CN112384641A - 用于调节陶瓷涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于调节在等离子处理室中使用的部件上的陶瓷涂层的方法。用溶液润湿该陶瓷涂层，其中通过将溶剂与电解质混合形成该溶液，其中1％至10％的电解质在该溶液中解离。用颗粒喷射该陶瓷涂层。冲洗该陶瓷涂层。

Description

用于调节陶瓷涂层的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月3日提交的美国临时申请号62/693,604的优先权的权益，该美国临时申请通过引用并入本文以用于所有目的。
背景技术
本公开涉及一种用于调节陶瓷涂层的方法。更具体地，本公开涉及一种用于调节用于等离子体处理室中使用的部件的陶瓷涂层的方法。
为了使等离子体处理室的部件抗损坏，使用陶瓷涂层覆盖等离子体处理室的部件。对陶瓷涂层进行调节，以减少等离子处理过程中的污染并保护其免受污染。
发明内容
为了实现前述目的并且根据本公开的目的，提供了一种用于调节在等离子体处理室中使用的部件上的陶瓷涂层的方法。用溶液润湿该陶瓷涂层，其中通过将溶剂与电解质混合形成该溶液，其中1％至10％的电解质在该溶液中解离。用颗粒喷射(blast)该陶瓷涂层。冲洗该陶瓷涂层。
在下面的详细描述中并结合以下附图，将更详细地描述本公开的这些和其他特征。
附图说明
在附图的图示中，以示例而非限制的方式示出了本公开，并且其中相同的附图标记指代相似的元件，并且其中：
图1是一实施方式的高级流程图。
图2A至2C是根据一实施方式被处理的部件的表面的示意性截面图。
图3是具有根据一实施方式调节的至少一个部件的等离子体处理室的示意图。
具体实施方式
现在将参考如附图所示的本公开的一些优选实施方式来详细描述本公开。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践本公开。在其他情况下，没有详细描述公知的处理步骤和/或结构，以免不必要地使本公开不清楚。
图1是用于调节陶瓷涂层的一实施方式的流程图。用溶剂和弱电解质的溶液润湿陶瓷涂层(步骤104)。用颗粒喷射陶瓷涂层(步骤108)。冲洗陶瓷涂层(步骤112)。干燥陶瓷涂层(步骤116)。
图2A是部件204的示意性截面图。部件204具有带有阳极氧化铝表面的铝本体208。陶瓷涂层212被沉积在主体208的阳极氧化铝表面上。在该示例中，陶瓷涂层212是氧化铝(Al2O3)。
用溶剂和弱电解质的溶液润湿陶瓷涂层212(步骤104)。在该实施方式中，该溶液是水的溶剂和乙酸氨(NH4Ac)的电解质的混合物。该混合物形成0.1M的NH4Ac溶液。在该实施方式中，使用喷雾器通过喷涂陶瓷涂层来润湿陶瓷涂层212(步骤104)。图2B示出了在陶瓷涂层212上的溶液216的润湿层。
然后在用该溶液润湿的同时，用颗粒喷射陶瓷涂层212(步骤108)。在该示例中，该颗粒是干冰颗粒。干冰颗粒被冷冻(固态)二氧化碳(CO2)。细碎屑形式的固态CO2与压缩空气结合用作喷射气体，以轰击陶瓷涂层212。在一实施方式中，陶瓷涂层212的固态CO2干冰调节为每平方英寸(psi)大约20至大约70磅。干冰碎屑由高纯度的固体块或小球制成，这些固体块或小球通过配备有一系列旋转刀片的料斗，该料斗的进料速率为0.5磅/分钟至4磅/分钟。在一实施方式中，使用扇形分配喷嘴将用干冰颗粒进行的喷射步骤持续大约30秒至大约10分钟，该扇形分配喷嘴以一定角度从范围在大约1至12英寸的距离处使1至1.5英寸长条状喷雾图案内的亚微米成屑的颗粒流撞击到陶瓷涂层212上，该角度在与陶瓷涂层212呈浅倾斜(shallow glancing)到正交的任意处的范围内。在另一实施方式中，将CO2干冰喷射持续大约2至大约30分钟。在该实施方式中，在对陶瓷涂层212(步骤108)进行颗粒喷射期间，润湿陶瓷涂层212(步骤104)还喷涂陶瓷涂层212，以便保持陶瓷涂层212湿润。
用加压的去离子水冲洗陶瓷涂层212(步骤112)。
干燥陶瓷涂层212(步骤116)。在该示例中，将加压的氮气(N2)引导至陶瓷涂层212以干燥陶瓷涂层212(步骤116)。图2C示出了干燥过程(步骤116)之后的陶瓷涂层212。
