CN104715994B - 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法 - Google Patents

电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104715994B
CN104715994B CN201310688135.7A CN201310688135A CN104715994B CN 104715994 B CN104715994 B CN 104715994B CN 201310688135 A CN201310688135 A CN 201310688135A CN 104715994 B CN104715994 B CN 104715994B
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulated window
process chamber
plasma
plasma process
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310688135.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104715994A (zh
Inventor
张力
贺小明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.
Original Assignee
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai filed Critical Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority to CN201310688135.7A priority Critical patent/CN104715994B/zh
Priority to TW103142791A priority patent/TWI545995B/zh
Publication of CN104715994A publication Critical patent/CN104715994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104715994B publication Critical patent/CN104715994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种等离子处理腔室及其抗腐蚀组件及制造方法，所述组件上利用烧结方法在其面对等离子体的一面涂覆有一层钇化物涂层。本发明尤其适用于电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口。本发明提供的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口涂层组织致密稳定，无颗粒污染风险，并且造价低。并且，由于涂层厚度可控，与氧化铝基地的绝缘窗口热匹配性能好，因此不会发生热致开裂等问题。

Description

电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造 方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子处理腔室及其抗腐蚀组件及制造方法。
背景技术
等离子体处理腔室利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。
由于等离子体处理腔室中存在等离子体，等离子体处理腔室曝露于等离子体的组件或者腔壁都会受到不同程度的腐蚀。业内也提出了不同的制造抗腐蚀组件的机制。
如何制造稳定可靠的抗腐蚀组件，是本领域技术人员研发的目标。
发明内容
针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种等离子处理腔室及其抗腐蚀组件及制造方法。
本发明第一方面提供了一种抗腐蚀的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口，其中，所述绝缘窗口上利用烧结方法在其面对等离子体的一面涂覆有一层钇化物涂层。
进一步地，所述绝缘窗口由石英或者氧化铝制成。
进一步地，所述钇化物包括氧化钇和氟化钇。
进一步地，所述烧结方法包括热压烧结、低压烧结或者无压烧结。
进一步地，所述热压烧结是使用聚乙烯醇粘合剂、甘油增塑剂、无水酒精溶剂，混入氧化钇粉体，形成胶状物涂于绝缘窗口曝露于等离子体的表面，然后使用刮刀保证胶体厚度。
进一步地，所述热压烧结是在炉内进行的，在炉中的工艺温度为1130～1170℃，保温时间1小时，升降温速率在100℃以内，压力为10～12MPa。
本发明第二方面提供了一种电感耦合型等离子体处理腔室，其中，所述电感耦合型等离子体处理腔室包括本发明第一方面所述的绝缘窗口。
本发明第三方面提供了一种制造抗腐蚀的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
提供一绝缘窗口基体；
所述绝缘窗口基体上利用烧结方法在其面对等离子体的一面涂覆有一层钇化物涂层。
进一步地，所述烧结方法包括热压烧结、低压烧结或者无压烧结。
进一步地，所述热压烧结包括如下步骤：使用聚乙烯醇粘合剂、甘油增塑剂、无水酒精溶剂，混入氧化钇粉体，形成胶状物涂于绝缘窗口曝露于等离子体的表面，然后使用刮刀保证胶体厚度。
进一步地，所述热压烧结是在炉内进行的，在炉中的工艺温度为1130～1170℃，保温时间1小时，升降温速率在100℃以内，压力为10～12MPa。
本发明提供的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口涂层组织致密稳定，无颗粒污染风险，并且造价低。并且，由于涂层厚度可控，与氧化铝基地的绝缘窗口热匹配性能好，因此不会发生热致开裂等问题。
附图说明
图1是电感耦合型等离子体处理腔室的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
