CN101647098A - 半导体材料处理设备的镀铝部件和制造该部件的方法 - Google Patents

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Abstract

公开半导体材料处理设备的镀铝部件。该部件包括基片和形成在该基片至少一个表面上的可选的中间层。该中间层包括至少一个表面。铝镀层形成在该基片上，或在该可选的中间层上。其上形成该铝镀层的表面是导电的。阳极氧化层可选地形成在该铝镀层上。该铝镀层或可选的该阳极氧化层包括该部件的工艺暴露表面。还公开包括一个或多个镀铝部件的半导体材料处理设备、处理基片的方法和制作该镀铝部件的方法。

Description

半导体材料处理设备的镀铝部件和制造该部件的方法
背景技术
[0001]在半导体材料处理领域，使用包括处理室的半导体材料处理设备，例如，用于在基片上各种不同材料的蚀刻和化学气相沉积，以及用于抗蚀剂剥除。这些工艺的一些在这样的处理室中采用腐蚀性和侵蚀性的工艺气体和等离子。需要最小化该室中基片的颗粒和/或金属污染。因此，需要这样的设备的等离子暴露部件在暴露于这样的气体和等离子时耐磨损。
发明内容
[0002]半导体材料处理设备的镀铝部件的示范性实施例包括基片，其包含至少第一表面；在该基片的至少该第一表面上的可选的中间层，该中间层包括至少第二表面；在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上的高纯度、电沉积铝镀层，该铝镀层包括，以wt.％计，至少99.00％Al和/或≤0.10％总的过渡元素，其中其上设置该铝镀层的该第一表面或该第二表面是导电表面，且该铝镀层包括该部件的工艺暴露外表面。
[0003]半导体材料处理设备的镀铝部件的另一示范性实施例包括基片，其包括至少第一表面；该基片的至少第一表面上的可选的中间层，该中间层包括至少第二表面；在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上的高纯度铝镀层，其中其上设有该铝镀层的该第一表面或该第二表面是导电表面；以及形成在该铝镀层上的阳极氧化层，该阳极氧化层包括该部件的工艺暴露外表面。
[0004]制作半导体材料处理设备的镀铝部件的示范性实施例包括可选地在基片的至少第一表面上形成中间层，该中间层包括至少第二表面；在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上电沉积高纯度铝镀层，其中其上形成该铝镀层的该基片的第一表面或该中间层的第二表面是导电表面，该铝镀层包括该部件的外表面；以及可选地在该铝镀层上形成阳极氧化层，该阳极氧化层覆盖该铝镀层的外表面且包括该部件的工艺暴露外表面。
附图说明
[0005]图1说明镀铝部件的示范性实施例，包括基片和该基片表面上的铝镀层以及包括该部件的工艺暴露外表面。
[0006]图2说明镀铝部件的另一示范性实施例，包括基片、该基片上的中间层以及该中间层上的铝铝镀层，以及包括该部件的工艺暴露外表面。
[0007]图3说明镀铝部件的另一示范性实施例，包括基片，该基片包括基底部分和与该基底部分集成的外部，还包括该基片外部上的铝镀层以及包括该部件的工艺暴露外表面。
[0008]图4说明镀铝部件的另一示范性实施例，包括基片、在该基片上的铝镀层和在该铝镀层上的阳极氧化层并包括该部件的工艺暴露外表面。
[0009]图5说明抗蚀剂剥除室的示范性实施例，可以将镀铝部件的实施例安装在该室中。
具体实施方式
[0010]这里描述半导体材料处理设备的部件、制作这些部件的方法和在包括一个或多个该部件的处理室中处理半导体材料的方法。该部件包括耐磨损外表面，其在该部件用于半导体材料处理设备的等离子处理室时耐磨损。如这里使用的，术语“耐磨”包括对物理和/或化学攻击的抗性，如可由工艺暴露表面腐蚀、侵蚀和/或腐蚀-侵蚀导致的。
[0011]该部件包括基片和在该基片至少一个表面上的耐磨涂层。该基片被涂覆的“表面”可以是外部表面或者形成孔、腔或缝隙的内表面。该涂层可以应用于该部件一个或多个或者全部的外部表面上。该耐磨涂层可以在部件整个外部表面上。该涂层也可应用于该部件的一个或多个或全部可以到达的内部表面。
[0012]该耐磨涂层包括铝镀层。在一些实施例中，该铝镀层包括该部件的工艺暴露表面。在其他实施例中，阳极氧化层形成在该铝镀层上，并包括该部件的工艺暴露表面。
