CN117795641A - 用于半导体处理室部件的钇铝钙钛矿(yap)基涂层 - Google Patents
用于半导体处理室部件的钇铝钙钛矿(yap)基涂层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117795641A CN117795641A CN202280055055.5A CN202280055055A CN117795641A CN 117795641 A CN117795641 A CN 117795641A CN 202280055055 A CN202280055055 A CN 202280055055A CN 117795641 A CN117795641 A CN 117795641A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- component
- yttrium
- aluminum oxide
- oxide layer
- processing chamber
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 59
- PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N alumane;yttrium Chemical compound [AlH3].[Y] PSNPEOOEWZZFPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 69
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 8
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 7
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 5
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(dinaphthalen-2-ylamino)phenyl]phenyl]-n-naphthalen-2-ylnaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N(C=3C=CC(=CC=3)C=3C=CC(=CC=3)N(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3)=CC=C21 QKCGXXHCELUCKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009718 spray deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
- H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
- H01J37/32119—Windows
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32467—Material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2202/00—Metallic substrate
- B05D2202/20—Metallic substrate based on light metals
- B05D2202/25—Metallic substrate based on light metals based on Al
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2203/00—Other substrates
- B05D2203/30—Other inorganic substrates, e.g. ceramics, silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/334—Etching
- H01J2237/3341—Reactive etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
提供用于在半导体处理室中使用的部件。部件本体包含金属材料或陶瓷材料。在部件本体的表面上配置涂层，其中涂层包含钇铝氧化物层，钇铝氧化物层是由在至少90％的钇铝氧化物层上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比的组合物形成。
Description
相关申请的交叉引用
本申请案主张于2021年8月9日申请的美国专利申请No.63/231,049的优先权利益，该申请通过引用并入本文中以用于所有目的。
技术领域
本公开内容总体上涉及半导体设备的制造。更具体地，本公开内容涉及在制造半导体设备中使用的室部件。
背景技术
在半导体晶片处理期间，等离子体处理室用于处理半导体设备。等离子体处理室承受等离子体卤素和/或氧，其可能劣化等离子体处理室中的部件。
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
附图说明
在附图中以示例而非限制的方式示出了本公开，并且附图中类似的附图标记表示相似的元件，且其中：
图1为实施方案的高阶流程图。
图2A至图2D显示了用于制造在等离子体处理室中使用的部件的方法的实施方案。图2A为尖塔形式的部件基板的俯视图。图2B为图2A的部件基板的剖面图。图2C为图2A的基板的表面的细节剖面图。图2D为涂布至图2A的基板的钇铝氧化物层的细节剖面图。
