背景

本文所描述的實施方式一般涉及半導(dǎo)體制造，并且更具體來說，涉及保護(hù)處理設(shè)備不受腐蝕和污染。

背景技術(shù)：

在制造半導(dǎo)體器件期間，出于形成適宜用于最終用途的材料層和特征的目的，基板可以在各種處理腔室中經(jīng)歷各種操作。例如，所述基板可以經(jīng)歷若干沉積、退火、和蝕刻操作以及其他操作。所述處理腔室由各種部件形成，所述部件由含鋁化合物、含鋼化合物、含鎳化合物以及其他化合物形成。這些化合物可以另外含有鉻、鈦和鉬以及其他材料。

裝置小型化已使得在基板膜層中形成的裝置圖案的小尺寸更為關(guān)鍵。實現(xiàn)基板中的關(guān)鍵尺寸開始于對基板中的下層膜層具有良好粘附性的良好品質(zhì)膜層。所述處理設(shè)備最小化腔室環(huán)境中的污染物對基板的影響或在基板上形成，從而實現(xiàn)良好品質(zhì)膜。

當(dāng)形成等離子體時，處理氣體的完全解離增強(qiáng)了在基板上所沉積的膜的品質(zhì)。使用高溫提供了處理氣體的更完全解離，并且還提供了所述高品質(zhì)膜對基板的強(qiáng)粘附性。然而，在處理腔室的連續(xù)操作期間，在腔室中的腐蝕劑侵蝕腔室部件并產(chǎn)生殘留粒子，所述殘留粒子增加了在處理腔室內(nèi)部空間中的污染物濃度。隨著時間的推移，處理腔室內(nèi)部空間中的殘留粒子的濃度趨于上升。在沉積環(huán)境中的殘留粒子最終會進(jìn)入在基板上沉積的膜中并且不期望地促成工藝污染和工藝偏斜。為防止工藝污染和工藝偏斜，處理腔室環(huán)境可需要監(jiān)測和周期性清潔。

由此，需要改良的腔室部件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文公開了用于減少具有冷卻氣體進(jìn)料塊的高溫處理腔室中的粒子污染形成的方法和設(shè)備的技術(shù)。在一個實施方式中，所述冷卻氣體進(jìn)料塊具有主體。所述主體具有主中心部分，所述主中心部分具有頂表面和底表面。所述主體還具有凸緣，所述凸緣從所述主中心部分的底表面向外延伸。氣體通道穿過所述主體設(shè)置。所述氣體通道具有在所述主中心部分的頂表面中形成的入口和在所述主中心部分的底表面中形成的出口。所述主體還具有中心冷卻劑通道。所述中心冷卻劑通道具有第一部分和耦接至所述第一部分的第二部分，所述第一部分具有在所述主中心部分的頂表面中形成的入口，所述第二部分具有在所述凸緣的側(cè)壁上形成的出口。

在另一實施方式中，處理腔室具有腔室主體。蓋在所述腔室主體上設(shè)置。至少一個氣體冷卻進(jìn)料塊耦接至所述腔室主體和蓋的至少一者的外部。所述氣體冷卻進(jìn)料塊具有主體。所述主體具有主中心部分，所述主中心部分具有頂表面和底表面。所述主體還具有凸緣，所述凸緣從所述主中心部分的底表面向外延伸。氣體通道穿過所述主體設(shè)置。所述氣體通道具有在所述主中心部分的頂表面中形成的入口和在所述主中心部分的底表面中形成的出口。所述主體還具有中心冷卻劑通道。所述中心冷卻劑通道具有第一部分和耦接至所述第一部分的第二部分，所述第一部分具有在所述主中心部分的頂表面中形成的入口，所述第二部分具有在所述凸緣的側(cè)壁上形成的出口。

在又一實施方式中，公開了一種將氣體提供至處理腔室中的方法。所述方法開始于使第一冷卻劑流過冷卻氣體塊的中心線。處理氣體隨后偏離冷卻氣體塊的中心線流過冷卻氣體塊。最后，第二冷卻劑流過所述處理氣流外側(cè)的通道。

附圖說明

因此，為了能夠詳細(xì)理解本公開內(nèi)容的上述特征結(jié)構(gòu)所用方式，上文所簡要概述的本公開內(nèi)容的更具體的描述可以參考各個實施方式進(jìn)行，所述實施方式中的一些示出于附圖中。然而，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅示出本公開內(nèi)容的典型實施方式，并且因此不應(yīng)視為限制本公開內(nèi)容的范圍，且本公開內(nèi)容可允許其他等效實施方式。