[0013]在半导体材料处理设备中，部件的工艺暴露(或“工艺弄湿”)表面暴露于一种或多种工艺气体、等离子和反应性物质。高能粒子、基团、光子以及各种中性原子和分子通过等离子放电生成，以及在处理半导体基片中发生各种不同的化学反应。包括耐磨涂层的部件的一些实施例可用于抗蚀剂剥除室，其中该部件的一个或多个工艺暴露表面暴露于远程生成的等离子的反应性物质。包括耐磨涂层的该部件的其他实施例可用于等离子反应器和真空室(例如，化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)室)，其中该部件的一个或多个工艺暴露表面暴露于工艺气体和/或等离子。该部件上的耐磨涂层提供对这些设备中的部件的该工艺暴露表面的化学(腐蚀)和/或物理攻击的抗性。
[0014]包括耐磨涂层的部件可用于执行多种不同工艺的设备，这些工艺包括半导体基片的等离子蚀刻、工艺室清洁、调节、材料沉积(例如，CVD，PVD，PECVD等)或抗蚀剂剥除工艺(例如，使用上游等离子源)，这些工艺用于制造多种不同的基片，包括例如，半导体晶片、平面显示基片等。取决于设备的类型和结构，这些部分可以是例如室壁、室衬垫、基片支撑件、隔板(例如，提供在喷头电极上方的喷头电极组件中)、气体分配板、气体分配环、卡紧装置(例如，静电卡盘)、用于基片支撑件的聚焦环、气体喷嘴、紧固件、加热元件、等离子屏等。这些部分可包括一个或多个涂有耐磨涂层的外部和/或内部。在一些实施例中，可涂覆部件的整个外部表面。
[0015]图1示出按照示范性实施例的镀铝部件100。如所示，该部件100包括基片110，该基片包括表面112和形成在该表面112上的耐磨涂层120。在该实施例中，该耐磨涂层120是铝镀层，包括该部件100的外表面124。该基片110包括导电材料。该导电材料可以是金属材料(即，纯金属或合金)；或非金属材料，其具有足够的导电性以电镀，如石墨、导电陶瓷材料或导电聚合材料。可用来形成该基片110的示范性金属包括钢(例如，不锈钢)；铝和铝合金(例如，Al6061)；难熔金属，如铪、锆、钛、铌、钨、钼及其合金；过渡金属，如镍、铁、钴及其合金；以及其他金属材料。铝合金可以锻或铸。可用来制作该基片110的示范性导电陶瓷材料包括SiC和TiO2。可用来制作该基片110的示范性的聚合材料包括填充导电颗粒的聚合物，如填充碳颗粒的聚合物。
[0016]镀铝部件100的基片110可通过例如铸造或热加工金属材料或者烧结金属材料来制造。陶瓷基片可通过例如制备该陶瓷材料浆并由该浆形成所需形状的坯体，如通过压紧技术。该压坯优选地形成该部件的形状。
[0017]按照另一示范性实施例的镀铝部件200在图2中示出。所说明的部件200包括基片210，该基片具有表面212、形成在该表面212上的中间层230和形成在该中间层230的表面232上的耐磨涂层220。该耐磨涂层220包括铝镀层，其包括该部件200的外表面224。该基片210可以是导电材料(例如，金属，导电陶瓷或导电聚合物)，或不具有足够的导电性以允许通过电镀将该耐磨涂层220令人满意地形成在该基片210的表面212上的材料(例如，电绝缘体，如石英或氧化铝)。
[0018]该中间层230是导电材料(例如，金属、导电陶瓷或导电聚合物)，其粘附于该表面212，并允许该耐磨涂层220在由具有足够的导电性以被电镀的材料组成时形成在该基片210上方。还可应用该中间层230以增强该耐磨涂层220与包含导电材料的该基片210的实施例的粘合力，其中该铝镀层与该中间层230的材料形成的粘合比与该基片210的材料形成的粘合更强。该中间层230可以是通过任何合适的工艺形成在该基片210的表面212上，如热喷涂、无电镀或电镀，或沉积工艺，如CVD。该中间层230优选地形成在该基片210的整个表面212上，在该中间层上方形成该耐磨涂层220。
[0019]按照另一示范性实施例的镀铝部件300在图3中示出。所说明的部件300包括基片310，该基片包括基底部分314和与该基底部分314集成的金属组成的外部318。耐磨涂层320形成在该基片310的外部318的表面312上。在该实施例中，该耐磨涂层320包括铝镀层，该铝镀层包括该部件300的外表面324。
[0020]该基片310的该基底部分314包括至少一种陶瓷材料和至少一种金属氧化物组成的混合物。该陶瓷材料可以是，例如，氧化铝(Al2O3)、石英、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)、氮化硼(BN)、氧化钛(TiO2)，氮化铝(AlN)、氧化钇(Y2O3)及其混合物。该金属氧化物可以是，例如，过渡金属氧化物，如铜、钴、锌、镍等。
