通过原子层沉积来沉积的抗侵蚀金属氧化物涂层制造技术

本公开的实施例涉及制品、被涂覆的制品以及用含稀土金属的氧化物涂层来涂覆这类制品的方法。所述涂层可至少包含已经被共沉积至所述制品的表面上的第一金属(例如，稀土金属、钽、锆等)和第二金属。所述涂层可包括第一金属和第二金属的均匀混合物，且不包含涂层中的层之间的机械分离。

Corrosion resistant metal oxide coating deposited by atomic layer deposition

【技术实现步骤摘要】
通过原子层沉积来沉积的抗侵蚀金属氧化物涂层
本公开的实施例涉及抗侵蚀金属氧化物涂层、被涂覆的制品以及使用原子层沉积来形成这类涂层的方法。
技术介绍
在半导体行业中，器件通过产生不断减小尺寸的结构的数个制造工艺来制造。一些制造工艺，诸如等离子体蚀刻和等离子体清洁工艺，将基板暴露于等离子体的高速流以蚀刻或清洁该基板。等离子体可能具有高度腐蚀性，并且可能腐蚀暴露于等离子体的处理腔室和其他表面。这种腐蚀可能产生颗粒，所述颗粒经常污染正被处理的基板，从而助长器件缺陷。含溴等离子体(其可包括溴离子和自由基)可能特别地苛刻，这导致由等离子体与处理腔室内的材料相互作用产生的颗粒。等离子体还可引起因为由自由基重组而诱导的组分的表面化学物质的变化而造成的晶片工艺漂移。随着器件几何形状缩小，对缺陷的敏感性增加并且颗粒污染物要求(即，晶片上性能)变得更加严格。为了最小化由等离子体蚀刻和/或等离子体清洁工艺引入的颗粒污染，已开发出对于等离子体有抵抗性的腔室材料。这样的抗等离子体材料的示例包括由Al2O3、A1N、SiC、Y2O3、石英和ZrO2组成的陶瓷。不同的陶瓷提供不同的材料性质，诸如抗等离子体性、刚性、弯曲强度、抗热震性等等。而且，不同的陶瓷具有不同的材料成本。相应地，一些陶瓷具有优异的抗等离子体性，其他陶瓷具有较低的成本，并且又另外的陶瓷具有优异的弯曲强度和/或抗热震性。由Al2O3、AlN、SiC、Y2O3、石英和ZrO2形成的等离子喷涂涂层可减少来自腔室部件的颗粒产生，但是这种等离子喷涂涂层不能渗透并涂覆诸如喷头的孔之类的高纵横比特征。尽管一些沉积技术能够涂覆高纵横比特征，但得到的涂层在某些等离子体环境(例如，含溴等离子体)中可能侵蚀并形成颗粒，或遭受因涂层中的不充分互扩散而引起的层的机械分离。
技术实现思路
根据本文的实施例，描述了制品，所述制品包括：主体；以及在所述主体的表面上的含稀土金属的氧化物涂层，其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属以及约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选择自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪、铝和钽，其中所述第一金属不同于所述第二金属，并且其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。还在本文的实施例中描述的为方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上共沉积含稀土金属的氧化物涂层，其中共沉积所述含稀土金属的氧化物涂层包括：使所述表面与第一前驱物接触长达第一持续时间以形成包括第一金属(M1)的部分金属吸附层，其中所述第一前驱物选自由含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物和含钽前驱物组成的群组；使所述部分金属吸附层与不同于所述第一前驱物的第二前驱物接触长达第二持续时间，以形成包括第一金属(M1)和第二金属(M2)的共吸附层，其中所述第二前驱物选自由含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物和含钽前驱物组成的群组，其中所述第一金属不同于所述第二金属；以及使所述共吸附层与反应物接触以形成所述含稀土金属的氧化物涂层，其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的所述第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的所述第二金属；其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。