圖1是示例性處理腔室的示意性正視圖，所述示例性處理腔室具有附接至氣體擋板和一個或多個氣體噴嘴的冷卻氣體進(jìn)料塊。

圖2是圖1所示的冷卻氣體進(jìn)料塊之一的示意性仰視圖。

圖3是圖2的冷卻氣體進(jìn)料塊的橫截面圖。

圖4是圖2的冷卻氣體進(jìn)料塊的示意性俯視圖。

圖5是圖1所示的氣體噴嘴之一的示意性側(cè)視圖。

圖5a至圖5d是描繪圖5所示的噴嘴尖頭的內(nèi)部輪廓的示意性側(cè)視圖。

圖6是圖1所示的氣體擋板的橫截面圖。

圖7是將氣體提供至處理腔室內(nèi)的方法的方框圖。

為了便于理解，在盡可能的情況下，使用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)示圖中共有的相同元件。可以預(yù)期一個實施方式的元件和特征可以有益地并入其他實施方式中而無須贅述。將在隨后的詳細(xì)描述中提出附加特征和優(yōu)點，并且所述附加特征和優(yōu)點通過所述描述將對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見或通過實踐如本文所述的實施方式本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將清楚地認(rèn)識到所述附加特征和優(yōu)點，本文所述的實施方式包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書、以及附圖。

應(yīng)當(dāng)理解以上概述和以下詳述均呈現(xiàn)實施方式，并且旨在提供用于理解本公開內(nèi)容的性質(zhì)和特性的綜述或框架。包括附圖以提供進(jìn)一步理解，并且附圖并入本說明書并組成本說明書的一部分。附圖示出各種實施方式，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考實施方式，實施方式的實例在附圖中示出，附圖中示出了一些但不是全部的實施方式。實際上，所述概念可以體現(xiàn)為許多不同形式，且本文不應(yīng)理解為限制。在可能的情況下，使用類似的附圖標(biāo)記來標(biāo)示類似的部件或零件。

本文所公開的實施方式包括具有擋板和噴嘴的冷卻氣體進(jìn)料塊。所述冷卻氣體進(jìn)料塊、擋板和噴嘴可被設(shè)置在使用高溫的處理腔室中，諸如化學(xué)氣相沉積(cvd)、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(hdp-cvd)腔室、低壓化學(xué)氣相沉積(lp-cvd)腔室、或采用高溫和處理氣體的其他處理腔室。所公開的擋板和噴嘴具有防止所述擋板和噴嘴被加熱至非常高的溫度的較低導(dǎo)熱率，非常高的溫度可能增加在操作和清潔期間所述處理腔室中的粒子形成。對來自所公開的冷卻氣體進(jìn)料塊的擋板和噴嘴和所述冷卻氣體進(jìn)料塊進(jìn)行材料選擇有助于減少處理腔室中的粒子形成，所述冷卻氣體進(jìn)料塊具有冷卻通道以在低操作溫度下維持組件。以此方式，所述噴嘴和擋板的壽命隨著在清潔(即，相關(guān)工藝設(shè)備的停機(jī)時間)之間的平均時間的增大而延長。

圖1是處理腔室100的示意性正視圖，處理腔室100具有附接至擋板112和一個或多個噴嘴114的冷卻氣體進(jìn)料塊110。處理腔室100可以是化學(xué)氣相沉積(cvd)處理腔室、熱絲化學(xué)氣相沉積(hwcvd)處理腔室、或用于高溫處理基板的其他真空腔室。在一個實施方式中，處理腔室100是高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(hdp-cvd)腔室。

處理腔室100包括腔室主體102，腔室主體102具有頂部106、腔室側(cè)壁104和耦接至地面124的腔室底部108。頂部106、腔室側(cè)壁104和腔室底部108界定內(nèi)部處理空間140。腔室側(cè)壁104可以包括基板傳送口116以利于將基板118傳送進(jìn)出處理腔室100。基板傳送口116可以耦接至傳送腔室和/或基板處理系統(tǒng)的其他腔室。

腔室主體102和處理腔室100的相關(guān)部件的尺寸不受限制且一般成比例地大于其中待處理的基板118的大小?；宕笮〉膶嵗?00mm直徑、250mm直徑、300mm直徑和450mm直徑以及其他大小。

