用于等离子体处理室中的镁铝氧氮化物部件制造技术

提供了用于等离子体处理室系统中的部件。用于处理室系统中的部件包含主体部件本体，该主体部件本体包含镁铝氧氮化物和助烧结剂。该助烧结剂包含氧化钇、钇铝酸盐、稀土金属氧化物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子体处理室中的镁铝氧氮化物部件
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年10月30日申请的美国申请No.63/107,722的优先权利益，其通过引用并入本文以用于所有目的。

技术介绍

[0002]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0003]在形成半导体设备时，使用等离子体处理室以处理衬底。一些等离子体处理室具有在等离子体处理期间被侵蚀的零部件。可使用涂层以保护零部件。然而，温差和其他因素可能导致涂层从零部件上脱落。
[0004]若干商业和技术工艺需要使用反应性氟物质；这些工艺中的一些还涉及高温和/或高真空环境。例如，室清洁工艺可使用远程氟等离子体。如果不允许将室充分冷却，则可以在高于500℃的温度和未满10托的压强下将室的面向等离子体的表面暴露于反应性氟物质。这样的环境导致面向等离子体的表面的腐蚀/侵蚀。被设计适于这样的环境的部件通常以铝、镍、铝氧化物或铝氮化物制成、或以铝、镍、铝氧化物或铝氮化物涂覆。当将这些表面暴露于反应性氟物质时，形成镍氟化物和铝氟化物的反应产物。镍氟化物和铝氟化物用于阻止在低温和中等温度下与氟的进一步反应，但在高温和/或高真空条件下的预期工艺构成风险。镍氟化物和铝氟化物可能从材料表面扩散(例如蒸发、脱落、分离)。随着反应的进行，镍氟化物和铝氟化物的颗粒也可能产生，从而导致预期工艺的颗粒污染和/或化学污染。这些风险将温度限制在大约400到500摄氏度，在该温度下可以将部件安全地暴露于反应性氟物质。

