[發明專利]包括碳化硅的半導體處理部件及其化學處理方法

無效

• 申請號: 200810182572.0
• 申請日: 2008-12-03
• 公開（公告）號: CN101452826A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 詹尼弗·Y·孫;周愛琳;徐力;肯尼思·S·柯林斯;托馬斯·格瑞斯
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;B81C5/00;C23C16/56;H01J37/32
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 趙 飛;南 霆

技術領域

本發明的實施例總體上涉及從碳化硅部件的表面去除晶體結構的化學溶液處理的使用，更具體地，涉及從用作半導體處理裝置的那種碳化硅部件的表面去除受損晶體結構的化學溶液處理的使用。

背景技術

這部分描述與本發明相關的背景技術。沒有明示或暗示的目的表明在這部分所討論的背景技術在法律意義上構成現有技術。

抗腐蝕(包括侵蝕)是在腐蝕環境出現的半導體處理室中使用的設備部件的重要特性，例如在等離子清潔和蝕刻工藝以及等離子增強化學氣相沉積工藝中。在高能等離子出現并且結合化學反應以作用于環境中出現的部件的表面時，尤其如此。在腐蝕氣體單獨接觸處理設備部件表面時，也是一個重要特性。

與抗腐蝕密切相關的是半導體裝置處理期間避免顆粒的形成。顆粒在制造期間會污染裝置表面，降低合格裝置的產量。盡管顆?？捎啥喾N源頭產生，設備部件中已經機械加工過的區域的腐蝕是顆粒產生的主要源頭。

處理室、在電子器件和微型機電系統(MEMS)的制造中所使用的存在于半導體處理室內的設備部件經常由例如碳化硅、氮化硅、碳化硼、氮化硼、氮化鋁和氧化鋁及其組合物的陶瓷材料制成。

在一些情形中，根據所述設備的設計和尺寸，需要使用下層的襯底材料與保護性的上層涂層相結合。然而，這可能會導致襯底材料和涂層材料之間的分界問題，還可能增大在所述設備暴露于上述腐蝕環境時腐蝕和產生顆粒的可能性。在所涂敷的材料必須機械加工以提供特別的設備部件時更是如此。當部件的尺寸、設計和性能需求允許時，使用塊狀陶瓷材料來形成整個部件經常優選地使用由涂層保護的襯底。

在碳化硅陶瓷材料用作塊狀材料以制造半導體處理設備時，碳化硅陶瓷材料已經被認為是值得考慮的。碳化硅提供了優秀的抗磨損和耐腐蝕性、出色的熱傳導能力、抗熱沖擊能力、低的熱擴展性、尺寸穩定性、杰出的剛度/重量比，特別是由于精細微粒微結構而不具有孔，并且可設計為具有大范圍的電阻率，在20℃時體積電阻率約為10^-2到10⁴ohm.cm。

通常出現在碳化硅中的精細微粒微結構提供了上述有利的處理特性，對于要提供具體設備可能會執行的機械操作較為敏感。由于碳化硅的硬度，當塊狀碳化硅進行超聲波鉆孔而由金剛石研磨、表面研磨或拋光等切削成一種構造時，常常存在機械加工導致的亞表面損壞。

在機械加工期間出現的這種亞表面損壞起初可能并不明顯；然而，在充分暴露于腐蝕環境后，機械加工后的表面開始腐蝕并且顆粒開始從腐蝕過的區域產生。在過去，為了去除損壞的亞表面材料，部件經過高溫氧化以形成二氧化硅，隨后例如通過使用氫氟酸(HF)溶液進行氧化物的酸性剝離處理。然而，熱氧化處理需要至少1—3周(取決于氧化溫度)，隨后進行酸性溶液剝離。熱氧化裝備的成本較高，因為需要的運行溫度處于約900℃或更高的范圍。此外，通過使用對碳化硅進行氧化的專有方法(據發明者了解還未公布)，可以得到所述部件。然而，據說這些專有方法需要數周，并且這導致為獲得所述部件零件需要很長的生產前準備時間。在半導體行業，對于處理機械加工后的碳化硅表面更快速地去除受損的亞表面材料、降低成本和縮短制造時間延遲存在需要。

發明內容

在處理用于半導體或MEMS處理設備的碳化硅部件中出現的機械加工表面時，本發明的實施例是有益的。所述實施例涉及去除機械加工表面中的受損晶體結構。所述處理方法包括一系列至少兩個化學溶液處理步驟，其結合起來從這種碳化硅部件去除機械加工導致的受損的亞表面。處理過的機械加工表面基本上沒有碳化硅的機械加工造成的受損的晶體。該處理方法可以應用于下列部件：例如噴淋頭(氣體擴散器)；加工套件，例如但不限于包括插入環和軸環；處理室襯墊；狹縫閥(slit?valve)門；聚焦環；懸掛彈簧；基座和底座；以上作為實例但不限于此。在一些實施例中，化學溶液處理方法減少了從已經機械加工后的碳化硅部件的表面產生的顆粒，并提高了所述部件在其所處的腐蝕環境中的使用壽命。該處理方法在相當短的時間內(通常約100個小時或更短)提供了所需的表面，所述表面具有圓滑、光滑的形態，這使得與未經過處理的機械加工的碳化硅表面相比產生更少的顆粒。