專利名稱：降低暴露于含鹵素等離子體表面的腐蝕速率的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括固溶體陶瓷的專用的氧化釔，其通常對等離子體具有高度耐腐蝕性，尤其對用于半導體襯底刻蝕中的腐蝕性等離子體具有耐腐蝕性。

背景技術：
這部分描述涉及本發(fā)明公開的實施方式的背景主題內容。這里并非意在明確或暗指該部分描述的背景技術構成法律上的現有技術。
耐腐蝕(包括侵蝕)性為用于存在腐蝕環(huán)境的半導體處理腔室中的設備部件和襯里的重要特性。腐蝕性等離子體環(huán)境的示例包括用于處理設備的清洗的等離子體和用于蝕刻半導體襯底的等離子體。用于等離子體增強化學氣相沉積工藝的等離子體也常趨于腐蝕性。這尤其出現在存在高能等離子體并結合化學反應性對環(huán)境中出現的部件的表面發(fā)生作用。當腐蝕氣體僅與處理設備表面接觸時，設備部件表面或襯里表面的降低的化學反應性也是重要的特性。
用于電子器件和微電子機械結構(MEMS)制造中的處理腔室內的工藝腔室和部件設備通常由鋁和鋁合金制造。該腔室內具有的工藝腔室和部件設備的表面通常陽極化以提供一定的腐蝕環(huán)境保護。然而，陽極化層的完整性可被鋁或鋁合金中的雜質破壞，從而腐蝕較早開始出現，縮短保護涂層的壽命。已使用各種化合物的陶瓷涂層取代以上所述的氧化鋁層，并已用在陽極化層的表面上以改善下方基于鋁材料的保護。然而，即使保護層比陽極化鋁的壽命更長，用于保護層的現有材料也會隨著時間而損壞，并最終使鋁合金受到等離子體的破壞。
氧化釔為陶瓷材料，其在暴露于用于半導體器件制造中的含氟等離子體中的鋁和鋁合金表面的保護上已顯示出很好的前景。氧化釔涂層已使用并應用于高純度鋁合金工藝腔室表面，或處理部件表面的陽極化表面上，以產生優(yōu)異的耐腐蝕保護(例如以上所述授予Sun等人的美國專利No 6,777,873)。在一個應用中，873專利提供對包括氟和氧氣物質的等離子體耐腐蝕的處理腔室部件。該處理腔室部件典型地包括高純度鋁襯底，其中小心地控制由鋁中存在的運動雜質形成的微粒以具有特定的尺寸分布；高純度鋁襯底的表面上的陽極化涂層；以及包括該陽極化涂層上的氧化釔的保護涂層。保護涂層可包括重量比達到約10％的氧化鋁，并通常包括重量比最高達到99.95％或更多的氧化釔。保護涂層為通常利用諸如噴涂、化學氣相沉積或物理氣相沉積的方法涂覆的涂層。
1998年8月25日授權給Oehrlein等人的美國專利No 5,798,016描述了使用氧化鋁用于腔室壁的涂層或用作腔室襯里的涂層。Oehrlein等人的參考文獻進一步公開了由于鋁與多種等離子體反應，因此建議“氧化鋁或其涂層設置在襯里或腔室壁上”，原因在于氧化鋁趨于化學惰性。另外，保護涂層可涂覆于襯里和/或腔室壁的表面上。給出的實施例包括Al2O3，Sc2O3或者Y2O3。
2001年6月14日公布并隨后撤回的Otsuki的美國專利申請公開號No.US2001/003271A1中，公開了在要求高的耐腐蝕性和絕緣性的腔室內壁表面上和腔室內構件的暴露表面上形成的Al2O3、或Al2O3和Y2O3的薄膜。舉出的處理腔室的實施例，其中腔室的基材可為陶瓷材料(Al2O3、SiO2、AlN等)、鋁或不銹鋼，或其他金屬或金屬合金，其具有在基材之上的噴涂薄膜。該薄膜可由周期表中的III-B元素的化合物，諸如Y2O3形成。薄膜可基本包括Al2O3和Y2O3。也提及有釔-鋁-石榴石(YAG)的噴涂薄膜。所噴涂的薄膜厚度所述為從50μm到300μm的范圍。
在另一應用中，包括陶瓷化合物(例如Al2O3)和IIIB族金屬(例如Y2O3)氧化物的陶瓷成分已用于在處理氣體的等離子體中處理襯底的反應器腔室的電介質窗口(例如，2002年3月5日授權給Han等人的美國專利No.6,352,611)。陶瓷化合物可從硅碳化物、硅氮化物、硼碳化物、硼氮化物、鋁氮化物及其混合物中選擇。然而，鋁氧化物所述在不出氣的純形式中可用。IIIB族金屬可選自鈧、釔、鈰副族以及釔副族；然而，釔優(yōu)選為形成氧化釔。用于形成或產生電介質構件的優(yōu)選工藝為通過包括陶瓷化合物、IIIB族金屬的氧化物、合適的添加劑以及合適的粘結劑的粉末化的原料混合物的熱處理。
在另一應用中，描述了用于半導體處理設備的保護涂層。該保護涂層包括鋁或鋁合金，其中涂層包括選自例如，但不限于釔-鋁-石榴石(YAG)；選自包括Y、Sc、La、Ce、Eu和Dy構成組的元素的氧化物；選自包括Y、Sc、La、Ce和Dy構成組的元素的氟化物；以及使用其組合的材料(例如，以上所述的2004年7月22日提交的題為“Clean，Dense Yttrium Oxide CoatingProtecting Semiconductor Appratus”的Sun等人的美國專利申請序列號No.10/898,113)。涂層通過熱/火焰噴涂、等離子體噴涂、濺射或化學氣相沉積(CVD)涂覆于襯底表面。涂層通過在至少約150℃-200℃的襯底表面溫度下涂覆涂層而受壓放置。
以上所述類型的保護涂層已用于保護用于半導體和MEMS處理設備中的等離子體源氣體分配板的暴露表面。然而，由于存在于氣體分配板的表面上的反應性物質的聚集，因此氣體分配板的壽命根據處理腔室中產生的等離子體的腐蝕性，通常受限為約8個處理日到約80個處理日。為了增加諸如氣體分配板部件的壽命，氣體分配板由如以上所述的Sun等人的美國專利申請No.10/918,232中描述的包含固體氧化釔的基板制造。在一些實施例中包含固體氧化釔的基板含有高達約10％的氧化鋁。包含固體氧化釔的基板通常包括約99.99％的氧化釔。
由于器件幾何尺寸不斷縮小，晶片上缺陷要求變得更加嚴格，原因在于來自處理腔室內的設備的微粒產生的重要性增加。對于應用各種鹵素、氧氣和氮氣化合物，諸如F、Cl、Br、O、N及其各種組合的等離子體干刻腔室，例如，用于設備部件和腔室襯里的材料的選擇變得越來越關鍵。具有良好的等離子體耐腐蝕性能(其還具有足夠的機械、電子和熱特性)的材料，可減少微粒生成、金屬污染，并提供延長的部件壽命。這也就轉化為低制造成本、減少的晶片缺陷、增加的壽命，以及清洗處理間的增加的平均時間。已用于所述應用中的陶瓷材料包括Al2O3、AlN和SiC。然而，在許多實施例中，尤其是當包含氟等離子體源氣體時，這些陶瓷材料的等離子體耐腐蝕性并不充分。最近Y2O3陶瓷的引入表現出改善的等離子體耐腐蝕性，但這種材料一般表現出較差的機械性能，其限制通用于半導體處理部件、處理套件和腔室襯里的應用。


