專利名稱：表面處理的氮化鋁擋板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例大體上關于半導體處理設備，更具體地，關于用來處理半導體基 材的氮化鋁擋板。
背景技術：
在某些高密度等離子體化學氣相沉積(HDP-CVD)處理腔室中，擋板在基材處理期 間可用于氣體的注入與分配。用于HDP-CVD腔室的擋板典型地由氧化鋁(Al2O3)構成。不 過，隨著使用高射頻功率HDP-CVD處理來存取較小的裝置節(jié)點，升高的溫度導致氧化鋁和 處理氣體反應，此類處理氣體的例子為可用作HDP-CVD腔室的清潔氣體的三氟化氮(NF3)。 因此，由于除其它因素外的改善的導熱性，氮化鋁(AlN)擋板已取代氧化鋁擋板。不幸的是，雖然氮化鋁擋板具有某些有利的性質，其它問題卻仍存在。舉例來說， 氮化鋁擋板通常以包括金屬氧化物粘結劑的燒結處理制造。金屬氧化物粘結劑有助于燒結 的氮化鋁的高導熱性。不過，在基材處理之前的擋板時效處理期間，這些在燒結后存在于擋 板表面上的粘結劑不合意地干涉到氧化硅(SiO2)層的粘著。舉例來說，時效處理可防止基 材受到擋板材料的污染，并可在處理或清潔期間保護擋板免受反應氣體影響。不過，不良粘 著的氧化硅時效處理層可從擋板表面剝落，從而污染欲處理的基材，且亦可在基材處理或 腔室清潔期間使擋板處于易受所供應的反應氣體損壞的狀態(tài)。雖然此問題可通過不使用金 屬氧化物粘結劑來排除，但這一類方法將不合意地降低擋板的導熱性。因此，在此技術中需要改善的氮化鋁擋板及其制造方法。

發(fā)明內容
本文提供關于氮化鋁擋板的方法與設備。在某些實施例中，用在半導體處理腔室 中的擋板可包括主體，其包含氮化鋁和金屬氧化物粘結劑，其中在所述主體的表面上的氮 化鋁與所述金屬氧化物粘合劑的比率大于或等于所述主體內部的比率。在某些實施例中， 所述主體可具有中心桿和耦合至所述中心桿的下部并從此處向外徑向延伸的外部環(huán)形物。在某些實施例中，處理半導體基材的設備可包括處理腔室，其具有內容積和配置 在其頂板中的第一氣體入口 ；及擋板，其耦合至所述第一氣體入口并裝配為弓I導第一處理 氣體從所述第一氣體入口流到所述內容積，所述擋板包括主體，其包含氮化鋁和金屬氧化 物粘結劑，其中在所述主體的表面上的氮化鋁與所述金屬氧化物粘結劑的比率大于或等于 所述主體內部的比率。在某些實施例中，用在半導體處理腔室中的擋板可通過一理形成，所述處理包括 燒結鋁、氮和金屬氧化物粘結劑，以形成所述擋板的主體，所述主體具有過量的金屬氧化物 粘結劑配置在其表面上；及從所述表面移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑。在本發(fā)明的某些方面中，提供用在半導體處理腔室中的擋板的制造方法。在某些 實施例中，用在半導體處理腔室中的擋板的制造方法可包括燒結鋁、氮和金屬氧化物粘結 劑，以形成所述擋板的主體，所述主體具有過量的金屬氧化物粘結劑配置在其表面上；及從所述主體表面移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑。在本發(fā)明的某些方面中，提供處理半導體基材的方法。在某些實施例中，處理半 導體基材的方法可包括以下步驟將基材放置在處理腔室中的基材支撐上，所述處理腔室 具有內容積和第一氣體入口，第一氣體入口相對所述支撐基座配置在所述處理腔室的頂板 中；使第一處理氣體流過耦合至所述第一氣體入口的擋板并進入所述內容積，所述擋板包 含氮化鋁主體，其具有金屬氧化物粘結劑，其中在所述主體的表面上的氮化鋁與所述金屬 氧化物粘結劑的比率大于或等于所述主體內部的比率；及以用所述第一處理氣體處理所述 基材。本發(fā)明的其它及進一步的實施例在下文敘述。


