铒基耐等离子体陶瓷涂层的非直视性沉积制造技术

本发明专利技术描述了一种使用非直视性(non

【技术实现步骤摘要】
铒基耐等离子体陶瓷涂层的非直视性沉积
[0001]本申请是申请日为2017年1月23日、申请号为“201780038885.6”、专利技术名称为“铒基耐等离子体陶瓷涂层的非直视性沉积”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开的实施例关于一种使用非直视性沉积(non
‑
line of sight deposition；NLOS)技术涂覆具有含铒陶瓷涂层的腔室部件的方法。

技术介绍

[0003]各制造工艺将半导体处理腔室部件暴露于高温、高能等离子体、腐蚀性气体的混合物、高应力及其组合中。这些极端条件可侵蚀和/或腐蚀腔室部件，从而增大腔室部件对缺陷的敏感性。希望减小这些缺陷并改进部件在这种极端环境中的耐侵蚀性和/或耐腐蚀性。
[0004]通常通过各种方法(诸如热喷涂、溅射或蒸发技术)在腔室部件上沉积防护层。在这些技术中，不直接暴露于涂层材料源(例如，不在材料源的视线中)的腔室部件的表面由比直接暴露于涂层材料源的表面显著更薄的涂层涂覆。这可能导致劣质薄膜、低密度薄膜，或腔室部件的一部分完全未涂覆。
[0005]一些材料比其他材料对特定恶劣环境具有更强的耐侵蚀性和/或耐腐蚀性。

