用于接合曝露于等离子体的陶瓷部件的抗腐蚀接合试剂及接合方法技术

本发明专利技术的实施例与适用于等离子体处理腔室中的设备的部件结构相关。使用含氟氧化物的釉料、玻璃陶瓷及其组合物将该部件结构的部分接合在一起。该接合材料抗含卤素的等离子体并且显现所需求的机械特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及包括含氟氧化物的釉料、玻璃陶瓷以及其组合物的组成物， 其适用于作为抗等离子体部件结构的表面间的接合剂。施加接合剂的基材可为涂层能相容于接合剂的涂层表面。此外，本专利技术的实施例涉及与接合剂接合的结构，以及关于与部件的多个部分共烧制接合剂以产生接合部件的方法。
技术介绍
此节描述了相关于本专利技术所揭露的实施例的背景主题。申请人不意图，亦不表达或暗示在此节所讨论的
技术介绍
在法律上构成现有技术。釉料是玻璃的一种特别化形式且因此可描述为非晶形固体。玻璃陶瓷是陶瓷的一种特别化形式，其首先形成玻璃，然后通过涉及控制冷却的设计的热处理，经制作而部分结晶。有别于传统烧结陶瓷，玻璃陶瓷不具有结晶晶粒之间的孔洞。在晶粒间的空间由玻璃所填充。玻璃陶瓷与玻璃及传统结晶陶瓷共有许多特性。通过制程技术调整玻璃陶瓷的组成物后，最终材料可显现传统陶瓷不具有的许多先进的特性。釉料与玻璃陶瓷已用于提供保护涂层。为形成保护涂层，一般将陶瓷粉末放进加入黏合剂组成物的悬浮介质，这些成分的组合物产生可施加于待涂层的基材的浆料，然后在控制的时间、温度及环境条件下烧结浆料。烧结期间，当流体涂层材料迅速冷却时，一般会产生釉料；当涂层材料缓慢冷却时，可获得玻璃陶瓷。用于等离子体制程设备的腔室衬垫以及存在于制程腔室内的部件设备曝露于极腐蚀的条件。例如(但不以此限制)，此类制程设备用于制造电子组件以及微机电结构 (MEMQ。例如(但不以此限制)，所述设备经常由诸如氧化铝、氮化铝以及氧化钇的类的陶瓷所建构。这些材料对于一般用于蚀刻含硅电子组件结构的这种含氟等离子体的等离子体抗侵蚀性优于许多五年前在制程技艺中使用的材料。但是，我们仍持续努力以尝试改善蚀刻制程部件的抗侵蚀性，如可延伸制程制备的寿命的方式。最近，提供改善的抗腐蚀性的陶瓷材料以用于代替氧化铝或氮化铝。固体氧化钇部件结构在作为反应性等离子体制程中的半导体设备部件时已展露相当多优点。氧化钇基材一般包含至少99. 9%体积的氧化钇，其具有至少4. 92g/cm3的密度，以及大约0. 02%或更少的水吸收度。氧化钇的平均结晶晶粒尺寸介于约10 μ m至约25 μ m的范围内。由本专利技术的共同专利技术人所开发的有利的含氧化钇实施例基材限制杂质至下列浓度或更低的浓度90ppm Al ； IOppm Ca ； 5ppm Cr ； 5ppm Cu; IOppm Fe ；5ppm K ；5ppm Mg ；5ppmNa ；5ppm Ni ； 120ppm Si ；以及 5ppm Ti。上述通常组成物的含氧化钇基材也可包括上至占体积10%的氧化铝。在典型的反应性等离子体蚀刻速率测试中，其中该反应性蚀刻剂等离子体含有从 CF4及CHF3等离子体源气体所生成的等离子体物种，而固体氧化钇基材抗等离子体的蚀刻优于固体氧化铝基材或固体氮化铝基材。无论选择哪一种陶瓷基材以用于作为等离子体制程部件零件，该陶瓷不容易经机器加工成复杂形状。此外，相较于高强度陶瓷(例如氧化铝、氮化铝、碳化硅以及氮化硅)， 某些先进的抗等离子体陶瓷(诸如氧化钇)显示较低的机械特性。于是，接合一部分陶瓷部件至另一部分以提供期望的整体形状、及结合抗等离子体表面与高机械强度下方结构的优点是需要的。附图说明申请人:已提供说明附图，如参考前述提供的特别的描述及参考示范性实施例的详细描述，可详细了解获得本专利技术示范性实施例的方式。应认知提供附图仅用于需要了解本专利技术示范性实施例时，亦应认知某些广为所知的制程以及设备并不在此说明中以避免混淆本文的主题的专利技术本质。图1代表接合结构的略图100，该接合结构包括第一基材102，该第一基材使用本专利技术实施例所述的这种接合剂以与第二基材110接合。