專利名稱：用于制程處理室噴灑頭的懸置機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于懸吊噴灑頭的設(shè)備及方法，其中噴灑頭是用于將氣體分配至制造平面顯示器、半導(dǎo)體及其它電子組件的真空處理室。更明確而言，本發(fā)明是關(guān)于最小化因懸置機(jī)構(gòu)與噴灑頭的熱膨脹及收縮所致的應(yīng)力。
背景技術(shù)：
一般像平面顯示器及集成電路的電子組件通常是由一連串制程步驟制造而成，使數(shù)種層沉積于一基材上，并使沉積材料蝕刻為所欲圖案。制程步驟通常包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制程、熱化學(xué)(非等離子)氣相沉積制程以及等離子增強(qiáng)蝕刻制程。
基材通常是安放于真空處理室(稱為制程處理室)內(nèi)的懸吊器(或稱為吸盤或工作件支撐件)上?；瘜W(xué)氣相沉積及蝕刻制程通常需要基材處于升高溫度下，使懸吊器可由某些機(jī)制(如電阻或輻射加熱)加熱。于等離子制程中，等離子便可供應(yīng)額外熱量至基材及懸吊器。
制程氣體混合物通常會經(jīng)由氣體分配板(通常稱為噴灑頭或噴灑器，具有數(shù)百或數(shù)千個(gè)孔洞或通道穿通其中)分配至制程處理室中。噴灑頭通常具有平面或略具弧度的下表面，設(shè)在鄰近基材(及懸吊器)上表面或與的平行處，且氣體通道分布在整個(gè)噴灑頭表面，以使分配通過噴灑頭的制程氣體均勻地分配于基材(及懸吊器)區(qū)域上。
于等離子制程中，電能或電磁能量可耦合至制程氣體，以將的激發(fā)成等離子態(tài)。電將可將氣體混合物解耦合為離子物種，以執(zhí)行所欲沉積或蝕刻制程。于電容激發(fā)的等離子處理室中，等離子是由施加于噴灑頭(作為陽極)、及懸吊器(作為陰極)間的射頻電源所激發(fā)。等離子處理室中噴灑頭的范例已揭示于1989年8月8日由Chang等人領(lǐng)證，共同受讓予本申請受讓人的美國專利第4,854,263號中。
一般都希望噴灑頭能維持在能與懸吊器相當(dāng)?shù)母邷?，使噴灑頭不會冷卻懸吊器。以往的噴灑頭設(shè)計(jì)是利用相當(dāng)厚的安裝凸緣將噴灑頭安裝在制程處理室壁，其中凸緣會因噴灑頭的熱被導(dǎo)至制程處理室相對較冷的室壁而維持在不樂見的低溫。反之，2002年11月12日由White等人所領(lǐng)證且受讓予本申請受讓人的美國專利第6,477,980號案、以及2004年8月10日由Keller等人所領(lǐng)證且受讓予本申請受讓人的美國專利第6,772,827號案中，是揭示一種具有薄懸吊壁的改良式噴灑頭懸置機(jī)構(gòu)，其具有高熱阻抗以讓噴灑頭所吸收的熱(來自受熱懸吊器及等離子)維持在噴灑頭中，藉以使噴灑頭溫度與懸吊器溫度相當(dāng)。
前述美國專利案6,477,980及6,772,827中更揭示了該懸吊壁可彎曲以容納受熱噴灑頭的熱膨脹。例如，前兩件專利案是描述一矩形鋁噴灑頭由四片懸置部件(懸吊壁)分隔，且該四件懸吊部件分別連接至噴灑頭的四側(cè)，每一懸吊壁均為矩形鋁薄片。每一薄片都薄到足以彎曲，使得其可以大致垂直于薄片表面的方向快速彎曲，來容納噴灑頭的熱膨脹。
前述美國專利第6,772,827(第5-7圖及第17圖)更描述一額外的改良，其中每一懸吊壁并非堅(jiān)固地接附至噴灑頭，而是藉由噴灑頭邊緣向下凸入的銷所連接，以與每一懸吊壁底部凸緣中的對應(yīng)狹縫囁合。所述狹縫較銷為大，以讓各懸吊壁可按平行于懸吊壁平面的水平方向(亦即垂直于懸吊壁彎曲的方向)相對于噴灑頭作滑動。如該專利中所述，在處理室蓋件開放于大氣時(shí)，如此的滑動對于容納懸置機(jī)構(gòu)的快速熱收縮有相當(dāng)助益，因其可使懸置機(jī)構(gòu)冷卻較厚實(shí)的噴灑頭為快。
然而，申請人發(fā)現(xiàn)在噴灑頭及懸置機(jī)構(gòu)底部凸緣的溫度超過攝氏220度時(shí)，鋁的黏滯現(xiàn)象(stiction)有時(shí)會阻礙了懸吊壁相對于噴灑頭作滑動。因此，若處理室蓋件在懸置機(jī)構(gòu)仍熱的時(shí)后開啟，懸置機(jī)構(gòu)可能會受到熱沖擊，使懸置機(jī)構(gòu)快速冷卻及收縮，同時(shí)底部凸緣仍黏附于噴灑頭。
此外，即便銷及狹縫可成功阻卻懸置機(jī)構(gòu)與噴灑頭間的應(yīng)力，所述銷與狹縫仍無法阻檔懸吊壁內(nèi)因懸吊壁上方部及下方部間有快速溫差變化所致的潛在傷害性應(yīng)力。申請人已發(fā)現(xiàn)在熱懸置機(jī)構(gòu)突然冷卻時(shí)通常會有這樣的快速溫差變化。這樣的快速冷卻也會在高溫制程步驟(例如熱化學(xué)氣相沉積或等離子制程步驟)后緊接著實(shí)施低溫步驟(例如處理室潔凈步驟)時(shí)發(fā)生。因此，業(yè)界對于可減少懸吊壁中熱誘發(fā)應(yīng)力的改良設(shè)計(jì)仍有需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括各種可個(gè)別或結(jié)合使用以改善懸吊壁內(nèi)熱誘發(fā)應(yīng)力的實(shí)施態(tài)樣。
本發(fā)明其中一種態(tài)樣為氣體密封外圍，用于封圍空間(即，進(jìn)氣空間)的側(cè)，其中制程氣體可藉由所述側(cè)自處理室壁中的進(jìn)氣口進(jìn)入噴灑頭中的出氣口。因?yàn)闅怏w密封外圍具有氣體封圍功能，懸置機(jī)構(gòu)較佳可設(shè)于該氣體密封外圍所封圍的空間的外側(cè)，以使氣體密封外圍保護(hù)懸置機(jī)構(gòu)不暴露于制程氣體中。
更明確而言，氣體密封外圍是連接于處理室壁或噴灑頭，但并非連接于兩者。氣體密封外圍未連接至處理室壁或噴灑頭的上或下端可藉由數(shù)個(gè)間隙與處理室壁或噴灑頭分隔，其中所述間隙的結(jié)合面積并未大于氣體密封外圍的外表面積的三分之一。
本發(fā)明的第二態(tài)樣為一種具有一或多個(gè)懸吊壁的懸置機(jī)構(gòu)，每一懸吊壁包括一或多個(gè)開口，共同占據(jù)懸吊壁至少百分之五的面積。所述開口可減少懸吊壁暴露在制程處理室內(nèi)氣體的面積，以減少懸置機(jī)構(gòu)中的應(yīng)力，進(jìn)而降低懸置機(jī)構(gòu)及前述氣體間的熱傳送速率。
當(dāng)不慎開啟處理室蓋件而讓處理室內(nèi)部在未先冷卻處理室組件便暴露于周遭大氣時(shí)，所述開口對于減少懸吊壁內(nèi)的應(yīng)力(熱沖擊)特別有利。所述開口可減少懸吊壁暴露在周圍大氣壓力下突入處理室的冷卻空氣的面積。
本發(fā)明的第三態(tài)樣為一種具有一或多個(gè)懸吊壁的懸置機(jī)構(gòu)，所述懸吊壁中各包括一或多個(gè)大致垂直配置的裂口(rifts)。一或多個(gè)大致垂直配置的裂口可為大致垂直伸長的單一裂口、或數(shù)個(gè)任一形狀的裂口彼此以大致垂直方向分隔。對本專利說明書及申請專利范圍而言，「大致垂直」意指垂直45度角內(nèi)。裂口可為任一形狀的狹縫、穿孔或開口，以整個(gè)延伸通過懸吊壁?；蛘撸芽诳蔀椴徽麄€(gè)延伸通過懸吊壁的溝槽或缺口。較佳而言，所述裂口可藉由削弱裂口位置處的壁的方式改善懸吊壁中的應(yīng)力，藉以協(xié)助懸吊壁響應(yīng)熱應(yīng)力的水平彎曲或形變。
本發(fā)明的第四態(tài)樣包括以數(shù)個(gè)懸吊壁取代所述懸吊壁的至少一者，其中該數(shù)個(gè)懸吊壁各中心部為共平面。以兩個(gè)、三個(gè)或更多共平面的懸吊壁取代一懸吊壁的方式可減少各懸吊壁寬度約二、三或更多倍，藉以相應(yīng)地降低各懸吊壁中任一熱誘發(fā)應(yīng)力的水平分量。


圖1為等離子處理室的部分截面、概要側(cè)視圖，其包括本發(fā)明的氣體密封外圍。
圖2為懸置機(jī)構(gòu)、噴灑頭及氣體密封外圍的垂直截面圖。
圖3為懸置機(jī)構(gòu)的平面圖，其顯示本發(fā)明較佳實(shí)施例的特征具有習(xí)知設(shè)計(jì)的態(tài)樣。
圖4為圖1的等離子處理室的部分截面概要圖，其更包括用于噴灑頭的中心支撐件。