图3为可在实施方案中使用的等离子体处理室的示意图。
发明内容
为了实现前述并根据本公开内容的目的，提供了用于在半导体处理室中使用的部件。部件本体包含金属材料或陶瓷材料。在部件本体的表面上配置涂层，其中涂层包含钇铝氧化物层，钇铝氧化物层是由在至少90％的钇铝氧化物层上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比的组合物形成。
在另一实施方案中，提供了用于制造在半导体处理室中使用的部件的方法。部件本体包含金属材料或陶瓷材料。在部件本体的表面上配置涂层，其中涂层包含钇铝氧化物的层，钇铝氧化物层是由在至少90％的钇铝氧化物层上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比的组合物形成。
以下在详细说明内容中并结合附图说明将更详细描述本公开内容的这些和其他特征。
具体实施方式
在将参考附图中所示的几个优选的实施方案来详细描述本公开。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本公开可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本公开不清楚。
本文所述的多种实施方案提供耐抗经由例如等离子体蚀刻的工艺产生的电弧和/或腐蚀所造成的损害的半导体处理室部件，因而抑制或最小化部件的损耗或退化，部件的损耗或退化可能因例如等离子体处理室之类的半导体处理系统中固有的等离子体和蚀刻工艺发生。
为便于理解，图1为制造和使用用于例如等离子体处理室之类的半导体处理室的部件的第一实施方案的工艺的高阶流程图。提供或形成(步骤104)用于半导体处理室部件的基板本体。参考图2A至图2D，所提供的基板本体204可形成为用于在等离子体处理室中使用的部件200的形状。示例性的半导体处理室部件包括尖塔(pinnacle)、衬垫、衬垫门、静电卡盘(ESCs)、介电窗、腔体、或类似的部件。
在图2A至2D所示的实施方案中，部件200是形成为具有尖塔形式的基板本体而具有暴露于半导体处理室内的半导体工艺的至少一个表面(例如内表面208)。图2A为部件200的俯视图，且图2B为部件200的剖面图。图2C显示于基板本体204的内表面208处的截面A-A的特写视图。
在一些实施方案中，基板本体204包含例如铝金属或铝合金(例如A16061-T6)或其他金属合金之类的金属材料。在一些实施方案中，在任何涂层工艺之前阳极化和/或密封基板本体204。阳极化可为II型或III型(硬质)阳极化。可经由本技术领域中可用的任意数量的可用密封工艺来执行密封，包括但不限于热去离子水(DI)密封工艺。
可经由许多不同的生产工艺来形成基板本体204，例如通过机械加工、或铸造铝以形成特定部件形状。在其他实施方案中，基板本体204包含半导体或陶瓷材料，例如硅、碳化硅、氧化铝或氧化钇稳定的氧化锆。也可使用烧结或多晶材料。
在一实施方案中，可通过铸造半导体或陶瓷材料以形成特定部件形状而形成基板本体204，例如通过将熔融的半导体或陶瓷材料倾倒或注入模具中，其中熔融的半导体或陶瓷材料在模具中以硬化形式冷却以形成所需的形状。在其他实施方案中，半导体或陶瓷材料是固化成圆柱状，而后经由轮磨或其他机械加工技术加工成最终的几何形状。也可理解可经由例如铸造或烧结之类的各种方法来形成、或经由各种形式的增材制造来制成半导体或陶瓷材料。如果有必要，这些主体材料产生方法然后可加工(或经由例如激光消熔之类的各种其他技术将材料移除)成所需的目标尺寸。
在步骤104之前、之后或与步骤104同时地提供或形成包含钇和铝的涂层组合物(步骤108)。在一实施方案中，钇铝组合物包含1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比。在另一实施方案中，钇铝氧化物组合物包含摩尔比为1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的分散氧化钇和氧化铝的粉末组合物。
参考图1和图2D，在提供基板本体204和钇铝组合物之后，在基板本体204的一或更多个表面208上沉积或以其他方法形成(步骤112)钇铝氧化物层212(图2D)以形成部件200。钇铝氧化物层212提供特别适合作为面向半导体处理的表面而耐受溅射和腐蚀的表面216，特别是来自半导体和/或等离子体处理室中固有的氟和其他活性物质或侵蚀性蚀刻工艺或环境的溅镀和腐蚀。
在一实施方案中，钇铝氧化物层212是通过在部件本体的一或更多个表面208上喷涂钇铝组合物来形成，从而导致钇铝氧化物层212具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比。在一些实施方案中，钇铝氧化物层212包含摩尔比为1.0至2.7比1.0至3.3的钇比氧。在另一实施方案中，钇铝氧化物层212包含YAlO3，也称为钇铝钙钛矿(YAP)。在一些实施方案中，钇铝氧化物层212的组合物是由至少70重量％的钇铝钙钛矿(YAP)组成，且在替代的实施方案中至少50％的钇铝氧化物层212的组合物在如上所定义的化学计量下为非晶体。在其他实施方案中，至少90％的钇铝氧化物层212的组合物在如上所定义的化学计量下为非晶体。在进一步的实施方案中，至少95％的钇铝氧化物层212的组合物的材料在如上所定义的化学计量下为非晶体。
在一些实施方案中，经由热喷涂沉积技术涂敷钇铝氧化物层212，热喷涂沉积技术例如HVOF(高速氧气燃料)、SPS(悬浮等离子体喷涂)、APS(大气等离子体喷涂)、真空等离子体喷涂、或类似的技术，其在基板本体204的表面208上提供基本上均匀的层。
