用于高溫處理的耐等離子體腐蝕加熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本文描述的實施方式一般涉及半導體制造，以及更具體地涉及用于在高溫處理期間保護加熱器免受腐蝕的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體器件的制造期間，為了形成適用于最終用途的材料層和特征結構，基板可經歷在多個處理腔室中的多個操作。例如，所述基板可經歷若干次沉積、退火和蝕刻操作，以及其他操作。器件小型化已經使得較小的尺寸對于在基板的膜層中形成的器件圖案來說更加關鍵。在基板中實現所述臨界尺寸的步驟開始于具有優良品質并且具有對基板中的底層膜層的良好粘著性的膜層。
[0003]當形成等離子體時所述處理氣體的完全分離提高了在基板上沉積的膜的品質。使用超過約400攝氏度的高溫提供了更加完全的處理氣體分離并且還提供了所述基板上的高品質膜的強粘著性。然而，所述高溫也增加了旨在沉積到所述基板上的材料形成在腔室部件上的量。在腔室部件(S卩，膜)上的這種雜散沉積不利地促進了工藝污染和工藝偏離。因此，為了防止工藝污染和工藝偏離，所述高溫處理腔室可需要定期清潔。
[0004]可使用清潔劑執行所述高溫處理腔室的原位清潔，以便去除所述腔室部件上的膜。在清潔期間，所述膜一般反應成為氣態，所述氣態與清潔劑一起被栗出處理腔室。在清潔或蝕刻工藝期間，在高溫下使用氮氟化物(NF3)，鋁(Al)腔室部件與NF3K應以形成氟化鋁(AlFx)，從而導致因鋁腔室部件的腐蝕而在所述腔室中形成的AlFx粉末。這種情形沿用于其他腐蝕性的基于等離子體的化學物，諸如氯(Cl)。
[0005]因此，需要具改善的裝置和方法來保護高溫腔室部件免受腐蝕。

【發明內容】

[0006]本文描述的實施方式保護基板支撐件免受在高溫下使用的腐蝕性清潔氣體的腐蝕。在一個實施方式中，基板支撐件具有心軸和加熱器。所述加熱器具有主體。所述主體具有頂表面、側面和底表面。所述頂表面是配置用于在基板的等離子體處理期間支持基板。提供遮罩以用于所述頂表面、側面和底表面中的至少兩者。所述遮罩是被選擇用于抵抗在超過約400攝氏度的溫度下對所述主體的腐蝕。
[0007]在另一實施方式中，提供了一種處理反應器。所述處理反應器包括高溫處理反應器，所述高溫處理反應器具有腔室主體和基板支撐件，所述腔室主體具有形成一內部體積的蓋、壁和底部，用于允許處理氣體進入所述內部體積并且形成等離子體的入口。所述基板支撐件具有心軸和加熱器。所述加熱器具有主體。所述主體具有頂表面、側面和底表面。所述頂表面是配置用于在基板的等離子體處理期間支持基板。提供遮罩以用于所述頂表面、側面和底表面中的每一者，其中所述遮罩抵抗高溫下對所述主體的腐蝕。
[0008]在另一實施方式中，提供了一種用于清潔高溫處理反應器的方法，所述方法包括:將冷卻凈化氣體引入圍繞基板支撐件的心軸的套管中，所述凈化氣體跨所述基板支撐件的底部流動；將所述基板支撐件暴露至清潔等離子體；以及在清潔之后將所述基板支撐件維持在超過400攝氏度的溫度處。提供了一種用于清潔高溫處理反應器的方法，所述方法包括：將冷卻凈化氣體引入圍繞基板支撐件的心軸的套管中，所述凈化氣體跨所述基板支撐件的底部流動；將所述基板支撐件暴露至清潔等離子體；以及在清潔之后將所述基板支撐件維持在超過400攝氏度的溫度處。
【附圖說明】
[0009]為了能詳細理解本發明的上述特征，可通過參照實施方式獲得上文簡要概述的本發明的更具體的描述，一些實施方式圖示于附圖中。然而，應注意，附圖僅圖示本發明的典型實施方式，且因此不應被視為對本發明范圍的限制，因為本發明可允許其他等同有效的實施方式。
[0010]圖1是高溫處理反應器的示意性剖面側視圖。
[0011]圖2示出加熱器，所述加熱器具有套管以及用于在所述高溫處理反應器中使用的氣體凈化。
[0012]圖3示出另一加熱器，所述加熱器具有遮罩以在所述高溫處理反應器中使用。
[0013]圖4示出又一加熱器，所述加熱器具有涂層形式的遮罩以在所述高溫處理反應器中使用。
[0014]圖5示出了又一加熱器，所述加熱器具有混合溶液以用來防止等離子體攻擊。
[0015]圖6是一種用于保護加熱器在高溫處理期間免受腐蝕的方法的流程圖。