發(fā)明內容
半導體處理條件將半導體處理設備，諸如處理腔室的內部和處理腔室內的部件表面暴露于損傷處理設備表面的各種化學反應物和等離子體離子中。對設備表面的損傷效應常稱為設備表面的腐蝕。可能通過選擇用于設備表面的特定材料的化合物而降低腐蝕速率；保護材料可作為涂層應用在設備表面上；然而，這可能不是避免腐蝕的最好方案。在等離子體刻蝕期間，涂層常變得越來越薄(侵蝕)，從而存在涂層下的基板將通過等離子體侵入涂層而損壞的增加的風險。在等離子體處理期間由于殘余應力可導致涂層脫離。雖然這些問題通過使用本文實施方式中所述的耐腐蝕材料的涂層可顯著減少，在許多實施例中，由耐腐蝕材料形成整個設備部件更加有利。然而，通常地，越耐腐蝕性的材料越為結晶態(tài)，并且，改善耐腐蝕性致使以降低設備的機械性能(諸如延展性)的形式為代價。由IIIA、IIIB、IVB和VB族的元素的氧化物形成的陶瓷材料，或其組合，已證明具有含鹵素等離子體的耐腐蝕性。本發(fā)明的實施方式涉及降低通常包括IIIA、IIIB或IVB族或其組合構成的組的陶瓷材料的腐蝕速率，同時保持可接受的機械性能或改善由陶瓷材料組成的部件部分的機械性能。
在一實施方式中，形成燒結陶瓷，其包含單固溶相或為諸如兩相或三相的多相。多相陶瓷典型地包含鋁酸釔相和由氧化釔、氧化鋯和/或稀土元素氧化物形成的一個或兩個固溶相。對燒結陶瓷在各種等離子體處理條件下進行評測以確定耐腐蝕性。進行腐蝕測試的材料也進行機械性能測試。例如，由起始合成物形成的材料，在該合成物中Y2O3，氧化釔，摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％摩爾比；ZrO2，氧化鋯，摩爾濃度保變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比；以及Al2O3，氧化鋁，摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比，具有對含鹵素等離子體優(yōu)異的耐腐蝕性，同時具有良好的機械性能，其能在操作固體陶瓷處理部件時不必關注損害部件。在許多實施方式中，用于陶瓷材料的起始化合物可為包括Y2O3，其摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比，ZrO2，其摩爾濃度范圍從約15％摩爾比到約25％摩爾比，以及Al2O3，其摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約25％摩爾比的化合物。當刻蝕速率為主要關心因素時，陶瓷材料的起始材料濃度可為包括Y2O3，其摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比，ZrO2，其摩爾濃度范圍從約20％摩爾比到約25％摩爾比，以及Al2O3，其摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約15％摩爾比。在一實施方式中，為了生產固體設備部件，這些起始材料配方碾壓成微粒形式并利用選自無壓燒結、熱壓燒結(HP)或熱等靜壓燒結(HIP)的方法進行燒結。這些燒結方法為現有技術公知。
在其他實施方式中，以上所列的起始化合物可利用現有技術公知的方法，例如并不限于，諸如等離子體噴涂，用于形成各種金屬和陶瓷基板上的陶瓷涂層，該基板包括但不限于鋁、鋁合金、不銹鋼、氧化鋁、鋁氮化物和石英。典型地，采用的鋁合金為以上所述的授權給Sun等人的美國專利No.6,766,873中所述類型的高純度鋁合金。然而，在具有已獲得的改善的機械性能的情形下，一般推薦使用固體陶瓷設備部件以盡可能避免由于涂層和下方基板之間的界面問題而導致正常工作的設備完全失效，或者防止通過缺陷等離子體進入涂層，該缺陷可能隨著涂層由于腐蝕而變得越用越薄而從涂層內暴露出來。
以從約0.1％摩爾比到約65％摩爾比范圍內的氧化鋯濃度將氧化鋯粉末添加于氧化釔粉末中，在通過傳統(tǒng)的陶瓷處理的固結之后，提供具有立方氧化釔晶體結構相或立方氟石型晶體結構相的單固溶體，或提供立方氧化釔晶體結構相和立方氟石型晶體結構相的混合固溶體。對于立方氧化釔晶體結構，由于釔空位的形成，固溶體的晶胞參數小于純立方氧化釔晶體結構的晶胞參數。對于立方氟石型晶體結構，由于氧空位的形成，固溶體的晶胞參數小于純立方氟石型結構的晶胞參數。較小的晶胞參數增加氧化釔中氧化鋯的固溶體的等離子體耐腐蝕性。例如，CF4/CHF3等離子體中的純固體氧化釔陶瓷的腐蝕速率為約0.3μm/hr。約69％摩爾比的氧化釔和約31％摩爾比的氧化鋯的固體陶瓷的刻蝕速率(該速率下表面以μm(厚度)/hr去除)為約0.1μm/hr，小于純固體氧化釔的腐蝕速率的三倍。未預期的腐蝕速率的降低延長工藝腔室襯里或工藝腔室內的內部設備部件的壽命，從而減少了這些設備的更換頻率，減少了設備停工時間；以及在等離子體工藝期間產生的金屬污染級別降低，能使不斷減小幾何尺寸的器件以平均每處理的晶片降低處理設備總成本制造。
雖然在CF4/CHF3等離子體中的含氧化鋯的氧化釔固溶體的0.1μm/hr腐蝕速率出奇地優(yōu)于0.3μm/hr的氧化釔腐蝕速率，并顯著優(yōu)于1.44μm/hr的固體氧化鋁陶瓷，但含氧化鋯的氧化釔的機械性能表示彎曲強度以及斷裂韌度的改善將更有益。
在一實施方式中，通過添加不同量的氧化鋁于固溶體陶瓷的配方中以形成附加的鋁酸釔相，實現含氧化鋯的氧化釔固溶體的彎曲強度和斷裂韌度的改善。氧化物的混合物通過利用噴涂干燥形成的粒狀粉末結合常用量的粘結劑單向機械壓縮或冷等靜壓而致密成粒狀。待加工體隨后利用現有技術公知的方法無壓燒結。如本文隨后所述，10％摩爾比到30％摩爾比的氧化鋁的添加顯著改善所燒結陶瓷化合物在彎曲強度和斷裂韌度方面的機械性能。表示可在更小的斷裂風險下操作所制造部分的機械性能的這種驚人變化可在對陶瓷材料的等離子體腐蝕速率最小影響下實現。例如，在暴露于含CF4和CHF3的等離子體中之后，含69％摩爾比的氧化釔和31％摩爾比的氧化鋯的陶瓷的腐蝕速率為約0.1μm/hr。對于含約14％摩爾比的氧化鋁的陶瓷，在暴露于相同等離子體中之后腐蝕速率為約0.1μm/hr。對于含約25％摩爾比的氧化鋁的陶瓷，在暴露于相同等離子體中之后腐蝕速率為約0.2μm/hr。氧化鋁含量與彎曲強度增加和腐蝕速率增加之間的關系不是線形關系。然而，本領域的普通技術人員可在考慮本文提供的信息下以最少的實驗優(yōu)化該配方。
