專利名稱：化學(xué)汽相沉積的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)，而且，更具體地，涉及包括具有抗氧化涂層以減少沉積物在其上形成的傳送帶的帶式驅(qū)動(dòng)常壓化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
化學(xué)汽相沉積(CVD)系統(tǒng)或反應(yīng)器非常有名，并且，廣泛用于在基體表面上沉積或生長各種組成的薄膜。例如，CVD系統(tǒng)一般用于在半導(dǎo)體晶片上沉積介電、鈍化和摻雜劑層。CVD系統(tǒng)的運(yùn)行通過將處理氣體或化學(xué)蒸氣送入待處理基體已放置其中的工藝室來進(jìn)行。氣源的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過其體，在基體表面上吸附和反應(yīng)沉積成薄膜?？梢允褂酶鞣N惰性載體氣體將固態(tài)或液態(tài)源以蒸汽形式送入工藝室。典型地，將基體加熱至200-900℃，以對反應(yīng)進(jìn)行催進(jìn)。
一種用于半導(dǎo)體制造的CVD系統(tǒng)是常壓化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)(此后表示為APCVD系統(tǒng))在，例如，Bartholomew等的美國專利4,834,020中對APCVD系統(tǒng)進(jìn)行了描述，在此引入作為參考。在APCVD系統(tǒng)中，當(dāng)氣源化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入工藝室，在基體上反應(yīng)并沉積成薄膜時(shí)，工藝室始終維持在常壓下。APCVD系統(tǒng)的一個(gè)普通實(shí)例在沉積期間使用傳送帶或輸送裝置使基體通過工藝室。由于該設(shè)計(jì)可對基體進(jìn)行不間斷處理，并且，由于APCDV系統(tǒng)一般比，例如，其中在每次沉積處理之前，工藝室必須抽真空的低壓CVD系統(tǒng)具有更高的薄膜生長速率，因此，帶式驅(qū)動(dòng)的APCVD系統(tǒng)典型地具有高得多基體處理量。
參照

圖1，傳統(tǒng)的帶式驅(qū)動(dòng)APCVD系統(tǒng)20典型地包括一個(gè)用于在高溫下使基體30通過具有一系列工藝室40的處理馬弗爐35的環(huán)形線帶25，每個(gè)工藝室具有用于在基體上沉積薄膜(未示出)的處理氣體噴嘴(injector)45。采用位于處理馬弗爐35的底面55下的加熱器50對傳送帶25上的基體30進(jìn)行加熱。為了在整個(gè)基體30范圍，以及所有基體上產(chǎn)生厚度均勻的薄膜，在沉積期間，基體的加熱必須均勻。因此，基體30與傳送帶25之間，以及傳送帶與馬弗爐底面55之間必須處于良好的熱接觸。
傳統(tǒng)APCVD系統(tǒng)的一個(gè)不足之處在于沉積不僅發(fā)生在基體上，而且也出現(xiàn)在系統(tǒng)本身的部件上，由在APCVD系統(tǒng)部件上的沉積物引發(fā)的一個(gè)問題是所述沉積物趨于碎裂或剝落，產(chǎn)生可能污染基體的粒子。為了確保基體處理的均勻性和可重復(fù)性，必須周期性也將這些沉積物從系統(tǒng)部件上去除。特別是，為了對基體均勻加熱以獲得穩(wěn)定均勻的薄膜，沉積物必須從傳送帶和馬弗爐底面上去除，以便使基體與傳送帶以及傳送帶與馬弗爐底面之間平坦接觸。而且，剛好位于每個(gè)工藝室下面的馬弗爐底面典型地包括一些穿孔，通過這些穿孔通入凈化氣體，以防止薄膜沉積在處理基體的背面。如果這些穿孔隨時(shí)間被CVD沉積物阻塞，則凈化氣體不能充分通過穿孔，沉積可能會在基體背面出現(xiàn)。
因此，需要能夠減少粒子的產(chǎn)生并且能夠減少沉積物在APCVD系統(tǒng)部件，一般地和特別是傳送帶和馬弗爐底面上的積累的APCVD系統(tǒng)。
由包括不銹鋼和多種鎳基合金的含鉻合金構(gòu)造而成的傳統(tǒng)APCVD系統(tǒng)的另一個(gè)不利之處與這些合金形成保護(hù)性鉻的氧化物表面層，使合金具有理想的抗氧化性有關(guān)。已知在這些合金上形成的鉻的氧化物表面層經(jīng)過長期服役之后，當(dāng)在APCVD系統(tǒng)使用時(shí)會產(chǎn)生氣態(tài)的含鉻化合物；這些化合凝集在已處理的基體上造成鉻污染。
