CN105225998A - 用于高温处理的耐等离子体腐蚀加热器 - Google Patents

用于高温处理的耐等离子体腐蚀加热器 Download PDF

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Abstract

本文描述的实施方式保护基板支撑件免受在高温下使用的腐蚀性清洁气体的腐蚀。在一个实施方式中，基板支撑件具有心轴和加热器。所述加热器具有主体。所述主体具有顶表面、侧面和底表面。所述顶表面是配置用于在基板的等离子体处理期间支持基板。提供遮罩以用于所述顶表面、侧面和底表面中的至少两者。所述遮罩是被选择用于抵抗在超过约400摄氏度的温度下对所述主体的腐蚀。

Description

用于高温处理的耐等离子体腐蚀加热器
技术领域
本文描述的实施方式一般涉及半导体制造，以及更具体地涉及用于在高温处理期间保护加热器免受腐蚀的方法和装置。
背景技术
在半导体器件的制造期间，为了形成适用于最终用途的材料层和特征结构，基板可经历在多个处理腔室中的多个操作。例如，所述基板可经历若干次沉积、退火和蚀刻操作，以及其他操作。器件小型化已经使得较小的尺寸对于在基板的膜层中形成的器件图案来说更加关键。在基板中实现所述临界尺寸的步骤开始于具有优良品质并且具有对基板中的底层膜层的良好粘着性的膜层。
当形成等离子体时所述处理气体的完全分离提高了在基板上沉积的膜的品质。使用超过约400摄氏度的高温提供了更加完全的处理气体分离并且还提供了所述基板上的高品质膜的强粘着性。然而，所述高温也增加了旨在沉积到所述基板上的材料形成在腔室部件上的量。在腔室部件(即，膜)上的这种杂散沉积不利地促进了工艺污染和工艺偏离。因此，为了防止工艺污染和工艺偏离，所述高温处理腔室可需要定期清洁。
可使用清洁剂执行所述高温处理腔室的原位清洁，以便去除所述腔室部件上的膜。在清洁期间，所述膜一般反应成为气态，所述气态与清洁剂一起被泵出处理腔室。在清洁或蚀刻工艺期间，在高温下使用氮氟化物(NF3)，铝(Al)腔室部件与NF3反应以形成氟化铝(AlFx)，从而导致因铝腔室部件的腐蚀而在所述腔室中形成的AlFx粉末。这种情形沿用于其他腐蚀性的基于等离子体的化学物，诸如氯(Cl)。
因此，需要具改善的装置和方法来保护高温腔室部件免受腐蚀。
发明内容
本文描述的实施方式保护基板支撑件免受在高温下使用的腐蚀性清洁气体的腐蚀。在一个实施方式中，基板支撑件具有心轴和加热器。所述加热器具有主体。所述主体具有顶表面、侧面和底表面。所述顶表面是配置用于在基板的等离子体处理期间支持基板。提供遮罩以用于所述顶表面、侧面和底表面中的至少两者。所述遮罩是被选择用于抵抗在超过约400摄氏度的温度下对所述主体的腐蚀。
在另一实施方式中，提供了一种处理反应器。所述处理反应器包括高温处理反应器，所述高温处理反应器具有腔室主体和基板支撑件，所述腔室主体具有形成一内部体积的盖、壁和底部，用于允许处理气体进入所述内部体积并且形成等离子体的入口。所述基板支撑件具有心轴和加热器。所述加热器具有主体。所述主体具有顶表面、侧面和底表面。所述顶表面是配置用于在基板的等离子体处理期间支持基板。提供遮罩以用于所述顶表面、侧面和底表面中的每一者，其中所述遮罩抵抗高温下对所述主体的腐蚀。
在另一实施方式中，提供了一种用于清洁高温处理反应器的方法，所述方法包括：将冷却净化气体引入围绕基板支撑件的心轴的套管中，所述净化气体跨所述基板支撑件的底部流动；将所述基板支撑件暴露至清洁等离子体；以及在清洁之后将所述基板支撑件维持在超过400摄氏度的温度处。提供了一种用于清洁高温处理反应器的方法，所述方法包括：将冷却净化气体引入围绕基板支撑件的心轴的套管中，所述净化气体跨所述基板支撑件的底部流动；将所述基板支撑件暴露至清洁等离子体；以及在清洁之后将所述基板支撑件维持在超过400摄氏度的温度处。
附图说明
为了能详细理解本发明的上述特征，可通过参照实施方式获得上文简要概述的本发明的更具体的描述，一些实施方式图示于附图中。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，且因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等同有效的实施方式。
