用于高温处理的耐等离子体腐蚀加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本文描述的实施方式一般涉及半导体制造，以及更具体地涉及用于在高温处理期间保护加热器免受腐蚀的方法和装置。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的制造期间，为了形成适用于最终用途的材料层和特征结构，基板可经历在多个处理腔室中的多个操作。例如，所述基板可经历若干次沉积、退火和蚀刻操作，以及其他操作。器件小型化已经使得较小的尺寸对于在基板的膜层中形成的器件图案来说更加关键。在基板中实现所述临界尺寸的步骤开始于具有优良品质并且具有对基板中的底层膜层的良好粘着性的膜层。
[0003]当形成等离子体时所述处理气体的完全分离提高了在基板上沉积的膜的品质。使用超过约400摄氏度的高温提供了更加完全的处理气体分离并且还提供了所述基板上的高品质膜的强粘着性。然而，所述高温也增加了旨在沉积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)上的这种杂散沉积不利地促进了工艺污染和工艺偏离。因此，为了防止工艺污染和工艺偏离，所述高温处理腔室可需要定期清洁。
[0004]可使用清洁剂执行所述高温处理腔室的原位清洁，以便去除所述腔室部件上的膜。在清洁期间，所述膜一般反应成为气态，所述气态与清洁剂一起被栗出处理腔室。在清洁或蚀刻工艺期间，在高温下使用氮氟化物(NF3)，铝(Al)腔室部件与NF3K应以形成氟化铝(AlFx)，从而导致因铝腔室部件的腐蚀而在所述腔室中形成的AlFx粉末。这种情形沿用于其他腐蚀性的基于等离子体的化学物，诸如氯(Cl)。
[0005]因此，需要具改善的装置和方法来保护高温腔室部件免受腐蚀。
【发明内容】
[0006]本文描述的实施方式保护基板支撑件免受在高温下使用的腐蚀性清洁气体的腐蚀。在一个实施方式中，基板支撑件具有心轴和加热器。所述加热器具有主体。所述主体具有顶表面、侧面和底表面。所述顶表面是配置用于在基板的等离子体处理期间支持基板。提供遮罩以用于所述顶表面、侧面和底表面中的至少两者。所述遮罩是被选择用于抵抗在超过约400摄氏度的温度下对所述主体的腐蚀。
[0007]在另一实施方式中，提供了一种处理反应器。所述处理反应器包括高温处理反应器，所述高温处理反应器具有腔室主体和基板支撑件，所述腔室主体具有形成一内部体积的盖、壁和底部，用于允许处理气体进入所述内部体积并且形成等离子体的入口。所述基板支撑件具有心轴和加热器。所述加热器具有主体。所述主体具有顶表面、侧面和底表面。所述顶表面是配置用于在基板的等离子体处理期间支持基板。提供遮罩以用于所述顶表面、侧面和底表面中的每一者，其中所述遮罩抵抗高温下对所述主体的腐蚀。
[0008]在另一实施方式中，提供了一种用于清洁高温处理反应器的方法，所述方法包括:将冷却净化气体引入围绕基板支撑件的心轴的套管中，所述净化气体跨所述基板支撑件的底部流动；将所述基板支撑件暴露至清洁等离子体；以及在清洁之后将所述基板支撑件维持在超过400摄氏度的温度处。提供了一种用于清洁高温处理反应器的方法，所述方法包括：将冷却净化气体引入围绕基板支撑件的心轴的套管中，所述净化气体跨所述基板支撑件的底部流动；将所述基板支撑件暴露至清洁等离子体；以及在清洁之后将所述基板支撑件维持在超过400摄氏度的温度处。
【附图说明】
[0009]为了能详细理解本发明的上述特征，可通过参照实施方式获得上文简要概述的本发明的更具体的描述，一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，且因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等同有效的实施方式。
[0010]图1是高温处理反应器的示意性剖面侧视图。
[0011]图2示出加热器，所述加热器具有套管以及用于在所述高温处理反应器中使用的气体净化。
[0012]图3示出另一加热器，所述加热器具有遮罩以在所述高温处理反应器中使用。
[0013]图4示出又一加热器，所述加热器具有涂层形式的遮罩以在所述高温处理反应器中使用。
[0014]图5示出了又一加热器，所述加热器具有混合溶液以用来防止等离子体攻击。
