该对应第一通孔的该直径中的两倍中的至少较大者。在该气体分布装置的某些另外实施方案中，第一通孔可具有介于0.02至0.06的直径。在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该第一通孔可具有大约0.05的直径。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该电极可以当将该气体分布装置安装于该衬底处理喷淋头中时距背对该衬底处理喷淋头的该陶瓷花盘的面大约0.05的深度嵌入于该陶瓷花盘内。在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该电极可为大约0.002厚。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，除位于当将该气体分布装置安装于该衬底处理喷淋头中时面向该衬底处理喷淋头的导电板的一侧上的一或多个电接触贴片之外，该电极完全可由陶瓷材料包住。在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该气体分布装置可包括一或多个导电路径。该一或多个导电路径可与该一或多个电接触贴片导电接触；且该导电路径中的至少一部分可经曝露以提供与该衬底处理喷淋头的电极功率或接地源连接的导电接触接口。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该气体分布装置可包括可电气连接至该导电接触接口的DC电压源。在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该DC电压源可被配置成供应介于0伏与200伏之间的一或多个DC电压。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中,该气体分布装置可包括接触环和一或多个支座（standoff）。该接触环和该一或多个支座可导电，该一或多个支座中的每一者可与该电极的该一或多个电接触贴片中的不同接触贴片导电接触；且每个支座可经由导电路径与该接触环电气连接。另外，该陶瓷花盘可包括一或多个盲支座孔，该盲支座孔各自包括当将该陶瓷花盘安装于该衬底处理喷淋头中时背对该衬底的开口端。每个盲支座孔可通过该电极端接（terminated），且每个盲支座孔可被配置成接纳该一或多个支座的对应支座。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该气体分布装置也可包括背板。该背板可被配置成与该接触环且与该衬底处理喷淋头的气体分布杆或杆套筒机械连接。该背板可形成从该接触环至该气体分布杆或杆套筒的导电路径。

在该气体分布装置的某些另外实施方案中，该陶瓷花盘可包括机械接口，该机械接口位于该陶瓷花盘的中心附近且被配置成与该衬底处理喷淋头的气体分布杆的互补机械接口配合。当该陶瓷花盘安装于该衬底处理喷淋头中时，该机械接口与该互补机械接口可配合在一起且该气体分布杆经由所配合的机械接口及互补机械接口可支撑该陶瓷花盘的该中心。