CN100361930C - 抗腐蚀的处理室部件 - Google Patents

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Abstract

一种衬底处理室部件，其显示出在激励气体中腐蚀降低。所述部件具有由氧化铝组成的陶瓷结构，且具有暴露给处理室中激励气体的表面。由激励气体造成的所述表面的腐蚀被所述陶瓷结构的抗腐蚀特性显著地降低，抗腐蚀特性源于所述陶瓷结构中晶粒的总面积GSA与晶界区域的总面积GBSA的比值是从约0.25到约2.5。而且，所述陶瓷结构中至少约80%的晶粒的尺寸范围是从约1微米到约20微米。所述陶瓷结构按重量纯度至少约为99.8%，这进一步减少所述表面的腐蚀。

Description

抗腐蚀的处理室部件
技术领域
本发明的实施例涉及具有抗腐蚀性的衬底处理室部件。
背景技术
在衬底例如半导体晶片和显示器的处理中，衬底被放置在处理室中，并暴露给激励气体，以沉积或蚀刻衬底上的材料。在这些工艺过程中，产生了工艺残留物并沉积在处理室的内表面上。例如，在化学气相沉积工艺中，沉积材料能沉积在处理室的部件表面上，例如沉积环和阴影环上。在后续的工艺周期中，沉积的工艺残留物从处理室部件表面“剥落”，落在衬底上并污染了衬底。因此，沉积的工艺残留物被定期从处理室表面清除。
但是，在清除处理的过程中或当暴露给其他腐蚀性气体时，处理室部件的被暴露表面经常被腐蚀。例如，在干法清洗工艺中，部件可能被暴露给激励的卤化清洗气体，例如NF3或CF4，这些气体能够迅速地腐蚀部件表面。清洗气体典型地是由微波或RF能量激活的。其他腐蚀性气体，诸如，例如蚀刻气体，也能够腐蚀处理室部件的表面，而这是不期望的。处理室部件的腐蚀是不期望的，因为被腐蚀部件的粒子经常从部件剥落，落在处理室中正被处理的衬底上并污染衬底。
在一种方式中，通过提供包括抗腐蚀的陶瓷材料例如氧化铝的部件，改善了部件的抗腐蚀性。陶瓷材料诸如氧化铝典型地在激励气体中显示出良好的抗腐蚀性，并且能够减少在处理室中产生的粒子。例如，授予Gupta等人的美国专利No.6083451描述了一种抗含氟等离子体的氧化铝陶瓷材料。然而，即使这些材料也没有提供足够好的结果，因为陶瓷材料仍然可能被某些气体制剂腐蚀。当它们被腐蚀时，这些部件典型地被清洗且它们被腐蚀得不能使用和需要被替换之前，在处理室中只能被再使用几次，这个方法花费高而且导致处理装置的停机。
处理室部件也能够被清洗部件的化学溶液腐蚀。湿法清洗工艺能够使用刺激的清洗化学制品，例如包括氢氟酸的溶液有时被用于清洗工艺残留物，这些工艺残留物具有成分硬的合成物，用其他方式难以清除。处理室部件的表面容易地被这种清洗溶液过度腐蚀，需要频繁地替换部件。
因此，需要一种具有改进的抗腐蚀性的处理室部件，抵抗激励气体例如蚀刻和清洗气体及清洗溶液造成的腐蚀。此外还需要这种抗腐蚀部件由陶瓷材料制成，及制造这种部件的方法。
发明内容
一种衬底处理室部件，其在激励气体中能够显示低的腐蚀性。所述部件具有由氧化铝组成的陶瓷结构，以及在处理室中暴露给激励气体的一个表面。所述表面由激励气体造成的腐蚀被具有抗腐蚀特性的陶瓷结构显著地降低，所述抗腐蚀特性源于结合(i)晶粒的总面积GSA与晶界区域的总面积GBSA的比值是从约0.25到约2.5；(ii)所述陶瓷结构中至少约80％的晶粒的尺寸范围是从约1微米到约20微米；(iii)所述陶瓷结构按重量还具有至少约99.8％的纯度。已经发现具有更小的晶界区域和所希望的晶粒尺寸范围的高纯度陶瓷极大地减少了表面的腐蚀，大约到十分之一。