接合剂106在第一基材102以及第二基材110之间烧结，其以产生相邻各基材的过渡层104及108的方式烧结，而接合剂106 位于该结构100的中心。图2显示柱状图200，示出各种固体基材的相对的标准化侵蚀速率，所述固体基材包括氮化铝202、氧化铝204、一系列由不同销售商购得的四种氧化钇O06、208、210以及 212)，以及氟氧化钇玻璃陶瓷214。基材曝露至由包含CF4以及CHF3的源气体生成的含氟等离子体。图3Α至图3Ε显示显微照片，其示出使用本专利技术实施例所述的这种接合剂将氧化铝基材接合氧化钇系基材的多种形态。图3Α显示氧化铝基材接合氧化钇系基材的显微照片300。如图3Α底部的比例所显示，根据50. Oym的比例尺，其倍率为1000倍。图;3Β显示放大图3Α的标记区域306的显微照片306。放大区块308为氧化铝基材，而放大区块310为氧化钇系基材。如图:3Β底部的比例所显示，根据20. 0 μ m的比例尺， 其倍率为2000倍。图3C显示强调氧化铝基材322的放大区块与氧化钇系基材326的放大区块之间的接合区域324的显微照片320。如图3C底部的比例所显示，根据5. 0 μ m的比例尺，其倍率为10000倍。图3D显示图3C上标记区域328的放大的显微照片328。标记区域3M为存在接合剂的区域且标记区域326为氧化钇系基材。如图3D底部的比例所显示，根据Ι.Ομπι的比例尺，其倍率为40000倍。图3Ε显示显微照片330，其是为了显示氧化铝基材332、接合剂玻璃陶瓷338以及氧化钇系基材334的化学成分之间的交互反应区域的接合区域放大图。在氧化钇系基材的表面，颗粒334通过与接合剂338反应，转变成不同组成物。如图3D底部的比例所显示，根据5.0μπι的比例尺，其倍率为10000倍。图4显示如图3Α所说明，用以将氧化铝基材302接合氧化钇系基材304的烧结制程的曲线图。轴402显示以分钟表示的时间，轴404显示以。C表示的温度，而曲线406显示接合制程的曲线。图5Α显示显微照片500，其显示直接邻接过渡区域504的氧化铝基材502的结晶结构，其直接邻接氟氧化钇钕玻璃陶瓷506。图5B显示显微照片508，其显示氟氧化钇钕玻璃陶瓷506于区域508的结晶结构， 其倍率为图5A中所显示的五倍。图6显示曲线图，其显示如图5A及图5B所示用于制备试样的样本的烧结制程，该制程于最高温度1410°C以3小时的时间操作。轴602显示以分钟表示的时间，轴604显示以。C表示的温度，而曲线606显示该烧结制程的曲线。图7显示比较曲线图，其显示于最高温度1430°C以2小时的时间操作的烧结制程， 其中加热速率以及冷却速率与图6中相同。当使用图7的烧结曲线而非使用图6时，申请者描述了形成的接合层的差异。具体实施例方式如详述的序言，应注意，在本说明书以及所附的权利要求中，单一形式的「一」、「一个」以及「该」包括复数指称对象，除非文中以其它方式清楚指明。在使用词汇「约」时，其欲意指呈现的名义上的数值在士 10%以内是正确的。在此描述的材料和方法适用于半导体与MEMS制程机台的部件设备零件的设计及制造。特别而言，该材料与方法涉及接合部件的各别部分以制造通常可抗卤素等离子体的部件设备。特别而言，在此于实施例中所述的部件对含氟等离子体具抵抗性，该含氟等离子体如所知在与部件表面反应以及侵蚀部件表面的方面是存在难题的。例如(但不限)，出自这里所述的材料与方法的特别有利的该类型范例部件零件包括等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种适用于将陶瓷部件的多个部分接合在一起的抗腐蚀接合剂，包含：形成接合剂的氧化物以及氟化物，其中，在该接合剂与该陶瓷部件的至少两个所述部分接触而烧结后，至少一个过渡区域形成于该接合剂以及接触该接合剂的该陶瓷部件的该部分之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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