TWI629167B

TWI629167B - 電漿腔室元件上之抗腐蝕鋁塗布

Info

Publication number: TWI629167B
Application number: TW103108461A
Authority: TW
Inventors: 約翰達芬提; 石洪; 許臨; 安東尼亞麻迪歐; 羅伯特Ｇ歐尼爾; 彼得霍藍德; 希瓦卡米拉曼內森; 金泰源; 道恩奧特卡; 約翰麥可克恩斯; 索妮亞卡斯堤羅
Original assignee: 蘭姆研究公司
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-07-11
Also published as: KR102218717B1; US20140272459A1; TW201500184A; CN104046981A; CN104046981B; US9337002B2; KR20140111997A

Abstract

本發明揭露半導體材料處理腔室之元件，該元件可包含基材及形成於其表面上的至少一抗腐蝕塗層。至少一抗腐蝕塗層係為由冷噴塗技術所形成的高純度金屬塗層。可以在高純度金屬塗層上形成陽極化層。陽極化層包含該元件之製程曝露表面。本發明亦揭露包含一或更多該元件的半導體材料處理設備，該元件係選自於由腔室襯墊、靜電夾盤、聚焦環、腔室壁、邊緣環、電漿限制環、基板支撐物、擋板、氣體分配板、氣體分配環、氣體噴嘴、加熱元件、電漿螢幕、運輸機構、氣體供應系統、抬升機構、負載鎖室、門機構、機器手臂、及緊固件所組成的群組。本發明亦揭露製造該元件的方法以及使用該元件以進行電漿處理的方法。

Description

電漿腔室元件上之抗腐蝕鋁塗布

本揭露內容係關於電漿處理腔室零件上的高純度鋁抗腐蝕塗層。更具體而言，本揭露內容係關於藉由冷噴塗所獲得的高純度抗腐蝕鋁塗層。可將此種高純度抗腐蝕塗層陽極化，以賦予進一步的抗腐蝕性。

在半導體材料處理的領域中，包含真空處理腔室的半導體材料處理設備係用於例如基板上的各種材料之化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD）與蝕刻、及用於抗蝕劑剝離。在此種處理腔室中，這些製程之若干者會利用腐蝕性（corrosive）及侵蝕性（erosive）處理氣體與電漿。使在腔室中進行處理的基板之微粒及/或金屬污染減到最小係所期望的。因此，所期望的是，此種設備之電漿曝露元件在曝露於此種氣體及電漿時對腐蝕具抗性。

自1980年代起，例如Al6061-T6及Al5052的鋁合金已被使用作為電漿處理腔室材料。由於在電漿處理腔室中係使用許多腐蝕性及反應性氣體如Cl₂ 、HCl、HBr、SF₆ 、及NF₃ ，故鋁合金必須經受表面改質，以形成能提供更高之抗腐蝕性及更長之零件壽命的塗層。在鋁合金之中，鋁合金的6XXX及5XXX系列均為具吸引力的鋁基材。舉例來說，Al5XXX系列合金具有陽極化薄膜的中至高之強度、良好之可焊接性、及高抗腐蝕性。Al6XXX系列合金係可熱處理的，並具有陽極化薄膜的良好之可成形性、可焊接性、可加工性及高抗腐蝕性。對Al5XXX合金而言，鎂（Mg）為主要的合金元素。對Al6XXX合金而言，鎂及矽為主要的合金元素。這些鋁合金亦可含有其他合金元素，例如Fe、Cu、Zn、及Mn。

隨著半導體晶圓的蝕刻特徵尺寸縮小至28nm、20nm、及甚至14 nm，此種鋁合金中的金屬污染之減少變得越來越關鍵。舉例來說，將Fe污染程度由約1×10¹⁰ 原子/cm² 降至約1×10⁸ 原子/cm² 係所期望的。減少其他金屬污染物例如Al、Mn、Cr、Cu、及Zn亦係所期望的。在金屬污染物中，Fe之減少被認為係最關鍵的，且Fe污染可來自電漿處理腔室中的不同來源，例如在腔室中所使用的任何不銹鋼。來自鋁合金6061-T6本身的Fe係為電漿處理腔室中之汙染的另一主要來源。

因此，使電漿處理腔室中所使用之鋁基材上的金屬污染減到最低係所期望的。

電漿處理腔室的鋁塗布之元件的示例性實施例包含：具有一表面的基材、及位於該表面之至少一部分上方的高純度冷噴塗之鋁塗層，其中，可以選擇性地將鋁塗層陽極化以在冷噴塗之鋁塗層上形成陽極化塗層。可以將冷噴塗之鋁塗層平滑化至具有約10至20微英吋（0.254-0.508 µm）的表面粗糙度Ra，且冷噴塗之鋁塗層包含至少99.99 wt. %的鋁。該元件可選自於由腔室襯墊、靜電夾盤、聚焦環、腔室壁、邊緣環、電漿限制環、基板支撐物、擋板、氣體分配板、氣體分配環、氣體噴嘴、加熱元件、電漿螢幕、運輸機構、氣體供應系統、抬升機構、負載鎖室、門機構、機器手臂、及緊固件所組成的群組。

冷噴塗之鋁塗層較佳係具有約2至250密耳的厚度、及具有約2至125密耳之厚度的陽極化塗層。

電漿處理腔室的鋁塗布之元件的示例性實施例包含：具有一表面的基材、位於該表面之至少一部分上方的冷噴塗之鋁塗層、及位於冷噴塗之鋁塗層之至少一部分上方的陽極化塗層。

在包含冷噴塗之鋁塗布之元件的電漿處理腔室中對半導體基板進行電漿處理的方法之示例性實施例包含以下步驟：由處理氣體來源供應至少一處理氣體至電漿處理腔室中、使用RF能量來源將RF能量施加至處理氣體以在電漿處理腔室中產生電漿、及在電漿處理腔室中對基板上的半導體材料、絕緣體、或金屬材料進行電漿處理。

製造冷噴塗之鋁塗布之元件的方法之示例性實施例包含以下步驟：將鋁塗層冷噴塗至電漿處理腔室的元件之至少一部分上。該製造方法可更包含將鋁塗層平滑化或將鋁塗層陽極化之至少一者；並亦可選擇性地包含在平滑化及/或陽極化步驟之後以清潔溶液對該元件進行濕式清潔。