在另一个方案中，提供了一种方法，用于制造具有由氧化铝组成的陶瓷结构的部件。所述方法包括提供一种陶瓷粉末，其中氧化铝按重量具有至少约99.8％的纯度。所述陶瓷粉末然后被球磨研磨，研磨表面具有氧化铝，以形成粒度范围从约0.2微米到约5微米的粉末。由所述粉末形成具有预定形状的陶瓷预制件。所述陶瓷预制件在从约1300℃到约1800℃的温度被烧结，以形成烧结的陶瓷材料，其由氧化铝组成，按重量具有至少约99.8％的纯度。烧结的陶瓷材料也具有晶粒和晶界区域，如此晶粒的总面积GSA与晶界区域的总面积GBSA的比值为从约0.25到约2.5。此外，在烧结的陶瓷材料中，至少约80％晶粒的尺寸范围为从约1微米到约20微米。
附图说明
参照以下的描述、所附的权利要求和附图，本发明的这些特征、方面和优点将变得更好理解，其中附图用于说明本发明的示例。然而，应该理解的是，通常可以在发明中使用每个特征，而不仅仅是在特定附图的背景中，且本发明包括这些特征的任何组合，其中：
图1是抗腐蚀部件的一个实施例的截面侧视图，该部件具有由氧化铝组成的陶瓷结构；
图2是图1部件的横截面实施例的截面图，显示了晶粒和晶界区域；
图3是球磨容器的实施例的截面侧视图；
图4是喷雾干燥处理室的截面侧视图；
图5A是冷等静压装置的实施例的截面侧视图；
图5B是成形的陶瓷预制件的实施例的侧视图；
图6是化学气相沉积处理室的实施例的截面侧视图；和
图7A-7D是显示在用清洗溶液清洗之前和之后，随着超声波处理或清洗时间的增加材料表面上的粒子浓度的曲线。
具体实施方式
如图1所示，处理室部件20的一个实施例能够被用于衬底处理室106(如图6所示)中，且包括一个具有暴露表面24的陶瓷结构22，暴露表面24能够暴露给处理室106中的激励气体(energized gas)。具有陶瓷结构22的处理室部件20可包括，例如在处理室106中提供处理气体的气体供应部分130、在处理室106中支撑衬底104的衬底支架100、激励处理气体的气体激励器116、室围壁118和从处理室106排出气体的气体排放装置120。图6示例了化学气相沉积室106的一个示例结构，其中具有陶瓷结构22的部件20可包括至少以下部件之一的一部分：诸如拱形顶119的室围壁118、诸如盖环(cover ring)126和轴环(collar ring)128中的至少一个的加工配套元件124的部件、衬底支架100的表面和升降杆152。具有陶瓷结构22的部件20也可包括室部件，例如蚀刻室、预清洗室、灰化室、物理气相沉积室和其他室。因此，部件20不应该限于此处示例的或描述的形式，还可包括对于本领域普通技术人员而言显然的其他结构。
在一个实施方式中，部件20包括由氧化铝材料组成的、具有抗腐蚀特性的陶瓷结构22。氧化铝材料在激励气体环境中显示出增强的抗腐蚀性，以及对由腐蚀性清洗介质诸如清洗等离子体和清洗液造成的腐蚀的增强的抵抗性。氧化铝材料典型包括氧化铝晶粒26和存在于氧化铝晶粒26之间的晶界区域28，如图2所示。已经发现，当氧化铝的暴露表面具有的氧化铝晶粒总面积GSA与晶粒之间的晶界区域总面积GBSA的比值在预定范围内时，可获得更好的抗腐蚀性。在一个方式中，使陶瓷结构22腐蚀减少或降低的GSA与GBSA比值为从约0.25到约2.5，诸如从约0.5到约2.0。相信这个比值是重要的，因为比值太低相对于暴露的晶粒面积提供太大的晶界区域面积，且可导致晶界区域被激励气体或清洗介质过度腐蚀，结果氧化铝晶粒从部件20剥落。但是，比值太高能够产生具有不期望的结构特性的部件结构，诸如晶粒之间的结合弱或烧结温度高。由具有在预定范围内的GSA与GBSA比值的氧化铝组成的陶瓷结构22提供室处理中改进的抗腐蚀性，允许使用部件20来处理衬底，而基本不污染衬底，同时部件制造也较简单。
