集成电路已经发展成为复杂的装置，它在一个芯片上可以包括几百 万个晶体管、电容器和电阻器。芯片设计的发展不断地需要较快的电路 和较大的电路密度，这就越来越要求具有精确的制造技术和工艺。一种 频繁使用的制造工艺是化学气相沉积法(CVD)。
化学气相沉积法通常用于在基底或半导体晶片上沉积一层薄膜。化 学气相沉积法通常通过将前驱气体冲入一个真空容器来完成。该前驱气 体一般通过容器顶部旁边的喷淋头导入。该前驱气体通过反应在基底表 面形成一层物质，该基底置于通常由铝制成的受热基底支撑件上，吹扫 用气体沿着支撑件中的孔进入基底的边缘，以防止基底的边缘上沉积物 质而导致基底粘附到支撑件上。在反应过程中沉积产生的副产品通过一 个排气系统从处理室中抽出。使用化学气相沉积法在基底上频繁形成的 物质是钨。可以用于形成钨的前驱气体一般包括六氟化钨(WF6)和硅烷。 当硅烷和六氟化钨混合时，一些“杂散”的钨(即，基底上没有沉积的 钨)就会在喷淋头和其他处理室组件上沉积。杂散钨膜依赖于喷淋头上， 而且可以变成处理室内的污染。甚至，杂散钨可以堵塞作为前驱气体流 通的通道的喷淋头中的孔，这样喷淋头就不得不去掉、清洗或替换。
为了延长喷淋头常规的维护时间间隔，通常采用氟化处理来清洗 (即，刻蚀掉)该杂散钨膜。然而，为了最好去除钨，使用氟反应在受 热支撑件上或由铝制成的其他表面形成一层氟化铝，铝是在CVD处理室 中通常使用的一种物质。通过这种方式形成的氟化铝层一般表面比较粗 糙。受热铝支撑件上的氟化铝的粗糙表面会给受热支撑件形成一条渗漏 通道，该通道会破坏用于夹住或容置支撑件的真空。此外，氟化铝层在 受热支撑件的热循环过程中经常断裂且剥落，因此变成一种颗粒污染源。
一种在受热铝支撑件上形成氟化铝的方案是用陶瓷物质制造抗氟的 热源。然而，陶瓷支撑件很难制造，因此和传统的CVD工艺中使用的铝 热源相比价格昂贵。
另一种防止氟和铝支撑件反应的方法是在支撑件上沉积一氟化铝阻 挡层。然而，将氟化铝加到支撑件上的传统方法会导致氟化铝阻挡层具 有在β相中的颗粒结构的20％至30％，以及α相中的颗粒结构的70％至 80％。具有大于β相中的颗粒结构的大约10％的氟化铝层不能很好地粘 附到铝层，且容易断裂。
由于氟化铝阻挡层断裂，和底层的铝反应的氟就会导致该层下面的 氟化铝的额外的增长，甚至会导致氟化铝阻挡层和支撑件分离。阻挡层 剥落的氟化铝碎片成为损害工艺进程的颗粒污染源。处理室中的其他铝 表面具有类似的问题。
因此，有必要在半导体处理室中涂覆一层保护铝层的涂层。

本发明提供了一种用于半导体应用中的具有保护涂层的物件及其制 造方法。一方面，提供了一种用于半导体处理室的物件，包括涂层，该 涂层包括加到处理室组件的铝表面的半液体、半固体状态的氟化铝或氟 化镁层。
另一方面，提供了一种具有保护涂层的基底支撑件。在一个实施例 中，基底支撑件包括内部具有加热元件的的支撑体。包括氟化铝或氟化 镁层的涂层以半液体、半固体状态被加到支撑体的铝表面。
另一方面，提供了一种半导体沉积处理室中使用的物件的铝表面的 涂覆方法。在一个实施例中，半导体沉积处理室中使用的物件的铝表面 的涂覆方法包括如下步骤：加热涂料至半液体、半固体状态，涂料包括 氟化铝和氟化镁中的至少一种；以及在铝表面沉积上述加热的涂料。保 护涂层具有小于大约10％的β相颗粒取向，能很好地粘附到铝，并能抗 断裂、抗破碎、抗剥落。一些采用上述方法进行的较有助益的被涂覆物 件包括喷淋头、阻挡板、支撑组件和与其他物件之间的真空室。
另一方面，提供了一种在基底支撑件上涂覆铝表面的方法，包括下 述步骤：从惰性气体形成等离子体，采用等离子体加热氟化铝，以及在 铝表面喷溅加热的氟化铝。
附图说明
通过参考结合附图描述的实施例，可以理解经过上面简要概述的本 发明的更具体的内容。然而，需要注意的是，这些附图只显示了本发明 的一些典型的实施例，因此，不应理解为对本发明范围的限制，因为本 发明可以有其他等效的实施例。
图1所示为内部具有热源的处理室的一个实施例的截面视图；
图2所示为图1中所示的热源组件的一个实施例的分解截面视图；
图3所示为图2中所示的热源组件的俯视图；