[0021]在该实施例中，该陶瓷材料和金属氧化物组成的混合物形成为具有所需形状的体。热处理所成形的体以使得该金属氧化物分散到该体的外部表面。在含氢空气中还原该体的表面上的该金属氧化物以在该基底部分314的表面316上形成金属层318。该金属提供导电表面，在该表面上形成该耐磨涂层320。
[0022]在该示范性的部件100、200、300中，形成该耐磨涂层120、220、320的该铝镀层是高纯度材料。优选地，该铝镀层包括至少大约99.00wt.％铝，更优选地至少大约99.99wt.％铝，如＞99.999wt.％铝。该铝镀层可包括，以wt.％(重量百分比)计，一种或多种下列元素：≤0.10％Cu，≤0.10％Mg，≤0.015％Mn，≤0.02％Cr，≤0.07％Fe，≤0.025％Zn，≤0.06％Si，≤0.015％Ti和≤0.015％总的其余元素。因此，该铝镀层可具有非常低的总的过渡金属含量，例如，以该镀层的重量计，小于0.10％，小于0.05％，小于0.01％或小于0.001％。所以，该铝镀层至少基本上还原含有一个或多个该部件的半导体材料处理室的过渡金属污染。
[0023]该铝镀层可以通过任何合适的技术沉积在基片或中间层上，该技术可提供具有所需纯度、结构和物理属性的铝镀层。优选地，该铝镀层通过电沉积(也称作电镀)沉积。在导电材料上电沉积铝的技术在美国专利No.4,032,413和4,144,140中描述，电解沉积高纯度铝的技术在美国专利No.5,007,991和5,091,063中描述，其每个的公开内容通过引用整体结合在这里。可以遮盖没有电镀的内部和/或外部表面。
[0024]电镀工艺可以用于在一些别的涂覆技术难以甚至不可能到达的外部和/或内部表面上形成铝镀层，如热喷涂技术。因此，通过使用电镀工艺形成该耐磨涂层，更多数量的部件和不同的部件构造可以具有耐磨涂层。
[0025]形成该耐磨涂层120、220、320的铝镀层可具有大约5μm至大约200μm的厚度，如大约5μm至大约20μm。优选地，该铝镀层的厚度在该部件100、200、300的表面112、212、312上方基本上均匀。
[0026]该铝镀层优选地包含，以体积计，小于大约1％的孔隙，如小于大约0.5％、0.1％、或0.01％，即，密度接近铝的理论密度。该铝镀层还优选地没有缺陷。低孔隙水平可最小化侵蚀气体与下层基片的接触。因此，该铝镀层保护该基片不受这种侵蚀性气体的物理和/或化学攻击。
[0027]形成该耐磨涂层120、220、320的该铝镀层可提供良好的与该部件100、200、300的表面112、232、312的粘结强度。该铝镀层可以直接形成在该基片110、310上，或分别在具有或没有预先粗糙化的该基片表面112、312的该中间层230上，或在该中间层表面232上。在一个优选实施例中，该铝镀层提供与该基片或中间层合适的粘附而不用预先粗糙化该基片或中间层，这排除了额外的工艺步骤。优选地，该铝镀层具有足够高的与基片表面的粘合强度，在该表面上形成镀层，从而当在该基片上进行拉伸粘合强度测试时，该铝镀层内聚性(cohesively)失效(即，该基片主体)，而非粘着性(adhesively)失效(即，在该基片/镀层界面)。
[0028]该铝镀层与基片或形成在基片上的中间层的粘结强度可这样测试，在等于该基片厚度的直径上，将该镀铝基片弯曲180°的角度直到该基片折断。折断之后，该铝镀层优选地具有足够高的粘结强度以便不能用尖的器具将该铝镀层与该基片表面或中间层表面解离，并且在放大时没有表现出可视的与该表面的分离。
[0029]在图1至3中示出的该镀铝部件100、200、300的示范性实施例可以例如用于半导体材料处理设备的抗蚀剂剥除室。如下面进一步描述的，等离子通常远程生成，并将反应性物质引入抗蚀剂剥除室以从基片去除(“剥除”)抗蚀剂。在抗蚀剂剥除室，用于从基片去除抗蚀剂材料的工艺气体通常可包括O2、N2、水蒸汽和碳氟化合物，如CF4等。这些气体对于该铝镀层没有腐蚀性。因此，该铝镀层当用作抗蚀剂剥除室中部件的工艺暴露表面时提供对这些气体的耐腐蚀性。
[0030]该镀铝部件的其他示范性实施例可以用于例如半导体材料处理设备的等离子蚀刻室或沉积室。在这些室中，工艺暴露表面可暴露于等离子和/或工艺气体。在某些蚀刻工艺中，这些工艺气体可以是含卤素物质，例如，HBr和Cl，其对铝表面具有腐蚀性。然而，阳极氧化的铝表面可用作工艺暴露表面以提供对这些气体的耐腐蚀性。
