專利名稱：具有帶沉積涂層的孔的半導(dǎo)體處理零件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備，且更特別地，本發(fā)明涉及
具有涂有保護(hù)材料的開口的半導(dǎo)體處理設(shè)備零件。
背景技術(shù)：
0002半導(dǎo)體處理反應(yīng)器通常包括一個(gè)或多個(gè)容納用于處理的 襯底的工藝腔室。在工藝腔室內(nèi)部，襯底可以經(jīng)受各種工藝。例如， 所述襯底可以經(jīng)受氣相沉積工藝、氮化或氧化工藝，這些工藝包括使 所述襯底經(jīng)受高活性化學(xué)物質(zhì)的處理。
0003所述化學(xué)物質(zhì)、工藝腔室內(nèi)部的溫度和壓力可以向形成 工藝腔室內(nèi)表面的反應(yīng)器零件呈現(xiàn)惡劣的環(huán)境。在處理襯底的過程中， 那些零件可能被損壞。這種對(duì)反應(yīng)器零件的損壞可以不利地影響處理 結(jié)果或可能需要昂貴的工藝腔室壁或其他反應(yīng)器零件的更換。
0004因此，需要一種用于在襯底處理期間保護(hù)半導(dǎo)體反應(yīng)器 零件免受損壞的方法和設(shè)備
發(fā)明內(nèi)容
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0005根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供一種制造用于半導(dǎo)體處 理反應(yīng)器的氣體分流器的方法。該方法包括提供部分成形的氣體分 流器，該氣體分流器配置為形成至少部分定義所述反應(yīng)器的工藝腔室 的壁。在氣體分流器中形成孔。這些孔完整貫穿氣體分流器，并且每 個(gè)孔具有在所述氣體分流器的第一側(cè)上的開口。所述開口具有第--寬 度。每個(gè)孔包括具有通道的頸縮部，該頸縮部具有頸縮部長度和橫穿 該頸縮部長度的頸縮部寬度。所述頸縮部寬度所在的平面基本平行于 所述第一寬度的平面。所述頸縮部寬度小于所述第一寬度。所述頸縮 部長度與該頸縮部寬度的頸縮部比值約為15:1或更小。每個(gè)孔還包括 第一部分，該第一部分直接朝向所述氣體分流器的第一側(cè)。所述第一
部分具有第一長度和第一寬度。所述第一長度在所述頸縮部和開口之 間延伸。所述第一長度與所述第一寬度的第一比值約為15:1或更小。 所述方法還包括通過化學(xué)氣相沉積涂覆氣體分流器的表面，包括所述 孔的表面。0006根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，提供一種用于制造半導(dǎo)體處 理反應(yīng)器零件的方法。所述方法包括提供部分制造好的反應(yīng)器零件， 該反應(yīng)器零件具有貫穿反應(yīng)器零件的孔。所述孔具有在所述零件的第 一表面上的第一開口。所述孔還具有節(jié)流部，該節(jié)流部具有由所述孔 的壁上的向內(nèi)延伸突起部所定義的通道。該通道具有節(jié)流部縱橫比。 所述孔具有定義在第一開口和所述節(jié)流部之間的第一孔部分。所述第 一孔部分具有第一縱橫比。所述方法還包括確定所述第一縱橫比和第 一孔部分中沉積材料的臺(tái)階覆蓋之間的關(guān)系。Sfirstp。rti。n為臺(tái)階覆蓋并且等于W。ut: tfctp。翻的比值，其中W。ut是沉積在第一表面上的材料的表 面厚度而tto 一i。n是沉積在鄰近所述節(jié)流部的第一孔部分的底部上的材 料的底部厚度。選擇目標(biāo)值tfirst p。rti。n target 。在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)值tfetp。rti。n一et被選擇以在鄰近所述節(jié)流部的第一孔部分的底部中提供足夠 用于充分保護(hù)的涂層厚度。選擇W的值以使t。ut^ (Sfirstp。rti。n) (tfiretp。rti。n ^get)。材料被沉積在第一表面和所述孔的壁上，其中在第一表面上的沉 積材料的厚度是為t。ut選擇的值或比該值更大。0007根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，提供一種用于定義反應(yīng)器腔 室的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，所述反應(yīng)器腔室用于處理半導(dǎo)體襯底。 所述反應(yīng)器零件包括前表面，所述前表面被配置為對(duì)至少部分反應(yīng)器 腔室進(jìn)行定界。后表面位于與前表面相對(duì)的反應(yīng)器零件的一側(cè)上。多 個(gè)孔被布置在反應(yīng)器零件中。所述孔從前表面延伸到后表面。每個(gè)孔 具有在后表面上的開口。所述開口具有第一寬度。所述孔包括具有通 道的頸縮部，該頸縮部具有頸縮部長度和橫穿該頸縮部長度的頸縮部 寬度。所述頸縮部寬度所在的平面基本平行于所述第一寬度的平面。 所述頸縮部寬度小于所述第一寬度。所述頸縮部長度與該頸縮部寬度的頸縮部比值約為15:1或更小。每個(gè)孔還包括第一部分，該第一部分直接朝向所述后表面。所述第一部分具有第一長度和第一寬度。所述 第一長度在所述頸縮部和開口之間延伸。所述第一長度與所述第一寬
