单晶金属氧化物等离子体室部件制造技术

等离子体处理室的部件包含单晶金属氧化物材料。该等离子体处理室具有该部件的面向等离子体的至少一个表面。该部件可以由单晶金属氧化物锭机械加工而成。合适的单晶金属氧化物包括尖晶石、钇氧化物和钇铝石榴石(YAG)。可以机械加工单晶金属氧化物以形成等离子体处理室的气体注入器。室的气体注入器。室的气体注入器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶金属氧化物等离子体室部件
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年11月5日申请的美国临时专利申请No.62/930,872以及于2019年11月22日申请的美国临时专利申请No.62/939,422的权益。上述申请通过引用合并于此以用于所有目的。


[0002]本公开内容涉及用于半导体晶片的等离子体处理的等离子体处理室。更具体地，本公开内容涉及半导体处理室中的单晶金属氧化物部件。

技术介绍

[0003]等离子体处理用于形成半导体设备。在等离子体处理期间，等离子体处理室的部件可能被等离子体腐蚀。等离子体处理室中被等离子体侵蚀的部分是污染物的来源。因此，希望由能够抵抗这种等离子体侵蚀的材料形成等离子体处理室部件。

技术实现思路

[0004]根据一实施方案，提供了一种用于形成等离子体处理室的部件的方法。提供至少一种单晶金属氧化物锭。该至少一种单晶金属氧化物锭经机械加工，以形成部件；在机械加工后在该部件上进行表面处理。
[0005]根据另一实施方案，提供了一种等离子体处理室的部件。该部件的面对等离子体的至少一表面包含单晶金属氧化物材料。
[0006]根据又一实施方案，提供一种等离子体处理室的气体注入器。该气体注入器包含主体以及面对等离子体的至少一个表面，该面对等离子体的至少一个表面包含单晶金属氧化物材料。
附图说明
[0007]在附图中以示例而非限制的方式显示出本公开内容，且其中相同的图标标记是指相似的元件，其中：
[0008]图1为一实施方案的高阶流程图。
[0009]图2A
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D为根据一实施方案所处理的锭的示意性横截面图。
[0010]图2E和2F为根据一实施方案的等离子体处理室的气体注入器部件的透视图。
[0011]图2G和2H为根据另一实施方案的等离子体处理室的气体注入器部件的透视图。
[0012]图2I为根据一实施方案的等离子体处理室的扩散接合气体注入器部件的横截面侧视图。
[0013]图3为根据一实施方案的等离子体处理室的示意图。
具体实施方式
[0014]现在将参考附图中所示的一些优选实施方案来详细描述本公开内容。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开内容的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本公开内容。在其他情况下，不详细描述公知的处理步骤和/或结构，以免不必要地模糊本公开内容。
[0015]例如等离子体处理室的气体注入器的部件通常由未涂覆的烧结铝氧化物(Al2O3)材料形成。理论上来说，可以使用单晶Al2O3(蓝宝石)而通过除去可能易受化学侵蚀的晶粒边界来减少颗粒的产生。然而蓝宝石不像例如钇氧化物(Y2O3)、钇铝石榴石(YAG，Y3Al5O
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)、以及尖晶石(MgAl2O4)之类的其它材料具化学抗性。
[0016]在本文描述的实施方案中，单晶金属氧化物晶种用于生长单晶金属氧化物锭，其经雕塑或雕刻以形成等离子体处理室的部件。应理解的是，术语“单晶”是指其中整个材料的晶格是整齐、连续且不间断的，并且在所有三个维度中的整个材料重复原子排列。然而应理解，单晶锭仍可能具有一些不均匀性以及晶体缺陷和错位。有时，单晶也称为单晶固体。根据一实施方案，单晶材料具有1
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1晶体取向。晶锭的晶体取向取决于晶种。应当理解，等离子体处理室的部件也可以由具有其他晶体取向的单晶锭形成。
[0017]对于等离子体处理室的部件，单晶金属氧化物锭不必是光学等级的，而可以是加工等级(tooling grade)的。根据一特定实施方案，晶锭由具有至少99.9％纯度的未掺杂的YAG形成。在该实施方案中，单晶YAG具有立方晶体结构，其具有1
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1晶体取向，密度至少为4.5g/cm3，且莫氏(Mohs)硬度在约8
‑
8.5的范围内。根据本实施方案，YAG锭基本上是透明无色的。
[0018]理想的气体注入器将由具有高断裂韧性以及高抗热震性的单晶化学抗性材料形成。单晶形式的尖晶石具有高断裂韧性、高抗热震性以及高抗蚀刻性，因此是用于等离子体室部件的高性能材料。尖晶石也是等离子体室部件的理想材料，因为与其他材料(例如YAG和钇铝单斜晶(YAM))相比，尖晶石具有高度的可制造性并且是更具成本效益的原材料。