[0031]图4说明根据另一示范性实施例的镀铝部件400，其可以用于例如等离子蚀刻室或材料沉积室。在该实施例中，该部件400包括基片410和形成在该基片410上的耐磨涂层420。该耐磨涂层420包括形成在该基片410的表面412上的铝镀层426和形成在该铝镀层426上的阳极氧化层428，以及包括该部件400的外表面424。该阳极氧化层428提供对等离子蚀刻室和材料沉积室中的等离子和/或腐蚀性气体(例如，HBr和Cl)造成的化学和/或物理攻击的抗性。
[0032]在该实施例中，该基片410(其上形成该铝镀层426)可包括导电材料(如图1所示的该基片110)；导电材料或电绝缘材料，其上形成导电中间层(如图2示出的该基片210和中间层230)；或基片，其包括与基底部分集成的金属外层(如图3所示的该基片310)。
[0033]在该实施例中，该铝镀层426优选地是高纯度材料。优选地，该铝镀层426包括至少大约99.00wt.％铝，更优选地至少大约99.99wt.％铝，如＞99.999％铝。该铝镀层可包括，以重量百分比，一种或多种下列元素：≤0.10％Cu、≤0.10％Mg、≤0.015％Mn、≤0.02％Cr、≤0.07％Fe、≤0.025％Zn、≤0.06％Si、≤0.015％Ti和≤0.015％总的其余元素。该铝镀层426优选地通过电沉积镀在该基片410的表面412上。
[0034]该阳极氧化层428可以通过任何合适的阳极氧化工艺形成在该铝镀层426上。例如，可使用混合酸和硬质阳极氧化工艺。这样形成的阳极氧化层多孔。优选地，该阳极氧化层428的流体可到达的孔通过将该阳极氧化表面暴露于例如热水或热流以形成AlOOH而密封。该阳极氧化层428优选地具有至少大约50μm的厚度，如至少大约75μm、100μm、200μm、300μm或400μm。在该铝镀层阳极氧化期间，该阳极氧化层428从该铝镀层生长出并进入该铝镀层。该铝镀层形成在该基片410上，具有足够的厚度以允许形成具有足够厚度的该阳极氧化层。优选地，形成在该基片410上的该铝镀层的厚度至少是该阳极氧化层428所需厚度的大约两倍。
[0035]通过在该铝镀层426上形成该阳极氧化层428，该耐磨涂层420可以用于蚀刻室，并且可能化学地或者物理地攻击该铝镀层426的气体和/或等离子，如果该铝镀层426包括工艺暴露表面。当该部件400用于这样的蚀刻室，因为该铝镀层可以沉积具有最少杂质，如过渡金属(其对在半导体晶片上制造的电子器件的性能和寿命不利)，所以可以基本上消除由杂质导致的处理室和晶片污染。
[0036]该耐磨涂层的包括铝镀层(包含工艺暴露表面)的实施例，和涂层包括阳极氧化铝(包含工艺暴露表面)的实施例可以形成在金属基片上，其具有的过渡金属含量高于工艺暴露表面所能接受的最大含量。该耐磨涂层可基本上防止该过渡金属被腐蚀性气体、等离子和/或高能粒子去除，并因此污染该工艺室。例如，该铝镀层可以形成在非铝金属表面上，如钢和不锈钢表面。该铝镀层还可形成在铝表面上。例如，6061铝，包括，以wt.％计，铝，其余0.04-0.35％Cr、0.15-0.4％Cu、≤0.7％Fe、0.8-1.2％Mg、≤0.15％Mn、0.4-0.8％Si、≤0.15％Ti、≤0.25％Zn和≤0.15总的其余元素。这个合金具有良好的机械加工和制作特性。一些其他铝合金，例如，1100铝(其包括，以wt.％计，＞99.6％Al、≤0.05％Cu、≤0.35％Fe、≤0.03％Mg、≤0.03％Mn、≤0.25％Si、≤0.03％Ti、≤0.05％V、≤0.05％Zn和其余每种元素≤0.03％)具有比6061铝更低的过渡金属含量，但是机械加工特征比6061铝差。在例如6061铝基片的一个或多个表面上形成该耐磨涂层允许更容易地机械加工和形成部件形状，以及使用该铝镀层使处理过的晶片的过渡金属污染的可能性最小。
[0037]图5描述抗蚀剂剥除室550的示范性实施例，其中使用一个或多个具有铝镀层的部件，该镀层包含该部件的外表面。该部件可具有例如图1至3任意一个中所示的结构。该抗蚀剂剥除室550在共同拥有的美国申请公开No.2005/0284573中描述，其全部内容通过引用结合在这里。如所示，该抗蚀剂剥除室550包括侧壁552、底壁554、盖子556、隔板558、基片支撑件560和衬垫562。该抗蚀剂剥除室550的暴露于工艺气体和/或反应性物质的任何内表面(如该壁552和554、衬垫562、该基片支撑件560和/或隔板558的部分)可包括保护性的铝镀层，如上所述。这些和其他部件可包括铝材料，其上应用该铝镀层。