图2显示了陶瓷结构22的一个横截面示例，陶瓷结构22由具有上述的晶粒26和晶界区域28的氧化铝材料组成。可使用例如扫描电子显微镜方法(SEM)或其他能够产生晶粒26和晶界区域28的横截面图像的技术来获得该横截面，如本领域普通技术人员所公知的。为了计算GSA与GBSA的比值，可以测量指定横截面的晶粒26的总面积，并除以横截面中晶界区域28的总面积。在一个方式中，可通过在横截面之上放置一个网格，并统计或计数位于晶粒26和晶界区域28上的网格点数量来分别确定面积GSA与GBSA。其他合适的确定晶粒和晶界区域面积的方法也可用于确定这个比值。
组成陶瓷结构22的氧化铝材料也期望包括具有保持在预定范围内的晶粒尺寸的晶粒，以提供对激励气体和清洗液造成的腐蚀的抵抗性。晶粒26太小能容易地变得松散并从陶瓷结构22分离，这可导致污染衬底104。晶粒26太大也是问题，因为氧化铝材料可能失去所需的机械特性，诸如拉伸强度，而这可能是具有由氧化铝组成的结构的部件20正常工作所必需的。在由合适的氧化铝材料组成的陶瓷结构22的一个方式中，在氧化铝材料中至少约80％的晶粒26的晶粒尺寸在从约1微米到约20微米的范围。陶瓷结构22也可由这样的氧化铝材料组成，其中至少约95％的晶粒26的晶粒尺寸在从约5微米到约30微米的范围，甚至具有从约8微米到约16微米的晶粒尺寸。由氧化铝组成的陶瓷结构22也希望包括位于一个范围内的晶界区域28的体积，其提供改进的处理结果。在一个方式中，晶界区域28占陶瓷结构22总体积的约1％到约15％。
陶瓷结构22的另一个被控制以提供增强的抗腐蚀性的属性是氧化铝材料的纯度。减少氧化铝材料中的不纯度增强了氧化铝的抗腐蚀性能，这至少部分是通过减少污染化合物的数量，诸如减少能够由杂质形成的硅酸盐化合物的数量。污染化合物诸如硅酸盐化合物的形成能够提高腐蚀程度，因为硅酸盐化合物能够形成在陶瓷结构的晶界区域或表面24上，在这些区域它们能够被激励气体或卤化气体和腐蚀性的清洗气体容易地攻击和腐蚀去掉。这能够导致在陶瓷结构22的暴露表面24上的氧化铝相邻晶粒26变得松散并脱落，因此腐蚀陶瓷结构22的暴露表面24，且还可能污染被处理的衬底104。因此，希望氧化铝或其他陶瓷结构22由具有按重量计算至少约99.9％的相对高纯度的陶瓷材料(或氧化铝)组成，诸如按重量从约99.8％到约99.9％，甚至按重量至少约99.9％的高纯度。高纯的氧化铝材料理想地包括按重量少于约110ppm的硅，以减少能够形成的硅酸盐化合物的数量。理想地氧化铝材料中其他杂质的含量也降低，诸如按重量少于约400ppm的钠，甚至按重量少于约200ppm的钠。氧化铝材料也可包括按重量少于约100ppm的铁，及按重量少于约600ppm的镁。在氧化铝材料中的杂质总含量期望保持在按重量的1550ppm之下，甚至按重量在1350ppm之下。氧化铝材料的不纯度可由一种方法确定，诸如辉光放电质谱法测量，或者本领域普通技术人员公知的其他纯度确定方法来测量。
