用于等离子体环境中的腔室部件的氧化钇-二氧化锆耐蚀材料制造技术

一种用于处理腔室的腔室部件包括陶瓷主体，所述陶瓷主体由烧结陶瓷材料组成，所述烧结陶瓷材料基本上由Y2O3‑ZrO2的一个或多个相组成。所述陶瓷材料基本上由55摩尔％‑65摩尔％的Y2O3和35摩尔％‑45摩尔％的ZrO2组成。

Yttrium-Zirconium Dioxide Corrosion Resistant Materials for Cavity Components in Plasma Environment

【技术实现步骤摘要】
用于等离子体环境中的腔室部件的氧化钇-二氧化锆耐蚀材料
本公开内容的实施方式总的来说涉及由Y2O3和ZrO2组成的耐蚀陶瓷材料，并且具体地涉及由这种耐蚀陶瓷材料制成的腔室部件。
技术介绍
在半导体工业中，通过许多制造工艺制造器件，以产生大小不断减小的结构。一些制造工艺(诸如等离子体蚀刻工艺和等离子体清洁工艺)将基板暴露于高速等离子体流以蚀刻或清洁基板。等离子体可能是高度腐蚀性的，并且可能腐蚀处理腔室和暴露于等离子体的其它表面。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种用于处理腔室(例如，用于半导体处理腔室)的腔室部件包括陶瓷主体，所述陶瓷主体由基本上由Y2O3-ZrO2组成的烧结陶瓷材料组成，其中所述陶瓷材料基本上由55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2组成。在一个实施方式中，一种用于处理腔室的腔室部件包括主体和所述主体上的陶瓷涂层。所述主体包括烧结陶瓷材料或金属中的至少一种。所述陶瓷涂层基本上由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成，其中所述陶瓷涂层基本上由55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2组成。在一个实施方式中，可以执行一种制造用于处理腔室的腔室部件的方法。所述方法包括将Y2O3粉末与ZrO2粉末混合以形成Y2O3-ZrO2粉末，所述Y2O3-ZrO2粉末基本上由55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2组成。所述方法进一步包括使用所述Y2O3-ZrO2粉末执行冷等静压制以形成生坯主体。所述方法进一步包括将所述生坯主体形成为所述腔室部件的近似形状。所述方法进一步包括对所述生坯主体执行第一热处理以烧掉所述生坯主体中的有机接合剂。所述方法进一步包括随后在约1750℃-1900℃的温度下对所述生坯主体执行第二热处理以烧结所述生坯主体并产生基本上由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成的烧结陶瓷主体，其中所述烧结陶瓷主体基本上由55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2组成。所述方法进一步包括加工所述烧结陶瓷主体。所述方法进一步包括对所述烧结陶瓷主体执行纯化工艺以从所述烧结陶瓷主体去除痕量金属。附图简述在附图中，本公开内容以示例而非限制方式示出，其中相同的附图标记表示类似的元件。应注意，在本公开内容中不同地提及“一个(a)”或“一个(one)”实施方式不一定是提及相同的实施方式，并且这样的提及意味着至少一个实施方式。图1描绘了处理腔室的一个实施方式的截面图。图2描绘了静电吸盘组件的一个实施方式。图3A至图3B示出了根据各实施方式的加热器基板组件。图4A至图4B分别示出了根据各实施方式的工艺套件环的顶视图和底视图。图5A至图5B分别示出了根据各实施方式的用于处理腔室的盖的顶视图和底视图。图6A至图6B分别示出了根据各实施方式的用于处理腔室的喷嘴的顶视图和底视图。图7A至图7B分别示出了根据各实施方式的用于处理腔室的GDP的顶视图和底视图。图8是根据本公开内容的一个实施方式的示出制造固体烧结陶瓷制品的工艺的流程图。具体实施方式本公开内容的实施方式提供用于处理腔室的各种腔室部件，所述各种腔室部件由Y2O3-ZrO2组成，所述Y2O3-ZrO2包括55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2。腔室部件可以是由Y2O3-ZrO2组成的固体烧结陶瓷主体或包括由Y2O3-ZrO2组成的固体烧结陶瓷主体，所述固体烧结陶瓷主体包括55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2。可受益于使用所公开的固体烧结陶瓷主体的腔室部件的示例包括喷嘴、气体输送板、腔室门、环、盖、静电吸盘、加热器基板支撑件等。使用包括55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2的Y2O3-ZrO2形成腔室部件提供了优于由其它陶瓷材料组成的腔室部件的优势，包括优于一些应用中的由大约70摩尔％的Y2O3和大约30摩尔％的ZrO2组成的腔室部件的优势。这些优势包括增加的硬度、增加的抗拉强度和/或增加的耐磨性。在本文中使用术语“热处理”来表示将升高的温度施加到陶瓷制品，诸如通过炉子将升高的温度施加到陶瓷制品。“耐等离子体材料”是指因暴露于等离子体处理条件而耐侵蚀和腐蚀的材料。等离子体处理条件包括由含卤素气体(诸如C2F6、SF6、SiCl4、HBR、NF3、CF4、CHF3、CH2F3、F、NF3、Cl2、CCl4、BCl3和SiF4等)以及其它气体(诸如O2或N2O)产生的等离子体。在所涂覆的部件的操作和暴露于等离子体的持续时间中，通过“蚀刻速率”(ER)来测量材料对等离子体的耐受性，所述“蚀刻速率”(ER)具有的单位可以是埃/分钟(/分钟)。也可以通过具有的单位为纳米/射频小时(nm/RFHr)的侵蚀速率来测量耐等离子体性，其中一个RFHr表示在等离子体处理条件中的一个小时的处理。可以在不同的处理时间之后进行测量。例如，可以在处理之前、在50个处理小时之后、在150个处理小时之后、在200个处理小时之后等进行测量。对于耐等离子体涂层材料而言，低于约100nm/RFHr的腐蚀速率是典型的。单一耐等离子体材料可以具有多个不同的耐等离子体性或侵蚀速率值。例如，耐等离子体材料可以具有与第一类型等离子体相关的第一耐等离子体性或侵蚀速率和与第二类型等离子体相关的第二耐等离子体性或侵蚀速率。当在本文中使用术语“约”和“大约”时，这些术语旨在表示所呈现的标称值精确到±10％内。在实施方式中，标称值也可以精确到+/-2％。在本文中参考腔室部件和安装在用于半导体制造的等离子体蚀刻器中的其它制品来描述一些实施方式。然而，应理解，这种等离子体蚀刻器也可以用于制造微机电系统(MEMS)器件。另外，本文描述的制品可以是暴露于等离子体或其它腐蚀性环境的其它结构。本文讨论的制品可以是用于诸如半导体处理腔室之类的处理腔室的腔室部件。参考由块状烧结陶瓷主体形成的腔室部件来在本文中讨论实施方式，并且提供关于这种块状烧结陶瓷主体的性质。然而，应注意，在一些实施方式中，腔室部件可以由与由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成的所描述的陶瓷材料不同的金属和/或陶瓷组成，并且可以具有由陶瓷材料(所述陶瓷材料由具有55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2的Y2O3-ZrO2组成)组成的涂层。涂层可以经由溶胶-凝胶涂覆技术、热喷涂技术(诸如等离子体喷涂)、离子辅助沉积(IAD)技术、物理气相沉积(PVD)技术、化学气相沉积(CVD)技术和/或原子层沉积(ALD)技术来形成。因此，本文讨论的作为由Y2O3-ZrO2组成的固体陶瓷制品的腔室部件可以替代性地是Al2O3、AlN、Y2O3或用由Y2O3-ZrO2组成的陶瓷材料的涂层涂覆的其它材料。涂层性质可与用于经由IAD、PVD、CVD和/或ALD形成的涂层的由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成的陶瓷材料的块状烧结陶瓷性质相似。图1是具有一个或多个腔室部件的处理腔室100(例如，半导体处理腔室)的截面图，所述一个或多个腔室部件包括基本上由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成的耐等离子体陶瓷材料，其中，根据本公开内容的实施方式，陶瓷材料基本上由55摩尔％-65摩尔％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理腔室的腔室部件，包括：陶瓷主体，所述陶瓷主体由烧结陶瓷材料组成，所述烧结陶瓷材料基本上由Y2O3‑ZrO2的一个或多个相组成，其中所述烧结陶瓷材料基本上由55摩尔％‑65摩尔％的Y2O3和35摩尔％‑45摩尔％的ZrO2组成。

