包括定位装置的气体分配组件的制作方法

1.本公开总体涉及用于减小气体分配组件中的簇射极板和排气管之间的偏心距的设备及其使用方法。


背景技术：

2.气相反应器比如化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)、原子层沉积(ald)等通常采用包括簇射极板的气体分配组件，用于在膜沉积过程中向衬底分配气体。为了实现期望的膜沉积均匀性，优选的是簇射极板保持在组件的中心。然而，随着整个沉积过程中温度的变化，组件的部件可能移动和/或膨胀，从而导致簇射极板偏离组件的中心。这种偏离中心会导致通过簇射极板的气体分布不均匀，造成沉积膜的厚度轮廓变化。
3.因此，期望用于沉积具有减小的偏心距和提高的均匀性的膜的改进的设备和方法。本部分中阐述的问题和解决方案的任何讨论已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，不应被认为是承认任何或所有的讨论在本发明做出时是已知的。


技术实现要素：

4.本公开的示例性实施例提供了用于减小气体分配组件中簇射极板和排气管之间的偏心距的设备和方法。虽然下面更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有设备和方法的缺点的方式，但总体上，本公开的各种实施例提供了具有定位装置和方法的气体分配组件，当使用从设备的簇射极板提供的气体时，该定位装置和方法可以用于提高膜沉积的均匀性。
5.在本公开的各种实施例中，气体分配组件包括包含外表面和顶表面的排气管、包含边缘的簇射极板，其中边缘包含外表面和底表面，并且其中边缘的底表面邻近排气管的顶表面，以及连接到邻近边缘外表面的排气管的五个或更多个定位装置，其中定位装置配置为减少簇射极板和排气管之间的不对准。
6.定位装置可以连接到排气管的顶表面。
7.在气体分配组件中，当气体分配组件处于标准温度和压力下时，簇射极板和排气管之间的偏心距可以是0.8+/-0.5mm。在气体分配组件中，当气体分配组件处于处理温度和压力下时，簇射极板和排气管之间的偏心距可以是0.2+/-0.5mm。
8.在各种实施例中，一种气体分配组件包括排气管，该排气管包括外表面和顶表面；包括边缘的簇射极板，其中边缘包括外表面和底表面，并且其中边缘的底表面邻近排气管的顶表面；以及一个或多个定位装置，其中每个定位装置包括止动件和附接装置，其中一个或多个定位装置连接到邻近边缘外表面的排气管的外表面，并且其中一个或多个定位装置配置成减少簇射极板和排气管之间的不对准。
9.排气管的外表面可以包括外周和缝隙，其中缝隙的表面比排气管的外周更靠近边缘的外表面，并且其中止动件通过附接装置附接到缝隙的外表面。
10.止动件可以包括矩形横截面。附接装置可以是螺钉、螺栓或其他合适的装置。
11.根据这些示例，气体分配组件可以包括围绕排气管大致均匀间隔开的两个或更多个定位装置。
12.在根据这些示例的气体分配组件中，当气体分配组件处于标准温度和压力下时，簇射极板和排气管之间的偏心距可以是0.79+/-0.05mm。在气体分配组件中，当气体分配组件处于处理温度和压力下时，簇射极板和排气管之间的偏心距可以是0.07+/-0.05mm。
13.在各种实施例中，提供了一种促进气体分配组件中的簇射极板和排气管之间对准的方法，该方法包括提供包括外表面和顶表面的排气管；提供包括边缘的簇射极板，其中边缘包括外表面和底表面，并且其中边缘的底表面邻近排气管的顶表面；以及将一个或多个定位装置附接到邻近边缘外表面的排气管的外表面，其中一个或多个定位装置包括止动件和附接装置；其中一个或多个定位装置促进簇射极板和排气管之间的对准。定位装置可以通过操纵(例如拧紧或松开)附接装置来调整。
14.根据该方法的示例，排气管的外表面包括外周和缝隙，其中缝隙的表面比排气管的外周更接近边缘的外表面，并且其中附接一个或多个定位装置包括将一个或多个定位装置附接至缝隙的外表面。
15.通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
16.当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整理解。
17.图1a示出了包括先前定位装置布置的气体分配组件的一部分。
18.图1b示出了图1a的气体分配组件，带有附接的簇射极板交换器。
19.图2示出了根据本公开实施例的带有定位装置的簇射极板和排气管。
20.图3示出了根据本公开实施例的定位装置。
21.图4示出了根据本公开实施例的当处于室温和处理温度下时簇射极板和定位装置之间的距离变化。
22.图5示出了根据本公开实施例沉积的膜的厚度轮廓。
23.图6示出了根据本公开实施例的定位装置。