由氧化铝材料组成的陶瓷结构22是通过一种方法形成的，该方法提供了氧化铝材料所需的抗腐蚀特性。在一个方式中，形成氧化铝材料的合适方法包括(i)形成包括高纯氧化铝的陶瓷粉末，(ii)用包括氧化铝的研磨表面球磨研磨陶瓷粉末，以形成具有所需粒子尺寸的陶瓷粉末，(iii)由所述陶瓷粉末形成具有预定形状的陶瓷预制件，和(iv)烧结所述陶瓷预制件，以形成烧结的具有所需的抗腐蚀特性的氧化铝材料，包括所需的晶粒和晶界区域特性及所需的纯度。
可通过形成具有高纯度氧化铝和少量杂质的陶瓷前体粒子粉末来形成陶瓷结构22。例如，陶瓷粉末可包括按重量纯度至少约为99.8％的氧化铝，甚至按重量纯度至少约为99.9％的氧化铝。也可以在陶瓷粉末中提供少量粘结料或烧结试剂，诸如至少Mg(NO3)2、MgO和SiO2之一。但是这种粘结料的量按重量最好不超过陶瓷粉末的约0.5％，甚至少于陶瓷粉末的约0.2％，以减少氧化铝材料中的杂质数量。在另一个方式中，可提供抗腐蚀的少量粘结料以抑制腐蚀陶瓷结构22。例如所述粘结料可能与激励气体和包括含卤化合物，诸如含氟化合物的清洗液基本不发生反应，其中提供所述清洗液以清洗部件或者实施室处理工艺。合适的抗腐蚀的粘结料示例包括至少氧化钇和氧化铝钇之一，所提供的量按重量不超过陶瓷初级粒子粉末的约0.5％。
可以在球磨研磨工艺中研磨陶瓷粉末，以提供具有所需尺寸的粉末粒子，以及混合粉末组成成分。在球磨研磨工艺的一个实施例中，例如如图3所示，在具有研磨球34的研磨容器32中提供陶瓷粉末。可以把液体诸如水或者酒精加入到粉末中以形成浆料。一个或多个容器和研磨球开始工作，例如通过旋转，以在研磨容器32中研磨陶瓷粉末。此外，由于在研磨工艺中减少氧化铝粉末的污染是重要的，所以在一个方式中，球研磨容器32中的研磨表面36可包括高纯度氧化铝材料。高纯度氧化铝表面36可包括研磨球34的表面36和容器壁38的表面36。例如，研磨球34可包括按重量具有纯度为至少约95％的氧化铝。表面36也可以是研磨球和/或容器壁上的氧化铝涂层35的表面。继续研磨陶瓷粉末，直到粉末被研磨变小，以提供具有所需尺寸的粒子，其可以是小于5微米的粒子尺寸，诸如从约0.2微米到约5微米的粒子尺寸。
也可以在陶瓷粉末上实施喷雾干燥和分离工艺，以干燥陶瓷粉末和分离出非常细的粉末材料粒子。在一个方式中，粉末浆被引入喷雾干燥室40，喷雾干燥室40从其底部提供加热气体42，以干燥陶瓷粉末和从其余的粉末分离出非常细的陶瓷粉末粒子。喷雾干燥室40的实施例的示例显示在图4中。加热气体42使细粒子44a悬浮在分离室40的上部48内。已干燥的陶瓷粉末的较大粒子团44b向分离室40的底部49沉淀，在底部49可收集它们，与细粒子分离。加热气体42可以是，例如被加热到至少约120℃的空气，诸如从约120℃到约250℃。其他分离设备，诸如，例如过滤器，也可以被用于分离出细粒子，且也可以实施其他的干燥工艺。
为了提供预定的部件形状，可实施模塑工艺以从陶瓷粉末形成具有所需形状的陶瓷预制件58。在一个方式中，实施冷等静压工艺以把粉末模塑成所需的形状。在冷等静压工艺中，粉末与液体粘合剂例如有机粘合剂聚乙烯醇混合。等静压装置50典型地包括具有可变形壁56的容器52，诸如橡皮袋，在其中放置了混合物54，如图5A所示。把压力均匀地施加到可变形容器52的壁56上，以压缩混合物54并形成具有所需形状的陶瓷预制件58。可以通过，例如把可变形容器浸入水中，以及也通过其他提供压力的方法来施加压力。已模塑的陶瓷预制件可通过机械加工预制件以提供所需的尺寸来进一步成型。