作為將氧化鋁添加于包含氧化釔和氧化鋯的多相金屬穩(wěn)定的化合物中的替代例，可添加HfO2，氧化鉿；Sc2O3，氧化鈧；Nd2O3，氧化銣；Nb2O5氧化鈮；Sm2O3，氧化釤；Yb2O3，氧化鐿；Er2O3氧化鉺；Ce2O3(或CeO2)鈰氧化物或其組合。在使用這些替代的氧化物的實施例中，起始材料配方中該氧化物的濃度變化范圍從約0.1％摩爾比到約90％摩爾比，以及典型地變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比。
在用于形成固溶體的以上所列的替代氧化物的至少其中之一與Y2O3和ZrO2粉末混合之后，噴涂的混合物通過利用噴涂干燥形成的粒狀粉末結合常用量的粘結劑單向機械壓縮或冷等靜壓而致密成粒狀。待加工體隨后利用現有技術公知的方法進行無壓燒結。在燒結體冷卻時，單相或兩相固溶體形成，其中固溶體為“多元素摻雜的”固溶體。一個固溶體展示出立方氧化釔晶體結構，以及另一個固溶體展示出立方氟石型晶體結構。固溶體具有優(yōu)異的等離子體耐腐蝕性，典型地優(yōu)于本文所述的包含氧化鋁的固溶體。然而，氧化釔-氧化鋯-氧化鋁系統(tǒng)的機械性能稍強。與以前公知的氧化釔-氧化鋯的固溶體相比較，所有這些多摻雜的固溶體展示出優(yōu)異的等離子體耐腐蝕性以及改善的機械性能。



圖1A為固體氧化釔陶瓷的燒結表面在放大1,000倍下的顯微照片； 圖1B為由63％摩爾比氧化釔、23％摩爾比氧化鋯，以及14％摩爾比氧化鋁形成的固溶體陶瓷基板的燒結表面在放大倍數1,000倍下的顯微照片； 圖1C為由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯，以及25％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷基板的燒結表面在放大倍數1,000倍下的顯微照片； 圖2A為固體氧化釔陶瓷的表面在利用典型地用于在半導體器件中刻蝕接觸窗介層窗特征的各種層的處理等離子體和時間的測試刻蝕之后的顯微照片。該放大倍數為1,000倍； 圖2B為由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯，以及14％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷的表面在利用典型地用于在半導體器件中刻蝕接觸窗介層窗的各種層的處理等離子體和時間的測試刻蝕之后的顯微照片。該放大倍數為1,000倍； 圖2C為由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯，以及25％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷的表面在利用典型地用于在半導體器件中刻蝕接觸窗介層窗的各種層的處理等離子體和時間的測試刻蝕之后的顯微照片。該放大倍數為1,000倍； 圖3A為圖2A的刻蝕后陶瓷的顯微照片，但放大倍數為5,000倍； 圖3B為圖2B的刻蝕后陶瓷的顯微照片，但放大倍數為5,000倍； 圖3C為圖2C的刻蝕后陶瓷的顯微照片，但放大倍數為5,000倍； 圖4A為由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯，以及14％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷基板的燒結表面在放大倍數2,000倍下的顯微照片； 圖4B為圖4A所示的固溶體陶瓷的表面在暴露于以上所述類型的溝道刻蝕工藝測試之后的顯微照片。放大倍數為2,000倍； 圖4C為由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯，以及25％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷基板的燒結表面在放大倍數2,000倍下的顯微照片； 圖4D為圖4C所述的固溶體陶瓷的表面在暴露于以上所述類型的溝道刻蝕工藝測試之后的顯微照片。放大倍數為2,000倍； 圖5A為由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯，以及14％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷在暴露于以上所述類型的金屬刻蝕工藝測試之后的顯微照片。放大倍數為5,000倍； 圖5B為由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯，以及25％摩爾比的氧化鋁形成的固溶體陶瓷在暴露于以上所述類型的金屬刻蝕工藝測試之后的顯微照片。放大倍數為5,000倍。

具體實施例方式 作為具體描述的前言，應當注意，如在該說明書和所附的權利要求書中使用的，除非上下文明確不同地指示，單數形式“一”、“一個”以及“這個”包括復數指示物。
當本文使用單詞“約”時，這意在所表示的標稱值精確在±10％內。
散裝的氧化釔已顯示出具有暴露于在典型地用于半導體制造工藝(諸如刻蝕工序和化學氣相沉積工序)中的氟等離子體和其他腐蝕性的等離子體中非常好的耐腐蝕性。然而，純晶體氧化釔，雖然具有對各種刻蝕劑等離子體的非常好的耐腐蝕性，但不具有良好的例如彎曲強度和斷裂韌度方面的機械性能。為了改善半導體部件和襯里的整體性能和處理能力，需要改善來自可從純晶體氧化釔中得到的機械性能。為了獲得機械性能的改善，必須與相容的氧化物形成氧化釔的合金。機械性能的改善需要在不損害純氧化釔的非常好的等離子體耐腐蝕性的情形下實現。
考慮可能與氧化釔相容的多種陶瓷材料的吉布斯生成自由能(GibbsFormation Free Energy)，我們確定對于釔和鋁元素，形成氟化物比氧化物更難，從而氧化釔和鋁氧化物期望提供對含氟等離子體的良好耐腐蝕性。鋯氟化物的吉布斯生成自由能類似于釔氟化物。另外，在均相非結晶的氟氧化物，或玻璃陶瓷合成的氟氧化物中，增加鋯氟化物的含量可降低最終的氟氧化物的自由能以使其更穩(wěn)定。