图1是高温处理反应器的示意性剖面侧视图。
图2示出加热器，所述加热器具有套管以及用于在所述高温处理反应器中使用的气体净化。
图3示出另一加热器，所述加热器具有遮罩以在所述高温处理反应器中使用。
图4示出又一加热器，所述加热器具有涂层形式的遮罩以在所述高温处理反应器中使用。
图5示出了又一加热器，所述加热器具有混合溶液以用来防止等离子体攻击。
图6是一种用于保护加热器在高温处理期间免受腐蚀的方法的流程图。
为了促进理解，在可能的情况下已使用相同器件符号以指定为诸图所共有的相同器件。应想到在一个实施方式中公开的器件也可以在其他实施方式中中使用，此处不再进行具体详述。
具体实施方式
公开了用于保护高温腔室部件免受腐蚀的一种装置和一种方法。在本公开案中，“高温”被定义为超过约400摄氏度的温度。基板支撑件具有涂层，以保护所述基板支撑表面在高温下免受腐蚀性气体的腐蚀。所述涂层可为以下形式：至少一个等离子喷镀层、盖板、边缘环或者净化气体，所述涂层保护所述基板支撑件的加热器和心轴并且显著地减少由于在高温下处理气体的攻击而造成的污染副产物形成。
图1是示例性高温处理反应器100的横截面示意图，所述高温处理反应器100具有加热器120以用于在处理期间支撑基板。在一个实施方式中，所述高温处理反应器100被配置为沉积反应器。虽然示出为在图1中示出的处理反应器100中，但是加热器120可用于其他处理反应器中，诸如等离子体处理腔室、物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室，和离子注入腔室，以及具有可承受高温的加热器的其他反应器。
所述高温处理反应器100包括接地的腔室主体102。所述腔室主体102包括壁103、底部106和盖108，所述三者包封腔室内部体积128。所述腔室主体102耦接至地面126。保护衬垫164设置在所述腔室内部体积128中以保护所述高温处理反应器100的壁103。所述保护衬垫164和壁103具有开口118，基板(未示出)可用机械手传输穿过所述开口118进出所述腔室内部体积128。
泵送端口178是形成在所述腔室主体102的壁103或者底部106中。所述泵送端口178将所述腔室内部体积128流畅地连接至泵送系统(未示出)。所述泵送系统可包括一或多个泵和调节阀。所述泵送系统被用来维持所述高温处理反应器100的腔室内部体积128内的真空环境，同时去除处理副产物。所述泵送系统和腔室热学设计赋能在适合于热平衡需求的温度(例如，约-25摄氏度至约+500摄氏度)下的高本底真空(约1xE-8托或更小)和较低的压力上升速率(约1000毫托/分钟)。在一个实施方式中，所述泵送设备赋能在10mT和30mT之间的真空压力。
气源160耦接至处理反应器100并且通过穿过所述腔室主体105或者盖108形成的入口161提供处理气体到腔室内部体积128中。在一或多个实施方式中，处理气体可包含含卤素气体，诸如氟(Fl)气和/或氯(Cl)气体。或者，所述处理气体可包含沉积气体，诸如包含碳(C)、硅(Si)、氧(O)、氮(N)及其组合的气体，或者其他合适的气体。气源160还提供了用于清洁存在于或者暴露于所述处理反应器100的腔室内部体积128中的部件的清洁气体。可由气源160提供的清洁气体的实例包括含卤素气体，诸如氟气、含氟气体、氯气和/或含氯气体。
喷淋头184可耦接至所述高温处理反应器100的盖108。所述喷淋头184具有多个气体分配孔158以分配处理气体穿过入口161进入所述腔室内部体积128。所述喷淋头184可通过匹配电路141连接到射频功率源142。由所述射频功率源142提供至喷淋头184的射频功率激励所述处理气体离开喷淋头184，以用于维持腔室内部体积128中在喷淋头184和加热器120之间的等离子体。
基板支撑组件144设置在腔室内部体积128中。所述基板支撑组件144包括加热器120，在处理期间所述基板支撑在所述加热器120上。所述加热器120可包括电介质主体154。所述电介质主体145可由陶瓷材料、氮化铝(AlN)、钇铝石榴石(YAG)或者其他适当的材料形成。所述电介质主体154可任选地具有涂覆有电介质材料的铝核心。
