具有氧化铝层的铝制设备和其形成方法技术

本揭露涉及一种具有氧化铝层的铝制设备和其形成方法，在这种方法中，使用碱性溶液及酸性溶液中的至少一者来化学处理铝制体。对所述经化学处理的铝制体执行阳极氧化以形成氧化铝层。使用温度超过75℃的热水或水蒸汽来处理所述氧化铝层。经热水或水蒸汽处理之后的所述氧化铝层包含多个柱状晶粒，且所述柱状晶粒的平均宽度在从10nm到100nm的范围内。

【技术实现步骤摘要】
具有氧化铝层的铝制设备和其形成方法
本揭露涉及用于在铝制体材料上制造氧化铝层的方法及由所述方法形成的所述氧化铝层，且也涉及用于半导体制造的等离子程序的由铝制成的真空室。
技术介绍
等离子程序(例如等离子蚀刻、等离子增强化学气相沉积(CVD)、等离子清洁及其类似者)广泛用于制造半导体装置。铝用作为其中产生等离子的真空室的主要材料，且真空室的内表面和/或用于真空室内的部件经形成以具有氧化铝层(即，氧化铝涂层)来改善真空室的耐用性。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种方法包括：使用碱性溶液及酸性溶液中的至少一个来化学处理铝制体；对所述经化学处理的铝制体执行阳极氧化以形成氧化铝层；及使用温度超过75℃的热水或水蒸汽来处理所述氧化铝层，其中经热水或水蒸汽处理之后的所述氧化铝层包含多个柱状晶粒，且所述柱状晶粒的平均宽度在从10nm到100nm的范围内。根据本专利技术的实施例，一种铝制设备包括：铝制体；及氧化铝层，其形成于所述铝制体上，其中所述氧化铝层包含多个柱状晶粒，且所述柱状晶粒的平均宽度在从10nm到100nm的范围内，且从所述氧化铝层的外表面到至少1/2T的深度，所述柱状晶粒的宽度大体上恒定，其中T为所述氧化铝层的厚度。根据本专利技术的实施例，一种方法包括：在等离子室中产生等离子；及执行沉积一膜、借由使用所述等离子来蚀刻及借由使用所述等离子来清洁的至少一者，其中所述等离子室包括铝制体及形成于所述铝制体上的氧化铝层，所述氧化铝层与所述产生等离子或由所述等离子产生的自由基接触，所述氧化铝层包含勃姆石相，所述氧化铝层包含多个柱状晶粒，且所述柱状晶粒的平均宽度在从10nm到100nm的范围内，且从所述氧化铝层的外表面到至少1/2T的深度，所述柱状晶粒的宽度大体上恒定，其中T为所述氧化铝层的厚度。附图说明自结合附图来阅读的[实施方式]最佳理解本揭露。应注意，根据行业中的标准实践，各种构件未按比例绘制且仅用于绘示目的。事实上，为使讨论清楚，可任意增大或减小各种构件的尺寸。图1展示根据本揭露的实施例的用于等离子程序的真空室的示范性示意图。图2展示根据本揭露的实施例的用于等离子程序的真空室的室壁的示范性横截面图。图3展示绘示制造铝层的方法的示范性流程图。图4展示根据本揭露的实施例的示范性阳极氧化设备。图5A至5D展示示范性密封程序。图6A至6D展示氧化铝层的横截面的SEM(扫描电子显微镜)图像，且图6E展示绘示根据本揭露的实施例的氧化铝层的柱状晶粒的示意图。图7展示氧化铝层的拉曼(Raman)光谱。图8展示氧化铝层的XRD(X射线绕射)光谱。具体实施方式应了解，以下揭露提供用于实施本揭露的不同构件的许多不同实施例或实例。下文将描述组件及配置的特定实施例或实例以简化本揭露。当然，此等仅为实例且不意在限制。例如，组件的尺寸不受限于所揭露的范围或值，而是可取决于程序条件和/或装置的所要性质。再者，在以下描述中，使第一构件形成于第二构件上方或形成于第二构件上可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且也可包含其中可形成内插于所述第一构件与所述第二构件之间的额外构件使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。为了简化及清楚，可依不同比例任意绘制各种构件。此外，为便于描述，空间相对术语(例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”及其类似者)可在本文中用于描述组件或构件与另外(若干)组件或(若干)构件的关系，如图中所绘示。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向之外，也意欲涵盖装置在使用或操作中的不同定向。可依其它方式定向装置/设备(旋转90度或依其它定向)，且也可相应地解译本文中所使用的空间相对描述词。