泵送口182可以在腔室底部108中形成。泵送裝置184耦接至泵送口182以排空并控制處理腔室100的內(nèi)部處理空間140中的壓力。泵送裝置184可以包括一個或多個節(jié)流閥、低真空泵、羅茨(roots)鼓風(fēng)機(jī)、渦輪分子泵或適用于控制內(nèi)部處理空間140中的壓力的其他相似設(shè)備。

用以固持基板118的底座134可設(shè)置在內(nèi)部處理空間140中。底座134可由腔室側(cè)壁104或腔室底部108支持。底座134可以具有冷卻流體通道和對本發(fā)明來說不關(guān)鍵的其他常規(guī)特征。底座134可以包括基板支撐件132?；逯渭?32可以是加熱器、靜電卡盤(esc)或用以在處理期間支持基板118或?qū)⒒?18卡緊至底座134的其他適宜元件?；逯渭?32可以由介電材料(例如陶瓷材料，諸如氮化鋁(ain)以及其他適宜材料)形成?；逯渭?32可以包括連接至卡緊電源的卡緊電極(未示出)?；逯渭?32可以另外或替代地包括連接至加熱器電源的加熱器電極(未示出)。基板支撐件132可以使用靜電引力來將基板118固持至基板支撐件132并在處理腔室100中處理期間對基板118施加熱量。

頂部線圈128和/或側(cè)面線圈126可設(shè)置在處理腔室100的腔室主體102上。頂部線圈128和側(cè)面線圈126可以連接至一個或多個射頻(rf)電源(未示出)。頂部線圈128和側(cè)面線圈126誘發(fā)所述處理空間中的電磁場以維持由處理氣體形成的等離子體。

氣體面板180通過噴嘴114和/或擋板112將處理氣體和其他氣體供應(yīng)至腔室主體102的內(nèi)部處理空間140內(nèi)。氣體面板180可經(jīng)配置用以提供一個或多個處理氣體源、惰性氣體、非反應(yīng)性氣體、反應(yīng)性氣體、或清潔氣體(若需要)?？梢杂蓺怏w面板180提供的處理氣體的實例包括但不限于，含硅(si)氣體、碳前驅(qū)體和含氮氣體。在一個實施方式中，所述氣體面板提供清潔氣體諸如三氟化氮(nf3)。

擋板112可以通過冷卻氣體進(jìn)料塊110中的一個冷卻氣體進(jìn)料塊附接至氣體面板180。擋板112可設(shè)置為穿過處理腔室100的圓頂122并在基板支撐件132上方與基板支撐件132相間隔。由氣體面板180提供的一種或多種處理氣體可供應(yīng)反應(yīng)性物質(zhì)穿過擋板112進(jìn)入內(nèi)部處理空間140中。擋板112可暴露于內(nèi)部處理空間140和其中所形成的等離子體的高溫并由所述高溫加熱。擋板112的溫度可以由冷卻氣體進(jìn)料塊110調(diào)節(jié)。另外，擋板112可以由具有低導(dǎo)熱率的材料形成以助于調(diào)節(jié)擋板112的溫度。例如，擋板112可以由氮化鋁(aln)、氧化鋁(al2o3)或其他適宜材料形成。替代地，擋板112可以由設(shè)置成穿過圓頂112的一個或多個噴嘴114替代。

噴嘴114可以通過對應(yīng)冷卻氣體進(jìn)料塊110附接至氣體面板180。噴嘴114可設(shè)置在環(huán)152上，所述環(huán)152在鄰近于腔室側(cè)壁104處圍繞內(nèi)部處理空間140。替代地，噴嘴114可設(shè)置成穿過腔室側(cè)壁104并由腔室側(cè)壁104支持。另外，如上所述，噴嘴114可設(shè)置成穿過圓頂112。設(shè)置成穿過腔室側(cè)壁104的噴嘴114可圍繞內(nèi)部處理空間140以控制在處理腔室100的整個內(nèi)部處理空間140中從噴嘴114中流出的處理氣體的濃度。以此方式，可控制從處理氣體產(chǎn)生的離子在處理腔室100中經(jīng)處理的基板118表面上的濃度和分布。例如，在約4個與24個或更多個之間的噴嘴114，諸如18個噴嘴114，可以更小分組間隔、等距間隔、或以圍繞內(nèi)部處理空間140的其他適宜配置間隔。噴嘴114可暴露于內(nèi)部處理空間140和其中所形成的等離子體的高溫并由所述高溫加熱。噴嘴114的溫度可以由冷卻氣體進(jìn)料塊110調(diào)節(jié)。另外，噴嘴114可以由具有低導(dǎo)熱率的材料形成以助于調(diào)節(jié)噴嘴114的溫度。例如，噴嘴114可以由氮化鋁(aln)、氧化鋁(al2o3)或其他適宜材料形成。