示例性實施方式 實施例一用于腐蝕速率測試的刻蝕等離子體工藝條件 以下的表1-3，提供用于評價一系列試樣材料的刻蝕等離子體成分以及等離子體處理條件。存在用于腐蝕速率測試的三組基本不同的刻蝕等離子體條件1)溝道刻蝕(trench etching)，其中刻蝕等離子體源氣體和刻蝕工藝條件表現為將超出刻蝕65nm技術的溝道特征尺寸，即小于65nm，刻蝕成多層半導體襯底。這種襯底典型地包括抗反射涂層(ARC或BARC)層、有機或無機介電層、金屬層、和刻蝕終止層。接觸窗介層窗(contact via)刻蝕，其中刻蝕等離子體源氣體和刻蝕工藝條件表現為將產品中具有約30縱橫比(aspect ratio)和形成的器件襯底中具有40以上的接觸窗介層窗，以及具有超出65nm技術的直徑刻蝕成包括ARC(BARC)埋層、介電層和終止層的多層半導體襯底；以及3)金屬刻蝕，這里刻蝕等離子體源氣體和刻蝕工藝條件表現為刻蝕上覆鈦氮化物硬掩模和鋁層，其中刻蝕等離子體源和刻蝕工藝條件超出65nm技術。
溝道刻蝕工藝和接觸窗介層窗刻蝕工藝在ENABLERTM處理系統(tǒng)中實施，以及金屬刻蝕工藝在DPSTM處理系統(tǒng)中實施，所有這些系統(tǒng)可從California，Santa Clara的應用材料公司購買可得。
表一用于溝道刻蝕腐蝕速率測試的工藝條件 *所有氣體流速單位sccm 1.等離子體源功率單位W 2.壓力單位m Torr 3.襯底偏壓功率單位W 4.襯底溫度單位℃ 5.時間單位秒 表二用于介層窗刻蝕腐蝕速率測試的工藝條件

*所有氣體流速單位sccm 1.等離子體源功率單位W 2.壓力單位m Torr 3.襯底偏壓功率單位W 4.襯底溫度單位℃ 5.時間單位秒 表三用于金屬刻蝕腐蝕速率測試的工藝條件 *所有氣體流速單位sccm 1.等離子體源功率單位W。
2.壓力單位m Torr。
3.襯底偏壓功率單位W。
4.襯底溫度單位℃。
5.時間單位秒。
實施例二與氧化鋁比較，不同陶瓷材料的可比較的相對腐蝕速率 當半導體工藝使用刻蝕劑等離子體時，氧化鋁已常用作保護層或襯里。使用氧化鋁作為基本對比材料，我們確定溝道刻蝕(CF4/CHF4)環(huán)境中的相對刻蝕速率。采用具有相對腐蝕速率為1的氧化鋁，我們發(fā)現石英的相對腐蝕速率為氧化鋁的約2.2倍。硅碳化物的相對腐蝕速率為氧化鋁的1.6倍。氧化鋯的相對腐蝕速率為氧化鋁的約0.8倍。純氧化釔的相對腐蝕速率為氧化鋁的0.19倍。由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的相對腐蝕速率為氧化鋁的約0.2倍。由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的相對腐蝕速率為氧化鋁的約0.05倍。
實施例三溝道刻蝕工藝測得的腐蝕速率 參照以上所述的溝道刻蝕方法，以下為測得的樣品襯底試樣的腐蝕速率。氧化鋁的腐蝕速率為1.1μm/hr。散裝氧化釔的腐蝕速率為0.3μm/hr。由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.1μm/hr。由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.07μm/hr。
實施例四介層窗刻蝕工藝測得的腐蝕速率 參照以上所述的介層窗腐蝕方法，以下為測得的樣品襯底試樣的腐蝕速率。氧化鋁的腐蝕速率沒有測量。散裝氧化釔的腐蝕速率為0.16μm/hr。由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.21μm/hr。由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.22μm/hr。
實施例五金屬刻蝕工藝測得的腐蝕速率 參照以上所述的金屬刻蝕方法，以下為測得的樣品襯底試樣的腐蝕速率。氧化鋁的腐蝕速率為4.10μm/hr。散裝氧化釔的腐蝕速率為0.14μm/hr。由55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.10μm/hr。由63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁形成的氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷合成物的腐蝕速率為0.18μm/hr。
實施例六在暴露于介層窗刻蝕工藝之后的基于氧化釔陶瓷的顯微照片 圖1A到圖1C為在暴露于本文所述的介層窗刻蝕工藝之前的燒結的含氧化釔陶瓷合成物的顯微照片。含氧化釔陶瓷合成物包括1)氧化釔-氧化鋯固溶體；以及2)釔鋁酸鹽，當合成物為重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯以及重量份數10的氧化鋁時(該合成物相同于63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯，以及14％摩爾比的氧化鋁)；以及3)氧化釔-氧化鋯-氧化鋁固溶體，當該化合物由以重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯，以及重量份數20的氧化鋁形成的固溶體形成時(該合成物相同于55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯以及25％摩爾氧化鋁)。所有這些顯微照片的放大倍數為1000倍。
圖2A到圖2C為隨后暴露于本文所述的介層窗刻蝕工藝之后的燒結的含氧化釔陶瓷合成物的顯微照片。含氧化釔陶瓷合成物包括1)氧化釔-氧化鋯固溶體；以及2)鋁酸釔，當合成物為重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯以及重量份數10的氧化鋁時(該合成物相同于63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯，以及14％摩爾比的氧化鋁)；或者當該化合物為重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯，以及重量份數20的氧化鋁形成的固溶體形成時(該合成物相同于55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯以及25％摩爾氧化鋁)。所有這些顯微照片的放大倍數為1000倍。
圖2A所示的散裝氧化釔的表面粗糙度顯著增加。然而，整體的表面粗糙度顯出小于含氧化鋯和氧化鋁試樣的。圖2B所示的包含重量份數10的氧化鋁的固溶體的表面粗糙度顯出具有小山和山谷形狀，其比圖2C所示包含重量份數20的氧化鋁的固溶體的小山和山谷形狀更平坦。然而，圖2B所示的重量份數10的氧化鋁的試樣上的小山和山谷比圖2C所示的重量份數20的試樣的表面上具有更多的蝕損斑。
