專利名稱：：具有可控電阻率的耐等離子體腐蝕陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施方式涉及主要由高度抗存在于半導(dǎo)體處理裝置中的等離子體腐蝕的固溶體陶瓷組成的特種含氧化釔陶瓷。
背景技術(shù)：
：該部分描述涉及本發(fā)明所公開的實(shí)施方式的背景主題。并沒(méi)有意圖表示或暗指在該部分討論的
背景技術(shù)：
組成現(xiàn)有技術(shù)?？骨治g(包括腐蝕)性是在存在侵蝕性環(huán)境的半導(dǎo)體處理腔室中使用的裝置組件和襯墊的關(guān)鍵屬性。盡管侵蝕等離子體存在于多數(shù)半導(dǎo)體處理環(huán)境中，包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和物理氣相沉積(PVD)，但是侵蝕性最強(qiáng)的等離子體環(huán)境是用于處理裝置清洗和用于蝕刻半導(dǎo)體襯底的等離子體。這里尤其會(huì)有高能量等離子體存在并結(jié)合有化學(xué)反應(yīng)以與存在于環(huán)境中的組件表面反應(yīng)。當(dāng)侵蝕性氣體，即使在不存在等離子體，與處理裝置表面接觸時(shí)，裝置組件表面或工藝腔室襯墊表面的還原化學(xué)反應(yīng)是重要的屬性。存在于用于制造電子器件和微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的處理腔室內(nèi)的工藝腔室襯墊和組成裝置通常由鋁和鋁合金構(gòu)成。工藝腔室和組成裝置(存在于腔室內(nèi))的表面通常陽(yáng)極化以提供對(duì)侵蝕性環(huán)境的一定程度的隔離。然而，鋁或鋁合金中的雜質(zhì)可能破壞陽(yáng)極化層的完整性，從而侵蝕較早地開始，縮短了保護(hù)涂層的有效期限。與其它陶瓷材料相比，鋁氧化物的耐等離子體屬性并不積極。因此，各種組分的陶瓷涂層已經(jīng)用于替代以上所提及的鋁氧化物層；以及，在一些例子中，已經(jīng)用在陽(yáng)極化層的表面上以改善下層鋁基材料的保護(hù)。氧化釔是很有希望用于保護(hù)暴露于制造半導(dǎo)體器件中使用類型的含鹵素等離子體的鋁和鋁合金表面的陶瓷材料。氧化釔涂層已經(jīng)用于并施加在高純度鋁合金工藝腔室表面的陽(yáng)極化表面上，或者工藝組件表面上，以產(chǎn)生良好的侵蝕保護(hù)(例如，以上提及的Sun等人的美國(guó)專利No.6，777，873)?？墒褂弥T如噴涂、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法施加保護(hù)涂層。Al203、或Al203和Y203膜已經(jīng)形成于處理腔室的內(nèi)壁表面上以及需要高度耐侵蝕性和絕緣屬性的腔室內(nèi)的構(gòu)件的暴露表面上。在一個(gè)示例性應(yīng)用中，腔室的基材可以為陶瓷材料(A1203、Si02、A1N等)、鋁或不銹鋼，或在基材之上具有噴涂膜的其它金屬或金屬合金。該膜可以由周期表的ni-B元素的化合物諸如￥203制成。該膜可主要包含Al203和Y203。釔-鋁-石榴石(YAG)的噴涂膜也在以上提到過(guò)。噴涂膜厚度的實(shí)施例從5(^m到30(Vm之間變化。
發(fā)明內(nèi)容已經(jīng)研發(fā)了在采用含鹵素等離子體的半導(dǎo)體處理?xiàng)l件下耐侵蝕的特種燒結(jié)陶瓷材料。已經(jīng)改性特種材料以具有與以前用于半導(dǎo)體處理裝置的燒結(jié)陶瓷材料相比的改善的耐等離子體腐蝕性和適合的機(jī)械屬性。已經(jīng)調(diào)整燒結(jié)陶瓷材料的電屬性，從而材料的電阻率屬性(其在等離子體材料腔室中具有影響)滿足特定腔室組件的需要。這些電阻率屬性要求之前僅通過(guò)具有低耐等離子體腐蝕性質(zhì)的材料滿足。本發(fā)明的特種材料(其具有耐等離子體腐蝕性、機(jī)械性能和電阻率性能的各種結(jié)合)與之前所用的半導(dǎo)體處理裝置的材料充分相似。該相似的電屬性的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不需要改變目前在半導(dǎo)體器件加工中使用的工藝菜單或通用的處理?xiàng)l件。用于制造半導(dǎo)體材料腔室組件的特種燒結(jié)陶瓷材料可使用例如熱/火焰噴涂或等離子體噴涂、物理氣相沉積(諸如來(lái)自由特種燒結(jié)陶瓷材料組成的靶的濺射)或化學(xué)氣相沉積等而施加到下層材料之上。在可選實(shí)施例中，燒結(jié)的陶瓷材料可使用成型工藝而用于制造整體組件，例如，當(dāng)這對(duì)于涂層的使用有利的時(shí)候。討論的燒結(jié)陶瓷材料包含氧化釔基的固溶體。在一個(gè)實(shí)施方式中，改變燒結(jié)的含氧化釔陶瓷材料的電阻率。在一個(gè)示例性實(shí)施方式技術(shù)中，將其它氧化物添加到氧化釔中，并且燒結(jié)該混合物。其它氧化物的陽(yáng)離子具有與Y"離子不同的化合價(jià)，以形成Y空位，導(dǎo)致電阻率降低。