已嘗試了幾種方法來減少沉積物在傳送帶上的聚集。一個(gè)人所共知的方法，如圖1所示，采用傳送帶清洗機(jī)構(gòu)60，以便在APCVD系統(tǒng)工作期間，對傳送帶25進(jìn)行連續(xù)清洗。該傳送帶清洗機(jī)構(gòu)60具有一個(gè)位于處理馬弗爐35下方的酸洗(etch)馬弗爐65。在從工藝室30和處理馬弗爐35中出來之后，傳送帶25進(jìn)入酸洗馬弗爐65內(nèi)，在酸洗馬弗爐中，氮載體氣體中氣態(tài)水合氫氟酸(HF)(典型地為共沸濃度)通過傳送帶，與傳送帶上的沉積物反應(yīng)并且對其進(jìn)行腐蝕。然后，傳送帶25經(jīng)過盛有流動(dòng)的去離子水的超聲清洗池70，在池中，攪拌作用將腐蝕產(chǎn)物和粒子從傳送帶上去除。最后，在重新進(jìn)入處理馬弗爐35之前，傳送帶25經(jīng)過空氣刮板75和紅外干燥器80，以使傳送帶干燥。
盡管上述方法可保持傳送帶上相對地?zé)o沉積物的累積，但是，馬弗爐底面55最終會在相當(dāng)程度上積聚有沉積物，結(jié)果，發(fā)生基體的不均勻加熱，從而導(dǎo)致基體上膜的均勻性變差，和/或凈化穿孔發(fā)生堵塞。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，必須對馬弗爐底面進(jìn)行清洗，而且，為此目的已發(fā)展了一種HF清洗步驟，通常稱作馬弗爐酸洗。該步驟要求將處理馬弗爐冷卻至室溫附近，并將系統(tǒng)拆開以便能夠接近底面區(qū)域。典型地，該步驟要求用HF配送箱替代噴嘴組件，這些配送箱使馬弗爐底面處于液態(tài)或氣態(tài)的水合HF中，以將積聚的材料去除。馬弗爐酸洗的頻率取決于幾個(gè)因素，包括使用的化學(xué)物質(zhì)的類型和量，以及工藝室的溫度。典型地，對于用于處理半導(dǎo)體晶片的傳統(tǒng)APCVD系統(tǒng)而言面兩次馬弗爐酸洗之間的平均時(shí)間(MTBME)在100-200個(gè)小時(shí)的量級上。對這種頻繁，侵蝕性且耗時(shí)的消洗的需要限制了APCVD系統(tǒng)的優(yōu)異的基體處理能力。
因此，需要一種一般而言減少沉積物在系統(tǒng)部件上，特別是在傳送帶和馬弗爐底面上形成的APCVD系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)的操作方法。也需要提高M(jìn)TBME，從而增大基體處理量的APCVD系統(tǒng)。還需要一種減少由APCVD系統(tǒng)中金屬部件的內(nèi)表面產(chǎn)生含金屬的氣態(tài)化合物的方法。
本發(fā)明提供了一種所述這些及其它問題的解決方法，而且還提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于處理基體的化學(xué)汽相沉積(CVD)系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法與傳統(tǒng)的CVD系統(tǒng)和方法相比通過減少沉積物在系統(tǒng)內(nèi)部部件上的形成，能夠減少粒子的產(chǎn)生和增加馬弗爐兩次清洗之間的平均時(shí)間(MTBME)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述CVD系統(tǒng)是一種帶式驅(qū)動(dòng)的常壓化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)(APCVD系統(tǒng))，基體是半導(dǎo)體晶片。所述APCVD系統(tǒng)包括一個(gè)加熱的馬弗爐，一個(gè)或多個(gè)具有用于將化學(xué)蒸汽引入其中以對基體進(jìn)行處理的噴嘴組件的工藝室，以及使基體通過馬弗爐和工藝室的傳送帶。該傳送帶具有抗氧化涂層，以減少沉積物在傳送帶以及其它相鄰的系統(tǒng)部件上形成?？寡趸繉釉谕ㄟ^防止合金表面上形成天然的鉻氧化物，從而阻止揮發(fā)性的含鉻物質(zhì)在多種含鉻合金表面形成上特別有用。在一種形式中，抗氧化涂層包括鎳的鋁化物層，該鎳的鋁化物可以是NiAl3，Ni2Al3或者二者均有，這取決于鎳的鋁化物形成的溫度。優(yōu)選地，該抗氧化涂層還包括穩(wěn)定的、粘附的基本不含過渡金屬的氧化物層，例如鋁的氧化物層。更優(yōu)選地，所述抗氧化涂層的平均厚度至少5μm。