參照某些示出于附圖中的實施例來提供于上文簡要總結的本發(fā)明的更具體敘述， 以詳細了解本發(fā)明的上述的特征結構。不過，須注意附圖僅示出此發(fā)明的典型實施例，且因 此不應視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可容許其它等效實施例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例所用的示意處理腔室的示意圖。圖2A-B示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的擋板的示意圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的擋板制造方法的流程圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的基材處理方法的流程圖。圖5A-B分別示出在不同放大率下的常用擋板的表面的視圖。為了幫助了解，已盡可能地使用相同附圖標記來標明各圖中共用的相同組件。圖 式未依比例繪制，并可為清楚起見而加以簡化。在無需進一步詳述的情況下，可預期一實施 例中的組件及特征結構能有利地并入其它實施例中。
具體實施例本文提供使用改善的氮化鋁擋板處理半導體基材的方法與設備。在某些實施例 中，用在半導體處理腔室中的擋板包括主體，其包含氮化鋁和金屬氧化物粘結劑。在該主體 表面上的氮化鋁與金屬氧化物的比率大于該主體內部的比率。金屬氧化物在該主體表面上 的縮減量幫助改善氧化硅時效處理層粘著至擋板表面，其可進一步防止在處理期間基材受 到可以其它方式從氮化鋁擋板剝落的粒子的污染，并可進一步保護擋板免于受到反應處理 氣體的損壞。在某些實施例中，提供制造氮化鋁擋板的方法。該制造方法可有利地幫助制 造氮化鋁擋板，其在該主體表面上所具有的氮化鋁與金屬氧化物的比率大于該主體內部的 比率。本發(fā)明的氮化鋁擋板可用在適當?shù)奶幚砬皇抑?，例如，適于執(zhí)行高密度等離子體 化學氣相沉積(HDP-CVD)的。該處理腔室可配置為單一腔室，或可替代地集成為群集工具 的一部分。兩個這類的適當系統(tǒng)為 300mmHDP-CVD ULTIMA X 和 CENTURA ULTIMA HDP-CVD, 兩者皆可由應用材料公司購得?？深A期HDP-CVD腔室僅為在其中可使用氮化鋁擋板的示例 腔室。具有一或多個氣體入口且適于容納氮化鋁擋板的任何適當腔室可從本發(fā)明的實施例 受惠。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有擋板200的示例HDP-CVD腔室100的示 意圖。HDP-CVD腔室100可用于例如硅(Si)基材、砷化鎵(GaAs)基材等基材的溫度控制處理，同時產(chǎn)生并維持在其中處理基材的等離子體環(huán)境。等離子體在基材處理期間產(chǎn)生在鄰 近基材處，且基材溫度使用不同技術控制，例如，通過供應傳熱流體至基材的背表面。HDP-CVD腔室100包括處理腔室110，其具有含有基材支撐102的內容積101，以 及具有配置在其中的擋板200。處理腔室100可進一步包括真空系統(tǒng)112、源等離子體系統(tǒng) 114、偏壓等離子體系統(tǒng)116、氣體輸送系統(tǒng)118和遠程等離子體清潔系統(tǒng)(未顯示)。基材支撐102可配置在處理腔室110中，以支撐處理期間放置在其上的基材106。 基材支撐102可包括不同部件，例如，靜電吸盤108，其夾鉗基材106至基材支撐102 ；或其 它部件，如更詳細于下文敘述者。當基材106配置在其上時，處理套組(未顯示)可選擇性 地用來覆蓋至少一部分未受基材106覆蓋的基材支撐102。處理套組可裝配為在處理期間 提供基材106的表面降低的污染，并在腔室清潔處理期間減少清潔時間。處理腔室110的上部可包括圓頂121，其可以例如氧化鋁或氮化鋁之類的介電材 料制成。圓頂121定義等離子體處理區(qū)域120的上邊界。等離子體處理區(qū)域120在底部由 基材106和基材支撐102定界。加熱板122和冷板124裝于圓頂121之上并熱耦合至圓頂121。