要指出的是，“半导体工艺件”、“晶圆”和“基片”这些词在随后的说明中将被经常互换使用，在本发明中，它们都指在处理反应室内被加工的工艺件，工艺件不限于晶圆、衬底、基片、大面积平板基板等。为了方便说明，本文在实施方式说明和图示中将主要以“基片”为例来作示例性说明。
本发明适用于所有的等离子体处理腔室中容易被等离子体腐蚀的组件，包括电容耦合型等离子体处理腔室(CCP)和电感耦合型等离子体处理腔室(ICP)。例如，电容耦合型等离子体处理腔室的气体喷淋头(showerhead)，以及各种腔室侧壁顶板等部位。下文将以电感耦合性等离子体处理腔室的绝缘窗口为例进行说明。需要说明的是，虽然本文将以电感耦合性等离子体处理腔室的绝缘窗口为例进行说明，但是其不能用于限制本发明，本发明的应用范围不限于此。
图1是根据本发明一个具体实施例的电感耦合等离子体处理装置的结构示意图。图1示出根据本发明一个实施例的等离子处理装置200。应当理解，其中的电感耦合等离子体处理装置200仅仅是示例性的，所述200实际上也可以包括更少或额外的部件，部件的排列也可以不同于图1中所示出。
图1示出了根据本发明第一实施例的电感耦合等离子体处理装置的截面图。电感耦合等离子体处理装置200包括金属侧壁202和绝缘顶板204，构成一个气密的真空封闭壳体，并且由抽真空泵(未示出)抽真空。所述绝缘顶板204仅作为示例，也可以采用其它的顶板样式，比如穹顶形状的，带有绝缘材料窗口的金属顶板等。基座206包括一静电夹盘(未示出)，所述静电夹盘上放置着待处理的基片W。偏置功率被施加到所述静电夹盘上，以产生对基片W的夹持力。射频电源208的射频功率被施加到位于绝缘顶板204上的射频功率发射装置上。其中，在本实施例中，所述射频发射装置包括射频线圈210。处理气体从气源经过管线被供应到反应腔内，以点燃并维持等离子，从而对基片W进行加工。优选地，处理气体从气体注入口212进入腔室。
参见图1，可知，绝缘窗口204的背面直接曝露于制程区域P，长期处于制程区域P中的等离子体的腐蚀之下。因此，现有技术也采用了很多抗腐蚀机制试图解决这个问题，但是也带来了新的问题。例如，利用氧化铝Al2O3制备的绝缘窗口204会引起Al金属污染，金属污染是等离子体处理腔室中的大忌，绝缘窗口204位于基片W的正上方，若金属污染从绝缘窗口204掉落在基片W上，将会对基片造成不可逆转的损坏。而用石英制备的绝缘窗口又往往使用寿命短。工程师又利用块体陶瓷其中掺杂氧化钇来制备绝缘窗口204，但是其抗热冲击性能差，存在较大的开裂失效风险。而块体氧化钇基陶瓷固溶体或复相陶瓷，制备成本又很高。再例如，复合结构陶瓷的绝缘窗口，如用氧化铝和氧化钇双层粉料烧结压制陶瓷窗口，加工复杂，成本高。又例如，在氧化铝材料的绝缘窗口表面制备致密氧化钇陶瓷涂层，若采用物理气相沉积(PEPVD)制备氧化钇抗腐蚀层则成本太高。还有制造厂商采用冷喷涂氧化钇抗腐蚀层，其涂层厚度通常小于20微米，使用寿命短。至于等离子喷涂(plasma spray)陶瓷涂层，由于具有多孔状疏松组织，在等离子体中易产生颗粒污染。
本发明提出了一种抗腐蚀的等离子处理腔室的组件，其中，所述组件上利用烧结方法在其面对等离子体的一面涂覆有一层钇化物涂层。具体地，如图1所示，本发明利用烧结方法在电感耦合型等离子体处理腔室200的绝缘窗口204面对等离子体的一面(即绝缘窗口204的背面204a)涂覆一层钇化物涂层。其中，所述钇化物包括氧化钇和氟化钇。在本实施例中，优选地选用Y2O3。可选地，所述绝缘窗口204由石英或者氧化铝制成。
可选地，所述烧结方法包括热压烧结、低压烧结或者无压烧结。下面以热压烧结为例对本发明进行说明。
热压烧结是在使用氮气气氛保护或真空热压烧结炉，使用石墨模具内执行的，模具内壁涂覆六方氮化硼脱模粉。原材料为商用氧化钇粉体，纯度为99.9％。根据本发明一个优选实施例，首先使用聚乙烯醇粘合剂(5％wt)、甘油增塑剂(2％wt)、无水酒精溶剂(35％wt)，混入氧化钇粉体(58％wt)，形成胶状物涂于绝缘窗口背面204a表面，然后使用刮刀保证胶体厚度为0.50+/-0.02mm。在300℃下保温2小时将有机塑化剂挥发，升降温速率<70℃/h，获得氧化钇涂层胚体厚度为0.35+/-0.05mm。在炉中的工艺温度为1130～1170℃，保温时间1小时，升降温速率在100℃以内，压力为10～12MPa。最后脱模后氧化钇涂层厚度为0.25+/-0.02mm，通过磨制将涂层厚度控制在0.20+/-0.01mm，并酸洗去除表面污染物。
本发明采用上述方法制成的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口204涂层组织致密稳定，无颗粒污染风险，并且造价低。并且，由于涂层厚度可控，与氧化铝基地的绝缘窗口204热匹配性能好，因此不会发生热致开裂等问题。
本发明第二方面提供了一种等离子体处理腔室，其特征在于，所述等离子体处理腔室前文所述的抗腐蚀的等离子处理腔室的组件。在本发明的优选实施例中，等离子体处理腔室是电感耦合型等离子体处理腔室200，组件是指电感耦合型等离子体处理腔室200的绝缘窗口204。
本发明第三方面提供了一种制造抗腐蚀的等离子处理腔室的组件的方法。在本发明的优选实施例中，等离子体处理腔室是电感耦合型等离子体处理腔室200，组件是指电感耦合型等离子体处理腔室200的绝缘窗口204。所述方法包括如下步骤：提供一绝缘窗口204的基体，例如为石英或者氧化铝基体；在所述绝缘窗口204的基体的背面204a上利用烧结方法涂覆有一层钇化物涂层。
进一步地，所述烧结方法包括热压烧结、低压烧结或者无压烧结。
热压烧结是在使用氮气气氛保护或真空热压烧结炉，使用石墨模具内执行的，模具内壁涂覆六方氮化硼脱模粉。原材料为商用氧化钇粉体，纯度为99.9％。根据本发明一个优选实施例，首先使用聚乙烯醇粘合剂(5％wt)、甘油增塑剂(2％wt)、无水酒精溶剂(35％wt)，混入氧化钇粉体(58％wt)，形成胶状物涂于绝缘窗口背面204a表面，然后使用刮刀保证胶体厚度为0.50+/-0.02mm。在300℃下保温2小时将有机塑化剂挥发，升降温速率<70℃/h，获得氧化钇涂层胚体厚度为0.35+/-0.05mm。在炉中的工艺温度为1130～1170℃，保温时间1小时，升降温速率在100℃以内，压力为10～12MPa。最后脱模后氧化钇涂层厚度为0.25+/-0.02mm，通过磨制将涂层厚度控制在0.20+/-0.01mm，并酸洗去除表面污染物。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (1)