[0038]如图5所示，半导体基片564(如晶片)在抗蚀剂剥除期间支撑在该基片支撑件560上。该基片564包括抗蚀剂，其在抗蚀剂剥除工艺期间保护该基片的下层。该基片支撑件560可包括静电卡盘，其适于夹紧该基片564。该基片支撑件564可包括加热器，以在该抗蚀剂剥除工艺期间将该基片564保持在所需的温度。例如，在抗蚀剂剥除期间，该基片564可以保持在大约200℃至大约300℃的温度。该基片564可以通过该侧壁552上的入口566引入该抗蚀剂剥除室550或从该室去除。该基片564可以在真空下从邻近该抗蚀剂剥除室550设置的蚀刻室转移进该抗蚀剂剥除室550。
[0039]在该实施例中，远程等离子源570布置为与该抗蚀剂剥除室550流体连通。该等离子源570产生等离子并将反应性物质通过通道572提供进该抗蚀剂剥除室。该反应性物质从该基片564去除抗蚀剂。所说明的该等离子源570的实施例包括远程能量源574和工艺气体源576。该能量源574可以是任何合适的源，优选地是微波发生器。微波(由箭头578表示)由该微波发生器产生并且通过波导管580传播进该通道572。
[0040]该气体源576提供工艺气体(由箭头582表示)进入该通道572，在该通道中，气体被微波激发为等离子态。反应性物质通过开口584进入该抗蚀剂剥除室550。
[0041]该反应性物质由该隔板558分布在该抗蚀剂剥除室550中并剥除该抗蚀剂。抗蚀剂剥除期间产生的废品可通过排出口590排出该抗蚀剂剥除室550。所说明的该隔板558的实施例包括通道592，紫外线可通过该通道。
[0042]衬垫562适于最小化抗蚀剂剥除工艺期间在该盖子556的底部表面上的材料沉积。该衬垫562可包括铝镀层，该镀层包括该工艺暴露底部表面以提供对该衬垫562的腐蚀保护。
[0043]在一个示范性实施例，用于产生远程等离子的工艺气体包括氧，其激发为等离子状态，该等离子状态将O2分解为氧自由基和离子物质，它们流进该抗蚀剂剥除室550的内部并与该基片564上的抗蚀剂层反应(即，氧化或“灰化”)。光刻胶被剥除工艺去除的速率称作“剥除速率”。该工艺气体可具有任何合适的组分，如含氧气体混合物，如O2/N2，O2/H2O，O2/N2/CF4，或O2/N2/H2O气体混合物。例如，该气体混合物可包括O2、N2以及含氟成分，如CF4或C2F6。N2可以添加到该气体混合物以增强关于该光刻胶材料相比于第二材料的选择比，如阻挡层和/或下层材料(即，该光刻胶的蚀刻速率与该第二材料的蚀刻速率的比)。
[0044]如上所述，在该部件包含铝镀层和形成在该铝镀层上的阳极氧化层的实施例中，该阳极氧化层提供一个或多个可耐化学和物理攻击的表面以及等离子反应室(包括沉积和蚀刻室)中相关的颗粒污染等级。该阳极氧化层还可保护下层基片不受这种反应室中等离子和腐蚀性气体的物理攻击和化学攻击。
[0045]包括阳极氧化层(包括工艺暴露表面)的镀铝部件可用于多种不同的等离子环境，用以蚀刻、沉积、清洁和其他应用。通常的蚀刻化学制剂可包括，例如，含氯气体，如Cl2、HCl和BCl3；含溴气体，如Br2和HBr；含氧气体，如O2，H2O和SO2；含氟气体，如CF4，CH2F2，NF3，CH3F，C2F6，CHF3和SF6；和惰性及其他气体，如He，Ar和N2。这些和其他气体可以任何合适的组合使用，取决于所需要的等离子。各种不同工艺气体的合适的流率可基于下列因素选择，包括，但不限于，该等离子反应器的类型、功率设置、室压、等离子分解速率、蚀刻化学制剂、待蚀刻材料以及该工艺气体所用于的蚀刻工艺的具体步骤。
[0046]包括阳极氧化表面(包括工艺暴露表面)的镀铝部件可用于半导体处理设备的蚀刻室，用以蚀刻导体、半导体和/或绝缘体。
[0047]包括阳极氧化层(包括工艺暴露表面)的镀铝部件可以用作例如多晶硅高密度等离子反应器中的反应器部件。这种类型的示范性的反应器是TCP 9400TM等离子蚀刻反应器，可从Fremont，California的Lam Research Corporation得到。在这个反应器中，可将处理气体(例如，Cl2、HBr、CF4、CH2F2、O2、N2、Ar、SF6和NF3)提供进该反应室中。
