TW202113129A - 用於處理腔室部件之保護性多層塗層 - Google Patents

用於處理腔室部件之保護性多層塗層 Download PDF

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尤基塔 帕利克
達桑 薩卡雷
皮耶納桑薩利亞 葛拉迪亞
安庫 卡丹
凱文Ａ 帕克
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Abstract

本揭露案關於用於處理腔室及處理腔室部件的保護性多層塗層。在一個實施例中，多層保護性塗層包括金屬氮化層及佈置於其上的氧化層。在一個實施例中，多層保護性塗層進一步包括氮氧化夾層及/或氟氧化層。多層保護性塗層可形成於金屬合金或陶瓷基板上，例如在電子裝置製造的領域中，例如半導體裝置製造使用的處理腔室或處理腔室部件。在一個實施例中，金屬氮化層及氧化層藉由原子層沉積沉積於基板上。

Description

用於處理腔室部件之保護性多層塗層
本揭露案的實施例大致關於保護性塗層。具體而言，本揭露案的實施例關於用於對在半導體裝置製造的領域中使用的處理腔室及腔室部件形成保護性多層堆疊之方法及設備。
常常，例如處理腔室主體及處理腔室部件的半導體裝置處理裝備及其部件以金屬合金或陶瓷材料形成。用於此等裝備及部件的材料經選擇以提供所欲機械及化學特性，亦即拉伸強度、密度、延展性、可塑形性、可加工性及抗腐蝕性。除了鋁、碳、鐵、矽及釔等等的主要元素之外，在處理腔室部件中利用的材料通常包括額外元素，例如鈷，銅、鉻、鎂、錳、鎳、錫、鎢、鋅及其結合。此等額外元素經選擇以意圖改善所得到裝備或部件的機械及/或化學特性。
不幸地，在半導體基板處理期間，例如矽晶圓處理期間，額外元素可非所欲地從處理腔室或處理腔室部件表面遷移至其他表面。舉例而言，微量金屬將遷移至處理腔室中經處理的基板的表面，因此導致在基板表面上的微量金屬污染。微量金屬污染對形成於基板上例如半導體裝置的電子裝置為有害的，常常造成裝置無法功能化，因而降級裝置效能及/或縮短其可使用壽命。
避免元素從處理腔室及處理腔室部件表面遷移或濾出之傳統方法包括以屏蔽層塗層表面的步驟。通常，形成於此等表面的屏蔽層歸因於在基板處理期間處理腔室之中存在的反應或腐蝕環境本質而傾向在處理腔室或處理腔室部件的實用壽命的終點之前早就被腐蝕。屏蔽層的腐蝕在處理腔室之中形成非所欲的粒子，且非所欲地暴露下方的裝備或部件表面。如上述的微量金屬，粒子可遷移至基板的表面且造成其上形成的裝置不適合其意圖的目的。
因此，本領域中需要用於處理腔室表面及處理腔室部件的改良的保護性塗層，及形成此之方法。
本揭露案大致關於用於處理腔室表面及處理腔室部件之保護性塗層，及形成此之方法。
在一個實施例中，提供一種在電漿處理腔室中使用的腔室部件。腔室部件包括以金屬合金或陶瓷形成的表面及佈置於表面上的塗層。塗層進一步包括金屬氮化層及佈置於金屬氮化層上的氧化層。
在一個實施例中，提供一種處理部件。處理部件包括以金屬合金或陶瓷形成的基板、佈置於基板上的金屬氮化層、佈置於金屬氮化層上的氮氧化層及佈置於氮氧化夾層上的氧化層。
在一個實施例中，提供一種在腔室部件上形成塗層之方法。方法包括以下步驟：在腔室部件的表面上沉積金屬氮化層，及在金屬氮化層上沉積氧化層。
本揭露案關於用於處理腔室及處理腔室部件的保護性多層塗層。在一個實施例中，多層保護性塗層包括金屬氮化層及佈置於其上的氧化層。在一個實施例中，多層保護性塗層進一步包括氮氧化夾層及/或氟氧化層。多層保護性塗層可形成於金屬合金或陶瓷基板上，例如在電子裝置製造的領域中，例如半導體裝置製造使用的處理腔室或處理腔室部件。在一個實施例中，金屬氮化層及氧化層藉由原子層沉積沉積於基板上。
第1圖根據一個實施例，為範例處理腔室及可一起利用的處理部件之範例的剖面概要視圖。第1圖描繪處理腔室100，處理腔室100具有以高溫度處理腔室利用的各種處理部件，例如電漿強化的沉積腔室及電漿強化的蝕刻腔室。然而，進一步考量此處所述的保護性多層塗層可利用於任何處理腔室，處理部件或基板表面，其中強化的熱抗性及擴散減少為所欲的。
處理腔室100包括腔室主體102，腔室主體102具有腔室蓋104、一或更多側壁106及腔室底部108，這些至少部分界定腔室空間110。在一個實施例中，透過穿過腔室蓋104佈置的一或更多入口112，透過穿過一或更多側壁106佈置的一或更多氣體注入通口114，或兩者將處理氣體傳輸至處理空間110。在一些實施例中，腔室蓋104耦合至噴淋頭116，噴淋頭116具有穿過其佈置的複數個孔洞118，其用於均勻分配處理氣體至處理空間110中。