加熱板122和冷 板1 允許將圓頂溫度控制在約攝氏100至200度的范圍間的約攝氏+/-10度內。這允許 針對不同處理最佳化圓頂溫度。舉例來說，可需要維持圓頂為用于清潔或蝕刻處理比用于 沉積處理更高的溫度。準確控制圓頂溫度亦減少處理腔室中的小片或粒子數(shù)，并改善介于 沉積層和基材之間的粘著。圓頂121可包括頂部噴嘴150和配置在其中且通過此處的頂部排氣孔152，其可用 于引入氣體至處理腔室110，如進一步在下文關于氣體輸送系統(tǒng)118所討論的。頂部噴嘴 150在氣體入口(例如，下文關于圖2A所討論的氣體入口 208)處耦合至擋板200，且頂部 排氣孔152對處理腔室110開啟，并朝向擋板200的背側(例如，下文關于圖2A所討論的 背側203)，如下文關于圖1和圖2A至B所討論的。參照圖2A至B，擋板200通常包括主體202，其具有用于在處理腔室內部依所需 引導處理氣體的形狀。舉例來說，擋板200可配置在氣體入口(例如，圖1示出的頂部噴 嘴150)和基材支撐(例如，圖1示出的基材支撐102)之間，并可包括背側203，其與圓頂 121 (在圖1中示出)分開且相對；及前側201，其配置為相對基材106和基材支撐102(在 圖1中示出)，以依所需來引導處理氣體。擋板200通常包含氮化鋁和金屬氧化物粘結劑。 擋板200在主體202的表面上所具有的氮化鋁與金屬氧化物的比率大于主體202內部的氮 化鋁與金屬氧化物的比率。下文關于圖3所討論的制造氮化鋁擋板的方法包括金屬氧化物粘結劑與氮化鋁 對金屬氧化物的比率的討論，圖3示出流程圖，其說明根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的制造氮 化鋁擋板的方法300。方法300始于310，其中擋板200 (或主體20 可從鋁、氮和金屬氧化物粘結劑燒 結而得。一般而言，燒結處理包括在壓力下以低于熔點的溫度加熱粉末，直到粉末粘著在一 起形成固體物(例如，主體20 。在某些實施例中，可燒結氮化鋁粉末和金屬氧化物粉末， 以形成主體202。金屬氧化物粘結劑可用來幫助氮化鋁粒子的粘著，并用來改善擋板200的導熱 性。在某些實施例中，金屬氧化物粘結劑包括氧化釔或氧化鉺兩者中至少一個。金屬氧化物粘結劑可添加至氮化鋁粉末然后燒結，或替代地，氮化鋁粉末可包含足量的金屬氧化物 雜質，以致在燒結前不需要額外的金屬氧化物粘結劑。在某些實施例中，介于約0. 1至約10 重量百分比的金屬氧化物可存在于擋板200中。本發(fā)明者已觀察到常用氮化鋁擋板的數(shù)個問題。舉例來說，本發(fā)明者已觀察到不 均勻的涂層，例如，氧化硅風干處理層，傾向于在常用的氮化鋁擋板的表面上發(fā)展。這類不 均勻的涂層可導致涂層剝落(舉例來說，由于涂層的不均勻堆積或由于金屬氧化物在擋板 表面上的松散晶粒)，以及后續(xù)可能的基材污染、擋板暴露至有害的處理氣體等。研究此問 題，本發(fā)明者已觀察到使用常用的燒結技術，燒結處理導致?lián)醢逶谄浔砻嫔媳慌渲眠^量金 屬氧化物。舉例來說，圖5A示出以100倍放大率觀看的氮化鋁擋板的實際表面的示意圖， 其清楚顯示存在于氮化鋁502的表面上的過量金屬氧化物504的區(qū)域。所看到的過量金屬 氧化物504的區(qū)域為發(fā)白或淺色區(qū)域，其位于更暗的氮化鋁502頂上。圖5B示出以500倍 放大率觀看的氮化鋁擋板的實際表面的示意圖，其清楚顯示存在于氮化鋁502的表面上的 過量金屬氧化物504的區(qū)域。如同在圖5B的更為放大的圖中更清楚看到的，過量金屬氧化 物504的晶粒結構和氮化鋁502的晶粒結構非常不同。此外，和在氮化鋁502內部更均勻 地配置或集成的相比，可看到過量金屬氧化物504在氮化鋁502頂上的區(qū)域或“島”中形成。 配置在表面上的過量金屬氧化物可比通常遍及主體的以更大的量存在，這是因為金屬氧化 物粘結劑在燒結處理期間擠出或遷移之故。本發(fā)明者相信在常用擋板中所觀察到的問題可 至少部分歸因于過量金屬氧化物存在于氮化鋁擋板表面上。