氧化钇基涂层组成物制造技术

本文公开一种保护性涂层组成物，在经涂覆的物件(诸如腔室部件)暴露于恶劣化学性环境(诸如氢基和/或卤素基环境)和/或在经涂覆的物件(诸如腔室部件)暴露于高能量等离子体时，所述保护性涂层组成物为所述物件提供抗腐蚀性和抗冲蚀性。本文还描述了一种使用电子束离子辅助沉积、物理气相沉积或等离子体喷涂利用保护性涂层涂覆物件的方法。本文还描述了一种处理晶片的方法，所述方法呈现出平均每个晶片少于约5个钇基微粒缺陷。少于约5个钇基微粒缺陷。少于约5个钇基微粒缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化钇基涂层组成物


[0001]大体上，本公开内容的实施例涉及一种使用离子辅助沉积、等离子体喷涂或物理气相沉积利用氧化钇基保护性涂层组成物涂覆腔室部件的方法。

技术介绍

[0002]在半导体工业中，通过生产尺寸持续缩小的结构的许多制造工艺来制造元件。随着元件几何尺寸缩减，控制处理均匀性和可重复性变得更具挑战性。
[0003]现有的制造工艺将半导体处理腔室部件暴露于高能量侵蚀性等离子体和/或腐蚀性环境，这可能对半导体处理腔室部件的完整性有害，并可能进一步对控制处理均匀性和可重复性具有挑战。
[0004]因此，某些半导体处理腔室部件(如，衬垫、门、盖等)涂覆有钇基保护性涂层。由于氧化钇(Y2O3)在侵蚀性等离子体环境中的良好的抗冲蚀性和/或抗溅射性，因此氧化钇(Y2O3)通常在蚀刻腔室部件中使用。
[0005]获得能对高能量侵蚀性等离子体所引起的溅射提供物理抗性，以及对腐蚀性环境所引起的腐蚀提供化学抗性的保护性涂层将是有利的。