圖3A到圖3C示出了分別對應圖2A到圖2C的顯微照片，但放大倍數為5,000倍。觀看圖3A所示的散裝氧化釔試樣的表面，該表面相對光滑但顯出一些明顯的小凹陷。圖3B由重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯，和重量份數10的氧化鋁形成的固溶體也顯示出圖2B中所示的較粗糙表面上存在的小尺寸蝕損斑。圖3C由重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯，和重量份數20的氧化鋁形成的固溶體顯示出可忽略的小尺寸蝕損斑。
來看三個試樣的腐蝕速率，顯然刻蝕后試樣1,000倍的放大倍數顯示出關于試樣的腐蝕速率的更好的表面性質。圖2A所示的固體氧化釔的腐蝕速率為0.16μm/hr；包含重量份數10的氧化鋁的氧化釔-氧化鋯-氧化鋁的固溶體的腐蝕速率為0.22μm/hr；以及包含重量份數20的氧化鋁的氧化釔-氧化鋯-氧化鋁的固溶體的腐蝕速率為0.21μm/hr。
實施例七含氧化釔的基板暴露于溝道刻蝕工藝之后的顯微照片 圖4A為在放大倍數2,000倍下，包含重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯和重量份數10的氧化鋁(63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁)的固溶體陶瓷合成物的燒結表面的顯微照片。圖4B為圖4A的固溶體陶瓷合成物的表面在通過本文所示類型的溝道刻蝕工藝的刻蝕之后的顯微照片。顯微照片的放大倍數都在2,000倍?？涛g后表面看起來平坦并相對均勻。顯微照片的組合建議在諸如腔室襯里或部件設備制造后，可取地在將該設備引入半導體器件生成工藝之前，通過將它暴露于示例性的等離子體刻蝕工藝中，對部件“風干(season)”。包含重量份數10的氧化鋁的固溶體陶瓷合成物在暴露于溝道刻蝕工藝之后的腐蝕速率約為0.08μm/hr。
圖4C為包含重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯和重量份數20的氧化鋁(55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁)的固溶體陶瓷合成物的燒結表面的顯微照片。圖4D為圖4C的固溶體陶瓷合成物的表面在通過本文所示類型的溝道刻蝕工藝的刻蝕之后的顯微照片。顯微照片的放大倍數都在2,000倍。刻蝕后表面看起來平坦并相對均勻。顯微照片的組合建議對新制造的設備進行以上所述的相同風干處理。包含重量份數20的氧化鋁的固溶體陶瓷合成物在暴露于溝道刻蝕工序之后的腐蝕速率為約0.07μm/hr。
實施例八含氧化釔陶瓷合成物在暴露于金屬刻蝕工序之后的顯微照片 圖5A由重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯和重量份數10的氧化鋁(63％摩爾比的氧化釔、23％摩爾比的氧化鋯和14％摩爾比的氧化鋁)形成的兩相固溶體陶瓷合成物在暴露于本文所述類型的金屬刻蝕工序的測試試樣之后的顯微照片。放大倍數為5,000倍。圖5B為由重量份數100的氧化釔、重量份數20的氧化鋯和重量份數10的氧化鋁(55％摩爾比的氧化釔、20％摩爾比的氧化鋯和25％摩爾比的氧化鋁)形成的兩相固溶體陶瓷合成物在暴露于本文所述類型的金屬刻蝕工序的試樣之后的顯微照片。放大倍數為5,000倍。這兩個顯微照片的比較表明含較高含量的氧化鋁的兩相固溶體具有增加量的暗相，其為鋁酸釔。包含重量份數10的氧化鋁的兩相固溶體陶瓷合成物在暴露于溝道刻蝕工序之后的腐蝕速率為約0.18μm/hr，而包含重量份數20的氧化鋁的兩相固溶體陶瓷合成物在暴露于溝道刻蝕工序之后的腐蝕速率為約0.10μm/hr。
實施例九含氧化釔基板的相對物理和機械特性 以下表四示出了散裝、純氧化釔陶瓷和含不同氧化釔的固溶體陶瓷的相比較的物理和機械特性。
表四 *所有固溶體陶瓷基板利用在氫保護的空氣下的無壓燒結工藝進行燒結。
等離子體腐蝕速率的評論明顯示出本文所述的固溶體氧化釔、氧化鋯、氧化鋁陶瓷的優(yōu)點。我們已證明可能降低這類陶瓷材料的腐蝕速率，同時保持可接受的機械性能，其能在不損壞設備的情形下使設備更易于操縱。
對氧化釔、氧化鋯和氧化鋁的組合已進行評測，并且我們發(fā)現由Y2O3，氧化釔，摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％％摩爾比；ZrO2，氧化鋯，摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比以及，Al2O3，氧化鋁，摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的起始成分形成的陶瓷材料，提供對含鹵素等離子體的優(yōu)異耐腐蝕性，同時提供良好的機械性能，其使得處理固體陶瓷處理部件時不必關注部件的損傷。在許多應用中，用于陶瓷材料的起始成分可為其中Y2O3摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比，以及ZrO2摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比，以及Al2O3摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比。當主要關心腐蝕速率時，陶瓷材料的起始物質濃度可為其中Y2O3摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比，以及ZrO2摩爾濃度變化范圍從約20％摩爾比到約25％摩爾比，以及Al2O3摩爾濃度變化范圍從約5％摩爾比到約10％摩爾比。
以上所述類型的起始材料成分可用于使用現有技術公知的方法，諸如例如并不限于等離子體噴涂，在多種金屬或陶瓷基板的表面之上形成陶瓷涂層，該基板包括但不限于鋁、鋁合金、不銹鋼、氧化鋁、鋁氮化物和石英。然而，在已獲得改善的機械性能的情形下，一般推薦盡可能地使用固體陶瓷設備以防止由于涂層脫離，或涂層中如涂層細小部分的缺陷，或由從下方基板移動至涂層的運動雜質引起金屬污染的形成而導致等離子體耐腐蝕性的突然失效。
