[发明专利]密封等离子处理室的氧化钇等离子喷镀涂覆部件的方法

说明书

本申请是申请日为2008年01月03日、申请号为200880002182.9、名称为“延长作为等离子室材料的氧化钇的寿命”的发明申请的分案。

背景技术

在半导体材料处理领域，存在各种不同的用于半导体处理应用的设备，这些应用包括等离子体的使用，如等离子蚀刻、等离子增强化学气相沉积和抗蚀剂剥除。这些工艺所需要的设备包括用于等离子室内并且需在那个环境中运行的部件。等离子室内的环境可能包括暴露于等离子、暴露于蚀刻剂气体以及热循环。由于在这样的处理室中工艺气体和等离子的腐蚀特性，以及最小化室中处理的基片的颗粒和/或金属污染的要求，所以需要这种设备的等离子暴露部件能够耐受这种气体和等离子的侵蚀和腐蚀。在一些工艺室环境中，例如，含卤素高密度等离子蚀刻室环境，环境是高度腐蚀性的，导致多个不同室部件受到侵蚀，包括室壁、衬垫、工艺工具套件和介电窗。而对于高密度含氟等离子蚀刻环境特别是这样，该环境常常连同介电蚀刻工艺一起使用。

发明内容

提供一种制造等离子处理室三层部件的方法。该方法包括共同烧结双层生坯，其中一层包括氧化铝颗粒，第二层包括氧化钇颗粒。这两层在烧结工艺期间密切接触。在一个优选实施例中，该三层部件包括外部氧化钇层、中间YAG层和第二外部氧化铝层。优选地，该两层在烧结工艺期间压在一起。

所产生的三层部件孔隙度非常低。优选地，该外部氧化钇层、该YAG中间层和该第二外部氧化铝层任一个的孔隙度小于3％。在实施例中，该部件是介电窗、室壁、室衬垫、基片支撑件、隔板、气体分配板、等离子限制环、喷嘴、紧固件、加热元件、等离子聚焦环或卡盘。

还提供一种密封等离子处理室的氧化钇等离子喷镀涂覆部件的方法。该方法包括通过将该密封剂刷涂在该部件所有氧化钇表面上，施加室温粘度小于50cP的液体厌氧密封剂至该部件，湿法清洁该部件，在N₂环境中至少150℃下固化该湿法清洁的部件超过2小时；以及通过重复施加第一涂层所使用的步骤将第二密封剂涂层施加于该固化的基片。

附图说明

图1示出Versys 2300^TM的示意图，其是一个示范性的等离子反应器，包括具有热喷镀涂层(如氧化钇涂层)的部件。

图2a示出烧结之前氧化铝和氧化钇组成的复合物，以及图2b示出烧结之后的该复合物。

图3示出共同烧结的TCP窗的示意性构造。

图4示出电气测试设备的示意性构造，其包括将氧化钇表面暴露于稀HCl溶液。

图5示出多个涂覆氧化钇的铝样片的测得电阻与暴露面积的乘积与HCl蚀刻时间的函数的图表。

具体实施方式

用于半导体基片(如硅晶片)的等离子处理设备包括等离子蚀刻室，其用于半导体器件制造工艺中以蚀刻如半导体、金属和电介质这样的材料。例如，导体蚀刻室可用来蚀刻如铝或硅材料。导体蚀刻工艺中所使用的代表性气体包括CF₄和SF₆，这些气体对等离子室部件具有腐蚀作用。由于等离子蚀刻设备上氧化钇(Y₂O₃)的高级属性和出色性能，所以氧化钇广泛地用作半导体蚀刻设备的表面涂层。具有氧化钇涂层的等离子室部件表现出经过证明的在Cl基和F基高密度等离子下提高的等离子抗性。对于金属蚀刻应用，据报道涂覆氧化钇的表面在等离子环境中表现出的耐久性是单独的高纯度陶瓷氧化铝的十倍。在聚乙烯蚀刻应用中，氧化钇可用作非消耗室材料。使用氧化钇还避免形成AlF₃，其对于导电蚀刻应用是潜在的颗粒源。