所述鎳的鋁化物層可以通過將由鋁合金、活化劑和惰性粉末構(gòu)成的粉末堆積在傳送帶周圍，并且加熱粉末和傳送帶以使鋁擴(kuò)散進(jìn)入傳送帶的表面來形成。優(yōu)選地，所述粉末包含鋁、NH4Cl和氧化鋁。鋁的氧化物層的形成過程為(i)將傳送帶加熱至第一個(gè)溫度。同時(shí)保持氮?dú)饬鲃?dòng)，(ii)當(dāng)將傳送帶加熱至第二個(gè)更高溫度時(shí)，將氮?dú)鈸Q成氫氣并保持氫氣流動(dòng)，以及(iii)在氫氣氛中，第二個(gè)溫度下，將傳送帶保持預(yù)定時(shí)間，以使傳送帶上的鎳的鋁化物中的鋁氧化。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明的目標(biāo)在于一種運(yùn)行帶式驅(qū)動(dòng)的APCVD系統(tǒng)，以在基體表面上沉積薄膜的方法。在該方法中，提供有傳送帶，傳送帶用含鉻合金制成，而且，在傳送帶的表面上具有抗氧化涂層以阻止鉻的氧化物形成。將基體置于傳送帶上，傳送帶運(yùn)動(dòng)以將基體送入工藝室?；瘜W(xué)蒸汽噴入化學(xué)汽相沉積室，在室內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，從而在基體表面上沉積成薄膜。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供具有抗氧化涂層的傳送帶的步驟包括提供具有結(jié)合牢固的基本不含過渡金屬的氧化物層的傳送帶的步驟。優(yōu)選地，提供具有抗氧化物層的傳送帶的步驟包括提供有鋁氧化物層的傳送帶的步驟。更優(yōu)選地，抗氧化涂層包括與鎳的鋁化物層牢固結(jié)合的鋁的氧化物層。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明的目的在于一種具有用于減少沉積物在傳送帶及相鄰部件的表面上形成，以便增加兩次馬弗爐酸洗之間的平均時(shí)間(MTBME)的裝置(或稱“手段”，means)的CVD系統(tǒng)。優(yōu)選地，與沒有用于減少沉積物在傳送帶的表面上形成的裝置的系統(tǒng)相比，MTBME至少增大3倍。更優(yōu)選地，與沒有用于減少沉積物在傳送帶的表面上形成的裝置的系統(tǒng)相比，MTBME至少增大10倍。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳送帶采用含鉻的鎳合金制成，用于減少沉積物在傳送帶上形成的裝置包括防止鉻的熱氧化物形成的抗氧化涂層。
附圖簡述通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)介紹，本發(fā)明的這些以及各種其它特性和優(yōu)點(diǎn)將變得非常明顯，所述附圖中圖1(現(xiàn)有技術(shù))是一種帶式驅(qū)動(dòng)的APCVD系統(tǒng)的示意側(cè)視圖；圖2是具有根據(jù)本發(fā)明的抗氧化涂層的一個(gè)實(shí)施方案的傳送帶的帶式驅(qū)動(dòng)APCVD系統(tǒng)的部分剖面?zhèn)纫晥D；圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的抗氧化涂層的一個(gè)實(shí)施方案的傳送帶的部分剖面?zhèn)纫晥D；圖4示出的是具有根據(jù)本發(fā)明的抗氧化涂層的傳送帶的制備過程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種用于在一系列順序處理的基體上均勻且恒定地沉積或生長一層材料，同時(shí)又能夠減少在裝置部件上的沉積物以及減少最終形成的來自于沉積物的污染化合物的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法在采用帶式驅(qū)動(dòng)的常壓化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)(APCVD系統(tǒng))在基體，如半導(dǎo)體晶片上沉積一層材料時(shí)尤其有用。圖2示出的是根據(jù)本發(fā)明的示例性APCVD系統(tǒng)的示意圖。此處示出的APCVD系統(tǒng)的具體實(shí)施方案只是用來說明本發(fā)明，而不應(yīng)該用來限制本發(fā)明的范圍。