因此，本發(fā)明者相信排除或減少擋板表面上的過量金屬氧化物可提供優(yōu)于常用氮 化鋁擋板的優(yōu)點。因此，在某些實施例中，擋板200在主體202的表面上可具有氮化鋁與金 屬氧化物的比率大于或等于主體202內部的比率。在某些實施例中，擋板200在主體202 的表面上可具有本質上無過量的金屬氧化物?；氐綀D3，在320，將大量(例如，大多數(shù))的過量金屬氧化物粘結劑從擋板200(例 如，主體20 的表面移除。在某些實施例中，舉例來說，大量的過量金屬氧化物粘結劑可在 大量去除步驟中通過噴砂、噴粒、濕性擦蝕、機械研磨、機械拋光等的至少一個，從擋板200 或主體202的表面移除(如圖3的322所示)。在某些實施例中，表面清潔或處理步驟可 包括以腐蝕酸清潔(如圖3的3 所示)。適當?shù)母g酸可包括硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl)、 硅烷(SiH4)等。腐蝕酸可在去離子(DI)水中稀釋至適當強度。腐蝕酸和去離子水的清潔 溶液可依所需為弱或侵蝕性，以提供最終的金屬氧化物移除及/或擋板的氮化鋁表面的處 理。氮化鋁的表面清潔和處理不僅可幫助移除擋板表面上或接近此處的任何過量的金屬氧 化物，亦可蝕刻或以其它方式修改氮化鋁擋板表面，以促進形成在其上的層(例如，氧化硅 風干處理層)的更大粘著。從擋板200 (或主體20 的表面移除過量的金屬氧化物粘結劑幫助提供擋板，其 在主體表面上所具有的氮化鋁與金屬氧化物的比率大于或等于主體內部的比率(例如，該 表面為絕大多數(shù)與主體中的為氮化鋁以及金屬氧化物粘結劑的汞齊類似)。舉例來說，和 圖5A至B所示的常用擋板表面的視圖相比，以相同放大率觀察擋板200的表面，顯示在擋 板200的表面上沒有視覺上可偵測的金屬氧化物。一旦完成從擋板200的表面移除大量的過量金屬氧化物，方法300大體上終止，且 擋板200可進一步依需要處理或安裝至處理腔室中，如上文關于圖1所討論般。
回到圖2，在某些實施例中，擋板200可具有中心桿204和外部環(huán)形物206，盡管在 其它腔室或應用中可使用其它幾何形狀。中心桿204包括氣體入口 208，其配置在中心桿 204的上部，并用于將中心桿204耦合至頂部噴嘴150，如上文關于圖1所敘述般。中心桿 204可進一步包括多個氣體出口 210，其配置在中心桿204的下部，并經(jīng)由槽道209流體耦 合至氣體入口 208。多個氣體出口 210幫助氣體從頂部噴嘴150經(jīng)由氣體入口 208流到擋 板200的前側201。如圖2A所示出，相對擋板200的前側201上的外部環(huán)形物206的表面，中心桿204 的下部在前側201上可具有凸起表面。在某些實施例中，凸起表面可用于引導來自每一氣 體出口 210的氣流，以致離開每一氣體出口 210的氣體以相對擋板200的中心軸(或相對 配置在該處下方的基材的中心軸)的角度流動。不過，中心桿204的下部在擋板200的前 側201上可替代地具有齊平、凹陷或其它的表面幾何形狀。此外，多個氣體出口 210的一或 多個可定向為平行、垂直或介于其間的任何適當角度，以幫助氣體流動至基材106的表面。參照圖2B，在某些實施例中，多個氣體入口 208在擋板200的前側201上可以環(huán)形 圖案均勻地隔開。或者，多個氣體出口 210可以幫助氣體流至基材106的表面所需要的任 何適當圖案隔開，如此則其組態(tài)不受限于均勻或圓形地隔開。回到圖2A，在某些實施例中，外部環(huán)形物206可包括多個配置穿過其中的孔212。 多個孔212可幫助氣體從背側203流到擋板200的前側201。進一步而言，外部環(huán)形物206 可另外或在缺少多個孔212的情況下通過圍繞外部環(huán)形物206邊緣的氣流幫助氣體從背側 203流到前側201。舉例來說，如圖1所示，經(jīng)由頂部排氣孔152供應給擋板200的背側203 的氣體可部分轉向圍繞外部環(huán)形物206，并可部分流過形成在外部環(huán)形物206中的多個孔 212，以在處理腔室內部提供所需的氣體分配。