在一个方式中，可提供圆柱形和甚至类似环形的模塑陶瓷预制件58，其实施例显示在图5B中。例如，如图5A所示，可在冷等静压容器52中提供陶瓷粉末和粘合剂混合物54，且可在混合物54内安放成形辅助物60，例如管或其他圆柱结构。在等静压工艺过程中，混合物54被围绕着管压缩，以提供具有圆柱形的陶瓷预制件58，其中心由管形成。陶瓷预制件58可以从管分离，并且能够被加工以提供具有用于衬底处理的陶瓷预制件结构，例如环形。
成形的陶瓷预制件58被烧结，以形成烧结的陶瓷材料，陶瓷材料由具有所需特性和结构的氧化铝组成。在一个方式中，陶瓷预制件58在从约1300℃到约1800℃的温度被烧结，持续时间从约48小时到约96小时，典型地在大约1atm(标准大气压)的压力下。已烧结的陶瓷材料被进一步成型，例如通过至少机械加工、抛光、激光钻孔和其他方法之一进一步成型，以提供所需的陶瓷结构22。
由氧化铝组成的相应的陶瓷结构22可以被清洗，以在处理室106中安装陶瓷结构22之前除去其余的杂质或者松散的粒子。在一个方式中，陶瓷结构22首先被浸入稀释的HNO3和HCl溶液中，然后浸入更浓的HNO3和HCl中。其他清洗液和清洗溶剂也可被用于清洗所述结构，诸如HF、HNO3、H2SO4、H3PO4和去离子水，而且其他清洗方法，例如超声波清洗或处理法(ultrasonication)也可使用。
在包括陶瓷结构22的部件20已经被用于处理处理室106中的衬底104之后，可实施清洗和再循环工艺以清洗陶瓷结构22，来除去可能已经沉积在结构22的表面24上的工艺残留物。用于清洗陶瓷结构22的合适工艺可包括干法清洗和湿法清洗步骤中的至少一个。在一个方式中，合适的干法清洗工艺包括提供包括氟化气体的激励的清洗气体，诸如包括至少NF3和CF4之一，以清洗室106中的表面。合适的湿法清洗工艺包括浸入陶瓷结构22的表面24到清洗液中，清洗液包括至少以下之一(i)HF和HNO3，(ii)H2O2和NH4OH。一旦工艺残留物已经从陶瓷结构22的表面24被基本清除，则结构22可在处理室中再次使用，以处理后续的衬底104。
包括陶瓷结构22的部件20提供了改进的工艺性能，且也允许清洗和再循环或重复利用部件20，而不过度腐蚀部件20和在处理室106中产生不可接受的粒子水平，陶瓷结构22由具有改进的抗腐蚀性的氧化铝组成。例如，包括由氧化铝组成的陶瓷结构22的部件20可能能够被清洗且被重新使用至少约10次，甚至达到约25次，而基本不腐蚀和污染在室106中被处理的衬底104，而所述氧化铝具有从约0.25到约2.5的晶粒面积GSA与晶界区域面积GBSA的比值，且具有气体所需的晶粒尺寸和纯度特性。通过比较，没有由具有腐蚀降低特性的氧化铝组成的陶瓷结构的部件20在其必须被废弃和替换以防止污染衬底104之前，这种部件20可以被循环使用不超过约3次。此外，由于增强的抗腐蚀特性，具有改进的陶瓷结构22的部件20可被用于处理大量的衬底104，而在清洗所述部件之前基本不污染衬底104。因此，由具有腐蚀降低特性的氧化铝组成的改进陶瓷结构22在衬底的处理中提供了改进的结果，并降低了由于废弃和替换被腐蚀的部件而造成的费用。