該其它的氧化物的實(shí)施例包括Ce02、Ti02、Zr02、102和她205等，僅以示例方式而并不限制于此。在可選示例性實(shí)施方式技術(shù)中，其它氧化物添加到氧化釔中并燒結(jié)該混合物。其它氧化物的陽(yáng)離子具有與儼+離子相同的化合價(jià)，但是具有與Y"離子顯著不同的離子半徑。在還原氣氛中燒結(jié)先驅(qū)混合物。這產(chǎn)生O空位，其也降低了電阻率。具有與Y"離子相同化合價(jià)但是具有顯著不同的離子半徑的氧化物的實(shí)施例包括Nd203、Sm203、Sc203、Yb203、Er203、1^203和0丫203，僅以示例方式而并不限制于此。在通常與含釔燒結(jié)陶瓷相比需要較低電阻率的半導(dǎo)體處理腔室中的主要組件其中之一是靜電夾盤。靜電夾盤設(shè)計(jì)者建議在半導(dǎo)體處理?xiàng)l件下靜電夾盤的介電表面的電阻率在從約109到10"acm的范圍內(nèi)，以減小在靜電夾盤處形成等離子體電弧的可能。電阻率范圍與在約10—9到10'、/m范圍內(nèi)的電導(dǎo)率等價(jià)。這是比體Si3N4顯著低的電阻率，例如，其具有電導(dǎo)率l(T13S/m。對(duì)于等離子體電弧可能產(chǎn)生不利影響的其它耐侵蝕表面，諸如升降桿，在需靜電夾盤需要的那個(gè)范圍內(nèi)的電阻率是有益的。對(duì)于耐侵蝕表面諸如工藝腔室襯墊，電阻率較高，可能與10"acm—樣高或者高于10"Q.cm，并仍然可接受。至少一種固溶體形成有效用作電改性的耐侵蝕材料的燒結(jié)陶瓷材料的主要摩爾分?jǐn)?shù)。當(dāng)存在用于形成固溶體的兩者氧化物時(shí)，這些氧化物通常包含氧化釔結(jié)合其它氧化物，其通常選自氧化鋯、氧化鈰、氧化鉿、氧化鈮及其組合。其它氧化物諸如氧化鈧、氧化釹、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺和氧化鈰(以及其它鑭系列元素氧化物)可考慮用于這些實(shí)施例中。當(dāng)存在用于形成一種或多種固溶體的多于兩種的氧化物時(shí)，這些氧化物通常包含氧化釔、氧化鋯和至少一種其它氧化物，該氧化物通常選自氧化鉿、氧化鈧、氧化釹、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合物。在特別實(shí)施例中還可能使用其它鑭系元素。當(dāng)燒結(jié)陶瓷包含多個(gè)固溶相時(shí)，通常有兩個(gè)相或三個(gè)相。除了至少一個(gè)固溶相，可能在燒結(jié)陶瓷內(nèi)存在化合物或元素金屬的其它相。通過(guò)示例方式，而并不限制于此，關(guān)于使用兩種先驅(qū)物氧化物的燒結(jié)陶瓷，已經(jīng)通過(guò)試驗(yàn)確定包含固溶體的燒結(jié)陶瓷，其中存在約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔，并存在從大約0%摩爾分?jǐn)?shù)到約60%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鋯，產(chǎn)生具有在室溫下從約107到約10"Q.cm范圍內(nèi)的電阻率。預(yù)期可由其中存在大于0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化憶和大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至小于100%摩爾分?jǐn)?shù)的氧化鈰的先驅(qū)氧化物的組合得到相同范圍內(nèi)的電阻率。還預(yù)期可由其中存在大于0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔和大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至小于100%摩爾分?jǐn)?shù)的氧化鉿的先驅(qū)氧化物組合得到從約109到約1()UQ.cm范圍內(nèi)的電阻率。還預(yù)期可由其中存在從約48%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔和大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至約52%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鈮的先驅(qū)氧化物組合得到具有約109到約1()UQ，cm范圍內(nèi)電阻率的陶瓷。