[發明專利]高溫精細顆粒鋁加熱器

無效

• 申請號: 200810001060.X
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101230451A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 阿泊希·德塞;羅伯特·T·希拉哈拉;卡爾文·奧加遜
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: C23C16/00
• 分類號: C23C16/00;H01L21/683
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明一般地涉及適合在高溫半導體處理系統中使用的鋁襯底支架。

背景技術

集成電路已經發展成為，可以在單個芯片上包括數百萬個晶體管、電容器和電阻器的復雜設備。芯片設計的不斷發展要求更快的電路和更高的電路密度，這要求更加精準的制造工藝。一種常用的制造工藝是化學汽相沉積(CVD)。

化學汽相沉積一般用來在比如半導體晶圓的襯底上沉積一層薄膜。化學汽相沉積一般通過在真空腔內引入前驅氣體來完成。前驅氣體典型地通過位于靠近腔頂部的固定圓形頂板(showerhead)引入。前驅氣體起反應在位于被加熱的襯底支架上的襯底的表面形成一層材料。清掃氣體通過支架上的孔送往襯底的邊緣，以防止在襯底邊緣上的沉積，那樣會導致襯底粘附在支架上或者在處理中剝落。在反應過程中產生的揮發性的副產品通過排氣系統從腔中抽走。

經常使用化學汽相沉積工藝在襯底上形成的一種材料是鎢。可以用來形成鎢的前驅氣體包括氟化鎢(WF₆)和硅烷。當氟化鎢和硅烷混合時，一些“游離”的鎢(也就是，沒有沉積在襯底上的鎢)沉積在固定圓形頂板和其他腔組件上。游離的鎢薄膜聚集在固定圓形頂板上并且成為腔內的污染源。最終，游離的鎢可能阻塞可以使前驅氣體從其通過的固定圓形頂板中的孔，這樣就迫使固定圓形頂板被拿掉清洗或者替換。化學汽相沉積腔在沉積其他材料，比如像二氧化硅的介電材料之后也經常需要周期性的清洗。

為延長固定圓形頂板日常維護的時間間隔，氟基化合物一般被用來清洗(也就是蝕刻掉)游離鎢薄膜。氟基化合物也可以起反應，在常用鋁制造的受熱的支架上形成一層氟化鋁(AlFx)。氟化鋁(AlFx)層，如果處于受控和均勻的狀態，在受熱的支架上提供保護覆層和犧牲層。但是如果氟化鋁(AlFx)的生長在受熱支架的不同區域之間變得隨意或者過多，則AlFx層會變得充滿缺陷，和/或在產生薄片和顆粒的起始位置上有選擇地形成，這樣就會有害地變成微粒產生體和污染源。

很多傳統的鋁襯底支架是鍛造件或者鑄件。鍛造工藝很難控制，并且同樣的，鍛造的襯底支架一般表現出寬范圍的材料特性，比如寬范圍的顆粒尺寸。鑄造工藝也表現出導致寬范圍的材料特性的控制困難，比如寬范圍的顆粒尺寸。本發明者已經發現表現出大顆粒尺寸的鍛造和鑄造的襯底支架具有很差的氟化鋁(AlFx)性能，也就是氟化鋁(AlFx)薄膜有大量的缺陷，很高的微粒產生和，因此帶來的較短的工作壽命。這樣，制造具有能提高粘附的氟化鋁(AlFx)薄膜性能的有利的顆粒尺寸分布的鋁受熱襯底支架是有好處的。

此外，加熱器主體和襯底支架的柄軸接合處必須被配置以使得可以在高溫下使用這種加熱器。由于襯底支架可以在范圍超過400到480攝氏度的工藝溫度范圍中使用，這超過了推薦的鋁的操作溫度。焊接破裂可能促使粘附的氟化鋁(AlFx)薄膜的失敗，并伴隨著真空泄露問題。

因此，本領域中需要一種改進的受熱支架適用于化學汽相沉積工藝。

發明內容

本發明提供了一種適合在高溫襯底處理系統中使用的鋁受熱襯底支架及其制造方法。在一些實施方式中，一個鋁受熱襯底支架可以包括鋁主體，嵌入主體內的加熱元件和連接到主體的柄軸。該鋁主體具有小于大約250μm的平均顆粒尺寸。使用完全穿透的搭接焊接接頭將所述柄軸連接到主體的底部。

在一些其他實施方式中，一個鋁受熱襯底支架可以包括具有嵌入的加熱元件的鑄造鋁主體。所述鑄造鋁主體包括可以產生平均顆粒尺寸小于大約250μm的顆粒增強劑。在某些實施方式中，顆粒增強劑是鈦(Ti)。在一個實施方式中，大約0.03到約0.1重量百分比的顆粒增強劑用來產生小于大約250μm的平均顆粒尺寸。使用完全穿透的搭接焊接接頭將所述柄軸連接到主體的底部。

在一些其他實施方式中，鋁受熱襯底支架可以包括由軋制鍛造板原料制造的具有小于250μm的平均顆粒尺寸的鋁主體。主體具有設置其中的機械嵌入的加熱元件。

附圖說明

為了得到并且可以詳細理解本發明的上面所描述的特征，可以通過參考在附圖中圖示的實施方式得到對上述簡要概括的本發明的更具體描述。

圖1是適用于高溫處理環境中的受熱襯底支架的一個實施方式的俯視截面圖；

圖2是圖1的受熱襯底支架的平視截面圖；

圖3是適用于高溫處理環境中的受熱襯底支架的另一實施方式的局部俯視截面圖；

圖4是沿著圖2的截面線4-4提取的受熱襯底支架的局部截面圖；以及

圖5是制造受熱襯底支架的方法500的一個實施方式的流程圖。