度的第一比值約為15:1或更小。在所述孔的壁和所述前表面及后表面 上設(shè)有保護(hù)涂層。


0008圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器的示意 性橫截面?zhèn)纫?b>0009圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件中 的孔的獨(dú)立的示意性橫截面?zhèn)纫?b>0010圖2B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2A中的半導(dǎo)體處理反 應(yīng)器零件在沉積保護(hù)涂層后的獨(dú)立的示意性橫截面?zhèn)纫?b>0011圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件中 的另一個(gè)孔的獨(dú)立的示意性橫截面?zhèn)纫?b>0012圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件中 的再一個(gè)孔的獨(dú)立的示意性橫截面?zhèn)纫?b>0013圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件中 的另一個(gè)孔的獨(dú)立的示意性橫截面?zhèn)纫?b>0014圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有保護(hù)涂層的半 導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件的橫截面的照片。
具體實(shí)施例方式
0015反應(yīng)器零件可由因暴露于工藝氣體而被損壞的材料構(gòu)成。 例如，所述零件可以由石墨構(gòu)成。這些石墨零件可能因暴露在氧氣下 而被損壞。在燃燒反應(yīng)中，氧與石墨反應(yīng)從而引起石墨的"燃燒"。
0016由此，包括孔壁的反應(yīng)器零件的表面可以涂覆保護(hù)材料 以在半導(dǎo)體處理期間保護(hù)反應(yīng)器零件免于暴露在反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)中。所 述保護(hù)涂層比所述零件本身的材料更能抵抗工藝腔室的惡劣工藝環(huán) 境。碳化硅是保護(hù)涂層的常用保護(hù)材料。
0017例如，像用于支撐襯底的基座或用于定義工藝腔室的內(nèi) 表面的反應(yīng)器塊體或氣體分流器這樣的反應(yīng)器零件可以由石墨構(gòu)成并 且可以包括諸如氣體入口的開口。保護(hù)涂層可以被施加到反應(yīng)器零件
的表面上。由于反應(yīng)器中的零件可以在反應(yīng)器的壽命期間被反復(fù)旭移 除和再組裝，因此保護(hù)涂層的磨損和去除可以在反應(yīng)器的組裝和維修 期間發(fā)生。此外，沉積涂層的不良臺(tái)階覆蓋，特別是在反應(yīng)器的孔中的 沉積涂層的不良臺(tái)階覆蓋可能暴露反應(yīng)器的部分零件。由此，工藝氣體 可能接觸材料并且非期望地與該材料發(fā)生反應(yīng)，例如在涂層下的石墨可 引起反應(yīng)器零件的燃燒。0018可以使用各種涂層工藝來沉積涂層。然而，涂層工藝己被發(fā)現(xiàn)存在多種困難。0019在大氣壓強(qiáng)下的保護(hù)材料的化學(xué)氣相沉積(CVD)是一 種經(jīng)濟(jì)的涂層工藝。該大氣CVD涂層工藝不需要昂貴的泵系統(tǒng)并且具 有高沉積速率。然而，已發(fā)現(xiàn)大氣CVD工藝的一致性可能較低。由此， 難于在具有高縱橫比的深部件內(nèi)部沉積涂層。0020低壓CVD是一種用于在深孔中沉積涂層的可行的替代方 案。由于低壓CVD是一種緩慢且昂貴的工藝，因此通常施加薄的涂層。 