用于實(shí)施例，并不限制于此，關(guān)于使用多于兩種先驅(qū)氧化物的燒結(jié)陶瓷，在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)燒結(jié)陶瓷包含固溶體并且其中燒結(jié)陶瓷材料由以下氧化物形成時(shí)，其中存在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)至小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔；存在從大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至約50%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鋯；以及存在大于約0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釤，燒結(jié)陶瓷具有從約107到約10"acin范圍內(nèi)的電阻率。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)燒結(jié)的陶瓷包含固溶體并且燒結(jié)陶瓷材料由以下氧化物制成時(shí)存在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)至小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔；存在從大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至約50%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鋯；以及存在大于約0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鉿，燒結(jié)陶瓷將具有在約107到約10"acm范圍內(nèi)的電阻率。在又一實(shí)施方式中，當(dāng)燒結(jié)的陶瓷包含固溶體并且燒結(jié)陶瓷材料由以下氧化物制成時(shí)存在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)至小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化釔；存在從大于0%摩爾分?jǐn)?shù)至約45%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鋯；以及存在大于約0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于80%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的氧化鈮時(shí)，燒結(jié)陶瓷將具有在約107到約10BQ.cm范圍內(nèi)的電阻率。在一個(gè)實(shí)施方式中，燒結(jié)的陶瓷材料包含三個(gè)相，其包括包含Y203-Zr02-Nb205并占燒結(jié)陶瓷材料的從約60%摩爾分?jǐn)?shù)到約90%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的第一固溶相；占燒結(jié)陶瓷材料的從約5%摩爾分?jǐn)?shù)到約30%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的Y3Nb07第二相；以及占燒結(jié)陶瓷材料的從約1%摩爾分?jǐn)?shù)到約10%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的Nb元素形式的第三相。包含三個(gè)相的燒結(jié)陶瓷材料的另一實(shí)施方式中，氧化釔在從約60%摩爾分?jǐn)?shù)至小于約75%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)；氧化鋯在從大于約15%摩爾分?jǐn)?shù)至約25%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)；以及氧化鈮在大于約5%摩爾分?jǐn)?shù)到小于15%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)。在由以上所述類型的Y203-Zr02-MxOy形成的燒結(jié)陶瓷測(cè)量樣品中，在其中M是釤、鉿、鈮或釹的實(shí)施方式中，在暴露于CF4/CHF3等離子體76小時(shí)之后，已經(jīng)證明侵蝕速度是0.16p/小時(shí)或更低。預(yù)期當(dāng)M是鈰、釤、鉺或其它鑭系元素時(shí)具有類似的侵蝕速度。等離子體形成于可從AppliedMaterials有限公司購(gòu)得的EnablerforTrenchEtch等離子體處理腔室中，等離子體源功率高達(dá)2000W，工藝腔室壓力為10-500m托(Torr)，并且襯底溫度為4(TC。該0.16p/小時(shí)或更低的侵蝕速度等價(jià)于純￥203的侵蝕速度。因此，用于提供較低電阻率燒結(jié)陶瓷的燒結(jié)陶瓷改性不影響燒結(jié)陶瓷的侵蝕速度。雖然以上所述的陶瓷材料是由利用本領(lǐng)域公知的燒結(jié)技術(shù)形成的燒結(jié)陶瓷，但是在其它實(shí)施方式中，以上列出的起始材料成分可用于利用涂覆技術(shù)形成陶瓷涂層于各種金屬和陶瓷襯底的表面上，其包括但是不限于鋁、鋁合金、不銹鋼、氧化鋁、鋁氮化物和石英。