參照圖2B，舉例來說，多個孔212可以環(huán)形圖案均勻安排。在某些實施例中，如所 示出，每一孔212可配置在每一氣體出口 210之間。或者，每一孔212可對準每一氣體出口 210或以任何適當安排相對每一氣體出口 210定向，以幫助處理氣體在處理腔室內部流動。回到圖1，處理腔室110的下部可包括主體構件126，其連接處理腔室110至真空 系統(tǒng)112?；闹?02可裝配在主體構件126中。在基材支撐102內部或之上提供靜電 吸盤108或其它機構，以將基材106固定至基材支撐102?；?06可通過機器人葉片(未 顯示)通過處理腔室110內側的插入/移除開口 1 移送進出處理腔室110。氣動致動器 (未顯示)升起與降下舉升銷板(未顯示)，舉升銷板升起與降下舉升銷(未顯示)，舉升銷 升起與降下基材106。一旦移送至處理腔室110中，基材106配置在升起的舉升銷上，然后 降下至基材支撐102的表面上。真空系統(tǒng)112包括節(jié)流閥主體130，其容納多葉片的節(jié)流閥132，并附接至閘閥134 與渦輪分子泵136。節(jié)流閥主體130可給氣流提供最小阻礙，并允許對稱的抽泵。閘閥134 可隔離渦輪分子泵136與節(jié)流閥主體130，并進一步在節(jié)流閥132完全開啟時，通過限制排 氣流量能力來控制處理腔室110的壓力。節(jié)流閥132、閘閥134和渦輪分子泵136的安排允 許準確并穩(wěn)定地將處理腔室110的壓力控制在從約1至lOOmTorr。源等離子體系統(tǒng)114包括頂部線圈138和側線圈140，其裝配在圓頂121上。對稱 的接地屏蔽(未顯示)減少頂部線圈138和側線圈140之間的電耦合。頂部線圈138由頂 部射頻源產(chǎn)生器137提供動力，而側線圈140由側射頻源產(chǎn)生器141提供動力，其允許每一線圈操作的獨立的功率位準和頻率。此雙線圈系統(tǒng)允許控制處理腔室110中的徑向離子密 度，從而改善等離子體均勻性。側線圈140和頂部線圈138電感耦合能量至處理腔室110 中。頂部射頻源產(chǎn)生器137可以額定的2MHz提供上達8000W的射頻功率，且側射頻源產(chǎn)生 器141可以額定的2MHz提供上達8000W的射頻功率。頂部射頻產(chǎn)生器137和側射頻產(chǎn)生 器141的操作頻率可從額定操作頻率偏移(例如，分別至1. 7-1. 9MHz以及1. 9-2. IMHz)，以 改善等離子體產(chǎn)生效率。在某些實施例中，射頻產(chǎn)生器137和141包括數(shù)字控制的合成器，并操作在從約 1. 7至約2. IMHz的頻率范圍間。如在此技術中具有一般技能者所了解，產(chǎn)生器137和141 各自包括射頻控制電路(未顯示)，其量測從處理腔室110和線圈138與140反射回到產(chǎn) 生器的功率，并調整操作頻率，以獲得最低反射功率。射頻產(chǎn)生器137和141典型設計為以 具有50歐姆的特性阻抗的負載操作。射頻功率可從負載反射，負載具有與產(chǎn)生器不同的特 性阻抗。這可減少轉移至負載的功率。此外，從負載反射回到產(chǎn)生器的功率可超載并損壞 產(chǎn)生器。因為取決于除其它因素外的等離子體離子的密度，等離子體阻抗的范圍可從小于 5歐姆至超過900歐姆，且因為反射功率可為頻率的函數(shù)，根據(jù)反射功率調整產(chǎn)生器頻率增 加了從射頻產(chǎn)生器轉移到等離子體的功率并保護產(chǎn)生器。另一種降低反射功率以及改善效 率的方式為使用匹配網(wǎng)絡。匹配網(wǎng)絡139和142分別將射頻產(chǎn)生器137和141的輸出阻抗與線圈138和140 匹配。射頻控制電路可通過改變匹配網(wǎng)絡139和142內部的電容值來調諧匹配網(wǎng)絡139和 142，以在負載改變時匹配產(chǎn)生器與負載。