在沉积步骤112之前，除了诸如蚀刻、阳极化、或密封等化学处理以外，还可以对基板本体204的一或更多个表面(例如内表面208)进行预处理，例如纹理化、粗糙化、或其他机械处理以增加表面粗糙度和/或最小化缺陷(例如裂痕)，以移除或基本上移除杂质或氧化物(例如氧化硅、氧化铝)以及可能于生产工艺期间发生的对基板内表面208的表面损伤或者基板内表面208上松散附着的微结构。例如，当给硅基板涂底料时，可在基板本体204上执行去离子(DI)水清洗，随后通过混合酸蚀刻以移除任何的表面缺陷，且还增加表面粗糙度(即以最小的机械力或亚表面损坏可控地纹理化表面)以改善涂层的附着力。在一实施方案中，基板本体204表面具有介于2至7μm RA粗糙度之间的粗糙度。在另一实施方案中，基板本体204表面具有介于4至6μm RA粗糙度之间的粗糙度。纹理化/粗糙化表面的示例性方法可包括表面机械加工、喷砂或喷珠处理、激光纹理化、或类似的处理。
在一些实施方案中，至少5重量％的钇铝氧化物层212包含非退火结晶结构。在其他实施方案中，至少15％的钇铝氧化物层212包含非退火结晶结构。此处将“非退火”定义为在没有额外退火以形成或增强结晶结构的情况下作为沉积步骤112的结果而产生的结晶结构。
在多种实施方案中，钇铝氧化物层212的厚度可根据一或更多种因素而变化，所述因素包括部件的类型、部件的位置、部件的几何形状、基板材料性质、成本等。根据一实施方案，钇铝氧化物层212的厚度介于约50微米(μm)至600μm。相对于通常极易受到腐蚀和氟侵蚀、并且还导致运行现代含卤素工艺的等离子体反应器中侵蚀和/或反应副产物颗粒的生成的现有氧化钇涂层，本技术的钇铝氧化物层212提供显著的进步。相对于由于较低分子量金属成分和高水平的氟化铝生成而具低耐受溅射性的现有氧化铝涂层，本技术的钇铝氧化物层212也提供显著的进步。此外，尽管YAG(Y3Al5O12)涂层似可提供极佳的耐受氟与溅射性，当使用热喷涂工艺涂敷时，这样的涂层的各种机械与结构特性并不理想。特别是，来自APS沉积期间的内在应力的局部相(玻璃/非晶形对结晶形)、化学性质、以及显微裂痕使得这样的涂层不理想。本技术的钇铝氧化物层212也提供对于基板本体204的改良附着力。总而言之，本文详述的钇铝氧化物层212，以及特别是在层的厚度与表面上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比且由至少70重量％的钇铝钙钛矿(YAP)组成的钇铝氧化物层212，提供较高的结晶含量(5％以上)，从而相对于氧化钇、氧化铝、或YAG的涂层改善了机械和结构特性，连同改善了耐受溅射性。此外，通过具有摩尔比接近1:1的铝比钇，该涂层将主要为YAP(超过95重量％)与一些钇铝石榴石(YAG)、钇铝单斜晶系(YAM)、和氧化钇而几乎没有氧化铝(少于0.1重量％)。由于钇铝氧化物和氧化钇较氧化铝更耐受蚀刻，因此提供几乎没有氧化铝或无氧化铝的涂层提供更耐受蚀刻的涂层。
在经由图1的步骤104至112适当地处理部件200之后，接着将部件200安装或以其他方式装配于例如等离子体处理室之类的半导体处理室内(步骤116，图1)。图1中示出的制造工艺对于使用通常会被等离子体处理室中常见的氧/卤素活性物质消耗或容易受到其腐蚀的基板材料来制造等离子体处理室特别有用。
在本文公开的实施方案中的一些中，根据图1、和图2A至图2D所示出的工艺而形成的部件200涉及作为用于等离子体处理室(例如图3的等离子体处理室系统300)中的尖塔或类似部件(例如，尖塔372)的特定应用/安装。然而，应当理解可将根据图1、和图2A至图2D所示出的工艺而形成的部件200实施作为等离子体处理室系统300或其他半导体处理室中的任意数量的部件，例如在具有等离子体或其他面对半导体工艺表面的其他室中的静电卡盘(ESCs)、高流量衬垫、介电窗等。
在一实施方案中，部件200的整体外表面可被处理为包括如图1、和图2A至图2D示出的工艺中所提供的钇铝氧化物层212。然而，应当理解仅一部分的部件的外表面需要被处理。例如，可仅将面对等离子体的表面(例如内表面208-参见图2B)处理为具有钇铝氧化物层212。这种部分涂层处理可能需要遮蔽不被涂布的部分。在一些实施方案中，面对等离子体的表面或面对半导体工艺的表面是在等离子体处理期间暴露于等离子体的表面或者是在高温和低压下暴露于活性卤素物质的表面。活性卤素物质可能从远程等离子体或热活性氟中形成。
返回参考图1中公开的工艺，在等离子体处理室中使用部件200(步骤120)以促进加工晶片366(图3)上的半导体制造。等离子体处理可为蚀刻、沉积、钝化、或另一等离子体工艺中的一或更多种工艺。也可结合非等离子体处理执行等离子体处理。
为加速理解，图3示意性地示出可在实施方案中使用的等离子体处理室系统300的示例。等离子体处理室系统300包括其中具有等离子体处理室304的等离子体反应器302。通过功率匹配网络308调谐的等离子体功率源306供应功率至位于介电感应功率窗312附近的变压器耦合等离子体(TCP)线圈310以通过提供电感耦合功率而在等离子体处理室304中产生等离子体314。
尖塔372从等离子体处理室304的室墙376延伸至介电感应功率窗312，从而形成尖塔环。尖塔372相对于室墙376和介电感应功率窗312成一定角度。例如，尖塔372与室墙376之间的内角以及尖塔372与介电感应功率窗312之间的内角可各自大于90°并小于180°。如图所示，尖塔372提供靠近等离子体处理室304的顶部的有角度的环。
可将TCP线圈(上功率源)310配置成产生等离子体处理室304内的均匀扩散曲线。例如，可将TCP线圈310配置成在等离子体314中产生环形功率分布。提供介电感应功率窗312以将TCP线圈310与等离子体处理室304分隔同时允许能量从TCP线圈310传送至等离子体处理室304。通过偏压匹配网络318调谐的晶片偏压功率源316提供功率至ESC组件380以在当放置加工晶片366于ESC组件380上时设定偏压。控制器324控制等离子体功率源306以及晶片偏压功率源316。