該薄的涂層可能不具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以充分保護(hù)反應(yīng)器零件。例如， 特別是在與其他反應(yīng)器零件相接觸的反應(yīng)器零件的表面上，例如通過 機(jī)械磨損可能容易損壞該涂層。由于該損壞，反應(yīng)器零件可能非期望 地暴露于工藝氣體中。例如，石墨零件可以通過暴露于氧氣中而被損 壞。0021可以使用兩步涂層來增加由低壓CVD形成的涂層的機(jī)械 完整性。例如，可以首先使用大氣CVD來沉積相對(duì)較厚的保護(hù)材料層。 要明白，孔內(nèi)的覆蓋可能是不良的。為了提供孔中的較好覆蓋，在第 二沉積步驟中使用低壓CVD?？梢园l(fā)現(xiàn)兩步沉積可能在兩個(gè)沉積層間 具有非期望的不良粘附。例如，通過低壓CVD沉積的層可能易于與通 過低壓CVD沉積的層相剝離。兩步涂層的另一個(gè)難題是增加的制造工 藝的復(fù)雜度以及使用兩步涂層工藝形成零件所導(dǎo)致的較高的成本。0022有利地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過設(shè)置這些孔的尺寸為特定值可以 在一步沉積中獲得良好的臺(tái)階覆蓋。在一些實(shí)施例中，這些孔完全貫 穿包括用于支撐襯底的基座的反應(yīng)器零件，比如氣體分流器。每個(gè)孔 具有使該孔變狹窄的頸縮部或節(jié)流部。在頸縮部中的通道允許氣體流 過。所述頸縮部將孔分為一個(gè)或多個(gè)部分。例如，頸縮部可以靠近孔
的中心部分，由此將該孔分為兩部分，頸縮部的每一側(cè)上具有一部分。 在其他一些實(shí)施例中，頸縮部被置于孔的一端，且該孔的其余部分形 成單個(gè)部分。在一些實(shí)施例中，所述孔的各部分和通過頸縮部的通道
的縱橫比約為15:1或更小。在其他一些實(shí)施例中，所述縱橫比約為7:1 或更小。在一些實(shí)施例中，各部分具有圓柱或圓錐的橫截面形狀。有 利地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的孔允許具有良好臺(tái)階覆蓋的涂層沉積。 此沉積沉積諸如碳化硅的保護(hù)材料，其中單步沉積的臺(tái)階覆蓋足夠用 于保護(hù)涂層。有利地，大氣CVD (在約大氣壓強(qiáng)下執(zhí)行的化學(xué)氣相沉 積)可被用于以良好的沉積速率和相對(duì)較低的成本來沉積涂層。此外， 避免多個(gè)沉積層的粘附和剝離的問題。
0023在一些實(shí)施例中，頸縮部沿孔的長度方向設(shè)置在中心區(qū) 域。在頸縮部的任一側(cè)上的孔的第一和第二部分的縱橫比被選擇為大 致相等。第一和第二部分的縱橫比與沉積在孔中的材料的臺(tái)階覆蓋之 間的關(guān)系被確定?；谠撽P(guān)系，在所述孔外部的反應(yīng)器零件的表面上 沉積的薄膜的厚度(t。ut)能夠被確定。該厚度t。ut通常比沉積在孔內(nèi)的 涂層的厚度更容易測量。t。ut被選擇從而使其大于孔內(nèi)的沉積涂層的期 望厚度(t)與臺(tái)階覆蓋(S)的乘積；也就是說，在一些實(shí)施例中，t。ut 》SM。該關(guān)系優(yōu)選對(duì)第一部分和第二部分成立，其中S為每個(gè)部分 的臺(tái)階覆蓋，t為在每個(gè)部分的底部上的沉積涂層的厚度而Ut為在所 述孔外部沉積的且直接鄰近第一和第二部分中相應(yīng)之一的層的厚度。 頸縮部中的通道優(yōu)選也選擇為具有與所述孔的第一和第二部分相似的 縱橫比。
0024現(xiàn)在將參考附圖，其中相同的標(biāo)記始終指代相同的零件。 附圖并不一定為按比例繪制。
0025要明白，優(yōu)選的實(shí)施例可以應(yīng)用于為本領(lǐng)域技術(shù)人員所 知的各種反應(yīng)器，但是在應(yīng)用于懸浮襯底反應(yīng)器時(shí)具有特別的優(yōu)點(diǎn)。 例如，如圖1中所示的反應(yīng)器設(shè)計(jì)不需要在處理期間對(duì)襯底21進(jìn)行機(jī) 械支撐；也就是說，襯底21可以在不與固體支撐物直接接觸的情況下 被處理。這使得可以非常均勻和迅速地加熱襯底21而沒有在半導(dǎo)體制 造工藝期間襯底被機(jī)械接觸的反應(yīng)器中可能出現(xiàn)的冷點(diǎn)。此外，圍繞 襯底的反應(yīng)器1的上部塊體13和下部塊體14優(yōu)選為相對(duì)厚重以使每
個(gè)快體均具有相對(duì)襯底21的較高熱容量，從而幫助穩(wěn)定襯底的溫度-并