當從負載反射回到產(chǎn)生器的功率超過某一限值 時，射頻控制電路可調諧匹配網(wǎng)絡。一種提供固定匹配并有效禁止射頻控制電路調諧匹配 網(wǎng)絡的方式是將反射功率限值設定為高出任何反射功率的期望值。這可通過使匹配網(wǎng)絡保 持固定在其最新近狀態(tài)，以在某些條件下幫助穩(wěn)定等離子體。偏壓等離子體系統(tǒng)116包括射頻偏壓產(chǎn)生器144和偏壓匹配網(wǎng)絡146。偏壓等離 子體系統(tǒng)116可將靜電吸盤108電容耦合至主體構件126，其作用如互補電極。偏壓等離 子體系統(tǒng)116用于增強源等離子體系統(tǒng)114所產(chǎn)生的等離子體種類至基材106的表面的傳 輸。在某些實施例中，射頻偏壓產(chǎn)生器144可以13. 56MHz提供高達10000W的射頻功率。其它測量亦可幫助穩(wěn)定等離子體。舉例來說，射頻控制電路可用于決定輸送至負 載(等離子體)的功率，并可增加或減少產(chǎn)生器的輸出功率，以在層沉積期間保持輸送功率 本質上固定。氣體輸送系統(tǒng)118可包括多個氣源(未顯示)。在某些實施例中，氣源可包括硅 烷、分子氧、氦、氬等。氣體輸送系統(tǒng)118經(jīng)由氣體輸送線119(僅顯示某些)從數(shù)個源提供 氣體給處理腔室110，以用于處理基材106。氣體透過氣體環(huán)148、頂部噴嘴150和頂部排氣 孔152引入處理腔室110。氣源可經(jīng)由流量控制器(未顯示)與氣體輸送線119提供給氣 體環(huán)148、頂部噴嘴150和頂部排氣孔152。氣體輸送線119可具有流量控制器(未顯示)， 以控制處理氣體的流速。頂部噴嘴150和頂部排氣孔152允許獨立控制頂部氣流和側氣流， 其改善薄膜均勻性并允許微調沉積層和摻雜參數(shù)。頂部排氣孔152為環(huán)繞頂部噴嘴150的 環(huán)形開口，氣體可經(jīng)此從氣體輸送系統(tǒng)118流入處理腔室110。氣體經(jīng)由流量控制器和氣體輸送線119從氣體輸送系統(tǒng)118的一或多個氣源提供 給氣體環(huán)148。氣體環(huán)148具有多個氣體噴嘴153和154 (僅顯示兩個)，其提供基材106上方的均勻氣流。噴嘴長度和噴嘴角度可通過改變氣體環(huán)148來改變。這允許針對處理 腔室110內部的特定處理來調適均勻性輪廓和氣體使用效率。在某些實施例中，氣體噴嘴 154(僅顯示一個)與第二氣體噴嘴153共面，且比氣體噴嘴153短。在本發(fā)明的某些實施例中，可使用可燃、有毒或腐蝕氣體。在這些實例中，可能需 要在沉積后排除余留在氣體輸送線119中的氣體。這可進一步使用一或多個三向閥(未顯 示)來完成，以隔離處理腔室110和一或多個氣體輸送管線119，并使一或多個氣體輸送線 119排氣至真空前級(未顯示)。三向閥在實行上可放置為盡可能接近處理腔室110，以最 小化未排氣的氣體輸送線的容積(介于三向閥和處理腔室之間)。此外，雙向(開-關)閥 (未顯示)可放置在質量流量控制器(MFC)和處理腔室110之間或在氣源和MFC之間。HDP-CVD腔室100可進一步包括遠程清潔射等離子體源(未顯示)，其用于提供清 潔氣體給處理腔室110的頂部噴嘴150。在某些實施例中，清潔氣體(如果有使用)可在其 它位置進入處理腔室110。系統(tǒng)控制器160調節(jié)以等離子體為基礎的基材處理系統(tǒng)100的操作，并包括處理 器162和內存164。典型地，處理器162為單板計算機(SBC)的一部分，單板計算機包括模 擬和數(shù)字輸入/輸出板、接口板與步進馬達控制器板。以等離子體為基礎的基材處理系統(tǒng) 100的不同部件符合Versa Modular European(VME)標準，其定義板、卡片機架和連接器類 型與尺寸。VME標準進一步將總線結構定義為具有16位的數(shù)據(jù)總線和M位的地址總線。 