碳掺杂金属氟氧化物(C:M-0-F)层作为氟等离子体蚀刻过程中的保护层制造技术

本发明专利技术涉及一种制品，所述制品包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳掺杂金属氟氧化物(C：M
‑0‑
F)层作为氟等离子体蚀刻过程中的保护层
[0001]含卤素等离子体(氟、氯、溴、碘)已广泛用于半导体工业，以蚀刻硅晶片。然而，含卤素等离子体也会轰击和侵蚀等离子体蚀刻室的部件和组件，同时产生的颗粒可能污染晶片，导致降低器件产率，和缩短等离子体蚀刻室部件和组件的寿命，这最终导致过程停机时间增加和生产半导体器件的费用增加。
[0002]为了保护器件免受侵蚀、腐蚀和形成污染物，许多氧化物陶瓷，如Al2O3、AlON或Y2O3，被用作抗等离子体蚀刻组件保护材料和涂层。常规的耐等离子体陶瓷之一为氧化钇(Y2O3)。已证明与其它氧化物基陶瓷相比，由于其更高的等离子体侵蚀和腐蚀耐性，对于金属蚀刻和介电硅基蚀刻应用二者，它在等离子体下具有更长的室寿命。
[0003]然而，当在含氟等离子体中使用Y2O3作为蚀刻保护层时，已报道氟等离子体与Y2O3层反应，形成改变的YOF表面层。这个YOF层有剥离并产生颗粒的倾向，造成待蚀刻晶片上的表面污染。这最终导致生产产率的降低，并且很难实现集成电路的高水平过程再现性。
[0004]在J.Vac.Sci.A 27(4)，2009年7月/8月中Kazuhiro等人解释了YOF的形成在四个步骤发生。根据第一步骤，在Y2O3表面上形成氟碳膜。根据第二步骤，氟碳膜的碳和Y2O3的氧反应，形成挥发性CO。由此Y
‑
O键分解。根据第三步骤，分解的Y
‑
O键的钇与氟碳膜的氟反应，并因此形成YOxFy和/或YFx键。
[0005]为了避免这一问题，现有技术提出沉积耐蚀刻氟氧化钇Y
‑
O
‑
F(YxOyFz)涂层，以防止第三步骤，并用作保护层防止涂层表面被氟等离子体和颗粒产生进一步侵蚀。然而，尽管相对于F为化学惰性，但YOF涂层也可能由于氟碳聚合物层的沉积通过YOF表面上氟碳自由基的吸附而经历降解。除其它缺陷外，这些层还影响蚀刻过程，并可能产生大的不受控制的偏移。
[0006]因此，需要一种改进的涂层，所述涂层具有优越的等离子体蚀刻耐性，并为集成电路的生产提供高水平的过程稳定性和再现性。在很多情况下，用适应和调节改善这样的稳定性和再现性。然而，这可能耗时，并且可严重增加生产成本。
[0007]本专利技术的目的在于解决上述问题，并提供一种用于过程室部件的改进涂层，所述涂层具有优越的等离子体蚀刻耐性，并为生产半导体器件的氟等离子体基蚀刻过程提供高水平的过程稳定性和再现性。本专利技术还有的目的在于提供生产这样的改进涂层的方法。
[0008]根据本专利技术，所述问题通过根据独立权利要求1的制品来解决，其中所述制品可优选形成为真空可相容等离子体蚀刻室制品，包括真空可相容基体。从属权利要求描述了本专利技术的进一步和优选的实施方案。
[0009]根据本专利技术，所述制品包括改进的涂层，其中改进的涂层可形成为包含氟化金属氧化物的薄膜，其中薄膜另外包含浓度在0.1at％至10at％范围，优选在0.5at％和2.5at％之间的碳。氟化金属氧化物的金属可以为周期系第III族和或第IV族元素的一种或多种元素。更优选金属可包含钇，或者可以为钇。
[0010]根据另一个实例，保护膜可包括从保护膜的较深部分到保护膜的不太深部分测量氟浓度增加的梯度层，和/或保护膜可以为包括具有不同氟浓度的至少两个层的多层系统，
其中到基体较远层中的氟浓度高于到基体较近层中的氟浓度。
[0011]根据本专利技术的一个优选实施方案，薄膜为MaObFcCd膜，其中0.25＜a＜0.4，0.2＜b＜0.6，0.1＜c＜0.6和0.01＜d＜0.1，其中如果只考虑膜中的这些材料，a+b+c+d＝1。这意味着另外的材料也可能存在于膜中。然而，优选每种另外的材料的浓度不超过5at％。最优选在膜中不存在除难以避免的污染以外的另外材料。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，公开了生产根据本专利技术的制品的方法，其中覆盖至少部分基体的保护膜通过物理气相沉积(PVD)和/或化学气相沉积(CVD)施加。因此，本专利技术的膜通过物理气相沉积(PVD)和/或化学气相沉积(CVD)(例如等离子体增强CVD)施加到用于半导体生产设备的室部件/组件上。本专利技术的膜最适合施加到铝和/或氧化铝和/或阳极化铝和/或经预涂覆铝和/或经预涂覆阳极化铝部件上。一个实例是将热喷涂Y2O3预涂层沉积到阳极化铝上。其它基体也是可能的，例如石英。