如第1圖中描繪，處理腔室100包括靠近腔室蓋104佈置的電感耦合電漿（ICP）線圈組件120。ICP線圈組件120包括藉由RF功率產生器124驅動的一或更多個電感線圈天線122。利用ICP線圈組件120以藉由使用藉由電感線圈天線122產生的電磁場點燃且維持來自處理氣體的電漿126流至處理空間110中。在另一實施例中，處理腔室100包括電容耦合電漿（CCP）組件或微波電漿產生器。舉例而言，RF功率產生器124可直接耦合至噴淋頭116以在處理空間110之中產生電容耦合電漿。仍在另一實施例中，處理腔室100包括遠端電漿源（未顯示），以在傳輸至處理空間110之前與處理空間110遠端地產生電漿。
在一個實施例中，處理空間110透過排氣通口128耦合至真空源162，例如真空幫浦。真空源162經配置成從處理空間110排氣處理氣體以及其他氣體，且維持處理空間110在次大氣壓條件下。基板支撐件130可移動地佈置於處理空間110中，且進一步耦合至支撐桿132而密封延伸通過在腔室底部108中的開口134。在一個實施例中，支撐桿132藉由在腔室底部108下方區域中的風箱（未顯示）環繞。支撐桿132進一步耦合至舉升伺服136，以致動支撐桿132，且因此致動基板支撐件130通過處理空間110。在一個實施例中，基板支撐件130可從第一位置移動至處理空間110之中的第二位置，以促進將基板W透過在一或更多側壁106中的狹縫閥138傳送至且離開基板支撐件130。
處理腔室100包括沿著且徑向向內於腔室主體102的一或更多內部表面142佈置的一或更多可移除襯墊140。在一些實施例中，處理腔室100進一步包括一或更多護罩，例如第一護罩144及第二護罩146。如第1圖中描繪，第一護罩144圍繞基板支撐件130及支撐桿132，且第二護罩146佈置於第一護罩144上方且徑向向內於一或更多側壁106。護罩144、146可利用以限定電漿126至處理空間110的所欲區域，以界定處理空間110中處理氣體的流動路徑，或其結合。在一些實施例中，以上所述的一或更多部件，例如腔室主體102及佈置於其中或與其一起利用的處理部件以金屬合金或陶瓷形成，且包含保護性多層塗層，例如參照第2A及2B圖所述者。
第2A圖根據一個實施例，圖示形成於基板202上的保護性多層塗層200。保護性多層塗層200避免微量金屬從基板202濾出，同時改善受到經常存在於例如處理腔室100的處理腔室之中的反應或腐蝕環境攻擊的抗性。因此，可減少或避免下層裝備或部件的惡化及其微量金屬的濾出。通常，基板202或其表面以陶瓷或金屬合金形成。舉例而言，基板202可包含矽（Si）、碳化矽（SiC）、氧化鋁（Al2 O3 ）、熱解氮化硼（PBN）、氧化釔（Y2 O3 ）及類似者。在另一範例中，基板202可包含鋁（Al）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鐵（Fe）、鎂（Mg）、錳（Mn）、錫（Sn）及鋅（Zn）。基板202可為任何類型的處理腔室裝備或其部件，包括但非限於在第1圖中所述的此等，以及舉升銷、加熱器、靜電夾盤、邊緣環、圓頂或其他處理腔室部件。
如第2A圖中所顯示，保護性多層塗層200包括佈置於基板202上的金屬氮化層210及佈置於金屬氮化層210上的氧化層230。在一些實施例中，金屬氮化層210包含以下一或更多者：氮化鋁（AlN）、氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）或類似者。在一些實施例中，氧化層230包含以下一或更多者：氧化鋁（Al2 O3 ）、氧化鑭（La2 O3 ）、氧化鉿（HfO2 ）、氧化釔（Y2 O3 ）、氧化鋯（ZrO2 ）、氧化鈰（CeO2 ）、氧化鈦（TiO2 ）或類似者。在進一步實施例中，保護性多層塗層200包括形成於金屬氮化層210及氧化層230之間的氮氧化夾層220。氮氧化夾層220可藉由在形成氧化層230之後，退火保護性多層塗層200而形成，因此建立介於氧化層230及金屬氮化層210之間的界面層。
保護性多層塗層200之個別層大致具有介於約1nm及約1500nm之間的厚度。舉例而言，金屬氮化層210具有小於約250nm的第一厚度T(1)，例如介於約1nm及約225nm之間。在一些實施例中，金屬氮化層210的厚度T(1)為介於約10nm及約200nm之間，例如介於約25nm及約175nm之間，介於約40nm及約160nm之間，介於約50nm及約150nm之間，介於約75nm及約125nm之間，或介於約90nm及約110nm之間。舉例而言，金屬氮化層210的厚度T(1)為約100nm。在一個範例中，氧化層230具有介於約1nm及約1250nm之間的第二厚度T(2)，例如介於約10nm及約1000nm之間。在一些實施例中，氧化層230的厚度T(2)為介於約20nm及約900nm之間，例如介於約50nm及約800nm之間，介於約100nm及約700nm之間，介於約200nm及約600nm之間，或介於約300nm及約500nm之間。舉例而言，氧化層230的厚度T(2)為約400nm。在進一步實施例中，氮氧化夾層220具有介於約0.5nm及約10nm之間的第三厚度T(3)，例如介於約1nm及約8nm之間。舉例而言，氮氧化夾層220具有介於約2nm及約6nm之間的第三厚度T(3)，例如約4nm。
