将氧化钇化学转化为氟化钇及氟氧化钇以发展用于等离子体部件的预处理的抗腐蚀涂层制造技术

本公开内容的实施方式提供了一种用于等离子体处理腔室装置中的腔室部件。所述腔室部件可以包括提供富氟表面的涂层。在一个实施方式中，用于等离子体处理装置中的腔室部件包括具有包含氧化钇的外层的主体，所述主体具有形成在其上的涂层，其中所述涂层包含含氟化钇的材料。

【技术实现步骤摘要】
将氧化钇化学转化为氟化钇及氟氧化钇以发展用于等离子体部件的预处理的抗腐蚀涂层
本文公开的实施方式总体涉及在处理腔室部件上制造抗在半导体等离子体处理腔室中应用的腐蚀性等离子体环境的涂层/阻挡层/钝化层。更具体地，本文公开的实施方式涉及在等离子体设备部件中使用的含氧化钇结构上形成含氟层，以在半导体等离子体处理腔室中减少颗粒并稳定蚀刻速率和等离子体处理条件。
技术介绍
半导体处理包括借以在基板上形成微小(minute)集成电路的许多不同化学和物理过程。构成集成电路的材料层由化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长、化学处理、电化学过程等形成。使用光致抗蚀剂掩模和湿法或干法蚀刻技术将一些材料层图案化。用于形成集成电路的基板可以是硅、砷化镓、磷化铟、玻璃或其他合适的材料。典型的半导体处理腔室包括限定处理区的腔室主体；适于将气体从气体源供应到处理区中的配气组件；用于激发处理气体以处理位于基板支撑组件上的基板的气体激发器，例如等离子体发生器；以及排气装置。在等离子体处理期间，被激发的气体往往由离子、自由基和高反应性物质组成，所述物质蚀刻并腐蚀处理腔室部件的暴露部分(例如，在处理期间保持基板的静电吸盘)。在等离子体处理过程中来自反应物质的持续进攻可能导致由于腔室部件的成分(或元素)变化的处理漂移。另外，处理副产物往往沉积在腔室部件上，所述腔室部件必须定期清洁(典型地，用高反应性氟定期清洁)。在处理和清洁过程中来自反应物质的进攻往往导致腔室部件的化学组成不稳定，以及缩短腔室部件的寿命并增大了维修频率。此外，来自腔室部件的被腐蚀部分的剥落片可能在基板处理期间变成颗粒污染源。因此，必须在多个处理循环之后并且在腔室部件在基板处理期间提供不一致或不期望的特性之前更换腔室部件。因此，期望促进室内部件的等离子体抗性和品质稳定性，以增加处理腔室的使用寿命、减少腔室停机时间、降低维护频率并提高产品产量。因此，需要一种用于形成具有坚固涂层的腔室部件的改进方法。
技术实现思路
本公开内容的实施方式提供了一种用于等离子体处理腔室装置中的腔室部件。所述腔室部件可以包括提供富氟表面的涂层。在一个实施方式中，用于等离子体处理装置中的腔室部件包括具有包含氧化钇的外层的主体，所述主体具有形成在其上的涂层，其中所述涂层包含含氟化钇的材料。在本公开内容的另一实施方式中，一种在等离子体处理腔室(该等离子体处理腔室具有设置在等离子体处理腔室中的腔室部件)中使用的装置包括设置在等离子体处理腔室中的腔室部件，其中所述腔室部件包括具有包含氧化钇的外层的主体，以及形成在所述主体上的涂层，其中所述涂层包含含氟化钇的材料。在本公开内容的又一个实施方式中，一种用于制造在等离子体处理环境中使用的腔室部件的方法包括：将具有由氧化钇形成的外层的腔室部件的主体浸入湿法涂覆溶液中，所述湿法涂覆溶液包含至少一种铵盐和HF；使来自湿法涂覆溶液的氟离子与来自腔室部件的氧化钇反应；以及形成包含含氟氧化钇材料的涂层。附图说明通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本公开内容的教导，在所述附图中：图1描绘了一种用于在腔室部件上制造涂层的方法的一个实施方式的流程图；图2A至图2B描绘了经历图1的湿法涂覆过程的腔室部件的不同制造阶段；图3是可以用于根据图1所描绘的本公开内容的一个实施方式涂涂层的湿法处理工具的示意性横截面图；以及图4示出了根据本公开内容的一个实施方式具有经涂覆的腔室部件的蚀刻处理腔室的截面图，所述经涂覆腔室部件具有涂层。为有助于理解，在可能的情况下，使用相同的标号标出附图共有的相同的元件。认为一个实施方式中公开的元件可不需特别说明而有益地应用在其他实施方式上。具体实施方式根据本公开内容的一个实施方式，腔室部件被提供为包括包含氧化钇(Y2O3)的主体，所述主体具有形成在其上的包含富氟表面的涂层以用于等离子体处理设备中。在一个示例中，可以使用包括含氟离子的溶液的湿法涂覆工艺来形成涂层。可用于形成涂层的溶液的示例可以包括含氟化学物质和铵盐，所述含氟化学物质和铵盐在涂覆过程期间大体上保持湿法涂覆溶液在期望的pH水平和稳定的离子浓度。在一个实施方式中，形成在腔室部件上的涂层可以具有在约10nm与约80nm之间的厚度。涂层本质上可以是无定形的。涂层的表面形态、耐腐蚀性和晶体结构可以通过在10℃与100℃之间的溶液温度(诸如，在大致室温)下将腔室部件浸泡在包含含氟化学物质和铵盐的溶液中来形成。可以通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和激光显微术来检查涂层的表面形态。通过检测涂层的机械性能来检查涂层的紧密度，并在不同的腐蚀环境下测量密度和电阻率。可以通过XPS和/或EDS来研究涂层的化学组成。图1描绘了可用于制造腔室部件200的方法100的一个实施方式的流程图。图2A至图2B描绘了腔室部件200的不同制造阶段。如上所述，方法100可以容易地适用于任何合适的腔室部件，包括基板支撑组件、喷头、喷嘴、腔室壁、腔室衬垫和等离子体掩蔽物(plasmascreen)等。方法100在操作102处开始为提供具有主体204的腔室部件200，所述主体204具有形成在主体204的外表面203上的由氧化钇(Y2O3)制成的外层205，如图2A所示。主体204可以根据需要由任何合适的材料制成，诸如含铝材料或含氧化钇或钇的材料。在其中不存在外层205的实施方式中，腔室部件200的主体204可以根据需要由含氧化钇或钇的材料制成。在一个实施方式中，外层205由稀土材料制成，诸如含钇材料，包括氧化钇(Y2O3)、块状钇(Y)或其他含钇材料。用于形成外层205的常规氧化钇(Y2O3)可能具有不可靠的质量和不一致的表面特征，这可能导致在腔室部件200已暴露于等离子体环境之后在外层205的外表面206上形成断裂和裂纹。因此，期望进行如下面详细描述的进一步的处理或表面抛光，以产生具有期望的表面保护的坚固、耐等离子体的腔室部件。在操作104处，将腔室部件200浸入出现在如图3所示的湿法处理工具300中的湿法涂覆溶液304中，所述湿法涂覆溶液304包含溶于湿法涂覆溶液304中的至少一种含氟化学物质和/或铵盐。湿法涂覆溶液304还包含去离子(DI)水(H2O)。湿法涂覆溶液304是含有在约100-400μM的去离子(DI)水(H2O)中浓度在约1mM与约4mM之间的至少一种含氟化学物质和一种铵盐的水溶液。含氟化学物质的合适示例包括HF、缓冲HF(BOE)、氟化铵、氟化氢铵等。包含在湿法涂覆溶液304中的含氟化学物质被配置以提供适量的氟离子(F-)，例如以期望的预定浓度与来自包含氧化钇(Y2O3)、块状钇(Y)或含钇材料的外层205的钇(Y)元素反应，从而将氟元素掺杂/掺入腔室部件的外层205中，在外层205的外表面206上形成涂层208。来自含氟化学物质的氟离子与来自外层205的钇(Y)元素反应，从而在外层205的外表面206上形成包含氟化钇(YF3)或氟氧化钇(YOF)的涂层208，如图2B所示。因此，经涂覆的腔室部件200具有富氟的外表面。在一个具体示例中，在湿法涂覆溶液304中使用的含氟化学物质是HF。在另一个示例中，铵盐也用于湿法涂覆溶液304中。铵盐的合适示例包括氟化铵(NH4F)、氯化铵(NH4Cl)、硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子体处理装置的腔室部件，包括：具有包含氧化钇的外层的主体；以及形成在所述外层上的涂层，其中所述涂层包含含氟化钇的材料。