處理器162執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，其可為儲存在內存164中的計算機程序?？墒褂萌魏晤愋?的內存164，例如，硬盤、軟盤、插卡框架或其組合。系統(tǒng)控制軟件包括指令組，其指定時序、 氣體混合、處理腔室壓力、處理腔室溫度、微波功率位準、基座位置和特定處理的其它參數(shù)。在操作中，設備100可用于有利地以減少的粒子污染發(fā)生率和延長的擋板壽命來 處理基材106。舉例來說，根據(jù)此處提供的教導使用擋板處理基材的方法在下文關于圖4討 論。圖4為流程圖，其說明根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的基材處理方法400。圖4的方法400 進一步參照圖1和圖2A至B敘述。方法400始于410，其中根據(jù)此處所揭示的教導，可提供基材給具有擋板配置在其 中的處理腔室。舉例來說，基材106可放置在位于擋板200下方的處理腔室110的基材支 撐102上。在某些實施例中，處理腔室和擋板可在處理基材前進行時效處理，以幫助均勻處 理基材，并在處理期間保護腔室部件免受處理環(huán)境影響。舉例來說，在412，可提供具有擋 板(例如，擋板200)配置在其中的處理腔室(例如，處理腔室110)。在414，時效處理層， 例如，氧化硅(SiO2)，可形成在擋板200上(例如，在擋板200的表面上)。時效處理層可 以任何適當方法形成。不過，由于在其表面上減少金屬氧化物的存在，及/或由于氮化鋁的 表面處理，更均勻的時效處理層可形成在擋板200上。接下來，在420，處理氣體可流過擋板200進入處理腔室110。舉例來說，一或多個 處理氣體可從氣體輸送系統(tǒng)118至少通過擋板200提供給等離子體處理區(qū)域120 (舉例來 說，經(jīng)由圖2A至B所示的入口 208、槽道209和出口 210)。一或多個處理氣體可替代或組 合地經(jīng)由頂部排氣孔152供應給等離子體處理區(qū)域120，以經(jīng)由外部環(huán)形物206的邊緣及/ 或通過孔212從背側203流到前側201。一或多個處理氣體可在等離子體處理區(qū)域120中 混合，并可通過施加射頻功率至配置在基材支撐102、頂部線圈138或側線圈140中之一或 多個電極而點燃成為等離子體。
在430，層(未顯示)可沉積在基材106上。由于配置在擋板200上的更均勻的 時效處理層和時效處理層對此的改善的粘著，沉積在基材106上的層可有利地減少粒子缺 陷。一旦完成在基材106上沉積層，方法400大體上終止。額外的基材處理可發(fā)在相同或 不同的處理腔室中，以完成基材106上的結構制造。雖然已在示例處理腔室中示意地示出 特定處理，其它處理亦可有利地在根據(jù)本教導(teaching)的具有擋板配置在其中的類似 或不同的處理腔室中執(zhí)行。舉例來說，在例如無等離子體輔助CVD處理、原子層沉積(ALD) 處理、或其它利用時效處理層保護擋板表面的情況下，擋板200可用于在不形成等離子體 的情況下使一或多個處理氣體流動。亦預期擋板200可用在其它處理中，例如，蝕刻等，其 可如此處所述般有利地使用擋板。因此，已在此處提供關于改善的氮化鋁擋板的方法與設備。改善的氮化鋁擋板在 氮化鋁擋板的表面上有利地具有減少的金屬氧化物含量。改善的擋板可有利地幫助在氮化 鋁擋板的表面上形成更均勻的氧化硅時效處理層，并可進一步有利地促進時效處理層至擋 板表面的更佳粘著，從而在欲處理的基材表面上改善處理均勻性并降低粒子缺陷。由于時 效處理層的更均勻的覆蓋，改善的氮化鋁擋板可進一步具有較長的壽命期。雖然以上內容已直指本發(fā)明的數(shù)個實施例，但可在不偏離本發(fā)明基本范圍的情況 下設計本發(fā)明的其它及進一步實施例。
權利要求
1.一種用在半導體處理腔室中的擋板，包含主體，包含氮化鋁和金屬氧化物粘結劑，其中，在所述主體的表面上的氮化鋁與所述金 屬氧化物粘結劑的比率大于或等于所述主體內部的所述比率。