第2B圖根據一個實施例，圖示形成在例如以上第1圖中所述的處理部件的基板202上的保護性多層塗層201。此處，保護性多層塗層201包括第2A圖中所述的金屬氮化層210及氧化層230。保護性多層塗層201進一步包括佈置於氧化層230上的可選的氟氧化層240，以改善保護性多層塗層201的抗腐蝕性。氟氧化層240藉由在形成氧化層230之後氟化氧化層230而形成。舉例而言，氟氧化層240藉由在抬升的溫度下將沉積的氧化層230的表面暴露至含氟氣體一段時段而形成，含氟氣體例如氫氟酸（HF）、三氟化氮（NF3 ）、氟（F2 ）、NF3 電漿、F自由基及類似者。在一些實施例中，時段可為約0.1-24小時。在一個範例中，氟氧化層240具有介於約1nm及約100nm之間的第四厚度T(4)，例如介於約10nm及約80nm之間。舉例而言，氟氧化夾層220具有介於約20nm及約70nm之間的第三厚度T(3)，例如介於約30nm及約60nm之間，例如介於約40nm及約50nm之間。
第3圖根據一個實施例，為闡述在處理腔室之中於基板上沉積保護性多層塗層之方法300的流程圖。方法300可用以在處理部件之任一者或結合上形成第2A-2B圖中所述的保護性多層塗層之任一者或結合，例如如第1圖中所述腔室主體102及與其一起利用的處理部件。
在操作310處，方法300包括在基板上沉積金屬氮化層的步驟。金屬氮化層可為金屬氮化層210，且基板可為基板202。在一個範例中，金屬氮化層可包含以下一或更多者：氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭或類似者。在一些實施例中，金屬氮化層210使用塗層處理沉積，塗層處理包括高溫蒸發及濺鍍，例如原子層沉積（ALD）、電漿強化ALD（PEALD）、物理氣相沉積（PVD）、電漿強化PVD（PEPVD）、化學氣相沉積（CVD）、電漿強化CVD（PECVD）、混合CVD、電子束汽化、或其他適合的處理，用於在處理裝備或其處理部件上沉積塗層。
在一個實施例中，金屬氮化層使用ALD處理沉積，ALD處理包含將基板交替暴露至第一前驅物及第二前驅物的步驟。舉例而言，第一前驅物為含金屬前驅物，且第二前驅物為含氮前驅物。由於ALD處理的共形，若基板展現非平面拓樸則可有利地實行ALD處理。ALD處理亦適合用於在實質上平面表面上沉積。
在一個實施例中，第一前驅物包括任何適合的含金屬前驅物，用於形成金屬氮化膜，例如鋁、鈦、鉭及類似者。在一些實施例中，第一含金屬前驅物是選自包含以下構成之群組：(第三丁基亞胺基)三(二乙基胺基)鈦（TBTDET）、四(二乙基胺基)鈦（TDEAT）、四(二甲基胺基)鈦（TDMAT）、四(乙基甲基胺基)鈦（TEMAT）、三甲基鋁（TMA）、五 (二甲基胺基)鉭(V)（PDMAT）及其結合。在一些實施例中，含金屬前驅物不含氟。適合的第二前驅物之範例包括含氮前驅物，例如氨（NH3 ）、聯氨（N2 H4 ）、甲基聯氨（CH3 (NH)NH2 ）、二甲基聯氨（C2 H8 N2 ）、第三丁基聯氨（C4 H12 N2 ）、苯基聯氨（C6 H8 N2 ）、偶氮異丁烷（C4 H8 N2 ）、疊氮乙烷（CH3 N3 ）及其結合。
在其中藉由ALD處理沉積金屬氮化層210的一些實施例中，於沉積金屬氮化層210之前加熱基板202。舉例而言，將基板202加熱至從約100°C至約400°C的範圍之中的溫度，例如介於約200°C及約300°C之間，例如約250°C。金屬氮化層210的沉積期間，將處理腔室加熱至從約200°C至約350°C的範圍之中的溫度，例如介於約225°C及約325°C之間，例如約275°C。對於熱ALD處理，處理腔室可維持在介於約300°C及約350°C之間的溫度下，例如約325°C。對於電漿ALD處理，可將處理腔室維持在介於約200°C及約275°C之間的溫度下，例如約250°C。
用於金屬氮化層的第一前驅物以在從約200sccm至約1000sccm的範圍之中的流率流至處理腔室，例如介於約400sccm及約800sccm之間的流率。在一些實施例中，將第一前驅物與載體氣體一起引入處理腔室中，載體氣體例如鈍氣，像氮。第一前驅物可進一步脈衝至處理腔室中。此處所使用「脈衝」一詞意圖代表特定成分的量間歇地或非連續地引入處理腔室的反應區中。由於其脈衝，可在基板上形成第一前驅物的單層。在一些實施例中，將第一前驅物脈衝至處理腔室中達約100ms至約10s之範圍中的時段，例如介於約150ms及約800ms之間，例如介於約200ms及約250ms之間。在流至處理腔室中之前，可將第一前驅物加熱至介於約25°C及約125°C之間的溫度。舉例而言，可將第一前驅物加熱至介於約40°C及約80°C之間的溫度，例如約65°C。