在一个方式中，包括陶瓷结构22的部件20是处理室106的一部分，处理室106能够进行化学气相沉积工艺，诸如HDP-CVD室，其实施例显示在图6中。在2003年5月6日授予Rossman等人的6559026号美国专利也描述了HDP-CVD室的一个方式，这个专利在此全部并入作为参考。图6所示的HDP-CVD室包括围壁118，其可包括顶119、侧壁121和底壁122，它们围成处理区113。围壁118可包括处理区113之上的拱形顶119。沉积气体能够通过气体供应部分130被引入室106中，气体供应部分130包括沉积气体源131和气体分配器132。在图6所示的方式中，气体分配器132包括一个或多个管道133，管道133具有一个或多个气体流量阀134a、b和围绕衬底104外围的一个或多个气体出口135a，以及在衬底104上方的一个或多个出口135b、c，以在室106中提供最佳的沉积气体流量。沉积气体可包括，例如SiH4和O2之一或更多。在衬底104之下的支架100中的电极145可由电极电源143供电，以在处理过程中以静电方式固定支架100上的衬底。废处理气和处理副产品通过排气装置120从室106排出，排气装置120可包括接收来自处理区113的废处理气的排气管道127、控制处理室106中的处理气体的压力的节流阀129和一个或多个排气泵140。
在一个方式中，支架100还包括加工配套元件124，加工配套元件124包括一个或多个环，例如盖环126和轴环128，其覆盖支架100的至少一部分上表面，以防止腐蚀支架100。在一个方式中，轴环128至少部分围绕衬底104，以保护没有被衬底104覆盖的支架100多个部分。盖环126环绕和覆盖至少一部分轴环128，并减少粒子在轴环128和底部支架100上的沉积。也可提供升降杆组件154，以把衬底104放置在支架100的衬底接收表面180上。升降杆组件154包括多个升降杆152，其可以接触衬底104的下侧，以升和降衬底104到衬底接收表面180。
在一个方式中，沉积气体可被气体激励器116激励以处理衬底104，气体激励器116包括具有一个或多个感应线圈111a、b的天线117，它们关于室中心圆对称，以把能量耦合到室106的处理区113中的处理气体。例如天线117可包括围绕室106的拱形顶119上部的第一感应线圈111a和围绕室拱形顶119侧面部分的第二感应线圈111b。感应线圈可由第一和第二RF电源142a、b分开供电。气体激励器116也可包括一个或多个处理电极，其被供电以激励处理气体。也可提供远程室147，以在远程区域146激励处理气体，诸如清洗气体。处理气体可被远程区域电源149激励，诸如微波电源，且被激励的气体可通过具有流量阀134c的管道148传输到室106，例如来清洗处理室。
为了处理衬底104，处理室106进行抽空并保持在预定的低于大气压的压力下。然后由衬底传送诸如机械手和升降杆组件154在支架100上提供衬底104。通过经由电极电源143给支架100中的电极施加电压，衬底可保持在支架100上。气体供应部分130提供处理气体给室106，且气体激励器116耦合RF或微波能量给处理气体，以激励气体处理衬底104。在室处理期间产生的排放物通过排气装置120从室106排出。