該涂覆技術(shù)包括等離子體噴涂、熱/火焰噴涂；從由燒結(jié)氧化物形成的濺射靶的物理氣相沉積；或者化學(xué)氣相沉積，作為示例但是并不限制于此。為了有助于理解以上所述的實(shí)施方式，可參照附圖更加詳細(xì)地描述以上所述的特定實(shí)施方式。然而，應(yīng)該注意到，附圖僅示出了部分典型實(shí)施方式并因此不用于現(xiàn)在在此所述的本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包括其它等效的實(shí)施方式。圖1是示出了對(duì)于多種材料，在空氣環(huán)境中施加電壓為iooov下，電阻率與溫度的函數(shù)關(guān)系圖表100;圖2是Y203-ZrCVAl203相圖200。該相圖示出了除了其它成分之外，特種材料的組成，在此在相圖上標(biāo)記為區(qū)域"A"用于參考。類型"A"陶瓷材料是對(duì)鹵素等離子體侵蝕具有良好耐腐蝕性的陶瓷成分；圖3是Y203-Zr02-Nb205相圖300。該相圖示出除了其它成分外，特種材料的組成，在此在相圖上標(biāo)記為區(qū)域"B"，用于參考。類型"B"陶瓷材料為不僅對(duì)鹵素等離子體侵蝕具有良好耐腐蝕性而且還具有例如與"A"類型陶瓷材料相比的可控的、較低電阻率的陶瓷成分；圖4是示出對(duì)于多種材料的電阻率與施加的電壓的函數(shù)關(guān)系圖表400，其中測(cè)量可在室溫(約27"C)空氣中下進(jìn)行；圖5是柱形圖500，其示出了暴露于由CF4和CHF3源氣體產(chǎn)生的等離子體的多種燒結(jié)陶瓷材料相對(duì)于純氧化釔的標(biāo)準(zhǔn)化平均示例性侵蝕速度。具體實(shí)施例方式作為詳細(xì)描述的緒言，應(yīng)該注意到，如在該說(shuō)明書和附圖中所用的，單數(shù)形式"一(a)"、"一(an)"和"該(the)"包括復(fù)數(shù)指代，文中清晰指出數(shù)目的除外。當(dāng)在此使用詞"about"時(shí)，其意欲指所指的標(biāo)稱值準(zhǔn)確地在土10%內(nèi)。在此所述地為在采用含鹵等離子體的半導(dǎo)體器件處理?xiàng)l件下研發(fā)的抵抗侵蝕的特種陶瓷材料。在特定實(shí)施方式中，已經(jīng)改性特種材料以具有與之前研發(fā)的類似陶瓷材料相比減小的電阻率以提供耐等離子體腐蝕性。減小的電阻率有益于減小在半導(dǎo)體處理腔室內(nèi)的各種組件處等離子體電弧放電(arcing)的可能性，尤其在等離子體放電成問(wèn)題的靜電夾盤的表面或襯底升降桿上，用于舉例但不限于此。在過(guò)去，組件或至少組件表面由鋁氮化物或鋁氧化物制造，可對(duì)其摻雜以提供電屬性。雖然該材料提供所需的電屬性，但是侵蝕/腐蝕速度相對(duì)快，限制了特定組件的有效壽命，并需要更多的停工時(shí)間用于組成部件的修理及替換。另外，用作等離子體處理半導(dǎo)體裝置內(nèi)的工藝腔室襯墊和功能組件的各種材料的電屬性影響等離子體的行為。等離子體行為中的變化影響等離子體處理屬性，并且當(dāng)影響顯著時(shí)，需要改變其它工藝變量以適應(yīng)等離子體行為的變化。勝于返工用于器件制造的處理變量，發(fā)展具有適合電屬性的耐腐蝕陶瓷材料更實(shí)用。僅改性部分具有適合等離子體腐蝕/侵蝕屬性的陶瓷材料以控制電阻率性能在對(duì)于與等離子體接觸的組件有效的所需范圍內(nèi)。當(dāng)選擇氧化物的組合以形成陶瓷材料時(shí)，本領(lǐng)域且讀取本發(fā)明的普通技術(shù)人員將能相對(duì)成功地確定本發(fā)明。為了便利，具有所需電屬性的適合耐鹵等離子體腐蝕/侵蝕陶瓷材料的發(fā)展通過(guò)使用燒結(jié)陶瓷實(shí)施。所燒結(jié)的陶瓷通過(guò)本領(lǐng)域的眾所周知的技術(shù)生產(chǎn)。在其它實(shí)施方式中，相同的一般組分的適合耐鹵等離子體腐蝕/侵蝕的陶瓷材料可例如，使用熱/火焰噴鍍或等離子體噴鍍應(yīng)用為在下層諸如鋁或鋁合金的材料之上的涂層。在可選實(shí)施方式中，所燒結(jié)的陶瓷材料可用于制造可用于通過(guò)物理氣相沉積在下層材料之上施加陶瓷材料，特別地當(dāng)其上待施加保護(hù)陶瓷材料的裝置較大時(shí)，諸如工藝腔室襯墊。如之前所述，討論的所燒結(jié)陶瓷材料包括氧化釔。可改變所燒結(jié)的含釔陶瓷材料的電阻率。在一個(gè)示例性技術(shù)中，至少一種其它氧化物添加到氧化釔中并燒結(jié)該混合物。至少一種其它氧化物的陽(yáng)離子具有不同于￥3+離子的化合價(jià)，以形成Y空位，導(dǎo)致電阻率降低。該氧化物的實(shí)施例包括Ce02、Ti02、Zr02、班02和雨205，僅用于示例而并不限制于此。在另一示例性技術(shù)中，至少一種其它氧化物添加到氧化釔中，并在還原氣氛中燒結(jié)該混合物；然而，至少一種其它氧化物的陽(yáng)離子具有與Y^離子相同的化合價(jià)，但是展示出與Y"離子顯著不同的離子半徑。