且最小化在將襯底21裝載到反應(yīng)器1中以及在將襯底21從反應(yīng)器1 中卸載時(shí)反應(yīng)器1對(duì)溫度波動(dòng)的敏感程度。具有反應(yīng)器1的基本配置
的反應(yīng)器可以從荷蘭的荷蘭ASM國際公司(ASM International, N.V.) 的商標(biāo)名稱為Levito產(chǎn)的產(chǎn)品商購得到。
0026繼續(xù)參考圖1，反應(yīng)器1的熱處理設(shè)備包括位于外殼23 中的上部塊體13和下部塊體14。要明白，塊體13和14的表面彼此相 對(duì)從而限定了用于加工或處理襯底21的腔室的界限。如圖1所示，外 殼23設(shè)有封蓋22，該封蓋22可以打開以用來裝載襯底21并隨后移除 襯底21。下部塊體14和上部塊體13可以通過升降桿27和28而彼此 相向移動(dòng)?？蛇x擇地，下部塊體14和上部塊體13中僅一者為可移動(dòng) 的。
0027上部塊體13由上部爐體130、絕緣夾套131、布置在絕 緣夾套131內(nèi)側(cè)的加熱線圈或爐體加熱器132以及外部夾套133組成。 類似地，下部塊體14由下部爐體140、絕緣夾套141、布置在絕緣夾 套141內(nèi)側(cè)的加熱線圈142以及外部夾套143組成。在一些實(shí)施例中， 每個(gè)爐體130、 140均具有比設(shè)計(jì)反應(yīng)器1以容納的襯底的質(zhì)量大10 倍或40倍的質(zhì)量。
0028上部爐體130優(yōu)選為設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器134，并且 下部爐體140也優(yōu)選為設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器144。溫度傳感器134、 144被布置以分別測量靠近爐體130、 140的表面146和148的溫度， 所述表面146和148鄰近襯底21。溫度傳感器134、 144被放置成與爐 體表面146和148充分接近以在加熱處理期間測量襯底21承受的工藝 溫度并且檢測因?qū)⒁r底21置于爐體130、 140附近進(jìn)行熱處理而導(dǎo)致 的爐體130、 140的溫度的降低。
0029上部爐體130還可以設(shè)有至少一個(gè)其他溫度傳感器135， 該溫度傳感器135被布置為靠近上部爐體130的加熱器側(cè)147。按照類 似的方式，下部爐體140可以設(shè)有溫度傳感器145，該溫度傳感器145 被布置為靠近下部爐體140的側(cè)149。溫度傳感器135、 145可以用于 分別測量沿爐體130、 140的厚度的溫度梯度。
0030工藝氣體(包括惰性氣體)通過開口 25從上部爐體130
提供并且通過開口 24從下部爐體140提供。所述氣體可以通過形^r在 反應(yīng)器外殼23中的排放開口 26而被排放。
0031如圖1所示，上部塊體13和下部塊體14優(yōu)選為在將襯 底21引入反應(yīng)器1之前被分開。在襯底21被引入到反應(yīng)器1中后， 通過升降桿27和28而使塊體13和14彼此相向移動(dòng)，從而使襯底21 和爐體130和140的相鄰表面146和148之間的距離被分別減小。優(yōu) 選地，當(dāng)位于熱處理位置時(shí)，襯底21與表面146和148間的距離約小 于2mm并且更優(yōu)選為約小于1 mm。如圖2所示，在所示的實(shí)施例中， 襯底通過從開口 24和25中放出的氣體流而固定在穩(wěn)定位置而不需要 進(jìn)一步的機(jī)械支撐。然而，要明白，在其他布置中，可以使用諸如支 撐引腳的支撐結(jié)構(gòu)來支撐襯底并且將所述襯底與爐體130和140隔開。 此外，雖然示出了襯底21與爐體130和140對(duì)稱地隔開，但是在其他 配置中，襯底21可以與爐體130或140中的一者或另一者的距離更近。
0032參考圖2A，示出了反應(yīng)器零件200的一部分。反應(yīng)器零 件200可以構(gòu)成反應(yīng)腔室的各種結(jié)構(gòu)。例如，反應(yīng)器零件200可以是 基座或爐體，例如爐體130、 140 (圖1)中的一者。要明白，爐體可 以定義反應(yīng)腔室的容積(volume)并將其與其他氣體容積分隔開而具 有氣體分流器的功能，所述其他氣體容積例如環(huán)境大氣、工藝氣體源 或氣體傳輸系統(tǒng)。反應(yīng)器零件200可以由與半導(dǎo)體制造兼容的各種材 料構(gòu)成，包括但不限于石墨。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)器零件200可以 由金屬構(gòu)成，例如不銹鋼、不脹鋼@ (Incond )、哈氏合金(Hastelloy ) 和高溫鋼。反應(yīng)器零件200具有前表面或第一表面202，該前表面或第 一表面202被配置為定義反應(yīng)腔室的壁，并且在一些實(shí)施例中，該前 表面或第一表面202直接面對(duì)反應(yīng)腔室中的襯底的表面(未示出)。 反應(yīng)器零件200還具有與前表面202相對(duì)的后表面或第二表面204。