阴极122包埋在加热器120的电介质主体154内并且通过集成的匹配电路137连接到射频功率源138。所述阴极122将功率电容性地耦接到来自在加热器120上的基板下方的等离子体。在一个实施方式中，所述射频功率源138向阴极122提供约200W至约1000W之间的射频功率。所述射频功率源138还可耦接至系统控制器(未示出)，以用于通过引导直流电流到阴极122来控制阴极122的操作，从而夹紧和松开基板。
所述加热器120可包含包埋在电介质主体154中的一或多个电阻加热器124。所述电阻加热器124通过射频滤波器148耦接至加热器功率源174。所述电阻加热器124可被提供用于将加热器120和设置在所述加热器120上的基板的温度升高到用于执行基板处理的温度。
所述基板支撑组件144还可包括心轴136。心轴136的顶端耦接至加热器120的主体154，而心轴136的底端则耦接至热绝缘体182。所述心轴136可由陶瓷材料、氮化铝(AlN)、钇铝石榴石(YAG)或者其他适当的材料形成。所述热绝缘体182可具有冷却通道134以防止来自加热器120的热量穿过心轴136向下传导到处理反应器100外部的部件，从而允许对基板支撑组件144的更好的温度控制。通道可为穿过热绝缘体182形成，以用于铺设到电阻加热器124和阴极122的导体。
所述基板支撑组件144可为可移动地耦接到所述腔室主体102。所述基板支撑组件144可为在上部位置166和下部位置168之间可移动的。波纹管186可在热绝缘体182或者所述基板支撑组件144的其他部分和腔室主体102之间提供密封。所述波纹管186提供真空密封并且防止所述处理气体离开腔室内部体积128。
套管150可在心轴136的外侧密封性地附接于所述热绝缘体182。所述套管150环绕所述心轴136并且沿着所述心轴136向上朝向所述加热器120延伸，在套管150和加热器120及所述心轴136之间留下间隙170。净化气体管线156可穿过所述热绝缘体182。所述净化气体管线156可将气体发生器152连接到在套管150和心轴136之间形成的空间172。流入所述空间172的净化气体朝向加热器120流动，穿过间隙170而离开空间172。所述净化气体在所述套管150和心轴136之间提供热阻挡层，由此使得所述基板支撑组件144与腔室内部体积128内的气体热绝缘。另外，所述净化气体可防止处理气体进入套管150和心轴之间的空间172。
所述加热器120可具有顶盖190。所述顶盖190可为板或涂层形式。所述加热器120还可具有边缘环194。所述边缘环194可为板或涂层形式。另外，所述加热器可具有侧盖192。所述侧盖192可为板或涂层形式。所述加热器120还可具有底盖198。所述底盖198可为板或涂层形式。所述顶盖190、边缘环194、侧盖192和底盖198中的一或多个可用于保护加热器120免受高温处理反应器100的腔室内部体积128中的腐蚀环境的腐蚀。所述顶盖190、边缘环194、侧盖192和底盖198(统称为“遮罩”)中的一或多个可为涂层形式，具有约1密耳到约20密耳的厚度，诸如约8密耳。所述遮罩可包括涂层材料，诸如铝硅镁钇合金(AsMy)、Y4Al2O9化合物和Y2-xZrxO3固溶体混合材料(HPM)、二氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化铒(Er2O3)，或者适用于当基板支撑组件在超过400摄氏度的温度下暴露于含卤素气体时保护所述基板支撑组件的其他材料。所述遮罩材料可通过喷涂、浸渍而涂覆，静电粉末喷涂，或者以另一种合适的方法涂覆到所述加热器120和/或心轴136。在一个实施方式中，所述遮罩是99.9％纯度的AsMy涂层，具有约8密耳的厚度，约0.25％至4.0％的孔隙率和约150微英寸的表面粗糙度。所述遮罩材料可进一步经热处理至在约650摄氏度和约1100摄氏度之间的温度，以用于改善对底层(即，加热器120和/或心轴136)的粘附强度。所述热处理可持续长达10小时以获得涂层材料的良好粘着性。在一个实施方式中，在约750摄氏度加热所述遮罩约1小时以获得对AlN基板的约16MPa的粘附强度。
