方法和腔室部件技术

本发明专利技术涉及一种方法以及腔室部件。一种用于半导体工艺腔室部件的表面的多组分涂层组成物包括使用原子层沉积工艺涂布到该半导体工艺腔室部件的该表面上的氧化钇或氟化钇的至少一个第一膜层以及使用原子层沉积工艺涂布到该半导体工艺腔室部件的该表面上的额外氧化物或额外氟化物的至少一个第二膜层，其中该多组分涂层组成物选自由YOxFy、YxAlyO、YxZryO和YxZryAlzO组成的群组。

Methods and chamber components

【技术实现步骤摘要】
方法和腔室部件本申请是申请日为2017年4月27日、申请号为201711448017.3、名称为“方法和腔室部件”的中国专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2016年4月27日提交的在审美国临时专利申请62/328,588的优先权，该申请通过引用并入此处。
本公开的实施例涉及用于使用原子层沉积(ALD)制备用于半导体工艺腔室部件的保护涂层的方法、多组分保护涂层、以及用多组分保护涂层涂布的半导体工艺腔室部件。
技术介绍
各种制造工艺使半导体工艺腔室部件暴露于高温、高能等离子体、腐蚀性气体的混合物、高应力、以及它们的组合。这些极端条件可侵蚀腔室部件、腐蚀腔室部件、以及增加腔室部件对缺陷的敏感性。希望的是在这样的极端环境中减少这些缺陷并且提高部件的耐侵蚀和/或抗腐蚀性。用保护涂层涂布半导体工艺腔室部件是减少缺陷并延长它们的耐用期限的有效方式。典型地，通过多种方法(诸如热喷涂、溅射、或蒸发技术)将保护涂层膜沉积在腔室部件上。在这些技术中，腔室部件的不直接暴露于蒸汽源(例如，不在材料源的视线中)的表面涂布有相较直接暴露于蒸汽源的表面显著更薄的膜、低质量膜、低密度膜，或者完全没有涂布。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例覆盖一种用于形成半导体工艺腔室部件上的多组分涂层组成物的方法。该方法包括使用原子层沉积工艺沉积氧化钇或氟化钇的第一膜层到半导体工艺腔室部件的表面上，其中所述第一膜层由至少两种前体来生长。该方法进一步包括使用所述原子层沉积工艺沉积额外氧化物或额外氟化物的第二膜层到所述半导体工艺腔室部件的所述表面上，其中所述第二膜层由至少两种额外前体来生长。该方法进一步包括形成包含所述第一膜层和所述第二膜层的多组分组成物。在一些实施例中，该方法可进一步包括使用所述原子层沉积工艺沉积至少一个额外膜层，所述至少一个额外膜层包括氧化铝或氧化锆，其中所述至少一个额外膜层从至少两种额外前体来生长。在一些实施例中，本专利技术覆盖一种被涂布的半导体工艺腔室部件。被涂布的半导体工艺腔室部件可包括具有表面的半导体工艺腔室部件以及被涂布在所述表面上的多组分涂层。在某些实施例中，所述多组分涂层可包括使用原子层沉积工艺涂布到所述表面上的氧化钇或氟化钇的至少一个第一膜层以及使用原子层沉积工艺涂布到所述表面上的额外氧化物或额外氟化物的至少一个第二膜层。在一些实施例中，所述多组分涂层可进一步包括至少一个额外膜层，所述至少一个额外膜层包括使用原子层沉积工艺涂布到所述表面上的氧化铝或氧化锆。在一些实施例中，本专利技术覆盖一种用于半导体工艺腔室部件的表面的多组分涂层组成物。所述多组分涂层组成物可包括使用原子层沉积工艺涂布到所述半导体工艺腔室部件的所述表面上的氧化钇或氟化钇的至少一个第一膜层以及使用原子层沉积工艺涂布到所述半导体工艺腔室部件的所述表面上的额外氧化物或额外氟化物的至少一个第二膜层。所述多组分涂层组成物可选自由YOxFy、YxAlyO、YxZryO和YxZryAlzO组成的群组。附图说明在附图中，本公开通过示例方式而不是通过限制方式来阐述，在所述附图中，类同的附图标记指示类同的要素。应当注意，在本公开中，对“一”或“一个”实施例的不同参考未必是针对相同实施例，且此类参考意味着至少一个。图1描绘了处理腔室的一个实施例的剖视图。图2描绘了根据多种原子层沉积技术的沉积工艺。图3A示出根据实施例的用于在半导体工艺腔室部件上形成多组分涂层的方法。图3B示出根据实施例的用于在半导体工艺腔室部件上形成多组分涂层的方法。图4A-4D描绘了根据不同实施例的多组分涂层组成物的变化。图5A描绘了根据实施例的经涂布的腔室部件(喷头)。图5B描绘了根据实施例涂布的具有大长径比的气体导管的放大视图。图6是示出涂布时以及退火后Al2O3和Y2O3的交替层的叠层的x射线衍射图案的曲线图。具体实施方式本文描述了关于多组分涂层的实施例，所述多组分涂层包括已经使用原子层沉积(亦称为原子单层沉积或ALD)而沉积的多个层。每个组分可以是包括在涂层的一个或多个层中的构成材料。多组分涂层的一个示例是包括第一组分钇和第二组分氧(诸如氧化钇(Y2O3))的涂层。在另一示例中，多组分涂层可包括第一组分Y2O3和第二组分YF3。第一和第二组分可被布置在多组分涂层的不同层中。在一些实施例中，在处理(诸如退火)之后，多组分涂层的多个层可互相扩散以形成包括不同层的构成材料的同质或大致同质的涂层。例如，来自不同层的多个组分可形成第一膜层和第二膜层的固态相。在进一步的示例中，Y2O3层和YF3层的交替叠层可互相扩散以形成氧氟化钇的固态相。多组分涂层可以是具有多种不同氧化物、多种不同氟化物、或者已互相扩散或尚未互相扩散的一种或多种氧化物和一种或多种氟化物的组合物的涂层。替代地，或附加地，多组分涂层可以是具有金属和氧、金属和氟、金属和氧及氟、或多种金属与氧和氟中的一者或多者的混合物的涂层。图1是根据本专利技术的实施例的具有用多组分涂层涂布的一个或多个腔室部件的半导体处理腔室100的剖视图。处理腔室100可被用于其中提供具有等离子体处理条件的腐蚀性等离子体环境的工艺。例如，处理腔室100可以是用于等离子体蚀刻器或等离子体蚀刻反应器、等离子体清洁器等的腔室。可包括多组分涂层的腔室部件的示例包括具有复杂的形状和有大长径比的孔的腔室部件。一些示例腔室部件包括基板支撑组件148、静电夹盘(ESC)、环(例如，工艺套件环或单一环)、腔室壁、基座、气体分配板、喷头130、气体管线、喷嘴、盖、衬垫、衬垫套件、防护罩、等离子体屏蔽件、流量均衡器、冷却基座、腔室观察口、腔室盖，等等。下面更详细描述的多组分涂层使用ALD工艺来施加。ALD参考图2进行更详细地描述，ALD允许在包括具有复杂的形状和有大长径比的孔的部件的所有类型的部件上施加具有相对较均匀厚度的共形涂层。多组分涂层可使用ALD利用各种陶瓷来生长或沉积，所述陶瓷包括基于氧化物的陶瓷、基于氮化物的陶瓷和基于碳化物的陶瓷。基于氧化物的陶瓷的示例包括SiO2(石英)、Al2O3、Y2O3、Y4Al2O9、Y2O3-ZrO2，等等。基于碳化物的陶瓷的示例包括SiC、Si-SiC，等等。基于氮化物的陶瓷的示例包括AlN、SiN，等等。在一个实施例中，处理腔室100包括围合内部容积106的腔室主体102和喷头130。喷头130可包括喷头基座和喷头气体分配板。替代地，在一些实施例中，可由盖和喷嘴来代替喷头130。腔室主体102可由铝、不锈钢或其他合适的材料制成。腔室主体102通常包括侧壁108和底部110。喷头130(或盖和/或喷嘴)、侧壁108和/或底部110中的任一者可包括多组分涂层。外衬垫116可邻近侧壁108安置以保护腔室主体102。外衬垫116可制成和/或涂布有多组分涂层。在一个实施例中，外衬垫116由氧化铝制成。排放口126可被限定在腔室主体102中，且可将内部容积106耦接到泵系统128。泵系统128可包括一个或多个泵和节流阀，用于排空和调节处理腔室100的内部容积106的压力。喷头130可被支撑在腔室主体102的侧壁108和/或顶部上。在一些实施例中，喷头130(或盖)可被打开以允许对处理腔室100的内部容积106的访问，并且在被关闭时可为处理腔室100提供密封。气体面板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：使用第一重复次数的原子层沉积工艺将氧化钇的第一膜层沉积到用于处理腔室的腔室部件的表面上；使用第二重复次数的所述原子层沉积工艺将氧化铝的第二膜层沉积到所述腔室部件的所述表面上；以及在所述处理腔室上形成互相扩散的YxAlyO固态相的涂层组成物，其中x和y具有基于用于沉积所述第一膜层的所述第一重复次数的所述原子层沉积工艺和用于沉积所述第二膜层的所述第二重复次数的所述原子层沉积工艺的值。