图4所示为制造热源组件的方法的一个实施例的流程图；
图5所示为制造热源组件的方法的另一实施例的流程图；以及
图6所示为热源组件的另一实施例的分解截面视图。
为加强理解，附图中的相同元件采用相同的参考数字。

本发明广义上提供了一种具有能够很好地沉积钨和其他薄膜的涂覆 铝表面的处理系统。本发明以化学气相沉积为例进行描述，如加利福尼 亚的圣塔克拉拉应用材料有限公司的WxZTM金属化学气相沉积 (MCVD)系统。然而，应该理解的是，本发明是用于保护基底支撑件 的铝表面的具体应用，以避免和氟及包括流体的氟发生反应，也应联想 到本发明可以用于其他沉积系统、刻蚀系统和半导体处理室内的其他表 面使用的基底支撑件。需要注意的是，这里使用的术语“铝”指的是包 括铝及其合金。
图1所示为化学气相沉积系统100的一个实施例的横截面视图。系 统100一般包括一个连接到气体源104的处理室102。处理室102具有壁 106、底108和盖110，它们构成了一个处理空间112。壁106和底108 一般由单一块铝制成。处理室102包括一个排气环114，排气环114将处 理空间112和排气端口116连通。排气端口116连接到各种排出并控制 处理空间112内压强的排气组件(未示)。
盖110由壁106支撑，且能够移离处理室102。盖110一般包括铝， 且可以额外包括传热流道，通过流经的传热流来控制盖110的温度。
喷淋头118连接于盖110的内侧120。喷淋头118一般由铝制成。喷 淋头118一般包括包围“碟形”中心区124的圆周安装环122。安装环 122包括多个通过其中的安装孔126，每个安装孔126都容置一个通气安 装螺丝钉128，螺丝钉128进入盖110中的配合孔130。中心区124包括 一个有孔区132，该有孔区132是气体的流经通道。
混合块134置于盖110中。混合块134连接到气体源104，使得处理 和其他气体可以通过混合块134和喷淋头118引入到处理空间112。一般 情况下，从清洁源(未示)来的清洁气体也通过混合块134引入到处理 空间112中。在喷淋头118和混合块134之间设置一个有孔阻挡板136， 以便流经喷淋头118的气体均匀分布至处理室102中。阻挡板136一般 由铝制成。
至少部分被涂覆的支撑组件138置于喷淋头118的下面。支撑组件 118包括一个在处理过程中连接到基底140并支撑基底140的轴142。基 底140进出支撑组件一般通过壁106中的端口(未示)来完成。轴142 连接在支撑组件138和提升机构144之间。提升机构144控制支撑组件 138在一个较低的位置和一个提升的位置之间移动。当支撑组件138移动 时，设置在支撑组件138或轴142与处理室底108之间的风箱146提供 处理空间112与处理室102外的空气之间的真空密封。为清楚起见，忽 略了升降竖井及其相关机构。
在工作过程中，半导体基底140通过与支撑组件138之间空出的空 间固定于支撑组件138上。通过下述的加热元件，控制至支撑组件的热 传，进而控制基底的温度上升至预定的处理温度。在沉积过程中，基底 被加热至一个稳定的温度，一般为300℃至550℃。
在一实施例中的气态组分可以包括硅烷和六氟化钨，它们通过混合 块134和喷淋头118从气体屏到达处理室，以形成气态混合物。为防止 在基底边缘沉积且防止基底140可能粘附到支撑组件138，吹扫用气体从 支撑组件138在基底140的周围吹动。
图2所示为支撑组件138的横截面图。支撑组件138一般由铝制成。 加热元件234一般置于支撑组件138中且与其连接。加热元件234可以 是给支撑组件138提供热传的任何数目的装置或组件，例如，温差电敏 器件、电阻加热器和内部有热传流体的导管。
在图2所示的实施例中，支撑组件138包括一个上部212和一个下 部214，下部214具有设于它和上部212之间的电阻元件210形式的加热 元件234。上部212和下部214通过夹紧、扣紧、焊接、铜焊和粘附的方 式连接。电阻元件210一般采用导电材料制成。电源232连接到电阻元 件210。热电偶250设置于支撑组件138中，且连接到控制器252。控制 器252根据热电偶250提供的信息控制加到电阻元件210的功率从电源 232可孔地加热支撑组件138和位于其上的基底，使其达到一个预定的温 度。