2.根據(jù)權利要求1所述的擋板，其中，所述金屬氧化物粘結劑包含氧化釔或氧化鉺的 至少一個。
3.根據(jù)權利要求1所述的擋板，其中所述主體進一步包含中心桿；及外部環(huán)形物，耦合至所述中心桿的下部，并從此處向外徑向延伸。
4.根據(jù)權利要求1所述的擋板，進一步包含氣體入口，配置在所述中心桿的上部中；及多個氣體出口，配置在所述中心桿的下部中，并流體耦合至所述氣體入口。
5.根據(jù)權利要求1所述的擋板，進一步包含多個孔，配置通過所述外部環(huán)形物，以幫助處理氣體從所述擋板的背側流到所述擋板 的前側。
6.一種用于處理半導體基材的設備，包含處理腔室，具有內容積和配置在其頂板中的第一氣體入口 ；及如之前任一項權利要求所限定擋板，耦合至所述第一氣體入口，并裝配為引導第一處 理氣體從所述第一氣體入口流到所述內容積。
7.—種制造用在半導體處理腔室中的擋板的方法，包含燒結鋁、氮和金屬氧化物粘結劑，以形成所述擋板的主體，所述主體具有配置在其表面 上的過量的金屬氧化物粘結劑；及從所述表面移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑的步驟進 一步包含以下步驟從所述表面移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑，以致在所述主體的所述表面上的 氮化鋁與所述金屬氧化物粘結劑的比率大于或等于所述主體內部的所述比率。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑的步驟進 一步包含以下步驟通過噴砂、噴粒、濕性擦蝕、機械研磨或機械拋光所述主體的所述表面的至少一種方法 來移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中移除大量的所述過量金屬氧化物粘結劑的步驟 進一步包含以下步驟在移除大量的所述金屬氧化物粘結劑之后，將所述擋板的所述表面暴露至包含腐蝕酸 的溶液。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述金屬氧化物粘結劑包含氧化釔或氧化鉺的 至少一個。
12.由權利要求7-11描述的方法所形成的用在半導體處理腔室中的擋板。
13.—種處理半導體基材的方法，包含以下步驟將基材放置在處理腔室中的基材支撐上，所述處理腔室具有內容積和相對所述支撐基座配置在所述處理腔室的頂板中的第一氣體入口；使第一處理氣體流過耦合至所述第一氣體入口的擋板并進入所述內容積，所述擋板如 權利要求1-5中任一項所限定；及以所述第一處理氣體處理所述基材。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，進一步包含在處理所述基材之前，在所述擋板的所述表面上沉積時效處理層。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，進一步包含由于所述第一和所述第二處理氣體的所述流動而在所述基材表面上沉積材料層。
全文摘要
本文提供關于氮化鋁擋板的方法與設備。在某些實施例中，一用在半導體處理腔室中的擋板可包括主體，其包含氮化鋁和金屬氧化物粘結劑，其中在主體表面上的氮化鋁與金屬氧化物粘合劑的比率大于或等于主體內部的比率。在某些實施例中，主體可具有中心桿和外部環(huán)形物，其耦合至中心桿下部并從此處向外徑向延伸。在某些實施例中，擋板的制造方法可包含燒結鋁、氮和金屬氧化物粘結劑，以形成擋板的主體，主體具有過量的金屬氧化物粘結劑配置在其表面上；及從主體表面移除大量的過量金屬氧化物粘結劑。
文檔編號H01L21/00GK102132382SQ200980132709
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權日2008年8月20日
發(fā)明者德米特里·魯博彌爾斯克, 穆罕默德·M·拉希德 申請人:應用材料公司