[0013]本专利技术的膜可包括或为梯度层，从基体上的纯金属氧化物(Me
‑
O)开始到作为顶层的Me
‑
O
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F
‑
C。膜也可以为两层或多层系统，优选在向表面的方向具有增加的F和/或C浓度。
[0014]本专利技术的膜可包含一个或多个金属和/或金属氧化物层作为对基体的粘附促进手段。
[0015]优选本专利技术的膜具有通过纳米压痕确定至少10GPa的硬度。
[0016]优选本专利技术的膜具有0.1μm至30μm之间的厚度。
[0017]根据一个实施方案，本专利技术的膜具有无定形相，然而，根据一个优选的实施方案，本专利技术的膜具有结晶相，例如三方和/或斜方和/或优选菱形结晶相，如通过x射线衍射确定。
[0018]根据一个优选的实施方案中，本专利技术的膜具有Ra＜1μm，优选Ra＜0.25μm，最优选Ra＜0.025μm的粗糙度。
[0019]根据一个优选的实施方案，本专利技术的膜具有Rpk＜0.25μm，优选Rpk＜0.10μm，最优选Rpk＜0.025μm的降低峰高。
[0020]本专利技术的膜可例如通过等离子体气相沉积(PVD)方法产生，优选反应性溅射方法，例如脉冲DC和/或HiPIMS和或双极HiPIMS和/或调制脉冲功率磁控溅射(MPPS)。如果使用反应性方法，则反应性气体可以为例如含CF气体(如CF4、C2F6、C3F8等)与含氧气体(如O2)的混合物。靶可以为纯金属靶。然而，它也可以为例如陶瓷靶，例如氧化物(优选Y2O3)和/或氟化物(优选YF3)或其混合物。PVD方法特别适合，因为与现有技术(热喷涂、气溶胶沉积)相比，PVD膜的固有密度和孔隙性缺乏特别积极地有利于减少颗粒形成。
[0021]可有利地使用浮动和/或DC和或脉冲DC和/或双极和/或RF基体偏压。可很好地有利使用含Y的热喷预涂层，例如但不限于Y2O3和/或YOF层。
[0022]应用实例为室组件，包括但不限于静电吸盘(ESC)、环(例如工艺套环或单环)、室壁、淋浴头、喷嘴、盖子、衬垫、窗、挡板、紧固件。
[0023]优选在涂覆期间使基体温度保持低于180℃，最优选低于150℃。应注意，可利用更高的温度实现更高的沉积速率，然而有时基体有温度限制。
[0024]现在在实例的基础上并借助附图详细描述本专利技术。
[0025]附图示出为以下：
[0026]图1显示由两次涂覆运行产生的膜的材料组成。
[0027]图2显示在氧化铝、铝和硅上涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制品，所述制品包括
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基体
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覆盖至少部分基体的保护膜，所述膜包括氟化金属氧化物，所属氟化金属氧化物包含元素周期系第III族和/或第IV族元素的一种或多种元素，其特征在于所述保护膜包括具有碳掺杂的氟化金属氧化物，其中碳浓度不低于0.1at％且不高于10at％，优选不低于0.5at％，且更优选不高于2.5at％，其中所述制品为等离子体蚀刻室组件和/或部件，且优选为由静电吸盘、环、工艺套环、单环、室壁、淋浴头、喷嘴、盖子、衬垫、窗、挡板或紧固件形成的组的制品。2.根据权利要求1的制品，其特征在于所述保护膜的金属包含钇，且优选为钇。3.根据权利要求1或2之一的制品，其特征在于所述保护膜具有不小于0.1μm且不大于30μm的涂层厚度。4.根据前述权利要求之一的制品，其特征在于所述保护膜具有Ra＜1μm，优选Ra＜0.25μm，最优选Ra＜0.025μm的粗糙度。5.根据前述权利要求之一的制品，其特征在于所述保护膜具有Rpk＜0.25μm，优选Rpk＜0.10μm，最优选Rpk＜0.025μm的降低峰高。6.根据前述权利要求之一的制品，其特征在于所述保护膜具...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：欧瑞康表面解决方案股份公司，普费菲孔，
类型：发明
国别省市：