在基板118的處理期間，噴嘴114和擋板112暴露于處理腔室100的內(nèi)部處理空間140中的高溫，諸如超過400℃的溫度。在清潔操作期間清潔氣體如氟可被引入至噴嘴114和擋板112的暴露于內(nèi)部處理空間140的部分。在高溫(諸如大于400℃)下處理腔室100內(nèi)由alf和sio2構(gòu)成的濺射材料的堆積可導(dǎo)致在清潔循環(huán)期間形成氟化鋁(alf3)并且還因沉積期間硅烷熱解導(dǎo)致形成氟化鋁。冷卻氣體進(jìn)料塊110有助于將噴嘴114和擋板112的溫度維持于低于400℃的溫度以防止形成alf3粒子，即污染物。

在于大于400℃的溫度下處理腔室中的粒子形成的顯著原因是氟離子侵蝕鋁腔室部件。例如，在超過400℃的溫度下，由al2o3形成的腔室部件被從nf3清潔氣體產(chǎn)生的氟粒子(f^-)侵蝕并生成副產(chǎn)物alf3和o2。alf3的形成可以通過將al2o3腔室部件的溫度降低至低于400℃來減輕。另外，可用除al2o3以外的材料形成腔室部件來減少alf3形成。

圖2是圖1所示的冷卻氣體進(jìn)料塊110中的一個冷卻氣體進(jìn)料塊的示意性仰視圖。冷卻氣體進(jìn)料塊110經(jīng)配置用于將腔室部件(諸如噴嘴114和擋板112)的溫度降低至小于約400℃以減少alf3形成。冷卻氣體進(jìn)料塊110具有主體202。主體202具有底表面218。主體202可具有適于與氣體管線對接的形狀，所述氣體管線連接至氣體面板180、處理腔室100，以及噴嘴114或擋板112的任一者。例如，主體202的底表面218大體上可以是矩形、三角形、圓形、或任何其他適宜形狀。主體202具有穿過其設(shè)置的氣體通道210。來自氣體面板180的處理和清潔氣體移動穿過氣體通道210和噴嘴114而進(jìn)入處理腔室100中。

多個安裝點224、225、226可以形成于主體202的外周邊252處。在圖3中所述安裝點224、225、226示出為在凸緣349上。安裝點224、225、226可為通孔、凸耳、或適于將冷卻氣體進(jìn)料塊110附接至處理腔室100的其他特征。

凹陷表面216可以形成至底表面218中。凹陷表面216可經(jīng)研磨、鑄造、印刷或用其他適宜制造技術(shù)形成?？蛇x地，多個套管214可設(shè)置在主體202的凹陷表面216部分中。套管214經(jīng)配置以接受緊固件，所述緊固件用以將冷卻氣體進(jìn)料塊110附接至處理腔室100的部件，諸如噴嘴114或擋板112。

墊片槽212可形成于凹陷表面216中。墊片槽212可以成形為圓形或其他多邊形環(huán)狀，以經(jīng)配置用以在其中接受密封件，諸如墊片、o形環(huán)，或適用于使主體202的內(nèi)部部分232與外部部分234流體隔離的其他密封件。在一個實施方式中，墊片槽212接受o形環(huán)以流體密封內(nèi)部部分232并防止流過氣體通道210的氣體逸出至冷卻氣體進(jìn)料塊110的外部部分234中。噴嘴114或擋板112可附接至主體202中的套管214并壓縮墊片槽212中的墊片以形成不漏流體的密封。

圖3是穿過截面線3-3所截取的圖2的冷卻氣體進(jìn)料塊110的橫截面圖。圖3示出冷卻氣體進(jìn)料塊110中的氣體和冷卻通道。冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202具有中心部分372。凸緣349從主體202的中心部分372延伸。主體202具有頂部318。頂部318流體附接至氣體面板180。氣體通道210從底表面218延伸至冷卻氣體進(jìn)料塊110的頂部318。氣體面板180可附接至冷卻氣體進(jìn)料塊110的頂部318以將氣體供應(yīng)至設(shè)置于底表面218處的處理腔室100。