參照圖2，所述APCVD系統(tǒng)10一般包括一個(gè)用于使基體110通過具有一個(gè)或多個(gè)工藝室120的處理馬弗爐115的環(huán)形線式傳送帶105。每個(gè)工藝室具有用于引入處理氣體或化學(xué)蒸汽以便對基體進(jìn)行處理的噴嘴組件130。在處理馬弗爐115的底面145的下面設(shè)置有加熱元件140，以便對在處理馬弗爐內(nèi)的基體110進(jìn)行加熱。處理馬弗爐115的底面145上存在一些凈化孔150，通過凈化孔，惰性凈化氣體，如氮、氦或氬流入工藝室120內(nèi)，此外，在工藝室120每一邊上存在兩套增壓裝置155a，155b，引導(dǎo)凈化氣體向馬弗爐115的底面145流動(dòng)。這種流動(dòng)構(gòu)成了基本上可防止化學(xué)蒸汽進(jìn)入鄰接工藝室(未示出)或離開處理馬弗爐115的氣幕(未示出)排放系統(tǒng)160將廢的化學(xué)蒸汽和凈化氣體從處理馬弗爐115的頂部165排放掉。任選地，所述APCVD系統(tǒng)100還可以包括一個(gè)如圖1所示并且如前所述的傳送帶清洗機(jī)構(gòu)60。
一般地，一個(gè)或多個(gè)傳送帶105、處理馬弗爐115以及工藝室120均采用鎳基高溫超合金，如Inconel，Haynes214，Pyromet601，或者其它類似的含鎳合金制備而成。這些超合金能夠承受高溫并且具有良好的成型和焊接性能。優(yōu)選Inconel，因其能夠承受循環(huán)加熱和冷卻而不發(fā)生失效或者失去所要求的機(jī)械性能。更優(yōu)選采用名義組成(重量百分比)為約60％Ni，22％Cr，17％Fe和1％Al的Pyromet601。
通常這些超合金由于在暴露于熱氧化性氣氛期間能自發(fā)形成高溫表面氧化物層而展現(xiàn)出良好的高溫抗氧化和抗腐蝕性。在含鉻合金中，表面氧化物層典型地包括鉻的氧化物(Cr2O3)，已知該氧化物在熱氧化性氣氛中會產(chǎn)生亞穩(wěn)的含鉻氣態(tài)化合物。如果能夠?qū)⒉豢蓾B透的、抗氧化、無鉻層涂敷在合金表面，就能夠防止上述化合物的形成。因此，根據(jù)本發(fā)明，抗氧化涂層175形成在傳送帶105的表面。
優(yōu)選地，抗氧化涂層175無孔隙且與傳送帶105的所有絲線表面仿形，以基本上防止下面的合金發(fā)生氧化。例如，當(dāng)傳送帶105采用Inconel，Haynes214，Pyromet601，或者其它與Pyromet601類似且如上所述含有鉻的含鎳合金制備時(shí)，選擇抗氧化涂層175以減少含鉻的高溫氧化物的形成。優(yōu)選地，抗氧化涂層175的平均厚度約3-15μm，更優(yōu)選平均厚度至少5μm。
參照圖3，在一個(gè)實(shí)施方案中，抗氧化涂層175包括鎳的鋁化物層180。該鎳的鋁化物可以是NiAl3，Ni2Al3，或者二者兼有，這取決于鋁化物形成的溫度。鎳的鋁化物層180通過形成牢固結(jié)合的將下面的含鉻合金隔離的氧化物阻擋層來阻止高溫鉻氧化物形成。在該實(shí)施方案的一種形式中，鎳的鋁化物層180在可控環(huán)境中預(yù)先氧化，以產(chǎn)生基本上不含來自于下面輸送帶105的所有過渡金屬的鋁的氧化物層185，AlO2或者Al2O3層。
現(xiàn)在參照圖4對抗氧化涂層175的形成方法進(jìn)行介紹。圖4是展示在由鎳基超合金制成的傳送帶105上形成具有鎳的鋁化物層180和鋁的氧化物層185的抗氧化涂層175的工藝的一個(gè)實(shí)例的流程圖。在鋁化步驟190，采用堆積滲金屬法使鋁合金化進(jìn)入傳送帶105的表面，該方法中，包含鋁合金，活化劑和惰性粉末的一種粉末堆積在傳送帶105周圍，而且，對粉末和傳送帶進(jìn)行加熱，以使鋁擴(kuò)散進(jìn)入傳送帶表面。一般地，所述活化劑是鹵化物，如氟化鈉(NaF)或者氯化銨(NH4Cl)，惰性粉末是氧化鋁(Al2O3)。當(dāng)加熱至充分高的溫度(高于約640℃，但不能高至引起傳送帶105的金屬發(fā)生軟化的程度)時(shí)，活化劑與鋁合金反應(yīng)形成氣態(tài)鋁的鹵化物。這些氣態(tài)鋁的鹵化物然后凝聚在傳送帶105的表面上，在傳送帶表面被還原成元素鋁并且護(hù)散進(jìn)入傳送帶，形成鎳的鋁化物層180。