[0048]另一示范性的多晶硅蚀刻反应器是VersysTM多晶硅蚀刻器或2300TM蚀刻器，其也可从Fremont，California的Lam ResearchCorporation得到。该多晶硅蚀刻反应器包括具有静电卡盘的基片支撑件，等离子聚焦环围绕该静电卡盘安装在该基片支撑件上。该基片支撑件还可用于将RF偏置提供至该基片。该基片可以使用热传导气体来背部冷却。在2300TM蚀刻器，通过气体喷射器将处理气体(例如，Cl2，HBr，CF4，CH2F2，O2，N2，Ar，SF6和NF3)引入该室。邻近该室的介电窗的电感线圈可由合适的RF源通电以在该室内提供高密度等离子。室衬垫围绕该基片支撑件，和该室还可包括合适的真空泵装置，用以将该室内部保持在所需压强。
[0049]某些反应器部件，如该基片支撑件的部分、该室衬垫、该聚焦环和/或该静电卡盘，可以是镀铝部件并具有包括工艺暴露表面的阳极氧化层。该室壁和该室衬垫下方的基片支撑件还可以是包括阳极氧化层的镀铝部件。这些部件的任何或全部，以及其他具有工艺暴露表面的部件，可以是包括阳极氧化层的镀铝部件。
[0050]该反应器部件还可用于高密度氧化物蚀刻工艺。示范性的氧化物蚀刻反应器是TCP 9100TM等离子蚀刻反应器，可从Fremont，California的Lam Research Corporation得到。在TCP 9100TM反应器，该气体分配板直接位于该TCPTM窗下方，该窗也是在该反应器顶部的真空密封表面，并处于处理的基片上方且平行于该基片的平面中。将工艺气体从源输入由该气体分配板和平面螺旋线圈下面的该窗的内表面形成的空间，该线圈将RF能量提供进该反应器。该气体分配板材料包括介电材料以能够耦合通过该气体分配板进入该反应器的RF功率。
[0051]该氧化物蚀刻反应器包括等离子室，其包括具有静电卡盘的基片夹具，其提供夹紧力至基片并提供RF偏置至基片。该基片可以使用热传导气体背部冷却。聚焦环将等离子限制在该基片上方的区域中。用于保持该室中高密度(例如，1011-1012离子/cm3)等离子的能量源(如由合适的RF源供电的以提供高密度等离子的天线)设在该等离子室的顶部。该室包括合适的真空泵设备，用以将该室内部保持在所需的压强(例如，低于50mTorr，通常1-20mTorr)。
[0052]在天线和该等离子处理室内部之间提供基本上平的介电窗，并在该处理室的顶部形成真空壁。气体分配板在窗口下方，并包括用以从该气体源传递工艺气体至该室的开口。圆锥或圆柱衬垫从该气体分配板延伸出并围绕该基片夹具。该天线可选地可提供有通道，热传导流体经由入口和出口管经过该通道循环。
[0053]运行中，半导体基片，如硅晶片，设在该基片夹具上，并且由静电卡盘保持在适当的位置。将工艺气体提供到该真空处理室，通过提供RF功率至该天线而在该基片和该窗之间的空间中生成高密度等离子。
[0054]各种不同的反应器部件，如该室衬垫、该静电卡盘和该聚焦环，可以是具有暴露的阳极氧化层的镀铝部件。
[0055]上述的高密度多晶硅和电介质蚀刻室仅是示范性的等离子蚀刻反应器，其集成具有阳极氧化层的镀铝部件。该部件可以用于任何蚀刻反应器(例如，金属蚀刻反应器)，或其他类型的半导体处理设备，其中等离子腐蚀是问题。
[0056]其他具有阳极氧化层的镀铝部件可以是室壁、基片夹具、紧固件等。这些部件通常由金属(例如，铝)或陶瓷(例如，氧化铝)制成，并通常暴露于等离子。其他部件不会直接暴露于等离子，但是暴露于腐蚀性气体，如从所处理的晶片等发出的气体。其他用于处理半导体基片的设备也可以是具有阳极氧化层的镀铝部件。这种设备可包括传输机构、气体源系统、衬垫、提升机构、装载锁、门机构、机械臂、紧固件等。
[0057]示例
[0058]示例1
[0059]具有高纯度铝镀层(包含以重量计至少99.9％的Al)的6061-T6铝样片使用三种不同的阳极氧化工艺I、II和III阳极氧化。具有大约250μm厚度的铝镀层电沉积在样片A、B、C、D和E的每个上。样片A和B，样片C和D，和样片E分别使用该阳极氧化工艺I、II和III来分别阳极氧化。
[0060]该阳极氧化工艺I包括以下步骤，预清洁、脱氧、遮蔽、除灰(demutting)、阳极阳极氧化(anodic anodization)、后清洁、热去离子水密封、最后清洁、干燥和包装步骤。使用硫酸浴。
[0061]该阳极氧化工艺II包括使用草酸浴。
[0062]该阳极氧化工艺III包括在阳极氧化箱中使用草酸和硫酸两者(即，混合酸)。这个工艺利用草酸的优点(例如，高末端电压，但是低导电率)和硫酸的优点(例如，高导电率，去除金属间颗粒，使用低温以实现良好硬度)。
[0063]如表1所示，测试该样片以确定该阳极氧化膜的击穿电压。样片C和D(阳极氧化工艺II)和样片E(阳极氧化工艺III)具有最高的击穿电压值。
