TWI480922B - 表面處理之氮化鋁擋板 - Google Patents

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Description

表面處理之氮化鋁擋板
本發明之實施例大體上關於半導體處理裝備，更具體地，關於用來處理半導體基材的氮化鋁擋板。
在某些高密度電漿化學氣相沈積(HDP-CVD)處理腔室中，擋板在基材處理期間可用於氣體的注入與分配。用於HDP-CVD腔室的擋板典型地由氧化鋁(Al2 O3 )構成。不過，隨著使用高射頻功率HDP-CVD製程來存取較小的裝置節點，升高的溫度導致氧化鋁和製程氣體反應，此類製程氣體之例子為可用作HDP-CVD腔室之清潔氣體的三氟化氮(NF3 )。因此，由於除其他因素外之改善的導熱性，氮化鋁(AlN)擋板已取代氧化鋁擋板。
不幸的是，雖然氮化鋁擋板具有某些有利的性質，其他問題卻仍存在。舉例來說，氮化鋁擋板通常以包括金屬氧化物黏結劑的燒結製程製造。金屬氧化物黏結劑有助於燒結之氮化鋁的高導熱性。不過，在基材處理之前的擋板時效處理期間，這些在燒結後存在於擋板表面上的黏結劑不合意地干涉到氧化矽(SiO2 )層的黏著。舉例來說，時效處理可防止基材受到擋板材料的污染，並可在處理或清潔期間保護擋板免受反應氣體影響。不過，不良黏著的氧化矽時效處理層可從擋板表面剝落，從而污染欲處理的基材，且亦可在基材處理或腔室清潔期間使擋板處於易受所供應之反應氣體損壞的狀態。雖然此問題可藉由不使用金屬氧化物黏結劑來排除，但這一類方法將不合意地降低擋板的導熱性。
因此，在此技術中需要改善的氮化鋁擋板及其製造方法。
茲提供關於氮化鋁擋板的方法與設備。在某些實施例中，一用在半導體製程腔室中的擋板可包括一主體，其包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑，其中在該主體表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏合劑的比率大於或等於該主體內部的比率。在某些實施例中，該主體可具有一中心桿和一外部環形物，其耦合至該中心桿的下部並從此處向外徑向延伸。
在某些實施例中，一處理半導體基材的設備可包括一製程腔室，其具有一內容積和一第一氣體入口，其配置在其一頂板中；及一擋板，其耦合至該第一氣體入口並裝配為引導一第一製程氣體從該第一氣體入口流到該內容積，該擋板包括一主體，其包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑，其中在該主體表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的比率大於或等於該主體內部的比率。
在某些實施例中，一用在半導體製程腔室中的擋板可藉由一製程形成，該製程包括燒結鋁、氮和一金屬氧化物黏結劑，以形成該擋板之一主體，該主體具有過量的金屬氧化物黏結劑配置在其一表面上；及從該表面移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑。
在本發明之某些實施態樣中，提供一用在半導體製程腔室中之擋板的製造方法。在某些實施例中，一用在半導體製程腔室中之擋板的製造方法可包括燒結鋁、氮和一金屬氧化物黏結劑，以形成該擋板之一主體，該主體具有過量的金屬氧化物黏結劑配置在其一表面上；及從該主體表面移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑。
在本發明之某些實施態樣中，提供一處理半導體基材的方法。在某些實施例中，一處理半導體基材的方法可包括以下步驟：將一基材放置在一製程腔室中之一基材支座上，該製程腔室具有一內容積和一第一氣體入口，其相對該支座基座配置在該製程腔室之一頂板中；使一第一製程氣體流過一耦合至該第一氣體入口之擋板並進入該內容積，該擋板包含一氮化鋁主體，其具有金屬氧化物黏結劑，其中在該主體表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的比率大於或等於該主體內部的比率；及以該第一製程氣體處理該基材。本發明之其他及進一步的實施例在下文敘述。