在一个实施方式中，将三氟化氮NF3清洁气体引入所述高温处理反应器100以形成等离子体，从而用于腔室内部体积128中的处理。将所述加热器120的顶表面的温度维持在超过约400摄氏度的温度处。所述顶盖190、边缘环194、侧盖192和底盖198保护所述加热器120中的AlN不与腐蚀性NF3气体发生反应和形成AlFx，AlFx可在之后形成污染物。
在高于约400摄氏度的温度处，在腐蚀性处理气体的存在下，AlFx、氯化铝(AlClx)或者其他副产物可形成在加热器120和心轴136上。本文提供了不同的解决方案来保护加热器120和心轴136在高温下免受腐蚀性处理气体的腐蚀。在一个实施方式中，通过所述遮罩和在心轴和套管之间流通的净化气体来保护加热器120在高温下免受腐蚀性处理气体的腐蚀。在另一实施方式中，通过至少存在于所述加热器的底部和侧壁上的遮罩来保护加热器在高温下免受腐蚀性处理气体的腐蚀。图2到图5示出了用于保护加热器120和心轴136在高温下免受腐蚀性处理气体的腐蚀的各种实施方式。
图2示出了基板支撑组件200，所述基板支撑组件200具有套管260，以用于引导用于高温处理反应器(诸如，图1中示出的处理反应器100)中的气体净化。所述高温处理反应器的底部106和保护衬垫164的一小部分被示出为具有从所述部分突出的支撑组件200。
所述套管260在心轴136的外侧，密封性地附接于热绝缘体182上的位置262处。所述套管260可通过焊接、胶粘、铆合、或者任何其他合适的方法而附接到热绝缘体182。所述套管260不与所述基板支撑组件200的心轴136或加热器120直接接触。空间172限定于套管260与心轴136和加热器120中的至少一者之间。因为所述热绝缘体182被固定到基板支撑组件200，所以套管260随着基板支撑组件200的移动而一起移动。
将净化气体引入到限定于所述套管260与所述心轴136和所述加热器120中的至少一者之间的空间172中。所述净化气体可从气体发生器152流动，穿过净化气体管线254并且从所述心轴136的壁202离开，或者直接穿过热绝缘体182进入空间172内。所述净化气体穿过开口250离开空间172，所述开口250限定在加热器120的外缘222和套管260之间。所述净化气体可为用于将所述套管与心轴136和加热器120热绝缘的冷却气体。所述净化气体还可防止处理气体流入空间172。流动穿过空间172的净化气体防止来自可为维持在超过400摄氏度的温度下的加热器120的热量将所述套管260加热到类似于所述支撑组件200的温度。用这样的方式，套管260不仅隔离基板支撑组件200的加热器120的心轴136和底部226使其在高温下时不接触腐蚀性的处理和/或清洁气体，而且还防止套管260达到约400摄氏度的温度。因此，套管260保持为比400摄氏度更冷，以及因此抑制AlFx在套管260上的形成。因此，所述表面，即底部226和心轴136，保持为与腐蚀性气体隔离，以及保持为免受攻击和副产物形成，从而增加了所述基板支撑组件200的使用寿命。
所述加热器120的外缘222可具有侧盖230和边缘环220。所述边缘环320遮罩限定在加热器120的顶表面228上的基板支撑件区域外侧的区域。所述侧盖230和边缘环220可由涂覆有涂层材料(诸如，AsMy或者抗高温下的腐蚀性等离子体环境的其他材料)的AlN板形成。在一个实施方式中，形成侧盖230和边缘环220的AlN板涂覆有8密耳厚度的AsMy。所述AsMy涂层可为约99.9％纯度，具有约0.25％到1.0％的孔隙率，以及约150微英寸的表面粗糙度。或者，所述侧盖230和边缘环220可由块体材料形成，例如AsMy或者抗腐蚀性等离子体的其他材料。在又一个替代性实施方式中，所述侧盖230和边缘环220可涂覆有涂层材料，例如AsMy等。所述侧盖230和边缘环220保护加热器120的外缘222不暴露于腐蚀性等离子体。
可使用可移除的盖板210或者替代地涂层来将所述加热器120的顶表面228保护于中心(即，基板支撑件区域)中。在清洁工艺期间，所述可移除的盖板210可配置在顶表面228上，以在基板移除的情况下保护所述加热器120的顶表面免受腐蚀性等离子体的腐蚀。所述可移除的盖板210可由诸如块体AsMy等的材料形成，或者替代地由AlN构成并且涂覆有涂层材料，所述涂层材料为诸如AsMy或者在高温下抗腐蚀性等离子体的其他材料。