圖5為第1、2及4圖的氣體密封外圍的概要圖。
圖6、7及8為圖2懸置機(jī)構(gòu)、噴灑頭及氣體密封外圍的垂直截面圖，但顯示鄰近氣體密封外圍下端的噴灑頭邊緣部分的替換實(shí)施例。
圖9為懸置機(jī)構(gòu)的一壁的側(cè)視圖，其具有本發(fā)明第二實(shí)施態(tài)樣中垂直延伸的伸長開口。
圖10為懸置機(jī)構(gòu)的一壁的替換實(shí)施例側(cè)視圖，其開口皆延伸至懸置機(jī)構(gòu)底部邊緣。
圖11為懸置機(jī)構(gòu)的一壁的第二實(shí)施例側(cè)視圖，其中各開口是僅繞開口周圍部分切割的方式形成，但留有一邊緣完整。
圖12為懸置機(jī)構(gòu)的一壁的側(cè)視圖，其具有本發(fā)明第三實(shí)施例的一或多個(gè)垂直伸長裂口。
圖13為懸置機(jī)構(gòu)的一壁的替換實(shí)施例側(cè)視圖，其具有一或多個(gè)垂直配置的裂口，其中各垂直配置裂口至少包含數(shù)個(gè)以大致垂直方向間隔的裂口。
圖14為懸置機(jī)構(gòu)的平面圖，其依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例，具有以垂直間隙分隔的數(shù)個(gè)共平面懸吊壁。
主要組件符號說明10 工作件 12 工作件支撐件、吸盤、晶座14-18 處理室壁14 處理室側(cè)壁及頂壁16 蓋件 18 頂壁、進(jìn)氣歧管19 蓋體(非功能性) 20 噴灑頭/散流器22 出氣通道 26 進(jìn)氣通道28 進(jìn)氣轉(zhuǎn)向板 30 進(jìn)氣空間(進(jìn)氣歧管的內(nèi)部區(qū)域)31 排氣狹縫 32 排氣空間33-38 介電襯墊40 螺栓42 U型條 45-48 O型環(huán)50 懸吊壁 52 上凸緣54 下凸緣 56 安裝孔57 安裝孔 60 噴灑頭邊緣62 溝槽 64 銷66 溝槽 68 突起70 氣體密封外圍 72 上凸緣74 內(nèi)表面 80 開口81 側(cè)壁部分 82 箭頭84 裂口 86 開口100 中心支撐件102 橫向氣體通道104 下方氣體通道 106 安裝環(huán)108 制動螺桿具體實(shí)施方式
1.制程處理室概述圖1及圖2是顯示一制程處理室，其包括本發(fā)明的懸吊噴灑頭20及氣體密封外圍70。在描述本發(fā)明的前，將先說明制程處理室的其它組件。
制程處理室為適于化學(xué)處理工作件或基材10的真空處理室，該化學(xué)處理為一是列制造工作件上的電子組件(例如平面顯示器或半導(dǎo)體)步驟的其中一步。工作件是藉由工作件支撐件12支撐于處理室內(nèi)，該支撐件也稱為靜電吸盤或晶座(susceptor)?？捎谔幚硎覂?nèi)進(jìn)行制程處理的工作件10的常見范例包括上面可制造平面顯示器的矩形玻璃基材、或上面可制造集成電路的圓形半導(dǎo)體晶圓。
制程處理室具有一蓋體或處理室壁14、16、18，其可使處理室內(nèi)部呈真空封圍。于所示實(shí)施例中，處理室的側(cè)壁及底璧也可制造成單一壁14。處理室壁的頂部設(shè)有一鉸蓋件16以及一進(jìn)氣歧管頂壁18。工作人員可藉由升舉或移除蓋件16的方式進(jìn)出處理室內(nèi)部。O型環(huán)45、46、48(若干未顯示)可提供處理室側(cè)壁及底璧14、處理室蓋件16及進(jìn)氣歧管頂壁18間的真空密封。處理室側(cè)壁及底璧14、處理室蓋件16及進(jìn)氣歧管頂壁18皆為處理室壁可考量的部分。
于工作件上進(jìn)行制造半導(dǎo)體或其它電子組件的制程中，或?qū)⒁换蚨喾N制程氣體經(jīng)由進(jìn)氣歧管分配至處理室中。進(jìn)氣歧管包括進(jìn)氣歧管頂壁18、噴灑頭20(也稱為散流器或氣體散流板)以及進(jìn)氣歧管側(cè)壁(下文將再予界定)，其等共同圍繞一空間，此處稱為進(jìn)氣空間(gas inlet plenum)30，而構(gòu)成進(jìn)氣歧管的內(nèi)部區(qū)域。
至少一進(jìn)氣通道26會耦接于外部氣體源(未示出)及進(jìn)氣空間30之間。于圖1實(shí)施例中，進(jìn)氣通道為一延伸過進(jìn)氣歧管頂壁18的開口或管部。該氣體源可供應(yīng)制程氣體至進(jìn)氣通道26，使氣體由該處流入進(jìn)氣空間30，接著經(jīng)由噴灑頭20中的出氣通道22由進(jìn)氣空間流入處理室內(nèi)部。數(shù)百或數(shù)千各個(gè)進(jìn)氣通道22通常是均勻分布在噴灑頭的整個(gè)區(qū)域。
習(xí)知真空泵(未示出)可將處理室內(nèi)維持在所欲的真空位準(zhǔn)，并經(jīng)由環(huán)形排氣狹縫31將制程氣體及反應(yīng)產(chǎn)物自處理室排出，接著排入環(huán)形排氣空間32，繼而通過排氣通道(未示出)進(jìn)入泵。
進(jìn)氣歧管側(cè)壁則界定為一或多個(gè)制程處理室組件，其可共同提供進(jìn)氣歧管頂壁18及噴灑頭20間的氣體密封。于圖2所示較佳實(shí)施例中，本發(fā)明新穎的氣體密封外圍70(下文將詳述)也可作為進(jìn)氣歧管側(cè)壁。于未設(shè)氣體密封外圍(但其余皆同)的替換實(shí)施例中，懸置機(jī)構(gòu)50便可作為進(jìn)氣歧管側(cè)壁。
進(jìn)氣歧管側(cè)壁應(yīng)能提供充分緊密的氣體密封-亦即，足以阻止氣體泄漏(藉由流經(jīng)噴灑頭出氣通道22而非由進(jìn)氣歧管側(cè)壁中的間隙泄漏的方式)-以使流入進(jìn)氣空間30的多數(shù)氣體進(jìn)入制程處理室內(nèi)部?？山邮艿男孤┝咳Q于工作件上實(shí)施的制程，但于多數(shù)制程中泄漏應(yīng)小于百分之十。亦即，經(jīng)由進(jìn)氣通道26進(jìn)入進(jìn)氣空間的氣體只有小于百分之十(十分之一)應(yīng)經(jīng)由進(jìn)氣歧管側(cè)壁泄漏，使至少百分的九十的氣體經(jīng)由進(jìn)氣通道22分配至制程處理室。最壞的情況下，進(jìn)入進(jìn)氣空間的氣體不應(yīng)有超過百分之四十經(jīng)由進(jìn)氣歧管側(cè)壁泄漏出。
進(jìn)氣歧管一般包含進(jìn)氣轉(zhuǎn)向板(gas inlet deflector)28，以阻止氣體按直線路徑由進(jìn)氣通道26流入噴灑頭中心處筆直緊鄰的出氣通道22，藉以協(xié)助噴灑頭中心及邊緣處的各個(gè)氣體流率均勻化。于圖1實(shí)施例中，進(jìn)氣轉(zhuǎn)向板28是由圓形盤組成，其直徑略大于進(jìn)氣通道26的直徑，且藉由柱部(未示出)懸吊于進(jìn)氣通道下方。
于較佳實(shí)施例中，噴灑頭20為3公分厚的鋁板。較佳而言，該鋁板應(yīng)夠厚至足以使其在大氣壓力下處理室內(nèi)形成真空時(shí)不會明顯變形。
噴灑頭20周圍是以可彎曲懸置機(jī)構(gòu)懸吊，其包含一或多個(gè)懸吊壁50。懸置機(jī)構(gòu)的彎曲性能容納噴灑頭在溫度升降時(shí)的快速膨脹及收縮。懸置機(jī)構(gòu)下文將在標(biāo)題“2.用于噴灑頭的可彎曲懸置機(jī)構(gòu)”中細(xì)述。
于制程處理室中進(jìn)行的某些類型工作件制造制程(例如熱化學(xué)氣相沉積)是于無等離子下實(shí)施。許多其它制程(如等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積或等離子蝕刻制程)則需要等離子。適用于等離子制程的制程處理室稱為等離子處理室。
在一類型的等離子處理室中，是藉由電容耦合電源(利用連接至處理室內(nèi)的電極的射頻電源供應(yīng)器(未示出))予等離子的方式于處理室內(nèi)形成或維持將電源。于電容耦合等離子處理室中，噴灑頭20通常是由導(dǎo)電材料(較佳為鋁)組成，以使其作為電極。因此，提供充分導(dǎo)電及穩(wěn)定的電性接觸予噴灑頭以操控射頻電源的高位準(zhǔn)(通常為千瓦級)非常重要。