24.图7示出了根据本公开实施例的定位装置。
25.图8示出了根据本公开实施例的簇射极板和定位装置。
26.图9示出了根据本公开实施例沉积的膜的厚度轮廓。
27.应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
28.尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本发明延伸超过这里描述的具体公开的实施例和/或用途及其明显的修改和等同物。因此，意图是所公开的本发明的范围不应被下面描述的具体公开的实施例所限制。
29.本公开总体涉及包括用于减少簇射极板和排气管之间的不对准的定位装置的设备、组件和系统及使用它们的方法。如下面更详细阐述，这里描述的示例性组件、设备、系统和方法可以用于减少簇射极板和排气管之间的偏心距，例如用于提高(例如沉积)过程的均匀性。
30.在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。气体可以包括穿过气体供应单元(比如簇射极板、气体分配装置等)的处理气体或其他气体。气体可以是在反应室内参与反应的反应物或前体，和/或包括环境气体，比如空气。
31.在本公开中，术语“偏心距”是指簇射极板的旋转轴线和排气管的旋转轴线之间的距离。在本公开中，旋转轴线是簇射极板和排气管的中心点或中心线。应当理解，簇射极板和排气管具有旋转轴线，即使簇射极板和排气管的外边缘不是圆形的。
32.在本公开中，变量的任何两个数字可以构成变量的可工作范围，因为可工作范围可以基于常规工作来确定，并且任何指示的范围可以包括或不包括端点。此外，所指出的变量的任何值(不管它们是否用“大约”表示)可以指精确值或近似值，并且包括等同物，并且在一些实施例中可以指平均值、中间值、代表性值、多数值等。此外，在本公开中，术语“由
…
构成”、“包括”、“包含”和“具有”在一些实施例中独立地指“通常或广义地包括”、“包含”、“基本由
…
构成”或“由
…
构成”。在本公开中，任何定义的含义在一些实施例中不一定排除普通和习惯的含义。
33.转到附图，图1a和1b示出了包括簇射极板110和排气管120的气体分配组件100的部分，其中四个销130和簇射极板交换器140用于运输簇射极板110和将簇射极板110定位在排气管120上。图1a示出了没有安装簇射极板的气体分配组件。图1b示出了使用簇射极板交换器140安装了簇射极板的气体分配组件100。
34.图2示出了根据本公开实施例的气体分配组件200。组件200包括簇射极板210、排气管220和定位装置230。图示的实施例包括八个定位装置230，其中六个定位装置230是可见的。在图示的实施例中，定位装置230大致均匀间隔开约45度。“大致均匀间隔开”是指以(360
÷
x)+/-5、1、0.5或0.1度间隔开，其中x是定位装置的数量。
35.根据该实施例的示例，气体分配组件200可以包括五个或更多个定位装置。在其他实施例中，气体分配组件200包括多个定位装置230，例如五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个等定位装置，它们例如可以是大致均匀间隔开的。在一些实施例中，定位装置230是销。然而，可以使用任何装置或机构，比如螺钉、螺栓等。
36.图3示出了气体分配组件200的一部分的放大视图，示出了根据本公开实施例的定位装置230。示出了定位装置230和簇射极板240的边缘240部分之间的距离或“销间隙”290。如图所示，定位装置230包括头部250和主体260，其中穿过头部250最外表面的距离是头部250的直径。在图示的实施例中，簇射极板/排气管(cl)的旋转中心线/轴线和定位装置230的外表面之间的距离270是225+0/-0.1mm。在图示的实施例中，cl和定位装置230的中心之间的距离280是233+0.4/-0.4mm。图3中所示的cl相对于所示装置的其他部件没有按比例绘制。
37.图4示出了当气体分配组件在室温与处理温度下操作时销间隙290的变化。如图所示，与在操作压力和温度(例如在400pa，排气管处130℃，簇射极板处150℃)下的距离相比，
在室温或标准温度和压力(stp)下，定位装置230(或销间隙290)和簇射极板210之间的距离更大。例如，定位装置230和簇射极板210之间的距离290在室温下可以在0.27mm和1.19mm之间，在处理温度下可以在0mm和0.64mm之间。如果没有定位装置230，簇射极板210在处理温度下可能会进一步不对准。使用定位装置减轻了不对准，从而减小了簇射极板210和排气管220之间的偏心距。
