[发明专利]针对先进元件的晶圆上粒子性能的化学相容性涂层材料

说明书

技术领域

本揭示案的实施例大体而言是关于陶瓷涂布制品及是关于一种用于向介电蚀刻处理组件涂覆陶瓷涂层的工艺。

背景技术

在半导体工业中，通过众多用于生产尺寸日益缩小的结构的制造工艺来制造元件。一些制造工艺(诸如等离子体蚀刻及等离子体清洗工艺)将基板曝露于高速等离子体流中，以蚀刻或清洗基板。等离子体可为强腐蚀性，且可腐蚀处理腔室及其他曝露于等离子体的表面。此腐蚀可产生经常污染正经处理的基板的粒子，从而导致元件缺陷。

随着元件几何形状缩小，对缺陷的易感性增加且粒子污染物要求变得更加严格。因此，随着元件几何形状缩小，可降低粒子污染的容许水准。为了最小化由等离子体蚀刻工艺及/或等离子体清洗工艺引入的粒子污染，已经开发出抗等离子体的腔室材料。不同材料提供不同材料特性，诸如等离子体抗性、刚性、弯曲强度、耐热冲击性等等。又，不同材料具有不同材料成本。因此，一些材料具有优良的等离子体抗性，其他材料具有较低成本，而还有其他材料具有优良的弯曲强度及/或耐热冲击性。

附图说明

在附图的诸图中以示例的方式(而非以限定的方式)图示本发明，在这些附图中，类似元件符号指示相似元件。应注意，对本揭示案中的“一”或“一个”实施例的不同引用不一定指示相同实施例，且此种引用意谓至少一者。

图1图示衬垫套件的横断面视图。

图2图示制造系统的示例性架构。

图3图示等离子体喷涂系统的横断面视图。

图4图示根据一个实施例的向制品涂覆涂层的方法。

图5图示用于涂层的粉末形状。

图6A图示用于涂层的粉末尺寸分布。

图6B图示根据一个实施例的用于涂层的粉末尺寸分布。

图7A图示根据一个实施例的涂层的节结计数。

图7B图示根据一个实施例的涂层的表面粗糙度。

图7C图示根据一个实施例的涂层的横断面孔隙率。

图8图示涂层的涂覆。

图9图示根据一个实施例的涂覆涂层的方法。

图10图示涂层表面的扫描式电子显微镜(scanning electron microscope；SEM)视图。

图11图示涂层的横断面的SEM视图。

图12A图示随时间流逝的涂层的粒子性能。

图12B图示根据一个实施例的涂层的粒子性能。

具体实施方式

本发明的实施例是针对一种制品(例如，等离子体筛、衬垫套件、淋喷头、盖、静电卡盘或用于半导体处理腔室的曝露于还原性等离子体化学品中的其他腔室组件，该制品包括Al或Al₂O₃或SiC基板)及制品上的陶瓷涂层。在一个实施例中，陶瓷涂层是复合陶瓷，包括Y₄Al₂O₉(YAM)的化合物及Y₂-xZr_xO₃的固溶体，其中该陶瓷涂层耐还原性化学品(H₂、CO、COS、CH₄等等)。

在制品上涂布陶瓷涂层的方法包括以下步骤：提供具有在约90A至约150A范围内的等离子体电流的等离子体喷涂系统；及在距离制品约60mm与约120mm之间处安置等离子体喷涂系统的喷灯支架。该方法亦包括以下步骤：使得气体以约80公升/分钟与约130公升/分钟之间的速率流过等离子体喷涂系统；及用陶瓷涂层等离子体喷涂制品。

导体蚀刻工艺涉及通过气体混合物的导电基板(诸如Si晶圆)的等离子体辅助蚀刻。在导体蚀刻中，晶圆上水准粒子性能主要与腔室关键组件相关联，尤其是与具有前侧120、后侧122及外径124的衬垫套件100相关联，该衬垫套件100可包括腔室主体111、上衬垫101、缝隙阀门103、等离子体筛105(亦即，围绕晶圆的类格栅结构)、下衬垫107及阴极衬垫109，如图1所示。上衬垫101、缝隙阀门103及下衬垫107较接近于腔室主体111，而等离子体筛105围绕晶圆(未图示，但是在操作期间位于位置130处)且阴极衬垫109位于晶圆下方。