于某些等離子處理室配置中，噴灑頭20是直接連接至電性接地的處理室壁14-18。然而，所示實(shí)施例的等離子處理室配置中噴灑頭20是電性接至射頻電源供應(yīng)器的一不接地輸出，以使噴灑頭作為陽極。處理室側(cè)及底璧14以及處理室蓋件16是連接至電接地端并因此可作為陰極。懸吊器或工作件支撐件12一般也是電性接地，但可選擇性連接至第二射頻電源供應(yīng)器(通常稱為偏壓電源供應(yīng)器)。本發(fā)明無論是否噴灑頭為射頻供電都相當(dāng)有用。
因?yàn)檫M(jìn)氣歧管頂壁18及噴灑頭20為射頻供電，介電襯墊33、34、35、36安裝于此等射頻供電的組件以及電性接地的處理室蓋件16之間。為將等離子集中在處理室中工作件支撐件12及噴灑頭20之間，處理室中靠近工作件支撐件或噴灑頭的其它金屬表面通常會以介電襯墊覆蓋。例如，圖1是顯示一覆蓋處理室蓋件16的介電襯墊37及覆蓋處理室側(cè)壁14的內(nèi)表面的介電襯墊38。
蓋體19通常是接附至處理室蓋件16的頂部，以保護(hù)工作人員不會意外接觸射頻供電的頂壁18或噴灑頭。由于蓋體19對于此處所述其它處理室組件的功能并非如此重要，下文不會再作進(jìn)一步討論。
于等離子處理室中，噴灑頭中的出氣通道22直徑應(yīng)小于等離子暗區(qū)的寬度，以避免等離子處理室內(nèi)的等離子進(jìn)入進(jìn)氣空間30。暗區(qū)寬度以及因應(yīng)的排氣通道的最佳直徑，乃取決于處理室所欲實(shí)施的特定半導(dǎo)體制造制程的處理室壓力及其它參數(shù)?；蛘?，為利用特別難以分解的試劑氣體實(shí)施等離子制程，一般可能希望利用具有窄入口以及寬、喇叭狀出口的通道，如前文提及授予Chang等人的美國專利第4,854,263號案中所述。
處理室組件應(yīng)由不會污染半導(dǎo)體制造制程(欲實(shí)施于處理室中)、且可抵抗制程氣體腐蝕的組件組成。鋁為用于處理室內(nèi)所有組件(除O型環(huán)及介電襯墊33-36)的較佳材料。
2.用于噴灑頭的可彎曲懸置機(jī)構(gòu)圖2及圖3更詳細(xì)顯示懸置機(jī)構(gòu)。噴灑頭20是由可彎曲懸置機(jī)構(gòu)所懸吊，可彎曲懸置機(jī)構(gòu)包括一或多個(gè)可彎曲懸吊壁50。懸置機(jī)構(gòu)的彎曲性可容納噴灑頭在溫度升降時(shí)的快速膨脹及收縮。
噴灑頭20膨脹的量與噴灑頭的溫度及其寬度兩者成比例。由于寬度的關(guān)是，在處理較大工作件(例如大型面板顯示器)所需較大噴灑頭時(shí)，能否不發(fā)生機(jī)械應(yīng)變下容納噴灑頭的熱膨脹就變的相當(dāng)重要。為最小化來自工作件及懸吊器傳至噴灑頭的熱，一般希望能將噴灑頭溫度維持在攝氏350至400度，同時(shí)于處理室中進(jìn)行化學(xué)氣相沉積制程。于如此高溫下，鋁噴灑頭在各維度上會有約百分之一(1％)的膨脹。例如，寬度105公分×125公分的噴灑頭會膨脹約12厘米。而噴灑頭的各邊緣會相對于噴灑頭中心處的固定參考點(diǎn)向外膨脹此量的一半(0.5％)。
于處理室一般操作期間，當(dāng)噴灑頭20的寬度響應(yīng)其溫度增加而膨脹時(shí)，噴灑頭會推動可彎曲懸掛壁50向外彎曲(亦即，以沿著噴灑頭半徑方向，其大概垂直于懸置機(jī)構(gòu)的平面)噴灑頭所膨脹的量。
為支撐噴灑頭的重量，可彎曲懸置機(jī)構(gòu)50的上方部是直接或間接連接至處理室壁14-18，且懸置機(jī)構(gòu)的下方部亦直接或間接連接至噴灑頭20。所謂“間接連接”是指懸置機(jī)構(gòu)的上方部與處理室壁之間可能連接有中間組件，例如介電襯墊或安裝凸緣。同樣的，前述中間組件也可連接于懸置機(jī)構(gòu)的下方部及噴灑頭之間。
在本專利說明書中，當(dāng)描述兩個(gè)組件相連接時(shí)，除非特別指明，否則它們也可為直接或間接連接，而兩個(gè)組件也可建構(gòu)為單一材料部件，而非兩個(gè)獨(dú)立部件彼此相接。例如，懸置機(jī)構(gòu)50及噴灑頭20可由單一鋁塊加工而得。
所示實(shí)施例是用于處理其上欲制造平面顯示器的大型矩形玻璃基材或工作件10。工作件支撐件或晶座12、進(jìn)氣歧管頂壁18以及噴灑頭20截面均為矩形。懸置機(jī)構(gòu)至少包含四個(gè)懸吊壁50，分別連接至噴灑頭的四側(cè)。四個(gè)懸吊壁的各者為一鋁片，其具有延伸于進(jìn)氣歧管頂壁18及噴灑頭之間的中心平面部。中心平面部薄至足以彎曲，以使其可響應(yīng)噴灑頭熱膨脹及收縮而作彎曲。
四個(gè)板片50的各者于靠近其上端處呈直角彎曲，以形成上凸緣52；并于靠近其下端處呈直角彎曲以形成下凸緣54，如圖3所示。
各懸吊壁50的上凸緣52是以螺栓40接附至進(jìn)氣歧管頂壁18。較佳而言，各上凸緣52與進(jìn)氣歧管頂壁的連接可藉由鋁條42強(qiáng)化的，鋁條具有U型截面，延伸各上凸緣52的整個(gè)寬度，并位于該螺栓頭及上凸緣之間。所示實(shí)施例包括四個(gè)強(qiáng)化條部42，每一上凸緣52適配一條部。
各懸吊壁的下凸緣54是可滑動地安裝于噴灑頭邊緣60中的溝槽62內(nèi)。未避免下凸緣54由溝槽62滑出，各下凸緣具有數(shù)個(gè)安裝孔56、57，且各安裝孔皆囁合一自噴灑頭邊緣向下延伸的對應(yīng)銷64。如圖2所示，噴灑頭邊緣包括一鄰近各銷的切口(cutout)，以提供銷插入的空間。在插入后，各銷的下端可向內(nèi)彎折以使其卡合在噴灑頭邊緣的小向外突出部的上，避免銷掉入。
如圖3所示，少數(shù)靠近各下凸緣54中心處的安裝孔56是呈圓形，其直徑僅略大于銷的直徑，界已維持噴灑頭中心以及懸吊壁50之間的對齊。其余安裝孔57則以平行于下凸緣長直徑的方向拉長，以讓噴灑頭及下凸緣間沿前述方向(亦即，沿平行噴灑頭邊緣的水平方向以及垂直懸掛壁中心部平面的垂直方向)有相對的熱膨脹及收縮。
可彎曲懸置機(jī)構(gòu)50可支撐前述圖1實(shí)施例中噴灑頭的整個(gè)重量。由于此實(shí)施例的懸置機(jī)構(gòu)僅有鄰近其邊緣處支撐噴灑頭，噴灑頭中心會隨時(shí)間而下陷。為避免中心下陷，較佳是將噴灑頭中心支撐件100-108加至懸置機(jī)構(gòu)，如圖4所示。
噴灑頭中心支撐件100-108具有一管狀氣體導(dǎo)管100，延伸過進(jìn)氣歧管頂壁18中的中心開口。噴灑頭20于其上表面中心處具有一凹洞，延伸噴灑頭約三分之二的深度。氣體導(dǎo)管的下端會延伸至此凹洞并藉凸緣機(jī)械地支撐噴灑頭中心，該凸緣是自氣體導(dǎo)管下端往外徑向延伸以抵鄰噴灑頭互補(bǔ)凸緣(徑向向內(nèi)延伸于凹洞開口的上)的底面。因此，中心支撐件100-108會支撐噴灑頭重量的一部份，而可彎曲懸置機(jī)構(gòu)50則支撐其余重量。
數(shù)個(gè)徑向延伸的氣體通道102可將氣體導(dǎo)管100耦接至進(jìn)氣空間30。一或多個(gè)向下延伸的通道104會將氣體導(dǎo)管內(nèi)部耦接至凹洞或氣體導(dǎo)管底部與噴灑頭氣體通道22(凹洞下方)上端之間的空間。因此，氣體導(dǎo)管100及氣體通道102、104內(nèi)部結(jié)合起來便成為進(jìn)氣通道26。
氣體導(dǎo)管100的上端藉由安裝環(huán)106及制動螺桿108(使氣體導(dǎo)管高度可作調(diào)整)安裝于處理室蓋體19。升起氣體導(dǎo)管可將噴灑頭102中心提高。因此，氣體導(dǎo)管的高度可作調(diào)整，以避免噴灑頭中心下陷或達(dá)噴灑頭所欲的輪廓。
安裝環(huán)106可圍繞氣體導(dǎo)管100的部分而延伸通過處理室蓋體。安裝環(huán)106是堅(jiān)固接附至處理室蓋體，較佳是藉由螺栓的方式為之。氣體導(dǎo)管的上端藉由數(shù)個(gè)制動螺桿接附至安裝環(huán)的上端，以使氣體導(dǎo)管的高度可藉由旋轉(zhuǎn)螺栓的方式進(jìn)行調(diào)整。更明確而言，氣體導(dǎo)管的上端具有向外延伸的凸緣，其具有數(shù)個(gè)螺孔以承接制動螺桿。各螺栓的下端是延伸至安裝環(huán)中的螺孔。制動螺桿(jack screw)為一種普通螺栓，名詞“制動(jack)”僅為描述其功能。