在等离子体处理室304内可提供高流量衬垫或相似的衬垫，并且还可根据图1中示出的步骤形成、装配和使用这些衬垫。高流量衬垫约束来自气体源330的气体并可包括保持气体的受控流动以从气体源330流至泵344的多个槽(未显示)。
可将等离子体功率源306和晶片偏压功率源316配置成在特定射频下操作，例如，诸如在13.56兆赫(MHz)、27MHz、1MHz、2MHz、60MHz、400千赫(kHz)、2.54吉赫(GHz)、或以上的结合下操作。可适当地调整等离子体功率源306和晶片偏压功率源316以供应一定范围的功率以便实现所需的处理性能。例如，在一实施方案中，等离子体功率源306可供应50至5000瓦特的范围内的功率，且晶片偏压功率源316可供应20至3000伏特(V)的范围内的偏压。此外，TCP线圈310和/或ESC组件380可包含两个或更多子线圈或子电极。可通过单功率源或通过多功率源向这些子线圈或子电极通电。
如图3所示，等离子体处理室系统300还包括气体源/气体供应机构330。气体源330经由例如气体注入器340之类的气体入口与等离子体处理室304流体连通。气体注入器340具有至少一钻孔341以允许气体通过气体注入器340进入等离子体处理室304。气体注入器340可位于等离子体处理室304中任何有利的位置并可采取任何注入气体的形式。然而，优选地，可将气体入口配置成产生“可调谐的”气体注入轮廓。可调谐的气体注入轮廓使得能独立地调节流到等离子体处理室304中的多个区域的气体的相应流动。更优选地，气体注入器被安装至介电感应功率窗312上。气体注入器可安装于功率窗上、安装于功率窗内、或形成功率窗的一部分。经由压强控制阀342和泵344将处理气体和副产物从等离子体处理室304中移除。压强控制阀342和泵344还用于维持等离子体处理室304内的特定压强。在处理期间压强控制阀342可维持小于1托的压强。可在ESC组件380的顶部周围放置一或更多个边缘环。通过控制器324控制气体源/气体供应机构330。
如图3中所示，将加工晶片366放置在等离子体处理室304中，并且特别放置在ESC组件380之上或之内。将等离子体工艺施加至加工晶片366(例如图1的步骤120)。在该示例中，对加工晶片366的等离子体处理被用于对加工晶片366上的堆叠件的部分提供蚀刻，例如用于蚀刻堆叠件中的含钨层。在该实施方案中，等离子体工艺加热至高达550℃以上的温度。此外，等离子体工艺在等离子体处理室304的内部上沉积残留物。在对加工晶片366的等离子体处理之后，将加工晶片366从等离子体处理室304中移除。清洁等离子体处理室304以移除所沉积的残留物。在该实施方案中，使用来自远端氟等离子体的活性氟来清洁等离子体处理室304的内部。提供在1毫托(m托)至10托的范围内的压强。ESC组件380没有充分冷却而维持在500℃以上的温度。在完成清洁之后，可将新的加工晶片366放置在等离子体处理室304中以开始新的循环。在另一示例中，等离子体处理被用于提供包含碳层、多晶硅层、或氧化物/氮化物层的蚀刻。在这样的示例中，将晶片温度控制在0℃至150℃的范围内并在晶片处理之后通过原位氧(O2)和三氟化氮(NF3)等离子体来清洁室。
尽管在图3的实施方案中参考用于等离子体处理室系统300的感应耦合等离子体(ICP)反应器内的用途而显示部件200，但应当理解可使用其他的部件和/或等离子体处理室的类型。可使用由Lam Research Corp.(Fremont,CA)制造的Kiyo或Sense.i等离子体处理室以实践实施方案。可在其中使用部件200的其他类型的等离子体处理室的示例为电容式耦合等离子体处理室(CCP’s)、斜角等离子体处理室、以及类似的处理室。在另一示例中，等离子体处理室可为介电质处理室或导体处理室。
在一些实施方案中，涂层具有30nm至2μm的范围内的厚度。在一些实施方案中，涂层具有50nm至500nm的范围内的厚度。在一些实施方案中，涂层具有50nm至250nm的范围内的厚度。在一些实施方案中，涂层具有30nm至600μm的范围内的厚度。可通过化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)中的至少一者或结合来涂敷这样的涂层。在一些实施方案中，使用部分ALD和部分CVD工艺，其中在未达到完美平衡的情况下在每一步骤使用ALD工艺以便提供更快的处理。
在一些实施方案中，部件本体和涂层通过将部件本体陶瓷粉末和涂层陶瓷粉末共烧结在一起以形成不同陶瓷层的陶瓷层压件来形成。在一些实施方案中，通过共烧结形成的涂层具有100μm至1cm的范围内的厚度。在一些实施方案中，涂层具有500μm至5mm的范围内的厚度。
虽然已经根据几个优选的实施方案描述了本发明，但是存在落在本发明的范围内的改变、置换、修改和各种替代等同方案。还应当注意，存在实现本公开的方法和设备的许多替代方式。因此，以下所附权利要求旨在被解释为包括落在本公开的真实精神和范围内的所有这样的改变、置换和各种替代等同方案。
Claims (20)
1.一种在半导体处理室中使用的部件，其包含：
部件本体，其包含金属材料或陶瓷材料；以及
涂层，其被配置于所述部件本体的表面上；
其中所述涂层包含钇铝氧化物层，所述钇铝氧化物层是由在至少90％的所述钇铝氧化物层上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比的组合物形成。
2.根据权利要求1所述的部件，其中所述部件本体包含铝金属。
3.根据权利要求1所述的部件，其中所述部件本体包含硅、碳化硅、氧化铝、或氧化钇稳定的氧化锆。
4.根据权利要求1所述的部件，其中所述钇铝氧化物层包含至少70重量％的钇铝钙钛矿(YAP)。