0033在反應(yīng)器零件200中設(shè)置有孔210。該孔210具有頸縮部 (constriction)或節(jié)流部(restriction) 212。 i亥頸縮部212可以由突起 或孔210的側(cè)壁上的其他材料構(gòu)成。所述突起或其他材料使孔210變 得狹窄以形成通道220。所述孔210還具有在頸縮部212和孔口 214間 延伸的第一部分230，以及在頸縮部212和孔口 216間伸展的第二部分 240。在所示的實(shí)施例中，孔210從前表面202上的孔口216到后表面
204上的孔口 214完全延伸經(jīng)過反應(yīng)器零件200。
0034繼續(xù)參考圖2A，反應(yīng)器零件200的厚度和孔210的總長 度為Dt。w。頸縮部通道220具有長度L,和寬度D"第一部分230具有 在開口 214處的長度L2和寬度D2。第二部分240具有在開口 216處的
長度L3和寬度D3。
0035在一些實(shí)施例中，具體在反應(yīng)器零件200是懸浮襯底反應(yīng) 器中的反應(yīng)器塊體時(shí)，D,約為0.2-1 mm，其優(yōu)點(diǎn)在于為襯底提供氣墊 以及在整個(gè)襯底上均勻分布?xì)怏w。所述長度L,可以在較寬的范圍內(nèi)變 化并且在一些實(shí)施例中約為0.5-2 mm。
0036有利地，將節(jié)流部212沿著孔210的長度方向設(shè)置在中心 區(qū)域以促進(jìn)氣體擴(kuò)散出通道220，由此促進(jìn)氣體均勻分布到襯底表面 上。此外，在孔210的中心區(qū)域設(shè)置節(jié)流部212減小了節(jié)流部212和 對(duì)應(yīng)的外部表面202、 204間的距離。有利地，節(jié)流部212的這種設(shè)置 允許選擇寬度"和D3以產(chǎn)生相對(duì)較小的縱橫比，由此允許在不超過 期望的孔直徑的情況下孔210的內(nèi)表面的良好覆蓋。優(yōu)選地，開口 216 具有約為2 mm或更小的寬度D3，其優(yōu)點(diǎn)為可以均勻地加熱襯底。在 反應(yīng)器零件200被用于加熱襯底的實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于隨著寬度 D3的增加反應(yīng)器零件200的表面與襯底的距離也增加，由此使得大于 2mm的寬度可能引起襯底中的非均勻加熱和冷點(diǎn)。
0037為了促進(jìn)保護(hù)涂層在孔210中的沉積，第一部分230的縱 橫比(L2:D2)優(yōu)選地約為15:1或更小，或者約為7:1或更小。例如， 在一些實(shí)施例中，所述縱橫比可以約為10:1或約為8:1。第二部分240 的縱橫比(L3:D3)優(yōu)選地約為15:1或更小，或者約為7:1或更小。通 道220的縱橫比(L1:D》優(yōu)選地約為15:1或更小，或者約為7:1或更 小。由此，第一部分230、第二部分240和通道220優(yōu)選具有相同范圍 內(nèi)的縱橫比。有利地，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)維持孔210的這些各種零件的縱橫 比處于這些范圍內(nèi)促進(jìn)了保護(hù)涂層的沉積并且促進(jìn)了包括頸縮部通道 220的壁的孔210的壁的均勻覆蓋。在一些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)縱橫 比可以為基本相同的值，例如所有的縱橫比可以為基本相同的值。
0038參考圖2B，保護(hù)涂層250可以沉積在反應(yīng)器零件200的 外露表面上。有利地，在大氣壓強(qiáng)下的CVD可以用來完成該沉積并且
能夠?qū)Ψ磻?yīng)器零件200的外露表面完全涂覆層250。在一些實(shí)施例中， 在前表面202和/或后表面204上的層250被沉積為約為500 u m或更 大的厚度，或者被沉積為約為600 um或更大的厚度。