另外，术语“由…制成”可意指“包括”或“由…组成”。图1展示根据本揭露的实施例的用于等离子程序的真空室的示范性示意图。真空室1包含作为真空室1的主体的室壁2、晶片载物台3及晶片转送口4及气体引入口6。真空室1可用于等离子蚀刻、等离子增强CVD或等离子清洁。就等离子CVD而言，晶片5透过晶片转送口4转送到真空室1中且被放置于晶片载物台3上。一或多个源气体透过气体引入口6引入至真空室中。等离子7由从(例如)真空室外由电源供应器(图中未展示)施加的电场产生。等离子分解一或多个源气体且分解气体发生反应而使膜形成于衬底5上方。在一些等离子程序中，等离子产生在远离晶片的位置处且由等离子产生的分解气体(其包含自由基)借由气流转送到晶片位置。图2展示真空室1的室壁2的示范性横截面图。室壁2由铝(铝制体)10制成，且室壁2的内表面(其与产生等离子或自由基接触)由氧化铝层20涂覆。应注意，室壁2的外表面也可具有氧化铝涂层。本申请案的专利技术者已发现：氧化铝层20的微米(或纳米)结构影响等离子程序(CVD、蚀刻等等)的稳定性。图3展示绘示制造铝层的方法的示范性流程图。应了解，可在由图3展示的程序之前、在由图3展示的程序期间及在由图3展示的程序之后提供额外操作，且可针对所述方法的额外实施例来替换或消除下文将描述的所述操作的部分。所述操作/程序的顺序可互换。在S110中，制备(例如)具有所要形状的铝制体10。在S120中，使铝制体10退火。在一些实施例中，退火的温度在从约200℃到约400℃的范围内，且在其它实施例中，退火的温度在从约250℃到约350℃的范围内。在一些实施例中，执行退火达从约1小时到约50小时的范围内的持续时间，且在其它实施例中，执行退火达从约2小时到约8小时的范围内的持续时间。在实施例中，在大气环境中执行退火。在S130中，在退火之后，机械和/或化学(使用酸)抛光铝制体。在抛光之后，在一些实施例中，铝制体的表面粗糙度(Ra：算术平均值)在从约0.5μm到约1.5μm的范围内，且在其它实施例中，铝制体的表面粗糙度在从约1.1μm到约1.3μm的范围内。表面粗糙度不仅影响随后氧化铝层生长，且也影响氧化铝层20的电阻/阻抗。在S140中，在抛光之后，铝制体10经化学处理以移除铝制体10的表面上的金属粒子。借由使用碱性溶液(例如KOH及NaOH)及酸性溶液(例如HNO3及H2SO4)来清洁(冲洗)铝制体10。在一些实施例中，在约50℃到约70℃的温度处由碱性溶液(例如NaOH)处理铝制体10达约60秒至约120秒，且在碱性处理之后，在约20℃到约40℃的温度处由酸性溶液(例如HNO3)处理铝制体10达约10秒至约50秒。在某些实施例中，在碱性处理之前执行酸性处理。在S150中，在化学处理之后，借由使用阳极氧化来使氧化铝层20形成于铝制体10的表面上。在阳极氧化中，将铝制体10浸入于电解质溶液中且将正电压施加到铝制体10。图4展示根据本揭露的实施例的示范性阳极氧化设备。阳极氧化设备50包含容器51(其中储存电解质溶液54)及电源供应器55。连接至电源供应器55的正极的阳极电极52及连接至电源供应器55的负极的阴极电极53浸入于电解质溶液54中。在铝制体的阳极氧化中，阳极电极52为铝制体10。阴极电极53由(例如)铅(Pb)或碳制成。阳极氧化设备50进一步包含控制电解质溶液54的温度且包含加热器及冷却器的温度控制器56。电解质溶液54可为碱性溶液或酸性溶液。在一些实施例中，电解质溶液54为具有从约10％到约20％的范围内的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：使用碱性溶液及酸性溶液中的至少一者来化学处理铝制体；对所述经化学处理的铝制体执行阳极氧化以形成氧化铝层；及使用温度超过75℃的热水或水蒸汽来处理所述氧化铝层，其中经热水或水蒸汽处理之后的所述氧化铝层包含多个柱状晶粒，且所述柱状晶粒的平均宽度在从10nm到100nm的范围内。

【技术特征摘要】
2016.06.14 US 15/182,3341.一种方法，其包括：使用碱性溶液及酸性溶液中的至少一者来化学处理铝制体；对所述经化学处理的铝制体执...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱如谦，陈炳宏，蒯光国，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71