變化范圍從約0.1％摩爾比到約65％摩爾比至純氧化釔的氧化鋯的濃度的添加，提供具有立方氧化釔晶體結構或立方氟石型晶體結構的氧化釔和氧化鋯的固溶體，其中由于釔空位/氧空位的分別形成，晶胞參數小于純結構的晶胞參數。固溶體晶體結構的較小晶胞參數改善氧化釔中的氧化鋯的固溶體的等離子體耐腐蝕性。例如，用于在多層半導體襯底中刻蝕溝槽采用類型的CF4/CHF3等離子體中固體氧化釔陶瓷的腐蝕速率為約0.3μm/hr。約69％摩爾比的氧化釔和約31％摩爾比的氧化鋯的固溶體陶瓷的腐蝕速率為約0.1μm/hr，小于固體氧化釔的刻蝕速率的3倍。未預期的刻蝕速率的降低延長工藝腔室襯里或工藝腔室內的內部設備部件的壽命，從而對這種設備的更換頻率降低，減少設備停機時間；減少處理過程中產生的顆粒量，改善產品性質；處理期間產生的金屬污染減小，提高產品性能；以及所有這些將降低平均每處理一片晶圓處理設備的整體成本。
雖然在CF4/CHF3等離子體中，含氧化鋯的氧化釔固溶體的0.1μm/hr腐蝕速率出奇地優(yōu)于在0.3μm/hr的氧化釔的腐蝕速率，并且顯著優(yōu)于在1.44μm/hr的固體氧化鋁陶瓷，但含氧化鋯的氧化釔固溶體的機械性能表示出彎曲強度和斷裂韌度的改善將是有益的。
在一實施方式中，通過將不同量的氧化鋁添加于固溶體的配方中以形成附加的鋁酸釔相，可實現含氧化鋯的氧化釔固溶體的彎曲強度和斷裂韌度的改善。通過由噴涂干燥形成的粒狀粉末結合常用量的粘結劑的單向機械壓縮或冷等靜壓縮將該氧化物的混合物致密。待加工體隨后利用現有技術公知的方法無壓燒結。10％摩爾比到30％摩爾比的氧化鋁的添加顯著改善所燒結陶瓷成分的合成物在彎曲強度和斷裂韌度方面的機械性能。例如，包含69％摩爾比氧化釔和31％摩爾比的氧化鋯的陶瓷在暴露于包含CF4和CHF3的等離子體之后，腐蝕速率為約0.1μm/hr。對于包含約14％摩爾比氧化鋁的陶瓷，在暴露于相同等離子體之后，腐蝕速率為約0.1μm/hr。對于包含25％摩爾比的氧化鋁的陶瓷，在暴露于相同等離子體之后，腐蝕速率為約0.2μm/hr。關于機械性能，例如，約69％摩爾比的氧化釔和約31％摩爾比的氧化鋯的整個起始成分在燒結之后表現出約137Mpa的彎曲強度和約13Mpa·m1/2的斷裂韌度，如以上所述。當整個陶瓷成分為約63％摩爾比的氧化釔和約23％摩爾比的氧化鋯，以及約14％摩爾比的氧化鋁時，在燒結之后彎曲強度為約215Mpa以及斷裂韌度為約1.6Mpa·m1/2。當整個陶瓷成分為約55％摩爾比的氧化釔和約20％摩爾比的氧化鋯，以及約25％摩爾比的氧化鋁時，在燒結之后彎曲強度為約172Mpa以及斷裂韌度為約1.7Mpa·m1/2。氧化鋁成分與彎曲強度增加和腐蝕速率的增加之間的關系不是線性關系。然而，本領域的技術人員在了解本文所提供的信息下可以最少的實驗優(yōu)化配方。
作為將氧化鋁添加于包含氧化釔和氧化鋯的多相金屬穩(wěn)定合成物的替代例為添加HfO2，氧化鉿；Sc2O3，氧化鈧；Nd2O3，氧化銣；Nb2O5氧化鈮；Sm2O3，氧化釤；Yb2O3，氧化鐿；Er2O3氧化鉺；Ce2O3(或CeO2)鈰氧化物或其組合。在使用這些替代化合物的實施例中，起始材料配方中該替代化合物的濃度變化范圍從約0.1％摩爾比到約90％摩爾比。典型地使用的濃度將從約10％摩爾比到約30％摩爾比范圍變化。
在以上所述的替代的氧化物的至少其中之一與用于形成固溶體的Y2O3和ZrO2粉末混合之后，通過由噴涂干燥形成的粒狀粉末結合常用量的粘結劑的單向機械壓縮或冷等靜壓縮將該氧化物的混合物致密。待加工體隨后利用現有技術公知的方法無壓燒結。在冷卻燒結體時，單相或兩相固溶體形成，其中固溶體為“多元素摻雜”固溶體。一個固溶體展現出立方氧化釔晶體結構，以及另一個固溶體展現出立方的氟石型晶體結構。該固溶體具有優(yōu)異的等離子體耐腐蝕性，典型地優(yōu)于本文所述的含氧化鋁的固溶體的耐腐蝕性。然而，氧化釔-氧化鋯-氧化鋁系統(tǒng)的機械性能稍微更好。與先前公知的氧化釔-氧化鋯固溶體相比較，所有這些多摻雜的固溶體表現出優(yōu)異的等離子體耐腐蝕性和改善的機械性能。
本文所述類型的含氧化釔的基板的典型應用包括，但不限于用于等離子體處理腔室內部的部件，諸如蓋，蓋襯里、噴嘴、氣體分配板或噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里。所有這些部件對于本領域實施等離子體處理的技術人員熟知。
以上所述的示例性實施方式不意在限定本發(fā)明的范圍，本領域的技術人員可閱讀本發(fā)明的公開下，擴展這些實施方式對應以下要求保護的本發(fā)明的主要內容。
權利要求
1.一種對于在半導體處理中使用的含鹵素等離子體耐腐蝕的陶瓷制品，所述陶瓷制品包括具有至少兩相的陶瓷，所述陶瓷由以下成分形成，即摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％摩爾比的氧化釔；摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯；以及選自包括氧化鋁、氧化鉿、氧化鈧、氧化銣、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的至少一個其他成分，所述至少一種其他成分濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比。
2.根據權利要求1所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比的氧化釔、摩爾濃度變化范圍從約15％摩爾比到約25％摩爾比的氧化鋯，和濃度變化范圍從約10％摩爾比到約25％摩爾比的所述至少一個其他成分形成。
3.根據權利要求2所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比的氧化釔、摩爾濃度變化范圍從約20％摩爾比到約25％摩爾比的氧化鋯，和濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比的所述至少一個其他成分形成。
4.根據權利要求1、2或3所述的陶瓷制品，其特征在于，所述至少一個其他成分為氧化鋁。
5.根據權利要求4所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的平均顆粒尺寸變化范圍從約0.5μm到約10μm。