可通过控制器194来控制室106，控制器194包括具有指令集的程序代码，以操作室106的部件在室106中处理衬底104。例如，控制器194包括一个衬底放置指令集，以操作衬底支架100、机械手和升降杆152中的一个或多个部件来把衬底104放置在室106中；一个气体流量控制指令集，以操作气体供应部分130和流量控制阀来设定到室106的气体流量；一个气体压力控制指令集，以操作排气装置120和节流阀来保持室106中的压力；一个气体激励器控制指令集，以操作气体激励器116来设定气体激励能级；一个温度控制指令集，以控制室106中的温度；和一个处理监视指令集，以监视室106中的处理。
示例
以下的示例说明了由陶瓷结构22提供的改进的结果，陶瓷结构22由具有抗腐蚀特性的氧化铝组成，其优于没有抗腐蚀性的氧化铝材料的结构。
在这些示例中，测试了既包括较低纯度氧化铝又包括较高纯度氧化铝的陶瓷材料，以确定材料的抗腐蚀性。较低纯度的材料包括具有按重量纯度约为99.5％的氧化铝材料和具有按重量纯度约为99.7％的氧化铝材料。较高纯度的材料包括具有按重量纯度约为99.8％的氧化铝材料和具有按重量纯度约为99.9％的氧化铝材料。在测试过程中，通过浸入到具有超声波通过其中的超声波处理或清洗槽，每种材料首先在超声波清洗工艺中被清洗。形成在每种材料每平方厘米的表面上的粒子浓度被测量，用于增加超声波清洗时间。所述材料然后被浸入到水质清洗液中，按重量清洗液包括15％的HF和20％的HNO3。在用清洗液清洗之后，所述材料再次被浸入超声波清洗槽中，且测量形成在材料表面上的每平方厘米的粒子浓度，用于增加超声波清洗时间。清洗工艺的结果显示在图7A到7D中。清洗结果证明，包括较高氧化铝纯度的材料具有较高的抗来自清洗液的腐蚀的抵抗性，并产生较少的污染粒子，而具有较低纯度的材料更易受腐蚀，且产生更多的污染粒子。
图7A显示了99.5％纯度的氧化铝材料的结果。在大约10分钟的超声波清洗之后，所述材料在材料表面上呈现不可接受的高粒子浓度，约每平方厘米材料表面面积是8.0×106个粒子，如线70a所示。在约40分钟的超声波清洗之后，此粒子浓度减小到稍高于1.0×106。然而，在用HF和HNO3清洗液清洗材料之后，粒子浓度再次在约6.5×106粒子/cm2的不可接受的高水平，如线70b所示。此高粒子水平显示出所述材料正在以极高的速率被HF和HNO3清洗液腐蚀，因此材料被清洗和循环使用的能力有限。而且，此易受腐蚀性可表示在室处理过程中，所述材料腐蚀和污染衬底的可能性也极其大且难以接受。
图7B显示了99.7％纯度的氧化铝材料的结果。在仅仅约10分钟的超声波清洗之后，此材料在材料表面上具有仅仅比3.0×106个/cm2粒子低一点的初始减少的粒子浓度，如线72a所示。在超声波清洗处理期间，粒子浓度保持在低水平，在约40分钟的超声波清洗之后，粒子浓度约为1.0×106个/cm2。然而，在用HF和HNO3清洗液清洗之后，产生了难以接受的粒子水平，在约10分钟的超声波清洗之后，材料呈现超过7.0×106个/cm2的粒子浓度，如线72b所示。因此，具有99.7％纯度的材料以难以接受的高腐蚀速率被HF和HNO3清洗液腐蚀。
图7C显示了由按重量具有较高纯度约99.8％的氧化铝材料提供的改进结果。在约10分钟的超声波清洗之后，此材料具有比3.0×106个/cm2粒子稍高一点的初始相对低的粒子浓度，如线74a所示。在超声清洗处理期间，粒子浓度保持在低水平，在约40分钟的超声波清洗之后，粒子浓度约为1.0×106个/cm2。在用HF和HNO3清洗液清洗之后，在材料表面上产生的粒子数量也保持在相对低的水平，在约10分钟的超声波清洗之后仅仅约3.0×106粒子/cm2，并且在约40分钟的超声波清洗之后，减少到约1.0×106个/cm2粒子的浓度，如线74b所示。因此，即使在用腐蚀性的清洗液清洗之后，具有按重量纯度为99.8％的材料保持所希望的低数量的粒子，因此在清洗工艺过程中提供了材料抗腐蚀性的预料不到的改进结果。
