本发明专利技术提供了用于等离子体处理腔室的气体喷淋头的增强型涂层。所述增强型涂层利用等离子体增强型物理气相沉积形成。所述涂层的形成包括一物理过程，其将源材料浓缩于气体喷淋头表面，还包括一化学过程，其中等离子体中的活性成份与该浓缩的源材料反应。并且，等离子体中的非反应成份轰击气体喷淋头表面以使所述涂层更紧密。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了用于等离子体处理腔室的气体喷淋头的增强型涂层。所述增强型涂层利用等离子体增强型物理气相沉积形成。所述涂层的形成包括一物理过程，其将源材料浓缩于气体喷淋头表面，还包括一化学过程，其中等离子体中的活性成份与该浓缩的源材料反应。并且，等离子体中的非反应成份轰击气体喷淋头表面以使所述涂层更紧密。【专利说明】
本专利技术涉及等离子处理腔室，特别涉及一种用于等离子处理腔室的气体喷淋头的涂层，其可以在活性等离子体组份(species)存在的情况下提高气体喷淋头的性能。
技术介绍
在等离子处理腔室中，气体喷淋头常用于注入反应气体。在特定的等离子处理腔室中，例如电容稱合型等离子体处理腔室(capacitively-coupled plasma chambers),气体喷淋头也可执行电极的功能，其耦接于大地或者射频电位。然而，在制程中，前述气体喷淋头曝露于等离子体并被等离子体中的活性成份侵蚀，例如卤素等离子体CF4Xl2等。这种现象对于具有一化学气相沉积的碳化硅涂层(CVD SiC)的气体喷淋头来说尤其麻烦。在现有技术中，为了保护气体喷淋头不被等离子体侵蚀，各种各样的涂层已经被提出并进行验证。氧化钇(Y2O3)涂层被认为非常有希望；然而，要找到一种形成好涂层的制程却非常困难，特别是那些不产生裂缝或产生粒子污染(particle)的制程。例如，业内已经提出过利用等离子体喷涂(plasma spray,简称PS)来涂覆由金属、合金或陶瓷制成的气体喷淋头。然而，传统的Y2O3等离子体喷涂涂层是利用喷涂的Y2O3粒子形成的，并且通常导致形成的涂层具有高表面粗糙度(Ra大于4微米或更多)和相应地高孔隙度(体积率大于3%)。这种高粗糙度和多孔结构使得涂层易产生颗粒，其有可能导致制程基片的污染。另外，由于气体注入孔内的等离子体喷涂层非常粗糙并和基体具有较弱的粘附力，当这种被喷涂过的气体喷淋头在等离子处理腔室中使用时，所述颗粒会从气体注入口出来，掉落到基片上。其它形成氧化乾涂层的方案包括利用化学气相沉积(chemical vapordeposition, CVD),物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)，离子辅助沉积(ionassisted deposition, IAD),活性反应蒸发(active reactive evaporation, ARE),电离金属等离子体(ionized metal plasma, IMP),派射沉积，等离子体浸没式离子注入制程(plasma immersion ion process,PIIP)。然而,所有这些沉积制程都具有一些技术限制,使得它们还不能实际上用于提升在腔室部件上沉积厚的涂层的水平，以避免等离子体侵蚀。例如，用化学气相沉积制作Y2O3涂层不能在无法承受600° C以上的温度上的基体上实现，这就排除了在由铝合金制成的腔室部件上沉积抗等离子体侵蚀涂层的可能。PVD制程，例如蒸发，不能沉积致密的、厚的陶瓷涂层，因为其与基片之间的粘附力较弱。由于高应力和弱粘附力(例如溅射沉积，ARE和IAD)或者极低的沉积速率(例如溅射沉积，MP和PIIP)，这些其它的沉积制程也不能沉积厚涂层。因此，到目前为止还没有制造出理想的涂层，这种理想的涂层应具有良好的抗腐蚀性，同时应当生成较少或者不生成颗粒污染，其可以被制成具有较大的厚度并没有破裂或分层剥离。鉴于上文所述的现有技术中的缺陷，业内需要一种能够抗等离子体轰击并不产生颗粒污染或裂缝的涂层。该涂层应具有可接受的粗糙度和孔隙大小，使得其具有长的使用寿命。制造该涂层的制程应当允许制造厚涂层，并且不会出现破裂或分层剥离。
