用于使用应力释放层防止部件破裂的方法和设备技术

用于保护工艺腔室的零件免于沉积材料的热循环效应的方法和设备。在一些实施例中，保护工艺腔室的零件的方法包括以下步骤：使用弱碱或弱酸来湿法蚀刻零件；通过喷砂来清洁零件；使用应力释放层来涂覆零件的表面的至少一部分。应力释放层形成大约50微米至大约250微米厚的连续层并且被配置成从在零件上沉积的铝的热循环中保持零件的结构完整性。所述方法也包括在形成应力释放层之后使用经加热的去离子水冲洗来湿法清洁零件。离子水冲洗来湿法清洁零件。离子水冲洗来湿法清洁零件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用应力释放层防止部件破裂的方法和设备


[0001]本原理的实施例总体涉及半导体基板的半导体处理。

技术介绍

[0002]大规模集成电路(LSI)长期以来使用铝作为互连材料。在LSI中使用单层布线时，膜厚约为1微米。技术的进步，诸如阻挡金属层的使用，允许膜厚度减低到约0.3微米到0.6微米。然而，最近，半导体工业转而要求将膜厚度从约1.5微米增加到约6微米或更多，以便支持先进的封装技术。随着膜厚度的增加，靶材消耗得更快并且缩短了处理套件的使用寿命，从而降低生产率。专利技术人已观察到，在产生增加的膜厚度的铝沉积腔室中，处理套件部件需要比靶材更频繁地维护，导致额外的停机时间来更换处理套件部件，然后在使用寿命结束时以更多的停机时间来更换靶材。
[0003]据此，专利技术人提供了改进的处理套件部件的使用寿命，增加了生产量同时减低了维护成本。

