抗反应性等离子体处理的保护涂层制造技术

本发明专利技术的实施方式涉及含金属氧氟化物的釉料或含金属氟化物的釉料组合物、玻璃陶瓷组合物及其组合，其可用作抗等离子体固体基板或在其它基板上的抗等离子体保护涂层。本发明专利技术还描述制造各种结构的方法，所述方法包括掺入上述组合物，所述结构包括固体基板及在基板表面上的涂层，所述基板具有高于约１６００℃的熔点，诸如为铝氧化物、铝氮化物、石英、硅碳化物、硅氮化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抗反应性等离子体处理的保护涂层本专利技术要求于2008年11月12日递交的题名为“ProtectiveCoatingResistanttoReactivePlasmaProcessing”的美国临时申请系列号61/199,127的优先权。
本专利技术的实施方式涉及含金属氧氟化物的釉料组合物、玻璃陶瓷组合物及其组合，其可用作抗等离子体保护固体基板或在其它基板上的抗等离子体涂层。此外，本专利技术实施方式涉及在基板上涂覆松散材料(bulkmaterial)或所述组合物的涂层以提供可用作反应性等离子体处理装置的部件的各种处理构件的方法。
技术介绍
本部分描述与本专利技术所公开的实施方式相关的背景主题。本部分中所论述的
技术介绍
，无论明示或暗示，皆无意对现有技术进行法律上解读。釉料是特殊形式的玻璃，因此可被称作无定形固体。上釉是使用釉料层涂布部件的过程。玻璃陶瓷是特殊形式的陶瓷，其首先作为玻璃形成，接着使其通过包括受控冷却的经设计的热处理而部分结晶。不同于传统的经烧结陶瓷，玻璃陶瓷在晶体颗粒间无孔。颗粒间的间隔被玻璃填充。玻璃陶瓷共有玻璃和传统结晶陶瓷二者的许多性质。在通过处理技术调整玻璃陶瓷组成后，最终材料可显示传统陶瓷所不具有的许多先进性质。釉料及玻璃陶瓷长期以来被用于提供保护涂层。为形成保护涂层，通常将氧化物粉末(其可与非氧化物组合)放入悬浮介质中，并且可向该悬浮介质中添加黏合剂组合物，这种各成分的组合产生了浆料，将该浆料涂覆于待涂布的基板上，接着将浆料在受控的时间、温度及环境条件下烧结。在烧结期间，当流体涂层材料快速冷却时，通常产生釉料；当涂层材料缓慢冷却时，获得玻璃陶瓷。所获得涂层的物理性质(诸如导热率、热膨胀数、硬度及韧性)可例如通过改变陶瓷粉末的组成和/或处理技术而得以调整。对指定涂覆工艺而言，涂层厚度可通过调整例如浆料黏度、pH和黏合剂而得以“微调”。根据涂层与基板的组成以及涂覆工艺，可在基板和与该基板接触的涂层部分之间形成过渡层。在将涂层涂覆于基板表面期间原位形成的过渡层可提供在该基板与该涂层间的更佳化学接合，还可以消散由于该基板与该涂层间的热膨胀差异而引起的应力。举例而言，为涂覆涂层，通常使用本领域已知技术诸如涂刷、浸渍、喷涂、丝网印刷或旋涂将含有陶瓷粉末、悬浮介质、黏合剂及各种可行掺杂剂的浆料涂覆在基板的表面上。该基板必须能承受为形成涂层所需烧结温度。该涂层接着在足够高的温度下烧结一段时间以允许涂层形成。在特定涂覆中涂布性能受涂层的组成及用以涂布该涂层的处理条件的限制。举例而言但并非意在限制，用于电子器件及微型机电结构(MEMS)制造的处理腔室内存在的处理腔室衬里和构件装置经常由陶瓷诸如铝氧化物和铝氮化物来建构。尽管此等材料在常用以蚀刻含硅电子器件结构的那种含氟等离子体中的抗等离子体侵蚀性优于甚至在5年前就被用在处理技术中的许多材料，但是，始终在努力改善蚀刻处理构件的抗侵蚀性，从而延长处理装置的寿命并且减少器件处理期间的金属污染和粒子形成。不仅处理装置非常昂贵，而且由于更换因侵蚀而运转不良的装置需要引起停工的时间也非常宝贵。固体钇氧化物构件结构当在反应性等离子体处理中用作半导体装置构件时已表现出相当大的优势。钇氧化物固体构件基板通常包含至少99.9体积百分比的钇氧化物，具有至少4.92g/cm3的密度及约0.02％或更小的吸水率。钇氧化物的平均晶粒尺寸在约10μm至约25μm的范围内。本专利技术的共同专利技术人开发了一种含钇氧化物的基板，其包含等于或小于下列最大浓度的杂质：90ppmAl；10ppmCa；5ppmCr；5ppmCu；10ppmFe；5ppmK；5ppmMg；5ppmNa；5ppmNi；120ppmSi及5ppmTi。这种含钇氧化物的基板相对于先前本技术已知基板提供了改良。还开发了一种具有这种通用组合物的含钇氧化物的基板，该通用组合物包含高达约10体积百分比铝氧化物。在其中的反应性蚀刻等离子体含有由CF4及CHF3等离子体源气体产生的等离子体物质的反应性等离子体蚀刻速率测试中，固体钇氧化物基板构件对等离子体的抗蚀刻性优于固体铝氧化物基板或固体铝氮化物基板，但又不及固体形式或在下层基板上的涂层形式的本专利技术构件。