[發明專利]用于蓋與噴嘴上的稀土氧化物基涂層的離子輔助沉積

有效

• 申請號: 201480041007.6
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN105392913B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: J·Y·孫;B·P·卡農戈;V·菲魯茲多爾;Y·張
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/48
• 分類號: C23C14/48;C23C14/08;C23C14/54
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 黃嵩泉

制造制品的方法包含提供用于蝕刻反應器的蓋或噴嘴。隨后執行離子輔助沉積(IAD)以在蓋或噴嘴的至少一個表面上沉積保護層，其中，保護層是具有小于300μm的厚度以及10微英寸或更小的平均表面粗糙度的抗等離子體的稀土氧化物膜。

技術領域

本發明的實施例大體涉及具有抗等離子體的薄膜保護層的腔室蓋和腔室噴嘴。

背景技術

在半導體產業中，器件由生產尺寸持續減小的結構的制造工藝來制造。諸如等離子體蝕刻和等離子體清洗工藝之類的一些制造工藝使基板暴露于高速等離子體流以蝕刻或清洗基板。等離子體可能是高度侵蝕性的，并可能侵蝕處理腔室以及暴露于等離子體的其他表面。

蓋和噴嘴是導體與電介質蝕刻中的兩個重要的蝕刻腔室部件。通常，蓋和噴嘴由塊狀(bulk)陶瓷制成。然而，隨著器件節點的持續減小，提出了嚴格的缺陷要求。這些新應用中的一些使用高操作溫度(例如，約300℃或更高)。當用于此類高溫應用時，許多塊狀陶瓷可能因熱沖擊而破裂。此外，抗等離子體的塊狀陶瓷通常非常昂貴。

由于Al₂O₃的高熱導率和彎曲強度，Al₂O₃可用于蓋和噴嘴。然而，在氟化學品作用下，被暴露的Al₂O₃在經處理的晶片上形成AlF顆粒和Al金屬污染物。近來盡力以厚保護涂層來涂覆蓋和噴嘴的面向等離子體的側。已探查到厚膜涂層(諸如，等離子體噴涂涂層)可減少晶片上金屬污染。然而，等離子體噴涂涂層的真空密封已成為擔憂的問題，因為在一些示例中，等離子體噴涂涂層因固有的孔隙與裂痕而無法維持真空。此外，等離子體噴涂涂層有長的前置時間，并且通常由特殊的表面準備引導，導致增加了成本。另外，由于表面準備和成本，重新磨光涂層可能是挑戰。

已考慮將被稱為物理氣相沉積(PVD)的薄膜涂覆技術用于涂覆蓋和噴嘴。然而，PVD涂覆工藝非常慢(影響最終的涂覆成本)，并因此無法生成足夠厚以符合部件(特別是對于非消耗性零件，像蓋和噴嘴)的壽命要求的涂層。此外，PVD涂層通常具有高殘余應力，這在一些示例中將由于破裂和剝離而縮短部件壽命。

附圖說明

在所附附圖的圖中，以示例方式而非限制方式來說明本發明，在所附附圖中，相同的元件符號指示類似的元件。應當注意，本公開中對“一”或“一個”實施例的引用不一定是指同一個實施例，并且此類引用意味著至少一個。

圖1描繪了處理腔室的一個實施例的截面圖。

圖2A描繪沉積機制，此沉積機制適用于利用高能粒子的沉積技術(諸如，離子輔助沉積(IAD))。

圖2B描繪了IAD沉積設備的示意圖。

圖3-4示出由一個或更多個薄膜保護層覆蓋的制品(例如，蓋和/或噴嘴)的橫截面圖。

圖5A示出根據一個實施例的、具有稀土氧化物抗等離子體層的腔室蓋的透視視圖。

圖5B示出根據一個實施例的、具有稀土氧化物抗等離子體層的腔室蓋的剖面側視圖。

圖5C示出根據一個實施例的、具有稀土氧化物抗等離子體層的腔室噴嘴的透視視圖。

圖6示出用于在蓋或噴嘴上形成一個或多個保護層的工藝的一個實施例。

圖7示出暴露于電介質蝕刻CF₄化學品的各種材料的腐蝕速率，包括根據本文中所述的實施例而形成的多個不同的IAD涂層的腐蝕速率。

圖8和圖9分別示出根據本發明的實施例而形成的薄膜保護層在CH₄-Cl₂與CHF₃-NF₃-Cl₂化學品作用下的腐蝕速率。