[发明专利]等离子体蚀刻装置部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体蚀刻装置部件及用于所述等离子体蚀刻装置部件的制造方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，通常经由通过溅射装置或CVD装置形成SiO₂或其它的绝缘膜、以及通过蚀刻装置对Si或SiO₂进行各向同性或各向异性蚀刻而形成微互连。通常，这些装置使用等离子体放电来改善膜沉积速率和蚀刻性能。例如，使用等离子体蚀刻装置作为蚀刻装置。

作为使用等离子体蚀刻装置的干蚀刻方法，例如，已知一种方法，该方法在半导体制造过程中使用用于Si的微加工的等离子体蚀刻和各种薄膜的干蚀刻方法，其中各种薄膜包括沉积在基板上的绝缘膜、电极膜和配线膜。

例如，如下进行等离子体蚀刻。首先，将多个Si基板装配在置于干蚀刻装置的腔室中的下电极的表面上，朝向上电极。接下来，将基于氟(F)的气体，例如CF₄、或基于氯(Cl)的气体，例如Cl₂引入经装配的基板中，并在电极之间感应等离子体放电，以产生基于氟的等离子体或基于氯的等离子体。进一步，通过使用在生成的等离子体中所产生的活性离子和自由基对在基板上形成的薄膜进行干蚀刻，从而完成等离子体蚀刻方法。

当基板上的GaN和InN等薄膜被等离子体蚀刻时，等离子体组分和蚀刻材料相互反应而产生反应产物，例如SiF₄和碳氟化合物。大多数反应产物通过排气泵以气态从腔室排出，部分反应产物以固态在腔室中沉积，形成附着膜。优选地，去除反应产物的附着膜。

由此，已知一种去除附着膜的方法，其通过使用基于氟的等离子体或基于氯的等离子体进行干蚀刻，并将附着在腔室内侧的反应产物(附着膜)排出腔室。在不同于上述的薄膜干蚀刻条件的气体条件下，通过生成基于氟的等离子体或基于氯的等离子体进行干蚀刻，所述干蚀刻在此意图是去除反应产物(附着膜)。

然而，如果构成附着膜的反应产物是基于碳氟化合物的蚀刻产物，则反应产物不会与基于氟的等离子体或基于氯的等离子体合适地反应。由此，反应产物残留在腔室中。因此，如果残留的附着膜剥离并混合在基板中，则可导致图案缺陷或减少收率。

由此，通常对于这些用等离子体照射的等离子体蚀刻装置的部件、包括腔室而言，将耐等离子体性高和耐腐蚀性高的涂层涂覆于基材的表面以防止形成反应产物。对于这类涂层，已知有氧化钇(Y₂O₃)涂层和氧化铝(Al₂O₃)涂层。这些涂层能有效抑制反应产物的产生，并可防止等离子体攻击所造成的部件损坏。

例如，专利文献1描述对涂覆在基材上的Y(OH)₃溶胶溶液进行热处理得到的Y₂O₃膜，而专利文献2描述Al₂O₃热喷射涂层。

引用目录

专利文献

专利文献1：日本专利No.4084689的说明书

专利文献2：日本专利公开No.2006-108178

发明内容

本发明所解决的问题

然而，通过热喷射方法形成的氧化钇喷射涂层或氧化铝喷射涂层由扁平的氧化钇或氧化铝颗粒所构成，其中通过使熔融的氧化钇或氧化铝颗粒与基材表面碰撞，然后熔融的氧化钇或氧化铝颗粒冷却并沉积在基材表面上的方法制备扁平的氧化钇或氧化铝颗粒。因此，由热喷射方法所形成的氧化钇喷射涂层或氧化铝喷射涂层倾向于产生大量的微裂纹和残余应力。

也就是说，当通过喷射热源熔融的氧化钇或氧化铝颗粒快速冷却，并与基材表面碰撞而硬化成扁平形状时，在扁平颗粒的表面上会产生微裂纹，并且在扁平颗粒中会留下残余应力。

当这样的氧化钇或氧化铝涂层用等离子体放电生成的活性自由基照射时，微裂纹被活性自由基攻击并扩展。然后，当内应力释放时，微裂纹传播于涂层。因此，热喷射涂层形成缺损，由此易于产生源于热喷射涂层的颗粒，并且附着在热喷射涂层上的反应产物剥离，由此易于产生源于反应产物的颗粒。进而，颗粒的生成会降低半导体器件的成品收率等，并且增加等离子体蚀刻装置部件的清洁和更换频率。还有，所述颗粒的生成降低生产率，并增加膜的沉积成本。

还有，当热喷射涂层通过使用等离子体作为热源的等离子体喷射形成时，氧化物粉末，即向等离子体提供的粉末具有几乎大至10～45μm的粒径。因此，得到的热喷射涂层包含多达约15%的空隙(void)，并且以平均粗糙度Ra计的表面粗糙度高达约6～10μm。