还在本文的实施例中描述的为方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上共沉积含稀土金属的氧化物涂层，其中所述共沉积含稀土金属的氧化物涂层包括：执行至少一个共配量循环，包括：使所述表面与第一前驱物和第二前驱物的混合物接触长达第一持续时间以形成共吸附层，其中所述第一前驱物和所述第二前驱物各自独立地选自由含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物和含钽前驱物；以及使所述共吸附层与含氧反应物接触以形成所述含稀土金属的氧化物涂层，其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的所述第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的所述第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由稀土金属、锆、铪、铝和钽组成的群组，其中所述第一金属不同于所述第二金属，并且其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述稀土金属和所述附加金属的均匀混合物。在本文中进一步描述的为方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上沉积含稀土金属的氧化物涂层，其中沉积所述含稀土金属的氧化物涂层包括：使表面与第一前前驱物接触长达第一持续时间以形成第一金属吸附层；使所述第一金属吸附层与反应物接触以形成第一金属层，使第一金属层与第二前驱物接触长达第二持续时间以形成第二金属吸附层；使所述第二金属吸附层与所述反应物接触以形成第二金属层，从所述第一金属层和所述第二金属层形成所述含稀土金属的氧化物涂层，其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的所述第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的所述第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由稀土金属、铪和钽组成的群组，其中所述第一金属与所述第二金属不同。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”实施例的不同引用未必是针对相同实施例，且此类引用意味着至少一个。图1描绘了处理腔室的剖视图。图2A描绘了根据本文所述的原子层沉积技术的共沉积工艺的一个实施例。图2B描绘了根据本文所述的原子层沉积技术的共沉积工艺的另一个实施例。图2C描绘了根据本文所述的原子层沉积技术的共沉积工艺的另一个实施例。图2D描绘了根据本文所述的原子层沉积技术的共沉积工艺的另一个实施例。图3A展示了用于使用本文所述的原子层沉积来形成含稀土金属的氧化物涂层的方法。图3B展示了用于使用本文所述的原子层沉积来形成含稀土金属的氧化物涂层的方法。图3C展示了用于使用本文所述的原子层沉积来形成含稀土金属的氧化物涂层的方法。图3D展示了用于使用本文所述的原子层沉积来形成含稀土金属的氧化物涂层的方法。图4A是顺序沉积的钇铝氧化物涂层在暴露于等离子体前的透射电子显微镜图像。图4B是在基板上的顺序沉积的钇铝氧化物涂层在暴露于三氟化氮等离子体后的透射电子显微镜图像。图4C是顺序沉积的钇锆氧化物涂层在暴露于三氟化氮等离子体后的透射电子显微镜图像。图5A是在基板上的共沉积的钇锆氧化物涂层的透射电子显微镜图像。图5B是来自图5A的共沉积的涂层在暴露于三氟化氮等离子体之后的TEM/EDS线扫描的EDS图表。图5C是来自图5A的共沉积的涂层的TEM/EDS线扫描的TEM图像。图6A是纯氧化钇涂层在暴露于含氟等离子体后的TEM图像。图6B是共沉积的钇锆氧化物涂层在暴露于含氟等离子体后的TEM图像。图7A是共沉积的涂层的TEM/EDS线扫描的EDS图表。图7B是来自图6A的共沉积的涂层的TEM/EDS线扫描的TEM图像。图8A是顺序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制品，包括：/n主体；以及/n含稀土金属的氧化物涂层，所述含稀土金属的氧化物涂层在所述主体的表面上，/n其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪、铝和钽，其中所述第一金属与所述第二金属不同，并且/n其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。/n

【技术特征摘要】
20180718 US 16/039,0051.一种制品，包括：
主体；以及
含稀土金属的氧化物涂层，所述含稀土金属的氧化物涂层在所述主体的表面上，
其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪、铝和钽，其中所述第一金属与所述第二金属不同，并且
其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。