【技术特征摘要】
2016.10.13 US 62/407,7921.一种用于等离子体处理装置的腔室部件，包括：具有包含氧化钇的外层的主体；以及形成在所述外层上的涂层，其中所述涂层包含含氟化钇的材料。2.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的所述含氟化钇的材料选自由以下项成的组：氟氧化钇(YOF)和氟化钇(YF3)。3.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的厚度在约10nm与约80nm之间。4.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的膜密度在约3.5g/cm3与约5g/cm3之间。5.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的所述含氟化钇的材料具有的氟(F)元素比钇(Y)比氧元素(O)的比例为约4.5:2:2。6.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的所述含氟化钇的材料具有的氟(F)元素比钇(Y)元素的比例在约1:4与约4:1之间。7.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层的所述含氟化钇的材料具有的氟(F)元素比氧元素(O)的比例在约1:5与约5:1之间。8.根据权利要求1所述的腔室部件，其中所述涂层由包含至少一种含氟化学物质和铵盐的湿法涂覆溶液形成。9.根据权利要求8所述的腔室部件，其中所述铵盐选自由以下项组成的组：氟化铵(NH4F)、氯化铵(NH4Cl)、硝酸铵(NH4NO3)、二氟氢铵(NH4HF2)、四氟硼酸铵(NH4BF4)和六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)。10.根据权利要求8所述的腔室部件，其中所述含...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦特斯·I·拉尔森，尤吉塔·巴瑞克，王建齐，凯文·A·派克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US