在將第一前驅物流至處理腔室中之後，可實行第一清洗處理以移除處理腔室中任何殘餘第一前驅物。第一清洗處理可包括脈衝諸如氬氣或氮氣的清洗氣體至處理腔室中達介於約500ms及約10s之間的時段，例如介於約1s及約5s之間，舉例而言，約3s。
諸如含氮前驅物的第二前驅物接著脈衝至處理腔室中達介於約150ms及約30s之間的時段，例如介於約2s及約25s之間，舉例而言，約10s。第二前驅物以在從約50sccm至約1000sccm的範圍之中的流率流至處理腔室中，例如介於約200sccm及約800sccm之間的流率。在流至處理腔室之前，可將第二前驅物加熱至約室溫。舉例而言，可將第二前驅物加熱至介於約20°C及約25°C之間的溫度。在一些實施例中，在處理腔室中產生電漿，同時於其中流動含氮第二前驅物。電漿可藉由施加RF功率至電漿產生器而產生，例如參照第1圖所述的ICP線圈組件120或CCP組件。舉例而言，NH3 電漿RF產生器可將介於約100W至約300W之間，例如約200W的RF功率，且以介於13.56MHz之間的頻率施加至ICP線圈組件或CCP組件。
可跟隨著第二前驅物的脈衝實行第二清洗處理。可實行第二清洗處理以移除在處理腔室中的任何殘餘第二前驅物。類似於第一清洗處理，第二清洗處理可包括脈衝清洗氣體，例如氬，至處理腔室中達介於約500ms及約60s之間的時段，例如介於約1s及約30s，舉例而言，約15s。
將第一前驅物及第二前驅物脈衝至處理腔室中可為一週期，且週期可包括在將第一前驅物流至處理腔室中之後及在將第二前驅物流至處理腔室之後的第一及第二清洗處理。重複週期以成長金屬氮化層。週期的數量基於最終金屬氮化層的所欲厚度。金屬氮化層的成長率可為每次週期從約0.2A至約2A的範圍。舉例而言，金屬氮化層的成長率可為每次週期約1A，取決於利用的前驅物材料。金屬氮化層的最終厚度可介於約5nm及約250nm之間，例如介於約10nm及約200nm之間。舉例而言，金屬氮化層的最終厚度為介於約25nm及約175nm之間，例如介於約50nm及約150nm之間，介於約75nm及約125nm之間，介於約90nm及約110nm之間，例如約100nm。
在操作320處，方法300包括在金屬氮化層上沉積氧化層的步驟。氧化層可為第2A圖或第2B圖中描繪的氧化層230。在一個範例中，氧化層230可包含以下一或更多者：氧化鋁、氧化鑭、氧化鉿、氧化釔、氧化鋯、氧化鈰或類似者。在一些實施例中，氧化層230利用類似於金屬氮化層210之方法沉積，包括高溫蒸發及濺鍍。舉例而言，氧化層230可藉由ALD、PEALD、PVD、PEPVD、CVD、PECVD、混合CVD、電子束汽化或其他適合的處理來沉積，用於在處理裝備或其處理部件上沉積塗層。
在一個實施例中，氧化層使用ALD處理沉積，ALD處理包含將基板交替暴露至第三前驅物及第四前驅物的步驟，類似於以上所述利用以形成金屬氮化物的ALD處理。舉例而言，第三前驅物為含金屬或陶瓷前驅物，且第四前驅物為含氧前驅物。第三前驅物包括用於形成氧化膜的任何適合的金屬前驅物，例如TMA、TDEAT、TDMAT、四(二甲基胺基)鉿（Hf(NMe2)4）（TDMAH）、四(二甲基胺基)鋯（Zr(NMe2)4）（TDMAZ）、[Ce(thd)4 ]、[Ce(thd)3 phen]、[Ce(Cp)3]、[Ce(CpMe)3]、[Ce(iprCp)3]及其結合。適合的第四前驅物之範例包括含氧前驅物，例如一氧化二氮（N2 O）、氧氣（O2 ）、臭氧（O3 ）、水蒸汽（H2 O）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2 ）及類似者。
已具有金屬氮化層沉積於其上的基板可在沉積氧化層之前加熱。舉例而言，將具有金屬氮化層210形成於其上的基板202加熱至介於約100°C及約400°C之間的溫度，例如介於約150°C及約350°C之間，舉例而言，介於約200°C及約300°C之間。在沉積氧化層230期間，將處理腔室加熱至在從約150°C至約300°C的範圍之中的溫度，例如介於約175°C及約275°C之間，舉例而言，200°C。
第三前驅物以在從約200sccm及約1000sccm的範圍之中的流率流至處理腔室中，例如介於約400sccm及約800sccm之間的流率。在一些實施例中，將第三前驅物與載體氣體一起引入處理腔室中，載體氣體例如鈍氣，像氮。在一些實施例中，將用以形成氧化層的第三前驅物脈衝至處理腔室中達約100ms至約10s之範圍中的時段，例如介於約150ms及約800ms之間，例如介於約200ms及約250ms之間。在流至處理腔室中之前，可將第三前驅物加熱至介於約25°C及約125°C之間的溫度。舉例而言，可將第三前驅物加熱至介於約40°C及約80°C之間的溫度，例如約65°C。