本文中描述半導體材料處理設備的元件、製造元件的方法、及在包含一或更多元件的處理腔室中處理半導體材料的方法。該元件包含抗腐蝕外表面，當該元件用於半導體材料處理設備的電漿處理腔室中時，該抗腐蝕外表面可抵抗損耗。如本文中所使用，用語「抗腐蝕（corrosion-resistant）」包含對物理及/或化學侵襲的抗性，物理及/或化學侵襲例如為可以由製程曝露（process-exposed）表面之腐蝕、侵蝕、及/或腐蝕-侵蝕所引起者。

該元件包含基材及在基材之至少一表面上的抗腐蝕塗層。所塗布的基材「表面」可以是外表面、或定義出孔洞、凹穴、或開口的內表面。該塗層可以塗布於該元件之一或更多或所有外表面上。抗腐蝕塗層能覆蓋元件的整個外表面。該塗層亦能塗布於該元件之一或更多或所有可到達的內表面上。

抗腐蝕塗層包含高純度鋁塗層。在一些實施例中，高純度鋁塗層包含該元件之製程曝露表面。在其他實施例中，陽極化層係形成於高純度鋁塗層上，並包含該元件之製程曝露表面。

陽極化鋁基材已用於電漿處理腔室中，以提供在電漿環境下對侵蝕性氣體的抗腐蝕性。雖然Al5XXX及Al6XXX可以提供良好品質的陽極化鋁表面，但在陽極化表面中的缺陷及次相（secondary phases）會導致陽極化表面的降解，並降低在電漿環境下對侵蝕性氣體的抗腐蝕性。此外，此種降解可能會促使金屬污染物由鋁基材或由陽極化鋁表面溶出。為了使來自陽極化鋁基材之金屬污染物的此種溶出減到最小，吾人已發現在陽極化處理之前的鋁基材之表面改質係有益的。例如，在陽極化處理之前藉由冷噴塗所進行的鋁基材之表面改質係有益的。

冷噴塗方法係描述於美國公開專利申請案第2006/0093736號中，其藉由參照其整體內容而特此併入。簡單地說，且如圖1中所示，係概略地顯示冷噴塗系統600。系統600係顯示為一般配置，而必要時可以將額外的特徵及元件實行至系統600中。冷噴塗系統600的主要元件包含：粉末進料器610，用於提供粉末材料；載體氣體供應器620，用於在約300℃至400℃的溫度下加熱及加速粉末材料；混合腔室630；及超音速噴嘴640。一般而言，系統600會以適當的加壓氣體將金屬粉末混合物輸送至混合腔室630。微粒係藉由加壓載體氣體（例如空氣、氦氣、或氮氣）而加速通過超音速噴嘴640並被導向電漿處理腔室元件100。由於噴嘴中的微粒擴展之故，當微粒與靶材表面相撞擊時，其大致上會回到環境溫度。當微粒以超音速攻擊靶材表面時，轉換的動能會導致微粒的塑性變形，微粒的塑性變形又會使得微粒與靶材表面形成鍵結。因此，冷噴塗系統600能將粉末材料結合至元件表面，並藉此強化且保護元件。冷噴塗處理被稱為「冷氣體」處理，因為微粒係在遠低於其熔點的溫度下被混合及塗布。在與靶材表面相撞擊時的微粒之動能，而非微粒溫度，會導致微粒塑性變形並與靶材表面相結合。因此，鍵結至元件表面之過程係發生為具有不足以將固體粉末轉變成熔滴之熱能的固態過程。

此種方法已被發現用以在鋁合金上沉積緻密、高純度的鋁塗層，以阻止來自基底鋁合金的雜質之溶出。後續的純鋁塗層之高品質陽極化處理進一步提高純鋁塗層的抗腐蝕性。冷噴塗方法的優點使得此種方法值得生產並於以下進行說明。

冷噴塗方法可以導致無孔隙且高度黏著的鋁塗層。冷噴塗係利用導因於氣體之膨脹的鋁微粒之超音速動能來撞擊基材、並在沒有鋁微粒熔化的情況下產生具有良好黏合強度的緻密塗層。一般相信，當以臨界速度行進的球狀鋁微粒撞擊基材時，強大的壓力場係由接觸點球狀地傳播至微粒及基材中，而引入會橫向加速材料並導致局部剪切應變的剪切負載。在熱軟化作用相對於使材料之進化黏性流（在朝外方向上、具有接近鋁材料之熔點的溫度）硬化的應變率及作用應變方面係局部主導的情況下，此種剪切負載可能會導致絕熱的剪切不穩定性。此種高品質純鋁塗層對於後續之陽極化處理的品質係重要的。

冷噴塗方法能生產可加工塗層。冷噴塗可以成功地使用作為用以在便宜許多之基底材料上塗布厚的純金屬的具成本效益之方法，以製造腔室元件。此厚塗層不僅建立卓越的雜質或氣體擴散屏障，亦使塗層的後加工（post-machining）係可能的。藉由將冷噴塗純鋁加工/拋光至所期望之表面粗糙度Ra，則陽極化處理品質以及表面潔淨度二者均可以輕易得到保證。

冷噴塗方法可以在低溫下操作。冷噴塗係在相較於熱噴塗方法要低許多的基材溫度（一般為高於室溫30℃~40℃）下操作。因此，在冷噴塗期間，鋁零件的變形（例如潛變）若未被消除亦會被減到最小。此外，低的基材溫度可防止導因於來自基底材料之熱擴散的雜質遷移污染該純冷噴塗之鋁塗層，否則其會抵消該塗層的成效。

冷噴塗方法係多功能的。冷噴塗能塗布包含鋁合金（例如Al6061T6、Al5052、鋁厚塊、鑄造鋁等等）、不銹鋼、陶瓷、及甚至高-T聚合物的廣泛範圍之材料。這使得各種基材材料的表面改質變得可能。此外，可以容易地修改塗層的成分以供陽極化處理。舉例來說，一般相信在鋁中的特定量之鎂係有利於鋁陽極化處理。因此，為了具有改善之陽極化處理品質的冷噴塗之塗層，可以將鎂粉末預混合至純鋁粉末中，因為鎂通常並非關鍵的金屬污染元素。

