用于半导体处理的室部件的非原位涂覆制造技术

在非原位原子层沉积处理中形成保护涂层以涂覆一或多个后续被安装至反应室中的室部件，提供了与传统的涂覆方法如底涂层的原位沉积相比的许多优点。在某些情况下，保护涂层可具有特定的组成，如铝的氧化物、铝的氟化物、铝的氮化物、钇的氧化物和/或钇的氟化物。保护涂层可有助于减少利用经涂覆的室部件处理的晶片上的污染。另外，保护涂层可起作用以稳定反应室内的处理条件，由此在处理许多批次晶片的过程期间达到非常稳定/均匀的处理结果，并且最少化自由基损失。还描绘了许多可用于恢复在经涂覆的室部件用于处理半导体晶片之后的保护涂层的技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体处理的室部件的非原位涂覆相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月16日提交的名称为“EXSITUCOATINGOFCHAMBERCOMPONENTSFORSEMICONDUCTORPROCESSINGAPPARATUS”的美国专利申请No.15/954,454的优先权利益，该申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年12月15日提交的名称为“EX-SITUCOATINGOFCHAMBERCOMPONENTSFORSEMICONDUCTORPROCESSINGAPPARATUS”美国临时申请No.62/599,618的优先权利益，这些申请中的每一个均通过引用整体并入，且用于所有目的。
本文中的多种实施方案涉及用于半导体处理设备中的室部件的制备方法和设备。
技术介绍
随着半导体行业的进步，装置尺寸变得越来越小。由于膜杂质或其他非均匀性的存在会导致半导体装置的故障，因此这些不断变小的特征需要极均匀且具有重复性的沉积程序。这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的专利技术人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
技术实现思路
本文中的某些实施方案涉及用于处理半导体衬底的反应室的室部件的制备方法。在多种实施方案中，该方法涉及将室部件提供至第一反应室并使用原子层沉积以保护涂层涂敷室部件。在形成保护涂层后，从第一反应室去除该室部件并将该室部件安装至第二反应室。当第二反应室用于处理半导体晶片时，该室部件在该第二反应室中具有其期望的用途(例如作为喷头、作为升降销、作为升降销保持器、作为衬底支撑基座等)。在许多情况中，第二反应室为气相沉积设备，如原子层沉积设备和/或化学气相沉积设备。在所公开的实施方案的另一方面，提供一种经涂覆的室部件。可经由本文中所述的原子层沉积将保护涂层非原位沉积涂覆至该室部件。在所公开的实施方案的另一方面，提供一种反应室。该反应室可具有一或多个室部件，该室部件具有根据本专利技术所述的经由原子层沉积非原位沉积涂覆的保护涂层。在所公开的实施方案的一方面，提供一种涂覆用于第二反应室中的室部件的方法，该方法包含：(a)在第一反应室中接收该室部件作为衬底；(b)将第一反应物提供至第一反应室并使第一反应物吸附至该室部件的表面上；(c)提供第二反应物至第一反应室并使第一反应物与第二反应物在原子层沉积反应中相互反应而在该室部件的表面上形成一保护涂层；(d)重复(b)与(c)直到该保护涂层到达一最终厚度：以及(e)从第一反应室去除该室部件。在一些实施方案中，该保护涂层包含金属氧化物、金属氮化物、或金属氟化物。例如在金属氧化物、金属氮化物、或金属氟化物中的金属可以是过渡金属。在某些情况中，该保护涂层包含铝的氧化物、铝的氟化物、或铝的氮化物。在某些情况中，该保护涂层包含钇的氧化物或钇的氟化物。该方法还可包含在(e)之后将室部件安装至第二反应室中。在某些这样的情况中，该方法还可包含在将室部件安装至第二反应室中后在第二反应室中处理半导体晶片。处理该半导体晶片可包含在该半导体晶片上沉积膜。在某些情况中该膜可经由原子层沉积或化学气相沉积来沉积。在一些实施方案中，该方法还可包括当将该膜沉积至半导体晶片上时在该第二反应室中建立经上升的温度，该经上升的温度介于约40-200℃之间。在一些实施方案中，该方法还可包括当将室部件安装至第二反应室中时将第二反应室暴露于恢复等离子体，其中：(a)该保护涂层包含金属氧化物而该恢复等离子体包含氧化等离子体，(b)该保护涂层包含金属氮化物而该恢复等离子体包含氮，或者(c)该保护涂层包含金属氟化物而该恢复等离子体包含氟。该恢复等离子体还可包含金属，该金属与该保护涂层中所包含的金属相同。在某些情况中，该方法还可包括：在第二反应室中将膜沉积至半导体晶片上之后，从第二反应室去除半导体晶片，以及将第二反应室暴露于含氧的第一等离子体，接着将第二反应室暴露于含氮的第二等离子体。在这些或其他实施方案中，该方法还可包括通过将第二反应室暴露于含氟等离子体而清洁该第二反应室、接着通过将第二反应室暴露于还原等离子体而从第二反应室去除氟。在某些情况中，保护涂层可在不将室部件暴露于等离子体的情况下形成。在其他情况中，保护涂层因暴露于等离子体而形成。在一些实施方案中，同时将多个室部件提供至该反应室以同时在该多个室部件上形成保护涂层，该多个室部件包含该室部件。在某些这样的实施方案中，该多个室部件具有均匀的尺寸与形状。接着，可将经同时处理的该多个室部件依其随着时间推移损耗或退化的情况逐一安装至第二反应室中。在其他情况中，可将经同时处理的该多个室部件输送至多个不同的第二反应室。在一些实施方案中，该多个室部件具有均匀的尺寸与形状。在其他实施方案中，该多个室部件不具有均匀的尺寸和/或形状。在特定的实施方案中，该多个室部件不具有均匀的尺寸和/或形状且包含第一室部件与第二室部件，该方法还包括将该第一室部件与该第二室部件安装至该第二反应室中以使该第一室部件与该第二室部件同时存在于该第二反应室内。在一些实施方案中，该方法还可包括在(b)之后且在(c)之前去除多余的第一反应物。类似地，该方法还可包括在(c)之后且在(b)的下一次重复之前从该第一反应室去除多余的该第二反应物。该保护涂层的最终厚度可介于约1nm与10mm之间。在某些情况中，该最终厚度介于约100-800nm之间、或介于约100-500nm之间。在这些或其他情况中，该方法还可包括在将该室部件安装至该第二反应室中之后在该第二反应室中处理多个半导体晶片，该多个半导体晶片是在不同时间进行处理。在一些实施方案中，该方法还可包括在(b)之前遮蔽该室部件的一部分以避免该保护涂层形成在该室部件的受到遮蔽的该部分上。在这些或其他实施方案中，该方法还可包括将室部件放置于第一反应室内的衬底支撑件上，以使该室部件的期望有保护涂层的一或多个表面被实质上暴露。该方法还可包括将该第一反应室内的该室部件从第一位置重新放置至第二位置，其中在该室部件被定位于第一位置处时，该保护涂层形成于该室部件的第一组特征上方且在该室部件定位于该第二位置处时该保护涂层形成于该室部件的第二组特征上方。在多种实施方案中该室部件可为喷头。在某些情况中，可以以第二室部件重复该方法，该第二室部件为喷嘴，且该方法还可包括在以该保护涂层涂覆该喷头与该喷嘴两者后将该喷嘴附接至该喷头。该喷头可包含延伸通过该喷头的厚度的第一组孔。该保护涂层可保形(conformally)涂覆该第一组孔。该喷头可包含与该喷头内的一或多个内部通道连接的第二组孔。该保护涂层可保形涂覆该第一组孔、该第二组孔以及该内部通道。在一些实现方式中，该室部件为衬底支撑基座。在一些实现方式中，该室部件为升降销、升降销保持器、或气体线输送部件。在某些情况中该保护涂层可在介于约20℃-650℃之间的温度下形成。在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种操作反应室以在半导体晶片上沉积膜并达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂覆用于第二反应室中的室部件的方法，该方法包括：/n(a)在第一反应室中接收所述室部件作为衬底；/n(b)提供第一反应物至所述第一反应室并使所述第一反应物能吸附至所述室部件的一表面上；/n(c)提供第二反应物至所述第一反应室并使所述第一反应物与所述第二反应物在原子层沉积反应中彼此反应以在所述室部件的所述表面上形成保护涂层；/n(d)重复(b)和(c)直到所述保护涂层到达最终厚度；以及/n(e)从所述第一反应室去除所述室部件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 62/599,618;20180416 US 15/954,4541.一种涂覆用于第二反应室中的室部件的方法，该方法包括：
(a)在第一反应室中接收所述室部件作为衬底；
(b)提供第一反应物至所述第一反应室并使所述第一反应物能吸附至所述室部件的一表面上；
(c)提供第二反应物至所述第一反应室并使所述第一反应物与所述第二反应物在原子层沉积反应中彼此反应以在所述室部件的所述表面上形成保护涂层；
(d)重复(b)和(c)直到所述保护涂层到达最终厚度；以及
(e)从所述第一反应室去除所述室部件。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述保护涂层包含金属氧化物、金属氮化物或金属氟化物。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属氧化物、所述金属氮化物或所述金属氟化物中的金属是过渡金属。