[0019]根据一实施方案，晶锭由单晶尖晶石形成。单晶尖晶石可以具有1
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1、1
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0或1
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0的晶体取向。根据一实施方案，单晶尖晶石不包含任何掺杂剂。
[0020]为了便于理解，图1是一实施方案的高阶流程图。提供一单晶金属氧化物锭(步骤104)。根据一实施方案，使用柴可拉斯基法(Czochralski method)从种晶来生长金属氧化物的单晶锭。在柴可拉斯基法中，种晶被浸在本实施方案中的“熔融”或熔化的金属氧化物以生长晶体。晶体生长过程相当地慢，可能需要几天的时间。可以将硼或磷掺杂原子添加到熔融金属氧化物中以掺杂金属氧化物。应注意，在柴氏晶体生长过程中，熔体的成分可以改变，从而导致锭的成分分级。例如可以在晶体生长过程中添加掺杂剂以生长用分级方式掺杂的晶锭。
[0021]根据一实施方案，该金属氧化物为属于合成晶体的YAG。根据另一实施方案，该金属氧化物是尖晶石。在本示例中，使用柴可拉斯基法形成单晶YAG的锭或人造胚晶(boule)。应当理解，可以使用其它的晶体生长方法以生长单晶金属氧化物的晶锭或人造胚晶。图2A为金属氧化物锭200的示意性侧剖视图。如下面更详细地讨论的，该金属氧化物可由其他单晶金属氧化物形成，如尖晶石、或稀土氧化物材料。
[0022]在本实施方案中，在提供单晶金属氧化物锭后，对单晶金属氧化物锭进行退火(步
骤108)。在柴可拉斯基法中，单晶金属氧化物锭的加热可能不均匀，其中单晶金属氧化物锭的外部冷却得比单晶金属氧化物锭的中间更快。因此，晶体结构可能不均匀或不规则。这种不均匀性可能会引起应力。退火处理乃提供能量以允许晶体原子或分子移动并变得更加均匀或规则，并减少或消除这种应力。
[0023]将单晶金属氧化物锭切片或取芯(core)以形成部件(步骤112)。切片或取芯可以使用金刚石刃锯或取芯钻进行。根据一实施方案，对单晶金属氧化物锭进行机械加工以提供用于等离子体处理室的至少一个气体注入器。图2B为气体注入器部件204在金属氧化物锭200于切片或取芯后的示意性横截面侧视图。该气体注入器可以是等离子体处理室的中心注入器或侧面注入器。根据气体注入器的一特定实施方案，单晶金属氧化物锭被生长为具有约50mm的直径和约90mm的长度。应理解的是，可能优选的是将锭生长为具有圆柱形状以减少材料浪费。
[0024]根据其他实施方案，可以对单晶金属氧化物锭进行机械加工以形成等离子体处理室的其他部件或其他部件的一部分，例如边缘环、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成等离子体处理室的部件的方法，所述方法包含：提供至少一个单晶金属氧化物锭；对所述至少一个单晶金属氧化物锭进行机械加工以形成所述部件；以及在所述机械加工后于所述部件上执行表面处理。2.根据权利要求1所述的方法，其还包含在所述机械加工前对所述至少一个单晶金属氧化物锭进行退火。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单晶金属氧化物是单晶尖晶石。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单晶金属氧化物是单晶YAG。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械加工包含在所述部件中钻孔。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械加工包含对所述至少一个单晶金属氧化物锭进行切片。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述部件是气体注入器。8.根据权利要求1所述的方法，其还包含在所述机械加工前，将第二单晶金属氧化物锭接合至所述至少一个单晶金属氧化物锭。9.一种等离子体处理室的部件，其通过权利要求1所述的方法形成。10.一种等离子体处理室的部件，其中所述部件的面对等离子体的至少一个表面包含单晶金属氧化物材料。11.根据权利要求10所述的部件，其中所述部件的面对等离子体的所述至少一个表面是从单晶金属氧化物锭机械加工而成的。12.根据权利要求10所述的部件，其中面对等离子体的所述至少一个表面包含接合至所述部件的主体的成层的所述单晶金属氧化物材料。13.根据权利要求10所述的部件，其中所述单晶金属氧化物材料是单晶尖晶石。14.根据权利要求10所述的部件，其中所述单晶金属氧化物材料是单晶YAG。15.根据权利要求10所述的部件，其中所述部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：许临，道格拉斯，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：