TWI668321B - 腔室塗層 - Google Patents

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Abstract

在一個實施例中，揭示一種處理腔室，其中該處理腔室之至少一表面具有一包含SivYwMgxAlyOz的塗層，其中v的範圍從約0.0196至0.2951，w的範圍從約0.0131至0.1569，x的範圍從約0.0164至0.0784，y的範圍從約0.0197至0.1569，z的範圍從約0.5882至0.6557，以及v+w+x+y+z=1。

Description

腔室塗層
本揭示之實施例大體而言係關於一種塗層及一種使用塗層改良腔室性能的方法。
在半導體工業中，半導體製造工廠(晶圓廠)處理半導體基板(即晶圓)的速率對於公司的生存能力和盈利能力是重要的。常見會降低基板處理速率(或產量)的問題在於處理腔室的性能隨著該處理腔室的總操作運行時間增加而減弱。即使單一腔室的處理時間增加也會對晶圓廠的操作添加不可預測性，這可能會導致處理中的瓶頸。在腔室清潔方法上的改良已稍微減輕腔室性能的退化，但該改良對於目前的產量需求仍是不足的。
因此，所需要的是一種防止處理腔室的性能隨著時間降低的方法。
本揭示之實施例係針對一種物質組成物、一種塗佈有該物質組成物的處理腔室、及一種防止腔室性能隨著時間降低的基板處理方法。
在一個實施例中，揭示一種處理腔室，其中該處理腔室之至少一表面具有一包含SivYwMgxAlyOz的塗層，其中v的範圍從約0.0196至0.2951，w的範圍從約0.0131至0.1569，x的範圍從約0.0164至0.0784，y的範圍從約0.0197至0.1569，z的範圍從約0.5882至0.6557，以及v+w+x+y+z=1。
在另一個實施例中，揭示一種物質組成物，該物質組成物具有包含SivYwMgxAlyOz的分子結構，其中v的範圍從約0.0196至0.2951，w的範圍從約0.0131至0.1569，x的範圍從約0.0164至0.0784，y的範圍從約0.0197至0.1569，z的範圍從約0.5882至0.6557，以及v+w+x+y+z=1。
在另一個實施例中，揭示一種處理基板的方法。該方法包含以下步驟：在處理腔室內部產生電漿或基團或將電漿或基團引入處理腔室中，其中該處理腔室具有至少一塗有SivYwMgxAlyOz的表面，其中v的範圍從約0.0196至0.2951，w的範圍從約0.0131至0.1569，x的範圍從約0.0164至0.0784，y的範圍從約0.0197至0.1569，z的範圍從約0.5882至0.6557，以及v+w+x+y+z=1。
100‧‧‧可流動化學氣相沉積室
101‧‧‧腔室主體
102‧‧‧腔室主體側壁
103‧‧‧處理空間
104‧‧‧雙通道噴頭
105‧‧‧氣體入口
111‧‧‧圓頂
112‧‧‧圓頂側壁
113‧‧‧氣體進料區塊
114‧‧‧擋板
115‧‧‧內部體積表面
121‧‧‧背板
132‧‧‧頂表面
141‧‧‧遠端電漿源系統
142‧‧‧遠端電漿源托架
143‧‧‧內部體積表面
144‧‧‧定心環
145‧‧‧內部體積表面
146‧‧‧遠端電漿導管
147‧‧‧內部體積表面
148‧‧‧節流管
149‧‧‧內部體積表面
150‧‧‧塗層
為詳細瞭解上述本揭示之特徵，可參照實施例(其中一些圖示於附圖中)而對以上簡要概述的本揭示作更特定的描述。然而，應注意的是，附圖僅圖示本揭示之典型實施例，因此不應將該等附圖視為限制本揭示之範圍，因本揭示可認可其它等同有效的實施例。
第1圖為可受益於本文揭示實施例的處理腔器之示 意性剖面圖。
第2圖為比較具有塗有AsMy合金塗層(即氧化鋁/矽/鎂/釔塗層)的噴頭之處理腔室中與具有未塗佈噴頭之處理腔室中的碳膜之蝕刻速度的圖。
第3圖為比較塗佈氧化鋁/矽/鎂/釔的表面與傳統處理腔室表面之電漿侵蝕抗性的圖。
第4A-4F圖為顯示在各種表面上的電漿噴塗AsMy合金塗層之SEM影像。
