具有带沉积涂层的孔的半导体处理零件及其形成方法技术

在半导体处理反应器零件中的孔经尺寸加工以促进保护涂层的沉积，例如在大气压强下的化学气相沉积。在一些实施例中，每个孔均具有流道颈缩部，该流道颈缩部使孔在部分上变窄并且还将该孔划分为一个或多个其他部分。在一些实施例中，所述一个或多个其他部分的纵横比约为１５∶１或更小，或者约为７∶１或更小，并且具有圆柱形或圆锥形的横截面形状。通过化学气相沉积对所述孔涂覆保护涂层比如碳化硅涂层，所述化学气相沉积包括在大气压强下的化学气相沉积。

【技术实现步骤摘要】

0001本专利技术涉及半导体处理设备，且更特别地，本专利技术涉及具有涂有保护材料的开口的半导体处理设备零件。
技术介绍
0002半导体处理反应器通常包括一个或多个容纳用于处理的 衬底的工艺腔室。在工艺腔室内部，衬底可以经受各种工艺。例如， 所述衬底可以经受气相沉积工艺、氮化或氧化工艺，这些工艺包括使 所述衬底经受高活性化学物质的处理。0003所述化学物质、工艺腔室内部的温度和压力可以向形成 工艺腔室内表面的反应器零件呈现恶劣的环境。在处理衬底的过程中， 那些零件可能被损坏。这种对反应器零件的损坏可以不利地影响处理 结果或可能需要昂贵的工艺腔室壁或其他反应器零件的更换。0004因此，需要一种用于在衬底处理期间保护半导体反应器 零件免受损坏的方法和设备
技术实现思路
_0005根据本专利技术的一些实施例，提供一种制造用于半导体处 理反应器的气体分流器的方法。该方法包括提供部分成形的气体分 流器，该气体分流器配置为形成至少部分定义所述反应器的工艺腔室 的壁。在气体分流器中形成孔。这些孔完整贯穿气体分流器，并且每 个孔具有在所述气体分流器的第一侧上的开口。所述开口具有第--宽 度。每个孔包括具有通道的颈縮部，该颈縮部具有颈缩部长度和横穿 该颈縮部长度的颈縮部宽度。所述颈缩部宽度所在的平面基本平行于 所述第一宽度的平面。所述颈縮部宽度小于所述第一宽度。所述颈縮 部长度与该颈缩部宽度的颈缩部比值约为15:1或更小。每个孔还包括 第一部分，该第一部分直接朝向所述气体分流器的第一侧。所述第一部分具有第一长度和第一宽度。所述第一长度在所述颈缩部和开口之 间延伸。所述第一长度与所述第一宽度的第一比值约为15:1或更小。 所述方法还包括通过化学气相沉积涂覆气体分流器的表面，包括所述 孔的表面。0006根据本专利技术的其他实施例，提供一种用于制造半导体处 理反应器零件的方法。所述方法包括提供部分制造好的反应器零件， 该反应器零件具有贯穿反应器零件的孔。所述孔具有在所述零件的第 一表面上的第一开口。所述孔还具有节流部，该节流部具有由所述孔 的壁上的向内延伸突起部所定义的通道。该通道具有节流部纵横比。 所述孔具有定义在第一开口和所述节流部之间的第一孔部分。所述第 一孔部分具有第一纵横比。所述方法还包括确定所述第一纵横比和第 一孔部分中沉积材料的台阶覆盖之间的关系。Sfirstp。rti。n为台阶覆盖并且等于W。ut: tfctp。翻的比值，其中W。ut是沉积在第一表面上的材料的表 面厚度而tto 一i。n是沉积在邻近所述节流部的第一孔部分的底部上的材 料的底部厚度。选择目标值tfirst p。rti。n target 。在一些实施例中，所述目标值tfetp。rti。n一et被选择以在邻近所述节流部的第一孔部分的底部中提供足够 用于充分保护的涂层厚度。选择W的值以使t。ut^ (Sfirstp。rti。n) (tfiretp。rti。n ^get)。材料被沉积在第一表面和所述孔的壁上，其中在第一表面上的沉 积材料的厚度是为t。ut选择的值或比该值更大。0007根据本专利技术的其他实施例，提供一种用于定义反应器腔 室的半导体处理反应器零件，所述反应器腔室用于处理半导体衬底。 所述反应器零件包括前表面，所述前表面被配置为对至少部分反应器 腔室进行定界。后表面位于与前表面相对的反应器零件的一侧上。多 个孔被布置在反应器零件中。所述孔从前表面延伸到后表面。每个孔 具有在后表面上的开口。所述开口具有第一宽度。所述孔包括具有通 道的颈縮部，该颈縮部具有颈縮部长度和横穿该颈縮部长度的颈縮部 宽度。所述颈缩部宽度所在的平面基本平行于所述第一宽度的平面。 所述颈缩部宽度小于所述第一宽度。所述颈縮部长度与该颈缩部宽度的颈縮部比值约为15:1或更小。每个孔还包括第一部分，该第一部分直接朝向所述后表面。所述第一部分具有第一长度和第一宽度。所述 第一长度在所述颈縮部和开口之间延伸。所述第一长度与所述第一宽度的第一比值约为15:1或更小。