在將第三前驅物流至處理腔室中之後，可實行第三清洗處理以移除處理腔室中任何殘餘第三前驅物。類似於第一及第二清洗處理，第三清洗處理可包括脈衝清洗氣體至處理腔室中達介於約500ms及約10s之間的時段，例如介於約1s及約5s之間，舉例而言，約3s。
將諸如含氧前驅物的第四前驅物接著脈衝至處理腔室中達介於約150ms及約30s之間的時段，例如介於約2s及約25s之間，舉例而言，約10s。第四前驅物以從約50sccm至約1000sccm之間的流率流至處理腔室中，例如介於約200sccm及約800sccm之間的流率。類似於第二含氮前驅物，在流至處理腔室之前，可將第四含氧前驅物加熱至約室溫的溫度，舉例而言，介於約20°C及約25°C之間。
跟隨著第四前驅物的脈衝，可實行第四清洗處理以移除在處理腔室中的任何殘餘第四前驅物。類似於先前的清洗處理，第四清洗處理可包括脈衝清洗氣體至處理腔室中達介於約500ms及約60s之間的時段，例如介於約1s及約30s，舉例而言，約15s。
將第三前驅物及第四前驅物脈衝至處理腔室中可為一週期，且週期可包括在將第三前驅物流至處理腔室中之後及在將第四前驅物流至處理腔室之後的第三及第四清洗處理。重複週期以成長氧化層。週期的數量基於最終氧化層的所欲厚度。每次週期的成長率可為每次週期從約0.2A至約2A的範圍，取決於第三及第四前驅物所使用的材料。氧化層的最終厚度可介於約10nm及約1µm之間，例如介於約100nm及約750nm之間。舉例而言，金屬氮化層的最終厚度為介於約150nm及約700nm之間，例如介於約200nm及約600nm之間，介於約300nm及約500nm之間，介於約350nm及約450nm之間，例如約400nm。
在操作330處，方法300可選地包括以下步驟：退火具有金屬氮化層及氧化層形成於其上的基板，例如具有金屬氮化層210及氧化層230形成於其上的基板202。在一個實施例中，將基板202暴露至具有大於約200°C之溫度的加熱處理。舉例而言，基板202以在約275°C至約375°C的範圍之中的溫度加熱，例如介於約300°C及約350°C之間，例如約325°C的溫度。在操作330處退火基板202可於金屬氮化層及氧化層之間形成氮氧化夾層，例如氮氧化夾層220，而進一步改善保護性多層塗層的效能及抗性。
第4圖根據一個實施例，為闡述在處理腔室之中於基板上沉積保護性多層塗層之方法400的流程圖。方法400可用以在諸如第1圖中所述的腔室主體102及與其一起利用的處理部件之處理部件的任何一者或結合上形成第2A-2B圖中所述的保護性多層塗層之任何一者或結合。
操作410及420實質上類似於操作310及320，且因此將不會進一步詳細說明。然而，在操作430處，不像方法300，方法400包括可選地氟化具有金屬氮化層及氧化層形成於其上的基板的步驟，例如具有金屬氮化層210及氧化層230形成於其上的基板202。在一個實施例中，例如氟氧化層240的氟氧化層藉由將氧化層230暴露至氟處理氣體或電漿以轉化氧化層230的頂部部分而形成。在另一實施例中，氟氧化層240藉由將基板202暴露至氟ALD處理而形成，因此在氧化層230上沉積共形氟氧化膜。在操作430處形成氟氧化層240可進一步改善保護性多層塗層的效能及抗腐蝕性。
綜上所述，本揭露案的保護性多層塗層抗微量金屬的濾出以及在半導體腔室處理環境之中反應物種的攻擊（化學或物理上任一者），減少下層材料的惡化及腐蝕。因此，此處所揭露的金屬氮化層及氧化層藉由作用為熱及擴散屏蔽，對處理腔室裝備及其部件提供改善的保護。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例而不會悖離其基本範疇，且其範疇藉由以下申請專利範圍來決定。
100:處理腔室 102:腔室主體 104:腔室蓋 106:側壁 108:腔室底部 110:處理空間 112:入口 114:氣體注入通口 116:噴淋頭 118:孔洞 120:ICP線圈組件 122:感應線圈天線 124:RF功率產生器 126:電漿 128:排氣通口 130:基板支撐件 132:支撐桿 134:開口 136:舉升伺服 138:狹縫閥 140:可移除襯墊 142:內部表面 144:第一護罩 146:第二護罩 162:真空源 200:保護性多層塗層 201:保護性多層塗層 202:基板 210:金屬氮化層 220:氮氧化夾層 230:氧化層 240:氟氧化層 300:方法 310:操作 320:操作 330:操作 400:方法 410:操作 420:操作 430:操作
由此方式可詳細理解本揭露案以上所載之特徵，以上簡要概述的本揭露案的更特定說明可藉由參考實施例而獲得，某些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應理解隨附圖式僅圖示範例實施例，且因此不應考量為其範疇之限制，且本揭露案可認可其他均等效果的實施例。