其導(dǎo)致O空位產(chǎn)生，這也降低了電阻率。具有與￥3+離子相同化合價(jià)但是具有顯著不同的離子半徑的氧化鋁實(shí)施例包括Nd203、Sm203、Sc203、Yb203、Er203、Ho20^tlDy203，僅用于示例而并不限制于此。至今己經(jīng)研究了多種示例性燒結(jié)陶瓷材料的屬性，并且以下的表格提供了所制造并評(píng)估的部分燒結(jié)陶瓷材料。隨后將描述這些材料的評(píng)估。實(shí)施例表格<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>*N/A=無(wú)效**c-ss指立方氧化釔型固溶體。實(shí)施例一的示例性實(shí)施方式制造的A型和B型材料。電阻率在軸104上示出，作為在軸102上示出的溫度的函數(shù)。可在空氣環(huán)境下在IOOOV下測(cè)量電阻率，使用根據(jù)ASTMD1829-或JISC2141的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件。在圖1中示出的曲線106在表中描述為樣品#4的含滿205燒結(jié)陶瓷材料。對(duì)于含Nb205燒結(jié)陶瓷材料，如圖3中通過(guò)相圖所示，還可通過(guò)添加額外的成分得到適合的電阻率值。燒結(jié)陶瓷材料包含三個(gè)相，其包括包含Y203-Zx02-Nb205的第一固溶相，其占燒結(jié)陶瓷材料的約60%到約90%摩爾分?jǐn)?shù)；.第二相Y3Nb07，其占燒結(jié)陶瓷材料的從約5%到約30%的摩爾分?jǐn)?shù);以及元素形式的Nb第三相，其占燒結(jié)陶瓷材料的約1%到約10%摩爾分?jǐn)?shù)。當(dāng)需要低電阻率以防止電弧放電時(shí)，該材料特別有效。電阻率在室溫下低于約10"Q.cm并在20(TC為約108Q.cm，以及在典型半導(dǎo)體處理?xiàng)l件下可能具有在1(fQ.cm范圍內(nèi)的電阻率。在圖1中示出的含Nb205的燒結(jié)陶瓷材料的一個(gè)實(shí)施方式稱為Nb205-ZrOrY203。參照?qǐng)D3，相圖的一個(gè)區(qū)域標(biāo)記為"B"。該標(biāo)記表示燒結(jié)陶瓷材料的固溶相成分在從約55%摩爾分?jǐn)?shù)到約80%摩爾分?jǐn)?shù)之間的濃度下包含Y203，并且在從約5%摩爾分?jǐn)?shù)到約25%摩爾分?jǐn)?shù)之間的濃度下包含添加劑諸如Nb20s、Hf02、Nd203、或Sc203。在圖1中示出的曲線108表示根據(jù)本發(fā)明制造的含Hf02燒結(jié)陶瓷材料，其還在表格中描述為樣品針。該陶瓷材料顯示出比含Nb205材料高的電阻率，但是對(duì)制造與靜電夾盤或襯底升降桿相比電弧放電不主要的半導(dǎo)體處理裝置組件有效。實(shí)施例三在圖1中示出的曲線110表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式制造的含SC2O3燒結(jié)陶瓷材料，其還在表格中描述為樣品#2。同樣，該材料可用于需要10UQ.cm電阻率的應(yīng)用中。實(shí)施例四(對(duì)比實(shí)施例)在圖1中示出曲線112表示在圖2的相圖中示出的￥203-ZK)2-A1203材料。描述該材料僅用于可控電阻率陶瓷材料的比較實(shí)施例的目的。該燒結(jié)陶瓷材料包含由￥203和Zr02形成的固溶體，以及由￥203和八1203氧化物形成的合成物。典型的燒結(jié)陶瓷材料由在從約60%摩爾分?jǐn)?shù)到約65%摩爾分?jǐn)?shù)之間的濃度下的Y203;在從約20%摩爾分?jǐn)?shù)到約25%摩爾分?jǐn)?shù)之間的濃度下的Zr02;以及在從約10%摩爾分?jǐn)?shù)到約15%摩爾分?jǐn)?shù)之間的濃度下的八1203形成。在相2中示為區(qū)域"A"并通過(guò)曲線表示為在圖1中示出的Y203-Zr02-八1203的中心陶瓷材料的一個(gè)實(shí)施方式，包含具有立方氧化釔型晶體結(jié)構(gòu)的約60%摩爾分?jǐn)?shù)固溶體，其中C-Y203是溶劑，Zl"203是溶質(zhì)；具有螢石型晶體結(jié)構(gòu)的約2%摩爾分?jǐn)?shù)的固溶體，其中是Zr02溶劑，￥203是溶質(zhì)；以及約38%摩爾分?jǐn)?shù)的YAM(Y4A1209)化合物。實(shí)施例五(對(duì)比實(shí)施例)圖1的曲線114表示含兩203的燒結(jié)陶瓷材料，其在表格中描述為樣品#3。但是該材料難以滿足需要防止放電的需要，并且認(rèn)為不是彌補(bǔ)本發(fā)明的部分單一材料的比較實(shí)施例。實(shí)施例六(對(duì)比實(shí)施例)圖1的曲線116表示純￥203燒結(jié)陶瓷的電阻率屬性。該材料也是對(duì)比實(shí)施例，其用作基線，原因在于許多半導(dǎo)體裝置組件已由純￥2〇3制造。純￥203電阻率的比較示出由本發(fā)明得到的電阻率的顯著改善。