另一方面，或者除了上述步驟之外，鎳的鋁化物層180可以通過在第二個(gè)鋁化步驟195使用漿液進(jìn)行液相反應(yīng)直接在傳送帶105上形成。在該漿液方法中，將一層鋁直接涂布或者噴涂在傳送帶105的表面。然后，傳送帶105在保護(hù)性氣氛進(jìn)行加熱，以使鋁擴(kuò)散進(jìn)入傳送帶的表面。該加熱過程可以例如采用氬氣或氫氣等離子體噴涂來完成。優(yōu)選地，在完成前述鋁化步驟190、195中的一個(gè)或多個(gè)之后，鎳的鋁化物層180的平均厚度約3-15μm，更優(yōu)選平均厚度約5μm。
這時(shí)，可以停止抗氧化涂層175的形成過程，而且，其上存在鎳的鋁化物層180的傳送帶105就可以投入使用。這是因?yàn)楫?dāng)其在高溫下暴露于氧化性氣氛時(shí)，鎳的鋁化物層180中鋁的富集將會導(dǎo)致一個(gè)穩(wěn)定的鋁的氧化物層185的形成。然而，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鎳的鋁化物層180在可控環(huán)境中進(jìn)行預(yù)氧化，以便在基本防止鎳氧化的同時(shí)促進(jìn)鋁的氧化物層185的形成。下面介紹其實(shí)施過程。
再次參照圖4，在一個(gè)流動(dòng)的氮?dú)猸h(huán)境中，將其上存在鎳的鋁化物層180的傳送帶105在第一個(gè)加熱步驟200加熱至約300℃的第一個(gè)溫度。然后，用干燥的氫氣流替代氮?dú)饬鳎⑶?，在第二個(gè)加熱步驟205，將傳送帶105加熱至約700℃的第二個(gè)溫度。約500-800℃的溫度是容許的，但從提供最高氧化速度但又不會使傳送帶105的鎳基合金發(fā)生明顯軟化上考慮，優(yōu)選700℃。接下來，在氧化步驟210，在露點(diǎn)約0℃的濕氫環(huán)境，將傳送帶105在第二個(gè)溫度(700℃)下保持約4小時(shí)。最后，在冷卻步驟(未示出)，將環(huán)境變回在干燥氫氣，并且，溫度降至約600℃，這時(shí)，用氮?dú)馊〈稍餁錃?，傳送?05冷卻至室溫。
實(shí)施例提供下面的實(shí)施例是為了說明本發(fā)明的某些實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)，并不是打算從任何方面對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
實(shí)施例1在第一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明對采用Pyromet601制的傳送帶105進(jìn)行處理，以制備包括鎳的鋁化物層180和鋁的氧化物層185、平均厚度約5μm的抗氧化涂層175。然后，將傳送帶105安裝在APCVD系統(tǒng)中，并且采用各種方法在約450-550℃下在半導(dǎo)體晶片上沉積介電、鈍化，以及摻雜劑層。采用未涂覆傳送帶的這種APCVD系統(tǒng)100進(jìn)行此類工作時(shí)的典型MTBME為約150小時(shí)。雖然，出于與傳送帶105無關(guān)的原因，在330小時(shí)將APCVD系統(tǒng)100從服役狀態(tài)取出，但隨后對傳送帶上的沉積物和馬弗爐底面145上累積的粒子的測量結(jié)果表明這時(shí)不需要對馬弗爐進(jìn)行酸洗。因此該實(shí)施例說明與傳送帶未涂覆時(shí)相比，本發(fā)明的抗氧化涂層175至少可使MTBME提高120％。
實(shí)施例2在第二個(gè)實(shí)施例中，在另一個(gè)也用Pyromet601制成的傳送帶105上制備出具有平均厚度約5μm的預(yù)氧化鎳鋁化物層180的抗氧化涂層175。然后，將傳送帶105安裝在位于用戶現(xiàn)場的另一個(gè)APCVDA系統(tǒng)中，并且，運(yùn)行該APCVD系統(tǒng)，以便在約400℃下，采用TEOS(原硅酸四乙酯)在半導(dǎo)體晶片上沉積一層未摻雜玻璃。使用標(biāo)準(zhǔn)的未涂覆的傳送的該APCVD系統(tǒng)100的典型MTBME為約250小時(shí)。而安裝涂覆的傳送帶105時(shí)，雖然，應(yīng)用戶要求在500小時(shí)時(shí)進(jìn)行了第一次馬弗爐酸洗，但再一次地，沒有跡象表明需要這樣做。