6.根據權利要求1所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的彎曲強度變化范圍從約150MPa到約250MPa。
7.根據權利要求1所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的斷裂韌度變化范圍從約1.5MPa·m1/2到約2.0MPa·m1/2。
8.根據權利要求1所述的陶瓷制品，其特征在于，所述制品選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
9.根據權利要求4所述的陶瓷制品，其特征在于，所述制品選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、或噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
10.一種降低與含鹵素等離子體接觸的半導體處理設備的等離子體腐蝕的方法，包括使用含陶瓷的制品，所述陶瓷由以下成分形成，即摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％摩爾比的氧化釔；摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯；以及選自包括氧化鋁、氧化鉿、氧化鈧、氧化銣、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的至少一個其他成分，所述至少一個其他成分的濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述含陶瓷的制品由摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比的氧化釔、摩爾濃度變化范圍從約15％摩爾比到約25％摩爾比的氧化鋯，和濃度變化范圍從約10％摩爾比到約25％摩爾比的所述至少一個其他成分形成。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述含陶瓷的制品由摩爾濃度變化范圍從約55％摩爾比到約65％摩爾比的氧化釔、摩爾濃度變化范圍從約20％摩爾比到約25％摩爾比的氧化鋯，和濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比的所述至少一個其他成分形成。
13.根據權利要求10、11或12所述的方法，其特征在于，所述至少一個其他成分選擇為氧化鋁。
14.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素的等離子體的所述半導體處理設備的表面的所述等離子體腐蝕速率為小于約0.3μm/hr。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素的等離子體的所述半導體處理設備的表面的所述等離子體腐蝕速率變化范圍從約0.1μm/hr到約0.3μm/hr。
16.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素的等離子體的所述半導體處理設備的表面的所述等離子體腐蝕速率小于約0.3μm/hr。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素的等離子體的所述半導體處理設備的表面的所述等離子體腐蝕速率變化范圍從約0.1μm/hr到約0.3μm/hr。
18.一種在所述半導體處理期間具有至少一個暴露于含鹵素的等離子體的表面的半導體處理設備，其特征在于，所述半導體處理設備表面為陶瓷，所述陶瓷對含鹵素等離子體耐腐蝕，其中所述陶瓷包括至少兩相并由以下成分形成，即摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％摩爾比的氧化釔；摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯；以及選自包括氧化鋁、氧化鉿、氧化鈧、氧化銣、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的至少一個其他成分，所述至少一個其他成分濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比。
19.根據權利要求18所述的半導體處理設備，其特征在于，所述陶瓷下方為高純度鋁合金。
20.根據權利要求19所述的半導體處理設備，其特征在于，所述設備選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
21.根據權利要求18所述的半導體處理設備，其特征在于，所述設備為固體陶瓷半導體處理設備。
22.根據權利要求21所述的半導體處理設備，其特征在于，所述設備選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
23.一種對于在半導體處理中使用的含鹵素等離子體耐腐蝕的陶瓷制品，所述制品包括由氧化釔和氧化鋯結合形成的陶瓷，其中氧化釔的摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約70％摩爾比，以及氧化鋯的摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比，其中所述陶瓷的平均顆粒尺寸變化范圍從約2μm到8μm。
24.根據權利要求23所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約80％摩爾比的氧化釔，以及摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比的氧化鋯形成。
25.根據權利要求23或24所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的平均顆粒尺寸變化范圍從約2μm到8μm。
26.根據權利要求23所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的彎曲強度變化范圍從約120MPa到約140MPa。
27.根據權利要求23所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的斷裂韌度變化范圍從約1.1MPa·m1/2到約1.3MPa·m1/2。