技术实现思路
以下
技术实现思路
是为了提供本专利技术的一些方面和特征的基本理解。
技术实现思路
并不是本专利技术的广泛综述，因此其并不是为了具体地确定本专利技术的关键或主要要素，也并不是为了说明本专利技术的范围。其唯一目的是为了以简化形式介绍本专利技术的一些概念，作为下文中详细描述的前序。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在气体喷淋头上形成增强型抗等离子体侵蚀涂层(advanced plasma resistant coatings)的方法。根据各具体实施例，本专利技术提供了在气体喷淋头的表面涂覆涂层的工艺，从而被涂覆有涂层的气体喷淋头的工作性能得以改善。其它具体实施例包括将涂覆了涂层的气体喷淋头改装或安装入等离子体处理腔室，以改善等离子体制程质量。在一个实例性的制程中，利用等离子体增强型物理气相沉积(PEPVD)来制造一种具有良好/紧密颗粒结构和随机晶体取向(random crystal orientation)的增强型氧化宇乙涂层，例如基于Y2O3或YF3的涂层，其中，(I)沉积在低压或真空腔室环境下执行；(2)至少一个沉积元素或成份从一材料源被蒸发或溅射出来，被蒸发或溅射出来的材料浓缩在基片衬底表面(这部分制程是一个物理过程，在这里被称为物理气相沉积或PVD部分);(3)同时，一个或多个等离子体源被用来发出离子或产生等离子体以围绕气体喷淋头表面，至少一沉积元素或成份被电离并与被蒸发或溅射的元素或成份在等离子体中或在气体喷淋头表面上反应；(4)气体喷淋头耦接于负电压，使得其在沉积制程过程中被电离原子或离子轰击。在(3)和(4)中的反应指的是PEPVD中的“等离子体增强”(plasma enhanced，或者PE)功倉泛。应当说明，等离子体源可以(I)被用于离子化、分解和激发反应气体以使得沉积制程能够在低衬底温度和高涂覆生长速度下执行(由于等离子体产生更多的离子和自由基)，或者(2)被用于产生针对气体喷淋头的能量离子(energetic ions),以使得离子轰击气体喷淋头的表面并有助于在之上形成厚的和浓缩的涂层。更特别地，所述等离子体源被用于择一或共同执行功能(I)和/或(2)，以在气体喷淋头上形成涂层。这种涂层综合具有足够的厚度和紧密度结构，在此处被称为是“增强型涂层”(Advanced coating，以下称:A涂层)，例如，以A-Y203、A-YF3或者A-Al2O3为基础的涂层。为了改进涂层的形成，A涂层的沉积是在具有粗糙表面的基体或者气体喷淋头上进行的，以改善涂层与基体的粘附力，并增加沉积的厚度。这是由于表面粗糙度的增加增加了涂层和基体表面之间界面区域的接触面积，将涂层接触区域从二维片段(2-dimensionalfraction)变为三维片段(3-dimensional fraction)。粗糙表面上的沉积导致了涂层随机晶体取向的形成，并导致A涂层和基体之间的界面应力的释放，这增强了基体与涂层的吸附力，并促进了厚的和致密的涂层在其上形成。据发现，当被沉积材料的表面的表面粗糙度在至少4um之上时，在材料表面之上的A涂层的稳定性可以达到更好。为了减少生产成本，另一具体实施例包括形成双层涂层组合，其中，第一层材料层或涂层形成于气体喷淋头基体之上，它可以是阳极化处理层、等离子体喷涂的Y2O3层或者其它抗等离子体侵蚀涂层，其具有某一特定厚度以维持最终形成的气体喷淋头所需的电气性能(electrical properties),其中,第一材料层具有大于4um的表面粗糙度。第二层材料层或涂层形成于粗糙本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺小明，倪图强，张翰廷，徐朝阳，王明方，万磊，杨平，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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