本發(fā)明下文所述全部態(tài)樣對于圖4具有噴灑頭中心支撐件的實(shí)施例、以及圖1不具前述中心支撐件的實(shí)施例皆有助益。
3.冷卻期間懸置機(jī)構(gòu)應(yīng)力的問題為最小化懸置機(jī)構(gòu)50及噴灑頭20間因熱膨脹差異造成的應(yīng)力，懸置機(jī)構(gòu)及噴灑頭較佳是由相同材料組成，較佳為鋁，以使其響應(yīng)溫差時(shí)有相同量的膨脹與收縮。此外，先前所述將各懸吊壁的下凸緣滑動接附至(利用數(shù)個(gè)與伸長孔洞囁合的銷)噴灑頭的方法可使懸吊壁及噴灑頭間有特定的相對移動量，以容納可能因懸吊壁與噴灑頭間的溫差所導(dǎo)致的熱膨脹差異。
然而，如發(fā)明背景所述，懸吊壁內(nèi)溫度梯度的快速差異會致使懸吊壁內(nèi)有應(yīng)力產(chǎn)生，而最后使懸置機(jī)構(gòu)變形、破裂或扯裂。于實(shí)務(wù)中，此種溫度梯度的快速差異通常是因?qū)嵤┲瞥添樞蛑械母邷刂瞥滩襟E(如熱化學(xué)氣相沉積或等離子制程步驟)時(shí)懸吊壁的快速冷卻所致。同樣的，若處理室蓋件16不慎打開，且在未先使處理室組件(特別是噴灑頭)冷卻至室溫便使懸吊壁50暴露于周遭大氣而快速冷卻時(shí)，快速冷卻的情況就會發(fā)生。
當(dāng)前述快速冷卻發(fā)生時(shí)，懸吊壁50通常會因其可能較佳是較噴灑頭為薄(而因此有較低的熱質(zhì)量)的關(guān)是而冷卻較噴灑頭20為快。懸吊壁傾向能夠薄到可作極度彎曲，使其可向外彎曲而容納噴灑頭的熱膨脹。反之，噴灑頭也至少應(yīng)夠厚到足以避免噴灑頭響應(yīng)溫度梯度時(shí)下表面輪廓的變形，因任何前述變形都將使工作件上正進(jìn)行的制程有空間上的不均勻。例如，于較佳實(shí)施例中懸吊壁鋁板厚度為1mm，而鋁噴灑頭厚度為30mm。
當(dāng)冷卻氣體供應(yīng)至進(jìn)氣空間30時(shí)，懸吊壁50將會因懸吊壁有較低的熱質(zhì)量而冷卻較噴灑頭20快些。此外，因噴灑頭冷卻較慢且具有較高的熱質(zhì)量，噴灑頭會傳熱予各懸吊壁的下方部，以避免下方部冷卻的與上方部一樣快。各懸吊壁50的冷上方部與熱下方部間的溫度梯度會于各懸吊壁中形成機(jī)械應(yīng)力，這是因?yàn)樯戏讲坷鋮s較快，故其收縮較下方部為快。此種由溫度梯度所導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力通常稱為熱應(yīng)力或熱沖擊。
本發(fā)明提出四種解決方案，其可單獨(dú)或結(jié)合使用以降低懸吊壁中的熱應(yīng)力(1)氣體密封外圍，其可協(xié)助保護(hù)懸吊壁不會直接與制程氣體接觸；(2)懸吊壁中的開口，其在處理室蓋件開啟時(shí)可減少懸吊壁暴露于制程氣體或周圍溫度的機(jī)會；(3)一或多個(gè)大致垂直配置的裂口，位于懸吊壁中以協(xié)助懸吊壁的水平彎折或彎曲；(4)數(shù)個(gè)懸吊壁，其各自的中心部為共平面。
4.氣體密封外圍如圖1、2、4及5所示，本發(fā)明的一態(tài)樣為氣體密封外圍70，其用于封圍空間(即，進(jìn)氣空間30)的側(cè)邊，制程氣體會由處理室壁中的進(jìn)氣口26經(jīng)由該空間流入噴灑頭20中的出氣口22。
于發(fā)明背景中所述的習(xí)知懸吊噴灑頭中，進(jìn)氣空間的測邊是以懸吊壁封圍。于本發(fā)明態(tài)樣中，是藉由氣體密封外圍70提供此氣體封圍的功能，而非懸吊壁。因此，本發(fā)明是使懸吊壁50較佳地位于氣體密封外圍所封圍的空間(亦即，進(jìn)氣空間30)外側(cè)，以使氣體密封外圍介于進(jìn)氣空間30及懸吊壁50之間，如圖1、2、4及5的較佳實(shí)施例所示。于此較佳實(shí)施例中，氣體密封外圍可保護(hù)懸吊壁不會直接接觸進(jìn)入處理室中的制程氣體，藉此可在處理室中進(jìn)行熱制程后突然有冷的制程氣體供入時(shí)，降低懸置機(jī)構(gòu)內(nèi)的冷卻速率以及溫度梯度。
于圖4的替代實(shí)施例中，可彎曲懸吊壁50是維持在進(jìn)氣空間30外側(cè)，但懸置機(jī)構(gòu)更包括一位于進(jìn)氣空間內(nèi)的噴灑頭中心支撐件100。亦即，中心支撐件100并未受氣體密封外圍70保護(hù)不與制程氣體接觸。
現(xiàn)暫放下所述實(shí)施例，回頭參照本發(fā)明的一般說明，氣體密封外圍70是延伸于一鄰近處理室壁14-18的上方部以及一鄰近噴灑頭20的下方部之間。如下面三段所將解釋，“鄰近(adjacent)”意指“連接至(connected to)”、“鄰抵(abutting)”或“藉由下文所界定的一或多個(gè)間隙分隔(separatedfrom by one or more of the gaps defined in the following paragraphs)”。
氣體密封外圍70是連接至處理室壁或噴灑頭，但并未連接至兩者。亦即，要不氣體密封外圍的上端是連接至處理室壁、就是氣體密封外圍的下端連接至噴灑頭，但并非兩者皆連接。因此，與連接至處理室壁與噴灑頭兩者的懸置機(jī)構(gòu)50不同的是，氣體密封外圍并不會支撐噴灑頭的重量，且氣體密封外圍有較多的自由度可作膨脹與收縮，而不會受限于噴灑頭及處理室壁間的距離。氣體密封外圍未連接至處理室壁或噴灑頭的上或下端稱為氣體密封外圍的“未連接”端。
為辨明先前段落中所用的名詞，若氣體密封外圍70的上端連接至處理室壁14-18，則氣體密封外圍的下端便為氣體密封外圍的“未連接端”，而“該一組件(said one component)”則為噴灑頭20。反之，若氣體密封外圍的下端連接至噴灑頭，則氣體密封外圍的上端便為氣體密封外圍的“未連接端”，而“該一組件”則為處理室壁。
因?yàn)闅怏w密封外圍70并未連接至處理室壁14-18或噴灑頭20的任一者，氣體密封外圍未連接的上或下端可藉數(shù)個(gè)間隙與該一組件分隔，其中該數(shù)個(gè)間隙數(shù)目大于或等于零。若間隙數(shù)目為零，表示氣體密封外圍未連接的端鄰抵該一組件，如第6及7圖的實(shí)施例所示，下文將再予詳述。圖8(也描述于下文)是繪示氣體密封外圍與懸置機(jī)構(gòu)間間隙數(shù)目非零的態(tài)樣。
氣體密封外圍是經(jīng)配置使其包圍處理室壁及噴灑頭間的區(qū)域的側(cè)邊，以使處理室壁、噴灑頭、氣體密封外圍以及前述間隙可共同封圍進(jìn)氣空間30，亦即，制程氣體可自進(jìn)氣通道26通過該空間流入出氣通道22。(此處用詞“包圍”是指圍繞或環(huán)繞前述區(qū)域的側(cè)邊，而非暗指一環(huán)狀外形)。
如前文所述，氣體密封外圍較佳是由懸吊壁50朝內(nèi)徑向地設(shè)置，以使氣體密封外圍介于進(jìn)氣空間與懸吊壁50之間，亦即，使懸吊壁50位于進(jìn)氣空間30外側(cè)。若間隙數(shù)目如先前內(nèi)容界定為零(亦即，若氣體密封外圍及該組件間未連接的上或下端間未有間隙、且氣體密封外圍未連接該組件時(shí)，其中前述組件為處理室壁14-18或噴灑頭20，如先前內(nèi)容所解釋者)，則氣體密封外圍70將完全阻卻制程氣體流經(jīng)進(jìn)氣空間30與懸置機(jī)構(gòu)接觸。
反之，若有前述間隙存在，一部份進(jìn)入進(jìn)氣空間30的制程氣體會由所述間隙泄漏并接觸懸吊壁50，因而不樂見地冷卻懸吊壁。一部份經(jīng)由所述間隙泄漏的制程氣體大致與所述間隙的結(jié)合面積對氣體密封外圍的內(nèi)表面74的面積(亦即，面對進(jìn)氣空間30的表面，即面對進(jìn)氣歧管的內(nèi)部30)的比例成比例。為使氣體密封外圍能實(shí)質(zhì)上保護(hù)懸吊壁不受制程氣體流的冷卻，本發(fā)明亦預(yù)期了所述間隙的結(jié)合面積不應(yīng)大于氣體密封外圍內(nèi)表面積的三分之一，較佳不大于十分之一。
于所示進(jìn)氣歧管頂壁18及噴灑頭20為矩形截面的較佳實(shí)施例中，氣體密封外圍70較佳包括四片分別連接至進(jìn)氣歧管頂壁四側(cè)的部件，而四部件的各者較佳為矩形鋁片。