氣體通道210可具有在頂部318處的弧形頂部歧管394。所述氣體通道可具有在底表面218處的弧形底部歧管392。在一個實施方式中，弧形底部歧管392可以沿著主體的中心部分372的中心線340封閉。在另一實施方式中，凹陷312可形成于底表面218中并且弧形底部歧管392可以沿著主體的中心部分372的中心線340敞開。中心導(dǎo)管390可以流體連接頂部歧管394和底部歧管392。

更多冷卻通道中的一個冷卻通道設(shè)置成穿過冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202以維持冷卻氣體進(jìn)料塊110的溫度。中心冷卻劑通道320設(shè)置成至少部分地穿過主體202的中心線340。中心冷卻劑通道320可以具有大體上平行于氣體通道210的第二部分322。主體202的內(nèi)壁362設(shè)置在氣體通道210與中心冷卻劑通道320之間。流過第二部分322的冷卻流體可以在與流過氣體通道210的處理氣體的方向相反的方向中流動。第二部分322調(diào)節(jié)流過冷卻氣體進(jìn)料塊110的氣體的溫度。

側(cè)面冷卻劑口332可以設(shè)置在主體202的外周邊252上。例如，側(cè)面冷卻劑口332可形成在凸緣349上。密封壓蓋334可圍繞側(cè)面冷卻劑口332設(shè)置以流體連接側(cè)面冷卻劑口332與冷卻劑來源。側(cè)面冷卻劑口332在主體202中流體連接至中心冷卻劑通道320的第一部分324。第一部分324可以大體上平行于冷卻氣體進(jìn)料塊110的底表面218。冷卻劑流入側(cè)面冷卻劑口332中并穿過中心冷卻劑通道320的第一部分324以調(diào)節(jié)冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202在底表面218處的溫度并且由此調(diào)節(jié)附接至其的噴嘴114或擋板112的溫度。

穿過中心冷卻劑通道320的冷卻流體的流動可以是從第一部分324至第二部分322。第一部分324可以呈一角度連接至第二部分。所述角度可以在約80度和約100度之間，諸如約90度。有益地，在調(diào)節(jié)流過氣體通道210的處理氣體的較低溫度之前，所述冷卻劑的流動調(diào)節(jié)噴嘴114、腔室主體102或擋板112的較高溫度。以此方式，冷卻氣體進(jìn)料塊110從噴嘴114或擋板112去除了更多熱量。

冷卻劑通道342可設(shè)置成穿過冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202。冷卻劑通道342可形成于主體202的中心部分372中。例如，冷卻劑通道342可以通過添加制造(additivemanufacture)(諸如3d印刷、研磨或其他適宜方法)形成。在其中制造工藝是減去材料的形成方法(諸如研磨)中，插塞398可以密封冷卻劑通道342并且防止冷卻劑從其中泄漏。第二側(cè)面冷卻劑口344可以設(shè)置在主體202的外周邊252上。例如，第二側(cè)面冷卻劑口344可以形成在凸緣349上。第二側(cè)面冷卻劑口344流體連接至冷卻劑通道342。主體202的外壁364設(shè)置在氣體通道210與冷卻劑通道342之間。冷卻劑可以流入第二側(cè)面冷卻劑口344中并穿過冷卻劑通道342以調(diào)節(jié)冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202的溫度。

鄰近氣體通道210設(shè)置的內(nèi)壁362在流過氣體通道210的處理和冷卻氣體與流過中心冷卻劑通道320的冷卻劑之間進(jìn)行熱傳遞。鄰近冷卻劑通道342和氣體通道210設(shè)置的外壁364還可以在流過氣體通道210的處理和冷卻氣體與流過冷卻劑通道342的冷卻劑之間進(jìn)行熱傳遞。以此方式，處理和清潔氣體的溫度可被維持并且所述處理和清潔氣體的溫度大體上調(diào)節(jié)附接至冷卻氣體進(jìn)料塊110的噴嘴114和/或擋板112的溫度。

主體202可以由促進(jìn)熱傳遞的材料形成。例如，主體202可以由鋁形成，具有冷卻通道，諸如中心冷卻劑通道320和冷卻劑通道342，從而從冷卻氣體進(jìn)料塊110帶走熱量。主體202可以由單質(zhì)量材料形成以促進(jìn)有效熱傳遞。因此，冷卻氣體進(jìn)料塊110可以充當(dāng)附接至其的腔室部件(諸如噴嘴114和擋板112)的散熱件。主體202可以通過機(jī)械加工和熔接制造為2件或通過3d印刷制造為單件。