技术实现思路

[0006]在某些实施例中，本公开内容涉及经涂覆腔室部件。经涂覆腔室部件包括主体及抗腐蚀和冲蚀性的涂层。抗腐蚀和冲蚀性的涂层包括摩尔浓度范围从约0.1摩尔％上达37摩尔％的氧化钇及摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约99.9摩尔％的氧化铝的单相掺合物。
[0007]在某些实施例中，本公开内容涉及用于涂覆腔室部件的方法。所述方法包括进行电子束离子辅助沉积(电子束IAD)、物理气相沉积(PVD)或等离子体喷涂，以沉积抗腐蚀和冲蚀性的涂层。抗腐蚀和冲蚀性的涂层包括摩尔浓度范围从约0.1摩尔％上达37摩尔％的氧化钇及摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约99.9摩尔％的氧化铝的单相掺合物。
[0008]在某些实施例中，本公开内容涉及用于处理晶片的方法。所述方法包括：在包括涂覆有抗腐蚀和冲蚀性的涂层的至少一个腔室部件的腔室中处理晶片。抗腐蚀和冲蚀性的涂层包括摩尔浓度范围从约0.1摩尔％上达37摩尔％的氧化钇及摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约99.9摩尔％的氧化铝的单相掺合物。
附图说明
[0009]在随附的附图中通过示例而非限制的方式示出本专利技术，在附图中以类似的附图标记指示相似的元件。应当注意，本公开内容中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定是相同的实施例，并且此种引用意味着至少一个。
[0010]图1描绘了处理腔室的一个实施例的截面图。
[0011]图2A描绘了可应用在使用高能微粒的各种沉积技术(诸如离子辅助沉积(IAD))的沉积机制。
[0012]图2B描绘了IAD沉积设备的示意图。
[0013]图3示出了由一个或多个保护性涂层覆盖的物件(例如，盖)的截面侧视图。
[0014]图4A示出了根据一个实施例的具有保护性涂层的腔室盖的透视图。
[0015]图4B示出了根据一个实施例的具有保护性涂层的腔室盖的横截面侧视图。
[0016]图5示出了根据实施例的一种利用保护性涂层涂覆物件的方法。
[0017]图6示出了根据实施例的一种用于在包括涂覆有保护性涂层的至少一个腔室部件的处理腔室中处理晶片的方法。
[0018]图7示出了氧化铝和氧化钇的相图。
[0019]图8显示了在700RFhrs腔室马拉松进行侵蚀性化学反应期间，与对照YO涂层相比，使用根据实施例的保护性涂层生成的总钇基微粒。
[0020]图9显示了根据实施例的保护性涂层与对照YO涂层相比，每个晶片的总钇基缺陷。
[0021]图10A、图10B、图10C和图10D显示了当涂层暴露于酸性应力测试时，与对照YO涂层(图10A)、对照YAM涂层(图10B)和对照YAG涂层(图10C)相比，根据实施例的保护性涂层的化学抗性(图10D)。
[0022]图11描绘了可用于沉积根据实施例的保护性涂层的物理气相沉积技术的示意图。
[0023]图12描绘了可用于沉积根据实施例的保护性涂层的等离子体喷涂沉积技术的示意图。
具体实施方式
[0024]半导体制造工艺将半导体处理腔室部件暴露于高能量侵蚀性等离子体环境和腐蚀性环境。为了保护处理腔室部件不受这些侵蚀性环境影响，腔室部件涂覆有保护性涂层。
[0025]因具有良好的抗冲蚀性，氧化钇(Y2O3)通常在腔室部件(例如，蚀刻腔室部件)的涂层中使用。尽管具有良好的抗冲蚀性，氧化钇在侵蚀性蚀刻化学反应中的化学性质并不稳定。像氟、氯、溴等自由基很容易以化学方式攻击氧化钇，从而导致钇基微粒形成。钇基微粒导致蚀刻应用中的缺陷。因此，许多业界(如，逻辑业界)已开始就产品晶片上的钇基缺陷制定严格的规范。
[0026]为了符合这些严格的规范，确认如下保护性涂层是有益的：所述保护性涂层组成物可对高能量侵蚀性等离子体引起的溅射提供物理抗性，并且可对侵蚀性化学环境引起的化学性攻击提供化学抗性。
[0027]在此公开内容中，保护性涂层已被确认为与纯氧化钇(Y2O3)和其他钇基材料相比具有改善的化学稳定性，同时与纯氧化铝(Al2O3)相比维持了对高能量侵蚀性等离子体的物理抗性。
[0028]在某些实施例中，本文所述的保护性涂层为抗腐蚀和抗冲蚀性涂层，所述涂层包括氧化铝和氧化钇的单相掺合物。在某些实施例中，保护性涂层是非晶质的。由于保护性涂层的非晶性质，与处在结晶相下的涂层相比，所述保护性涂层包括更多氧化铝。氧化钇和氧化铝的晶质涂层受限于(如图7所示的)氧化铝
‑
氧化钇相图中描绘的相。举例来说，根据图7的相图中的A区，在低于约2080K的温度下，在大于0但小于约0.37的氧化钇摩尔分数范围(与相图中表示晶质钇铝石榴石(YAG)的第一垂直线B相关联的氧化钇摩尔分数)，，将形成具有两相(即，晶质YAG相和晶质氧化铝相)的晶质氧化钇
‑
氧化铝涂层。本文所述的涂层通
过利用氧化铝和氧化钇的组成物形成单相(例如，非晶相)的氧化铝和氧化钇掺合物，而偏离常规相图，否则所述组成物将落入A区。
[0029]在不被视为限制的情况下，相信由于本文所述的某些涂层的非晶性质，将更多的铝基组分引入涂层中并使涂层对恶劣的化学性环境(例如，酸性环境、氢基环境和卤素基环境)更具有化学抗性，同时在涂层中仍维持足够量的钇基组分以使涂层对高能量等离子体环境具有物理抗性是可能的。
[0030]在某些实施例中，本公开内容涉及一种用于利用本文所述的任何保护性涂层涂覆腔室部件的方法。可用本文所述的保护性涂层涂覆会在处理腔室中暴露于恶劣化学性环境和/或高能量等离子体环境的任何腔室部件。可涂覆腔室部件的面向处理环境侧，并且任选地涂覆腔室部件的其他侧。可受益本文中类涂层的合适腔室部件包括但不限于：盖、衬垫、门、喷嘴等。可使用离子辅助沉积(IAD)(例如，使用电子束IAD(EB
‑
IAD))在腔室部件的主体的面向处理环境(例如，等离子体环境和/或化学性环境)侧上形成保护性涂层。在某些实施例中，可使用等离子体喷涂沉积或物理气相沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种经涂覆的腔室部件，包括：主体；以及保护性涂层，所述保护性涂层包括：摩尔浓度范围从约0.1摩尔％至高达37摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约99.9摩尔％的氧化铝的单相掺合物(single phase blend)。2.如权利要求1所述的经涂覆的腔室部件，其特征在于，所述保护性涂层为非晶质的并且具有低薄膜应力。3.如权利要求1所述的经涂覆的腔室部件，其特征在于，所述保护性涂层包括摩尔浓度范围从约10摩尔％至高达37摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约90摩尔％的氧化铝。4.如权利要求1所述的经涂覆的腔室部件，其特征在于，所述保护性涂层包括摩尔浓度范围从约5摩尔％至约20摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从约80摩尔％至约95摩尔％的氧化铝。5.如权利要求1所述的经涂覆的腔室部件，其特征在于，所述经涂覆腔室部件包括盖、盖衬垫、喷嘴、基板支撑组件、气体分配板、喷头、静电吸盘、遮蔽框(shadow frame)、基板固持框、处理配件环、单环、腔室壁、基座、衬垫配件(liner kit)、屏蔽件、等离子体筛(plasma screen)、均流器(flow equalizer)、冷却基座、腔室观察口或腔室衬垫。6.如权利要求1所述的经涂覆的腔室部件，其特征在于，所述保护性涂层在化学上对抗腐蚀性化学物质，并且在物理上对抗高能量等离子体，并且其中所述腐蚀性化学物质包括氢基化学物质、卤素基化学物质或它们的混合物。7.一种涂覆腔室部件的方法，包含以下步骤：执行电子束离子辅助沉积(电子束IAD)、物理气相沉积(PVD)或等离子体喷涂，以将保护性涂层沉积在腔室部件上，其中所述保护性涂层包括摩尔浓度范围从约0.1摩尔％至高达37摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约99.9摩尔％的氧化铝的单相掺合物(single phase blend)。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述保护性涂层为非晶质的并且具有低薄膜应力。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述保护性涂层包括摩尔浓度范围从约10摩尔％至高达约37摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从63摩尔％以上至约90摩尔％的氧化铝。10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述保护性涂层包括摩尔浓度范围从约5摩尔％至约20摩尔％的氧化钇与摩尔浓度范围从约80摩尔％至约95摩尔％的氧化铝。11.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：