第1圖根據此處所述的實施例，圖示範例處理腔室的剖面概要視圖。
第2A圖根據此處所述的實施例，概要圖示保護性多層塗層的剖面視圖。
第2B圖根據此處所述的實施例，概要圖示保護性多層塗層的剖面視圖。
第3圖根據此處所述的實施例，圖示在基板上沉積保護性多層塗層之方法的流程圖。
第4圖根據此處所述的實施例，圖示在基板上沉積保護性多層塗層之方法的流程圖。
為了促進理解，已盡可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。應考量一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室
102:腔室主體
104:腔室蓋
106:側壁
108:腔室底部
110:處理空間
112:入口
114:氣體注入通口
116:噴淋頭
118:孔洞
120:ICP線圈組件
122:感應線圈天線
124:RF功率產生器
126:電漿
128:排氣通口
130:基板支撐件
132:支撐桿
134:開口
136:舉升伺服
138:狹縫閥
140:可移除襯墊
142:內部表面
144:第一護罩
146:第二護罩
162:真空源

Claims (20)

  1. 一種在一電漿處理腔室中使用的腔室部件，包含： 一腔室部件，具有一表面，該表面包含一金屬合金或陶瓷；及 一保護性塗層，佈置於該腔室部件的該表面上，該保護性塗層包含： 一金屬氮化層，具有介於約10nm及約200nm之間的一厚度；及 一氧化層，佈置於該金屬氮化層上，且具有介於約1nm及約1um之間的一厚度，該金屬氮化層及該氧化層藉由一ALD處理沉積於該腔室部件的該表面上。
  2. 如請求項1所述之腔室部件，進一步包含一氮氧化夾層，該氮氧化夾層具有介於約0.5nm及約10nm之間的一厚度。
  3. 如請求項1所述之腔室部件，進一步包含一氟氧化層，該氟氧化層具有介於約1nm及約100nm之間的一厚度。
  4. 如請求項1所述之腔室部件，其中該金屬氮化層包含以下一或更多者：氮化鋁、氮化鈦及氮化鉭。
  5. 如請求項1所述之腔室部件，其中該氧化層包含以下一或更多者：氧化鋁、氧化鑭、氧化鉿、氧化釔、氧化鋯、氧化鈰或氧化鈦。
  6. 如請求項1所述之腔室部件，其中該保護性塗層具有介於約1nm及約1500nm之間的一厚度。
  7. 一種用於在一處理腔室部件上形成一塗層之方法，包含以下步驟： 透過ALD在該處理腔室部件的一表面上沉積一金屬氮化層，該金屬氮化層具有介於約10nm及約200nm之間的一厚度； 透過ALD在該金屬氮化層上沉積一氧化層，該氧化層具有介於約1nm及約1um之間的一厚度。
  8. 如請求項7所述之方法，進一步包含以下步驟： 在沉積該金屬氮化層及該氧化層之前，將該處理腔室部件的該表面加熱至介於約200°C及約300°C之間的一溫度。
  9. 如請求項7所述之方法，其中沉積該金屬氮化層之步驟進一步包含以下步驟： 將一第一前驅物流至該處理腔室中達約150ms及約800s之間的一時段，該第一前驅物經加熱至介於約40°C及約80°C之間的一溫度，該第一前驅物包含一含金屬物種；及 將一第二前驅物流至該處理腔室中達約2s及約25s之間的一時段，該第二前驅物經加熱至介於約20°C及約25°C之間的一溫度，該第二前驅物包含一含氮物種。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該第一前驅物是選自以下構成之群組：TBTDET、TDEAT、TDMAT、TEMAT、TMA及PDMAT。
  11. 如請求項9所述之方法，其中該第二前驅物是選自以下構成之群組：NH3 、N2 H4 、CH3 (NH)(NH2 )、C2 H8 N2 、C4 H12 N2 、C6 H8 N2 、C4 H8 N2 及CH3 N3 。
  12. 如請求項9所述之方法，在將該第一前驅物流至該處理腔室中之後且在將該第二前驅物流至該處理腔室中之後，清洗該處理腔室。
  13. 如請求項7所述之方法，其中沉積該氧化層之步驟進一步包含以下步驟： 將一第三前驅物流至該處理腔室中達約150ms及約800s之間的一時段，該第三前驅物經加熱至介於約40°C及約80°C之間的一溫度；及 將一第四前驅物流至該處理腔室中達約2s及約25s之間的一時段，該第四前驅物經加熱至介於約20°C及約25°C之間的一溫度，該第四前驅物包含一含氧物種。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該第三前驅物是選自以下構成之群組：TMA、TDEAT、TDMAT、TDMAH、TDMAZ、[Ce(thd)4 ]、[Ce(thd)3 phen]、[Ce(Cp)3]、[Ce(CpMe)3]及[Ce(iprCp)3]。
  15. 如請求項13所述之方法，其中該第四前驅物是選自以下構成之群組：N2 O、O2 、O3 、H2 O、CO及CO2 。