0039要明白，孔210可以采用其他形狀。圖3-5提供了其他形 狀的非限制性的示例。這些其他形狀具有此處所描述的縱橫比并且可 以如此處所描述被涂覆，例如，如參考圖2A和2B所述。
0040參考圖3，節(jié)流部212被設(shè)置在孔210的一端。由此，節(jié) 流部212僅定義節(jié)流部212和開口 214間的第一部分230。要明白，圖 2A、 2B和/或3中所示的第一部分230和第二部分240具有大體圓柱 形，如所顯示的橫截面圖所示。
0041參考圖4和5，第一部分230和/或第二部分240可以具 有大體圓錐形，如所顯示的橫截面圖所示。參考圖4，第一部分230可 以具有圓錐形。第一部分230由節(jié)流部212定義，該節(jié)流部212位于 第一部分230的窄端。開口214定義了該圓錐的寬端。
0042參考圖5，節(jié)流部212可以沿孔210的長度方向設(shè)置在更 中心的位置。如圖所示，第一部分230和第二部分240均可以具有圓 錐形，而節(jié)流部212位于第一部分230和第二部分240的尖端。
0043第一部分230、第二部分240和通道220可采用其他形狀 或形狀的組合。例如，第一部分230、第二部分240和通道220可具有 不同形狀的組合。例如，第一部分230和第二部分240中的一者可以 是圓柱形，而第一部分230和第二部分240中的另一者可以為圓錐形。 此外，通道220可以具有圓錐形。
0044雖然本發(fā)明的實(shí)施例可以有利地應(yīng)用到氣體流過的？L，然 而在一些實(shí)施例中，這些孔可以容納其他反應(yīng)器零件。例如，熱電偶 可以被放置在孔的內(nèi)部。此外，為了進(jìn)一步保護(hù)孔的側(cè)壁免受損壞， 可以在側(cè)壁和置于孔中的任何反應(yīng)器零件之間提供保護(hù)插入物。這種 插入物在2007年7月17日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/779,033的美國專利申 請(qǐng)中有所描述，該美國專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容作為參考結(jié)合于此。
f0045保護(hù)涂層沉積在反應(yīng)器塊體的外露表面上，該反應(yīng)器塊體
為從荷蘭的ASM International, N.V.獲得的Levito,懸浮襯底反應(yīng)器。 該反應(yīng)器塊體設(shè)有完全貫穿所述塊體的孔。這些孔具有如圖2A中所示 的孔210的一般形狀。由此，來自該圖的參考標(biāo)記和變量用于本實(shí)例 中以便于描述。
0046所沉積的涂層在靠近節(jié)流部212的第二部分240的底部處 具有約為70-90 um的厚度。寬度D3為2mm且長度L3約為15mm。 外部表面202上的涂層厚度被選定為600 u m。在節(jié)流部212的相對(duì) 側(cè)、在節(jié)流部與后表面204之間，長度h為35mm且寬度D2為6mm。 石墨零件的厚度Lt。tal約為50 mm。節(jié)流部直徑為0.5 mm且節(jié)流部長度 為1 mmQ
0047圖6是示出了用于測試涂層的臺(tái)階覆蓋的反應(yīng)器零件的橫 截面的照片。隔離示出了該反應(yīng)器零件中鄰近頸縮部的孔的一部分。 在圖6的反應(yīng)器零件中，D2和D3相等且均為2 mm。有利地，所看到 的沉積涂層完全覆蓋所述孔的表面。
0048因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣要明白，可以在不偏離本發(fā)明 的范圍的情況下，對(duì)上述方法和結(jié)構(gòu)做出各種省略、增補(bǔ)和修改。所 有這些修改和變化旨在落入由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種制造用于半導(dǎo)體處理反應(yīng)器的氣體分流器的方法，該方法包括提供部分成形的氣體分流器，該氣體分流器被配置為形成至少部分定義所述反應(yīng)器的工藝腔室的壁；在所述氣體分流器中形成孔，這些孔完全貫穿所述氣體分流器并且每個(gè)孔均具有在所述氣體分流器的第一側(cè)上的開口，所述開口具有第一寬度，每個(gè)所述孔包括具有通道的頸縮部，該頸縮部具有頸縮部長度和橫穿該頸縮部長度的頸縮部寬度，所述頸縮部寬度所在的平面基本平行于所述第一寬度的平面，其中所述頸縮部寬度小于所述第一寬度，其中所述頸縮部長度與該頸縮部寬度的頸縮部比值約為151或更小；以及第一部分，該第一部分直接朝向所述氣體分流器的第一側(cè)；所述第一部分具有第一長度和第一寬度，所述第一長度在所述頸縮部和所述開口之間延伸，其中所述第一長度與所述第一寬度的第一比值約為15:1或更?。