[发明专利]用于半导体装置性能改善的涂层

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理腔室，特别地涉及一种利用涂层于腔室组件的腔室安排，其可以改善等离子体处理腔室的性能。 

背景技术

在等离子处理腔室中，气体喷淋头常用于注入反应气体。在特定的等离子处理腔室中，例如电容耦合型等离子体处理腔室（capacitively-coupled plasma chambers），气体喷淋头也可执行电极的功能，其耦接于大地或者射频电位。然而，在制程中，前述气体喷淋头曝露于等离子体并被等离子体中的活性成份侵蚀，例如卤素等离子体CF₄、Cl₂等。这种现象对于具有一化学气相沉积的碳化硅涂层（CVD SiC）的气体喷淋头来说尤其麻烦。 

等离子体处理腔室还包括一个静电夹盘，其连接至一基台上，用于在制程中夹持基片。通常，静电夹盘和/或基台的直径大于基片的直径。因此，需要设置不同的额外组件用于保护静电夹盘和/或基台不受等离子体中的活性成份的侵蚀，也用于控制射频功率以在基片上维持均一的等离子体。所述组件可以包括聚焦环、覆盖环（cover ring）、流量均衡化离子屏蔽装置（flow equivalent ion shied）、等离子体约束环等。 

图1示出了电容耦合性等离子体处理腔室的通常组件。腔室由腔壁100，顶部105和底部110组成，它们形成了一个真空空间。气体喷淋头120可以包括一个气体分布板（gas distribution plate，GDP）125，其也可以用于充当电极，其还包括一个盖板127。所述气体分布板125是接地的，盖板127也可以是导电和接地的，其通常物理连接于气体分布板125。 

基片130由夹盘135固定位置，其设置于基台140上。射频功率传输至电极，所述电极可以内置于夹盘135之中或者成为基台140的一部分。聚焦环140设置于基片周围，用于控制等离子体均一性。覆盖环145设置于聚焦环周围，主要用于防止等离子体组份（species）的腐蚀保护。等离子体约束 环150防止等离子体于等离子体约束环150以下点燃和/或维持，以使得等离子体被约束在真空空间的制程区域中。 

应当理解，在制程中，等离子体对于腔室的多个组件可以是相当具有腐蚀性的，特别是气体喷淋头，因为其形成了电容性射频功率回路的一部分。在现有技术中，为了保护气体喷淋头不被等离子体侵蚀，各种各样的涂层已经被提出并进行验证。氧化钇（Y₂O₃）涂层被认为非常有希望；然而，要找到一种形成好涂层的制程却非常困难，特别是那些不产生裂缝或产生粒子污染（particle）的制程。例如，业内已经提出过利用等离子体喷涂(plasma spray，简称PS)来涂覆由金属、合金或陶瓷制成的气体喷淋头。然而，传统的Y₂O₃等离子体喷涂涂层是利用喷涂的Y₂O₃粒子形成的，并且通常导致形成的涂层具有高表面粗糙度（Ra大于4微米或更多）和相应地高孔隙度（体积率大于3%）。这种高粗糙度和多孔结构使得涂层易产生颗粒，其有可能导致制程基片的污染。另外，由于气体注入孔内的等离子体喷涂层非常粗糙并和基体具有较弱的粘附力，当这种被喷涂过的气体喷淋头在等离子处理腔室中使用时，所述颗粒会从气体注入口出来，掉落到基片上。