實(shí)施例3在第三個(gè)實(shí)施例中，與實(shí)施例2中所用相同的傳送帶105和APCVD系統(tǒng)100在檢測之前已運(yùn)行1000小時(shí)，并且，再一次沒有跡象表明需要進(jìn)行馬弗爐酸洗。采用標(biāo)準(zhǔn)的未涂覆傳送帶的該系統(tǒng)的典型MTBME為250-280小時(shí)。采用具有抗氧化涂層175的傳送帶105的APCVD系統(tǒng)100連續(xù)運(yùn)行超過2000小時(shí)而不需要進(jìn)行馬弗爐酸洗，此時(shí)進(jìn)行馬弗爐酸洗是出于與傳送帶、膜的均勻性或粒子無關(guān)的原因。該實(shí)施例說明與未涂覆的傳送帶時(shí)相比，MTBME的增加超過600％。而且，該實(shí)施例也表明抗氧化涂層175能夠承受連續(xù)CVD操作的嚴(yán)酷條件以及馬弗爐酸洗步驟的劇烈處理。
如上述實(shí)施例所證實(shí)的那樣，具有存在根據(jù)本發(fā)明的抗氧化涂層175的傳送帶105的APCVD系統(tǒng)100能夠增加MTBME，從而提高了APCVD系統(tǒng)的效率，并且，降低了單位基體擁有和運(yùn)行APCVD系統(tǒng)的成本。在高度競爭的半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，這些是傳統(tǒng)APCVD系統(tǒng)所不能提供的顯著優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該理解的是，盡管在前述介紹中，并結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)描述，提出了本發(fā)明的各種實(shí)施方案的眾多特性和優(yōu)點(diǎn)，但該公開僅僅說明性的，而且，可以在本發(fā)明的原理范圍內(nèi)，特別是在部件的結(jié)構(gòu)和布置方面，可進(jìn)行細(xì)節(jié)改變，附后的權(quán)利要求書所表述范圍的廣泛的一般性含義對本發(fā)明的原理作了充分說明。例如，雖然此處所述的優(yōu)選實(shí)施方案目標(biāo)在于用于處理半導(dǎo)體基體的APCVD系統(tǒng)的傳送帶上的抗氧化涂層，但本領(lǐng)域的專業(yè)人員將會意識到本發(fā)明的教導(dǎo)能夠適合于用于處理不同基體的CVD系統(tǒng)的某它部件。因此，附后的權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)該局限于此處述及的優(yōu)選實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.用于處理基體的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)至少一個(gè)具有噴嘴裝置的化學(xué)汽相沉積室，所述噴嘴裝置用來將化學(xué)蒸汽送入化學(xué)汽相沉積室以對基體進(jìn)行處理；以及(b)用于使待處理的基體通過化學(xué)汽相沉積室的傳送帶，所述傳送帶具有抗氧化涂層，結(jié)果，減少了沉積物在傳送帶和鄰近系統(tǒng)部件上的形成以及粒子的產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述傳送帶包括含鉻合金，而且，其中，所述抗氧化涂層能阻止鉻的氧化物形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述含鉻合金是InconelHaynes214，Pyromet601，或者其它類似的含鎳合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層包含牢固結(jié)合的基本不含過渡金屬的氧化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層包含鋁的氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層包含鎳的鋁化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層進(jìn)一步包含位于所述鎳的鋁化物之上的牢固結(jié)合的氧化物層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述鎳鋁化物包括NiAl3或Ni2Al3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層的平均厚度至少為5μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)包括常壓化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)，而且，其中，所述基體包括半導(dǎo)體晶片。