[0016]為了促進理解，在可能的情況下已使用相同器件符號以指定為諸圖所共有的相同器件。應想到在一個實施方式中公開的器件也可以在其他實施方式中中使用，此處不再進行具體詳述。
【具體實施方式】
[0017]公開了用于保護高溫腔室部件免受腐蝕的一種裝置和一種方法。在本公開案中，“高溫”被定義為超過約400攝氏度的溫度。基板支撐件具有涂層，以保護所述基板支撐表面在高溫下免受腐蝕性氣體的腐蝕。所述涂層可為以下形式：至少一個等離子噴鍍層、蓋板、邊緣環或者凈化氣體，所述涂層保護所述基板支撐件的加熱器和心軸并且顯著地減少由于在高溫下處理氣體的攻擊而造成的污染副產物形成。
[0018]圖1是示例性高溫處理反應器100的橫截面示意圖，所述高溫處理反應器100具有加熱器120以用于在處理期間支撐基板。在一個實施方式中，所述高溫處理反應器100被配置為沉積反應器。雖然示出為在圖1中示出的處理反應器100中，但是加熱器120可用于其他處理反應器中，諸如等離子體處理腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室，和離子注入腔室，以及具有可承受高溫的加熱器的其他反應器。
[0019]所述高溫處理反應器100包括接地的腔室主體102。所述腔室主體102包括壁103、底部106和蓋108，所述三者包封腔室內部體積128。所述腔室主體102耦接至地面126。保護襯墊164設置在所述腔室內部體積128中以保護所述高溫處理反應器100的壁103。所述保護襯墊164和壁103具有開口 118，基板（未示出）可用機械手傳輸穿過所述開口 118進出所述腔室內部體積128。
[0020]栗送端口 178是形成在所述腔室主體102的壁103或者底部106中。所述栗送端口 178將所述腔室內部體積128流暢地連接至栗送系統(未示出)。所述栗送系統可包括一或多個栗和調節閥。所述栗送系統被用來維持所述高溫處理反應器100的腔室內部體積128內的真空環境，同時去除處理副產物。所述栗送系統和腔室熱學設計賦能在適合于熱平衡需求的溫度(例如，約-25攝氏度至約+500攝氏度)下的高本底真空(約IxE 8托或更小)和較低的壓力上升速率(約1000毫托/分鐘)。在一個實施方式中，所述栗送設備賦能在1mT和30mT之間的真空壓力。
[0021 ] 氣源160耦接至處理反應器100并且通過穿過所述腔室主體105或者蓋108形成的入口 161提供處理氣體到腔室內部體積128中。在一或多個實施方式中，處理氣體可包含含鹵素氣體，諸如氟(Fl)氣和/或氯(Cl)氣體。或者，所述處理氣體可包含沉積氣體，諸如包含碳(C)、硅(Si)、氧(0)、氮(N)及其組合的氣體，或者其他合適的氣體。氣源160還提供了用于清潔存在于或者暴露于所述處理反應器100的腔室內部體積128中的部件的清潔氣體。可由氣源160提供的清潔氣體的實例包括含鹵素氣體，諸如氟氣、含氟氣體、氯氣和/或含氯氣體。
[0022]噴淋頭184可耦接至所述高溫處理反應器100的蓋108。所述噴淋頭184具有多個氣體分配孔158以分配處理氣體穿過入口 161進入所述腔室內部體積128。所述噴淋頭184可通過匹配電路141連接到射頻功率源142。由所述射頻功率源142提供至噴淋頭184的射頻功率激勵所述處理氣體離開噴淋頭184，以用于維持腔室內部體積128中在噴淋頭184和加熱器120之間的等離子體。
[0023]基板支撐組件144設置在腔室內部體積128中。所述基板支撐組件144包括加熱器120，在處理期間所述基板支撐在所述加熱器120上。所述加熱器120可包括電介質主體154。所述電介質主體145可由陶瓷材料、氮化鋁(AlN)、釔鋁石榴石(YAG)或者其他適當的材料形成。所述電介質主體154可任選地具有涂覆有電介質材料的鋁核心。
[0024]陰極122包埋在加熱器120的電介質主體154內并且通過集成的匹配電路137連接到射頻功率源138。所述陰極122將功率電容性地耦接到來自在加熱器120上的基板下方的等離子體。在一個實施方式中，所述射頻功率源138向陰極122提供約200W至約1000W之間的射頻功率。所述射頻功率源138還可耦接至系統控制器(未示出)，以用于通過引導直流電流到