5.根据权利要求1所述的部件，其中至少5重量％的所述钇铝氧化物层包含非退火结晶结构。
6.根据权利要求1所述的部件，其中所述部件包含以下半导体处理室部件中的一或更多者：尖塔、衬垫或静电卡盘(ESC)。
7.根据权利要求1所述的部件，其中所述部件包含介电窗。
8.根据权利要求1所述的部件，其中经由包含钇和铝的粉末组合物的热喷涂而在所述表面上形成所述涂层。
9.根据权利要求8所述的部件，其中所述粉末组合物包含摩尔比为1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的分散氧化钇和氧化铝。
10.根据权利要求1所述的部件，其中所述表面包含面向半导体处理的表面且是耐受溅射和腐蚀的。
11.一种用于制造在半导体处理室中使用的部件的方法，其包含：
形成包含金属材料或陶瓷材料的部件本体；以及
在所述部件本体的表面上沉积涂层；
其中所述涂层包含钇铝氧化物层，所述钇铝氧化物层是由在至少90％的所述钇铝氧化物层上具有1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的摩尔比的组合物形成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述部件本体包含铝金属或金属合金。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述部件本体包含硅、碳化硅、氧化铝、或氧化钇稳定的氧化锆。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述钇铝氧化物层包含至少70重量％的钇铝钙钛矿(YAP)。
15.根据权利要求11所述的方法，其中至少5重量％的所述钇铝氧化物层包含非退火结晶结构。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述部件包含以下半导体处理室部件中的一或更多者：尖塔、衬垫或静电卡盘(ESC)。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述部件包含介电窗。
18.根据权利要求11所述的方法，其中经由包含钇和铝的粉末组合物的热喷涂而在所述表面上形成所述涂层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述粉末组合物包含摩尔比为1.0至0.9钇比1.0至1.1铝的分散氧化钇和氧化铝。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述表面包含面向半导体处理的表面且是耐受溅射和腐蚀的。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163231049P | 2021-08-09 | 2021-08-09 | |
| US63/231,049 | 2021-08-09 | ||
| PCT/US2022/039133 WO2023018578A1 (en) | 2021-08-09 | 2022-08-02 | Yttrium aluminum perovskite (yap) based coatings for semiconductor processing chamber components |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117795641A true CN117795641A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=85200881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280055055.5A Pending CN117795641A (zh) | 2021-08-09 | 2022-08-02 | 用于半导体处理室部件的钇铝钙钛矿(yap)基涂层 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240212991A1 (zh) |
| KR (1) | KR20240042060A (zh) |
| CN (1) | CN117795641A (zh) |
| TW (1) | TW202322178A (zh) |
| WO (1) | WO2023018578A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7371467B2 (en) * | 2002-01-08 | 2008-05-13 | Applied Materials, Inc. | Process chamber component having electroplated yttrium containing coating |
| US6789498B2 (en) * | 2002-02-27 | 2004-09-14 | Applied Materials, Inc. | Elements having erosion resistance |
| JP4912598B2 (ja) * | 2005-02-15 | 2012-04-11 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末 |
| US9123651B2 (en) * | 2013-03-27 | 2015-09-01 | Lam Research Corporation | Dense oxide coated component of a plasma processing chamber and method of manufacture thereof |