【技术特征摘要】
2018.03.07 US 62/639,941;2019.02.19 US 16/279,2471.一种用于处理腔室的腔室部件，包括：陶瓷主体，所述陶瓷主体由烧结陶瓷材料组成，所述烧结陶瓷材料基本上由Y2O3-ZrO2的一个或多个相组成，其中所述烧结陶瓷材料基本上由55摩尔％-65摩尔％的Y2O3和35摩尔％-45摩尔％的ZrO2组成。2.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述烧结陶瓷材料基本上由57摩尔％-63摩尔％的Y2O3和37摩尔％-43摩尔％的ZrO2组成。3.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述烧结陶瓷材料基本上由58摩尔％-62摩尔％的Y2O3和38摩尔％-42摩尔％的ZrO2组成。4.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是由所述陶瓷主体组成的喷嘴，所述喷嘴包括多个贯通的气体输送孔。5.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是通向所述处理腔室的弯曲门，所述陶瓷主体具有约0.5英寸-1.5英寸的厚度、约3英寸-6英寸的长度和约10英寸-14英寸的高度。6.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是由所述陶瓷主体组成的盖，所述陶瓷主体具有约1英寸-2英寸的厚度和约19英寸-23英寸的直径。7.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是静电吸盘，并且其中所述陶瓷主体是用于所述静电吸盘的圆盘，所述腔室部件进一步包括：导热基底，所述导热基底接合到所述到陶瓷主体的下表面，所述导热基底基本上由Al组成，其中所述导热基底的侧壁包括Al2O3阳极化层。8.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是加热器，所述加热器被配置为支撑和加热晶片，并且其中所述陶瓷主体是扁平陶瓷加热器板，所述腔室部件进一步包括：漏斗形轴，所述漏斗形轴接合到所述扁平陶瓷加热器板。9.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件包括承载气体输送板，所述承载气体输送板具有约1英寸的厚度和约20英寸-22英寸的直径。10.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述腔室部件是环，所述环具有约1英寸-2.5英寸的厚度、约11英寸-15英寸的内径尺寸和约12英寸-16英寸的外径尺寸。11.如权利要求1所述的腔室部件，其...

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