在所述孔的壁和所述前表面及后表面 上设有保护涂层。附图说明0008图1是根据本专利技术的实施例的半导体处理反应器的示意 性横截面侧视0009图2A是根据本专利技术的实施例的半导体处理反应器零件中 的孔的独立的示意性横截面侧视0010图2B是根据本专利技术的实施例的图2A中的半导体处理反 应器零件在沉积保护涂层后的独立的示意性横截面侧视0011图3是根据本专利技术的实施例的半导体处理反应器零件中 的另一个孔的独立的示意性横截面侧视0012图4是根据本专利技术的实施例的半导体处理反应器零件中 的再一个孔的独立的示意性横截面侧视0013图5是根据本专利技术的实施例的半导体处理反应器零件中 的另一个孔的独立的示意性横截面侧视0014图6是示出了根据本专利技术的实施例的具有保护涂层的半 导体处理反应器零件的横截面的照片。具体实施例方式0015反应器零件可由因暴露于工艺气体而被损坏的材料构成。 例如，所述零件可以由石墨构成。这些石墨零件可能因暴露在氧气下 而被损坏。在燃烧反应中，氧与石墨反应从而引起石墨的"燃烧"。0016由此，包括孔壁的反应器零件的表面可以涂覆保护材料 以在半导体处理期间保护反应器零件免于暴露在反应化学物质中。所 述保护涂层比所述零件本身的材料更能抵抗工艺腔室的恶劣工艺环 境。碳化硅是保护涂层的常用保护材料。0017例如，像用于支撑衬底的基座或用于定义工艺腔室的内 表面的反应器块体或气体分流器这样的反应器零件可以由石墨构成并 且可以包括诸如气体入口的开口。保护涂层可以被施加到反应器零件的表面上。由于反应器中的零件可以在反应器的寿命期间被反复旭移 除和再组装，因此保护涂层的磨损和去除可以在反应器的组装和维修 期间发生。此外，沉积涂层的不良台阶覆盖，特别是在反应器的孔中的 沉积涂层的不良台阶覆盖可能暴露反应器的部分零件。由此，工艺气体 可能接触材料并且非期望地与该材料发生反应，例如在涂层下的石墨可 引起反应器零件的燃烧。0018可以使用各种涂层工艺来沉积涂层。然而，涂层工艺己被发现存在多种困难。0019在大气压强下的保护材料的化学气相沉积(CVD)是一 种经济的涂层工艺。该大气CVD涂层工艺不需要昂贵的泵系统并且具 有高沉积速率。然而，已发现大气CVD工艺的一致性可能较低。由此， 难于在具有高纵横比的深部件内部沉积涂层。0020低压CVD是一种用于在深孔中沉积涂层的可行的替代方 案。由于低压CVD是一种缓慢且昂贵的工艺，因此通常施加薄的涂层。 该薄的涂层可能不具有足够的机械强度以充分保护反应器零件。例如， 特别是在与其他反应器零件相接触的反应器零件的表面上，例如通过 机械磨损可能容易损坏该涂层。由于该损坏，反应器零件可能非期望 地暴露于工艺气体中。例如，石墨零件可以通过暴露于氧气中而被损 坏。0021可以使用两步涂层来增加由低压CVD形成的涂层的机械 完整性。例如，可以首先使用大气CVD来沉积相对较厚的保护材料层。 要明白，孔内的覆盖可能是不良的。为了提供孔中的较好覆盖，在第 二沉积步骤中使用低压CVD。可以发现两步沉积可能在两个沉积层间 具有非期望的不良粘附。例如，通过低压CVD沉积的层可能易于与通 过低压CVD沉积的层相剥离。两步涂层的另一个难题是增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于半导体处理反应器的气体分流器的方法，该方法包括：　提供部分成形的气体分流器，该气体分流器被配置为形成至少部分定义所述反应器的工艺腔室的壁；　在所述气体分流器中形成孔，这些孔完全贯穿所述气体分流器并且每个孔均具有在所述气体分流器的第一侧上的开口，所述开口具有第一宽度，每个所述孔包括：　具有通道的颈缩部，该颈缩部具有颈缩部长度和横穿该颈缩部长度的颈缩部宽度，所述颈缩部宽度所在的平面基本平行于所述第一宽度的平面，其中所述颈缩部宽度小于所述第一宽度，其中所述颈缩部长度与该颈缩部宽度的颈缩部比值约为１５∶１或更小；以及　第一部分，该第一部分直接朝向所述气体分流器的第一侧；所述第一部分具有第一长度和第一宽度，所述第一长度在所述颈缩部和所述开口之间延伸，其中所述第一长度与所述第一宽度的第一比值约为１５∶１或更小；以及　通过化学气相沉积涂覆所述气体分流器的表面，包括所述孔的表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V库兹涅佐夫，
申请(专利权)人：ASM国际公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]