  16. 如請求項7所述之方法，進一步包含以下步驟： 退火該金屬氮化層及該氧化層，以在其之間形成一氮氧化夾層。
  17. 如請求項7所述之方法，進一步包含以下步驟： 將該氧化層暴露至一含氟氣體，以在其上形成一氟氧化層。
  18. 一種用於在一處理腔室部件上形成一塗層以在一處理腔室中使用之方法，包含以下步驟： 透過一第一ALD處理，在一處理腔室部件的一表面上沉積一金屬氮化層，該第一ALD處理包含以下步驟： 將該處理腔室部件的該表面加熱至介於約200°C及約300°C之間的一溫度； 將一第一前驅物流至該處理腔室中達約150ms及約800s之間的一時段，該第一前驅物經加熱至介於約40°C及約80°C之間的一溫度，該第一前驅物包含一含金屬物種；及 將一第二前驅物流至該處理腔室中達約2s及約25s之間的一時段，該第二前驅物經加熱至介於約20°C及約25°C之間的一溫度，該第二前驅物包含一含氮物種；及 透過一第二ALD處理，在該金屬氮化層上沉積一氧化層，該第二ALD處理包含以下步驟： 將一第三前驅物流至該處理腔室中達約150ms及約800s之間的一時段，該第三前驅物經加熱至介於約40°C及約80°C之間的一溫度；及 將一第四前驅物流至該處理腔室中達約2s及約25s之間的一時段，該第四前驅物經加熱至介於約20°C及約25°C之間的一溫度，該第二前驅物包含一含氧物種。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該第一前驅物是選自以下構成之群組：TBTDET、TDEAT、TDMAT、TEMAT、TMA及PDMAT；且該第二前驅物是選自以下構成之群組：NH3 、N2 H4 、CH3 (NH)(NH2 )、C2 H8 N2 、C4 H12 N2 、C6 H8 N2 、C4 H8 N2 及CH3 N3 。
  20. 如請求項18所述之方法，其中該第三前驅物是選自以下構成之群組：TMA、TDEAT、TDMAT、TDMAH、TDMAZ、[Ce(thd)4 ]、[Ce(thd)3 phen]、[Ce(Cp)3]、[Ce(CpMe)3]及[Ce(iprCp)3]；且該第四前驅物是選自以下構成之群組：N2 O、O2 、O3 、H2 O、CO及CO2 。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9828672B2 (en) 2015-03-26 2017-11-28 Lam Research Corporation Minimizing radical recombination using ALD silicon oxide surface coating with intermittent restoration plasma
JP2021506126A (ja) 2017-12-07 2021-02-18 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ チャンバ調整における耐酸化保護層
US10760158B2 (en) * 2017-12-15 2020-09-01 Lam Research Corporation Ex situ coating of chamber components for semiconductor processing
US11373845B2 (en) * 2020-06-05 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for symmetrical hollow cathode electrode and discharge mode for remote plasma processes
WO2022197796A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Entegris, Inc. Substrate with fluorinated yttrium coatings, and methods of preparing and using the substrates
KR102649530B1 (ko) * 2021-12-23 2024-03-20 연세대학교 산학협력단 Ald 공정을 이용한 산화지르코늄 결정 박막 저온 증착 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1555580A (en) * 1924-07-31 1925-09-29 Lloyd F Hughes Process of treating cigarette tobacco