技术实现思路

[0005]为了实现前述目的并根据本公开内容的目的，提供一种用于等离子体处理室系统中的部件。该部件包含：主体部件本体，所述主体部件本体包含镁铝氧氮化物和助烧结剂，其中所述助烧结剂包含氧化钇、钇铝酸盐、稀土金属氧化物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。
[0006]在另一实现方案中，提供了用于形成用于处理室中的部件的方法。主体部件本体由烧结粉末烧结而成，所述烧结粉末包含助烧结剂和当烧结在一起时形成镁铝氧氮化物的粉末混合物，其中所述烧结是在至少1000℃的温度下以形成包含镁铝氧氮化物和助烧结剂的部件，其中所述助烧结剂包含氧化钇、钇铝酸盐、稀土金属氧化物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。
[0007]本公开的这些以及其他特征将在具体实施方式中并结合以下附图而在下文进行更详细的描述。
附图说明
[0008]本公开以示例性的方式而并非限制性的方式描绘于附图的图中，其中相同的附图标记指代相同的元件，且其中：
[0009]图1为一实施方案的高阶流程图。
[0010]图2是一实施方案中设置所使用的基座的示意图。
[0011]图3是一实施方案中可使用的等离子体处理室的示意图。
[0012]图4是伪三相图。
具体实施方式
[0013]现在将参照附图中所描绘的本公开的若干优选的实施方案来对本公开进行详细描述。在下列描述中，阐述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本公开可在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，并未详细描述常规的工艺步骤和/或结构，以免不必要地模糊本公开。
[0014]实施方案提供了用于等离子体处理室的部件，当在高于500℃的温度和低于10托的压强下将其暴露于来自远程氟等离子体的反应性氟时，该部件是抗侵蚀的。这样的部件可包含镁铝氧氮化物和助烧结剂。
[0015]为了便于理解，图1是实施方案中所使用的工艺的高阶流程图。提供主体部件本体(步骤104)。主体部件本体包含镁铝氧氮化物和助烧结剂。主体部件本体可以通过将烧结粉末进行烧结而形成。术语“主体部件本体”的使用意指与由多个不同材料层压层所形成的部件本体相对照，整个部件本体是由单一的镁铝氧氮化物烧结粉末和烧结成分而形成。在一实施方案中，提供助烧结剂粉末混合物和当烧结在一起时形成镁铝氧氮化物的粉末混合物的烧结粉末以形成主体部件本体。助烧结剂可以是氧化钇、钇铝酸盐、稀土金属氧化物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。在某些情况下，助烧结剂包括例如钇或镧等稀土元素的氧化物。在某些情况下，助烧结剂包括例如钙、镁等的碱土金属(例如第2族金属)、或例如钇、镧等稀土金属的氧化物。可用于助烧结剂的示例性材料包括但不限于钙氧化物(例如CaO)、钇氧化物(例如Y2O3)、镧氧化物(例如La2O3)及其组合。助烧结剂可在粉末的约5
‑
10％(重量计)的浓度下提供。当烧结在一起时形成镁铝氧氮化物的粉末可包含与铝氮化物或铝氧氮化物粉末混合的粉末MgAl2O4或氧化铝
‑
氧化镁。当烧结在一起时形成镁铝氧氮化物的粉末还可以包含铝氧化物。在其他实施方案中，形成镁铝氧氮化物的粉末是形成为尖晶石晶体、然后研磨以形成粉末的镁铝氧氮化物。在该实施方案中，烧结粉末是MgAl2O4粉末、氧氮化物粉末和氧化钇的粉末混合物。在该实施方案中，使用氧化钇作为助烧结剂改善最终部件的抗腐蚀性。将烧结粉末放入模具中。
[0016]在该实施方案中，用于由烧结粉末形成主体部件本体的烧结可使用各种烧结工艺中的一个，例如冷压、热压、温压、热均压、生胚和火花等离子体烧结。在某些实施方案中，可以将烧结粉末加热到至少1000℃持续至少2小时。在某些实施方案中，烧结加热持续至少1天。在该实施方案中，提供的压力在约28百万帕(MPa)至约69MPa的范围。在该实施方案中，将粉末加热到约1100℃至1700℃的范围的温度。
[0017]图2是部件200的主体部件本体204的示意图。在该示例中，部件200是基座。在该实施方案中，主体部件本体由经烧结的镁铝氧氮化物的介电陶瓷形成。主体部件本体204具有
暴露于反应性卤素物质的表面208。在某些实施方案中，表面208是面向等离子体的表面。面向等离子体的表面是在晶片或衬底处理期间暴露于等离子体、或在高温和低压下暴露于反应性卤素物质的表面。反应性卤素物质可由远程等离子体或热反应性氟形成。
[0018]在多种实施方案中，将主体部件本体204在烧结之后加工和抛光。该加工可以是钻孔、研磨、水射流切割、介质喷砂和激光烧蚀中的至少一者。
[0019]将部件200安装在等离子体处理室中(步骤108)。在此实施方案中，部件200可用作用于支撑等离子体处理室中的处理晶片或衬底的基座。
[0020]为了便于理解，图3示意性地显示了可在实施方案中使用的等离子体处理室系统300的示例。等离子体处理室系统300包括其中具有等离子体处理室304的等离子体反应器302。由功率匹配网络308调谐的等离子体电源306供电给位于介电感应功率窗312附近处的变压器耦合等离子体(TCP)线圈310，以通过提供感应耦合功率而在等离子体处理室304中产生等离子体314。峰部372从等离子体处理室304的室壁376延伸到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理室系统中的部件，其包含：主体部件本体，所述主体部件本体包含镁铝氧氮化物和助烧结剂，其中所述助烧结剂包含氧化钇、钇铝酸盐、稀土金属氧化物和稀土金属铝酸盐中的至少一者。2.根据权利要求1所述的部件，其中所述镁铝氧氮化物包含MgAl2O4和铝氧氮化物。3.根据权利要求2所述的部件，其中所述主体部件本体中镁比氮的摩尔比是在30:1至3:10的范围内。4.根据权利要求2所述的部件，其中所述主体部件本体中镁比氮的摩尔比是在2:1至4:1的范围内。5.根据权利要求1所述的部件，其中当所述部件在至少500℃的温度下时将所述部件暴露于反应性卤素物质。6.根据权利要求1所述的部件，其中所述主体部件本体形成以下至少一者的一部分：衬垫、峰部、介电功率窗、喷头、静电卡盘以及基座，且其中当所述部件在至少500℃的温度下时将所述部件暴露于反应性卤素物质。7.根据权利要求1所述的部件，其中所述镁铝氧氮化物呈[(AlN)
X
·
(Al2O3)1‑
X
]
Y
·
[Al2O3·
MgO]1‑
Y
的形式，其中0.30≤X≤0.37且其中0.1≤Y≤0.9。8.一种...

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