技术实现思路

[0006]本文所描述的实施例中的一些包括一种使用含铒氧化物、含铒氟氧化物、或含铒氟化物以通过非直视性(non
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line of sight；NLOS)沉积方法在腔室部件上建立耐等离子体陶瓷涂层的方法。在实施例中可使用的这些NLOS方法为化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)。
[0007]在一些实施例中，腔室部件包括具有在10:1与200:1之间的深宽比的部分。腔室部件另外包括在该腔室部件的部分的表面上的耐等离子体陶瓷涂层。该耐等离子体陶瓷涂层由含铒氧化物、含铒氧氟化物或含铒氟化物组成。该耐等离子体陶瓷涂层具有约零孔隙率且具有均匀厚度，该均匀厚度具有小于+/
‑
5％的厚度变化。
[0008]在一些实施例中，腔室部件包括具有在10:1与200:1之间的深宽比的部分。该腔室部件另外包括在腔室部件的部分的表面上的耐等离子体陶瓷涂层。该耐等离子体陶瓷涂层由Er2O3组成。该耐等离子体陶瓷涂层具有约零孔隙率且具有均匀厚度，该均匀厚度具有小于+/
‑
5％的厚度变化。
附图说明
[0009]在以下附图中通过示例而非限制的方式说明本公开案，其中相同的附图标记指示相似组件。应当注意，在本公开中对“一”或“一个”实施例的不同引用不一定指同实施例，并且该引用意指至少一个。
[0010]图1描绘了处理腔室的一个实施例的剖面图。
[0011]图2描绘了根据实施例的根据各种原子层沉积技术和化学气相沉积技术的沉积工艺。
[0012]图3A示出了根据实施例的使用原子层沉积或化学气相沉积建立陶瓷涂层的方法。
[0013]图3B示出了根据实施例的使用原子层沉积建立陶瓷涂层的方法。
[0014]图4A至图4D描绘根据不同实施例的多组分涂层组成的变化。
[0015]图5A描绘根据实施例的腔室部件(喷头)。
[0016]图5B描绘根据实施例的具有大深宽比的气体导管的放大视图，其中该气体导管的内部有涂层。
[0017]图6是比较不同陶瓷每小时以微米为单位的等离子体蚀刻侵蚀速率的图表。
具体实施方式
[0018]本文所描述的实施例包括使用非直视性(NLOS)沉积工艺在腔室部件或其他制品上沉积含有铒基氧化物、铒基氟化物、或铒基氟氧化物的铒基耐等离子体陶瓷涂层的方法。NLOS沉积工艺可以是化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)，也称为原子层外延、原子单层外延和原子层化学气相沉积。在一些实施例中，耐等离子体涂层可由多层堆叠组成。该多层堆叠可包括含铒氧化物层或含铒氟化物层作为一层、不同氧化物或氟化物材料作为另一层、以及Er2O3、ErF3、Al2O3、YF3、Y2O3或ZrO2的一个或多个额外层。可重复该层序列直到达到所期望的厚度。可退火此多层堆叠以在第一层、第二层与任意额外层之间建立一个或多于一个相互扩散的固态相。该相互扩散多层堆叠可以是包括不同层的组成材料的均质或大致均质的涂层。
[0019]本文所描述的实施例使得腔室部件和其他制品的高深宽比特征能够由含铒氧化物、含铒氟化物和含铒氧氟化物的耐等离子体陶瓷涂层有效地涂覆。该耐等离子体陶瓷涂层为保形的(例如，具有小于约+/
‑
5％的厚度变化)并且很致密(例如，具有0％或约0％的孔隙率)。含铒氧化物、含铒氟化物和含铒氧氟化物的耐等离子体陶瓷涂层可对诸如CCl4/CHF3等离子体蚀刻化学物质的特定等离子体蚀刻化学物质具有特定耐腐蚀性和耐侵蚀性。
[0020]CVD允许材料在制品表面上保形沉积。挥发性前驱物或前驱物的混合物以稳定速率流经处理腔室。前驱物将以在制品表面上沉积期望产物的方式在腔室内反应。所沉积材料的数量是沉积时间的函数。沉积时间越长，所得薄膜越厚。也将经常产生化学反应的其他副产物；这些副产物由穿过腔室的气流来移除。CVD工艺可在从常压到低压(即：～10
‑8托)的压力范围内。
[0021]ALD允许材料在与制品的表面的化学反应过程中的受控自限制沉积。除了是保形工艺外，ALD也是均匀工艺。制品的所有暴露面将具有相同或大致相同数量的沉积材料。ALD工艺的典型反应循环以前驱物大量涌进ALD腔室开始。随后在第二前驱物引入ALD腔室中并随后冲净之前，将前驱物从ALD腔室冲净。制品表面与化学前驱物的反应产生一个原子层厚度的化学接合层。冲净可由工艺产生的过剩材料。不同于CVD，使用ALD生长的材料的厚度不取决于沉积时间。对于ALD，材料的最终厚度取决于运行的反应循环的数目，因为每个反应循环将生长出一个原子层厚度的层。
[0022]处理腔室部件(诸如喷头、喷嘴、扩散器和气体管线)将受益于具有这些耐等离子
体含铒陶瓷涂层以在极端蚀刻环境中保护它们。这些腔室部件的许多具有介于10:1与200:1之间的范围内的深宽比，其使它们难以使用常规视线沉积方法很好地涂覆。本文所描述的实施例使得诸如前述处理腔室部件的高深宽比制品能够由保护制品的耐等离子体陶瓷涂层涂覆。例如，实施例使得气体管线的内部、喷嘴的内部、喷头中孔的内部等能够涂覆有含铒陶瓷涂层。
[0023]图1是根据本专利技术的实施例的具有由耐等离子体陶瓷涂层(即，氧化铒基涂层、氟化铒基涂层或氟氧化铒基涂层)涂覆的一个或多个腔室部件的半导体处理腔室100的剖面图。处理腔室100可用于在其中提供具有等离子体处理条件的腐蚀性等离子体环境的工艺。例如，处理腔室100可以是用于等离子体蚀刻器或等离子体蚀刻反应器、等离子体清洗器等的腔室。可包括耐等离子体陶瓷涂层的腔室部件的示例包括具有复杂形状的腔室部件和具有大深宽比的孔。一些示例性腔室部件包括：基板支撑组件148、静电卡盘(ESC)150、环(例如，处理套组环或单环)、腔室壁、基座、气体分配板、处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制品，包含：表面；以及耐等离子体陶瓷涂层，所述耐等离子体陶瓷涂层在所述制品的所述表面上，其中所述耐等离子体陶瓷涂层具有约零孔隙率并具有均匀厚度，所述均匀厚度具有小于+/
‑
5％的厚度变化，并且其中所述耐等离子体陶瓷涂层选自由以下各项组成的组：含铒氟化物Y
x
Er
y
F
z
，其中x、y和z被选择使得所述含铒氟化物Y
x
Er
y
F
z
包含高于0摩尔％至低于100摩尔％的YF3和高于0摩尔％至低于100摩尔％的ErF3，以及含铒氟氧化物Y
w
Er
x
O
y
F
z
，其中w、x、y和z被选择使得所述含铒氟氧化物Y
w
Er
x
O
y
F
z
包含高于0摩尔％至低于100摩尔％的Y2O3,YF3,Er2O3和ErF3中的二者或更多者，其中所述制品包含具有在10:1与200:1之间的深宽比的部分，并且其中涂覆有所述耐等离子体陶瓷涂层的所述制品的所述表面包括所述制品的所述部分。2.如权利要求1所述的制品，其中所述制品是腔室部件，所述腔室部件选自由喷头、扩散器、喷嘴和气体管线组成的群组。3.如权利要求1所述的制品，其中所述制品包括导管，其中在其上沉积所述耐等离子体陶瓷涂层的所述制品的所述表面包括具有在50:1与200:1之间的深宽比的所述导管的内表面。4.如权利要求1所述的制品，其中所述耐等离子体陶瓷涂层具有2nm至1微米的厚度。5.一种腔室部件，包含：部分，所述部分具有在10:1与200:1之间的深宽比；以及耐等离子体陶瓷涂层，所述耐等离子体陶瓷涂层在所述腔室部件的表面上，其中所述耐等离子体陶瓷涂层具有约零孔隙率并具有均匀厚度，所述均匀厚度具有小于+/
‑
5％的厚度变化，并且其中所述耐等离子体陶瓷涂层包含多层堆叠，所述多层堆叠包含：第一层，所述第一层本质上由Er2O3或ErF3组成；以及第二层，所述第二层由不同于所述第一层的材料组成，其中所述第二层本质上由E
r2
O3、Al2O3、ErF3、Y2O3、YF3或ZrO2组成。6.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述腔室部件选自由喷头、扩散器、喷嘴和气体管线组成的群组。7.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述深宽比在50:1与200:1之间。8.如权利要求7所述的腔室部件，其中具有所述深宽比的所述部分是导管。9.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由YF3组成。10.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述耐等离子体陶瓷涂层进一步包括一层或多层额外层，所述一层或多层额外层中的每一层本质上由E
r2
O3、Al2O3、ErF3、Y2O3或YF3组成。11.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由Al2O3组成。12.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由Y2O3组成。13.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由ErF3组成。
14.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由YF3组成。15.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本质上由Er2O3组成并且所述第二层本质上由ZrO2组成。16.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述第一层本...

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