[发明专利]用于盖与喷嘴上的稀土氧化物基涂层的离子辅助沉积

说明书

本发明涉及用于处理腔室的腔室部件、抗等离子体盖或喷嘴及制造制品的方法。制造制品的方法包含提供用于蚀刻反应器的盖或喷嘴。随后执行离子辅助沉积(IAD)以在盖或喷嘴的至少一个表面上沉积保护层，其中，保护层是具有小于300μm的厚度以及10微英寸或更小的平均表面粗糙度的抗等离子体的稀土氧化物膜。

本申请是申请日为2014年7月15日、申请号为201480041007.6、名称为“用于盖与喷嘴上的稀土氧化物基涂层的离子辅助沉积”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例大体涉及具有抗等离子体的薄膜保护层的腔室盖和腔室喷嘴。

背景技术

在半导体产业中，器件由生产尺寸持续减小的结构的制造工艺来制造。诸如等离子体蚀刻和等离子体清洗工艺之类的一些制造工艺使基板暴露于高速等离子体流以蚀刻或清洗基板。等离子体可能是高度侵蚀性的，并可能侵蚀处理腔室以及暴露于等离子体的其他表面。

盖和喷嘴是导体与电介质蚀刻中的两个重要的蚀刻腔室部件。通常，盖和喷嘴由块状(bulk)陶瓷制成。然而，随着器件节点的持续减小，提出了严格的缺陷要求。这些新应用中的一些使用高操作温度(例如，约300℃或更高)。当用于此类高温应用时，许多块状陶瓷可能因热冲击而破裂。此外，抗等离子体的块状陶瓷通常非常昂贵。

由于Al₂O₃的高热导率和弯曲强度，Al₂O₃可用于盖和喷嘴。然而，在氟化学品作用下，被暴露的Al₂O₃在经处理的晶片上形成AlF颗粒和Al金属污染物。近来尽力以厚保护涂层来涂覆盖和喷嘴的面向等离子体的侧。已探查到厚膜涂层(诸如，等离子体喷涂涂层)可减少晶片上金属污染。然而，等离子体喷涂涂层的真空密封已成为担忧的问题，因为在一些示例中，等离子体喷涂涂层因固有的孔隙与裂痕而无法维持真空。此外，等离子体喷涂涂层有长的前置时间，并且通常由特殊的表面准备引导，导致增加了成本。另外，由于表面准备和成本，重新磨光涂层可能是挑战。

已考虑将被称为物理气相沉积(PVD)的薄膜涂覆技术用于涂覆盖和喷嘴。然而，PVD涂覆工艺非常慢(影响最终的涂覆成本)，并因此无法生成足够厚以符合部件(特别是对于非消耗性零件，像盖和喷嘴)的寿命要求的涂层。此外，PVD涂层通常具有高残余应力，这在一些示例中将由于破裂和剥离而缩短部件寿命。

发明内容

本发明提供了一种用于处理腔室的腔室部件。所述腔室部件包括：陶瓷主体，所述陶瓷主体具有至少一个表面，所述至少一个表面具有8-16微英寸的第一平均表面粗糙度；以及在所述陶瓷主体的所述至少一个表面上的共形保护层，其中所述共形保护层是包含40-100mol％的Y2O3、0-60mol％的ZrO2和0-10mol％的Al2O3的抗等离子体稀土氧化物膜，所述共形保护层在所述至少一个表面上面具有小于300μm的均匀厚度，并且所述共形保护层具有小于10微英寸的第二平均表面粗糙度，其中所述第二平均表面粗糙度小于所述第一平均表面粗糙度。

本发明还提供了一种用于处理腔室的抗等离子体盖或喷嘴。所述抗等离子体盖或喷嘴包括陶瓷主体以及在所述陶瓷主体的至少一个表面上的共形保护层，所述盖或喷嘴已由包括以下步骤的工艺制造：提供具有8-16微英寸的第一平均表面粗糙度的所述盖或喷嘴；执行电子束离子辅助沉积以在所述盖或喷嘴的所述至少一个表面上沉积所述共形保护层，所述共形保护层在沉积之后具有所述第一平均表面粗糙度，其中所述共形保护层是在所述至少一个表面上面具有小于50μm的均匀厚度的抗等离子体稀土氧化物膜，并且其中所述共形保护层包含40-100mol％的Y₂O₃、0-60mol％的ZrO₂和0-10mol％的Al₂O₃；以及将所述共形保护层抛光至小于10微英寸的第二平均表面粗糙度，其中所述第二平均表面粗糙度小于所述第一平均表面粗糙度。