【技术特征摘要】
2016.04.27 US 62/328,588;2017.04.24 US 15/495,6241.一种方法，包括：使用第一重复次数的原子层沉积工艺将氧化钇的第一膜层沉积到用于处理腔室的腔室部件的表面上；使用第二重复次数的所述原子层沉积工艺将氧化铝的第二膜层沉积到所述腔室部件的所述表面上；以及在所述处理腔室上形成互相扩散的YxAlyO固态相的涂层组成物，其中x和y具有基于用于沉积所述第一膜层的所述第一重复次数的所述原子层沉积工艺和用于沉积所述第二膜层的所述第二重复次数的所述原子层沉积工艺的值。2.如权利要求1所述的方法，其中形成所述互相扩散的YxAlyO固态的涂层组成物包括：在范围从约800℃至约1800℃、从约800℃至约1500℃、或从约800℃至约1000℃的温度下使包括所述第一膜层和所述第二膜层的所述腔室部件退火。3.如权利要求1所述的方法，其中所述互相扩散的YxAlyO固态的涂层组成物包括结晶YxAlyO。4.如权利要求3所述的方法，其中所述结晶YxAlyO呈立方相。5.如权利要求1所述的方法，其中所述互相扩散的YxAlyO固态相的涂层组成物是Y3Al5O12。6.如权利要求1所述的方法，其中用于沉积所述第一膜层的前体包括三(N,N-双(三甲基甲硅烷基)酰胺)钇(III)、三(环戊二烯基)钇(III)、三(丁基环戊二烯基)钇(III)、或三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钇(III)中的至少一种，以及其中用于沉积所述第一膜层的反应物包括H2O、O2、或O3中的至少一种。7.如权利要求1所述的方法，其中用于沉积所述第二膜层的前体包括二乙基乙醇铝、三(乙基甲基酰胺基)铝、仲丁醇铝、三溴化铝、三氯化铝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·芬威克，J·Y·孙，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US