附图说明为了使获得本专利技术的示例性实施方式的方式清楚且可更详细地加以理解，申请人参照以上提供的详细描述并且参照示例性实施方式的详细描述提供了说明性附图。应了解，这些附图仅在为理解本专利技术的示例性实施方式所必要时提供，并且某些已知工艺和装置于本文中并未说明以免混淆本公开主题的专利技术特征。图1为表示釉料/玻璃陶瓷在诸如铝氧化物或铝氮化物陶瓷基板上作为涂布层的应用的示意图100。图2A显示显微相片200，其图示铝基板202的晶体结构，其中该铝基板202直接邻接过渡区204，该过渡区204直接邻接钇氟化物玻璃陶瓷206。图2B显示显微相片220，其以图2A中所示两倍的放大率图示钇氟化物玻璃陶瓷206的晶体结构。图3A显示显微相片300，其为铝氧化物基板302的结晶结构，其中该铝氧化物基板302直接邻接过渡区304，该过渡区304直接邻接掺杂有钕氟化物的钇氟化物玻璃陶瓷306。图3B显示显微相片320，其以图3A中所示五倍的放大率图示经钕氟化物掺杂的钇氟化物玻璃陶瓷306的结晶结构。图4显示柱状图400，其图示各种固体基板的相对标准化侵蚀速率，所述固体基板包括铝氮化物402、铝氧化物404、一系列购自不同供货商的四种钇氧化物(406、408、410及412)及钇氧氟化物玻璃陶瓷414。图5显示显微相片500，其图示直接邻接铝氧化物基板(在左侧，未图示)的过渡层502，该过渡层502直接邻接钇氧氟化物玻璃陶瓷504。穿过过渡区502的裂痕506止于钇氧氟化物玻璃陶瓷涂层。图6显示涂覆于铝氧化物基板上的钇氧氟化物玻璃陶瓷的涂层的烧结分布600。烧结时间以分钟计显示于轴602上，温度显示于轴604上。图7显示涂覆于铝氧化物基板上的经钕氟化物掺杂的钇氧氟化物玻璃陶瓷的涂层的烧结分布700。烧结时间以分钟计显示于轴702上，温度显示于轴704上。示例性实施方式的详述作为详述的前序，应当注意，除非另有声明，在这篇说明书以及所附权利要求书中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。当在本文中使用措词“约”时，这是指呈现的名义数值在±10％内是精确的。本文描述材料及方法适用于设计及制造用于半导体及MEMS处理设备的构件装置部件。具体地，制造构件的材料及方法生产了构件装置，该构件装置通常抵抗卤素等离子体并且抵抗含氟等离子体，该种含氟等离子体就与构件的表面发生反应并对构件的表面形成侵蚀而言存在问题。举例而言但并非意在限制，尤其受益于本文所描述材料及方法的那类实例构件部作包括等离子体处理腔室装置，诸如用于气体分配的喷淋头，处理腔室盖内部、处理腔室衬里及静电吸盘表面。使用本文所描述材料及由这些材料制造部件的方法将减少所形成粒子的量及构件部件使用寿命期间发生的金属污染，还延长构件部件的寿命。本文所述种类的保护涂层组合物适用于铝氧化物、铝氮化物、石英、碳化硅、氮化硅和其他熔点高于约1600℃的陶瓷或玻璃基板的表面上。保护涂层为经烧结的组合物，其包含钇基氟化物晶体、或钇基氧氟化物晶体、或氧氟化物无定形相或其组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种抗含卤素等离子体的保护涂层组合物，其包含：经烧结的组合物，其包含钇基氟化物晶体相、或钇基氧氟化物晶体相、或氧氟化物无定形相、或其组合，其中所述涂层存在于具有高于约１６００℃熔点的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/199,1272008年11月12日1.一种抗含卤素等离子体的保护涂层组合物，所述涂层包含：经烧结的组合物，其包含与氧氟化物的无定形相结合的钇基氟化物晶体相、或钇基氧氟化物晶体相、或这两者，其中所述涂层存在于具有高于1600℃±160℃熔点的表面上。2.如权利要求1的保护涂层组合物，其中存在额外的结晶相化合物，且其中所述额外的结晶相化合物在所述组合物的烧结期间由于如下掺杂剂的存在而得以形成，所述掺杂剂选自由以下组成的组：钕、铈、钐、铒、铝、钪、镧、铪、铌、锆、镱的氧化物、氟化物或氧氟化物，及这些掺杂剂中至少一种的氧化物、或氟化物、或氧氟化物的组合。3.一种半导体处理装置的构件，其中所述构件的表面在半导体处理期间暴露于含卤素反应性等离子体，所述构件包含：陶瓷或玻璃基板，其具有高于1600℃±160℃的熔点；和保护涂层，其涂覆于所述基板的至少一个表面上，所述涂层包含至少一个钇基氟化物晶体相、或至少一个钇基氧氟化物晶体相、或这两者和至少一个包含钇和氟的无定形相。4.如权利要求3的构件，其中所述基板选自铝氧化物、铝氮化物、石英、...

【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