在一个实施方式中，在高温处理反应器中的基板支撑组件200是处于约400摄氏度或更高的温度。所述可移除的盖板210位于所述加热器120的顶表面上，所述加热器120具有侧盖230和边缘环220。净化气体涌入所述空间172以使暴露于处理和清洁气体的套管260与加热器120和心轴136隔离，从而将所述套管260维持在低于400摄氏度的温度，以及从而防止诸如AlFx的污染物在套管260以及加热器120和心轴136的底部上的形成。包含氟离子的腐蚀性等离子体被用于所述腔室中以清洁腔室部件。所述可移除的盖板210、侧盖230、边缘环220和净化气体保护加热器120或者心轴136免受腐蚀性等离子体的腐蚀，减少了诸如AlFx的污染物的形成。
图3示出另一基板支撑组件300，所述基板支撑组件300具有遮罩以在所述高温处理反应器中使用。所述高温处理反应器的底部106和保护衬垫164的一小部分被示出为具有从所述部分突出的支撑组件300。
所述加热器120具有侧盖330、底盖340和边缘环320。所述侧盖430、底盖340和边缘环320可由涂覆有涂层材料的AlN板形成，所述涂层材料为例如AsMy、HPM、Y2O3、Er2O3、ZrO2或者其他合适的抗高温腐蚀的材料。所述边缘环320(即，在加热器120的顶表面228上的基板区域外侧的区域)可遮罩有涂覆了涂层材料(例如，AsMy等)的AlN，或者由块体材料制成的盖板，诸如AsMy或者抗高温下的卤化等离子体的其他材料。因此，边缘环320保护加热器120的边缘表面免受腐蚀性等离子体的腐蚀。
在一个实施方式中，所述加热器120的底部226和侧面222被保护性地用边缘环320遮罩，所述侧盖330和底盖340由涂覆了涂层材料(诸如，AsMy等)的AlN板构成，从而保护加热器120的侧面222和底部226。在另一实施方式中，所述侧盖430、边缘环320和底盖340中的一或多个涂覆有涂层材料，诸如AsMy等。
在清洁工艺期间，所述可移除的盖板210可配置在加热器120的顶表面228上，以保护所述加热器120的顶表面228免受清洁等离子体的腐蚀。所述可移除的盖板210可为涂覆有涂层材料(诸如AsMy，或者其他抗腐蚀的材料)的AlN板，并且配置用于适配在边缘环320的内侧以在清洁时保护所述加热器120的顶表面228。所述可移除的盖板210可配置在基板支撑组件300上，在清洁工艺期间接触所述加热器120的顶表面228或者在所述加热器120的顶表面228上方几密耳处。所述可移除的盖板210可在配置到所述顶表面228上之前预加热，以便降低温度Δ和避免对所述可移除的盖板210的热冲击，以及确保在边缘环320中的适当适配。
底部净化保护了基板支撑组件300的心轴136。所述套管150密封性地附接至热绝缘体182，如在图2中示出的类似。所述套管150可通过焊接、胶粘、铆合、或者任何其他合适的方法而附接到热绝缘体182。所述套管150不与基板支撑组件300的心轴136直接接触，及不沿着加热器120的底部延伸。因为所述热绝缘体被固定到基板支撑组件300的心轴136上，所以套管260另外地随着基板支撑组件300的移动而在上位和下位之间移动。
将净化气体从气体发生器152引入到在所述套管260与所述心轴136之间的空间172中。穿过热绝缘体182延伸的净化气体管线254提供来自发生器152的净化气体，所述净化气体穿过净化气体管线156进入所述空间172。在加热器120的底盖340和套管150之间的开口350允许净化气体离开空间172以及流入腔室内部体积，从所述腔室内部体积处所述净化气体最终被泵送出所述腔室。所述净化气体可为用于将所述心轴136与套管150热绝缘的冷却气体。所述净化气体还可防止处理气体流入空间172。流动穿过空间172的净化气体防止来自可为维持在超过400摄氏度的温度下的加热器120的热量将所述套管260加热到类似于所述支撑组件200的温度。通过净化气体的传导和对流从心轴136去除热量，并且所述热量穿过开口350移动离开基板支撑组件300。用这样的方式，套管150保护基板支撑组件300中的心轴136不达到高温，诸如高于约400摄氏度的温度。用这样的方式，套管260不仅隔离基板支撑组件200的加热器120的心轴136和底部226使其在高温下时不接触腐蚀性的处理和/或清洁气体，而且还防止套管260达到约400摄氏度的温度。因此，套管260保持为比400摄氏度更冷，以及因此抑制AlFx在套管260上的形成。因此，所述表面，即底部226和心轴136，保持为与腐蚀性气体隔离，以及保持为免受攻击和副产物形成，从而增加了所述基板支撑组件300的使用寿命。