如图2和图3所示，真空通道222穿过支撑组件138，将支撑基底 140的支撑表面216和真空源230连接起来。支撑表面216可以包括一个 或多个设置于其中的通道218，且连接到真空通道222，以便均匀分布支 撑组件138和基底140之间的真空。
返回图2，清除通道224穿过支撑组件138。清除通道224一般设置 于下部214的下表面226和支撑组件138的侧面236之间。清除环204 连接到支撑组件138，且确定二者之间的环形增压空间238。清除环204 一般由和支撑组件138相同或相似的材料制成，但可以由其他材料交替 制成。从清除通道224流出的吹扫用气体均匀分布于支撑组件138的侧 面236周围的增压空间238中。在基底140的周围，一个或多个清除通 道一以流体形式将增压空间238连接到支撑表面216。在图2所示的实施 例中，在清除环204和支撑组件138之间形成一个环形清除通道208。一 般来说，在增压空间238和清除通道208之间形成设置一个限制器240 来控制增压空间238内的气体均匀分布。清除通道208使得吹扫用气体 在基底140周围均匀分布，且防止边缘沉积会将基底粘附到支撑表面216。
多个定位销206一般连接支撑表面216和/或清除环204。定位销206 可以交替成为清除环204的主要部分。定位销206一般具有一个斜面242， 该斜面以支撑组件138上的基底140为中心。
一般来说，支撑组件138的至少一个上表面216上设置有保护涂层 220。在附着清除环204之前，涂层220一般涂在上表面216上，且可以 在最终组件(即，清除通道208、限制器240和增压空间238)之前额外 覆盖暴露的支撑组件138的侧面336、下表面226和其他部分。涂层220 还可以额外涂于清除环204和/或定位销206，或者单独作为一个组件。 可选择地，涂层220可以涂于处理室102内的铝表面。例如处理室本身， 喷淋头(包括气体分布板和面板)、阻挡板。
一般来说，涂层220通常包括一氟化铝层(AlF3)、氟化镁(MgF2) 或其他防止氟和/或含氟化合物渗透的材料。涂层的厚度要足够防止这样 的渗透，且对于AlF3和MgF2涂层一般为12至25μm。包括AlF3的涂层 220一般具有包括小于大约6％的β相位的颗粒结构。一个实施例中，涂 层具有包括小于大约10％的β相位的颗粒结构。涂层一般具有大于大约 90％的α相位颗粒结构。α相位中颗粒结构的低百分比有利于涂层粘附 到支撑组件138上，因此能显著降低破碎、剥落和与现有技术中具有高 百分比的β相位颗粒取向的涂层相关的颗粒的产生。
涂层220可以通过许多加热方法来涂覆，其中AlF3或其他涂覆材料 被加热至近乎半液体、半固体状态。例如，图4所示为将一AlF3涂层涂 覆到具有铝表面的基底支撑件上的方法400的实施例示意图。通过在步 骤402加热氟化铝至半液体、半固体状态而开始方法400。然后，在步骤 404，加热后的氟化铝被涂覆到支撑组件138的铝表面。所涂覆的氟化铝 一般会形成一层具有小于β相位中颗粒结构的大约6％的物质。在另一实 施例中，所涂覆的氟化铝颗粒结构小于β相位中的大约10％。所涂覆的 具有小于β相位中其颗粒结构的大约10％的氟化铝能很牢固地粘附于铝 上，而具有小于β相位中其颗粒结构的大约8％的氟化铝能极牢固地粘附 于铝上，且能阻止断裂和剥落，尤其是在大约425至大约480摄氏度的 温度下工作的处理设备中使用时。而且，通过这一进程进行涂层的涂覆 所得的表面抛光一般小于或等于大约24RA，能最小化擦痕，尤其能最小 化处理过程中基底上颗粒的产生。可选地，可以实施研磨或抛光步骤来 提高涂层220的表面抛光度。一般来说，如果实施了研磨或抛光步骤， 涂层220的厚度应该不小于大约12μm。
可以通过以粉状形式将AlF3AlF3暴露给由惰性气体形成的等离子体 来实现加热步骤402。等离子体可以形成于实施涂覆步骤404时的处理室 中，也可以远程产生。一般来说，可以用氩气、氖气和/或氦气来形成等 离子体。在一个实施例中，等离子体的温度在大约1450至大约1600摄 氏度。
