用于半导体工艺设备中的低污染部件及其制造方法技术

至少局部由抗侵蚀，抗腐蚀和／或者抗侵腐蚀的陶瓷材料制成的半导体工艺设备的部件。示例的陶瓷材料可以包括铪，锶，镧和／或镝的至少一种氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和／或者氟化物。这些陶瓷材料可以涂在衬底上作涂层，制成复合部件，或者制成单独个体。这些涂层可以保护衬底免受物理或化学的冲击。这些陶瓷材料可以用来制备暴露在等离子体中的半导体工艺设备的部件，以延长使用寿命。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及半导体材料工艺设备的部件。这些部件由可以在半导体材料工艺中减少污染的材料制成。本专利技术还涉及这些部件的制造方法。2.相关技术描述在半导体材料工艺领域中，使用真空工艺腔来在衬底上进行材料的刻蚀和化学气相淀积(CVD)，将工艺气体供入工艺腔中，并同时对这些工艺气体施加一个射频(RF)场将其激发成等离子体。等离子体在晶片上对选好的材料进行所希望的刻蚀或淀积。在专利号为4340462，4948458，5200232和5820723的共同所有的US专利中公开了平行板式变压耦合等离子体(TCPTM)，也叫做电感耦合等离子体(ICP)，和电子回旋共振(ECR)反应器及其部件的例子。在半导体衬底的处理过程中，一般用衬底夹具将衬底固定在真空腔中，例如像专利号为5262029和5838529的US专利中所公开的那样。可以通过各种气体供应方式将工艺气体供入腔室中。除了等离子体腔室设备外，在半导体衬底加工中使用的其它设备包括传送机构，衬里，起落机构，加载锁，室门机构，机械臂，紧固件及其它类似的设备。等离子体用来通过刻蚀去除材料，或者在衬底上淀积材料。等离子体刻蚀条件对暴露在等离子体中的工艺腔的表面产生强烈的离子轰击。这种离子轰击，结合等离子体的化学物质以及/或者刻蚀产物，会对暴露在等离子体中的工艺腔的表面产生强烈的侵蚀，腐蚀以及侵腐蚀。结果，表面的材料被物理的和/或化学的攻击，包括侵蚀，腐蚀以及/或者侵腐蚀去除。这些攻击引起的问题包括部件寿命变短，消耗成本变大，微粒污染，晶片上过渡金属污染和工艺漂移。考虑到这些问题，等离子体工艺腔已经被设计成包括部件，例如圆盘，圆环和圆筒，其将等离子体限定在要加工的晶片之上。然而，这些部件受到等离子体的连续攻击，结果，最终被侵蚀或者聚集了聚合物堆积。最终，这些部件遭受磨损，以致于不能再使用。那些相对短寿命的部件通常叫做“耗材”。如果耗材部件的寿命短，那么所有权的成本就高。这些耗材和其它部件的侵蚀在等离子体工艺腔中产生污染。由于在这些反应器中，等离子体环境的侵蚀和腐蚀的本性，需要使颗粒以及/或者金属的污染最小化，希望这些设备的部件，包括耗材和其它部件，具有适用的高抗侵腐蚀性。已知已有用铝基材料制成的部件。然而，在等离子体中产生的高离子轰击会对这些材料产生侵蚀和腐蚀，造成难以令人满意的污染(例如微粒污染和金属杂质污染)。考虑到处理半导体材料对高纯度的需要，需要有由可以提供好的抗物理和化学攻击性的材料组成的半导体工艺设备的部件，以使在半导体材料的加工过程中相关的污染最小化，这些攻击包括侵蚀，腐蚀和/或侵腐蚀。可以提高设备部件的使用寿命并因而减小设备的停机时间的材料，将有助于降低处理半导体材料的成本。专利技术简述本专利技术通过提供由能够针对等离子体工艺环境中的侵蚀，腐蚀和/或者侵腐蚀提供好的抗磨损性的陶瓷材料组成的半导体工艺设备的部件，能够满足上述需要，还有其它需要。这些部件可以提供低的金属和微粒污染。本专利技术的一个示例实施方案，在半导体材料加工设备中用到的部件中，陶瓷材料可以在基底的表面上用作涂层。例如，所述部件可用在等离子体工艺腔中。当在工艺过程中暴露在等离子体中时，涂层部件可以对侵蚀，腐蚀和/或侵腐蚀提供好的抵抗性。本专利技术的另一个示例实施方案，这些部件可以是完全由保护材料制成的体部件。即，这些部件是整体式的。依据本专利技术来制造半导体工艺设备部件的方法的一个示例实施方案包括至少该设备的一个部件的一部分由陶瓷材料制成。这部分包括该部件的一个最外表面。这些陶瓷材料包括(i)锶，镧和镝的(ii)至少一种氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物，以及/或者铪的至少一种氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物。优选的，该陶瓷材料包括氧化锶，氧化镝和氧化镧中的一种作陶瓷材料涂层的单一最大成分。