具有適于保護(hù)抵抗氟等離子體的保護(hù)涂層的腔室部件的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本文所述的實(shí)施方式關(guān)于一種保護(hù)涂層，所述保護(hù)涂層保護(hù)腐蝕環(huán)境內(nèi)的下伏(underlying)腔室部件(即，涂層被沉積在其上的對(duì)象)或部件部分免受腐蝕或劣化。
[0003]先前技術(shù)
[0004]在半導(dǎo)體腔室部件處理系統(tǒng)中，處理腔室的內(nèi)部經(jīng)常暴露于各種腐蝕性或反應(yīng)性環(huán)境。這些反應(yīng)性環(huán)境可由穩(wěn)定的腐蝕性氣體(諸如，Cl2)或其他反應(yīng)性物種(包括由工藝反應(yīng)產(chǎn)生的自由基或副產(chǎn)物)引起。在等離子體處理應(yīng)用(諸如，蝕刻或化學(xué)氣相沉積(CVD))中，通過(guò)其他分子的分解也產(chǎn)生反應(yīng)性物種，所述分子本身可具有或可不具有腐蝕性或反應(yīng)性。需要保護(hù)性及抗腐蝕措施來(lái)確保處理腔室或腔室內(nèi)的部件的工藝性能及耐久性。
[0005]降低對(duì)腔室或腔室內(nèi)的部件的腐蝕也減少腔室內(nèi)的不希望有的顆粒的存在。例如，通常在處理腔室中使用鍍鎳部件來(lái)防止受到Cl2腐蝕。含氟氣體(諸如，NF3SCHF3等)產(chǎn)生高度反應(yīng)性的原子氟(F)。高溫CVD工藝經(jīng)常使用AlN加熱器，所述AlN加熱器易受來(lái)自諸如氟基清潔氣體的元素的侵蝕。例如，由AlN制成的陶瓷加熱器受NF3侵蝕，即3經(jīng)常在某些腔室部件處理系統(tǒng)中用作清潔氣體。AlN加熱器通常價(jià)格昂貴，且希望增加加熱器表面的使用壽命以及減少腔室中的不希望有的顆粒的存在。
[0006]因此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)于具有提高的對(duì)元素(諸如氟)抗性的半導(dǎo)體處理部件(諸如陶瓷加熱器)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本文所述的實(shí)施方式通常關(guān)于用于半導(dǎo)體腔室部件的保護(hù)涂層。更具體地，本文所述的實(shí)施方式關(guān)于一種適用于提高對(duì)氟等離子體抗性的氮化鋁(AlN)加熱器保護(hù)涂層。
[0008]在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于半導(dǎo)體處理腔室中的腔室部件。所述腔室部件具有由氮化鋁組成的表面。所述表面具有涂層，且所述涂層包含氟化鎂或氟化鑭。
[0009]在另一實(shí)施方式中，提供一種在用于半導(dǎo)體處理腔室中的腔室部件上形成涂層的方法。所述方法包括以下步驟:在腔室部件的表面上沉積涂層。所述涂層包含氧化鎂、氧化鑭或氟化鑭中的至少一種。所述涂層可視情況暴露于含氟等離子體。
【附圖說(shuō)明】
[0010]通過(guò)參考實(shí)施方式(一些實(shí)施方式在附圖中說(shuō)明)，可獲得在上文中簡(jiǎn)要總結(jié)的本發(fā)明的更具體的說(shuō)明，而能詳細(xì)了解上述的本發(fā)明的特征。然而應(yīng)注意，附圖僅說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因而不應(yīng)將這些附圖視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等效實(shí)施方式。
[0011]圖1A表示暴露于通常為腐蝕性或反應(yīng)性環(huán)境的已知處理腔室的部分橫截面視圖；
[0012]圖1B表示暴露于腐蝕性環(huán)境的具有保護(hù)涂層的處理腔室部件的部分橫截面視圖；
[0013]圖2表示具有處理腔室部件的本發(fā)明的某些實(shí)施方式，所述處理腔室部件具有設(shè)置在等離子體處理腔室中的保護(hù)涂層；及
[0014]圖3表示用于在腔室部件上形成保護(hù)涂層的方法步驟。