茲提供使用一改善的氮化鋁擋板處理半導體基材的方法與設備。在某些實施例中，一用在半導體製程腔室中的擋板包括一主體，其包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑。在該主體表面上之氮化鋁與金屬氧化物的比率大於該主體內部的比率。金屬氧化物在該主體表面上的縮減量幫助改善氧化矽時效處理層黏著至擋板表面，其可進一步防止在處理期間基材受到可以其他方式從氮化鋁擋板剝落之粒子的污染，並可進一步保護擋板免於受到反應製程氣體的損壞。在某些實施例中，提供一製造氮化鋁擋板的方法。該製造方法可有利地幫助製造一氮化鋁擋板，其在該主體表面上所具有之氮化鋁與金屬氧化物的比率大於該主體內部的比率。
本發明之氮化鋁擋板可用在適當的製程腔室中，例如，適於執行高密度電漿化學氣相沈積(HDP-CVD)者。該製程腔室可配置為單一腔室，或可替代地整合為一群集工具的一部分。兩個這類的適當系統為300mm HDP-CVD ULTIMA X和CENTURAULTIMA HDP-CVD，兩者皆可由應用材料公司購得。可預期HDP-CVD腔室僅為一在其中可使用氮化鋁擋板的示範腔室。具有一或多個氣體入口且適於容納氮化鋁擋板的任何適當腔室可從本發明之實施例受惠。
第1圖繪示根據本發明之某些實施例之具有擋板200之說明的HDP-CVD腔室100的示意圖。HDP-CVD腔室100可用於例如矽(Si)基材、砷化鎵(GaAs)基材等基材的溫度控制處理，同時產生並維持在其中處理基材的電漿環境。電漿在基材處理期間產生在鄰近基材處，且基材溫度使用不同技術控制，例如，藉由供應傳熱流體至基材的背表面。
HDP-CVD腔室100包括製程腔室110，其具有含有基材支座102的內容積101，以及具有配置在其中的擋板200。製程腔室100可進一步包括真空系統112、源電漿系統114、偏壓電漿系統116、氣體輸送系統118和遠端電漿清潔系統(未顯示)。
基材支座102可配置在製程腔室110中，以支撐處理期間放置在其上的基材106。基材支座102可包括不同部件，例如，靜電吸盤108，其夾鉗基材106至基材支座102；或其他部件，如更詳細於下文敘述者。當基材106配置在其上時，一製程套組(未顯示)可選擇性地用來覆蓋至少一部分未受基材106覆蓋的基材支座102。製程套組可裝配為在處理期間提供基材106的表面降低的污染，並在腔室清潔製程期間減少清潔時間。
製程腔室110的上部可包括圓頂121，其可以例如氧化鋁或氮化鋁之類的介電材料製成。圓頂121定義電漿處理區域120的上邊界。電漿處理區域120在底部由基材106和基材支座102定界。
加熱板122和冷板124裝於圓頂121之上並熱耦合至圓頂121。加熱板122和冷板124允許將圓頂溫度控制在約攝氏100至200度的範圍間之約攝氏+/-10度內。此 允許針對不同製程最佳化圓頂溫度。舉例來說，可需要維持圓頂為用於清潔或蝕刻製程之比用於沈積製程更高的溫度。準確控制圓頂溫度亦減少製程腔室中的小片或粒子數，並改善介於沈積層和基材之間的黏著。
圓頂121可包括配置在其中且通過此處的頂部噴嘴150和頂部排氣孔152，其可用於引入氣體至製程腔室110，如進一步在下文關於氣體輸送系統118所討論者。頂部噴嘴150在一氣體入口(例如，下文關於第2A圖所討論的氣體入口208)處耦合至擋板200，且頂部排氣孔152對製程腔室110開啟，並朝向擋板200的背側(例如，下文關於第2A圖所討論的背側203)，如下文關於第1和2A至B圖所討論者。
參照第2A至B圖，擋板200通常包括主體202，其具有用於在製程腔室內部依所需引導製程氣體的形狀。舉例來說，擋板200可配置在一氣體入口(例如，第1圖繪示的頂部噴嘴150)和一基材支座(例如，第1圖繪示的基材支座102)之間，並可包括背側203，其與圓頂121(在第1圖中繪示)分開且相對；及前側201，其配置為相對基材106和基材支座102(在第1圖中繪示)，以依所需引導製程氣體。擋板200通常包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑。擋板200在主體202之表面上所具有之氮化鋁與金屬氧化物的比率大於主體202內部之氮化鋁與金屬氧化物的比率。
下文關於第3圖所討論之製造氮化鋁擋板的方法包括金屬氧化物黏結劑與氮化鋁對金屬氧化物之比率的討論，第3圖繪示一流程圖，其說明根據本發明之某些實施例之製造氮化鋁擋板的方法300。
方法300始於310，其中擋板200(或主體202)可從鋁、氮和金屬氧化物黏結劑燒結而得。一般而言，燒結製程包括在壓力下以低於熔點的溫度加熱粉末，直到粉末黏著在一起形成固體物(例如，主體202)。在某些實施例中，可燒結氮化鋁粉末和金屬氧化物粉末，以形成主體202。
金屬氧化物黏結劑可用來幫助氮化鋁粒子的黏著，並用來改善擋板200的導熱性。在某些實施例中，金屬氧化物黏結劑包括氧化釔或氧化鉺兩者中至少一個。金屬氧化物黏結劑可添加至氮化鋁粉末然後燒結，或替代地，氮化鋁粉末可包含足量的金屬氧化物雜質，以致在燒結前不需要額外的金屬氧化物黏結劑。在某些實施例中，介於約0.1至約10重量百分比的金屬氧化物可存在於擋板200中。
本發明者已觀察到常用氮化鋁擋板的數個問題。舉例來說，本發明者已觀察到不均勻的塗層，例如，氧化矽風乾處理層，傾向於在常用之氮化鋁擋板的表面上發展。這類不均勻的塗層可導致塗層剝落(舉例來說，由於塗層的不均勻堆積或由於金屬氧化物在擋板表面上的鬆散晶粒)，以及後續可能的基材污染、擋板暴露至有害的製程氣體等。研究此問題，本發明者已觀察到使用常用的燒結技術，燒結製程導致擋板在其表面上被配置過量金屬氧化物。舉例來說，第5A圖繪示以100倍放大率觀看之氮化鋁擋板之實際表面的示意圖，其清楚顯示存在氮化鋁502之表面上之過量金屬氧化物504的區域。所看到之過量金屬氧化物504的區域為發白或淺色區域，其位於更暗的氮化鋁502頂上。第5B圖繪示以500倍放大率觀看之氮化鋁擋板之實際表面的示意圖，其清楚顯示存在氮化鋁502之表面上之過量金屬氧化物504的區域。如同在第5B圖之更為放大的圖中更清楚看到的，過量金屬氧化物504的晶粒結構和氮化鋁502的晶粒結構非常不同。此外，和在氮化鋁502內部更均勻地配置或整合的過量金屬氧化物504相比，可看到配置於氮化鋁502頂上的區域或「島」中形成。配置在表面上的過量金屬氧化物可比通常遍及主體者以更大的量存在，這是因為金屬氧化物黏結劑在燒結製程期間擠出或遷移之故。本發明者相信在常用擋板中所觀察到的問題可至少部分歸因於過量金屬氧化物存在於氮化鋁擋板表面上。
因此，本發明者相信排除或減少擋板表面上的過量金屬氧化物可提供優於常用氮化鋁擋板的優點。因此，在某些實施例中，擋板200在主體202的表面上可具有氮化鋁與金屬氧化物的比率大於或等於主體202內部的比率。在某些實施例中，擋板200在主體202的表面上可具有本質上無過量的金屬氧化物。
回到第3圖，在320，將大量(例如，大多數)的過量金屬氧化物黏結劑從擋板200(例如，主體202)的表面移除。在某些實施例中，舉例來說，大量的過量金屬氧化物黏結劑可在大量去除步驟中藉由噴砂、噴粒、濕性擦蝕、機械研磨、機械拋光等的至少一個，從擋板200或主體202的表面移除(如第3圖的322所示)。在某些實施例中，一表面清潔或處理步驟可包括以腐蝕酸清潔(如第3圖之324所示)。適當的腐蝕酸可包括硝酸(HNO3 )、鹽酸(HCl)、矽烷(SiH4 )等。腐蝕酸可在去離子(DI)水中稀釋至適當強度。腐蝕酸和去離子水的清潔溶液可依所需為弱或侵蝕性，以提供最終之金屬氧化物移除及/或擋板之氮化鋁表面的處理。氮化鋁的表面清潔和處理不僅可幫助移除擋板表面上或接近此處之任何過量的金屬氧化物，亦可蝕刻或以其他方式修改氮化鋁擋板表面，以促進形成在其上之層(例如，氧化矽風乾處理層)的更大黏著。
從擋板200(或主體202)的表面移除過量的金屬氧化物黏結劑幫助提供一擋板，其在主體表面上所具有之氮化鋁與金屬氧化物的比率大於或等於主體內部的比率(例如，該表面為絕大多數和主體中類似的為氮化鋁以及金屬氧化物黏結劑之汞齊)。舉例來說，和第5A至B圖所示之常用擋板表面的視圖相比，以相同放大率觀察擋板200的表面，顯示在擋板200的表面上沒有視覺上可偵測的金屬氧化物。
一旦完成從擋板200的表面移除大量的過量金屬氧化物，方法300大體上終止，且擋板200可進一步依需要處理或安裝至製程腔室中，如上文關於第1圖所討論般。
回到第2圖，在某些實施例中，擋板200可具有中心桿204和外部環形物206，儘管在其他腔室或應用中可使用其他幾何形狀。中心桿204包括氣體入口208，其配置在中心桿204的上部，並用於將中心桿204耦合至頂部噴嘴150，如上文關於第1圖所敘述般。中心桿204可進一步包括複數個氣體出口210，其配置在中心桿204的下部，並經由槽道209流體連通式耦合至氣體入口208。複數個氣體出口210幫助氣體從頂部噴嘴150經由氣體入口208流到擋板200的前側201。