这种陶瓷材料可以用作涂层，或者制成一个单独的个体。本专利技术的另一个示例实施方案包括在半导体工艺设备的含金属或者聚合物的表面上涂覆一层陶瓷材料的涂层。该陶瓷材料包括氧化铪，氮化铪，硼化铪，碳化铪或者氟化铪作陶瓷材料涂层的单一最大成分。依据本专利技术的方法的其它示例实施方案包括以单独个体的形式制造半导体工艺设备的部件。该部件包括氧化铪，氮化铪，硼化铪，碳化铪或者氟化铪作为单一最大成分。依据本专利技术来制造半导体工艺设备部件的方法的一个示例实施方案包括准备一种浆料，其中包括(i)锶，镧和镝的(ii)至少一种氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物，以及/或者铪的至少一种氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物作单一最大成分；用这种浆料制成所希望形状的生坯；将此生坯烧结成部件。这种陶瓷材料优选的包括氧化铪，氧化锶，氧化镝和氧化镧中的至少一种作单一最大成分。这些工艺可以用来制造单独一体的部件。依据本专利技术的半导体工艺设备部件的一个示例实施方案包括至少有一部分包括一种陶瓷材料。该部分包括此部件的一个最外表面。这种陶瓷材料包括(i)锶，镧和镝的(ii)至少一种氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物以及/或者铪的至少一种氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物作单一最大成分。依据本专利技术的半导体工艺设备部件的另一个示例实施方案包括一个具有一个含金属或者聚合物的表面的基底；并在该表面上有一个陶瓷材料的涂层，其中，该陶瓷材料包括氧化铪，氮化铪，硼化铪，碳化铪或者氟化铪作这种陶瓷材料涂层的单一最大成分。依据本专利技术的半导体工艺设备部件的另一个示例实施方案包括一个单独体，其包括氧化铪，氮化铪，硼化铪，碳化铪或者氟化铪作单一最大成分。本专利技术还提供其中包括至少一种上述部件来提供抗磨损性的半导体工艺设备。附图简述下面，结合附图对本专利技术进行的详细描述，将使本专利技术容易理解附图说明图1所示是一种传统的等离子体喷涂工艺；图2所示是依据本专利技术的一个示例实施方案的等离子体刻蚀设备的导气环(gas ring)的剖面图；图3是一个包含依据本专利技术的实施例部件的刻蚀腔；图4是另一个包含依据本专利技术的实施例部件的刻蚀腔；图5是依据本专利技术的保护性陶瓷涂层的一个实施例；图6是依据本专利技术的保护性陶瓷涂层的另一个实施例；图7是依据本专利技术的单独体部件的一个实施例。优选实施方案详述本专利技术提供针对半导体材料加工设备中所生成的等离子体引起的物理和化学攻击，具有抗磨损性能的部件。如这里所用到的，“抗磨损”一词包括，但不限于，抗侵蚀，腐蚀和/或侵腐蚀。这些部件由抗磨损的陶瓷材料组成。在一些示例实施方案中，这些部件包括在基底上制成的抗侵蚀的陶瓷材料涂层。例如，这些部件包括基底以及在这些基底上制成的一种或者多种抗侵蚀的陶瓷涂层。这些涂层抗侵蚀，由于是非金属材料，也抗腐蚀和/或侵腐蚀。在本专利技术的其它示例实施方案，这些部件可以基本上完全由抗磨损的陶瓷材料制成。例如这些部件可以是半导体材料加工设备的体部件。依据本专利技术，由抗磨损的陶瓷材料组成的部件可以是加工半导体的设备的部件。本专利技术还提供包括一种或者多种至少局部由抗磨损的材料组成的部件的半导体工艺设备。另外，本专利技术提供制造至少部分由抗磨损材料制成的部件的方法。如上所述，本专利技术可用于任何适用类型的部件。本专利技术对半导体材料加工设备的部件表面提供有效的抗磨损性。本领域技术人员将明白，依据本专利技术的抗磨损材料可以用到用于处理不同半导体材料的各种工艺设备上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体工艺设备部件，包括至少一个包含陶瓷材料的部分，该部分包括该部件的最外表面，并且这种陶瓷材料包括选自氮化铪，硼化铪，碳化铪，氟化铪，氧化锶，氮化锶，硼化锶，碳化锶，氟化锶，氧化镧，氮化镧，硼化镧，碳化镧，氟化镧，氧化镝，氮化镝，硼化镝，碳化镝和氟化镝中的材料作该陶瓷材料的单一最大组分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RJ欧丹奈尔，
申请(专利权)人：兰姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]