具有高放射率表面的气体散布喷头制造技术

本发明专利技术实施例提供对用于化学气相沉积处理中的处理腔室部件施加表面涂层的方法与设备。一实施例中，所述设备提供喷头设备，所述喷头设备包括主体；多个延伸通过主体的导管，所述多个导管各自具有延伸至主体的处理表面的开孔；及设置于处理表面上涂层，涂层为约50微米至约200微米厚，且涂层包括约0.8的放射系数、约180微英寸至约220微英寸的平均表面粗糙度及约15%或更低的孔隙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术实施例大体涉及将材料化学气相沉积(CVD)于基板上的方法与设备，更特定言之，本专利技术实施例涉及处理腔室部件的表面处理，包括用于薄膜沉积腔室的喷头的结构与涂层以及形成具有高放射率的表面涂层，薄膜沉积腔室例如那些用于金属有机化学气相沉积(MOCVD)和/或氢化物气相外延(HVPE)的腔室。现有技术说明化学气相沉积(CVD)腔室通常用来制造半导体器件。CVD腔室可适以在单一基板或晶圆上执行一次或多次沉积处理，或在一批次基板或晶圆上执行一次或多次沉积处理。气体散布喷头输送前驱物至邻近一个或多个基板(位于腔室中)的处理区，以在一个或多个基板上沉积诸如薄膜的材料，该处理区通常在所述基板上。热CVD沉积处理中的处理温度影响到膜形成速率与膜性质。基板的整个表面或一批次基板的各个基板必须暴露于相同温度(在合理公差内)以确保基板表面上的沉积均匀性。影响处理区中的温度的一个因素为腔室硬件的放射率。气体散布喷头以及邻近处理区的其它硬件部件(例如，腔室主体)通常是由低放射率材料所制成。当腔室硬件是新的情况下(即，未氧化或未受处理气体化学物质的腐蚀)，放射率是已知的且通常是低的或是相对反射性的。然而，腔室表面的性质会随着时间劣化，而表面的放射率在腔室中重复处理基板的过程中有所变化，这会造成基板上、不同基板间(同时处理多个基板的情况)与不同处理批次间(process-run-to-process run)(即，不同晶圆间或不同批次间)的温度变化。由于腔室部件表面变成由沉积材料所覆盖和/或变成被腐蚀的(即，被氧化或否则被化学改变的)，腔室部件的放射率有所改变。由于腔室部件的放射率改变，不同处理批次(即，不同晶圆间或不同批次间)之间的基板温度倾向于浮动。因此，腔室部件的放射率改变影响处理区的温度并因此影响基板的温度，这影响到基板上的膜形成与膜性质。—实例中，一个或多个基板由基板支撑件支撑于处理区中，且基板支撑件位于热源(例如，灯)与气体散布喷头之间。由于基板支撑件的架构，基板支撑件到其它腔室部件的导热传送路径有限，以提高基板支撑件的温度均匀性或提高对基板支撑件的温度均匀性的控制。然而，此相同设计使得基板支撑件的直接加热产生问题，基板支撑件的直接加热是例如通过嵌入式电阻加热器的电阻加热或支撑件嵌入式流体循环型加热器。因此，基板支撑件间接由配置在基板支撑件下方或后方的灯所加热，而热量撞击基板支撑件上与气体散布喷头相反的一侧。此间接热量的一部分由基板支撑件与一或多个基板所吸收，而此间接热量的另一部分向气体散布喷头的 表面辐射且由喷头表面所吸收或辐射。辐射热的数量高度取决于喷头表面的放射率。因此，处理区的温度间接地是灯向腔室的热量输入的平衡或非平衡的函数。气体散布喷头所吸收的热量以及气体散布喷头的主动冷却所移除的热量，与气体散布喷头放射的热量，平衡的最后部分为气体散布喷头的表面的变化放射率的函数。主要通过气体散布喷头的主动冷却与灯输入的热来促进处理区中温度的调节，气体散布喷头的主动冷却用来自一个或多个基板与基板支撑件以及其它腔室部件移除热量。当到达一个或多个基板的热量等同于离开所述一个或多个基板的热量时，所述一个或多个基板维持在所欲温度。若上述两个热量数值中有差异的话，所述一个或多个基板与基板支撑件的温度便会改变。如上所述，一个或多个基板与基板支撑件的间接加热依赖于辐射加热。辐射加热取决于许多因素，但对到达或离开一个或多个基板的热量的一个主要贡献因素为热交换表面的放射率。热交换表面的较高放射率造成更多的热吸收与自那些表面较少的热辐射(反射)。若放射率改变，所得的用以维持设定或所欲基板温度的热平衡将有所改变。尤其是，在所述系统中，由于气体散布喷头的放射率的改变，可见到基板温度的浮动。基本上，气体散布喷头在处理开始时为高热量反射元件，因此来自灯的热量到达喷头时倾向于由喷头所放射，而造成较高的基板温度。然而，随着处理发生，放射率有所改变，因此系统的热平衡也有所改变，造成不当地降低或改变基板温度。