US7311797B2 (en) * 2002-06-27 2007-12-25 Lam Research Corporation Productivity enhancing thermal sprayed yttria-containing coating for plasma reactor
CN100576474C (zh) * 2004-07-20 2009-12-30 应用材料股份有限公司 以钽前驱物taimata进行含钽材料的原子层沉积
US7033956B1 (en) * 2004-11-01 2006-04-25 Promos Technologies, Inc. Semiconductor memory devices and methods for making the same
JP2009272355A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理システム
US20100062149A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 Applied Materials, Inc. Method for tuning a deposition rate during an atomic layer deposition process
TW201209957A (en) * 2010-05-28 2012-03-01 Praxair Technology Inc Substrate supports for semiconductor applications
KR102177738B1 (ko) * 2013-03-08 2020-11-11 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 불소 플라즈마에 대한 보호에 적합한 보호 코팅을 갖는 챔버 컴포넌트
US9552979B2 (en) * 2013-05-31 2017-01-24 Asm Ip Holding B.V. Cyclic aluminum nitride deposition in a batch reactor
SG11201510292VA (en) * 2013-07-02 2016-01-28 Ultratech Inc Formation of heteroepitaxial layers with rapid thermal processing to remove lattice dislocations
US10026887B2 (en) * 2015-11-12 2018-07-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods of tailoring the deposition of metals using self-assembled monolayers
US20180016678A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Applied Materials, Inc. Multi-layer coating with diffusion barrier layer and erosion resistant layer
US20180061617A1 (en) * 2016-08-23 2018-03-01 Applied Materials, Inc. Method to deposit aluminum oxy-fluoride layer for fast recovery of etch amount in etch chamber
US10443125B2 (en) * 2017-05-10 2019-10-15 Applied Materials, Inc. Flourination process to create sacrificial oxy-flouride layer
JP6597983B2 (ja) * 2017-10-23 2019-10-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ロールプレス装置
US10760158B2 (en) * 2017-12-15 2020-09-01 Lam Research Corporation Ex situ coating of chamber components for semiconductor processing
KR20200089765A (ko) * 2017-12-18 2020-07-27 엔테그리스, 아이엔씨. 원자 층 증착에 의해 도포되는 내화학약품성 다층 코팅

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