[0064]
表1
Figure A20088001069800231
[0065]如表2所示，为这些样片测量该阳极氧化层厚度。样片A、B、C和D每个的厚度至少2密耳(大约50μm)。使用阳极氧化工艺II阳极氧化的样片D具有最大阳极氧化层厚度。
[0066]
表2
Figure A20088001069800232
Figure A20088001069800241
[0067]如表3所示，测量该阳极氧化层的表面粗糙度。对于每个样片，在该阳极氧化表面上六个位置上进行算术平均表面粗糙度测量。该样片的表面粗糙度值类似。
[0068]
Figure A20088001069800242
[0069]该样片还是用HCl气泡测试(气泡测试)测试。为了进行该气泡测试，环氧树脂用来将聚合玻璃管安装在样片的阳极氧化上。干燥后，5wt.％的HCl溶液填充在该管内。会发现在该阳极氧化表面，有连续的H2气泡从该阳极氧化表面生成。在该气泡测试，当阳极氧化失效，HCl直接与铝反应以生成H2气泡。确定到连续的H2气泡生成之前的时间。每个样片在5个小时的测试时间内没有生成连续的H2气泡。
[0070]该样片还经历使用3.5wt.％NaCl溶液的电化学阻抗光谱分析(EIS)测试，其相当于海水。样片C和D(使用工艺II阳极氧化)和样片E(使用工艺III阳极氧化)表现出出色的耐腐蚀性，根据这个测试样片E表现出最佳的耐腐蚀性(最高阻抗)，样片C和D第二高阻抗。
[0071]示例2
[0072]使用上述阳极氧化工艺I、II和III阳极氧化没有高纯度铝镀层的6061-T6铝样片，并经历热循环以确定该阳极氧化层的破裂状态。包括由不同的阳极氧化工艺形成的阳极氧化层的样片在两个加热区域在80℃和200℃的温度利用N2流热循环50个循环。该热循环之后，使用扫描电子显微镜(SEM)以200x和1000x的放大倍数在随机的位置分析该阳极氧化表面。还拍摄观察到的破裂的1000x和2000x的显微照片。
[0073]由该阳极氧化工艺III(混合草酸和硫酸浴)形成的阳极氧化层由于具有最低数目的表面破裂而表现出最大密度(最低孔隙度)。由该阳极氧化工艺III形成的阳极氧化层表现出比由该阳极氧化工艺I(硫酸浴)形成的阳极氧化层小十倍的表面破裂(大约十倍高的密度)。由该阳极氧化工艺II形成的阳极氧化层在热处理之后表现出很多破裂。
[0074]尽管本发明参照其具体实施例详细描述，但是对于本领域技术人员显而易见的可以进行各种不同改变和修改以及应用等同方式，而不背离所附权利要求的范围。

Claims (21)

1.一种半导体材料处理设备的抗蚀剂剥除室的镀铝部件，该部件包括：
基片，包括至少第一表面；
在至少该基片的第一表面上的可选的中间层，该中间层包括至少第二表面；
在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上的高纯度、电沉积铝镀层，该铝镀层包括，以wt.％计，至少99.00％Al和/或≤0.10％总的过渡元素，其中其上设有该镀铝层的该第一表面或该第二表面是导电表面，该铝镀层包括该部件的工艺暴露外表面。
2.根据权利要求1所述的镀铝部件，其中该铝镀层包括，以wt.％计，至少99.00％Al、≤0.10％Cu、≤0.10％Mg、≤0.015％Mn、≤0.02％Cr、≤0.07％Fe、≤0.025％Zn、≤0.06％Si、≤0.015％Ti和≤0.015％总的其余元素。
3.根据权利要求2所述的镀铝部件，其中该铝镀层包括至少99.99wt.％Al和≤0.01wt.％总的过渡元素，以及具有大约5μm至大约200μm的厚度。
4.根据权利要求1所述的镀铝部件，其中：
该基片包括铝或铝合金，导电陶瓷材料或导电聚合材料；
和
该铝镀层是在该基片的第一表面上。
5.根据权利要求1所述的镀铝部件，其中：
该基片包括电绝缘体；
该中间层是在该基片的第一表面上的金属层；
该铝镀层是在该中间层的第二表面上。
6.根据权利要求1所述的镀铝部件，其中：
该基片包括基底部分和与该基底部分集成的金属材料组成的外部，该外部包括该第一表面，该基底部分包括至少一种陶瓷材料和至少一种金属氧化物组成的混合物；和
该铝镀层是在该外部的第一表面上。
7.根据权利要求1所述的镀铝部件，其中该基片包括从由氧化钇、氧化铝、石英、氧化锆、碳化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼、碳化硼、氮化铝及其混合物组成的组中选取的陶瓷材料。