技术实现思路

[0004]本文提供用于增加在工艺腔室中使用的零件的使用寿命的方法和设备。
[0005]在一些实施例中，保护工艺腔室的零件的方法包括以下步骤：使用弱碱或弱酸来湿法蚀刻零件；通过喷砂(bead blasting)来清洁零件；使用应力释放层来涂覆零件的表面的至少一部分，其中应力释放层形成大约50微米至大约250微米厚的连续层并且被配置成从在零件上沉积的铝的热循环中保持零件的结构完整性；以及使用经加热的去离子水冲洗来湿法清洁零件。
[0006]在一些实施例中，所述方法可进一步包括其中应力释放层由基于氧化铝(Al2O3)的材料形成；其中使用等离子体喷洒工艺来涂覆零件的表面的所述至少一部分；其中使用全氢聚硅氮烷(PHPS)工艺来涂覆零件的表面的所述至少一部分；其中零件是由陶瓷材料形成的沉积环；其中应力释放层形成大约100微米至大约150微米厚的连续层；其中零件是由陶瓷材料形成的静电卡盘；其中热循环在大约200摄氏度和大约400摄氏度之间；其中应力释放层具有与在真空下沉积的铝的第一粘附阈值，以及在零件由陶瓷材料形成时与零件的第二粘附阈值，并且其中第一粘附阈值大于第二粘附阈值；和/或其中零件上沉积的铝超过零件的厚度。
[0007]在一些实施例中，保护工艺腔室的零件的方法可包括以下步骤：使用应力释放层来涂覆零件的表面的至少一部分，其中应力释放层形成大约50微米至大约250微米厚的连续层，其中应力释放层被配置成具有比与底层材料的粘附阈值更高的对于在应力释放层上沉积的材料的粘附阈值，并且其中应力释放层被配置成从在零件上沉积的铝的在大约200摄氏度和大约400摄氏度之间的热循环中保持零件的结构完整性。
[0008]在一些实施例中，所述方法可进一步包括以下步骤：在涂覆零件之前，使用弱碱或弱酸来湿法蚀刻零件，以及在涂覆零件之前，通过喷砂来清洁零件；其中应力释放层由基于
氧化铝(Al2O3)的材料形成；其中将使用粉末状氧化铝的等离子体喷洒工艺用于涂覆零件的表面的所述至少一部分；其中零件是由陶瓷材料形成的沉积环；其中应力释放层形成大约100微米至大约150微米厚的连续层；其中零件是由陶瓷材料形成的静电卡盘；和/或其中应力释放层具有与在真空下沉积的铝的第一粘附阈值，以及在零件由陶瓷材料形成时与零件的第二粘附阈值，并且其中第一粘附阈值大于第二粘附阈值。
[0009]在一些实施例中，用于安装到工艺腔室中的设备可包括：沉积环，所述沉积环具有含有应力释放层的上表面的至少一部分，其中应力释放层是厚度为大约50微米至大约250微米的氧化铝层，并且被配置成具有比与沉积环材料的粘附阈值更高的与在真空中沉积的铝的粘附阈值。
[0010]在一些实施例中，所述设备可进一步包括其中应力释放层被配置成减低由在沉积环上沉积的铝的在大约200摄氏度和大约400摄氏度之间的热循环所产生的应力。
[0011]下面讨论其他和进一步的实施例。
附图说明
[0012]可通过参考在附图中描绘的本原理的说明性实施例来理解上面简要概括并在下面更详细讨论的本原理的实施例。然而，附图仅图示了本原理的典型实施例并且因此不应被认为是对范围的限制，因为本原理可允许其他等效的实施例。
[0013]图1描绘了根据本原理的一些实施例的工艺腔室的横截面图。
[0014]图2描绘了根据本原理的一些实施例的在铝沉积工艺之后的基板支撑组件的横截面图。
[0015]图3描绘了根据本原理的一些实施例的在铝沉积之后的沉积环的横截面图。
[0016]图4描绘了根据本原理的一些实施例的沉积环的横截面图。
[0017]图5描绘了根据本原理的一些实施例的具有应力释放层的沉积环的横截面图。
[0018]图6描绘了根据本原理的一些实施例的在沉积铝之后的具有应力释放层的沉积环的横截面图。
[0019]图7是根据本原理的一些实施例的施加应力释放层的方法。
[0020]为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元件。附图未按比例绘制并且为了清楚起见可能被简化。一个实施例的元件和特征可有益地并入其他实施例中而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0021]方法和设备提供了用于增加在工艺腔室中使用的零件的使用寿命的低成本工艺。应力释放层被涂覆在零件表面上，以达成改进的结构强度并减低零件的破裂以增加零件的使用寿命、减低维护。减少的停机时间增加了生产率和处理量。涂层可施加于工艺腔室中的任意数量的零件，并且是工艺透明的(不影响晶片性能)。使用本原理的方法和设备，套件使用寿命可增加多达40％至100％。以千瓦小时为单位，改进可从大约1800kWh到大约2500kWh或更多。
[0022]本文使用涉及工艺腔室的沉积环的用例作为示例，但是所述用例并不意味着以任何方式进行限制，因为可在任何腔室零件上使用涂层工艺以保持在零件的使用寿命内的零
件的结构完整性。在沉积环的情况下，响应于铝沉积的增加，先前的努力包括增加静电卡盘(ESC)的高度和减低矾土(alumina)陶瓷沉积环的厚度，以便为围绕晶片形成的额外的铝沉积空出空间，以满足靶材使用寿命。专利技术人发现，随着沉积环厚度的减低和铝沉积的增加，当沉积环上的铝沉积厚度大于沉积环厚度时(当铝沉积厚度大约为沉积环厚度的四到六倍时)，沉积环中形成破裂。
[0023]专利技术人还发现，造成矾土沉积环破裂的原因有两个：铝(沉积材料)和矾土(底层材料)的热膨胀系数和粘附上的差异，以及铝的体积的热膨胀系数超过了矾土的张力。专利技术人发现，通过在沉积环的矾土材料上使用氧化铝涂层，防止了沉积环的破裂。与沉积环的矾土相比，涂层更牢固地粘附至沉积的铝，从而允许铝与涂层独立于矾土而膨胀和收缩。实际上，当由于加热膨胀和冷却收缩引起的压缩力和拉伸力克服了涂层和矾土之间较小的粘附阈值时，涂层与铝沉积物结合且与矾土解结合。
[0024]图1是根据一些实施例的PVD腔室100的横截面图。PVD腔室100代表示例腔室(不旨在限制)，其中可并入本原理的方法和设备。PVD腔室100可用于将铝和其他材料沉积到可包含半导体结构的晶片1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】1.一种保护工艺腔室的零件的方法，包括以下步骤：使用弱碱或弱酸来湿法蚀刻所述零件；通过喷砂来清洁所述零件；使用应力释放层来涂覆所述零件的表面的至少一部分，其中所述应力释放层形成大约50微米至大约250微米厚的连续层并且被配置成从在所述零件上沉积的铝的热循环中保持所述零件的结构完整性；以及使用经加热的去离子水冲洗来湿法清洁所述零件。2.如权利要求1所述的方法，其中所述应力释放层由基于氧化铝(Al2O3)的材料形成。3.如权利要求1所述的方法，其中使用等离子体喷洒工艺来涂覆所述零件的所述表面的所述至少一部分。4.如权利要求1所述的方法，其中使用全氢聚硅氮烷(PHPS)工艺来涂覆所述零件的所述表面的所述至少一部分。5.如权利要求1所述的方法，其中所述零件是由陶瓷材料形成的沉积环。6.如权利要求1所述的方法，其中所述应力释放层形成大约100微米至大约150微米厚的连续层。7.如权利要求1所述的方法，其中所述零件是由陶瓷材料形成的静电卡盘。8.如权利要求1所述的方法，其中所述热循环在大约200摄氏度和大约400摄氏度之间。9.如权利要求1所述的方法，其中所述应力释放层具有与在真空下沉积的铝的第一粘附阈值，以及在所述零件由陶瓷材料形成时与所述零件的第二粘附阈值，并且其中所述第一粘附阈值大于所述第二粘附阈值。10.如权利要求1所述的方法，其中所述零件上沉积的所述铝超过所述零件的厚度。11.一种保护工艺腔室的零件的方法，包括以下步骤：使用应力释放层来涂覆所述零件的表面的至少一部分，其中所述应力释放层形成大约50微米至大约250微米厚的连续层，其中所述应力释放层被配置具有比与底层材料的粘附阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田优一，陈国威，C，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：