氣體密封外圍70各片的下端較佳懸掛鄰近噴灑頭20的邊緣60，以最小化氣體密封外圍以及噴灑頭間的任一間隙尺寸。于圖2所示較佳實(shí)施例中，噴灑頭邊緣60的上表面包括一溝槽66，其接近且平行于噴灑頭周圍。氣體密封外圍的各片的下端延伸至溝槽66中，藉以延伸至噴灑頭上表面的下方。當(dāng)噴灑頭響應(yīng)升高溫度而膨脹時(shí)，溝槽66的徑向內(nèi)壁會鄰抵及向外推動氣體密封外圍70的各片的下端。因此，氣體密封外圍及噴灑頭間的任何間隙都可忽略，以于氣體密封外圍及噴灑頭間形成良好密封。
如先前標(biāo)題“2.用于噴灑頭的可彎曲懸置機(jī)構(gòu)”中所解釋，氣體密封外圍70的各片較佳應(yīng)薄至足以彎曲。于較佳實(shí)施例中，各板片為1mm厚的鋁。因?yàn)闅怏w密封外圍可彎曲，當(dāng)噴灑頭于處理室操作期間受熱且徑向膨脹時(shí)，噴灑頭邊緣會徑向向外推動并鄰抵氣體密封外圍各可彎曲片70的下端，以使氣體密封外圍仍與噴灑頭接觸。因此，于處理室操作期間，氣體密封外圍及噴灑頭間的任何空隙在所有溫度下都是可忽略的。如先前標(biāo)題“2.用于噴灑頭的可彎曲懸置機(jī)構(gòu)”中第二段所解釋，在等離子處理室的一般操作溫度下，鋁噴灑頭20的各側(cè)會相對于其中心膨脹約0.5％。因此，氣體密封外圍的各板片可彎曲至足以向外徑向彎折(亦即，垂直該板片的平面)約氣體密封外圍的一側(cè)的水平寬度的至少0.5％。
氣體密封外圍70的各矩形鋁板片的上端可作彎折，較佳呈直角，以形成可連接至處理室壁14-18的上凸緣72。亦即，四個(gè)鋁片的每一者的上端是作為上凸緣72，各板片其余自上凸緣向下延伸的部分則作為氣體密封外圍70，而上凸緣72可將氣體密封外圍70連接至處理室壁14-18。
較佳而言，四個(gè)上凸緣72的各者是利用相同螺栓40(用以將四片懸掛壁50的上凸緣52拴入進(jìn)氣歧管頂壁18)拴入進(jìn)氣歧管頂壁18。氣體密封外圍的上凸緣72較佳是自螺栓徑向向內(nèi)延伸一較懸置機(jī)構(gòu)的上凸緣52為大的距離，以使氣體密封外圍70與懸掛壁50徑向向內(nèi)相隔。氣體密封外圍及懸掛壁間的徑向間隔應(yīng)大至足以避免在承受熱膨脹及收縮時(shí)彼此接觸。于較佳實(shí)施例中，室溫下的徑向間隔約為5mm。
圖6、7及8是顯示噴灑頭邊緣60部分的替代設(shè)計(jì)，其鄰近或鄰抵氣體密封外圍70的下端。
于圖6實(shí)施例中，氣體密封外圍的各板片是延伸于噴灑頭上表面的下方，以徑向鄰抵噴灑頭邊緣60的外表面。于此實(shí)施例中，氣體密封外圍的各板片較佳是連接至處理室壁一位置處，以使氣體密封外圍垂直延伸板片的上端在噴灑頭冷卻(亦即，處于室溫)時(shí)由噴灑頭邊緣的周圍稍微徑向向內(nèi)。亦即，氣體密封外圍的下端是相對于上端向外偏斜，以使噴灑頭邊緣及氣體密封外圍的下端間能于所有溫度下皆維持若干張力，藉以確保氣體密封外圍及噴灑頭間的任何間隙在所有溫度下都可以忽略。
于圖7的實(shí)施例中，氣體密封外圍的最下端略在噴灑頭20的上表面之上。噴灑頭邊緣60的上表面包括一向上突出的突起或檔體68，其徑向外表面鄰抵氣體密封外圍的各板片的下端的徑向內(nèi)表面。該突起68是沿氣體密封外圍的各板片的整個(gè)寬度平行延伸至噴灑頭的邊緣，以使板片及氣體密封外圍間的任何間隙都可忽略。如圖6所示實(shí)施例中，氣體密封外圍的各板片較佳是連接至處理室壁一位置處，以使氣體密封外圍垂直延伸板片的上端在噴灑頭冷卻時(shí)由噴灑頭邊緣的突起68的外表面稍微徑向向內(nèi)。
于圖8的實(shí)施例中，氣體密封外圍并未鄰抵噴灑頭20的任何部分，但氣體密封外圍的最下端是位于鄰近噴灑頭邊緣60的上表面處。氣體密封外圍及噴灑頭間間隙的結(jié)合面積不應(yīng)大于前述界定的最大面積。
雖然所示實(shí)施例中氣體密封外圍的未連接端為底端，但本發(fā)明亦涵蓋氣體密封外圍的未連接端為頂端的替代實(shí)施方式，且氣體密封外圍的底端連接至噴灑頭。
5.減少懸掛壁表面積的開口為改善或避免前述“3.冷卻期間懸置機(jī)構(gòu)應(yīng)力的問題”，本發(fā)明第二態(tài)樣是包含于各懸吊壁50中提供數(shù)個(gè)開口80。前述開口可減少懸吊壁暴露于制程處理室內(nèi)的氣體的表面積，并藉以減少懸掛壁與氣體間的熱傳送。因此，當(dāng)處理室蓋件開啟而使周遭壓力下的冷空氣突入處理室時(shí)，所述開口可減緩懸掛壁的冷卻速率，藉以降低懸吊壁內(nèi)的應(yīng)力(熱沖擊)。
為實(shí)質(zhì)減少制程處理室內(nèi)懸掛壁50及氣體間的熱傳送，各懸吊壁內(nèi)的開口80應(yīng)共同占據(jù)懸掛壁暴露于氣體的部分(即，垂直延伸于處理室壁14-18以及噴灑頭20間的部分)的總面積的至少百分之五、且較佳至少四分之一。先前所指“總面積”包括懸吊壁實(shí)體部分的面積以及開口80的面積。或者，本發(fā)明態(tài)樣較嚴(yán)格來說，各懸吊壁內(nèi)的所述開口80應(yīng)共享懸吊壁面積的至少百分之五、且較佳至少四分之一。所述開口80的總面積并不包括螺栓或其它穿過任一開口的固定件所占據(jù)或覆蓋的面積。
圖9顯示的較佳實(shí)施例中，所述開口80占據(jù)各懸吊壁50的垂直延伸部分的面積約三分之二。四個(gè)懸吊壁的各者是垂直伸長，以使各開口80幾乎延伸懸掛壁的整個(gè)垂直高度。于此較佳實(shí)施例中，所述開口間的橫向間距約為各開口寬度的二分之一，以使所述開口占據(jù)各懸吊壁垂直部分的面積的三分之二。
圖10顯示的替代實(shí)施例中，所述開口80是全部延伸向懸置機(jī)構(gòu)未連接處理室壁14-18或噴灑頭20的端部。于所示實(shí)施例中，懸置機(jī)構(gòu)未連接的端為位于各懸吊壁50底端的下凸緣54，故各開口80會全部徑向延伸過下凸緣，以于鄰近開口80間的下凸緣中形成徑向延伸的「指部(fingers)」。于此替代實(shí)施例中，各指部的下端包括數(shù)個(gè)安裝孔56、57的一者，以囁合噴灑頭邊緣中的對應(yīng)銷64，以使懸置機(jī)構(gòu)的各下凸緣中開口80的數(shù)目少于安裝孔56、57的數(shù)目。
與圖9的較佳實(shí)施例相比，圖10的替代實(shí)施例有下列優(yōu)點(diǎn)(1)在懸吊壁以箭頭82方向(即，懸吊壁平面水平方向)膨脹及收縮時(shí)，可進(jìn)一步減少各懸吊壁內(nèi)的應(yīng)力；以及(2)允許各指部扭彎(twist)以容納噴灑頭及懸置機(jī)構(gòu)間的熱膨脹。然而，圖10的替代實(shí)施例具有兩個(gè)可能的潛在缺點(diǎn)(1)與圖9實(shí)施例相比，圖10的替代實(shí)施例可能較難以將下凸緣54中的安裝孔56、57與噴灑頭邊園中的對應(yīng)銷64對齊；以及(2)下凸緣的“指部”容易受工作人員噴灑頭接附至懸置機(jī)構(gòu)時(shí)的不慎彎折所影響。
圖11顯示圖9實(shí)施例的變化，其中各開口80并非完全由懸置機(jī)構(gòu)側(cè)壁50切出，而是藉僅繞開口周圍部分切割的方式形成，留有一邊緣完整(即所示實(shí)施例中存留下邊緣)。完整邊緣可作為鉸，以讓開口圓周內(nèi)的懸置機(jī)構(gòu)側(cè)壁部分81可向外推展而形成開口。
6.一或多個(gè)垂直配置的裂口為改善前述標(biāo)題“3.冷卻期間懸置機(jī)構(gòu)應(yīng)力的問題”中所述懸吊壁的熱誘發(fā)應(yīng)力，本發(fā)明的第三態(tài)樣包括于各懸吊壁50中提供至少一基本垂直配置的一或多個(gè)裂口。所述裂口可藉由弱化懸吊壁裂口位置處的方式改善懸吊壁中的應(yīng)力，以響應(yīng)熱應(yīng)力幫助壁的水平彎曲或彎折。前述彎曲或彎折可釋放應(yīng)力，以減少再次發(fā)生應(yīng)力而最終導(dǎo)致變形、破裂或撕裂懸吊壁的風(fēng)險(xiǎn)。