然后可以将该部件安装并用于等离子体处理室。陶瓷涂层212能够在蚀刻等离子体环境中提供保护。图3是其中可以使用实施方式的蚀刻反应器的示意图。在一个或多个实施方式中，等离子体处理室300包括提供气体入口的气体分配板306，以及静电卡盘(ESC)308，其在由室壁352围成的蚀刻室349内。在蚀刻室349内，将晶片303定位在ESC 308上方。ESC 308是衬底支撑件。边缘环309围绕ESC 308。ESC源348可以向ESC 308提供偏压。气体源310通过气体分配板306连接到蚀刻室349。ESC温度控制器350连接ESC 308。
射频(RF)源330向下部电极和/或上部电极提供RF功率。在该实施方式中，下部电极是ESC 308，以及上部电极是气体分配板306。在一示例性实施方式中，400千赫(kHz)、60兆赫(MHz)、2MHz、13.56MHz和/或27MHz电源构成RF源330和ESC源348。在该实施方式中，上部电极接地。在该实施方式中，为每个频率提供一个发生器。在其他实施方式中，发生器可以在单独的RF源中，或者单独的RF发生器可以连接到不同的电极。例如，上部电极可以具有连接到不同RF源的内部电极和外部电极。在其他实施方式中可以使用RF源和电极的其他布置。
控制器335可控制地连接到RF源330、ESC源348、排气泵320和气体源310。高流量衬垫304是蚀刻室349内的衬垫。高流量衬垫304限制来自气体源的气体并具有狭槽302。狭槽302允许受控的气体流从气体源310传递到排气泵320。在该示例中，ESC 308可以具有陶瓷涂层212(在图3中未示出)以使ESC 308更耐等离子体蚀刻。
已经发现通过用颗粒喷射涂层来调节涂层，使得涂层可用于等离子体处理。通过用颗粒喷射涂层来调节涂层，可以减少部件能用于加工晶片或其他工件之前所需的陈化(seasoning)量。陈化是其中为空的蚀刻室349或具有空白晶片的蚀刻室349供电以便调节室以均匀地处理晶片并减少缺陷的过程。陈化时间的增加意味着蚀刻室的停机时间增加以及功率成本增加。对于ESC 308上的陶瓷涂层212，通过将晶片放置在ESC 308上来去除ESC308上的松散颗粒。去除的颗粒充当污染物。作为陈化过程的一部分，可以将几个空白晶片连续放置在室中，以去除ESC 308上的松散颗粒。上述实施方式中的调节减少或消除了先前用于陈化ESC 308所需的空白晶片的数量。
在对室进行陈化之后并且在已经处理了几个晶片之后，来自蚀刻和沉积工艺的材料可能沉积在陶瓷涂层212上。这种材料可能成为污染物。污染物增加后续晶片上的缺陷。使用各种上述实施方式来调节陶瓷涂层212去除了这种沉积和污染物。
在各个实施方式中，陶瓷涂层212是电介质。已经发现，在没有溶液的情况下用颗粒喷射陶瓷涂层212，在陶瓷涂层212上产生高达10,000伏的静电荷。足够高的静电荷引起电弧。电弧损坏陶瓷涂层212和部件。损坏的部件可能需要更换，从而花费数万美金。在陶瓷涂层212上提供溶液216允许在用颗粒喷射陶瓷涂层212的过程中消散静电荷。在该实施方式中，静电荷不超过800伏的大小。结果，消除了电弧和由此造成的损坏。
在各种实施方式中，溶液可以包含溶剂，例如水和弱电解质，例如过硼酸盐(NH4BO3)、碳酸盐((NH4)2CO3)或NH4HCO3)、柠檬酸盐((NH4)2HC6H5O7)，甲酸盐(NH4CHO2)；乳酸盐(NH4C3H5O3)、草酸盐((NH4)2C2O4或NH4HC2O4)、水杨酸盐(NH4C7H5O3)、琥珀酸盐((NH4)2C4H4O4)或酒石酸盐((NH4)2C4H4O6或NH4HC4H4O6)形式的含铵分子中的一种或多种。另外，在另一个实施方式中可以使用产生铵(NH4 +)和B2O7的盐。弱电解质不包含诸如金属离子或卤素离子之类的污染物。另外，不使用形成强电解质的盐。弱电解质在水中具有1％至10％的解离度。弱电解质在1个大气压下的沸点低于120℃。低沸点使弱电解质在调节过程中蒸发。在各种实施方式中，溶液具有6至8的pH。弱电解质不会蚀刻陶瓷涂层212，并且在蒸发之后不会留下污染物残留物。在各种实施方式中，电解质具有约10-5的Ka或Kb值。