第4G-4I圖為用於比較的電漿噴塗Y2O3塗層之SEM影像。
第5A-5F圖為顯示在各種表面上的AsMy合金塗層之電漿噴塗剖面的SEM影像。
第5G-5I圖為用於比較的電漿噴塗Y2O3塗層之SEM剖面影像。
第6A-6I圖為顯示在鋁金屬表面上的AsMy合金塗層在各種放大倍率的SEM影像。
第7A-7I圖為顯示在鋁金屬表面上的AsMy合金塗層剖面在各種放大倍率的SEM影像。
第8圖為圖示利用x射線繞射(XRD)技術的AsMy合金塗層之繞射圖案的圖。
第9A圖和第9B圖為圖示各種AsMy合金塗層之表面粗糙度的圖。
第10A-10C圖為圖示各種AsMy合金塗層之表面輪廓的圖。
第11A圖和第11B圖為圖示與初噴塗的AsMy合金塗層相比藉由熱處理改良的AsMy合金塗層黏著強度的圖。
第12圖為圖示電漿噴塗的AsMy合金塗層與電漿噴塗的Y2O3塗層之黏著強度差的圖。
第13圖為圖示與初噴塗的AsMy合金塗層相比藉由熱處理改良的AsMy合金塗層黏著強度的圖。
第14圖為圖示當曝露於NF3電漿時相對於本文所述的電漿噴塗AsMy合金塗層的材料侵蝕率之圖。
為了便於理解，已在可能處使用相同的元件符號來指稱對於圖式為相同的元件。構思的是，可以將一個實施例的元件及/或製程步驟有益地併入其它實施例中而無需另外詳述。
已經為了說明的目的而提出本揭示的各種實施例之描述，但該等描述並無意圖為排除性的。對於本技術領域中具有通常知識者而言，在不偏離所述實施例之範圍和精神下，許多修改和變化將是顯而易見的。選擇本文中使用的用語，以最佳地解釋實施例的原理、優於市場中找到的技術之實際應用或技術改良、或使本技術領域中具有通常知識之他者能夠理解本文揭示的實施例。
本揭示之實施例係針對一種物質組成物、一種塗佈有該物質組成物的處理腔室部件、及一種防止腔室性能隨著時間降低的基板處理方法。該物質組成物具有包括SivYwMgxAlyOz的分子結構。該處理腔室包含至少一個被塗有 該物質組成物的表面，該物質組成物具有包括SivYwMgxAlyOz的分子結構。在該分子結構中，v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；以及z的範圍從約0.5882至0.6557，其中v+w+x+y+z=1(雜質除外)。被塗佈的表面可以是例如在腔室的操作過程中曝露於電漿、基團、或上述兩者的表面。處理基板的方法包括：在處理腔室內部產生電漿或基團、或引入電漿或基團到處理腔室中，其中該處理腔室具有至少一個塗佈有SivYwMgxAlyOz的表面。在塗層中，v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；以及z的範圍從約0.5882至0.6557。被塗佈的表面可以是例如在腔室的操作過程中曝露於電漿、基團、或上述兩者的表面。處理腔室表面上的SivYwMgxAlyOz塗層可以大為減少(若未消除)隨著時間的腔室性能降低。
直接接觸處理腔室中產生的電漿及/或基團的處理腔室材料對於高品質的薄膜製備是重要的。一般來說，接觸電漿及/或基團的腔室表面是由二氧化矽或鋁所組成的，二氧化矽和鋁都會消耗電漿製程中可能產生的氫基團，而留下較少的氫基團來進行預定的製程。雖然不受理論限制，但據信在傳統的清潔製程中，鋁的表面被轉化為氟化鋁，然後在涉及氫基團的製程中，氫基團將氟化鋁轉化為氫化鋁。隨著腔室的總運行時間增加，氟化鋁的表面層長得更厚，導致處理速率甚至更劇烈地下降。
與傳統的表面相比，塗佈有分子結構包括氧化鋁、矽、鎂及釔的組成物(下文的「AsMy合金」塗層)之處理腔室表面大致上消耗較少的(若有的話)氫基團。因此，使用AsMy合金塗佈被曝露於電漿及/或基團(例如氫基團)的處理腔室表面可改良腔室性能並實現高品質膜的形成。處理腔室表面上的AsMy合金塗層可能會大為減少(若未消除)隨著時間的腔室性能降低。此外，使用AsMy合金塗佈腔室表面可改良處理腔室內表面的電漿侵蝕抗性。
在一個實施例中，AsMy合金是依據以下製程製備的。使用球磨製程將Al2O3、SiO2、MgO、及Y2O3的原料粉末充分混合在一起。原料粉末具有至少98%或更高的純度，例如約99.9%的純度。原料粉末的大小可以在約10奈米(nm)至約100微米(μm)之間，例如約5μm至約15μm，例如約10μm。水：粉末：球的重量比可為約1：1：2。Al2O3、SiO2、MgO、及Y2O3的混合物可以具有以下的比例(以莫耳百分比表示)：SiO2：10-90%；Y2O3：2-50%；MgO：5-40%；以及Al2O3：3-40%。例如，該比例以莫耳百分比表示可以是：SiO2：20-60%；Y2O3：8-25%；MgO：12-25%；以及Al2O3：10-35%。在具體的實例中，混合比例可以是56.8莫耳%的SiO2；10.2莫耳%的Y2O3；18莫耳%的MgO；以及15.0莫耳%的Al2O3。在另一個代表性實例中，混合比例可以是90莫耳%的SiO2；2.0莫耳%的Y2O3；5.0莫耳%的MgO；以及3.0莫耳%的Al2O3。在另一個實施例中，混合比例可以是10莫耳%的SiO2；50莫耳%的Y2O3；20莫耳%的MgO；以及20莫耳% 的Al2O3。在充分混合原料粉末之後，可以在範圍從約1400℃至約1800℃的溫度下熔化混合物持續約120分鐘。然後可以將原料粉末的熔化混合物淬冷以空氣/水形成AsMy合金玻璃。
然後可以將AsMy合金玻璃粉碎成小顆粒。該小顆粒的尺寸範圍可以在從約100nm至約10μm。之後可以將粉碎的AsMy合金與黏結劑混合。該黏結劑可以是例如聚乙烯醇(PVA)。然後將黏結劑溶於去離子水中以製成溶液。在一個實例中，黏結劑與水的質量比為3：97。壓碎的AsMy合金與溶液的比可以在從約20：100至約45：100，例如30：100。將溶液和AsMy合金玻璃粉末混合在一起之後，將混合物進行噴霧乾燥，以產生粒狀顆粒。粒狀顆粒的尺寸範圍可以在從約20-50μm。在一個實施例中，D50粒徑分佈(即在50%累積分佈的粒徑之中位數值)為約30μm。
在另一個實施例中，AsMy合金是依據熔化淬冷製程製備的。將Al2O3、SiO2、MgO、及Y2O3的原料粉末充分混合，並放在石英坩堝中。將混合粉末加熱到約1,500攝氏度。坩堝可以使用加熱器進行加熱，或者可以使用電漿來加熱粉末。然後將熔化物淬冷，以提供片狀物，將該片狀物球磨以製成粒狀顆粒。然後將顆粒進行噴霧乾燥(帶有或不帶有黏結劑)。在一個實施例中，該等粒狀顆粒的D50粒徑分佈為約30μm。
在上面的實施例中生產出大體上圓形的顆粒。然而，在另一個實施例中，可以生產出不對稱的或不規則的顆 粒。不規則顆粒的生產與上述製程類似，不同之處僅在於在球磨之後將顆粒過篩，並省略噴霧乾燥製程。研磨之後，可以將顆粒過篩。在一個實施例中，不規則顆粒的D50粒徑分佈為約30μm。在另一個實施例中，不規則顆粒的D50粒徑分佈為約45μm。
可以藉由熱噴塗製程將顆粒施加於處理腔室部件，例如藉由電漿噴塗製程。AsMy合金塗層可以是玻璃(非晶形固體)或玻璃-陶瓷(具有非晶相及一種或更多種結晶相的材料)。為了得到玻璃AsMy合金塗層，部件溫度可以小於150℃，及/或當製造玻璃-陶瓷塗層時，部件和電漿槍之間的工作距離將是更大的。為了得到玻璃-陶瓷AsMy合金塗層，部件溫度可以大於400℃，及/或部件和電漿槍之間的工作距離可以比製造玻璃塗層時更短。
在電漿噴塗製程的過程中，對於非晶形AsMy合金塗層可以將部件溫度保持在約150℃，而對於陶瓷部件上的玻璃-陶瓷塗層可以將部件溫度保持在約450℃。AsMy合金塗層可以被施加直到具有約20-300um、例如100-250um、例如200um的厚度。AsMy合金塗層可以被直接施加到處理腔室部件，或作為一個層(例如塗層)被沉積在處理腔室部件的表面上。
表1包括用於塗佈處理腔室部件的熱噴塗製程之示例性參數。
最終的塗層可以包括以下的分子結構：SivYwMgxAlyOz，其中v的範圍從約0.0196至約0.2951；w的範圍從約0.0131至約0.1569；x的範圍從約0.0164至約0.0784；y的範圍從約0.0197至約0.1569；以及z的範圍從約0.5882至約0.6557。v的範圍可以從約0.0393至約0.118；w的範圍可以從約0.0213至約0.0634；x的範圍可以從約0.0119至約0.0356；y的範圍可以從約0.0221至約0.0663；以及z 的範圍可以從約0.155至約0.466。例如，分子結構可為Si0.171Y0.062Mg0.054Al0.090O0.623或約為Si0.171Y0.062Mg0.054Al0.090O0.623。在另一個實施例中，分子結構可約為Si4Y2Mg2Al3O14。
可被塗有AsMy合金的表面包括處理腔室部件的任何表面，例如可能被曝露於可能降解塗層及/或底層材料的電漿及/或基團的表面。基團包括處理腔室內部產生的或被引入處理腔室的氫基團或氟基團。氫基團可以由電漿、由熱絲化學氣相沉積設備、或由其它適當的手段產生。氟基團可能在腔室清潔製程的過程中在處理腔室中產生或被引入處理腔室。在一些實施例中，電漿噴塗的AsMy合金塗層可以進行熱處理，以增強塗層的性能。
如本文中使用的，「處理腔室部件」包括腔室、處理腔室內包含的任何部件例如噴頭、擋板、阻隔板、及基板支座、以及與腔室耦接的任何部件例如遠端電漿源系統、氣體分配系統、及真空系統之壁。將可以從AsMy合金塗層獲益的代表性處理表面關聯圖示於第1圖中。
第1圖為可流動化學氣相沉積室100之剖面圖，可流動化學氣相沉積室100具有可從AsMy合金塗層獲益的表面。雖然圖示出可流動化學氣相沉積室，但本揭示的實施例亦可應用於任何腔室，例如化學氣相沉積室、蝕刻腔室、物理氣相沉積室、及原子層沉積室。腔室100具有腔室主體101、圓頂111、背板121、及遠端電漿源系統141。腔室主體101具有腔室主體側壁102和處理空間103。側壁102包括腔 室主體101的內部體積表面。處理空間103是由雙通道噴頭104和側壁102界定的空間。在基板進行處理時上面可放置基板(未圖示)的基板支座(也未圖示)可以被定位在處理空間103內。
腔室主體101支撐雙通道噴頭104。雙通道噴頭104具有兩組設以允許兩組化學物質行進進入處理空間103而不會在雙通道噴頭內彼此相互作用的孔。雙通道噴頭104可以通過氣體入口105被耦接到一個或更多個氣源(未圖示)。氣體入口105可以通過雙通道噴頭104的一組孔將氣體引入處理空間103中。電漿和其它反應物種可以通過雙通道噴頭104的第二組孔進入處理空間103。除非另有註明，否則用語「氣體」和「多種氣體」可以互換使用，並指稱一種或更多種前驅物、反應物、催化劑、載體、淨化、清潔、及上述之組合、以及任何其它被引入處理腔室100、例如被引入處理空間103的流體。
圓頂111被定位在雙通道噴頭104上方，並被耦接到腔室主體101。圓頂111提供可以接收氣體和電漿的空間，電漿例如來自遠端電漿源系統141的含氫電漿、或含氟電漿。圓頂111包括圓頂側壁112和擋板114。擋板114被定位於雙通道噴頭104上方而且不與雙通道噴頭104接觸。擋板114擴散從氣體進料區塊113排出的氣體和電漿。
氣體進料區塊113可以從背板121凸出進入圓頂111，而且在一個表面上耦接到遠端電漿源系統141並在另一個表面上耦接到背板121。背板121位於圓頂111上方，並被 耦接到圓頂111。氣體進料區塊113具有內部體積表面115，當氣體和電漿行進通過氣體進料區塊113時，內部體積表面115與氣體和電漿接觸。
遠端電漿源系統141包括遠端電漿源(未圖示)、節流管148、遠端電漿導管146、定心環144、及遠端電漿源托架142。遠端電漿源產生遠端電漿，遠端電漿是在與處理區域(例如處理空間103)分開的區域中產生的電漿。遠端電漿源可以在一端耦接節流管148並在另一端耦接遠端電漿源托架142未圖示的表面。節流管148具有內部體積表面149。節流管148耦接遠端電漿導管146。遠端電漿導管146具有內部體積表面147。遠端電漿導管從遠端電漿源輸送遠端形成的電漿到定心環144。遠端電漿導管146耦接定心環144。定心環144具有內部體積表面145。定心環144將從遠端電漿導管146排出的遠端形成電漿與氣體進料區塊113的內部體積表面對齊，使得電漿可以被輸送到圓頂111的空間。定心環144耦接遠端電漿源托架142。遠端電漿源托架142具有內部體積表面143。遠端電漿源托架142提供用於遠端電漿源的結構支撐。
當腔室100在操作中時，來自遠端電漿源的電漿及該電漿產生的基團行進通過節流管148、遠端電漿導管146、定心環144、遠端電漿源托架142、及氣體進料區塊113而進入圓頂111，並在圓頂111接觸擋板114，然後行進通過雙通道噴頭104而進入處理空間103。當電漿和基團從遠端電漿源行進到處理空間103時，電漿和基團接觸節流管148的內部 體積表面149、遠端電漿導管146的內部體積表面147、定心環144的內部體積表面145、遠端電漿源托架142的內部體積表面143、及氣體進料區塊113的內部體積表面115，並進入圓頂111，電漿和基團在圓頂111接觸圓頂側壁112、擋板114、及雙通道噴頭104的頂表面132以及雙通道噴頭104的孔，然後行進通過雙通道噴頭104並進入處理空間103，電漿和基團在處理空間103可以接觸腔室主體101的側壁102，而且可以接觸雙通道噴頭104的底表面。
所有可能接觸處理腔室內部產生的或被引入處理腔室中的電漿和基團的腔室表面都可受益於AsMy合金塗層。本文所述的AsMy合金塗層可被用在各式各樣的材料上，該等材料包括、但不限於鋁(Al)、陶瓷及石墨。在第1圖的代表性實例中，至少側壁102、雙通道噴頭104的頂和底表面以及孔、擋板114、氣體進料區塊113的內部體積表面115、遠端電漿源托架142的內部體積表面143、定心環144的內部體積表面145、遠端電漿導管146的內部體積表面147、及節流管148的內部體積表面149可受益於顯示為塗層150的AsMy合金塗層。不同的處理腔室可以具有受益於AsMy合金塗層的不同表面。例如，具有單通道噴頭或阻隔板的腔室將受益於使用AsMy合金塗佈該單通道噴頭及/或阻隔板。阻隔板可以被包括在氣源和氣體分配板之間，以協助氣體的分配。阻隔板可以包括複數個間隔開的孔，該等孔有助於在氣體通過氣體分配板之前分配氣體。作為另外的代表性實例，具有不同遠端電漿源系統架構的腔室可具有可受益於AsMy合金塗 層(例如塗層150)的不同遠端電漿源系統部件。
第2圖為圖示當僅處理腔室的單個表面塗有AsMy合金(例如塗層150)時處理腔室性能提高的圖200。將配備有遠端電漿源和雙通道噴頭104(具有塗有AsMy合金的頂表面132)的處理腔室中的碳膜之蝕刻速度與配備有未塗佈雙通道噴頭的腔室中的碳膜之蝕刻速度相比。在0.5托和1.0托的壓力下進行比較。在所有的情況下，蝕刻都是在純氫電漿中進行，其中氫氣被以1500sccm供應，並且溫度為300℃。在0.5托下，使用塗佈AsMy合金的雙通道噴頭之蝕刻速度為382Å/分鐘，而未塗佈的雙通道噴頭之蝕刻速度為115Å/分鐘。使用塗佈AsMy合金的雙通道噴頭之蝕刻速度比未塗佈的雙通道噴頭之蝕刻速度快三倍以上。在1托下，使用塗佈AsMy合金的雙通道噴頭之蝕刻速度為222Å/分鐘，而未塗佈的雙通道噴頭之蝕刻速度為82Å/分鐘。使用塗佈AsMy合金的雙通道噴頭之蝕刻速度幾乎是使用未塗佈的噴頭之蝕刻速度的三倍快。
電漿噴塗的AsMy合金塗層比其它電漿噴塗的塗層更平坦、具有較少的裂紋、而且具有較低的顆粒污染可能性。將電漿噴塗的AsMy合金塗層與Y2O3電漿噴塗的塗層及含有Y4Al2O9和Y2O3-ZrO2固溶體之混合物(下文將該混合物稱為HPM)的電漿噴塗塗層相比。HPM、Y2O3、及AsMy合金的孔隙率分別為約2.5%、約3%、及約0.25-1.0%。HPM、Y2O3、及AsMy合金的表面粗糙度分別為約180μ-英吋、約190μ-英吋、及約150μ-英吋。HPM、Y2O3、及AsMy合金在鋁基板上 的黏著強度分別為29MPa、18MPa、及30MPa。HPM、Y2O3、及AsMy合金的硬度(維氏)分別為6.6GPa、4.0GPa、及5.1GPa。使厚度8密耳(0.008英吋)的塗層曝露於5%的鹽酸，而且在約3小時的曝露時在HPM上有明顯蝕刻，在約4小時的曝露時在Y2O3上有明顯蝕刻，而在AsMy合金上是大於8小時。在8密耳的塗層上，擊穿電壓為HPM 650伏/密耳，Y2O3 630伏/密耳，以及AsMy合金520伏/密耳。HPM、Y2O3、及AsMy合金的熱膨脹係數(CTE)分別為8.5 X 10-6/K、7.2 X 10-6/K、及6.8 X 10-6/K。
第3圖為圖示AsMy合金與傳統表面相比的優越電漿侵蝕抗性之圖300。比較含有AsMy合金、AlN、SiC、Si、及石英的表面在曝露於從NH3/NF3產生的氟電漿超過70小時之後的表面侵蝕率。將第3圖圖示的結果以對塗佈AsMy合金的表面之侵蝕率標準化的值表示。石英具有的侵蝕率比AsMy合金的侵蝕率大20倍；矽具有的侵蝕率比AsMy合金大8倍；SiC具有的侵蝕率比AsMy合金大將近5倍；以及AlN具有的侵蝕率比AsMy合金的侵蝕率大2倍。即使在曝露於NH3/NF3電漿超過70小時之後，塗佈AsMy合金的表面表現出沒有可量測的缺陷或侵蝕。
第4A-4F圖為顯示在氮化鋁(AlN(第4A-4C圖))和鋁(Al(第4D-4F圖))金屬表面上的電漿噴塗AsMy合金塗層在各種放大倍率(分別為200倍、1,000倍及4,000倍)的SEM影像。為了進行比較，也將電漿噴塗的Y2O3塗層之SEM影像顯示於第4G-4I圖。如所示，與Y2O3塗層相比，AsMy 合金塗層表現出較少的裂紋。此外，AsMy合金塗層比Y2O3塗層更平坦及/或更平滑。
第5A-5F圖為顯示在AlN(第5A-5C圖)和Al金屬(第5D-5F圖)表面上的AsMy合金塗層之電漿噴塗剖面在各種放大倍率(分別為200倍、1,000倍及4,000倍)的SEM影像。也將電漿噴塗的Y2O3塗層之SEM剖面影像顯示於第5G-5I圖。如所示，與Y2O3塗層相比，AsMy合金塗層表現出較低的孔隙度。
第6A-6I圖和第7A-7I圖為繪示在鋁金屬表面上的電漿噴塗AsMy合金塗層在進行熱處理之後的性質之SEM影像。
第6A-6I圖為顯示在鋁金屬表面上的AsMy合金塗層在各種放大倍率(分別為200倍、1,000倍及4,000倍)的SEM影像。第6A-6C圖顯示初噴塗的AsMy合金塗層，第6D-6F圖顯示在攝氏900度處理的AsMy合金塗層，以及第6G-6I圖顯示在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層。如所示，熱處理改良了AsMy合金塗層的表面形態。
第7A-7I圖為顯示在鋁金屬表面上的AsMy合金塗層之剖面在各種放大倍率(分別為200倍、1,000倍及4,000倍)的SEM影像。第7A-7C圖顯示初噴塗的AsMy合金塗層，第7D-7F圖顯示在攝氏900度處理的AsMy合金塗層，以及第7G-7I圖顯示在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層。如所示，熱處理改良了AsMy合金塗層的品質。
第8圖為圖示利用x射線繞射(XRD)技術的AsMy 合金塗層之繞射圖案的圖800。橫坐標表示檢測光線的角度，而縱坐標表示每秒的計數(CPS)。曲線805圖示初噴塗的AsMy合金塗層之繞射圖案。曲線810圖示已在攝氏900度熱處理的AsMy合金塗層之繞射圖案。曲線815圖示已在攝氏1,100度熱處理的AsMy合金塗層之繞射圖案。如所示，初噴塗的AsMy合金塗層以及在攝氏900度處理的AsMy合金塗層保持非晶形，而在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層包括一些結晶性。雖然已經發現AsMy合金塗層在電漿環境中比傳統材料更穩定，但非晶形和結晶的形式可能更適用於特定的電漿環境。例如，非晶形AsMy合金塗層(曲線805和810)可能有利於在氫電漿環境中使用，而結晶的AsMy合金塗層(曲線815)由於增強穩定性的晶體結構可能有利於在氟電漿環境中使用。
第9A圖和第9B圖分別為圖示各種AsMy合金塗層之表面粗糙度的圖900A和900B。圖900A圖示初噴塗的AsMy合金塗層、在攝氏900度處理的AsMy合金塗層、及在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層之平均表面粗糙度(Ra)，並且圖900B圖示初噴塗的AsMy合金塗層、在攝氏900度處理的AsMy合金塗層、及在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層之平均粗糙度深度(Rz)。如所示，AsMy合金塗層的熱處理明顯降低了表面粗糙度(即降為約三分之一)。
第10A-10C圖分別為圖示各種AsMy合金塗層之表面輪廓的圖1000、1005及1010。圖1000圖示初噴塗的AsMy合金塗層。圖1005圖示在攝氏900度處理的AsMy合金塗層。 圖1010圖示在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層。如所圖示，在攝氏900度處理的AsMy合金塗層和在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層明顯比初噴塗的AsMy合金塗層平滑。雖然圖1005和圖1010中圖示的AsMy合金塗層是相似的，但在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層與在攝氏900度處理的AsMy合金塗層相比具有較多附接於較大峰的小峰。據信這是在攝氏1,100度處理的AsMy合金塗層之結晶的影響。
第11A圖和第11B圖分別為圖示與初噴塗的AsMy合金塗層相比藉由熱處理改良的AsMy合金塗層黏著強度的圖1100和圖1105。在這個實例中，將AsMy合金塗層施加於AlN基板。將塗佈的基板載入爐中並以每分鐘攝氏0.5度的速率加熱到指示的溫度。將溫度保持圖1100和圖1105中指示的時間。之後，當爐的溫度低於攝氏80度時從爐中取出塗佈的基板。顯示熱處理明顯改良黏著強度，同時較長的處理時間可穩定黏著強度。
第12圖為圖示電漿噴塗的AsMy合金塗層與電漿噴塗的Y2O3塗層之黏著強度差的圖1200。如可以看到的，熱處理改良了AsMy合金塗層的黏著強度，但降低了Y2O3塗層的黏著強度。
第13圖為圖示與初噴塗的AsMy合金塗層相比藉由熱處理改良的AsMy合金塗層黏著強度的圖1300。在這個實例中，將AsMy合金塗層施加於AlN基板。將塗佈的基板載入爐中並加熱到指示的溫度持續圖1300上指示的時間。之後，當爐的溫度低於攝氏80度時從爐中取出塗佈的基板。顯 示熱處理明顯改良黏著強度，而且在攝氏300度提高多達兩倍。
在一些實施例中，本文所述的AsMy合金塗層可以是對光能透明的。在一個實例中，可以使用29.0重量百分比的Y2O3粉末(10.3莫耳百分比)；19.3重量百分比的Al2O3粉末(15.1莫耳百分比)；42.6重量百分比的SiO2(56.8莫耳百分比)；及9.1重量百分比的MgO(18.0莫耳百分比)將AsMy合金塗層形成為透明玻璃材料。波長250nm的光通過1毫米厚的AsMy合金塗層樣品的穿透率為約78%。表2顯示此特定組成的AsMy合金之性質相對於純Y2O3和石英之性質。
第14圖為圖示當曝露於NF3電漿時相對於本文所述的電漿噴塗AsMy合金塗層的材料侵蝕率之圖1400。將每個Y2O3基板、AsMy合金基板、氧化鋁(Al2O3)基板及石英基 板曝露於500sccm在攝氏400度和2.8托的條件下點燃成電漿的NF3氣體5小時。發現的是，AsMy合金塗層的侵蝕速率稍微大於Y2O3塗層，但遠小於石英和氧化鋁的侵蝕速率。然而，應注意的是，雖然對各種蝕刻劑電漿提供良好的腐蝕抗性，但純結晶氧化釔在使用紅外線(IR)或紫外線波長範圍中的熱能來加熱基板的腔室應用中並沒有提供作為光學透明窗或噴頭的可行商業選擇。雖然Y2O3可以是透明的，但透明Y2O3的大小或厚度是有限的，因此具有有限的應用。此外，透明的Y2O3是相對昂貴的。因此，在某些情況下將Y2O3使用於處理腔室會是不理想的。
雖然前述係針對本揭示之實施例，但在不偏離本揭示之基本範圍下仍可設計出其它和進一步的實施例，而且本揭示之範圍係由隨後的申請專利範圍所決定。

Claims (17)

  1. 一種處理腔室，其中該處理腔室之至少一表面具有一包含SivYwMgxAlyOz的塗層，其中v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該塗層具有一約0.25%至約1.0%的孔隙率。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，該塗層具有一包含Si0.171Y0.062Mg0.054Al0.090O0.623的化學式。
  3. 一種處理腔室，其中該處理腔室之至少一表面具有一包含SivYwMgxAlyOz的塗層，其中v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該塗層為一玻璃或一玻璃-陶瓷。
  4. 如請求項3所述之處理腔室，其中該塗層具有一約20微 米至約300微米的厚度。
  5. 如請求項1所述之處理腔室，其中該處理腔室之該至少一表面係選自於由腔室主體側壁表面、圓頂側壁表面、氣體分配噴頭表面、擋板表面、阻隔板表面、氣體進料區塊表面、遠端電漿源托架表面、定心環表面、遠端電漿導管表面、及節流管表面所組成之群組。
  6. 一種物質組成物，具有一包含SivYwMgxAlyOz的分子結構，其中v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該物質組成物為一玻璃或一玻璃-陶瓷。
  7. 如請求項6所述之物質組成物，進一步包含一黏結劑。
  8. 如請求項6所述之物質組成物，其中化學式為Si0.171Y0.062Mg0.054Al0.090O0.623。
  9. 一種物質組成物，具有一包含SivYwMgxAlyOz的分子結 構，其中v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該物質組成物為非晶形的。
  10. 一種物質組成物，具有一包含SivYwMgxAlyOz的分子結構，其中v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該物質組成物為對光能透明的。
  11. 如請求項10所述之物質組成物，其中該物質組成物為結晶的。
  12. 一種處理一基板的方法，該方法包含以下步驟：在一處理腔室內部產生一電漿或基團或將一電漿或基團引入一處理腔室中，其中該處理腔室具有至少一塗有包含SivYwMgxAlyOz的一塗層之表面，其中 v的範圍從約0.0196至0.2951；w的範圍從約0.0131至0.1569；x的範圍從約0.0164至0.0784；y的範圍從約0.0197至0.1569；z的範圍從約0.5882至0.6557；以及v+w+x+y+z=1，其中該塗層為一玻璃或一玻璃-陶瓷。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該塗層具有一包含Si0.171Y0.062Mg0.054Al0.090O0.623的化學式。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該塗層具有一20至約300μm的厚度。
  15. 如請求項12所述之方法，其中該至少一表面包括至少一在該處理腔室的操作過程中設以接觸基團、電漿、或上述兩者的表面。
  16. 如請求項12所述之方法，其中該塗層被熱處理到至少約攝氏900度。
  17. 如請求項12所述之方法，其中該塗層被熱處理到至少約攝氏1,100度。
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