圖4是圖2的冷卻氣體進(jìn)料塊110的示意性俯視圖。頂部318可以具有凸起部分414。凸起部分414可以提供給主體202額外質(zhì)量，以當(dāng)冷卻流體流過其中時幫助調(diào)節(jié)冷卻氣體進(jìn)料塊110的溫度。凸起部分414可以具有頂表面416。在一個實施方式中，冷卻劑通道342設(shè)置至頂表面416中。冷卻劑通道342可以通過添加制造技術(shù)或其他適宜方法如研磨或鑄造形成。所述冷卻通道可以抵靠腔室側(cè)壁104、圓頂122或其他腔室部件密封。流過冷卻劑通道342的冷卻劑可以與噴嘴114或擋板112接觸并從所述腔室部件去除熱量。替代地，冷卻劑通道342可以設(shè)置在主體202中并在頂表面416下方。流過冷卻劑通道342的冷卻劑可以從冷卻氣體進(jìn)料塊110的主體202去除熱量。噴嘴114或擋板112可以由冷卻氣體進(jìn)料塊110通過傳導(dǎo)來冷卻。

冷卻氣體進(jìn)料塊110可以由此將所附接的腔室部件和處理氣體的溫度良好地維持在低于400℃。所述冷卻處理氣體還可以提供對噴嘴114或擋板112的冷卻以將噴嘴114或擋板112的溫度維持在低于約400℃。

圖5是圖1所示的噴嘴114中的一個噴嘴的示意性側(cè)視圖。噴嘴114具有主體510。噴嘴114的主體510可以由陶瓷材料形成。例如，主體510可以由氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、或其他適宜材料形成。在一個實施方式中，噴嘴114的主體510由氮化鋁形成。由氧化鋁形成的噴嘴114具有小于約15w/mk的低導(dǎo)熱率值并在比用氮化鋁形成的那些噴嘴更高的溫度下運(yùn)行。由氮化鋁形成的噴嘴114具有大于約120w/mk的非常高的導(dǎo)熱率并且在處理腔室100中的等離子體操作期間不會升溫。因此，用氮化鋁形成噴嘴114有助于減少在溫度超過400℃的處理腔室100中產(chǎn)生的粒子，這繼而有助于降低處理腔室100中關(guān)于基板處理的缺陷。

噴嘴114的主體510可經(jīng)噴砂處理或具有其上形成的特征。例如，可以在制造期間在噴嘴114上印刷紋理。替代地，噴砂處理可以從alox去除結(jié)合材料以形成數(shù)微米厚的保護(hù)層。粗糙化噴嘴114的表面另外促進(jìn)粒子粘附以使處理腔室中來自噴嘴114的粒子污染降低約15％至約20％。在一個實施方式中，噴嘴114(和擋板112)的表面的平均粗糙度(ra)可以是約1.18微米。另外，噴嘴114(和擋板112)的表面的峰粗糙度(ry)可以是約9.5微米。

氣體通道530可以沿著主體510的中心線501形成。主體510具有頭部508和基部506。氣體口520形成在基部506中并通過氣體通道530流體連接至頭部508中的噴嘴尖頭570。處理或清潔氣體可以從冷卻氣體進(jìn)料塊110流動穿過噴嘴114的氣體口520、穿過氣體通道530并流出噴嘴尖頭570而進(jìn)入處理腔室100中。例如，nf3可以流動穿過噴嘴114而進(jìn)入處理腔室100中以清潔處理腔室100。

噴嘴尖頭570可以具有一個或多個內(nèi)部輪廓以影響穿過氣體通道530流入處理腔室100中的氣體的速度和/或壓力。圖5a至圖5d是描繪圖5所示的噴嘴尖頭570的內(nèi)部輪廓的示意性側(cè)視圖。圖5a至圖5d是噴嘴尖頭570的個別實施方式，其中流過氣體通道530的氣體的速度和壓力可在離開噴嘴尖頭570后改變。圖5a至圖5d將在本文中一起討論。