[0015]图6是一种用于保护加热器在高温处理期间免受腐蚀的方法的流程图。
[0016]为了促进理解，在可能的情况下已使用相同器件符号以指定为诸图所共有的相同器件。应想到在一个实施方式中公开的器件也可以在其他实施方式中中使用，此处不再进行具体详述。
【具体实施方式】
[0017]公开了用于保护高温腔室部件免受腐蚀的一种装置和一种方法。在本公开案中，“高温”被定义为超过约400摄氏度的温度。基板支撑件具有涂层，以保护所述基板支撑表面在高温下免受腐蚀性气体的腐蚀。所述涂层可为以下形式：至少一个等离子喷镀层、盖板、边缘环或者净化气体，所述涂层保护所述基板支撑件的加热器和心轴并且显著地减少由于在高温下处理气体的攻击而造成的污染副产物形成。
[0018]图1是示例性高温处理反应器100的横截面示意图，所述高温处理反应器100具有加热器120以用于在处理期间支撑基板。在一个实施方式中，所述高温处理反应器100被配置为沉积反应器。虽然示出为在图1中示出的处理反应器100中，但是加热器120可用于其他处理反应器中，诸如等离子体处理腔室、物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室，和离子注入腔室，以及具有可承受高温的加热器的其他反应器。
[0019]所述高温处理反应器100包括接地的腔室主体102。所述腔室主体102包括壁103、底部106和盖108，所述三者包封腔室内部体积128。所述腔室主体102耦接至地面126。保护衬垫164设置在所述腔室内部体积128中以保护所述高温处理反应器100的壁103。所述保护衬垫164和壁103具有开口 118，基板（未示出）可用机械手传输穿过所述开口 118进出所述腔室内部体积128。
[0020]栗送端口 178是形成在所述腔室主体102的壁103或者底部106中。所述栗送端口 178将所述腔室内部体积128流畅地连接至栗送系统(未示出)。所述栗送系统可包括一或多个栗和调节阀。所述栗送系统被用来维持所述高温处理反应器100的腔室内部体积128内的真空环境，同时去除处理副产物。所述栗送系统和腔室热学设计赋能在适合于热平衡需求的温度(例如，约-25摄氏度至约+500摄氏度)下的高本底真空(约IxE 8托或更小)和较低的压力上升速率(约1000毫托/分钟)。在一个实施方式中，所述栗送设备赋能在1mT和30mT之间的真空压力。
[0021 ] 气源160耦接至处理反应器100并且通过穿过所述腔室主体105或者盖108形成的入口 161提供处理气体到腔室内部体积128中。在一或多个实施方式中，处理气体可包含含卤素气体，诸如氟(Fl)气和/或氯(Cl)气体。或者，所述处理气体可包含沉积气体，诸如包含碳(C)、硅(Si)、氧(0)、氮(N)及其组合的气体，或者其他合适的气体。气源160还提供了用于清洁存在于或者暴露于所述处理反应器100的腔室内部体积128中的部件的清洁气体。可由气源160提供的清洁气体的实例包括含卤素气体，诸如氟气、含氟气体、氯气和/或含氯气体。
[0022]喷淋头184可耦接至所述高温处理反应器100的盖108。所述喷淋头184具有多个气体分配孔158以分配处理气体穿过入口 161进入所述腔室内部体积128。所述喷淋头184可通过匹配电路141连接到射频功率源142。由所述射频功率源142提供至喷淋头184的射频功率激励所述处理气体离开喷淋头184，以用于维持腔室内部体积128中在喷淋头184和加热器120之间的等离子体。
[0023]基板支撑组件144设置在腔室内部体积128中。所述基板支撑组件144包括加热器120，在处理期间所述基板支撑在所述加热器120上。所述加热器120可包括电介质主体154。所述电介质主体145可由陶瓷材料、氮化铝(AlN)、钇铝石榴石(YAG)或者其他适当的材料形成。所述电介质主体154可任选地具有涂覆有电介质材料的铝核心。
[0024]阴极122包埋在加热器120的电介质主体154内并且通过集成的匹配电路137连接到射频功率源138。所述阴极122将功率电容性地耦接到来自在加热器120上的基板下方的等离子体。在一个实施方式中，所述射频功率源138向阴极122提供约200W至约1000W之间的射频功率。所述射频功率源138还可耦接至系统控制器(未示出)，以用于通过引导直流电流到