裂口可藉由許多方式形成于懸吊壁中，例如切割、穿刺或壓印等方式。此外，裂口可為任何形狀且無需完全延伸過懸吊壁。例如，裂口可為任何形狀的狹縫、穿孔或開口以全部延伸過懸掛壁。此種裂口可由，例如，切割或穿刺懸吊壁的方式形成，以不由懸吊壁移除任何材料而形成切口、或可藉由自懸吊壁移除材料以形成開口的方式形成切口。或者，裂口可為不整個(gè)延伸過懸吊壁的溝槽或缺口。然而，裂口并不包括螺栓或其它固定物(用以將懸吊壁穩(wěn)固接附至其它對象)所占據(jù)的開口，因?yàn)槟菢拥墓潭ㄎ飼仁归_口無法實(shí)施協(xié)助彎曲或彎折懸吊壁的功能。
一或多個(gè)大致垂直配置的裂口可為基本垂直伸長的單一裂口(圖12)、或數(shù)個(gè)任何形狀且實(shí)質(zhì)上以垂直方向分隔的裂口(圖13)。圖12說明懸吊壁50具有數(shù)個(gè)伸長的裂口84，其中各垂直伸長的裂口84是由垂直向的狹縫組成，以不移除懸吊壁材料。圖13是說明懸吊壁50具有數(shù)個(gè)垂直伸長的裂口84，其中各垂直伸長的裂口84是由數(shù)個(gè)垂直間隔的圓形開口86所組成。
對本專利說明書及申請專利范圍而言，“基本垂直(substantiallyvertical)”意指45度內(nèi)的垂直。在數(shù)個(gè)任何形狀的裂口以基本垂直方向間隔的實(shí)施例中，數(shù)個(gè)裂口并不需共線，只需使數(shù)個(gè)裂口以垂直45度內(nèi)的方向位于伸長區(qū)域內(nèi)即可。
為達(dá)成最佳應(yīng)力降低，于各懸吊壁中將一或多個(gè)裂口以基本垂直(而非水平)的方向配置非常重要。更明確而言，于懸吊壁中基本垂直配置裂口有利于懸吊壁于其平面中以水平方向(箭頭82的方向)彎曲或彎折，以便釋放水平分量的應(yīng)力。懸吊壁內(nèi)垂直向的應(yīng)力通常可藉由向內(nèi)或向外彎曲懸吊壁的方式予以釋放。然而，若不依據(jù)本發(fā)明以基本垂直方向配置裂口，水平方向的應(yīng)力通常無法立即被釋放，這是因?yàn)楦鲬业醣诘纳戏讲?例如圖3中的上凸緣52)通常是沿其寬度方向穩(wěn)固地接附于處理室壁14-18的數(shù)處，且各懸吊壁的下方部(例如圖3中的下凸緣54)通常是穩(wěn)固地連接至噴灑頭20的邊緣60，否則其水平膨脹將會受限于伸長安裝孔57的寬度。
7.共平面的懸吊壁為改善前述“3.冷卻期間懸置機(jī)構(gòu)應(yīng)力的問題”中懸吊壁中的熱誘發(fā)應(yīng)力，本發(fā)明的第四態(tài)樣至少包含將至少一懸吊壁50以數(shù)個(gè)共平面懸吊壁50取代，如圖14所示。
更明確而言，此處所述懸吊壁50為共平面事實(shí)上僅有其各中心部分為共平面。前述各懸吊壁具有一位于上方部及下方部之間的中心部，其中上方部連接至處理室壁14-18且下方部連接至噴灑頭20。上方部及下方部可能包括未共平面的凸緣52、54。不過，會有至少兩個(gè)具有共平面中心部的懸吊壁。較佳而言，兩懸吊壁的共平面中心部是由數(shù)個(gè)垂直間隙88作水平分隔。
若數(shù)個(gè)共平面懸吊壁是以變量N表示，則各共平面懸吊壁的寬度在與以單一懸吊壁取代時(shí)的寬度比較時(shí)會約縮減系數(shù)N。在共平面壁間的間隙88其寬度為各共平面壁寬度的至少一部份時(shí)，各共平面壁的寬度甚至?xí)s減更大的系數(shù)。
將圖14中所示發(fā)明實(shí)施例與圖3所示習(xí)知設(shè)計(jì)兩相比較，圖3中兩個(gè)長懸吊壁50于圖14中是以三個(gè)寬度約三分之一的壁(N＝3)取代。圖3中兩個(gè)短懸吊壁于圖14中則以兩個(gè)寬度約二分之一的壁(N＝2)取代。
縮減懸吊壁寬度相當(dāng)于縮減懸吊壁中任何熱誘發(fā)應(yīng)力的水平分量。因此，本發(fā)明應(yīng)可降低懸吊壁最終響應(yīng)前述應(yīng)力而變形、破裂或撕裂的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)噴灑頭20如圖14中所示為矩形時(shí)，連接至噴灑頭四個(gè)橫向側(cè)的特定一者的懸吊壁應(yīng)為共平面，同時(shí)分別連接至噴灑頭兩鄰近側(cè)的懸吊壁應(yīng)呈垂直。
雖然本發(fā)明已參照所述較佳實(shí)施例詳細(xì)描述，然應(yīng)可理解其亦可在不悖離本發(fā)明精神及范圍下作改變或潤飾。
權(quán)利要求
1.一種用于制程處理室的進(jìn)氣歧管，其至少包含處理室壁，至少包含處理室頂壁及處理室側(cè)壁，其中處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；懸置機(jī)構(gòu)，連接于該處理室壁及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；以及氣體密封外圍，延伸于鄰近該處理室壁的上方部以及鄰近該噴灑頭的下方部之間；其中該氣體密封外圍是連接至該處理室壁或該噴灑頭，但并非連接至兩者；其中該氣體密封外圍是與該處理室壁或噴灑頭分隔數(shù)個(gè)間隙，所述間隙具有不大于該氣體密封外圍的內(nèi)表面積區(qū)域的三分之一的結(jié)合面積，其中該間隙數(shù)目大于或等于零；以及其中該處理室壁、該噴灑頭、該氣體密封外圍以及所述間隙共同封圍一空間，氣體可自所述進(jìn)氣通道通過該空間流至所述出氣通道。
2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)位于該空間外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其中該噴灑頭為具有四側(cè)的矩形；以及該氣體密封外圍至少包含四片分別鄰近該噴灑頭各四側(cè)的板片。
4.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
5.一種用于制程處理室的進(jìn)氣歧管，其至少包含處理室壁，至少包含處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；噴灑頭，包括(i)一面向上表面以及一面向下表面；(ii)數(shù)個(gè)出氣通道，延伸于該面向上表面及該面向下表面之間；以及(iii)一或多個(gè)位于該面向上表面中的溝槽，其中所述溝槽位于該出氣通道以及該面向上表面周圍之間；懸置機(jī)構(gòu)，連接于該處理室壁及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；以及氣體密封外圍，包括(i)上方部，連接至該處理室壁，以及(ii)下方部，延伸至所述溝槽的一或多者中且未連接至該噴灑頭；其中該處理室壁、該噴灑頭以及該氣體密封外圍共同封圍空間，氣體可自所述進(jìn)氣通道通過該空間流至所述出氣通道。
6.如權(quán)利要求5所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)位于該空間外側(cè)。
7.一種用于制程處理室的進(jìn)氣歧管，其至少包含處理室壁，至少包含處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；懸置機(jī)構(gòu)，連接于該處理室壁及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；以及氣體密封外圍，具有連接至該處理室壁的上方部以及鄰抵、但并未連接該噴灑頭的下方部；其中該處理室壁、該噴灑頭及該氣體密封外圍共同封圍一空間，氣體可自所述進(jìn)氣通道通過該空間流至所述出氣通道。
8.如權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)位于該空間外側(cè)。
9.如權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣歧管，其中該氣體密封外圍鄰抵該噴灑頭的周圍。
10.如權(quán)利要求7所述的進(jìn)氣歧管，其中該噴灑頭包括至少一向上突出的突起；以及該氣體密封外圍鄰抵該至少一突起的徑向外表面。