如第2A圖所繪示，相對擋板200之前側201上之外部環形物206的表面，中心桿204的下部在前側201上可具有一凸起表面。在某些實施例中，凸起表面可用於引導來自每一氣體出口210的氣流，以致離開每一氣體出口210的氣體以相對擋板200之中心軸(或相對配置在該處下方之基材之中心軸)的角度流動。不過，中心桿204的下部在擋板200的前側201上可替代地具有一齊平、凹陷或其他的表面幾何形狀。此外，一或多個複數個氣體出口210可定向為平行、垂直或介於其間的任何適當角度，以幫助氣體流動至基材106的表面。
參照第2B圖，在某些實施例中，複數個氣體出口210在擋板200的前側201上可以圓形圖案均勻地隔開。或 者，複數個氣體出口210可以幫助氣體流至基材106之表面所必須的任何適當圖案隔開，如此則其組態不受限於均勻或圓形地隔開。
回到第2A圖，在某些實施例中，外部環形物206可包括複數個配置穿過其中的孔212。複數個孔212可幫助氣體從背側203流到擋板200的前側201。進一步而言，外部環形物206可另外或在缺少複數個孔212的情況下經由圍繞外部環形物206邊緣的氣流幫助氣體從背側203流到前側201。舉例來說，如第1圖所示，經由頂部排氣孔152供應給擋板200之背側203的氣體可部分轉向圍繞外部環形物206，並可部分流過形成在外部環形物206中的複數個孔212，以在製程腔室內部提供所需的氣體分配。
參照第2B圖，舉例來說，複數個孔212可以圓形圖案均勻安排。在某些實施例中，如所繪示般，每一孔212可配置在每一氣體出口210之間。或者，每一孔212可對準每一氣體出口210或以任何適當安排相對每一氣體出口210定向，以幫助製程氣體在製程腔室內部流動。
回到第1圖，製程腔室110的下部可包括主體構件126，其聯結製程腔室110至真空系統112。基材支座102可裝配在主體構件126中。於在基材支座102內部或之上提供靜電吸盤108或其他機構，以將基材106固定至基材支座102。基材106可藉由機器人葉片(未顯示)通過製程腔室110內側的插入/移除開口128移送進出製程腔 室110。一氣動致動器(未顯示)升起與降下一舉升銷板(未顯示)，舉升銷板升起與降下舉升銷(未顯示)，舉升銷升起與降下基材106。一旦移送至製程腔室110中，基材106配置在升起的舉升銷上，然後降下至基材支座102的表面上。
真空系統112包括節流閥主體130，其容納多葉片的節流閥132，並附接至閘閥134與渦輪分子幫浦136。節流閥主體130可提供最小阻礙給氣流，並允許對稱的抽泵。閘閥134可隔離渦輪分子幫浦136與節流閥主體130，並進一步在節流閥132完全開啟時，藉由限制排氣流量能力來控制製程腔室110的壓力。節流閥132、閘閥134和渦輪分子幫浦136的安排允許準確並穩定地將製程腔室110的壓力控制在從約1至100mTorr。
源電漿系統114包括頂部線圈138和側線圈140，其裝配在圓頂121上。一對稱的接地屏蔽(未顯示)減少介於頂部線圈138和側線圈140之間的電耦合。頂部線圈138由頂部射頻源產生器137提供動力，而側線圈140由側射頻源產生器141提供動力，其允許每一線圈操作之獨立的功率位準和頻率。此雙線圈系統允許控制製程腔室110中的徑向離子密度，從而改善電漿均勻性。側線圈140和頂部線圈138電感耦合能量至製程腔室110中。頂部射頻源產生器137可以額定的2MHz提供上達8000W的射頻功率，且側射頻源產生器141可以額定的2MHz提供上達8000W的射頻功率。頂部射頻產生器137和側射頻產生器141的操作頻率可從額定操作頻率偏移(例如，分別至1.7至1.9 MHz以及1.9至2.1 MHz)，以改善電漿產生效率。
在某些實施例中，射頻產生器137和141包括數位控制的合成器，並操作在從約1.7至約2.1 MHz的頻率範圍間。如在此技術中具有一般技能者所了解般，產生器137和141各自包括一射頻控制電路(未顯示)，其量測從製程腔室110和線圈138與140反射回到產生器的功率，並調整操作頻率，以獲得最低反射功率。射頻產生器137和141典型設計為以具有50歐姆之特性阻抗的負載操作。射頻功率可從負載反射，負載具有與產生器不同的特性阻抗。此可減少轉移至負載的功率。此外，從負載反射回到產生器的功率可超載並損壞產生器。因為取決於除其他因素外之電漿離子的密度，電漿阻抗的範圍可從小於5歐姆至超過900歐姆，且因為反射功率可為頻率之函數，根據反射功率調整產生器頻率增加從射頻產生器轉移到電漿的功率並保護產生器。另一降低反射功率以及改善效率的方式為使用匹配網路。