曲線120也在圖1中示出，其表示通常用于制造靜電夾盤的慘雜鋁氮化物，曲線122表示也用于制造靜電夾盤和需要低電阻率的其它半導(dǎo)體處理裝置的第二摻雜的鋁氮化物。實(shí)施例七圖4是示出對(duì)于許多燒結(jié)陶瓷測(cè)試樣本在電阻率測(cè)試期間電阻率與所施加的電壓的函數(shù)關(guān)系圖400。在軸404上示出電阻率，并且電壓在軸402上示出。測(cè)試溫度是室溫(約27°C)。該圖的目的是為了示出受控以降低電阻率的本發(fā)明的耐侵蝕陶瓷實(shí)施方式和目前使用的摻雜鋁氮化物陶瓷之間在電阻率上的區(qū)別。雖然摻雜的鋁氮化物陶瓷具有稍微低的電阻率，但它們的侵蝕速度至少比己經(jīng)改性以降低電阻率的含氧化釔陶瓷的侵蝕速度高2倍。特別地，圖4的曲線422表示目前用于制造靜電夾盤的摻雜的鋁氮化物陶瓷。曲線420表示用于制造靜電夾盤和其它較低電阻率組件的另一種慘雜的鋁氮化物陶瓷。圖4的曲線406表示含她205的燒結(jié)陶瓷材料，其在表格中表示為樣品糾。己經(jīng)改性以降低電阻率的含氧化釔材料具有與表示為A1N-1的摻雜的鋁氮化物非常接近的電阻率。然而，摻雜的鋁氮化物的侵蝕速度比由曲線406示出的含氧化釔材料的侵蝕速度高10倍，如通過(guò)圖5中的柱狀圖500示出。在圖4中的曲線408表示含HfO2的燒結(jié)陶瓷材料，其在表格中表示為樣品#1。該陶瓷材料表現(xiàn)出比含他205材料高的電阻率，并且在室溫下表現(xiàn)出等離子體電弧放電更可能發(fā)生的組件的推薦范圍之外的電阻率。然而，在20(TC下，其在部分半導(dǎo)體處理期間存在的溫度，電阻率落入可接受范圍內(nèi)，如圖l中通過(guò)曲線108所示。圖4的曲線410表示含Sc203的燒結(jié)陶瓷材料，其在表格中表示為樣品#2。再次，當(dāng)處理溫度為20(TC時(shí)，該材料可用于需要l()UQ.cm電阻率的應(yīng)用中。為了比較目的(關(guān)于包含含氧化釔固溶體的電阻率可控的陶瓷)，圖4的曲線412示出了包含在圖2中示出的Y203、ZrCb和A1203的"A"型陶瓷材料。該"A"型材料的一個(gè)實(shí)施方式，其在圖l中示出，包含具有。￥203為溶劑以及Zr203為溶質(zhì)的約60%摩爾分?jǐn)?shù)的立方氧化釔型結(jié)構(gòu)；具有ZrCb為溶劑以及￥203為溶質(zhì)的約2%摩爾分?jǐn)?shù)的螢石型結(jié)構(gòu)固溶體；以及，約38%摩爾分?jǐn)?shù)YAM(Y4A1209)化合物。雖然A型HPM材料表示出適合的耐侵蝕性能和優(yōu)良的機(jī)械性能，但電阻率顯著高于所需范圍最大值10""cm。即使在20(TC下也是這種情況，如圖1中的曲線112所示。該材料并不包括于電阻率改性的耐侵蝕陶瓷的實(shí)施方式中。為了比較目的，圖4的曲線414表示含Nd203的燒結(jié)陶瓷材料，其在表格中表示為樣品#3。該材料難以滿足防止電弧放電的需要，并認(rèn)為是不構(gòu)成本發(fā)明的單一陶瓷材料部分的比較實(shí)施例。為了比較目的，圖4的曲線416示出了純Y203的燒結(jié)陶瓷的電阻率屬性。該材料也是比較實(shí)施例，其用作基準(zhǔn)，原因在于大部分半導(dǎo)體裝置組件已經(jīng)由純Y203制造。純Y203的電阻率的比較示出了由本發(fā)明所得到的電阻率有非常顯著的改善。實(shí)施例八圖5示出了表示對(duì)于多種暴露于等離子體的燒結(jié)陶瓷材料標(biāo)準(zhǔn)化為純￥203的示例性侵蝕速度的柱狀圖500。等離子體由CF4和CHF3源氣產(chǎn)生。等離子體處理腔室是可從AppliedMaterials有限公司購(gòu)得的EnablerforTrenchEtch。等離子體源功率高達(dá)2000W，工藝腔室壓力為10-500mTorr，并且襯底溫度為約4(TC,76小時(shí)的時(shí)間周期。軸502示出了測(cè)試耐侵蝕性的多種材料。表示為Y2O3-10ZrO2的測(cè)試樣本表示通過(guò)燒結(jié)100重量份數(shù)的Y203以及10重量份數(shù)的Zr02形成。表示為含她205-或Hf02-或Nd2(V或80203-的測(cè)量樣本表示描述為含蝕刻這些材料的化合物。如在軸504上所示的侵蝕速度的比較表示所改性的電阻率的侵蝕速度，含氧化釔的燒結(jié)陶瓷材料基本與純氧化釔的侵蝕速度相同。另外，所改性的電阻率的侵蝕速度，含氧化釔的燒結(jié)陶瓷基本比A1203、AN、Zr02、石英、W/ZrC、B4C和SiC,用于提供半導(dǎo)體處理侵蝕襯墊和在半導(dǎo)體處理裝置內(nèi)部組件上的耐鹵素等離子體腐蝕材料?；谠谔峁┮陨纤龅膶?shí)施例的實(shí)驗(yàn)期間所得到的結(jié)果，以及來(lái)自其它參考源的數(shù)據(jù)，已經(jīng)進(jìn)行了提供在等離子體漏電流中的UV輻射效果評(píng)估的計(jì)算。等離子體環(huán)境中(用于等離子體處理中的類型)的UV輻射不影響含電阻率改性的氧化釔的燒結(jié)陶瓷材料的漏電流。