38.图6示出了根据本发明另一实施例的气体分配组件600的一部分的截面图。气体分配组件600包括簇射极板610、排气管620和定位装置630。定位装置630包括止动件640和附接装置650。在一些实施例中，止动件640包括矩形横截面。然而，可以使用任何形状的装置。在一些实施例中，附接装置650是螺钉。然而，可以使用任何装置或机构，比如销、螺栓等。示出了止动件640和簇射极板610之间的销间隙660。定位装置630提供两个公差，一个在止动件640和簇射极板610的外表面之间，一个在止动件640和排气管620之间。调整定位装置允许以相对较低的成本减小这两个公差。与在操作压力和温度(例如在400pa、排气管处130℃和簇射极板处150℃)下的距离相比，在室温或stp下，定位装置630和簇射极板610之间的距离可以更大。例如，定位装置630和簇射极板610之间的距离在室温下可以在0.74和0.84mm之间，在处理温度下可以在0.02mm和0.12mm之间。
39.图7示出了气体分配组件600的一部分的透视图，包括定位装置630，定位装置630包括附接装置650和止动件640。在一些实施例中，排气管620包括缝隙660，止动件640和附接装置650可以插入缝隙660中。缝隙660可以由足够宽以容纳止动件640的两个侧壁670和一个比排气管620的外表面680更靠近簇射极板610的表面来限定。
40.图8示出了簇射极板610和排气管620的俯视图，其中八个定位装置630以约45度大致均匀间隔开。在其他实施例中，可以使用两个或更多个定位装置630，例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、九个、十个、十一个、十二个等定位装置，它们例如可以是大致均匀间隔开的。
41.示例1
42.图5示出了包括定位装置230的气体分配组件的处理性能。使用每个直径为14.8mm的定位装置230，从而与使用每个直径为14.2mm的定位装置230相比，减小了销间隙，减轻了厚度轮廓变化。当观察14.8mm的定位装置时，没有观察到厚度轮廓变化，即使当排气管故意不对准时。此外，使用具有15.1mm和14.7mm直径的定位装置230的混合物不会导致厚度轮廓变化。在其他实施例中，定位装置230可以具有范围从14.4mm到15.2mm的头部250。
43.示例2
44.图9示出了包括定位装置630的气体分配组件的处理性能。记录过程(por)是以前的对准方法。“新”是使用本公开实施例的定位装置630的对准方法。在反应室(rc1和rc2)中使用定位装置630减小了沉积膜的平均厚度范围，并提高了沉积膜的厚度的一致性。
45.任何上述定位装置可以用于任何上述气体分配组件。可替代地，定位装置可以用于其他组件。
46.在一些实施例中，提供了一种使用一个或多个上述定位装置来促进气体分配组件中的簇射极板和排气管之间对准的方法。例如，在一些实施例中，该方法包括通过将五个或更多个定位装置插入排气管中来促进气体分配组件中的簇射极板和排气管之间的对准，其中排气管包括外表面和顶表面；簇射极板包括边缘，边缘包括外表面和底表面，并且边缘的
底表面邻近排气管的顶表面，其中定位装置配置成促进对准簇射极板和排气管。
47.该方法可包括围绕排气管大致均匀间隔地插入五至八个定位装置。该方法可包括将定位装置插入排气管的顶表面。
48.在一些实施例中，该方法可以包括使用如上所述并在图2-4中示出的气体分配组件200、簇射极板210、排气管220和定位装置230。
49.在一些实施例中，提供了一种促进气体分配组件中的簇射极板和排气管之间对准的方法，该方法包括提供包括外表面和顶表面的排气管；提供包括边缘的簇射极板，其中边缘包括外表面和底表面，并且其中边缘的底表面邻近排气管的顶表面；以及将一个或多个定位装置附接到邻近边缘外表面的排气管的外表面，其中一个或多个定位装置包括止动件和附接装置，其中附接一个或多个定位装置促进簇射极板和排气管之间的对准。
50.该方法可包括将一个或多个定位装置以大致均匀的间隔附接到排气管中。在一些情况下，附接一个或多个定位装置可包括将八个定位装置以大致均匀的间隔附接到排气管中。
51.在一些实施例中，该方法可以包括使用如上所述且如图6和7所示的气体分配组件600、簇射极板610、排气管620以及带有止动件640和附接装置650的定位装置630。
52.上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例。任何等同的实施例都在本发明的范围内。实际上，除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改比如所描述的元件的可替换的有用组合对于本领域技术人员来说从描述中会变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。