灰约巴ㄟ^化學(xué)氣相沉積涂覆所述氣體分流器的表面，包括所述孔的表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中涂覆表面在約大氣壓強(qiáng)下被完成。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中涂覆表面包括沉積碳化硅。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成孔還包括形成具有第二部分的 每個(gè)所述孔，該第二部分直接朝向所述氣體分流器的第二側(cè)，所述第二 部分具有第二長度和第二寬度，所述第二長度和第二寬度定義了長度與 寬度的第二比值，其中該第二比值約為15:1或更小。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述頸縮部比值、所述第一比值和 所述第二比值基本相同。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述頸縮部比值、所述第一比值和所述第二比值約為7:1或更小。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述部分成形的氣體分流器由石墨 構(gòu)成。
8. —種用于制造半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件的方法，該方法包括 提供部分制造好的反應(yīng)器零件，該反應(yīng)器零件具有貫穿所述反應(yīng)器 零件的孔，該孔具有在所述零件的第一表面上的第一開口，該孔還具有 節(jié)流部，該節(jié)流部具有由所述孔的壁上的向內(nèi)延伸突起部所定義的通道， 該通道具有節(jié)流部縱橫比，所述孔具有定義在所述第一開口和所述節(jié)流部之間的第一孔部分，該第一孔部分具有第一縱橫比；確定所述第一縱橫比和所述第一孔部分中沉積材料的臺(tái)階覆蓋之間 的關(guān)系，其中S[first position]是所述臺(tái)階覆蓋并且等于t[first out]t[first position]的比值， 其中t[first out]是沉積在所述第一表面上的材料的表面厚度而t[first position]是沉積在 鄰近所述節(jié)流部的第一孔部分的底部上的材料的底部厚度；在所述第一表面和所述孔的所述壁上沉積所述材料，其中在所述第一 表面上的沉積材料的厚度是為t。ut選擇的值或比該值更大。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中沉積t[out]約為500 mu m或更大，并且t[first position]約為70 mu m或更大。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述孔還包括 在所述零件的第二表面上的第二開口；以及定義在所述第二開口和所述節(jié)流部之間的第二孔部分，該第二孔部分具有第二縱橫比；以及 該方法還包括 確定在所述第二縱橫比和所述第二孔部分中沉積材料的臺(tái)階覆 蓋之間的關(guān)系，其中Ssecond p0rtion是所述臺(tái)階覆蓋并且為tsecond out: tsecond portion 的比值，其中k，d。ut是沉積在所述第二表面上的材料的表面厚度而tsecond 是沉積在鄰近所述節(jié)流部的第二孔部分的底部上的材料的底部厚度；選擇 Ssecond portion 的目標(biāo)值 Ssecond portion target J 以及tSeccmd out白勺以4吏tsecond out > ( Ssecond portion ) (tsecond portion target) 0
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述反應(yīng)器零件設(shè)有平面，該平 面至少與容納在所述反應(yīng)器腔室中的襯底的主表面等寬。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述反應(yīng)器零件形成反應(yīng)器塊 體，該反應(yīng)器塊體被配置為與置于所述反應(yīng)器塊體對(duì)面的另一反應(yīng)器塊 體分界，從而在組裝半導(dǎo)體反應(yīng)器和保持所述襯底后，所述反應(yīng)器塊體 沿襯底的主表面延伸而所述另一反應(yīng)器塊體沿所述襯底的相對(duì)主表面延 伸。