8.一种半导体材料处理设备，包括：
抗蚀剂剥除室；
与该抗蚀剂剥除室流体连通并且可运行以将反应性物质提供进该抗蚀剂剥除室的远程等离子源；和
该抗蚀剂剥除室中至少一个根据权利要求1所述的镀铝部件；
其中该镀铝部件的第一和第二表面包括非铝材料。
9.一种从设在根据权利要求8所述的设备的该抗蚀剂剥除室中的半导体基片去除抗蚀剂的方法，包括：
从该远程等离子源提供反应性物质进入含有半导体基片的该抗蚀剂剥除室，该基片上具有抗蚀剂；和
利用该反应性物质选择性地从该半导体基片去除该抗蚀剂。
10.一种半导体材料处理设备的镀铝部件，包括：
基片，包括至少第一表面；
至少该基片的第一表面上的可选的中间层，该中间层包括至少第二表面；
在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上的高纯度铝镀层，其中其上设有该镀铝层的该第一表面或该第二表面是导电的；以及
形成在该铝镀层上的阳极氧化层，该阳极氧化层包括该部件的工艺暴露外表面。
11.根据权利要求10所述的镀铝部件，其中该铝镀层包括，以wt.％计，至少99.00％Al、≤0.10％Cu、≤0.10％Mg、≤0.015％Mn、≤0.02％Cr、≤0.07％Fe、≤0.025％Zn、≤0.06％Si、≤0.015％Ti和≤0.015％总的其余元素。
12.根据权利要求11所述的镀铝部件，其中该铝镀层是电沉积铝层，包括至少99.99wt.％Al和≤0.01wt.％总的过渡元素，并具有大约5μm至大约200μm厚度。
13.根据权利要求10所述的镀铝部件，其中：
该基片包括铝或铝合金，导电陶瓷材料或导电聚合材料；
以及
该铝镀层是在该基片的第一表面上。
14.根据权利要求10所述的镀铝部件，其中：
该基片包括电绝缘体；
该中间层是在该基片的第一表面上的金属层；和
该铝镀层是在该中间层的第二表面上。
15.根据权利要求10所述的镀铝部件，其中：
该基片包括基底部分和与该基底部分集成的金属材料外部，该外部包括该第一表面；和
该铝镀层是在该外部的第一表面上。
16.根据权利要求10所述的镀铝部件，其中该基片包括从由氧化钇、氧化铝、石英、氧化锆、碳化硅、氧化钛、氮化硅、碳化硼、氮化硼、氮化铝及其混合物组成的组中选取的陶瓷材料。
17.一种半导体材料处理设备，包括：
等离子处理室；
与该等离子处理室流动连通的工艺气体源，用以将工艺气体提供进该等离子处理室；
RF能量源，适于在该等离子处理室中将该工艺气体激发为等离子态；和
该等离子处理室中至少一个根据权利要求10所述的镀铝部件；
其中该镀铝部件从由室壁、室衬垫、基片支撑件、隔板、气体分配板、等离子限制环、喷嘴、紧固件、加热元件、等离子聚焦环、卡盘和等离子屏组成的组中选择。
18.一种在根据权利要求17所述的设备中等离子蚀刻半导体基片的方法，包括：
从该工艺气体源提供该工艺气体进入该等离子处理室；
使用该RF能量源将RF能量提供至该工艺气体以在该等离子处理室中生成等离子；和
等离子蚀刻该等离子处理室中基片上的半导体材料、绝缘体或金属材料。
19.一种制作半导体材料处理设备的镀铝部件的方法，包括：
可选地在基片的至少第一表面上形成中间层，该中间层包括至少第二表面；
在该基片的第一表面上或在该可选的中间层的第二表面上电沉积高纯度铝镀层，其中其上形成该铝镀层的该基片的第一表面或该中间层的第二表面是导电表面，该铝镀层包括该部件的外表面；和
在该铝镀层上可选地形成阳极氧化层，该阳极氧化层覆盖该铝镀层的外表面并包括该部件的工艺暴露外表面。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
该基片包括铝或铝合金和该铝镀层是电沉积层包括，以wt.％计，至少99.00％Al、≤0.10％Cu、≤0.10％Mg、≤0.015％Mn、≤0.02％Cr、≤0.07％Fe、≤0.025％Zn、≤0.06％Si、≤0.015％Ti和≤0.015％总的其余元素；
该铝镀层的厚度至少是该阳极氧化层厚度的大约两倍；和
使用含有草酸和硫酸的混合酸浴在该铝镀层上形成该阳极氧化层。
21.根据权利要求19所述的方法，其中：
该基片包括基底部分和与该基底部分集成的金属材料组成的外部，该外部包括该第一表面，该基底部分包括由至少一种陶瓷材料和至少一种金属氧化物组成的混合物；和
该铝镀层是在该外部的第一表面上。
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