冷噴塗方法係容易大規模化的。冷噴塗係較容易用於大型塗層，且將冷噴塗槍的機器人簡單地重新編程能致使大規模化。與大規模化有關的成本可以想見會比其他表面改質方法（例如電鍍）要低許多，在其他表面改質方法中，電鍍槽尺寸/電源供應器/設備配件均必須擴大以容納該尺寸的零件，而導致明顯較高的成本。

在陽極化處理之前，冷噴塗之塗層能加工成任何表面光度（surface finish），其對於達成抗腐蝕陽極化處理層以及更長的零件壽命至關重要。冷噴塗方法亦展現出熱循環抗性。由於冷噴塗能在鋁合金上產生數公分厚的層，故在熱循環後僅純冷噴塗之鋁係曝露於電漿，而Fe及其他元素在相對低的溫度下（＜180℃）擴散通過冷噴塗之塗層係極為困難的。高達10密耳（≤ 250 µm）、高達15密耳（≤ 380 µm）、高達20密耳（≤ 500µm）、及甚至高達1.0 cm的冷噴塗之塗層能保持與它們所沉積於其上之鋁合金相同的機械特性，因為當與它們所沉積於其上的鋁合金之厚度相比時，冷噴塗之塗層係為「皮膚」。

根據一示例性實施例的元件100係顯示於圖2中。如圖所示，元件100包含基材110，基材110包含表面112、及形成於表面112上的抗腐蝕塗層120。在本實施例中，抗腐蝕塗層120係為冷噴塗之高純度鋁塗層，其包含元件100的外表面124。基材110包含導電材料。該導電材料可以是：金屬材料（即，純金屬或合金）；或具有足夠之導電性的非金屬材料，例如石墨、導電陶瓷材料、或導電高分子材料。能用以形成基材110的示例性金屬包含：鋼（例如不銹鋼）；鋁及鋁合金（例如Al6061-T6）；耐火金屬，例如鉿、鋯、鈦、鈮、鎢、鉬、及其合金；過渡金屬，例如鎳、鐵、鈷、及其合金；及其他的金屬材料。較佳地，基材110包含鋁或鋁合金，例如Al6061-T6。

在示例性的元件100中，形成抗腐蝕塗層120的冷噴塗之高純度鋁塗層為一高純度材料。較佳地，該冷噴塗之高純度鋁塗層包含至少約99.00 wt. %的鋁、至少約99.7 wt. %的鋁、更佳係至少約99.98 wt. %的鋁，例如＞99.999 wt. %的鋁。該冷噴塗之高純度鋁塗層可以包含一或更多下列元素（以ppm為單位）：≤ 50ppm Mn、≤ 300ppm Si、≤ 75ppm Ni、≤ 25ppm Cr、≤ 50ppm Cu、≤100ppm V、≤800ppm Fe、≤25ppm Mg、≤50ppm Zn、≤50ppm Ti、≤10ppm B、≤10ppm Pb、≤40ppm Zr、≤25ppm Bi、≤25ppm Sn、及≤25ppm Ca。更佳地，該冷噴塗之高純度鋁塗層可以包含一或更多下列元素（以ppm為單位）：≤ 25ppm Mn、≤ 50ppm Si、≤ 50ppm Ni、≤ 15ppm Cr、≤ 25ppm Cu、≤ 25ppm V、≤ 50ppm Fe、≤ 10ppm Mg、≤ 25ppm Zn、≤ 25ppm Ti、≤ 5ppm B、≤ 5ppm Pb、≤ 20ppm Zr、≤ 10ppm Bi、≤ 10ppm Sn、及≤ 10ppm Ca。因此，鋁塗層可以具有非常低的總過渡金屬含量，例如，以塗層重量而計≤ 1000ppm、≤ 500ppm、≤ 250ppm、或比≤ 100ppm更少。最佳地，該冷噴塗之鋁塗層包含100ppm或更少的Mn、Si、Ni、Cr、Cu、V、Fe、Mg、Zn、Ti、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者。因此，鋁塗層能至少實質地降低含有一或更多元件的半導體材料處理腔室之過渡金屬污染。

圖3係根據可以在例如電漿蝕刻腔室或材料沉積腔室中使用的另一示例性實施例而顯示元件400。在本實施例中，元件400包含基材410、及形成於基材410上的抗腐蝕塗層420。抗腐蝕塗層420包含：形成於基材410之表面412上的冷噴塗之高純度鋁塗層426、及形成於冷噴塗之高純度鋁塗層426上並包含元件400之外表面424的陽極化層428。陽極化層428在電漿蝕刻腔室及材料沉積腔室中提供對電漿及/或腐蝕性氣體（例如HBr及Cl）的化學及/或物理攻擊之抗性。

在本實施例中，冷噴塗之高純度鋁塗層426所形成於其上的基材410可以包含導電材料（例如，圖1中所示的基材110）。該導電材料可以是：金屬材料（即，純金屬或合金）；或具有足夠之導電性的非金屬材料，例如石墨、導電陶瓷材料、或導電高分子材料。能用以形成基材410的示例性金屬包含：鋼（例如不銹鋼）；鋁及鋁合金（例如Al6061-T6）；耐火金屬，例如鉿、鋯、鈦、鈮、鎢、鉬、及其合金；過渡金屬，例如鎳、鐵、鈷、及其合金；及其他的金屬材料。較佳地，基材410包含鋁或鋁合金，例如Al6061-T6。

在示例性的元件400中，形成抗腐蝕塗層420的冷噴塗之高純度鋁塗層為一高純度材料。較佳地，該冷噴塗之高純度鋁塗層包含至少約99.00 wt. %的鋁、至少約99.7 wt. %的鋁、更佳係至少約99.98 wt. %的鋁，例如＞99.999 wt. %的鋁。該冷噴塗之高純度鋁塗層可以包含一或更多下列元素（以ppm為單位）：≤ 50ppm Mn、≤ 300ppm Si、≤ 75ppm Ni、≤ 25ppm Cr、≤ 50ppm Cu、≤ 100ppm V、≤ 800ppm Fe、≤ 25ppm Mg、≤ 50ppm Zn、≤ 50ppm Ti、≤ 10ppm B、≤ 10ppm Pb、≤ 40ppm Zr、≤ 25ppm Bi、≤ 25ppm Sn、及≤ 25ppm Ca。更佳地，該冷噴塗之高純度鋁塗層可以包含一或更多下列元素（以ppm為單位）：≤ 25ppm Mn、≤ 50ppm Si、≤ 50ppm Ni、≤ 15ppm Cr、≤ 25ppm Cu、≤ 25ppm V、≤ 50ppm Fe、≤ 10ppm Mg、≤ 25ppm Zn、≤ 25ppm Ti、≤ 5ppm B、≤ 5ppm Pb、≤ 20ppm Zr、≤ 10ppm Bi、≤ 10ppm Sn、及≤ 10ppm Ca。因此，鋁塗層可以具有非常低的總過渡金屬含量，例如，以塗層重量而計≤ 1000ppm、≤ 500ppm、≤ 250ppm、或比≤ 100ppm更少。最佳地，該冷噴塗之鋁塗層包含100ppm或更少的Mn、Si、Ni、Cr、Cu、V、Fe、Mg、Zn、Ti、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者。因此，鋁塗層能至少實質地降低含有一或更多元件的半導體材料處理腔室之過渡金屬污染。

陽極化層428能藉由任何適當的陽極化處理而形成於冷噴塗之高純度鋁塗層426上。例如，可以使用混酸及硬陽極化處理。初形成（as-formed）的陽極化層係多孔的。較佳地，陽極化層428的流體可到達細孔係藉由以下方式來密封：使陽極化表面曝露於例如熱水或蒸汽，以形成AlOOH。陽極化層428較佳係具有小於約50密耳的厚度，例如小於約40密耳、小於約30密耳、小於約20密耳、小於約10密耳、或小於約5密耳。在冷噴塗之高純度鋁塗層426的陽極化期間，陽極化層428會由冷噴塗之高純度鋁塗層426開始生成並進入其中。冷噴塗之高純度鋁塗層426係形成於基材410上，其係具有足夠之厚度，以允許具有所期望厚度的陽極化層之形成。較佳地，冷噴塗之高純度鋁塗層426係形成於基材410上而具有為陽極化層428的所期望厚度之至少約二倍之厚度。

藉由在冷噴塗之高純度鋁塗層426上形成陽極化層428，抗腐蝕塗層420可以用於蝕刻腔室中，並曝露於能以化學或物理方式攻擊冷噴塗之高純度鋁塗層426的氣體及/或電漿（若冷噴塗之高純度鋁塗層426包含製程曝露表面）。當元件400係用於此種蝕刻腔室中時，由於冷噴塗之高純度鋁塗層426可以在極少雜質（例如不利於在半導體晶圓上所製造的電子元件之性能及壽命的過渡金屬）的情況下被沉積，故在晶圓處理期間可以實質地消除雜質所造成的晶圓及處理腔室之汙染。

抗腐蝕塗層的實施例包含冷噴塗之高純度鋁塗層，該冷噴塗之高純度鋁塗層包含製程曝露表面，而包含具有製程曝露表面之陽極化鋁的塗層之實施例可以形成於金屬基材上，該金屬基材具有可能比製程曝露表面的最大可接受含量還高的過渡金屬含量。抗腐蝕塗層可以實質地防止過渡金屬被腐蝕性氣體、電漿、及/或高能離子由基材移除而因此污染處理處理腔室。舉例來說，冷噴塗之高純度鋁塗層可以形成於非鋁金屬表面上，例如鋼及不銹鋼表面。此鋁鍍層亦可以形成於鋁表面上，且較佳係形成於AL6061-T6表面上。例如在AL6061-T6鋁基材之一或更多表面上形成抗腐蝕塗層可允許更簡單的加工及元件形狀之形成，而冷噴塗之高純度鋁塗層的使用可使經處理之晶圓的過渡金屬污染之可能性減到最小。

如上所述，在包含冷噴塗之高純度鋁塗層及形成於該冷噴塗之高純度鋁塗層上之陽極化層的元件之實施例中，陽極化層提供了一或更多表面，該一或更多表面能抵抗電漿反應腔室（包括沉積及蝕刻腔室）中的化學及物理攻擊以及微粒污染的相關程度。陽極化層亦能在此種反應腔室中保護下層基材免受由電漿及腐蝕性氣體所造成之物理攻擊與化學攻擊。

包含具有製程曝露表面之陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件可以在用於蝕刻、沉積、清潔、及其他應用的各種電漿氛圍中使用。典型的蝕刻化學品可以包含例如：如Cl₂ 、HCl、及BCl₃ 的含氯氣體；如Br₂ 及HBr的含溴氣體；如O₂ 、H₂ O、及SO₂ 的含氧氣體；如CF₄ 、CH₂ F₂ 、NF₃ 、CH₃ F、C₂ F₆ 、CHF₃ 、及SF₆ 的含氟氣體；以及如He、Ar、及N₂ 的惰性氣體與其他氣體。取決於所需之電漿，這些及其他氣體可以任何適當的組合使用。可以根據一些因素來選定各種處理氣體的適當流率，該等因素包含但不限於電漿反應器的類型、功率設定、腔室壓力、電漿解離速率、蝕刻化學品、待蝕刻材料、及於其中使用該處理氣體的蝕刻處理之特定步驟。

包含具有製程曝露表面之陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件能用於半導體處理設備的蝕刻腔室、或脫氣腔室中，此半導體處理設備係用於蝕刻導體、半導體、及/或絕緣體，及用於用以製造各種基板（包含例如半導體晶圓、平板顯示器基板及類似者）的處理腔室清潔、調節、材料之沉積（例如CVD、PVD、PECVD及類似者）、抗蝕劑剝離製程（例如，使用上游電漿來源）。取決於設備的類型與結構，該零件可以是，例如，腔室壁、腔室襯墊、基板支撐物、擋板（例如設置在噴淋頭電極上方的噴淋頭電極組件中者）、氣體分配板、氣體分配環、夾持機構（例如靜電夾盤）、基板支撐物用之聚焦環、氣體噴嘴、緊固件、加熱元件、電漿螢幕及類似者。該元件可以包含塗布有抗腐蝕塗層的一或更多外及/或內表面。在某些實施例中，可以塗布元件的整個外表面、或可以僅塗布元件的一部分。

包含具有製程曝露表面之陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件可以在例如多晶矽高密度電漿反應器中用作為反應器元件。此類型之一示例性反應器為TCP 9400^TM ，可由Lam Research Corporation of Fremont, Calif.所獲得的電漿蝕刻反應器。在此反應器中，係將處理氣體（例如Cl₂ 、HBr、CF₄ 、CH₂ F₂ 、O₂ 、N₂ 、Ar、SF₆ 、及NF₃ ）供應至反應器腔室中。

另一示例性多晶矽蝕刻反應器為VersyS^TM 多晶矽蝕刻機或2300^TM 蝕刻機，其亦可由Lam Research Corporation of Fremont, Calif.所獲得。多晶矽蝕刻反應器包含具有靜電夾盤的基板支撐物，而電漿聚焦環係裝設於基板支撐物上、圍繞靜電夾盤。該基板支撐物亦能用以施加RF偏壓至基板。可以使用熱傳遞氣體以背側冷卻該基板。在2300^TM 蝕刻機中，係透過氣體噴注器將處理氣體（例如Cl₂ 、HBr、CF₄ 、CH₂ F₂ 、O₂ 、N₂ 、Ar、SF₆ 、及NF₃ ）引入至腔室中。靠近腔室之介電質窗的感應線圈可以由適當的RF來源供電，以在腔室內部提供高密度電漿。該腔室襯墊圍繞基板支撐物，而該腔室亦可以包含用以將腔室內部維持在所期望之壓力的合適的真空抽氣設備。

某些反應器元件（例如基板支撐物、腔室襯墊、聚焦環、及/或靜電夾盤之部分）可以是塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件，並具有包含製程曝露表面的陽極化層。在腔室襯墊下方的腔室壁及基板支撐物亦可以是包含陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件。任何或所有這些元件、以及具有製程曝露表面的任何其他元件均可以是包含陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件。

反應器元件亦可以用在高密度氧化物蝕刻處理中。一示例性氧化物蝕刻反應器為TCP 9100^TM 電漿蝕刻反應器，其可由Lam Research Corporation of Fremont, Calif.所獲得。在TCP^TM 反應器中，氣體分配板係直接位處於TCP^TM 窗下方，該TCP^TM 窗亦為在反應器之頂部、在受處理之基板上方並平行於受處理之基板的平面上的真空密封表面。處理氣體係由一來源供給至由氣體分配板、在用以供應RF能量至反應器中的平面螺旋線圈下方的窗之內側表面所定義出的空間中。氣體分配板的材料包含介電質材料，以使此RF功率能夠通過氣體分配板而耦合至反應器中。

氧化物蝕刻反應器包含一電漿腔室，該電漿腔室包括具有靜電夾盤的基板支架，該靜電夾盤提供一箝制力至基板，並提供一RF偏壓至基板。可以使用熱傳遞氣體來背側冷卻該基板。聚焦環可將電漿侷限在基板上方的區域中。用以在腔室中維持高密度（例如，10¹¹ -10¹² 離子/cm³ ）電漿的能量來源（例如由適當之RF來源所供電以提供高密度電漿的天線）係設置在電漿腔室的頂部。該腔室包含用以將腔室內部維持在所期望之壓力（例如，低於50 mTorr，通常為1-20 mTorr）的合適的真空抽氣設備。

實質上平面的介電質窗係設置於天線與電漿處理腔室的內部之間，並在處理腔室的頂部形成真空壁。氣體分配板係位於窗的下方，並包含用以將處理氣體由氣體供應器傳輸至腔室的開口。圓錐狀或圓柱狀襯墊係由氣體分配板延伸並圍繞基板支架。該天線能選擇性地設有通道，一熱傳遞流體可經由入口及出口導管而循環通過該通道。

在操作中，例如矽晶圓的半導體基板係設置於基板支架上，並被靜電夾盤固持於特定位置中。將處理氣體供應至真空處理腔室，並藉由將RF功率供應至天線而在介於基板與窗之間的空間中產生高密度電漿。

例如腔室襯墊、靜電夾盤、及聚焦環的各種反應器元件可以是具有曝露之陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件。

上述的高密度多晶矽及介電質蝕刻腔室僅為可以併入具有陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件的示例性電漿蝕刻反應器。該元件能用於有電漿侵蝕之問題的任何蝕刻反應器（例如金屬蝕刻反應器）、或其他類型的半導體處理設備中。

其他具有陽極化層、塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件可以是腔室壁、基板支架、緊固件、及類似者。這些零件通常係由金屬（例如鋁）或陶瓷（例如氧化鋁）所製成，且通常會曝露於電漿。其他的元件可能不會直接曝露於電漿，但會曝露於腐蝕性氣體，例如由經處理之晶圓或類似者所散發出的氣體。用以處理半導體基板的其他設備亦可以是具有陽極化層的鍍鋁元件。此種設備可以包含運輸機構、氣體供應系統、襯墊、抬升機構、負載鎖室、門機構、機器手臂、緊固件、及類似者。

在包含塗布有冷噴塗之鋁的元件之電漿處理腔室中對半導體基板進行電漿處理的方法包含以下步驟：將至少一處理氣體由處理氣體來源供應至電漿處理腔室中；使用RF能量來源將RF能量施加至處理氣體以在電漿處理腔室中產生電漿；及在電漿處理腔室中對基板上的半導體材料、絕緣體、或金屬材料進行電漿處理。該進行電漿處理之步驟可包含蝕刻處理、清潔處理、沉積處理、抗蝕劑剝離處理、或脫氣處理。待供應至電漿處理腔室的處理氣體包含Cl₂ 、HCl、BCl₃ 、Br₂ 、HBr、O₂ 、H₂ O、SO₂ 、CF₄ 、CH₂ F₂ 、NF₃ 、CH₃ F、C₂ F₆ 、CHF₃ 、及SF₆ 之至少一者。

製造塗布有冷噴塗之高純度鋁的元件之方法包含以下步驟：將鋁塗層冷噴塗至電漿處理腔室之元件的至少一部分上。該製造方法可更包含以下步驟：將鋁塗層平滑化或將鋁塗層陽極化之至少一者；及在平滑化及/或陽極化步驟之後選擇性地以清潔溶液對該元件進行濕式清潔。經塗布之元件的濕式清潔可以藉由任何數量的已知方法來完成，此已知方法例如那些在共同受讓的美國公開專利申請案第2011/0146704號及美國專利第7,507,670號中所描述者，此二者均藉由參照其整體內容而特此併入。範例

範例1

試樣A-E之各者包含具有冷噴塗之高純度鋁塗層的Al6061-T6鋁基材，該冷噴塗之高純度鋁塗層包含至少99.7%之重量百分比的鋁。該等試樣係使用三種不同的陽極化處理I、II、及III來進行陽極化。具有約5密耳之厚度的鋁塗層係冷噴塗於試樣A、B、C、D、及E之各者上。試樣A-E具有範圍為約1.5 – 約3.0密耳的陽極化層厚度。試樣A及B係使用陽極化處理I來進行陽極化。試樣C及D係使用陽極化處理II來進行陽極化。試樣E係使用陽極化處理III來進行陽極化。在陽極化處理之前，亦會使用標準化學-機械研磨技術以將該等試樣之各者平滑化。

陽極化處理I包含以下步驟：預清潔、脫氧、遮蔽、去汙（desmutting）、陽極的陽極化處理、後清潔、熱去離子水密封、最終清潔、乾燥、及封裝步驟。其中係使用硫酸浴。

陽極化處理II包含草酸浴之使用。

陽極化處理III包含在陽極化處理槽中的草酸及硫酸二者（即，混酸）之使用。此處理係利用草酸的優點（例如，高終止電壓、但低導電性）及硫酸之優點（例如，高導電性、去除介金屬微粒、使用低溫以達到良好硬度）。

如表1中所示，對該等試樣進行測試以判定陽極化薄膜的崩潰電壓。試樣C、D、及E具有超過1.2 kV的平均崩潰電壓，而試樣A及B具有低於1.2 kV的平均崩潰電壓。表一<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 崩潰電壓[kV] </td></tr><tr><td> A </td><td> 0.99 </td><td> 0.99 </td><td> 1.03 </td><td> 1.13 </td><td> 1.29 </td><td> 0.97 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.84 </td><td> 1.1 </td><td> 1.22 </td><td> 1.2 </td><td> 0.84 </td><td> 0.83 </td></tr><tr><td> C </td><td> 1.45 </td><td> 1.6 </td><td> 1.11 </td><td> 1.49 </td><td> 1.6 </td><td> 1.54 </td></tr><tr><td> D </td><td> 1.6 </td><td> 1.57 </td><td> 1.6 </td><td> 1.56 </td><td> 1.145 </td><td> 1.49 </td></tr><tr><td> E </td><td> 1.09 </td><td> 1.19 </td><td> 1.29 </td><td> 1.11 </td><td> 1.09 </td><td> 1.39 </td></tr></TBODY></TABLE>

如表2中所示，量測該等試樣之陽極化層厚度。試樣A、B、C、及D各具有至少2密耳（約50 μm）的平均厚度。試樣E具有約1.778密耳的最低之陽極化層平均厚度。表二<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 陽極化層厚度[密耳] </td></tr><tr><td> </td><td> 平均 </td><td> 最小 </td><td> 最大 </td><td> 標準差 </td><td> 範圍 </td><td> 變異度 </td></tr><tr><td> A </td><td> 2.121 </td><td> 1.962 </td><td> 2.287 </td><td> 0.086 </td><td> 0.324 </td><td> 4.08% </td></tr><tr><td> B </td><td> 2.097 </td><td> 1.962 </td><td> 2.191 </td><td> 0.068 </td><td> 0.229 </td><td> 3.23% </td></tr><tr><td> C </td><td> 2.023 </td><td> 1.863 </td><td> 2.176 </td><td> 0.098 </td><td> 0.313 </td><td> 4.83% </td></tr><tr><td> D </td><td> 2.893 </td><td> 2.77 </td><td> 2.982 </td><td> 0.066 </td><td> 0.212 </td><td> 2.29% </td></tr><tr><td> E </td><td> 1.778 </td><td> 1.612 </td><td> 1.921 </td><td> 0.089 </td><td> 0.31 </td><td> 5.02% </td></tr></TBODY></TABLE>

如表3中所示，量測陽極化層的表面粗糙度。對每一試樣，係在陽極化表面上的六個位置進行算術平均表面粗糙度量測。該等試樣的表面粗糙度值係相似的。表三<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 陽極化層粗糙度（微英吋） </td></tr><tr><td> A </td><td> 131 </td><td> 127 </td><td> 126 </td><td> 126 </td><td> 129 </td><td> 120 </td></tr><tr><td> B </td><td> 119 </td><td> 112 </td><td> 123 </td><td> 118 </td><td> 121 </td><td> 123 </td></tr><tr><td> C </td><td> 117 </td><td> 128 </td><td> 115 </td><td> 115 </td><td> 109 </td><td> 121 </td></tr><tr><td> D </td><td> 119 </td><td> 109 </td><td> 106 </td><td> 112 </td><td> 113 </td><td> 107 </td></tr><tr><td> E </td><td> 128 </td><td> 113 </td><td> 120 </td><td> 118 </td><td> 110 </td><td> 121 </td></tr></TBODY></TABLE>

該等試樣亦使用HCl氣泡測試法來進行測試。為了進行此氣泡測試法，係使用環氧化物將聚合玻璃（poly-glass）管裝於該等試樣之各者的陽極化表面上。於乾燥後，在管中填充5 wt. %的HCl溶液。觀察陽極化表面，以待由該陽極化表面所產生的連續H₂ 氣泡之出現。在氣泡測試法中，當陽極化處理失敗時，HCl會直接與鋁反應而產生H₂ 氣泡。判定直到有連續H₂ 氣泡產生的時間。在測試的5小時內，該等試樣之各者均未產生連續H₂ 氣泡。表4顯示試樣A-E的HCl氣泡測試法及導納（admittance）之結果。表四<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 試樣 </td><td> 導納 </td><td> HCl （小時） </td></tr><tr><td> 模式I（比例） </td><td> 模式II（s） </td></tr><tr><td> A </td><td> 0.76 </td><td> 0.68 </td><td> 0.68 </td><td> 12 </td><td> 12 </td><td> 12 </td><td> ＞ 5 </td><td> ＞ 5 </td></tr><tr><td> B </td><td> 0.78 </td><td> 0.8 </td><td> 0.8 </td><td> 11 </td><td> 12 </td><td> 9 </td><td> ＞ 5 </td><td> ＞ 5 </td></tr><tr><td> C </td><td> 0.27 </td><td> 0.27 </td><td> 0.27 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> ＞ 5 </td><td> ＞ 5 </td></tr><tr><td> D </td><td> 0.34 </td><td> 0.35 </td><td> 0.35 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> ＞ 5 </td><td> ＞ 5 </td></tr><tr><td> E </td><td> 0.28 </td><td> 0.3 </td><td> 0.2 </td><td> 5 </td><td> 5 </td><td> 20 </td><td> ＞ 5 </td><td> ＞ 5 </td></tr></TBODY></TABLE>

試樣A-E亦使用3.5 wt. %的NaCl溶液（同於海水）來進行電化學阻抗頻譜（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）測試，如圖4中所示。根據此測試，試樣C、D、及E顯示出優異的抗腐蝕性，其中試樣E顯示出最佳的抗腐蝕性（最高的阻抗，Z），而試樣C及D顯示出次高的阻抗，Z。

範例2

試樣F、G、H、及I之各者包含具有冷噴塗之高純度鋁塗層的Al6061-T6鋁基材，該冷噴塗之高純度鋁塗層包含至少99.7%之重量百分比的鋁。該等試樣係使用三種不同的陽極化處理I、II、及III來進行陽極化。具有約5密耳之厚度的鋁塗層係冷噴塗於試樣F-I之各者。試樣F-I具有範圍為約2.2 – 約2.4密耳的陽極化層厚度。試樣F及G係使用如上面範例中所述的陽極化處理I來進行陽極化。試樣H係使用如上面範例中所述的陽極化處理III來進行陽極化。試樣I係使用如上面範例中所述的陽極化處理II來進行陽極化。在陽極化之前，亦會使用標準化學-機械研磨技術來將該等試樣之各者平滑化。

表5顯示試樣F-I的厚度、表面粗糙度、崩潰電壓、導納、HCl氣泡時間、及視覺外觀。表 5<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 試樣 </td><td> 厚度（密耳） </td><td> 粗糙度（Ra） </td><td> 崩潰電壓（kV/密耳） </td><td> 導納（μS） </td><td> HCl氣泡時間（Hr） </td><td> 視覺外觀 </td></tr><tr><td> F </td><td> 2.42 </td><td> 75 </td><td> 0.19 </td><td> 100 </td><td> 45分 </td><td> 黑、表面點蝕 </td></tr><tr><td> G </td><td> 2.28 </td><td> 29 </td><td> 0.40 </td><td> 35 </td><td> ≥ 2 </td><td> 平滑、深藍 </td></tr><tr><td> H </td><td> 2.43 </td><td> 11 </td><td> 0.49 </td><td> 6 </td><td> ≥ 2 </td><td> 平滑、綠 </td></tr><tr><td> I </td><td> 2.25 </td><td> 7 </td><td> 0.49 </td><td> 10 </td><td> ≥ 2 </td><td> 平滑、綠 </td></tr></TBODY></TABLE>

試樣G、H、及I具有至少0.4 kV/密耳的平均崩潰電壓，而試樣F具有低於0.2 kV/密耳的平均崩潰電壓。試樣F-I各具有至少2.25密耳（約56 µm）的平均厚度。試樣G及I分別具有約2.28密耳及2.25密耳的最低之陽極化層平均厚度。對每一試樣，係在陽極化表面上的六個位置進行算術平均表面粗糙度量測。該等試樣的表面粗糙度值並不相似。該等試樣亦使用HCl氣泡測試法來進行測試，如上面範例中所述。在測試的2小時內，試樣G-I均未產生連續H₂ 氣泡。在測試的2小時內，試樣F產生H₂ 氣泡。

由Al6061-T6上的冷噴塗之鋁塗層的上述範例，可以實現極緻密、高純度的鋁塗層。圖5顯示在陽極化處理前試樣E的橫剖面SEM照片。如所能見者，冷噴塗之鋁塗層係緻密且實質上無孔的。此種高純度鋁塗層能夠輕易地加工至Ra＜16微英吋的表面粗糙度。在減少超過100x的雜質元素（例如鐵）之情況下，純度水平係比Al 6061類的材料要高許多。基於以上結果，冷噴塗能夠實質地減低來自來源的Fe及Cr污染、保持優異的抗腐蝕性（HCl氣泡時間及EIS）、以及依據需求提供不同的陽極化處理方法。舉例而言，結果顯示，陽極化處理I可以保持深色並具有相對低的崩潰電壓（750V）及優異的抗腐蝕性，而陽極化處理II及III可以提供大於0.6 kV的高崩潰電壓（較佳係大於1 kV且最佳係大於1.2 kV）及優異的抗腐蝕性、並具有較淺的顏色。

雖然本發明已結合其較佳實施例加以描述，惟那些熟習本技藝者應理解到，在沒有脫離如所附之申請專利範圍中所定義的本發明之精神及範圍的情況下，可以進行未特定敘述的增添、刪除、修改、及替換。

100‧‧‧元件
600‧‧‧（冷噴塗）系統
610‧‧‧粉末進料器
620‧‧‧載體氣體供應器
630‧‧‧混合腔室
640‧‧‧超音速噴嘴
110‧‧‧基材
112‧‧‧表面
120‧‧‧抗腐蝕塗層
124‧‧‧外表面
400‧‧‧元件
410‧‧‧基材
412‧‧‧表面
420‧‧‧抗腐蝕塗層
424‧‧‧外表面
426‧‧‧冷噴塗之高純度鋁塗層
428‧‧‧陽極化層

圖1係一冷噴塗設備的示意圖。

圖2顯示電漿處理腔室元件的示例性實施例，該電漿處理腔室元件包含基材、及在基材之表面上的高純度抗腐蝕塗層。

圖3顯示電漿處理腔室元件的另一示例性實施例，該電漿處理腔室元件包含基材、在基材之表面上的高純度抗腐蝕塗層、及在高純度抗腐蝕塗層上的陽極化層。

圖4顯示包含高純度抗腐蝕塗層之元件的電化學阻抗頻譜（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）測試之結果。

圖5顯示包含高純度抗腐蝕塗層之元件的SEM照片。

Claims

一種電漿處理腔室的鋁塗布之元件，該元件包含：一基材，具有一表面；及一冷噴塗之鋁塗層，位於該基材之表面的至少一部分上方，其中，該冷噴塗之鋁塗層包含複數鋁粉末材料微粒，該等鋁粉末材料微粒係經由微粒之塑性變形而結合至該表面；其中，該冷噴塗之鋁塗層包含100ppm或更少的Mn、Si、Ni、Cr、Cu、V、Fe、Mg、Zn、Ti、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者；該冷噴塗之鋁塗層具有約10至20微英吋(0.254-0.508μm)的表面粗糙度Ra；且該冷噴塗之鋁塗層具有至少15密耳的厚度且建立一雜質或氣體擴散屏障。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，更包含一陽極化塗層，其位於該冷噴塗之鋁塗層的至少一部分上方。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層具有15至250密耳的厚度。
如申請專利範圍第2項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該陽極化塗層具有15至125密耳的厚度。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層包含至少99.7wt.%的鋁，且該基材包含AL6061-T6。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該元件係選自於由腔室襯墊、靜電夾盤、聚焦環、腔室壁、邊緣環、電漿限制環、基板支撐物、擋板、氣體分配板、氣體分配環、氣體噴嘴、加熱元件、電漿螢幕、運輸機構、氣體供應系統、抬升機構、負載鎖室、門機構、機器手臂、及緊固件所組成的群組。
如申請專利範圍第2項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該陽極化塗層具有至少約1.2kV的崩潰電壓；及/或根據至少5小時的HCl氣泡測試法，該元件並未產生氫氣泡。
如申請專利範圍第2項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層具有為該陽極化塗層之至少約二倍的厚度。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層具有至少20密耳的厚度。
如申請專利範圍第1項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層包含25ppm或更少的V、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者。
一種電漿處理腔室的鋁塗布之元件，該元件包含：一基材，具有一表面；一冷噴塗之鋁塗層，位於該基材之表面的至少一部分上方，該冷噴塗之鋁塗層具有約10至20微英吋(0.254-0.508μm)的表面粗糙度Ra，其中該冷噴塗之鋁塗層包含複數鋁粉末材料微粒，該等鋁粉末材料微粒係經由微粒之塑性變形而結合至該表面；及一陽極化塗層，位於該冷噴塗之鋁塗層的至少一部分上方；其中，該冷噴塗之鋁塗層包含100ppm或更少的Mn、Si、Ni、Cr、Cu、V、Fe、Mg、Zn、Ti、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者；且其中該冷噴塗之鋁塗層具有至少15密耳的厚度且建立一雜質或氣體擴散屏障。
如申請專利範圍第11項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層包含至少99.7wt.%的鋁，且該基材包含AL6061-T6。
如申請專利範圍第11項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該冷噴塗之鋁塗層及該陽極化塗層具有15至125密耳的厚度，且其中，該冷噴塗之鋁塗層具有為該陽極化塗層之至少約二倍的厚度。
如申請專利範圍第11項所述之電漿處理腔室的鋁塗布之元件，其中，該陽極化塗層具有至少約0.6kV的崩潰電壓；及/或根據至少5小時的HCl氣泡測試法，該元件並未產生氫氣泡。
一種在包含如申請專利範圍第1項之鋁塗布之元件的電漿處理腔室中對半導體基板進行電漿處理的方法，該方法包含以下步驟：將至少一處理氣體由一處理氣體來源供應至該電漿處理腔室中；使用一RF能量來源將RF能量施加至該處理氣體以在該電漿處理腔室中產生電漿；及在該電漿處理腔室中對一基板上的半導體材料、絕緣體、或金屬材料進行電漿處理。
如申請專利範圍第15項所述之在包含如申請專利範圍第1項之鋁塗布之元件的電漿處理腔室中對半導體基板進行電漿處理的方法，其中，該進行電漿處理之步驟包含：蝕刻處理、清潔處理、沉積處理、抗蝕劑剝離處理、或脫氣處理。
如申請專利範圍第15項所述之在包含如申請專利範圍第1項之鋁塗布之元件的電漿處理腔室中對半導體基板進行電漿處理的方法，其中，該供應至少一處理氣體之步驟包含：供應Cl₂、HCl、BCl₃、Br₂、HBr、O₂、H₂O、SO₂、CF₄、CH₂F₂、NF₃、CH₃F、C₂F₆、CHF₃、及SF₆之至少一者。
一種製造如申請專利範圍第1項的經塗布之元件的方法，包含以下步驟：將一鋁塗層冷噴塗於該電漿處理腔室的基材之至少一部分上，俾使該冷噴塗之鋁塗層包含100ppm或更少的Mn、Si、Ni、Cr、Cu、V、Fe、Mg、Zn、Ti、B、Pb、Zr、Bi、Sn、及Ca之各者。
如申請專利範圍第18項所述之製造經塗布之元件的方法，其中，該冷噴塗之鋁塗層包含至少99.99wt.%的鋁，且該基材包含AL6061-T6。
如申請專利範圍第18項所述之製造經塗布之元件的方法，更包含以下步驟：將該鋁塗層加工或將該鋁塗層陽極化之至少一者；及在該加工及/或陽極化步驟之後，選擇性地以一清潔溶液對該元件進行濕式清潔。
如申請專利範圍第20項所述之製造經塗布之元件的方法，其中，該陽極化步驟包含：在包括草酸及硫酸之至少一者的酸浴中進行陽極化。