在各种实施方式中，颗粒是干冰。在这样的实施方式中，用固相、液相和气相的CO2喷射陶瓷涂层212。CO2的不同相改善了对有机残留物的清洁。CO2颗粒的低温使陶瓷涂层212和残留物冷却。CO2颗粒可以是CO2碎屑或碎片。CO2颗粒蒸发而没有留下残留物。陶瓷涂层212与残余物的膨胀系数之间的差异进一步促进了残余物的去除。喷射减少了陶瓷本身和表面涂层两者的表面颗粒。
在各个实施方式中，干燥陶瓷涂层212可以通过以下一种或多种方法来完成：擦拭陶瓷涂层212，用诸如N2，清洁干燥空气(CDA)之类的气体喷射陶瓷涂层212，加热陶瓷涂层212，旋转陶瓷涂层212，或使陶瓷涂层212在室温下静置。
在各种实施方式中，陶瓷涂层212可以是另一种耐电介质等离子体的陶瓷，例如钇或含钇的陶瓷。
尽管已经根据几个优选实施方式描述了本公开，但是存在落入本公开范围内的变更、修改、置换和各种替代等同物。还应注意，存在许多实现本公开的方法和装置的替代方式。因此，意图将以下所附权利要求书解释为包括落入本公开的真实精神和范围内的所有这样的变更、修改、置换和各种替代等同物。

Claims (16)

1.一种用于调节在等离子处理室中使用的部件上的陶瓷涂层的方法，所述方法包括：
用溶液润湿所述陶瓷涂层，其中，通过将溶剂与电解质混合形成所述溶液，其中1％至10％的所述电解质在所述溶液中解离；
用颗粒喷射所述陶瓷涂层；以及
冲洗所述陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂是水。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电解质是乙酸氨。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电解质是NH4BO3,(NH4)2B2O7,(NH4)2CO3,NH4HCO3,(NH4)2HC6H5O7,NH4CHO2,NH4C3H5O3,(NH4)2C2O4,NH4HC2O4,NH4C7H5O3,(NH4)2C4H4O4,(NH4)2C4H4O6或NH4HC4H4O6。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颗粒是干冰颗粒。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述颗粒处于固相、液相和气相中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述陶瓷涂层的所述喷射过程中累积的静电荷不超过800伏特的大小。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电解质在1个大气压下的沸点小于120℃。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在冲洗所述陶瓷涂层之后干燥所述陶瓷涂层。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷涂层包括氧化铝、氧化钇或钇中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陶瓷涂层是电介质。
12.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在用颗粒喷射所述陶瓷涂层的过程中将所述溶液喷涂到所述陶瓷涂层上。
13.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述部件用作等离子体处理室中的静电卡盘。
14.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在等离子体处理室中使用所述部件。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电解质蒸发而没有留下残留物。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述颗粒蒸发而没有留下残留物。
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