| US9790582B2 (en) * | 2015-04-27 | 2017-10-17 | Lam Research Corporation | Long lifetime thermal spray coating for etching or deposition chamber application |
-
2022
- 2022-08-02 KR KR1020247007828A patent/KR20240042060A/ko unknown
- 2022-08-02 CN CN202280055055.5A patent/CN117795641A/zh active Pending
- 2022-08-02 US US18/577,115 patent/US20240212991A1/en active Pending
- 2022-08-02 WO PCT/US2022/039133 patent/WO2023018578A1/en active Application Filing
- 2022-08-05 TW TW111129522A patent/TW202322178A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023018578A1 (en) | 2023-02-16 |
| TW202322178A (zh) | 2023-06-01 |
| KR20240042060A (ko) | 2024-04-01 |
| US20240212991A1 (en) | 2024-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230167540A1 (en) | Ion beam sputtering with ion assisted deposition for coatings on chamber components | |
| CN105474363B (zh) | 抗等离子体的陶瓷涂层的浆料等离子体喷涂 | |
| CN105247662B (zh) | 抗等离子体腐蚀的稀土氧化物基薄膜涂层 | |
| US12129569B2 (en) | Method for conditioning semiconductor processing chamber components | |
| CN116092909A (zh) | 一种等离子体刻蚀反应器 | |
| JP2024509819A (ja) | 半導体処理チャンバ構成要素のためのポリマコーティング | |
| US20220186354A1 (en) | Surface coating treatment | |
| US20230223240A1 (en) | Matched chemistry component body and coating for semiconductor processing chamber | |
| CN117795641A (zh) | 用于半导体处理室部件的钇铝钙钛矿(yap)基涂层 | |
| TW202219308A (zh) | 利用低溫氟化的金屬氧化物 | |
| US20230317424A1 (en) | Erosion resistant plasma processing chamber components | |
| US20230411124A1 (en) | Ceramic component with channels | |
| WO2024063892A1 (en) | Pyrochlore component for plasma processing chamber | |
| TW202410124A (zh) | 具有被覆層的半導體處理腔室元件 | |
| WO2021154816A1 (en) | Methods and apparatus for plasma spraying silicon carbide coatings for semiconductor chamber applications | |
| WO2020180502A1 (en) | Surface coating for aluminum plasma processing chamber components | |
| WO2024097505A1 (en) | Component with a dual layer hermetic atomic layer deposition coatings for a semiconductor processing chamber | |
| WO2021163053A1 (en) | Coating for plasma processing chamber part | |
| WO2020180853A1 (en) | Laminated aerosol deposition coating for aluminum components for plasma processing chambers | |
| WO2023086165A1 (en) | Coated part for capacitively coupled chamber | |
| TW202437316A (zh) | 用於半導體處理腔室之具有雙層密封原子層沉積塗膜的組件 | |
| CN116457914A (zh) | 具有通道的陶瓷构件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |