TW202342802A - 用於製造裝備部件之耐腐蝕聚合物塗層 - Google Patents

Abstract

一種供半導體製程腔室所用之腔室部件，該腔室部件包括主體。該腔室部件也包括塗層。該塗層為抗腐蝕塗層。該塗層沉積於該主體的表面上。該抗腐蝕塗層包括全氟化彈性體材料。

Description

用於製造裝備部件之耐腐蝕聚合物塗層

大體而言，本揭示內容之實施例涉及用於製造設備之部件的塗層。更具體而言，本揭示內容涉及用於製造設備部件之耐腐蝕聚合物塗層。

各種製造製程將腔室部件及其塗層材料暴露於高溫、高能量電漿、腐蝕性氣體的混合物、高應力、高強度電場及前述者之組合。這些極端條件可能會增加部件及塗層材料對缺陷的敏感性。可有效地保護腔室部件免受這些破壞性條件中之一或多者影響之塗層被使用。在某些情況下，針對多種條件提供保護之塗層可能適用於特定部件、腔室、製程等。

以下是本揭示內容之簡化摘要，以便對本揭示內容的某些態樣提供基本的瞭解。此摘要不是對本揭示內容之廣泛概述。其既不是為了識別本揭示內容的關鍵或重要元素，也不是為了劃定本揭示內容的特定實施方式的任何範圍或申請專利範圍的任何範圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現本揭示內容的一些概念，作為後面細節描述的前奏。

在本揭示內容的一個態樣中，描述一種用於半導體製程腔室之腔室部件。腔室部件包括主體和有機抗腐蝕塗層，有機抗腐蝕塗層沉積於主體的表面上。有機抗腐蝕塗層包括氟化聚合物。

在本揭示內容的另一個態樣中，描述一種方法。所述方法包括以下步驟：將氟化聚合物前驅物材料沉積至製程腔室的腔室部件的表面上。所述方法進一步包括以下步驟：硬化氟化聚合物前驅物材料。硬化氟化聚合物前驅物材料在腔室部件的表面上產生有機抗腐蝕氟化聚合物塗層。

在本揭示內容的另一個態樣中，描述一種製程腔室。所述製程腔室包括腔室部件。製程腔室亦包括塗層。所述塗層沉積於腔室部件的表面上。所述塗層包括有機抗腐蝕氟化聚合物材料。

本文描述之技術涉及了藉由在一或多種抗性材料中塗覆部件以為製造腔室的部件提供保護。製造設備（如，製程腔室）用於生產基板，如半導體晶圓。基板的特性由處理基板的條件決定。製程腔室的部件影響基板附近的條件，且影響表現（如，目標基板特性、生產的一致性等）。在一些實施例中，製程腔室的部件可能會經歷惡劣或破壞性的環境。在抗性材料中塗覆部件可保護部件免受這些環境造成的磨損及/或損壞。

在一些實施例中，處理可包括製程腔室的部件中之大量電能（如，大電流、電壓等）。在這種情況下，可能會發生跨製造設備部件間的間隙（例如，有意的間隙、由相鄰表面的平整度或光滑度的微小製造差異引起之間隙等）之電弧。電弧可能會導致部件損壞、基板損壞、不利條件、意外電漿生成等。例如，當電場強到足以克服絕緣體（如，空氣）的電子的鍵能並導致電流流過絕緣體時，就會發生電弧。在真空中，可能由強到足以從一個部件釋放出電子以行進穿過真空到達另一個部件之電場，或由對藉由其他方式釋放的電子進行加速之電場引起類似的現象。

在一些實施例中，電漿可用於處理基板。電漿處理可包括從含鹵素氣體（如，C ₂F ₆、SF ₆、SiCl ₄、HBr、NF ₃、CF ₄、CHF ₃、CH ₂F ₃、F ₂、NF ₃、Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃及SiF ₄等）及其他氣體（如O ₂或N ₂O）產生電漿。電漿可能與製程腔室的部件交互作用。與電漿接觸可能導致製程腔室的部件損壞或磨耗。在一些實施例中，腐蝕性氣體（如氟氣）可能存在製程腔室內。腐蝕性氣體可能會損壞製程腔室的部件，例如由鋁、鋼、鉬、SiO ₂等建構之部件。

在習用的系統中，藉由以彈性陶瓷材料塗覆經受這樣的環境之製程腔室的部件來保護它們。陶瓷材料可能展現出耐電漿性、耐腐蝕性等。某些陶瓷材料可能無法為製程腔室的部件提供足夠的電性保護。陶瓷材料的膨脹和收縮可能與它們所塗覆的部件不同，因此在部件溫度顯著變化之應用中可能會開裂、剝落或以其他方式受到損害。以陶瓷材料塗覆部件可能需要投入大量時間。通常藉由以高能顆粒覆蓋區域（如經由電漿噴塗或離子輔助沉積）來施加耐電漿塗層，可對於較厚的塗層可能需要相當長的時間。

當前揭示之方法和裝置至少解決了習用方式的某些缺陷。在一些實施例中，製造腔室的部件可在高溫應用中利用並經受破壞性環境（如，腐蝕性環境），如接觸就基板處理引入之電漿或氟氣。可在由氟化聚合物組成之保護材料中塗覆製程腔室的部件。氟化聚合物可為全氟化彈性體（如，FFKM）材料。全氟化彈性體材料可於高溫下穩定，提供電性保護，可耐受處理中使用之某些類型的電漿及氟氣（如，耐腐蝕），且有順應性而使得下方部件的熱膨脹不會導致塗層受損。在一些實施例中，氟化聚合物材料可在高達至少250 °C的溫度下維持耐電漿性、耐氟性、抗腐蝕性及與維持下方部件的保護性有關之其他特性。在一些實施例中，可在高達280 °C、290 °C、300 °C或310 °C的溫度下實質上維持抗性和其他特性。習用耐電漿陶瓷塗層展現出與製造設備的典型部件顯著不同之熱膨脹性質，如，陶瓷材料的熱膨脹明顯低於其所施加之鋁主體。若將部件用於高溫環境（如，高於100 °C、高於125 °C等）中，這樣的熱膨脹失配(mismatch)可導致陶瓷耐電漿層開裂、碎裂、剝落或其他形式之損壞。氟化聚合物材料表現出高度順應性，特別是在高溫下。氟化聚合物塗層可能很容易變形，以避免在施加塗層之部件改變溫度時受損。在經塗覆部件的操作及暴露於環境的整個期間，可透過「蝕刻速率(ER)」測量塗層材料對腐蝕性環境或損壞性環境之抗性，蝕刻速率的單位可為埃/分鐘(Å/min)。也可透過腐蝕速率來量測抗性，腐蝕速率的單位可為奈米/射頻小時(nm/RFHr)，其中一個RFHr代表在腐蝕性處理條件中處理一個小時。量測可以在不同的處理時間之後進行。舉例而言，可在處理之前、在50個處理小時之後、在150個處理小時之後、在200個處理小時之後等等時進行量測。抗性塗層材料常見的腐蝕速率低於約100 nm/RFHr。單一抗性材料可具有多種不同的抗性或腐蝕速率值。舉例而言，抗性材料可具有與第一類型的腐蝕性或破壞性環境相關之第一抗性或侵蝕速率，及與第二類型的腐蝕性或破壞性環境相關之第二抗性或侵蝕速率。全氟化彈性體（如，FFKM）材料展現出強的耐氟腐蝕性，並能展現耐電漿性。

本揭示內容之實施例使得諸如用於製程腔室之腔室部件等製品能夠具有在製品的一或多個表面上提供耐氟環境、耐侵蝕及耐電漿塗覆層之材料層。保護層包括聚合物。聚合物可包括乙烯的聚合物（如，乙烯單體的聚合物，其可能直接從乙烯合成，也可不直接從乙烯合成）和相關化合物，例如經氟取代的乙烯（如，包括氟化乙烯單體的聚合物，如聚偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)）。聚合物材料可包括六氟丙烯單體、四氟乙烯單體、全氟甲基乙烯基醚(perfluoromethylvinylether)單體等等。可使用任何合適的手段（如刮塗、噴塗、熱噴塗、氣溶膠沉積、脈衝式雷射沉積、電漿聚合、流動塗覆、旋塗、浸塗等）將聚合物沉積於腔室部件上。

第1圖為根據一些實施例之具有一或多個腔室部件之製程腔室100的剖視圖，所述腔室部件可塗覆有高溫相容性保護塗層。製程腔室100可用於製程腔室100的部件乘載高量電能（如大電流、電壓等）之製程。製程腔室100可用於提供具有電漿處理條件之腐蝕性電漿環境之製程。舉例而言，製程腔室100可為用於電漿蝕刻器或電漿蝕刻反應器、電漿清潔器等之腔室。製程腔室100可用於維持腐蝕性氟氣環境之製程，如化學蝕刻製程。可包括耐高溫塗覆層之腔室部件的實例包括基板支撐組件104、靜電吸盤(ESC)、環（如，製程套件環或單環）、腔室壁、基座、氣體分佈板、噴灑頭106、噴嘴、蓋體、內襯墊、外襯墊115、襯墊套件、屏蔽件、電漿篩、均流篩(flow equalizer)、冷卻基座、腔室觀察埠、腔室蓋等等。可由任何合適的材料建構腔室部件，所述材料包括金屬（如，鋁、不鏽鋼、鉬等）、陶瓷材料（如，SiO ₂、Al ₂O ₃等）等。施加至腔室的一或多個部件之塗層可包括聚合物組分，如全氟化彈性體或FFKM組分。

在一個實施例中，製程腔室100包括封圍內部容積110之腔室主體108及噴灑頭106。噴灑頭可包括噴灑頭基座及噴灑頭氣體分佈板。或者，在一些實施例中，可由蓋體和噴嘴取代噴灑頭106。可由鋁、不鏽鋼或其他合適的材料製成腔室主體108。腔室主體108通常包括側壁112及底部114。外襯墊115可經設置而鄰近側壁112，以保護腔室主體108。噴灑頭106（或蓋體及/或噴嘴）、側壁112、外襯墊115及/或底部114中之任一者可包括高溫相容抗性塗層。

可於腔室主體108中界定排放埠116，且排放埠116可將內部容積110耦接至泵送系統118。泵送系統118可包括一或多個泵和節流閥，用於抽空並調控製程腔室100之內部容積110的壓力。

可將噴灑頭106支撐於腔室主體108的側壁112上。可打開噴灑頭106（或蓋體），以容許進入製程腔室100之內部容積110，且當噴灑頭106（或蓋體）關閉時，可密封製程腔室100。氣體控制板120可耦接製程腔室100，以經由噴灑頭106或經由蓋體和噴嘴，將製程及/或清潔氣體提供至內部容積110。噴灑頭106可用於供介電質蝕刻（介電材料之蝕刻）所用之製程腔室。噴灑頭106包括氣體分佈板(gas distribution plate; GDP)，GDP具有多個氣體輸送孔遍及GDP。噴灑頭106可包括與鋁基座或陽極鋁基座接合之GDP。GDP可由Si或SiC製成，或可為陶瓷（如Y ₂O ₃、Al ₂O ₃、YAG等等）。

對用於導體蝕刻（導電材料之蝕刻）之製程腔室而言，可使用蓋體而不是噴灑頭。蓋體可包括中心噴嘴，中心噴嘴裝配至蓋體的中心孔內。蓋體可為陶瓷（如Al ₂O ₃、Y ₂O ₃、YAG），或包含Y ₄Al ₂O ₉及Y ₂O ₃-ZrO ₂的固溶體之陶瓷化合物。噴嘴也可為陶瓷（如Y ₂O ₃、YAG）或包含Y ₄Al ₂O ₉及Y ₂O ₃-ZrO ₂的固溶體之陶瓷化合物。可以高溫相容抗腐蝕性環境塗覆層來塗覆蓋體、噴灑頭基座、GDP及/或噴嘴。

可用來在製程腔室100中處理基板之處理氣體的實例包括含鹵素氣體（如C ₂F ₆、SF ₆、SiCl ₄、HBr、NF ₃、CF ₄、CHF ₃、CH ₂F ₃、F、NF ₃、Cl ₂、CCl ₄、BCl ₃及SiF ₄等等）及其他氣體（如O ₂或N ₂O）。載氣的實例包括N ₂、He、Ar及對製程氣體呈惰性之其他氣體（如，非反應性氣體）。基板支撐組件104設置於噴灑頭106或蓋體下方之製程腔室100的內部容積110中。於處理期間，基板支撐組件104固持基板102。環（如，單環）可覆蓋支撐組件104（如，基座122）的一部分，且可在處理期間保護所覆蓋的部分不暴露於電漿或其他腐蝕性材料。在一個實施例中，環可為矽或石英。基板支撐組件104可包括一或多個元件，在一些實施例中，包括台座124和基座122。

在一些實施例中，可由氟化聚合物材料、全氟化彈性體、FFKM材料等塗覆外襯墊115。製程腔室的其他部件可塗覆有相同塗層或不同塗層。在一些實施例中，可將聚合物層直接施加至部件主體，如，金屬部件、陶瓷部件等。在一些實施例中，可使用氣溶膠沉積來施加聚合物層。將結合第3圖更詳細地討論氣溶膠沉積。在一些實施例中，可使用浸塗(dip coating)或刮塗(blade coating)來施加聚合物層。在一些實施例中，在零件間進行密封（如，以維持內部容積110之真空條件）。在一些實施例中，可在塗覆有至少一些抗性塗層成分之表面上進行密封。舉例而言，塗層的聚合物層可沿著部件的表面從受控環境（如，真空）的區塊延伸到不受控的區塊（如，製程腔室外部），且可對部件進行密封以維持這兩種環境的分離。在一些實施例中，聚合物塗層可能會延伸到發生處理之區塊以外，且密封件（如，o形環、墊圈）可能會對塗層形成密封。舉例而言，可將含氟聚合物塗層施加至台座124。經塗覆區塊可能包括穿過腔室底部114之台座124的部分。可在台座124與腔室底部114間之含氟聚合物塗層上進行密封。

第2圖描繪根據一些實施例之範例經塗覆製品的剖面圖。第2圖繪示了具有主體202和塗層204之經塗覆製品200。主體202可為各種腔室部件中之任一者，包括但不限於：基板支撐組件、靜電吸盤(ESC)、環（如，製程套件環或單環）、腔室壁、基座、氣體分佈板、噴灑頭、噴嘴、蓋體、襯墊、襯墊套件、屏蔽件、電漿篩、均流篩(flow equalizer)、冷卻基座、腔室觀察埠、腔室蓋等等。主體可由金屬（如鋁、鉬或不鏽鋼）、陶瓷、金屬-陶瓷複合物、聚合物、聚合物陶瓷複合物或其他合適的材料製成。

在一些實施例中，直接施加至主體202之塗層204可包括聚合物材料。在一些實施例中，在施加塗層204前可將一或多個底漆層(primer layer)施加至主體202。聚合物材料傾向於展現高介電強度，如，在高電場環境中具有高抗擊穿或電弧放電能力。可為塗層204提供具有高介電強度之聚合物，所述介電強度例如，高於20 MV/m、高於50 MV/m、高於70 MV/m，或適合主體202的預期用途之任何其他閾值。在決定用於塗覆層204中之材料時也可包括其他考量，例如熱膨脹特性、處理該材料之容易程度、化學特性、物理特性、表面特性、對主體202的材料之親和力等。可選擇用於塗層204之材料，以保護製品200免受破壞性環境之影響。製品200所具有之目標用途可能是在與電漿、氟氣體或其他腐蝕性或破壞性材料接觸之製程中。

當在氟或氟電漿環境中操作時，一些習用腔室部件成分可能不足。部件可以由鋁構成、塗覆有鋁、塗覆有氧化鋁系陶瓷層等。氧化鋁在許多設定下都提供了良好的特性。在氟環境中，鋁和氧化鋁可能形成氟化鋁顆粒。在氟環境中，鋁金屬可能汙染腔室，如，汙染在腔室中處理之基板。在某些情況下，氧化鋁的高侵蝕率可能會導致電弧放電，從而縮短部件的壽命或維護間之操作時間。一些腔室部件可能塗覆有氧化釔。氧化釔可與氟環境反應，而在塗層表面處形成氟化釔。保護塗層可吸收一定百分比的氟。這可能會減少可用於處理基板之氟的量。這可能會降低處理速率。氟化物稍後也可能從保護塗層中濺射出來，這可能會使腔室環境中之氟的量增加而超出製程規範。腔室中之處理速率的穩定性可能受到影響。

塗層204的材料可展現出對氟或氟電漿環境之抗性。在一些實施例中，塗層204可包括氟化聚合物。在一些實施例中，塗層204可包括全氟化彈性體。在一些實施例中，塗層204可包括FFKM材料。塗層204的材料也可含有各種添加劑，如改變塗層204的性質之添加劑（如，塑化劑）、保護或延長塗層204的壽命之添加劑（如，UV吸收材料）等。塗層204的材料也可包括陶瓷材料。在一些實施例中，塗層204可含有粉末化陶瓷材料（如，SiC、Al ₂O ₃、AlN、Y ₂O ₃等）。粉末材料的粒度可為小於10μm、小於1μm等。包括在塗層材料中之陶瓷材料的量可小於30%（依體積測量）。在一些實施例中，所包括之陶瓷材料的量可介於5%與25%間。在一些實施例中，所包括之陶瓷材料的量可介於10%與20%間。在塗層材料的聚合物中包括陶瓷材料顆粒可以改進塗層的電漿抗性。

可以使用適於在主體上沉積聚合物薄層之任何技術來施加塗層204，如氣溶膠塗覆、浸塗(dip coating)、刮塗(blade coating)、旋塗(spin coating)等。一系列聚合物可適用於塗層204。合適的聚合物可包括乙烯聚合物、丙烯聚合物、苯乙烯聚合物、包含超過一種結構的單體之聚合物、包括這些單體的氟化形式之聚合物或其他聚合物。在一些實施例中，可使用聚合物的混合物。塗層204可為任何適當的厚度。在一些實施例中，塗層204厚度可為小於1000微米(µm)。在一些實施例中，塗層204厚度可介於1 µm與500 µm間。在一些實施例中，塗層204厚度可介於5 µm與100 µm間。在一些實施例中，可在沉積後進一步處理（如，拋光、平滑化等）塗層204的表面。塗覆製程中可包括添加劑，如，在浸塗液體中可包括塑化劑、穩定劑或陶瓷顆粒，在將聚合物塗層材料沉積於部件的主體上後，可將氣溶膠顆粒等加入塗層等。

在一些實施例中，最終的耐腐蝕塗層材料（如，塗覆層208、塗覆層218）可為薄膜。在一些實施例中，經塗覆製品可包含形成薄膜堆疊之若干層的最終耐腐蝕塗層材料。在一些實施例中，層的厚度或成分可能不均勻，如，沉積在距離部件較遠處之層可能含有更多或不同的添加劑等。在一些實施例中，各薄膜耐電漿塗層材料層的厚度可小於約略20微米，且小於約略10微米。由於薄膜塗層緻密且無缺陷的特性，在一些實施例中，薄膜塗層可有利於改進腔室效能。

第3圖繪示根據一些實施例之用於進行氣溶膠沉積之沉積系統300的示例性架構。系統300可用於將各種塗層施加至處理設備的部件。系統300可用於施加各種類型的材料之塗層，包括聚合物塗層（如，高介電強度塗層）、陶瓷塗層（如，耐電漿塗層）、包括多種成分（如聚合物相和陶瓷相）的塗層或其他類型的塗層。系統300包括沉積腔室302。沉積腔室可包括用於安裝待塗覆部件306（如，第2圖的主體202等）之平台304。可由金屬（如，鋁、不鏽鋼、鉬等）、陶瓷、聚合物、複合材料等構成部件306。可透過真空系統308降低腔室302的內容積303中之環境壓力，真空系統308透過界定於腔室302的主體中之排放埠309耦接至內容積303。氣溶膠腔室310含有用於塗覆部件306之塗覆粉末，如聚合物粉末、金屬氧化物粉末、粉末的混合物等。氣溶膠腔室310耦接至氣體容器312。氣溶膠腔室310中之塗覆材料可為細粉末的形式，如，可具有尺寸範圍從幾微米到幾百微米的顆粒。載氣從氣體容器312經過氣溶膠腔室310流至內部容積303。載氣推動塗覆粉末經過噴嘴314以將塗覆粉末導引至部件306上而形成塗層。

部件306可為用於半導體製造之部件。部件306可以是蝕刻反應器、熱反應器、半導體製程腔室等之部件。可能的部件之實例包括蓋體、基板支撐件、製程套件環、腔室內襯墊、噴嘴、噴淋頭、壁、底座、氣體分佈板等。可由諸如鋁、矽、石英、金屬氧化物、陶瓷化合物、聚合物、複合物等材料形成部件306。

在一些實施例中，可拋光部件306的表面以降低部件306的表面粗糙度。降低表面粗糙度可以提高塗層厚度和均勻性。在一些實施例中，可降低表面粗糙度直到其低於塗覆層的目標厚度。在一些實施例中，並非部件306的所有區塊都將被塗覆。部件306的區塊可經遮蓋或掩蔽，或者從氣溶膠粉末接觸之區塊移除。在一些實施例中，在塗覆後，可從不需要被塗覆之區塊去除塗層。

在塗層沉積期間，可將部件306安裝在沉積腔室302中之平台304上。平台304可為可在一維、二維或三維中移動，及/或在一或多個維度中轉動之可移動平台（如，機動式平台），使得平台304可被移動到不同的位置，以有助於用從噴嘴314推進之塗覆粉末對部件306之塗覆。舉例而言，可移動平台304以塗覆部件306的不同部分或側面。噴嘴314可從各種角度和方向選擇性地瞄準部件306的某些部分。

在一些實施例中，可使用真空系統308抽空沉積腔室302。在內容積303中提供真空環境可有助於塗層之施加。舉例而言，當內容積303處於真空下時，從噴嘴314推進之塗覆粉末在行進至部件306時遇到較小的阻力。塗覆粉末可以更規律地、在更高的速率下等方式衝擊部件306，這可促進對部件306之黏附、促進塗層之形成、減少浪費塗覆材料等。

氣體容器312維持加壓載氣。可使用之加壓載氣包括惰性氣體，如氬、氮、氪等。加壓載氣在壓力下從氣體容器312行進至氣溶膠腔室310。當加壓氣體從氣溶膠腔室310行進至噴嘴314時，載氣將一些塗覆粉末從氣溶膠腔室310朝向噴嘴314推進。

在一些實施例中，可使用系統300將單一材料沉積至部件306的一或多個表面上。在一些實施例中，可使用系統300將多種材料沉積至部件306上，如，聚合物前驅物材料及粉末化陶瓷材料。在一些實施例中，可將包括多種聚合物之聚合物層沉積於部件306上。在一些實施例中，可將包括多種陶瓷材料之陶瓷層沉積於部件306上。可藉由將粉末化材料的混合物提供至氣溶膠腔室310來共同沉積多種材料。在替代實施例中，兩個或更多個氣溶膠腔室可耦接加壓氣體並耦接噴嘴314，其中各氣溶膠腔室分別提供材料至噴嘴314。在替代實施例中，多個噴嘴可從耦接加壓載氣之多個氣溶膠腔室接收材料。這些實施例可允許同步沉積多種材料。

隨著載氣推進塗覆粉末的懸浮液從噴嘴314進入沉積腔室302，塗覆粉末被推向部件306。在一個實施例中，載氣被加壓使得塗覆粉末在150 m/s與500 m/s間之速率下被推向部件306。在一些實施例中，可就塗覆粉末的目標速度分佈調整（多種）塗覆粉末的顆粒尺寸及（多種）載氣的（多個）壓力。

在一些實施例中，形成耐磨損的噴嘴314。由於塗覆粉末以高速運動通過噴嘴314，噴嘴314會迅速磨損和退化。可以使磨損降低之形狀和材料來形成噴嘴314。

在一些實施例中，一旦衝擊部件306，塗覆粉末的顆粒因動能而破裂並變形，以產生附著到部件306之層。隨著持續施加塗覆粉末，顆粒藉由結合自身而變成塗層或膜。藉由塗覆粉末的顆粒在部件306上之連續碰撞，部件306上的塗層持續生長。在一些實施例中，顆粒在真空下以高速彼此並與基板機械性地碰撞，破碎成更小的碎片而形成緻密層，而不是熔化。在一些實施例中，透過施加至部件306來保留氣溶膠腔室310中之塗覆粉末的顆粒的晶體結構。在一些實施例中，當動能轉化為熱能時，可能會發生顆粒的熔化。在一些實施例中，可在室溫下或在介於15 °C與35 °C間進行氣溶膠沉積。在一些實施例中，部件306不需要加熱，且氣溶膠施加製程可能不會顯著地增加部件306的溫度。諸如此類的應用可用於塗覆可能在高溫環境中損壞的組件。舉例而言，由在低溫下熔化的接合層固定在一起之多個零件所形成之部件可能在高溫下進行的沉積製程中被損壞。作為進一步的實例，由具有不同熱膨脹特性的不同材料的多個零件形成之部件可能在沉積期間隨著各零件以不同速率膨脹至不同尺寸等而被損壞。此類部件較不可能被環境溫度下之塗覆所損壞。

在一些實施例中，可在升高的溫度下進行氣溶膠沉積。在一些實施例中，可在氣溶膠沉積前或在氣溶膠沉積期間加熱部件306。這樣的加熱可促進塗覆粉末的材料之熔化或軟化。在一些實施例中，在發生沉積後，可將部件306放置在烘箱中以加熱部件和塗層材料一段時間。可升高部件306和塗層的溫度，使得塗層部分地或完全地熔化。可允許塗層流過部件306的表面，例如以增進塗層的均勻性，以允許塗層到達部件306等的表面的新區域。

在一些實施例中，經塗覆的部件可經受後塗覆製程。舉例而言，塗層可在施加至部件306後經拋光或平滑化。經塗覆部件可經受其他後塗覆製程，如熱處理。在一些實施例中，熱處理會改變塗層的化學成分。舉例而言，FFKM塗層在熱硬化處理期間可能會產生額外的交聯，以形成聚合物網絡或彈性體結構。在一些實施例中，全氟化彈性體前驅物材料可包括具有易交聯位點之氟化聚合物材料和促進交聯之材料。全氟化彈性體前驅物塗層可經熱處理（如，在250 °C下達1或更多小時），以形成全氟化彈性體塗層。

在一些實施例中，腔室部件可在溶液中浸塗以形成耐腐蝕塗層。在浸塗前可遮蔽腔室部件的零件，以避免將有機耐腐蝕塗層材料（如，全氟化彈性體前驅物材料）的層沉積在被遮蔽區域上。在一些實施例中，腔室部件可包括數個元件（如，零件）。遮蔽可包括完全遮蔽一或多個元件、遮蔽一個元件的表面的一部分、遮蔽多個元件的表面的一部分等等。在一些實施例中，可將腔室部件浸入包含塗層前驅物之溶液內。進一步的硬化操作可將塗層前驅物轉化為有機耐腐蝕塗層。在一些實施例中，前驅物溶液包含氟化聚合物（其包括交聯官能基團），以及促進交聯官能基團間的反應之一或多種硬化劑。可將腔室部件浸於前驅物溶液中，並接著將腔室部件硬化。硬化製程可造成氟化聚合物鏈間之交聯。所得塗層是高度交聯的含氟彈性體，如FFKM材料。在一些實施例中，可將腔室部件浸入包括有機聚合物之溶液中。可將促進交聯之硬化劑添加至腔室部件的表面上之聚合物前驅物材料。一旦添加硬化劑就可能發生交聯，從而產生彈性體塗層。在一些實施例中，溶液可包括單體，如四氟乙烯。可將腔室部件浸於溶液中，且可在塗覆後引發聚合及/或彈性化。可藉由控制腔室部件浸入之溶液的黏度（如，藉由溶劑選擇、前驅物濃度選擇、添加劑等）來控制塗層的厚度。在一些實施例中，可將溶劑添加至前驅物溶液。這可降低溶液的黏度，並減小使用前驅物溶液所形成之塗層的厚度。在一些實施例中，經硬化塗層的厚度可為小於1000 µm。在一些實施例中，經硬化塗層的厚度可為1 µm至200 µm。在一些實施例中，塗層的硬化可包括將部件維持在升高的溫度下達足以驅出溶劑、完全彈性化等之時間。在一些實施例中，可將部件維持在200 °C與300 °C間之溫度下。在一些實施例中，可將部件維持在250 °C與280 °C間之溫度下。在一些實施例中，可將部件硬化達小於1小時之時間段。在一些實施例中，可將部件硬化達大於一小時之時間段。在一些實施例中，可將部件硬化達大於三小時之時間段。

在一些實施例中，可施加液體而不浸入。在一些實施例中，可藉由施加工具（如在刮刀塗佈中）將前驅物材料施加至部件。在任何實施例中，在將前驅物材料沉積於腔室部件的一或多個表面上後，可發生塗層材料的聚合化或彈性化化學反應。

在一些實施例中，前驅物溶液可包括非有機成分，如陶瓷成分。可包括粉末型式（如，具有小於1 µm的顆粒尺寸）的陶瓷成分。可與有機耐腐蝕材料前驅物一起沉積陶瓷顆粒。硬化的全氟化彈性體材料可包括浸末的陶瓷顆粒。在一些實施例中，在浸塗厚可沉積額外的材料（如，陶瓷材料），如，藉由氣溶膠沉積。

第4圖為描繪根據一些實施例之與產生耐氟有機塗層有關之方法的流程圖。於方塊402，視情況遮蔽製程腔室的腔室部件的表面的一部分。遮蔽可包括硬式遮蔽、軟式遮蔽、遮罩烘烤等。在一些實施例中，將不需在抗氟材料中塗覆之腔室部件的表面的一部分遮蔽。在一些實施例中，可遮蔽腔室部件的部分以限制抗氟材料接近部件的某些部分。舉例而言，可在包括全氟化彈性體前驅物之溶液中浸塗部件。部件可具有不太適合浸塗之外部結構（如，液體可能匯集的凹陷部分，產生不均勻的塗層）、內部結構（如，藉由部件的表面中之開口進入之空腔）等。遮蔽可用於限制前驅物溶液與外部結構接觸，防止前驅物溶液流入可進入內部結構之開口內等等。

於方塊404，將氟化聚合物前驅物材料沉積於腔室部件的表面上。可藉由氣溶膠沉積、浸塗、刮塗或適於將薄膜施加至主體之任何其他技術來沉積氟化聚合物前驅物。在一些實施例中，前驅物包括氟化聚合物和硬化劑。硬化劑可有助於從聚合物材料產生交聯的彈性體。在一些實施例中，前驅物包括待聚合之氟化單體。在一些實施例中，前驅物溶解或懸浮在溶劑中。可調節溶劑的成分、前驅物及其他添加物之濃度等，以產生目標黏度及/或塗層厚度。在一些實施例中，可在氟化聚合物前驅物之前將材料（如底漆材料(primer material)）沉積於部件的表面上。在一些實施例中，在前驅物材料前施加之材料可包括硬化劑。

於方塊406，使氟化聚合物前驅物材料硬化，以於腔室部件的表面上產生有機耐腐蝕氟化聚合物塗層。在一些實施例中，塗層材料包括FFKM材料。在一些實施例中，塗層材料包括全氟化彈性體材料。在一些實施例中，硬化劑可在前驅物材料之後沉積在部件上。在一些實施例中，可在熱硬化製程中使塗層硬化。在一些實施例中，可在200 °C與300 °C間進行熱硬化製程。在一些實施例中，可在250 °C與280 °C間進行熱硬化製程。在一些實施例中，可進行熱硬化製程超過一小時。在一些實施例中，可進行熱硬化製程超過三小時。

以上說明內容舉出諸多具體細節，例如具體的系統、部件、方法之實例，等等，以期能良好理解本發明的數個實施例。本案所屬技術領域中具通常知識者將明白，可不依該等特定細節實踐本揭示內容的實施例。在其他情況下，對於眾所皆知的部件或方法不做詳細描述或採用簡單的方塊圖格式來提供該等部件或方法，藉以避免不必要地模糊本發明。因此，所舉出的具體細節僅供示範之用。特定的實施方案可能與這些示範用的細節有所不同，且該等實施方案仍為本發明範圍所涵蓋。

前面的描述是指將塗層應用於各種部件、主體、製品等。在一些情況下，描述在主體、層、材料等「上」施加塗層或層，或將塗層或層施加「至主體、層、材料等上」。除非從上下文清楚得知，否則描述為層、主體、部件、材料等「上」之層可不與該層所在之層、主體、部件、材料等直接相鄰，且其間可能存在另一種材料的中介層。

在整個說明書中對「一個實施例」或「一實施例」的參照欲表示結合該實施例描述之具體特徵、結構或特性包括在至少一個實施例中。因此，在本案說明中全文各處中出現「一實施例」或「一個實施例」的措辭時，不一定皆指同一個實施例。此外，術語「或」欲表示包括在內之意的「或」，而不是有排他之意的「或」。當本文中使用術語「約(about)」或「大致(approximately)」時，是欲表示所提供的標稱值的精確度在±10%間。

儘管本文以特定順序繪示並描述方法的操作，但是可以改變各方法的操作順序，致使得以相反的順序執行某些操作，或致使某些操作（至少部分）可與其他操作同時進行。在另一個實施例中，不同操作的指令或子操作可以是間歇及/或交替的方式。

應理解，以上描述欲為說明性而非限制性的。在閱讀和理解以上描述後，許多其他實施例對於本案所屬技術領域中具通常知識者將是顯而易見的。因此，應參照隨附申請專利範圍，還有申請專利範圍所賦予之等效物之完整範圍來決定本發明的範圍。

100:製程腔室 102:基板 104:支撐組件 106:噴灑頭 108:腔室主體 110:內部容積 112:側壁 114:底部 115:外襯墊 116:排放埠 118:泵送系統 120:氣體控制板 122:基座 124:台座 200:經塗覆製品 202:主體 204:塗層 300:系統 302:腔室 303:內容積 304:平台 306:部件 308:真空系統 309:排放埠 310:氣溶膠腔室 312:氣體容器 314:噴嘴 400:方法 402~406:方塊

本揭示內容是作為示例說明的，而不是藉由限制的方式說明的。應注意到，本揭示內容中對「一」或「一個」實施例的不同引用不一定是相同的實施例，並且此種引用意味著至少一個。

第1圖為根據一些實施例之具有一或多個腔室部件之製程腔室的剖視圖，所述腔室部件可塗覆有高溫相容性保護塗層。

第2圖描繪根據一些實施例之範例經塗覆製品的剖面圖。

第3圖繪示根據一些實施例之用於進行氣溶膠沉積之沉積系統的示例性架構。

第4圖為描繪根據一些實施例之與產生耐氟有機塗層有關之方法的流程圖。

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

400:方法

402~406:方塊

Claims (20)

1. 一種供一半導體製程腔室所用之腔室部件，包含： 一主體；以及 一抗腐蝕塗層，沉積於該主體的一表面上，其中該抗腐蝕塗層包含一有機全氟化彈性體材料。
2. 如請求項1所述之腔室部件，其中該全氟化彈性體材料包含一FFKM材料，且其中該抗腐蝕塗層浸沒(impregnate)有一粉末化陶瓷材料，該粉末化陶瓷材料以5體積%至25體積%的量存在於該塗層中。
3. 如請求項1所述之腔室部件，其中該塗層具有1 µm至200 µm之厚度。
4. 如請求項1所述之腔室部件，其中該主體包含以下至少一者：鋁、鉬或鋼。
5. 如請求項1所述之腔室部件，其中該主體包含一製程腔室側壁。
6. 如請求項1所述之腔室部件，其中該抗腐蝕塗層在至少300 °C的溫度下維持抗腐蝕特性。
7. 一種方法，包含以下步驟： 將一氟化聚合物前驅物材料沉積至一製程腔室的一腔室部件的一表面上；以及 使該氟化聚合物前驅物材料硬化，以於該腔室部件的該表面上產生一抗腐蝕塗層，該抗腐蝕塗層包含一氟化聚合物材料。
8. 如請求項7所述之方法，其中該腔室部件包含一或多個元件，且其中進一步包含以下步驟：遮蔽該腔室部件的該一或多個元件中之至少一者的該表面的一部分，其中該氟化聚合物前驅物材料沉積於該表面的未遮蔽部分上。
9. 如請求項7所述之方法，其中沉積該前驅物材料之步驟包含以下步驟：將該腔室部件的該表面浸沒於包含該前驅物材料之一液體中，其中該前驅物材料包含一有機氟化聚合物，且該液體包含一硬化劑，該硬化劑促進該有機氟化聚合物之交聯，以形成一氟化彈性體。
10. 如請求項7所述之方法，其中硬化該前驅物之步驟包含以下步驟：將該腔室部件維持在介於200 °C與300 °C間之溫度下達1或更多小時。
11. 如請求項7所述之方法，其中沉積該氟化聚合物前驅物材料之步驟包含以下步驟：產生一氣溶膠噴霧(aerosol spray)，該氣溶膠噴霧包含該氟化聚合物前驅物材料；以及將該氣溶膠噴霧施加至該腔室部件的該表面。
12. 如請求項7所述之方法，其中該抗腐蝕氟化聚合物塗層具有介於1 µm與200 µm間之厚度。
13. 如請求項7所述之方法，其中該有機抗腐蝕塗層包含一FFKM全氟化彈性體材料。
14. 如請求項7所述之方法，其中該腔室部件包含： 一製程腔室側壁； 一基板支撐件的一或多個元件；或 一腔室襯墊。
15. 一種製程腔室，包含： 一腔室部件；以及 一抗腐蝕塗層，沉積於該腔室部件的一表面上，該塗層包含一有機抗腐蝕全氟化彈性體材料。
16. 如請求項15所述之製程腔室，其中該有機抗腐蝕全氟化彈性體材料包含一FFKM材料，且其中該抗腐蝕塗層浸沒有一粉末化陶瓷材料，該粉末化陶瓷材料以5體積%至25體積%的量存在於該塗層中。
17. 如請求項15所述之製程腔室，其中該抗腐蝕塗層具有1 µm至200 µm之厚度。
18. 如請求項15所述之製程腔室，其中該腔室部件包含： 一腔室側壁； 一襯墊；或 一基板支撐件。
19. 如請求項15所述之製程腔室，其中該抗腐蝕塗層在從15 °C至300 °C維持抗腐蝕性。
20. 如請求項15所述之製程腔室，其中該抗腐蝕塗層有足夠的柔順性以抵抗由該塗層與該腔室部件間之熱膨脹失配所引起之損壞。

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