等离子体受热沉积进程中使用的AlF3粉状的颗粒大小一般在大约 +100至-325筛号之间。在一个实施例中，AlF3粉状一般具有α相位中至 少大约90％的颗粒取向。将受热的AlF3施加到支撑组件138上的步骤404 一般通过在室温下将受热的AlF3喷溅到支撑表面216来实现。所喷溅的 AlF3以半固体、半液体状态到达支撑表面216。然后，置于其上的具有涂 层220的支撑组件138在室温下冷却。
图5所示为基底支撑件的制造方法的另一实施例的示意图。一般通 过在步骤502由惰性气体形成等离子体来开始方法500。在步骤504，用 等离子体加热AlF3。在步骤506，受热的AlF3被喷溅在支撑组件138的 支撑表16上。在一个实施例中，通过等离子体AlF3将喷溅到支撑表面 216上。
虽然示出了在将AlF3施加到支撑组件138之前将AlF3加热至半液 体、半固体状态的两个例子，但在施加到支撑组件138之前或之后将AlF3加热至半液体、半固体状态的其他方法也可能存在或者可以被开发出来， 这些方法产生具有β相位中小于大约10％的颗粒取向的涂层220，因此 也应包括在本发明的范围内。此外，方法400和500可以适用于施加MgF2或其他能防止氟和/或含氟化合物渗透的材料。
图6所示为具有设置于支撑组件600的至少一个支撑表面604上的 保护涂层602的另一支撑组件600。支撑组件600一般由铝支撑，且内置 有加热元件606。在图6所示的实施例中，加热元件606是设置于沟槽 610中的导管608，其中沟槽610形成于支撑组件600的下表面612中。 沟槽610具有连接并露出沟槽610中的导管608的塞子604。
导管608连接到热传流体源616。热传流体源616通过导管608流出 热传流体，来控制支撑表面604上的基底140的加热状况。
一条真空通道618穿过支撑组件600，类似于图2所示的通道222。 真空源634连接到真空通道618，且使得基底和支撑表面604之间的真空 能保持该基底。支撑表面604可以额外包括通道632，以均匀分布基底下 面的真空。
清除环620限制支撑表面604，并与支撑组件600形成吹扫用气体通 道622。吹扫用气体通道622通过支撑组件600形成的吹扫用气体通道 626连接到吹扫用气体源624。清除环620通过夹子628和销630连接到 支撑组件600。使用夹子和销来将清除环固定到支撑组件在2001年5月 1日的美国专利6,223,447中有更详细的描述，其内容在这里全部加以参 考引用。
涂层602一般至少设置于支撑表面604上，但也可以额外设置于支 撑组件600、清除环620和/或夹子628的其他部分上。涂层602一般和 图2、4和5中的涂层220相同。当暴露给具有侵蚀性的物质，如氟时， 涂层更能防止断裂、破碎等，同时能保护下面的物质免受侵蚀性环境的 侵蚀。因此，涂层延长了被涂覆表面的使用寿命，同时防止了进程中基 底的污染。
当暴露给恶劣的环境，如含有NF3的环境时，采用上述方法来涂覆 的涂层602证明有防恶化的特性。例如，在WxZTM金属化学气相沉积 (MCVD)系统中，每个清洁周期一般会将涂层602暴露给NF3大约40秒。 在对涂层602施加360个清洁周期之后，涂层602仍然没有恶化、断裂、 破碎或其他有害状况的痕迹。
在热冲击条件下，涂层602具有额外的经证明的稳定性。例如，涂 层602能被快速加热至大约475摄氏度。保持这个温度约1.5小时，然 后降至室温，检查时，显然没有剥落、分层、断裂或其他有害状况。
如上所述，被涂覆的加热元件或其他处理室组件优于具有传统施加 的AlF3保护层的组件。例如，铝加热元件(基底支撑件)的热应用(如， 风干)成本大约是采用上述方法涂覆AlF3的10倍。而且，和风干的加 热元件相比，测试证明采用上述方法涂覆的加热元件至少具有较长的寿 命，持续10000沉积周期以上，因此可以在不影响基底生产量的情况下 替换现有的加热元件。
虽然这里对本发明的内容进行了详细的描述，但是本领域的技术人 员却可以结合本发明的精神轻易地设计出其他变化的实施例，且不脱离 本发明的范围和实质。