11.一種用于制程處理室的進(jìn)氣歧管，其至少包含處理室壁，至少包含處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；懸置機(jī)構(gòu)，連接于該處理室壁以及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；以及氣體密封外圍，具有連接該處理室壁的上方部以及朝向噴灑頭延伸、但并未連接的下方部，以使該氣體密封外圍與該噴灑頭分隔數(shù)個(gè)間隙，所述間隙具有不大于該氣體密封外圍的內(nèi)表面積區(qū)域的三分之一的結(jié)合面積，其中該間隙數(shù)目大于或等于零；其中該處理室壁、該噴灑頭、該氣體密封外圍以及所述間隙共同封圍空間，氣體可自所述進(jìn)氣通道通過該空間流至所述出氣通道。
12.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)位于該空間外側(cè)。
13.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該氣體密封外圍的下方部接觸該噴灑頭，以使所述間隙的數(shù)目為零。
14.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該氣體密封外圍的下方部接觸該噴灑頭，以使所述間隙的結(jié)合面積為零。
15.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)是連接至該噴灑頭的側(cè)邊。
16.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)至少包含四片分別連接至該噴灑頭各四側(cè)的板片。
17.如權(quán)利要求11所述的進(jìn)氣歧管，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
18.一種用于懸吊噴灑頭的設(shè)備，其至少包含噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；以及懸置機(jī)構(gòu)，至少包含一或多個(gè)懸吊壁，其中各懸吊壁包括上方部及下方部；其中各懸吊壁的下方部連接至該噴灑頭，以使懸置機(jī)構(gòu)可將噴灑頭懸吊于懸吊壁的上方部的下方；以及其中各懸吊壁包括一或多個(gè)開口，其共同占據(jù)該懸吊壁面積的至少百分之五。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其更包括處理室壁，至少包含處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；以及其中各懸吊壁的上方部連接至該處理室壁。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中各懸吊壁包括可彎曲部分，位于該懸吊壁的該上方部及該下方部之間；以及對各懸吊壁而言，懸吊壁中所述開口的每一者是位于該懸吊壁的可彎曲部分中。
21.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述開口的各者是垂直伸長。
22.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中對各懸吊壁而言，該懸吊壁中所述開口的各者是延伸至該懸吊壁的最下端。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中對各懸吊壁而言該懸吊壁的下方部是連接至該噴灑頭的數(shù)個(gè)區(qū)域處；以及所述區(qū)域是以懸吊壁中所述開口的一或多個(gè)所分隔。
24.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中該噴灑頭為具有四側(cè)的矩形；以及該懸吊壁至少包含四個(gè)懸吊壁，各自連接至該噴灑頭的各四側(cè)。
25.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
26.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中各懸吊壁中該一或多個(gè)開口共同占據(jù)該懸吊壁面積的至少四分之一。
27.一種用于懸吊制程處理室中的噴灑頭的設(shè)備，其至少包含噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；以及懸置機(jī)構(gòu)，至少包含一或多個(gè)懸吊壁，其中各懸吊壁包括(i)一上方部；(ii)一下方部，連接至該噴灑頭以使懸置機(jī)構(gòu)可將該噴灑頭懸吊于該上方部的下方；及(iii)一中心部，垂直延伸于該上方部及該下方部之間；其中各懸吊壁的該中心部包括一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口于該懸吊壁中。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直方向的狹縫，位于該懸吊壁的各者的中心部中。
29.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直伸長的開口，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
30.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直伸長的溝槽，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
31.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該實(shí)質(zhì)上垂直配置的一或多個(gè)裂口至少包括實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)穿孔，位于所述懸吊壁的一個(gè)的中心部中。
32.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口至少包含實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)開口，位于所述懸吊壁的一個(gè)的中心部中。
33.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口至少包含實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)缺口，位于所述懸吊壁的一個(gè)的中心部中。
34.一種用于懸吊噴灑頭的設(shè)備，其至少包含噴灑頭，具有數(shù)個(gè)出氣通道；以及懸置機(jī)構(gòu)，至少包含數(shù)個(gè)懸吊壁，所述懸吊壁包括第一懸吊壁以及第二懸吊壁，其中各懸吊壁包括上方部及下方部；其中各懸吊壁的該下方部連接至該噴灑頭，以使該懸置機(jī)構(gòu)可將該噴灑頭懸吊于該懸吊壁的上方部的下方；以及其中該第一及第二懸吊壁為共平面。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中垂直間隙可將該第一懸吊壁的中心部與該第二懸吊壁的中心部分隔。
36.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中該數(shù)個(gè)懸吊壁更包括第三懸吊壁，其垂直于該第一及第二懸吊壁。
37.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中該懸置機(jī)構(gòu)及噴灑頭為單一材料件。
38.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