11.用于在基體的表面上沉積薄膜的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)的操作方法，所述方法包括如下步驟(a)提供一個(gè)包括含鉻合金的傳送帶，并且在傳送帶的表面上形成用于阻止鉻的氧化物形成的抗氧化涂層；(b)將基體置于傳送帶上；(c)移動(dòng)傳送帶以將基體送入化學(xué)汽相沉積室；(d)將化學(xué)蒸汽注入化學(xué)汽相沉積室；和(e)化學(xué)蒸汽在化學(xué)汽相沉積室內(nèi)反應(yīng)，以在基體的表面上沉積形成薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，步驟(a)包括提供具有抗氧化涂層的傳送帶的步驟，所述抗氧化涂層包括牢固結(jié)合的基本不含過渡金屬的氧化物層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，步驟(a)包括提供具有包括鋁的氧化物層的抗氧化涂層的傳送帶的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，步驟(a)包括提供具有包括鎳的鋁化物層的抗氧化涂層的傳送帶的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，步驟(a)包括提供具有抗氧化涂層的傳送帶的步驟，所述抗氧化涂層還包括與所述鎳的鋁化物層牢固結(jié)合的鋁的氧化物層。
16.用于處理基體的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)包括具有噴嘴裝置的處理室的馬弗爐，所述噴嘴裝置適于將化學(xué)蒸汽注入所述室以在基體表面上反應(yīng)；(b)用于使待處理基體通過馬弗爐進(jìn)入所述室的傳送帶；以及(c)減少沉積物在傳送帶表面形成以使兩次馬弗爐酸洗之間的平均時(shí)間(MTBME)增加的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中，所述傳送帶包括含鉻合金，而且，其中，所述用于減少沉積物在傳送帶表面形成的手段包括能阻止鉻的氧化物形成的抗氧化涂層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，所述傳送帶含有鉻，而且，其中，所述抗氧化涂層減少含鉻的氧化物在傳送帶上的形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，所述抗氧化涂層包含的基本不含過渡金屬的穩(wěn)定氧化物層。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中，與不具有減少沉積物在傳送帶表面形成的手段的系統(tǒng)相比，MTBME至少增加3倍。
全文摘要
提供了用于處理基體(110)的化學(xué)汽相沉積(CVD)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)(100)包括加熱馬弗爐(115),一個(gè)具有用于送入化學(xué)蒸汽以對基體(110)進(jìn)行處理的噴嘴裝置(130)的處理室(120),以及用于使基體通過馬弗爐和處理室的傳送帶(105)。所述傳送帶(105)具有抗氧化涂層(175)以減少沉積物在其上面的形成。所述涂層(175)對于防止在由含鉻合金制成的傳送帶上形成鉻的氧化物特別有用。在一個(gè)實(shí)施方案中,抗氧化涂層(175)包括牢固結(jié)合的基本無過渡金屬的氧化物層(185)。優(yōu)選地,所述抗氧化涂層(175)包含鋁的氧化物。更優(yōu)選地,所述涂層(175)包括一個(gè)與鎳的鋁化物層(180)牢固結(jié)合的鋁的氧化物層(185)。
文檔編號C23C10/48GK1354806SQ00808554
公開日2002年6月19日 申請日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月23日
發(fā)明者R·J·巴雷, L·H·麥克爾, T·E·肯 申請人:硅谷集團(tuán)熱系統(tǒng)責(zé)任有限公司