对于底部净化，应当了解的是所述边缘环320、侧盖330和底盖340中的任意一者可由板或者材料涂层形成，诸如AsMy等。在一个实例中，所述边缘环320是由AsMy构成或者涂覆有AsMy的板，而侧盖330和底盖340是涂覆有AsMy。在另一实例中，所述侧盖330和边缘环320是由AsMy构成或者涂覆有AsMy的板，而底盖340是涂覆有AsMy。在又一实例中，所述侧盖330、边缘环320和底盖340都是由AsMy构成或者涂覆有AsMy。在另一实施方式中，所述侧盖330、边缘环320和底盖340都是涂覆有AsMy。由AsMy构成或者涂覆有AsMy的板与涂覆有AsMy的元件的任何组合可用于保护加热器120，而在套管150和心轴136之间流动的底部净化气体可用于实质上防止AlFx或者其他副产物形成在套管150或者心轴136上。
图4示出又一个加热器120，所述加热器具有遮罩以在所述高温处理反应器中使用。所述基板支撑件400可与图3中示出的基板支撑组件300类似地配置，但是不具有在套管150内侧流通的底部净化气体。
所述基板支撑件400可由AlN构成并且具有涂层410。所述涂层410可由诸如AsMy等的材料构成。所述涂层410甚至在超过500摄氏度的温度下抗氟或氯等离子体的腐蚀作用。所述涂层410可完全地遮罩在基板支撑件400上方，即遮罩加热器120和心轴136。
可用可移除的盖板210或者涂层(诸如在基板支撑件400上的涂层410)来保护顶表面228。在清洁工艺期间，所述可移除的盖板210可配置在加热器120的顶表面228上，以保护所述加热器120的顶表面228免受氟、氯或者其他腐蚀性等离子体的腐蚀。所述可移除的盖板210可为涂覆有涂层材料(诸如AsMy，或者其他抗腐蚀的材料)的AlN板，并且配置用于适配在边缘环320的内侧以在清洁时保护所述加热器120的顶表面228。或者，所述加热器120的顶表面228可具有抗腐蚀性等离子体的保护性涂层，诸如AsMy。因此，所述保护性涂层使得不需要在腔室经历清洁的同时用可移除的盖板210来保护所述加热器120的顶表面228。由此在沉积之后以及在发生于高于约500摄氏度的温度处的清洁工艺期间，所述涂层410可保护所述基板支撑件400并且显著地降低AlFx的形成。除由AsMy构成的涂层410外，任何类似的等离子体基涂层可用来保护所述基板支撑件400。
图5示出了具有用于在高温处理反应器中使用的腐蚀性等离子体的混合溶液的又一加热器。所述混合的基板支撑件500具有加热器520和心轴136。所述加热器520包括上层530和下层510。所述阴极122和电阻加热器124可形成在下层510中。或者，所述电极122和电阻加热器124可形成在上层530中。
所述加热器520可制造成甚至在超过400摄氏度的温度处也抗氟或氯基等离子体的腐蚀。所述下层510可由AlN、钇铝石榴石或者其他适当的材料形成。所述上层530可由高度抗腐蚀的材料形成，诸如由AsMy、掺杂有氧化镁的AlN，或者其他适当的材料构成的块体材料。所述上层530可设置在下层510的AlN表面512上。基板525可支撑在上层530的顶表面528上。
所述上层530和所述下层510可结合在一起。例如，所述上层530和下层510可为模制的、冷等静压(CIP)的、热压烧结的、扩散接合的、胶粘的，或者以任何合适的方法彼此粘附的。因此，所述加热器520可由混合材料(上层530和下层510)形成，所述混合材料具有在AlN表面512上对高温(即，高于约400摄氏度)下的氟等离子体的高腐蚀抗性。
所述下层510可夹层在上层530的耐腐蚀性材料遮罩与底盖540和侧盖522之间。