193nmUV輻射(在部分半導(dǎo)體處理操作中采用)對(duì)在Nb205-B型燒結(jié)陶瓷材料和Hf02-B型燒結(jié)陶瓷材料中的漏電流的影響的研究表示這些材料的電性能不應(yīng)用受這些UV輻射影響。用作與等離子體接觸的半導(dǎo)體處理裝置的含陶瓷顆粒的制品包括蓋子、襯墊、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電夾盤組件、陰影框架、襯底容納框架、處理套件和腔室襯墊，僅作為示例性并且不限于此。以上所述的示例性實(shí)施方式不意欲限制本發(fā)明的范圍，由于本發(fā)明的公開內(nèi)容，本發(fā)明的普通技術(shù)人員能解釋與本發(fā)明所要求保護(hù)的主題對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式。權(quán)利要求1、一種包含陶瓷的制品，其能抵抗用于半導(dǎo)體處理中的含鹵等離子體的侵蝕并在從約350℃至室溫范圍內(nèi)的溫度下具有在約10-7至10-15Ω·cm范圍內(nèi)的電阻率，所述制品具有包含至少一種含氧化釔固溶體的表面，以及其中包含氧化釔的至少一種固溶體還包含選自氧化鋯、氧化鉿、氧化鈧、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的一種或多種氧化物。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含陶瓷制品，其特征在于，其它鑭系元素氧化物包括于所述陶瓷制品中。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含陶瓷制品，其特征在于，兩種氧化物用于形成包含氧化釔和其它氧化物的所述至少一種固溶體，以及其中所述其它氧化物選自氧化鋯、氧化鈰、氧化鉿和氧化鈮。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的含陶瓷制品，其特征在于，氧化鈧、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺或其它鑭系元素氧化物包括于所述陶瓷制品中。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含陶瓷制品，其特征在于，多于兩種的前驅(qū)物氧化物用于形成包含氧化釔的所述固溶體，以及其中所述前驅(qū)物氧化物包括氧化鋯以及選自氧化鉿、氧化鈧、氧化鈮、氧化釤、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈰及其組合的其它氧化物。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的含陶瓷制品，其特征在于，其它鑭系元素包括于所述含陶瓷制品中。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化釔，和在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約60%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化鋯形成。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化釔，和在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約60%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化鈰形成。9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化釔，和在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約60%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化鉿形成。10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述陶瓷由在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化釔，和在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約60%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度下的氧化鈮形成。11、根據(jù)權(quán)利要求5所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述氧化釔存在從約40%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度，以及氧化鋯存在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約20%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度，以及氧化鈧存在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度。