1.一种制造抗腐蚀的电感耦合型等离子体处理腔室的绝缘窗口的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
提供一绝缘窗口基体；
所述绝缘窗口基体上利用热压烧结方法在其面对等离子体的一面涂覆一层钇化物涂层；
热压烧结是在使用氮气气氛保护或真空热压烧结炉，使用石墨模具内执行的，模具内壁涂覆六方氮化硼脱模粉；原材料为氧化钇粉体，纯度为99.9％；首先使用重量百分比为5％的聚乙烯醇粘合剂、重量百分比为2％的甘油增塑剂、重量百分比为35％的无水酒精溶剂，混入重量百分比为58％的氧化钇粉体，形成胶状物涂于绝缘窗口基体的表面，然后使用刮刀保证胶体厚度为0.50+/-0.02mm；在300℃下保温2小时将有机塑化剂挥发，升降温速率<70℃/h，获得氧化钇涂层胚体厚度为0.35+/-0.05mm；在炉中的工艺温度为1130～1170℃，保温时间1小时，升降温速率在100℃/h以内，压力为10～12MPa；脱模后氧化钇涂层厚度为0.25+/-0.02mm，通过磨制将涂层厚度控制在0.20+/-0.01mm，并酸洗去除表面污染物。
CN201310688135.7A 2013-12-13 2013-12-13 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法 Active CN104715994B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310688135.7A CN104715994B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法
TW103142791A TWI545995B (zh) 2013-12-13 2014-12-09 Inductively Coupled Plasma Processing Chamber and Corrosion Resistant Insulation Window and Manufacturing Method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310688135.7A CN104715994B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104715994A CN104715994A (zh) 2015-06-17
CN104715994B true CN104715994B (zh) 2017-08-25