所述底盖540和侧盖522可为如上文所论述的板或涂层。例如，所述底盖540和侧盖522可为抗腐蚀的涂层，诸如AsMy。或者，所述底盖540和侧盖522可为抗腐蚀的板(诸如用AsMy涂覆的AlN板)、块体AsMy，或者其他适当的材料。所述底盖540和侧盖522可保护加热器520的外缘222和底部226免受高温下的腐蚀性等离子体的腐蚀。
用于混合基板支撑件500的心轴136的壁202可具有遮罩560。所述遮罩560保护心轴136免受高温下腐蚀性等离子体(即，在超过约400摄氏度的温度(诸如，约500摄氏度)下的氟基等离子体)的腐蚀。所述遮罩560可为如上文所论述的板或者涂层。或者，所述混合基板支撑件500可引入底部净化，如图2或图3所示。
图6是一种用于保护加热器在高温处理反应器中免受腐蚀的方法的流程图。开始于步骤610处，在设置于处理腔室中的基板支撑件上的加热器上方配置可移动的遮罩。所述可移动盖板可为具有保护性涂层的AlN板、块体AsMy，或者其他合适的耐腐蚀材料。或者，所述加热器的上表面可具有保护性涂层，诸如AsMy。
所述加热器具有在侧面上的保护层，以及在顶表面上的保护层。所述底表面可具有保护层，或者通过从热绝缘体延伸出的套管使用限制于底部的冷却净化气体。所述热绝缘体可附接至支撑所述加热器的心轴。所述套管还可使用冷却净化气体保护所述心轴。或者，所述心轴可具有类似于在所述加热器上存在的保护层。所述保护层可为涂层材料(诸如AsMy)，或者保护板(诸如，具有保护性涂层的AlN板)，或者块体AsMy。
在步骤620处，将净化气体引入套管。所述净化气体被限制在套管和加热器和/或心轴之间。所述净化气体流经加热器和/或心轴以从所述加热器和/或心轴去除热量并且防止靠近冷却净化气体的所述加热器和心轴的表面温度超过400摄氏度。
在步骤630处，将所述加热器暴露于引入到所述高温处理反应器中的腐蚀性的清洁等离子体中。所述高温处理反应器可处于超过400摄氏度的温度，诸如500摄氏度。所述清洁流体可包括氟或氯基等离子体。所述氟或氯基等离子体可在大于约400摄氏度的温度下腐蚀无保护的Al，从而形成AlFx或者其他副产物。通过冷却或者保护性涂层，来保护所述加热器和所述心轴免受氟或者氯基等离子体的腐蚀。由此，所述腐蚀性的清洁等离子体不与所述加热器反应。
在步骤640中，清洁流体与形成在所述高温处理反应器中的副产物一起被排出所述被清洁的腔室。有利地，基板支撑件的加热器和心轴可在清洁时保持在高温下但是不遭受侵袭性的腐蚀和在腔室中形成的副产物，所述副产物可影响在所述腔室中对后续基板的处理。
在一个实施方式中，如上所述的方法与装置涉及高温(即，大于400摄氏度，诸如500摄氏度)下的碳膜沉积。在碳膜沉积之后以及在高腔室温度下使用三氟化氮(NF3)进行的腔室清洁工艺期间，通过涂层和净化气体来保护氮化铝(AlN)腔室部件，以避免所述部件与腐蚀性的NF3反应以及形成氟化铝(AlFx)。通过涂覆到所述腔室部件(诸如基板支撑件的AlN加热器和AlN心轴)上的涂层溶液，AlFx的形成显著地减少，从而减少了腔室中的颗粒形成，即污染。
尽管上述内容是针对本发明的实施方式，但可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的进一步实施方式，且本发明的范围是由以上权利要求书来决定的。

Claims (20)

1.一种基板支撑件，包括：
心轴；
加热器，所述加热器包括：
主体，所述主体具有顶表面、侧面和底表面，所述顶表面配置用于在等离子体处理期间在所述顶表面上支撑基板；以及
遮罩，所述遮罩提供用于所述顶表面、所述侧面和所述底表面中的至少两者，其中所述遮罩被选择用于抵抗在超过约400摄氏度的温度下对所述主体的腐蚀。
2.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述遮罩是材料涂层，所述材料选自由以下材料组成的群组：铝硅镁钇合金、Y4Al2O9化合物和Y2-xZrxO3固溶体混合材料(HPM)、氧化钇(Y2O3)、氧化铒(Er2O3)，和二氧化锆(ZrO2)。
3.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述遮罩是包含铝硅镁钇合金(aluminumsiliconmagnesiumyttriumoxygencompound；AsMy)的涂层。