2.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氧化物涂层具有约5nm至约10μm的厚度。


3.如权利要求1所述的制品，其中所述制品是处理腔室的部件，所述处理腔室的部件选自由以下项组成的群组：腔室壁、喷头、喷嘴、等离子体产生单元、射频电极、电极壳体、扩散器以及气体管线。


4.如权利要求1所述的制品，其中所述主体包括从由以下项组成的群组中选取的材料：铝、钢、硅、铜和镁。


5.如权利要求1所述的制品，其中所述第一金属包括从由以下项组成的群组中选取的稀土金属：钇、铒、镧、镥、钪、钆、钐和镝。


6.如权利要求1所述的制品，其中所述第一金属包括钇，并且其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括浓度为约1摩尔％至约40摩尔％的锆。


7.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括从由以下项组成的群组中选取的成分：YxZryOz、YxEryOz、ErxZryOz、YwZrxHfyOz、ErwZrxHfyOz、YvErwZrxHfyOz、YxHfyOz、ErxHfyOz、YxTayOz、ErxTayOz、YwTaxHfyOz、ErwTaxHfyOz以及YvErwTaxHfyOz。


8.如权利要求1所述的制品，进一步包括缓冲层，所述缓冲层在所述主体的所述表面上，其中所述含稀土金属的氧化物涂层覆盖所述缓冲层，且其中所述缓冲层包括从由以下项组成的群组中选取的材料：氧化铝、氧化硅以及氮化铝。


9.一种方法，包括：
使用原子层沉积在制品的表面上共沉积含稀土金属的氧化物涂层，其中共沉积所述含稀土金属的氧化物涂层包括：
使所述表面与含第一金属的前驱物或含第二金属的前驱物接触长达第一持续时间，以形成包括第一金属(M1)或第二金属(M2)的部分金属吸附层，其中所述含第一金属的前驱物或所述含第二金属的前驱物选自由以下项组成的群组：含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物以及含钽前驱物；
使所述部分金属吸附层与所述含第二金属的前驱物或所述含第一金属的前驱物接触长达第二持续时间，以形成包括所述第一金属和所述第二金属的共吸附层，其中所述第一金属与所述第二金属不相同；以及
使所述共吸附层与反应物接触以形成所述含稀土金属的氧化物涂层，
其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的所述第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的所述第二金属，并且
其中所述含稀土金属的氧化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。


10.如权利要求9所述的方法，其中共沉积所述含稀土金属的氧化物涂层包括：
执行至少一个M1-M2共沉积循环，包括：
使所述表面与所述含第一金属的前驱物接触，以形成所述部分金属吸附层；
随后使所述部分金属吸附层与所述含第二金属的前驱物接触，以形成M1-M2共吸附层；以及
使所述M1-M2共吸附层与所述反应物接触，
其中所述至少一个M1-M2共沉积循环得到包括第一百分比的所述第一金属和第二百分比的所述第二金属的层。


11.如权利要求10所述的方法，其中共沉积所述含稀土金属的氧化物涂层进一步包括：
执行至少一个M2-M1共沉积循环，包括：
使所述表面与所述含第二金属的前驱物接触，以形成第二部分金属吸附层；
随后使所述第二部分金属吸附层与所述含第一金属的前驱物接触，以形成M2-M1共吸附层；以及
使M2-M1共吸附层与所述反应物接触，
其中所述至少一个M2-M1共沉积循环得到包括第三百分比的所述第一金属和第四百分比的所述第二金属的附加层，其中所述第三百分比低于所述第一百分比且所述第四百分比高于所述第二百分比。


12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
选择第一数量的M1-M2共沉积循环和第二数量的M2-M1共沉积循环的比率，所述比率得到目标第一摩尔％的第一金属的和目标第二摩尔％的第二金属；以及
执行多个沉积超循环，其中每一个沉积超循环包括执行所述第一数量的M1-M2共沉积循环和执行所述第二数量的M2-M1沉积循环。


13.如权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬笑炜，J·Y·孙，M·R·赖斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US