12、根據(jù)權(quán)利要求5所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述氧化釔存在從約70%摩爾分?jǐn)?shù)到小于100%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度，以及氧化鋯存在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約17%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度，以及氧化鉿存在從高于0%摩爾分?jǐn)?shù)到約27%摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的濃度。13、根據(jù)權(quán)利要求5所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品由三相燒結(jié)陶瓷形成，其包括包含￥203-ZrCVNb205的第一相固溶體，其占所述燒結(jié)陶瓷材料的約60%到約90%之間的摩爾分?jǐn)?shù)；第二相Y3Nb07占所述燒結(jié)陶瓷材料的約5%到約30%之間的摩爾分?jǐn)?shù)；以及元素形式的第三相Nb，其占所述燒結(jié)陶瓷材料的約1%到約10%之間的摩爾分?jǐn)?shù)。14、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品為靜電夾盤或襯底升降桿形式，或者需要從約35(TC到室溫范圍內(nèi)的溫度下從約10—7或1(T"^cm范圍內(nèi)電阻率的其它制品形式。15、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品為在半導(dǎo)體處理腔室內(nèi)部使用的內(nèi)部組件或襯墊形式，以及其中所述陶瓷制品的所述電阻率在從約350'C到室溫范圍的溫度下為在約10—7到10"Q.cm范圍內(nèi)。16、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品為固體燒結(jié)陶瓷制品。17、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品選自靜電夾盤、蓋子、襯底、噴嘴、氣體分配板、噴頭、靜電夾盤組件、陰影框架、襯底容納框架、處理套件和腔室襯墊。18、根據(jù)權(quán)利要求l所述的含陶瓷制品，其特征在于，所述制品的所述表面由所述陶瓷涂覆。19、一種降低采用靜電夾盤、襯墊或具有與等離子體接觸表面的內(nèi)部組件的半導(dǎo)體處理腔室內(nèi)的等離子體放電的方法，所述表面包含陶瓷材料，所述方法包含a)選擇氧化物以由氧化釔和至少一種其它氧化物組成所述陶瓷材料，其中所述其它氧化物的陽(yáng)離子具有與Y^離子顯著不同的化合價(jià)，以形成Y空位，導(dǎo)致所述陶瓷材料的電阻率降低；b)燒結(jié)所述氧化物以形成至少一種結(jié)晶固溶體；以及c)將所述陶瓷材料暴露于等離子體。20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，具有與所述￥3+離子不同的化合價(jià)的所述氧化物選自Ce02、Ti02、Zr02、Hf02、>^205及其組合。21、一種減少采用靜電夾盤、襯墊或具有接觸等離子體的表面的內(nèi)部組件的半導(dǎo)體處理腔室內(nèi)的等離子體電弧放電的方法，所述表面包含陶瓷材料，所述方法包含a)選擇氧化物以由氧化釔和至少一種其它氧化物組成所述陶瓷材料，其中所述其它氧化物的陽(yáng)離子具有與Y"離子顯著不同的離子半徑，導(dǎo)致所述陶瓷材料的電阻率降低；b)在還原氣氛中燒結(jié)所述氧化物；以及c)將所述陶瓷材料暴露于等離子體。22、根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，具有顯著不同的離子半徑的所述氧化物選自Nb203、Sm203、Sc203、Yb203、Er203、Ho203、Dy203及其組合。全文摘要本發(fā)明公開了在采用腐蝕/侵蝕性等離子體的半導(dǎo)體處理?xiàng)l件下抵抗腐蝕/侵蝕的特種陶瓷材料。腐蝕性等離子體可為含鹵等離子體。對(duì)該特種陶瓷材料已經(jīng)改性以提供抑制等離子體電弧放電可能的可控電阻率。文檔編號(hào)C04B35/48GK101357846SQ20071016155公開日2009年2月4日申請(qǐng)日期2007年9月29日優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日發(fā)明者任關(guān)·段,托馬斯·格雷夫斯,曉明·何,杰·袁,森·撒奇,珍妮弗·Y·孫,肯尼思·S·柯林斯申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司