[0015]為了助于理解，已盡可能使用相同的元件符號(hào)指定各圖共有的相同元件。應(yīng)考慮一個(gè)實(shí)施方式的元件與特征可有利地并入其它實(shí)施方式而無(wú)需進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]實(shí)施方式
[0017]本文所述的實(shí)施方式關(guān)于一種在腐蝕環(huán)境中保護(hù)下伏腔室部件(S卩，涂層被沉積在其上的對(duì)象)或部件部分免受腐蝕或劣化的保護(hù)涂層。
[0018]圖1A-B示意性地圖示在腔室部件上的涂層的保護(hù)效果。圖1A表示暴露于通常為腐蝕性或反應(yīng)性環(huán)境110的已知處理腔室部件100的部分橫截面視圖。例如，腔室部件100可能受到周圍環(huán)境110中的物種侵蝕，所述侵蝕可引起形成在腔室部件100的表面101上的凹點(diǎn)102或其他缺陷104。取決于反應(yīng)性環(huán)境110，腔室部件100的劣化可能起因于化學(xué)或物理侵蝕，且腔室部件100的劣化可能未必引起諸如在圖1A中圖示的容易看見(jiàn)的缺陷。例如，腔室部件100的化學(xué)或物理性質(zhì)可能被環(huán)境110中諸如氟(F)的物種或其他反應(yīng)性物種(通常表示為“X”)與腔室部件100之間的化學(xué)反應(yīng)所改變，或者被高能物種(S卩，+離子及-離子)的物理轟擊所改變。
[0019]圖1B表示在腔室部件190上形成涂層150之后，暴露于腐蝕性環(huán)境110的腔室部件190的橫截面視圖。本發(fā)明的涂層150可抵抗反應(yīng)性或腐蝕性環(huán)境110的侵蝕，且可降低或避免下伏腔室部件190的劣化。腔室部件190可以是底座、基座、升降銷、襯里、加熱器、靜電夾盤(pán)、屏蔽件、邊緣環(huán)、噴頭、圓頂、腔室主體，或其他腔室部件。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方式中，涂層150包含氧化鎂(MgO)或氧化鑭(La2O3)。在另一實(shí)施方式中，所述涂層包含氟化鑭(LaF3)。涂層150可用于涂布可能暴露于等離子體環(huán)境的腔室部件190的內(nèi)表面。例如，涂層150可施加至鋁(Al)或氮化鋁(AlN)腔室部件，諸如于CVD腔室內(nèi)使用的陶瓷加熱器。Al及AlN在重復(fù)地暴露于高溫CVD工藝環(huán)境時(shí)，通常隨時(shí)間腐蝕且劣化。涂層150防止加熱器表面暴露于腐蝕環(huán)境110時(shí)的腐蝕。腐蝕環(huán)境110的例子可以是在高于400°C的溫度下含氟化物等離子體的存在。
[0021]可通過(guò)不同工藝在腔室部件上形成MgO、La2O3或LaF 3的涂層150。涂布工藝通常包括以下步驟:例如，高溫蒸發(fā)及濺鍍，諸如物理氣相沉積(PVD)、CVD、等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)、混合CVD、原子層沉積(ALD)、電子束蒸鍍，或適用于在腔室部件上沉積涂層的其他工藝。然而只要所述工藝產(chǎn)生具有所需的防腐蝕特性的高質(zhì)量涂層，特定涂布工藝對(duì)本文所述實(shí)施方式的實(shí)踐并非是關(guān)鍵的。
[0022]在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)CVD工藝執(zhí)行涂布工藝以涂布腔室或腔室部件部分。若腔室或腔室部件部分由于CVD沉積工藝的保形性而展現(xiàn)不平坦的表面形貌，則可有利地執(zhí)行CVD沉積。CVD沉積也適合于在大體平坦表面上的沉積。在使用CVD涂布工藝的實(shí)施方式中，可通過(guò)提供含鎂前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物在腔室部件190上形成包含MgO的涂層150。在使用CVD涂布工藝的實(shí)施方式中，可通過(guò)提供含鑭前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物在腔室部件190上形成包含La2O3的涂層150。
[0023]在使用CVD涂布工藝的實(shí)施方式中，可通過(guò)提供含鑭前驅(qū)物及含氟前驅(qū)物在腔室部件190上形成包含LaF3的涂層150。在所有上述實(shí)施方式中，前驅(qū)物