28.根據權利要求23或24所述的陶瓷制品，其特征在于，所述制品選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
29.一種減少與含鹵素等離子體接觸的半導體處理設備的等離子體腐蝕的方法，包括選擇包括陶瓷的所述半導體處理設備，所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約70％摩爾比的氧化釔，以及摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯形成。
30.根據權利要求29所述的方法，其特征在于，進一步包括選擇用于所述半導體處理設備的所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約80％摩爾比的氧化釔，以及摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約20％摩爾比的氧化鋯形成。
31.根據權利要求29或30的方法，其特征在于，暴露于含鹵素等離子體的所述半導體處理設備的表面的等離子體腐蝕速率小于約0.2μm/hr。
32.根據權利要求31所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素等離子體的所述半導體處理設備的表面的等離子體腐蝕速率變化范圍從約0.1μm/hr到約0.2μm/hr。
33.一種在工藝期間具有至少一個暴露于含鹵素等離子體的表面的半導體處理設備，其特征在于，所述半導體處理設備表面為耐含鹵素等離子體的腐蝕的陶瓷，其中所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約70％摩爾比的氧化釔，以及摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯形成。
34.根據權利要求33所述的半導體處理設備，其特征在于，所述陶瓷下方為高純度鋁合金。
35.根據權利要求33所述的方法，其特征在于，所述半導體處理設備為固體陶瓷半導體處理設備。
36.一種半導體處理設備，在工藝期間所述設備具有至少一個暴露于含鹵素等離子體的表面，其特征在于，所述表面為耐含鹵素等離子體腐蝕的陶瓷，其中所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從96％摩爾比到約94％摩爾比的氧化鋯，以及摩爾濃度變化范圍從約4％摩爾比到約6％摩爾比的氧化鋯形成。
37.根據權利要求36所述的半導體處理設備，其特征在于，所述陶瓷下方為高純度鋁合金。
38.根據權利要求36所述的半導體處理設備，其特征在于，所述設備為固體陶瓷設備。
39.根據權利要求36所述的半導體處理設備，其特征在于，所述設備選自包括蓋、蓋襯里、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電卡盤部件、蔭罩、襯底夾持框架、處理套件和腔室襯里構成的組。
40.根據權利要求36所述的半導體處理設備，其特征在于，所述陶瓷的平均顆粒尺寸變化范圍從約0.5μm到8.0μm。
41.根據權利要求36所述的半導體處理設備，其特征在于，所述陶瓷的彎曲強度變化范圍從約1100MPa到約1300MPa。
42.根據權利要求36所述的陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷的斷裂韌度變化范圍從約10MPa·m1/2到約12MPa·m1/2。
43.一種減少與含鹵素等離子體接觸的半導體處理設備的等離子體腐蝕的方法，包括選擇包括陶瓷的所述半導體處理設備，所述陶瓷由摩爾濃度變化范圍從96％摩爾比到約94％摩爾比的氧化鋯，以及摩爾濃度變化范圍從約4％摩爾比到約6％摩爾比的氧化鋯形成。
44.根據權利要求43所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素等離子體的所述半導體處理設備的表面的等離子體腐蝕速率小于約0.4μm/hr。
45.根據權利要求44所述的方法，其特征在于，暴露于含鹵素等離子體的所述半導體處理設備的表面的等離子體腐蝕速率變化范圍從約0.1μm/hr到約0.4μm/hr。
46.根據權利要求43所述的方法，其特征在于，在所述半導體處理期間，所述半導體處理設備的至少一個表面，其表面為所述陶瓷，暴露于所述含鹵素等離子體中。
47.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述陶瓷下方為高純度鋁合金。
48.根據權利要求46所述的方法，其特征在于，所述半導體處理設備為固體陶瓷半導體處理設備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對于半導體處理中使用的含鹵素等離子體耐腐蝕的陶瓷制品。該陶瓷制品包括典型地包括兩相到三相的多相陶瓷。在第一實施方式中，該陶瓷由以下成分形成，即摩爾濃度變化范圍從約50％摩爾比到約75％摩爾比的氧化釔；摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯；以及選自包括氧化鋁、氧化鉿、氧化鈧、氧化銣、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的至少一個其他成分，所述至少一種其他成分濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比。在第二實施方式中，陶瓷制品包括由摩爾濃度變化范圍從90％摩爾比到約70％摩爾比的氧化釔，以及摩爾濃度變化范圍從約10％摩爾比到約30％摩爾比的氧化鋯形成的陶瓷，其中所述陶瓷的平均顆粒尺寸變化范圍從約2μm到約8μm。在第三實施方式中，該陶瓷制品包括由摩爾濃度變化范圍從96％摩爾比到約94％摩爾比的氧化鋯，以及摩爾濃度變化范圍從約4％摩爾比到約6％摩爾比的氧化鋯形成的陶瓷。
文檔編號C04B35/50GK101293771SQ200710122759
公開日2008年10月29日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權日2007年4月27日
發(fā)明者珍妮弗·Y·孫, 仁觀·段, 杰·袁, 立·徐, 肯尼思·S·柯林斯 申請人:應用材料股份有限公司