可通过提高来自灯的热能量、减少自喷头移除的热量、或上述两者方式来在某种程度上减轻温度变化，但浮动发生达到了必须以无法接受的频率来手动清洁腔室的程度。再者，已经发现在清洁后，腔室无法恢复新的气体散布喷头所具有的热平衡性质。现正应用和/或已经开发了许多用于腔室部件的材料。然而，由于前驱物材料附着至暴露表面，或者这些暴露表面的腐蚀或氧化，所有材料均会经历放射率改变。再者，虽然可清洁所述材料，但可能无法将表面放射率清洁至一个新表面的放射率水平，和/或清洁后表面在随后处理过程中将经历放射率改变。放射率改变造成处理浮动，处理浮动需要额外的监控与调整，该调整必须基于被监控的处理来改变以提供可重复的晶圆间与晶圆中沉积结果。因此，需要有稳定放射率特征的气体散布喷头与其它腔室部件以降低温度和/或处理浮动。
技术实现思路
本专利技术大体提供对用于化学气相沉积(CVD)处理中的处理腔室部件施加表面涂层的改良方法、以及用于CVD处理中具有根据本文所述实施例的表面涂层的设备。一实施例中，提供喷头设备。所述喷头设备包括主体；多个延伸通过主体的导管，所述多个导管各自具有延伸至主体的处理表面的开孔；及配置于处理表面上的涂层，涂层约50微米至约200微米厚，且涂层包括约0. 8的放射系数、约180微英寸至约220微英寸的平均表面粗糙度及约15%或更低的孔隙度。另一实施例中，提供沉积腔室。所述沉积腔室包括具有内部空间的腔室主体，内部空间容纳于腔室主体的内部表面、气体散布喷头的内部表面与圆盖结构的内部表面之间；基板支撑件，所述基板支撑件配置于内部空间中，且基板支撑件与气体散布喷头呈相对关系；一个或多个灯组件，所述一个或多个灯组件引导光线通过圆盖结构。气体散布喷头包括主体；多个导管，所述多个导管配置于主体中，且所述多个导管各自具有延伸至主体的内部表面的开孔，以输送一种或多种气体至内部空间；及涂层，所述涂层配置于气体散布喷头的内部表面上。另一实施例中，提供处理基板的方法。所述方法包括对主体的一个或多个表面施加涂层，所述主体围绕腔室中的处理空间；传送第一批次的一个或多个基板至腔室的处理空间；提供输入能量至腔室的处理空间以加热第一批次的一个或多个基板至设定温度，并在一个或多个基板上执行第一沉积处理；传送一个或多个基板离开处理空间；传送第二批次的一个或多个基板至腔室的处理空间；及加热第二批次的一个或多个基板至设定温度并在一个或多个基板上执行第二沉积处理，其中通过将输入能量改变低于约0. 12%来维持设定温度。附图说明可参照实施例对上面简短概述的本专利技术进行更明确描述来详细理解本专利技术的上述特征结构。然而，需注意附图仅图示本专利技术的典型实施例而因此不被视为本专利技术的范围的限制因素，因为本专利技术可允许其它等效实施例。图1图示根据本文所述实施例用以制造半导体器件的处理系统的一实施例的示意平面图。图2是根据本文的一实施例用以制造半导体器件的化学气相沉积(CVD)腔室的示意横剖面图。图3是图2所示细节A的放大图。图4是图2与根据本专利技术一实施例的喷头组件的部分示意仰视图。为了帮助理解，可尽可能应用相同的组件符号来标示附图中相同的元件。预期一实施例的元件与特征结构可有利地并入其它实施例而不需特别详述。具体实施例方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.27 US 61/377,850;2011.06.06 US 13/154,0601.一种喷头，该喷头包括 一主体； 多个导管，该多个导管延伸通过该主体，该多个导管各自具有一开孔，该开孔延伸至该主体的一处理表面；及 一涂层，该涂层设置于该处理表面上，且该涂层为约50微米至约200微米厚，且该涂层包括 至少约0. 8的放射系数； 约180微英寸至约220微英寸的平均表面粗糙度 '及 约15%或更低的孔隙度。2.权利要求1的喷头，其中该涂层是白色。3.权利要求1的喷头，其中该涂层是亲水性。4.权利要求3的喷头，其中该涂层包括在约0度与约90度之间的接触角。5.权利要求1的喷头，其中该主体包括一金属材料，该金属材料具有约80微英寸至约120微英寸的平均表面粗糙度。6.权利要求5的喷头，其中该金属材料包括不锈钢。7.权利要求1的喷头，其中该处理表面包括约80微英寸至约120微英寸的平均表面粗糙度。8.一种沉积腔室，该沉积腔室包括 一腔室主体，该腔室主...

【专利技术属性】
技术研发人员：塙広二，基奥温·貌，仲华，崔杰，戴维·布尔，许伟勇，陈亮瑜，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：