匹配網路139和142分別匹配射頻產生器137和141與線圈138和140的輸出阻抗。射頻控制電路可藉由改變匹配網路139和142內部的電容值來調諧匹配網路139和142，以在負載改變時匹配產生器與負載。當從負載反射回到產生器的功率超過某一限值時，射頻控制電路可調諧一匹配網路。一種提供固定匹配並有效禁能射頻控制電路調諧匹配網路的方式是將反射功率限值設定為高出任何反射功率的期望值。此可藉由使匹配網路保持固定在其最新近狀態，以在某些條件下幫助穩定電漿。
偏壓電漿系統116包括射頻偏壓產生器144和偏壓匹配網路146。偏壓電漿系統116可將靜電吸盤108電容耦合至主體構件126，其作用如互補電極。偏壓電漿系統116用於增強源電漿系統114所產生的電漿種類至基材106之表面的傳輸。在某些實施例中，射頻偏壓產生器144可以13.56 MHz提供上達10000 W的射頻功率。
其他量測亦可幫助穩定電漿。舉例來說，射頻控制電路可用於決定輸送至負載(電漿)的功率，並可增加或減少產生器的輸出功率，以在層沈積期間保持輸送功率本質上固定。
氣體輸送系統118可包括多個氣源(未顯示)。在某些實施例中，氣源可包括矽烷、分子氧、氦、氬等。氣體輸送系統118經由氣體輸送線119(僅顯示某些)從數個源提供氣體給製程腔室110，以用於處理基材106。氣體透過氣體環148、頂部噴嘴150和頂部排氣孔152引入製程腔室110。氣源可經由流量控制器(未顯示)與氣體輸送線119提供給氣體環148、頂部噴嘴150和頂部排氣孔152。氣體輸送線119可具有一流量控制器(未顯示)，以控制製程氣體的流速。頂部噴嘴150和頂部排氣孔152允許獨立控制頂部氣流和側氣流，其改善薄膜均勻性並允許微調沈積層和摻雜參數。頂部排氣孔152為環繞頂部噴嘴150的環形開口，氣體可經此從氣體輸送系統118流入製程腔室110。
氣體經由流量控制器和氣體輸送線119從氣體輸送系統118的一或多個氣源提供給氣體環148。氣體環148具有多個氣體噴嘴153和154(僅顯示兩個)，其提供基材106上方的均勻氣流。噴嘴長度和噴嘴角度可藉由改變氣體環148來改變。此允許針對製程腔室110內部的特定製程調適均勻性輪廓和氣體使用效率。在某些實施例中，氣體噴嘴154(僅顯示一個)與第二氣體噴嘴153共面，且比氣體噴嘴153短。
在本發明的某些實施例中，可使用可燃、有毒或腐蝕氣體。在這些實例中，可需要在沈積後排除餘留在氣體輸送線119中的氣體。此可進一步使用一或多個三向閥(未顯示)來完成，以隔離製程腔室110和一或多個氣體輸送管線119，並使一或多個氣體輸送線119排氣至一真空前級(未顯示)。三向閥在實行上可放置為盡可能接近製程腔室110，以最小化未排氣之氣體輸送線的容積(介於三向閥和製程腔室之間)。此外，雙向(開-關)閥(未顯示)可放置在質量流量控制器(MFC)和製程腔室110之間或在氣源和MFC之間。
HDP-CVD腔室100可進一步包括一遠端清潔射電漿源(未顯示)，其用於提供清潔氣體給製程腔室110的頂部噴嘴150。在某些實施例中，清潔氣體(如果有使用)可在其他位置進入製程腔室110。
系統控制器160調節以電漿為基礎之基材處理系統100的操作，並包括處理器162和記憶體164。典型地，處理器162為單板電腦(SBC)的一部分，單板電腦包括類比和數位輸入/輸出板、介面板與步進馬達控制器板。以電漿為基礎之基材處理系統100的不同部件符合Versa Modular European(VME)標準，其定義板、卡片機架和連接器類型與尺寸。VME標準進一步將匯流排結構定義為具有16位元的資料匯流排和24位元的位址匯流排。處理器162執行系統控制軟體，其可為儲存在記憶體164中的電腦程式。可使用任何類型的記憶體164，例如，硬碟、軟碟、插卡框架或其組合。系統控制軟體包括指令組，其指定時序、氣體混合、製程腔室壓力、製程腔室溫度、微波功率位準、基座位置和特定製程的其他參數。
在操作中，設備100可用於有利地以減少的粒子污染發生率和延長的擋板壽命來處理基材106。舉例來說，一根據此處提供之教義使用擋板處理基材的方法在下文關於第4圖討論。第4圖為一流程圖，其說明根據本發明之某些實施例的基材處理方法400。第4圖的方法400進一步參照第1和第2A至B圖敘述。