图7D说明了由按重量具有约99.9％的较高纯度的氧化铝材料提供的改进结果。在用清洗液清洗之前，所述材料呈现的初始粒子浓度甚至低于99.8％纯度的材料。材料表面上的此初始粒子浓度在约10分钟的超声波清洗之后，仅仅约为1.3×106个/cm2粒子，并且在约40分钟的超声波清洗之后，减少到仅仅约2.0×105个/cm2粒子的浓度，如线76a所示。在用包括HF和HNO3的清洗液清洗之后，粒子数量没有显著增加，并保持在可接受的低水平。在用清洗液清洗之后，粒子浓度仅仅增加到1.9×106个/cm2粒子，如在约10分钟的超声波清洗之后测量的，并且在约40分钟的超声波清洗之后，减少到仅仅稍高于6.0×105，如线76b所示。因此，和较低纯度材料相比，高纯度材料显示了增强的抗腐蚀性。
虽然显示和描述了本发明的示例性实施例，但本领域的普通技术人员可想出结合本发明的其他实施例，它们也在本发明的范围内。例如，由氧化铝组成的陶瓷结构22可包括部件20的不同于已具体描述的那些部分的至少一部分。同样，由氧化铝组成的改进的陶瓷结构22可通过不同于那些已具体描述的方法来制造。此外，关于示例实施例显示的相对术语或位置术语是可互换的。因此，所附的权利要求不限于此处用来说明本发明而描述的优选方式、材料或者空间布置。

Claims (9)

1.一种衬底处理室部件，其在激励气体中腐蚀降低，所述部件包括：
一种陶瓷结构，其由氧化铝组成且具有暴露给所述室中的所述激励气体的表面，所述陶瓷结构包括：
(a)晶粒和晶界区域，使晶粒的总面积GSA与晶界区域的总面积GBSA的比值为从0.25到2.5；
(b)至少80％的晶粒具有从1微米到20微米的晶粒尺寸；和
(c)按重量至少为99.8％的纯度，其中所述表面由所述激励气体造成的腐蚀显著降低。
2.如权利要求1所述的部件，其中所述晶界区域占所述陶瓷结构的体积的1％到15％。
3.如权利要求1所述的部件，其中所述陶瓷结构包括按重量少于1550ppm的杂质。
4.如权利要求1所述的部件，其中所述陶瓷结构包括按重量少于110ppm的硅。
5.如权利要求4所述的部件，其中所述陶瓷结构包括按重量少于400ppm的钠、按重量少于100ppm的铁和按重量少于600ppm的镁。
6.如权利要求1所述的部件，其中具有所述陶瓷结构的所述部件包括顶壁、轴环、盖环或升降杆的至少一部分。
7.一种衬底处理室部件，其在激励气体中腐蚀降低，所述部件包括：
陶瓷结构，其由氧化铝构成并具有暴露于所述室中的所述激励气体的表面，所述陶瓷结构包括：
(a)晶粒和晶界区域，使晶粒的总面积GSA与晶界区域的总面积GBSA之比为0.25到2.5；
(b)至少95％的所述晶粒具有从5微米到30微米的晶粒尺寸；以及
(c)按重量至少为99.8％的纯度，其中所述表面由所述激励气体造成的腐蚀显著降低。
8.如权利要求7所述的部件，其中至少95％的所述晶粒具有从8微米到16微米的晶粒尺寸。
9.一种衬底处理室，包括如权利要求1所述的部件，所述处理室包括衬底支架、气体供应部分、气体激励器和排气装置。
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