氣體通道530一般是圓柱形的并且具有外周邊503。氣體通道530具有從外周邊503向內(nèi)朝向中心線501延伸的錐形部分505。錐形部分506從外周邊503延伸至噴嘴114的頭部508處的出口572。錐形部分506一般將在氣體通道530中的流的橫截面積從對應(yīng)于外周邊503的較大區(qū)域531降低至對應(yīng)于出口572的較小區(qū)域532。較大區(qū)域531處的氣體壓力大于較小區(qū)域532處的氣體壓力。類似地，較大區(qū)域531處的氣體速度小于較小區(qū)域532處的氣體速度。在一個實施方式中，較大區(qū)域531可以具有約1.014英寸的直徑且較小區(qū)域532可以具有約2.120英寸的直徑。

氣體通道530可以任選地具有從外周邊503延伸并與氣體通道530流體連通的突起560。例如，穿過氣體通道530的氣體流動581可以延伸入突起560中。垂線502示出于噴嘴尖頭570中。垂線502呈90度與中心線501相交，即，與中心線501以及外周邊503垂直。垂線502一般可以在突起560與外周邊503的交叉處平分突起560。突起560可以是圓形或橢圓形、或任何適宜形狀。噴嘴114的內(nèi)部輪廓，并且具體地突起560，可以通過燒結(jié)、鑄造、3d印刷或其他適宜技術(shù)形成。

突起560的取向、或噴嘴尖頭570是否具有此特征可影響流過噴嘴114的流體的流動特性?？梢酝ㄟ^修改噴嘴內(nèi)部流動輪廓，諸如通過添加不同配置突起560，來在出口572處控制或修改穿過氣體通道530的流動，諸如速度或壓力。這有利于較大或需要返工的噴嘴114，因為氣體噴嘴114可經(jīng)修改以實現(xiàn)穿過其中的氣體的所需流速。穿過噴嘴114的流體的流速可以通過修改噴嘴尖頭在約97％至約103％之間變化。修理和/或返工噴嘴114可以使用內(nèi)部輪廓(諸如圖5a至圖5d所示)而非刮削噴嘴114來完成。

作為下文圖5a至圖5d討論的組成部分進(jìn)行的對排氣速度和壓力的計算假設(shè)氣體噴嘴114在較大區(qū)域531中具有約2.120英寸的直徑并且在較小區(qū)域532中具有約1.014英寸的直徑。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所述發(fā)現(xiàn)可以延用于不同大小的氣體噴嘴114。圖5a示出噴嘴尖頭570的一個實施方式。噴嘴尖頭570上的突起560與垂線502成角度562定向。在一個實施方式中，突起560與垂線502所呈的角度562是在朝向基部506約15度至約60度之間，諸如朝向基部506約45度。對于具有朝向基部506呈約45度的角度562的突起560的氣體噴嘴114，離開噴嘴尖頭570的出口572的氣體的速度是約3.248m/s且所述氣體的壓力是約0.1106托。

圖5b示出噴嘴尖頭570的另一實施方式。噴嘴尖頭570上的突起560與垂線502呈角度564定向。在一個實施方式中，突起560與垂線502所呈的角度564是在朝向氣體噴嘴114的頭部508約15度至約60度之間，諸如朝向氣體噴嘴114的頭部508約45度。對于具有朝向基部506呈約45度的角度562的突起560的氣體噴嘴114，離開噴嘴尖頭570的出口572的氣體的速度是約2.875m/s且所述氣體的壓力是約0.1129托。圖5b中示出的噴嘴尖頭570的排出氣體的速度比圖5a中示出的噴嘴尖頭570增大約11.45％。另外，圖5b中示出的噴嘴尖頭570的排出氣體的壓力比圖5a中示出的噴嘴尖頭570減小約2.08％。

圖5c示出噴嘴尖頭570的一個實施方式。噴嘴尖頭570上的突起560與垂線502對齊。對于具有與垂線502對齊的突起560的氣體噴嘴114，排出噴嘴尖頭570的出口572的氣體的速度是約3.242m/s且所述氣體的壓力是約0.1106托。圖5c中示出的噴嘴尖頭570的排出氣體的速度比圖5a中示出的噴嘴尖頭570增大約0.18％。另外，圖5c中示出的噴嘴尖頭570與圖5a中示出的噴嘴尖頭570相比大體上不具有排出氣體壓力變化，例如，壓力變化是約0.00％。

圖5d示出噴嘴尖頭570的一個實施方式。對于不具有突起的氣體噴嘴114(如圖5a至圖5c所示)，排出噴嘴尖頭570的出口572的氣體的速度是約3.252m/s且所述氣體的壓力是約0.1106托。圖5d中示出的噴嘴尖頭570的排出氣體的速度比圖5a中示出的噴嘴尖頭570略微增大約0.18％。另外，圖5d中示出的噴嘴尖頭570與圖5a中示出的噴嘴尖頭570相比大體上不具有排出氣體壓力變化，例如，壓力變化是約0.00％。