方法400始於410，其中根據此處所揭示之教義，可提供基材給具有擋板配置在其中的製程腔室。舉例來說，基材106可放置在位於擋板200下方之製程腔室110的基材支座102上。在某些實施例中，製程腔室和擋板可在處理基材前進行時效處理，以幫助均勻處理基材，並在處理期間保護腔室部件免受製程環境影響。舉例來說，在412，可提供具有擋板(例如，擋板200)配置在其中的製程腔室(例如，製程腔室110)。在414，一時效處理層，例如，氧化矽(SiO2 )，可形成在擋板200上(例如，在擋板200的表面上)。時效處理層可以任何適當方法形成。不過，由於在其表面上減少金屬氧化物的存在，及/或由於氮化鋁的表面處理，更均勻的時效處理層可形成在擋板200上。
接下來，在420，製程氣體可流過擋板200進入製程腔室110。舉例來說，一或多個製程氣體可從氣體輸送系統118至少通過擋板200提供給電漿處理區域120(舉例來說，經由第2A至B圖所示的入口208、槽道209和出口210)。一或多個製程氣體可替代或組合地經由頂部排氣孔152供應給電漿處理區域120，以經由外部環形物206之邊緣及/或通過孔212從背側203流到前側201。一或多個製程氣體可在電漿處理區域120中混合，並可藉由施加射頻功率至配置在基材支撐102、頂部線圈138或側線圈140中之一或多個電極而點燃成為電漿。
在430，一層(未顯示)可沈積在基材106上。由於配置在擋板200上之更均勻的時效處理層和時效處理層對此之改善的黏著，沈積在基材106上的層可有利地減少粒子缺陷。一旦完成在基材106上沈積一層，方法400大體上終止。額外的基材處理可發在相同或不同的製程腔室中，以完成基材106上的結構製造。雖然已在一說明的製程腔室中說明顯示一特定製程，其他製程亦可有利地在根據本教義(teaching)之具有擋板配置在其中之類似或不同的製程腔室中執行。舉例來說，在缺乏以例如無電漿輔助CVD製程、原子層沈積(ALD)製程、或其他利用時效處理層保護擋板表面的製程形成電漿的情況下，擋板200可用於使一或多個製程氣體流動。亦預期擋板200可用在其他製程中，例如，蝕刻等，其可如此處所述般有利地使用擋板。
因此，已在此處提供關於改善之氮化鋁擋板的方法與設備。改善的氮化鋁擋板在氮化鋁擋板的表面上有利地具有減少的金屬氧化物含量。改善的擋板可有利地幫助在氮化鋁擋板的表面上形成更均勻的氧化矽時效處理層，並可進一步有利地促進時效處理層至擋板表面的更佳黏著，從而在欲處理的基材表面上改善處理均勻性並降低粒子缺陷。由於時效處理層之更均勻的覆蓋，改善的氮化鋁擋板可進一步具有較長的壽命期。
雖然以上內容已直指本發明之數個實施例，但可在不偏離本發明基本範圍的情況下設計本發明的其他及進一步實施例。
100．．．HDP-CVD腔室
101．．．內容積
102‧‧‧基材支座
106‧‧‧基材
108‧‧‧靜電吸盤
110‧‧‧製程腔室
112‧‧‧真空系統
114‧‧‧源電漿系統
116‧‧‧偏壓電漿系統
118‧‧‧氣體輸送系統
119‧‧‧氣體輸送線
120‧‧‧電漿處理區域
121‧‧‧圓頂
122‧‧‧加熱板
124‧‧‧冷板
126‧‧‧主體構件
128‧‧‧插入/移除開口
130‧‧‧節流閥主體
132‧‧‧節流閥
134‧‧‧閘閥
136‧‧‧渦輪分子幫浦
137‧‧‧頂部射頻源產生器
138‧‧‧頂部線圈
139‧‧‧匹配網路
140．．．側線圈
141．．．側射頻源產生器
142．．．匹配網路
144．．．射頻偏壓產生器
146．．．偏壓匹配網路
148．．．氣體環
150．．．頂部噴嘴
152．．．頂部排氣孔
153．．．氣體噴嘴
154．．．氣體噴嘴
160．．．系統控制器
162．．．處理器
164．．．記憶體
200．．．擋板
201．．．前側
202．．．主體
203．．．背側
204．．．中心桿
206．．．外部環形物
208．．．氣體入口
209．．．槽道
210．．．氣體出口
212．．．孔
300．．．方法
310．．．步驟
320．．．步驟
322．．．步驟
324．．．步驟
400．．．方法
410．．．步驟
412．．．步驟
414．．．步驟
420．．．步驟
430．．．步驟
502．．．氮化鋁
504．．．過量金屬氧化物
參照某些繪示於附圖中的實施例來提供於上文扼要總結之本發明的更具體敘述，以詳細了解本發明之上述的特徵結構。不過，須注意附圖僅繪示此發明的典型實施例，且因此不應視為對本發明範圍之限制，因為本發明可容許其他等效實施例。