4.根据权利要求2所述的方法，其中所述保护涂层包含铝的氧化物、铝的氟化物、或铝的氮化物。


5.根据权利要求2所述的方法，其中所述保护涂层包含钇的氧化物或钇的氟化物。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其还包括在(e)之后将所述室部件安装至所述第二反应室中。


7.根据权利要求6所述的方法，其还包括在将所述室部件安装至所述第二反应室中后在所述第二反应室中将膜沉积至半导体晶片上，其中所述膜通过原子层沉积或化学气相沉积来沉积。


8.根据权利要求7所述的方法，其还包括当将所述膜沉积至所述半导体晶片上时在所述第二反应室中建立经上升的温度，所述经上升的温度介于约40-200℃之间。


9.根据权利要求7或8所述的方法，其还包括当将所述室部件安装至所述第二反应室中时将所述第二反应室暴露于恢复等离子体，其中：
(a)所述保护涂层包含金属氧化物，并且所述恢复等离子体包含氧化等离子体，
(b)所述保护涂层包含金属氮化物，并且所述恢复等离子体包含氮，或者
(c)所述保护涂层包含一金属氟化物，并且所述恢复等离子体包含氟。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述恢复等离子体还包含与所述保护涂层中所包含的金属相同的金属。


11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其还包括在所述第二反应室中将所述膜沉积至所述半导体晶片上之后，从所述第二反应室去除所述半导体晶片，并且将所述第二反应室暴露于含氧的第一等离子体，接着将所述第二反应室暴露于含氮的第二等离子体。


12.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其还包括通过以下方式清洁所述第二反应室：将所述第二反应室暴露于含氟等离子体，接着通过将所述第二反应室暴露于还原等离子体而从所述第二反应室去除氟。


13.根据权利要求1-12中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁光璧，泰迪亚斯·班福德，柯蒂斯·沃伦·贝利，托尼·考沙尔，克里希纳·比鲁，威廉·施洛瑟，达莫达·尚巴格，龚波，邱华檀，赖锋源，许晨华，杰弗里·霍恩，罗希特·哈雷，伦纳德·韦·丰·许，阿南德·查德拉什卡，安德鲁·H·布伦宁格，刘刚，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US