因此，可以由圖5a至圖5d示出，排出噴嘴尖頭570的氣體的速度和壓力可以通過改變噴嘴尖頭570的內(nèi)部輪廓來獨立控制。

圖6是圖1所示的擋板112的橫截面圖。擋板112具有主體602。主體602具有基部606。主體602還可以具有凸緣632。一個或多個緊固件634可形成在凸緣632上或穿過凸緣632。緊固件634可以有助于將擋板112固定至處理腔室100。例如，緊固件634可以將擋板112固定至圓頂122。緊固件634可以是凸型或凹型配件、孔、或適用于將擋板112附接至處理腔室100的其他特征。在一個實施方式中，緊固件634是適當(dāng)?shù)亟?jīng)配置用于接受螺釘或其他裝置的通孔。在另一實施方式中，緊固件634可以是凸型套管，所述凸型套管被鍵接至處理腔室100上的對應(yīng)凹型配件。

氣體口620可以從基部606穿過主體602并穿過凸緣632形成。氣體口620流體連接至氣室618。所述氣室設(shè)置在凸緣632與頭部608之間。頭部608具有一個或多個排氣口610。排氣口610將氣室618流體連接至處理腔室100的內(nèi)部處理空間140。處理或清潔氣體可以從冷卻氣體進(jìn)料塊110穿過擋板112并流出排氣口610而進(jìn)入處理腔室100中。例如，nf3可以穿過擋板112流入處理腔室100中以清潔處理腔室100。

擋板112的主體602可以由陶瓷材料形成。例如，主體602可以由氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、或其他適宜材料形成。在一個實施方式中，擋板112的主體602由氮化鋁(aln)形成。aln主體602可以具有約3.3克/平方厘米的體積密度和約小于160百萬分率(ppm)的硅(si)、約小于3ppm的鎂(mg)、約小于180ppm的鈣(ca)、約小于30ppm的鈦(ti)、和約小于20ppm的鐵(fe)的微量元素。由氧化鋁形成的擋板112具有小于約15w/mk的低導(dǎo)熱率值并在比由aln形成的擋板112更高的溫度下運(yùn)行。由aln形成的擋板112具有大于約120w/mk的非常高的導(dǎo)熱率，諸如約140±20w/mk，且在處理腔室100中的等離子體操作期間不會升溫。因此，用氮化鋁形成擋板112有助于減少在溫度超過400℃的處理腔室100中產(chǎn)生的粒子，這繼而有助于降低處理腔室100中關(guān)于基板處理的缺陷。

擋板112的主體602可經(jīng)噴砂處理。所述噴砂處理可以從alox去除結(jié)合材料以形成數(shù)微米厚的保護(hù)層。粗糙化擋板112的表面另外促進(jìn)粒子粘附以將處理腔室中來自擋板112的粒子污染降低約15％至約20％。

有益地，噴嘴114和擋板112均由氮化鋁形成以改善(即，減少)處理腔室100的內(nèi)部處理空間140中的粒子產(chǎn)生。這增加了噴嘴114和擋板112的導(dǎo)熱率。冷卻氣體進(jìn)料塊110被設(shè)計以用于200mmhdp-cvd處理系統(tǒng)，但是改善可延用于其他處理系統(tǒng)。冷卻氣體進(jìn)料塊110具有在鋁氣體進(jìn)料塊中的冷卻通道以助于維持噴嘴114和擋板112的低操作溫度。因此，冷卻氣體進(jìn)料塊110、噴嘴114和擋板112最小化處理系統(tǒng)中的粒子產(chǎn)生并延長維護(hù)之間的平均時間和減少經(jīng)處理的基板中的缺陷。

圖7是將氣體提供至處理腔室中的方法700的方框圖。方法700開始于方框710，使第一冷卻劑流過冷卻氣體塊的中心線。在方法700的方框720中，處理氣體偏離所述冷卻氣體塊的中心線流過冷卻氣體塊。在方框730中，第二冷卻劑流過處理氣流外側(cè)的通道。

雖然前文涉及本發(fā)明的實施方式，但可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計本發(fā)明的其他和進(jìn)一步實施方式，且本發(fā)明的范圍由隨附權(quán)利要求書確定。