4.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述顶表面的所述遮罩包括：
边缘环；以及
可移动盖板。
5.如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述边缘环和所述可移动盖板包括块体AsMy。
6.如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述边缘环和所述可移动盖板是由涂覆有AsMy的AlN形成的。
7.如权利要求3所述的基板支撑件，其中所述AsMy涂层是约8密耳厚。
8.如权利要求6所述的基板支撑件，其中所述AsMy涂层是经热处理的。
9.如权利要求1所述的基板支撑件，进一步包括：
套管，所述套管环绕所述心轴，所述套管和所述心轴在所述套管和所述心轴之间形成空间，所述空间适用于使净化气体在朝向所述主体的方向中流动穿过。
10.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述套管进一步包括：
一部分，所述部分从所述心轴向外沿着所述主体的底表面延伸，所述空间限定在所述心轴和沿着所述主体的底表面延伸的所述套管之间。
11.一种高温处理反应器，包括：
腔室主体，所述腔室主体具有盖、壁和底部，所述盖、壁和底部形成了内部体积；
入口，所述入口用于让气体进入所述内部体积以及形成等离子体；
泵送端口；以及
基板支撑件，所述基板支撑件包括：
心轴；
加热器，所述加热器包括：
主体，所述主体具有顶表面、侧面和底表面，所述顶表面配置用于在等离子体处理期间在所述顶表面上支撑基板；以及
遮罩，所述遮罩提供用于所述顶表面、所述侧面和所述底表面中的至少两者，其中所述遮罩被选择用于抵抗在超过约400摄氏度的温度下对所述主体的腐蚀。
12.如权利要求11所述的处理反应器，所述处理反应器进一步包括：
套管，所述套管环绕所述心轴，所述套管和所述心轴在所述套管和所述心轴之间形成空间，所述空间适用于使净化气体在朝向所述主体的方向中流动穿过。
13.如权利要求12所述的处理反应器，其中所述套管进一步包括：
一部分，所述部分从所述心轴向外沿着所述主体的底表面延伸，所述空间限定在所述心轴和沿着所述主体的底表面延伸的所述套管之间。
14.如权利要求11所述的处理反应器，其中所述边缘环和所述可移动盖板包含选自由以下材料组成的群组的材料：铝硅镁钇合金、Y4Al2O9化合物和Y2-xZrxO3固溶体混合材料(HPM)、氧化钇(Y2O3)、氧化铒(Er2O3)，以及二氧化锆(ZrO2)。
15.一种用于清洁高温处理反应器的方法，所述方法包括：
将净化气体引入围绕基板支撑组件的心轴的套管中，所述净化气体跨所述基板支撑组件的底部流动；
将所述基板支撑组件暴露至清洁等离子体；以及
在清洁之后将所述基板支撑组件维持在超过400摄氏度的温度处。
16.如权利要求15所述的方法，其中引入所述净化气体的步骤还包括：
使所述净化气体流动穿过终止于所述基板支撑组件的外缘处的空间。
17.如权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：
用边缘环和可移动盖板遮罩所述基板支撑组件的顶表面。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述边缘环和所述可移动盖板包含选自由以下材料组成的群组的材料：铝硅镁钇合金、Y4Al2O9化合物和Y2-xZrxO3固溶体混合材料(HPM)、氧化钇(Y2O3)、氧化铒(Er2O3)，以及二氧化锆(ZrO2)。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述边缘环和所述可移动盖板是由涂覆有AsMy的AlN形成的。
20.如权利要求19所述的方法，其中将所述基板支撑组件暴露于所述清洁等离子体的步骤进一步包括：
维持从含卤素气体形成的等离子体。
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