第1圖繪示一根據本發明之某些實施例所用之說明製程腔室的示意圖。
第2A至B圖繪示一根據本發明之某些實施例之擋板的示意圖。
第3圖繪示一根據本發明之某些實施例之擋板製造方法的流程圖。
第4圖繪示一根據本發明之某些實施例之基材處理方法的流程圖。
第5A至B圖分別繪示在不同放大率下之常用擋板的表面圖。
為了幫助了解，已盡可能地使用相同元件符號來標明各圖中共用的相同元件。圖式未依比例繪製，並可為清楚起見而加以簡化。無需進一步詳述的情況下，可預期一實施例中的元件及特徵結構能有利地併入其他實施例中。
200．．．擋板
201．．．前側
202．．．主體
203．．．背側
204．．．中心桿
206．．．外部環形物
208．．．氣體入口
209．．．槽道
210．．．氣體出口
212．．．孔

Claims (24)

  1. 一種用在一半導體製程腔室中的擋板，其包含：一主體，包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑，其中在該主體之一表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的一比率大於該主體內部的該比率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之擋板，其中該金屬氧化物黏結劑包含氧化釔或氧化鉺的至少一個。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之任一項所述之擋板，其中該主體進一步包含：一中心桿；及一外部環形物，其耦合至該中心桿的一下部，並從該中心桿的該下部向外徑向延伸。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之任一項所述之擋板，其進一步包含：一氣體入口，其配置在該中心桿的一上部中；及複數個氣體出口，其配置在該中心桿的一下部中，並流體連通式(fluidly)耦合至該氣體入口。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之任一項所述之擋板，其進一步包含： 複數個孔，其配置通過該外部環形物，以幫助一製程氣體從該擋板的一背側流到該擋板的一前側。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之擋板，其中以100倍放大率觀察該主體之該表面，顯示在該主體之該表面上沒有視覺上可偵測的該金屬氧化物黏結劑。
  7. 一種用於處理一半導體基材的設備，其包含：一製程腔室，其具有一內容積和一第一氣體入口，該第一氣體入口配置在該製程腔室的一頂板中；及一擋板，其耦合至該第一氣體入口，並裝配為引導一第一製程氣體從該第一氣體入口流到該內容積，該擋板包含：一主體，其包含氮化鋁和一金屬氧化物黏結劑，其中在該主體之一表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的一比率大於該主體內部的該比率。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該主體進一步包含：一中心桿；及一外部環形物，其耦合至該中心桿的一下部，並從該中心桿的該下部向外徑向延伸。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該擋板進一步包含：一第二氣體入口，其配置在該中心桿的一上部中；及複數個氣體出口，其配置在該中心桿的一下部中，並流體連通式耦合至該第二氣體入口。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其進一步包含：一第三氣體入口，其配置在該製程腔室之一頂板中並近接該第一氣體入口，以供應一第二製程氣體至該內容積，其中該第三氣體入口配置為提供該第二製程氣體至該擋板之一背側，且其中該外部環形物引導該第二製程氣體從該擋板之該背側流到該擋板之一前側。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該擋板進一步包含：複數個孔，其配置通過該外部環形物，其中該複數個孔幫助該第二製程氣體從該擋板之該背側流到該擋板之該前側。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中以100倍放大率觀察該主體之該表面，顯示在該主體之該表面上沒有視覺上可偵測的該金屬氧化物黏結劑。