39.一種用于封圍制程處理室的進(jìn)氣空間的方法，其至少包含下列步驟提供處理室壁，其至少包含處理室頂壁及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；提供噴灑頭，其具有數(shù)個(gè)出氣通道；于該處理室壁及該噴灑頭間連接懸置機(jī)構(gòu)，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；以及將氣體密封外圍連接至該處理室壁或該噴灑頭，但非連接至兩者；以及設(shè)置該氣體密封外圍，以使其(i)氣體密封外圍延伸于鄰近該處理室壁的上方部及鄰近該噴灑頭的下方部之間；(ii)氣體密封外圍是藉由數(shù)個(gè)間隙與該處理室壁或該噴灑頭分隔，其中所述間隙具有不大于氣體密封外圍的內(nèi)表面積的三分之一的結(jié)合面積，其中所述間隙的數(shù)目大于或等于零；以及(iii)該處理室壁、該噴灑頭、該氣體密封外圍以及所述間隙共同封圍進(jìn)氣空間，氣體可自該進(jìn)氣通道通過該空間流至出氣通道。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其更包含下列步驟經(jīng)由所述進(jìn)氣通道將氣體供應(yīng)至進(jìn)氣空間。
41.如權(quán)利要求39項(xiàng)所述的方法，其中連接該懸置機(jī)構(gòu)的步驟更包括將該懸置機(jī)構(gòu)設(shè)于該進(jìn)氣空間外側(cè)。
42.如權(quán)利要求39項(xiàng)所述的方法，其中該噴灑頭為具有四側(cè)的矩形；以及該氣體密封外圍至少包含四片分別鄰近該噴灑頭各四側(cè)的板片。
43.如權(quán)利要求39項(xiàng)所述的方法，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
44.一種封圍制程處理室的進(jìn)氣空間的方法，其至少包含下列步驟提供處理室壁，其具有處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；提供噴灑頭，其包括(i)一面向上表面以及一面向下表面；(ii)數(shù)個(gè)出氣通道，延伸于該面向上表面及該面向下表面之間；以及(iii)一或多個(gè)位于該面向上表面中的溝槽，其中所述溝槽位于該出氣通道以及該面向上表面周圍之間；將懸置機(jī)構(gòu)連接于該處理室壁及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方一距離處；設(shè)置氣體密封外圍，以使該處理室壁、該噴灑頭及該氣體密封外圍共同封圍進(jìn)氣空間，氣體自該進(jìn)氣通道通過該空間流至該出氣通道；將該氣體密封外圍的上方部連接至該處理室壁；以及設(shè)置該氣體密封外圍的下方部以使其延伸至所述溝槽的一或多者中，且不連接至該噴灑頭。
45.一種封圍制程處理室的進(jìn)氣空間的方法，其至少包含下列步驟提供處理室壁，其至少包含處理室頂壁以及處理室側(cè)壁，其中該處理室壁包括一或多個(gè)進(jìn)氣通道；提供噴灑頭，其具有數(shù)個(gè)出氣通道；將一置機(jī)構(gòu)連接于該處理室壁及該噴灑頭之間，以將該噴灑頭懸吊于該頂壁下方距離處；設(shè)置氣體密封外圍。以使該處理室壁、該噴灑頭及該氣體密封外圍共同封圍進(jìn)氣空間，氣體自該進(jìn)氣通道通過該空間流至該出氣通道；將該氣體密封外圍的上方部連接至該處理室壁；以及設(shè)置該氣體密封外圍的下方部，以使其鄰抵、但不連接至該噴灑頭。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中該噴灑頭包括至少一向上突出的突起；以及該氣體密封外圍鄰抵該至少一突起的徑向外表面。
47.一種懸吊噴灑頭的方法，其至少包含下列步驟提供噴灑頭，其具有數(shù)個(gè)出氣通道；以及提供懸置機(jī)構(gòu)，其至少包含一或多個(gè)懸吊壁，其中各懸吊壁包括上方部及下方部；以及將各懸吊壁的該下方部連接至該噴灑頭，以使懸置機(jī)構(gòu)將該噴灑頭懸吊于該懸吊壁的上方部的下方；其中該提供懸置機(jī)構(gòu)的步驟更包括于各懸吊壁中形成一或多個(gè)開口，其共同占據(jù)該懸吊壁面積的至少百分之五。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
49.一種懸吊噴灑頭的方法，其至少包含下列步驟提供噴灑頭，其具有數(shù)個(gè)出氣通道；提供懸置機(jī)構(gòu)，其至少包含一或多個(gè)懸吊壁，其中各懸吊壁包括(i)上方部；(ii)下方部；以及(iii)中心部，垂直延伸于該上方部及該下方部之間；以及連接各懸吊壁的該下方部至該噴灑頭，以使該懸置機(jī)構(gòu)可將該噴灑頭懸吊于該懸吊壁的上方部的下方；其中提供該懸置機(jī)構(gòu)的步驟更包括于各懸吊壁的中心部中形成一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直方向的狹縫，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直方向的伸長開口，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
52.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直方向的伸長溝槽，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
53.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)穿孔，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
54.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)開口，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
55.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該一或多個(gè)實(shí)質(zhì)上垂直配置的裂口是由下述組成實(shí)質(zhì)上垂直間隔的數(shù)個(gè)缺口，位于所述懸吊壁的各者的中心部中。
56.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
57.一種懸吊噴灑頭的方法，其至少包含下列數(shù)個(gè)步驟提供噴灑頭，其具有數(shù)個(gè)出氣通道；以及提供懸置機(jī)構(gòu)，至少包含數(shù)個(gè)懸吊壁，其包括第一懸吊壁及第二懸吊壁，其中各懸吊壁包括上方部及下方部；連接各懸吊壁的該下方部至該噴灑頭，以使該懸置機(jī)構(gòu)將該噴灑頭懸吊于該懸吊壁的該上方部的下方，且使該第一及第二懸吊壁共平面。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中該連接步驟至少包含將該第一及第二懸吊壁連接至該噴灑頭，以使垂直間隙可將該第一懸吊壁的中心部與該第二懸吊壁的中心部分隔。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，其中提供該懸置機(jī)構(gòu)的步驟更包括提供第三懸吊壁；以及該連接步驟更包括將該第三懸吊壁連接至該噴灑頭，以使該第三懸吊壁垂直于該第一及第二懸吊壁。
60.如權(quán)利要求57所述的方法，其中該懸置機(jī)構(gòu)及該噴灑頭為單一材料件。
全文摘要
用以在制程處理室中懸吊噴灑頭的懸吊壁內(nèi)的應(yīng)力可通過下列一或多種方式予以改善(1)氣體密封外圍，協(xié)助保護(hù)懸吊壁不直接接觸制程氣體。該氣體密封外圍連接至處理室壁或噴灑頭，但非直接連接兩者；(2)懸吊壁中的開口，在處理室蓋件開啟時(shí)，所述開口可減少懸吊壁暴露于制程氣體或周遭環(huán)境的機(jī)會；(3)實(shí)質(zhì)上垂直配置的一或多個(gè)裂口，位于懸吊壁中以協(xié)助懸吊壁水平彎折或彎曲；(4)數(shù)個(gè)懸吊壁，其各自的中心部為共平面。
文檔編號C23C16/00GK1924085SQ200610126789
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
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