13. —種定義用于處理半導(dǎo)體襯底的反應(yīng)腔室的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，該反應(yīng)器零件包括前表面，該前表面被配置為對(duì)至少部分所述反應(yīng)器腔室進(jìn)行定界； 位于所述反應(yīng)器零件的一側(cè)上的后表面，該后表面與所述前表面相 對(duì)；位于所述反應(yīng)器零件中的多個(gè)孔，所述孔從所述前表面延伸到所述 后表面，每個(gè)所述孔具有在所述后表面上的開口，所述開口具有第一寬度，所述孔包括具有通道的頸縮部，該頸縮部具有頸縮部長度和橫穿該頸縮部 長度的頸縮部寬度，所述頸縮部寬度所在的平面基本平行于所述第一寬 度的平面，其中所述頸縮部寬度小于所述第一寬度，其中所述頸縮部長度與該頸縮部寬度的頸縮部比值約為15:1或更?。灰约暗谝徊糠?，該第一部分直接朝向所述后表面，所述第一部分具 有第一長度和第一寬度，所述第一長度在所述頸縮部和所述開口之間延伸，其中所述第一長度與所述第一寬度的第一比值約為15:1或更??；以及保護(hù)涂層，該保護(hù)涂層在所述孔的壁和所述前表面及后表面上。
14. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述頸縮部 比值和所述第一比值基本相等。
15. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述頸縮部 比值和所述第一比值約為7:1或更小。
16. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述孔還包括 第二部分，該第二部分具有在所述頸縮部和所述前表面上的第二部分開 口之間延伸的第二長度，所述第二部分開口具有第二寬度，其中所述第 二長度與所述第二寬度的第二比值約為15:1或更小。
17. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述第一部分 具有圓錐形，其中所述頸縮部處于所述圓錐形的尖端。
18. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述第一部分 具有圓柱形，其中所述開口位于所述圓柱形的一端。
19. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述保護(hù)涂層 由碳化硅構(gòu)成。
20. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述反應(yīng)器零 件由石墨構(gòu)成。
21. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述反應(yīng)器 零件是襯底支撐保塊體，其中所述前表面為平面且至少與所述襯底的主表面等寬，其中所述 前表面被配置為面對(duì)所述襯底， 其中所述襯底支撐塊體被配置為與置于所述襯底支撐塊體對(duì)面的第 二襯底支撐塊體分界，從而在組裝所述反應(yīng)器和保持所述襯底后，所述 襯底支撐塊體沿所述襯底的主表面延伸而所述第二襯底支撐塊體沿所述 襯底的相對(duì)主表面延伸。
22. 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，還包括置于所述孔 中之一的熱電偶。
23. 如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件，其中所述襯底支撐 塊體由石墨構(gòu)成。
全文摘要
在半導(dǎo)體處理反應(yīng)器零件中的孔經(jīng)尺寸加工以促進(jìn)保護(hù)涂層的沉積，例如在大氣壓強(qiáng)下的化學(xué)氣相沉積。在一些實(shí)施例中，每個(gè)孔均具有流道頸縮部，該流道頸縮部使孔在部分上變窄并且還將該孔劃分為一個(gè)或多個(gè)其他部分。在一些實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)其他部分的縱橫比約為15∶1或更小，或者約為7∶1或更小，并且具有圓柱形或圓錐形的橫截面形狀。通過化學(xué)氣相沉積對(duì)所述孔涂覆保護(hù)涂層比如碳化硅涂層，所述化學(xué)氣相沉積包括在大氣壓強(qiáng)下的化學(xué)氣相沉積。
文檔編號(hào)C23C16/30GK101392367SQ20081012726
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
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