  13. 一種藉由一製程形成之用在一半導體製程腔室中的擋板，該製程包含以下步驟：燒結鋁、氮和一金屬氧化物黏結劑，以形成該擋板之一主體，該主體具有配置在其一表面上之過量的金屬氧化物黏結劑；及從該表面移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑，使得在該主體之該表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的一比率大於該主體內部的該比率。
  14. 一種用在一半導體製程腔室中之一擋板的製造方法，該方法包含以下步驟：燒結鋁、氮和一金屬氧化物黏結劑，以形成該擋板之一主體，該主體具有配置在其一表面上之過量的金屬氧化物黏結劑；及從該表面移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑，使得在該主體之該表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的一比率大於該主體內部的該比率。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑之步驟進一步包含以下步驟：藉由噴砂、噴粒、濕性擦蝕、機械研磨或機械拋光該主體之該表面的至少一個方法來移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中移除大量的該過量金屬氧化物黏結劑之步驟進一步包含以下步驟：在移除大量的該金屬氧化物黏結劑之後，將該擋板之該表面暴露至一包含一腐蝕酸的溶液。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該腐蝕酸包含硝酸(HNO3 )、鹽酸(HCl)或矽烷(SiH4 )的至少一個。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該金屬氧化物黏結劑包含：氧化釔或氧化鉺的至少一個。
  19. 一種處理半導體基材的方法，其包含以下步驟：將一基材放置在一製程腔室中之一基材支座上，該製程腔室具有一內容積和相對該支座基座配置在該製程腔室之一頂板中的一第一氣體入口；使一第一製程氣體流過耦合至該第一氣體入口之一擋板並進入該內容積，該擋板包含一氮化鋁主體，該氮化鋁主體具有金屬氧化物黏結劑，其中在該主體之一表面上之氮化鋁與該金屬氧化物黏結劑的一比率大於該主體內部的該比率；及以該第一製程氣體處理該基材。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其進一步包含：在處理該基材之前，於該擋板之該表面上沈積一時效處理層。
  21. 如申請專利範圍第19或20項之任一項所述之方法，其中該主體進一步包含一中心桿和一外部環形物，該外部環形物耦合至該中心桿之一下部並從該中心桿的該下部向外徑向延伸，且其中使該第一製程氣體流過該擋板之步驟進一步包含以下步驟：使該第一製程氣體流過配置在該擋板之該中心桿的一上部中之一第二氣體入口，該第二氣體入口流體連通式耦合至配置在該中心桿的該下部中之複數個氣體出口。
  22. 如申請專利範圍第19或20項之任一項所述之方法，其進一步包含以下步驟：使一第二製程氣體通過一第三氣體入口流入該內容積，該第三氣體入口配置在該製程腔室之一頂板中並近接該第一氣體入口，以致該第二製程氣體接觸該擋板之一背側並圍繞該擋板轉朝向該基材支座。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該主體進一步包含一中心桿和一外部環形物，該外部環形物耦合至該中心桿之一下部並從該中心桿的該下部向外徑向延 伸，並且其中使該第二製程氣體流動之步驟進一步包含以下步驟：使該第二製程氣體之一部份流過形成在該外部環形物中之複數個孔，以幫助該第二製程氣體從該擋板之該背側流到該擋板之一前側。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其進一步包含以下步驟：由於該第一和該第二製程氣體之該流動而在該基材表面上沈積一材料層。
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