Family

ID=53415213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310688135.7A Active CN104715994B (zh) 2013-12-13 2013-12-13 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104715994B (zh)
TW (1) TWI545995B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6830030B2 (ja) * 2017-04-27 2021-02-17 新光電気工業株式会社 静電チャック及び基板固定装置
CN114250436B (zh) * 2020-09-25 2024-03-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 耐腐蚀涂层制备方法、半导体零部件和等离子体反应装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999020812A1 (en) * 1997-10-21 1999-04-29 Applied Materials, Inc. Method for cleaning an etching chamber
CN1682339A (zh) * 2002-09-30 2005-10-12 东京毅力科创株式会社 用于等离子体工艺系统中的改进的挡板的方法和装置
CN101293771A (zh) * 2007-04-27 2008-10-29 应用材料股份有限公司 降低暴露于含卤素等离子体表面的腐蚀速率的装置和方法
CN101577211A (zh) * 2008-05-09 2009-11-11 中微半导体设备(上海)有限公司 抗等离子体腐蚀的反应室部件、其制造方法以及包含该部件的等离子体反应室

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5424261A (en) * 1993-12-22 1995-06-13 The Carborundum Company Low temperature sintering route for aluminum nitride ceramics
US7670688B2 (en) * 2001-06-25 2010-03-02 Applied Materials, Inc. Erosion-resistant components for plasma process chambers
CN100503507C (zh) * 2003-04-02 2009-06-24 珠海粤科京华电子陶瓷有限公司 低温烧结的99氧化铝陶瓷及其制造方法和用途
CN1849017A (zh) * 2005-04-05 2006-10-18 郜长福 氮化硅发热体以及其无压低温烧结制备方法
US7799267B2 (en) * 2007-09-14 2010-09-21 The Penn State Research Foundation Method for manufacture of transparent ceramics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999020812A1 (en) * 1997-10-21 1999-04-29 Applied Materials, Inc. Method for cleaning an etching chamber
CN1682339A (zh) * 2002-09-30 2005-10-12 东京毅力科创株式会社 用于等离子体工艺系统中的改进的挡板的方法和装置
CN101293771A (zh) * 2007-04-27 2008-10-29 应用材料股份有限公司 降低暴露于含卤素等离子体表面的腐蚀速率的装置和方法
CN101577211A (zh) * 2008-05-09 2009-11-11 中微半导体设备(上海)有限公司 抗等离子体腐蚀的反应室部件、其制造方法以及包含该部件的等离子体反应室

Also Published As

Publication number Publication date
TW201532482A (zh) 2015-08-16
CN104715994A (zh) 2015-06-17
TWI545995B (zh) 2016-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6526729B6 (ja) 希土類酸化物系モノリシックチャンバ材料
US8941969B2 (en) Single-body electrostatic chuck
US10385459B2 (en) Advanced layered bulk ceramics via field assisted sintering technology
US20230122695A1 (en) Corrosion resistant ground shield of processing chamber
US9358702B2 (en) Temperature management of aluminium nitride electrostatic chuck
CN110240481A (zh) 用于等离子体环境中的腔室部件的氧化钇-二氧化锆耐蚀材料
TW201936389A (zh) 稀土氧化物系抗電漿腐蝕薄膜塗層
KR20190064679A (ko) 금속 본딩된 보호 층을 갖는 기판 지지 조립체
US20180251406A1 (en) Sintered ceramic protective layer formed by hot pressing
CN104241183B (zh) 静电吸盘的制造方法，静电吸盘及等离子体处理装置
CN104715994B (zh) 电感耦合型等离子体处理腔室及其抗腐蚀绝缘窗口及制造方法
CN104241182B (zh) 静电吸盘的制造方法，静电吸盘及等离子体处理装置
CN104241181B (zh) 静电吸盘的制造方法，静电吸盘及等离子体处理装置
CN107527852A (zh) 陶瓷静电卡盘装置及其制造工艺
KR20090093819A (ko) 플라즈마 처리 장치에 이용되는 소결체 및 부재
CN206022339U (zh) 陶瓷静电卡盘装置
JP3901338B2 (ja) ＢＮ−ＡｌＮ積層体及びその用途
CN104752118B (zh) 等离子体处理腔室及其静电夹盘的制造方法
JP4092122B2 (ja) 半導体製造装置用部材及びその製造方法
NL2036260A (en) Sintered body and component part including same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.

Address before: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc.