本發(fā)明涉及在半導體處理中使用的蝕刻室內的部件的釬焊和/或涂層。

背景技術：

在等離子體處理室中，部件有時需要被接合在一起。接合部件的現(xiàn)有的方法可能會導致接頭包含污染物。此外，這樣的接頭可能具有差的耐腐蝕性。因此，需要新的方法來接合等離子體室內的部件。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明尤其公開了用于制造等離子體室部件的方法。該方法可以包括下述步驟中的任何或所有的步驟：提供由鋁或鋁合金制成的第一部件和第二部件；使用鋁和硅的混合物釬焊所述第一部件和第二部件，以形成釬焊界面；陽極氧化所述第一部件和第二部件的至少一部分，使得在所述釬焊界面上形成陽極氧化涂層；以及使用原子層沉積共形地涂覆所述陽極氧化涂層，以形成ALD涂層。

在上述方法的多種進一步的實施方式中，所述ALD涂層可以是耐腐蝕的介電材料。所述ALD涂層可以是包含釔、鋯和/或鋁的耐等離子體腐蝕的氧化物。所述ALD涂層可以是氧化鋁。所述鋁和硅的混合物可以是包含5-20％的硅的大致共晶的混合物。所述釬焊可以在低于約120℃的溫度下進行。所述第一部件可以是可以包含用于分配流體的一個或多個開放管道的流體分配板；在一種實施方式中，釬焊的步驟可以使所述開放管道至少部分地被所述第二部件的至少一部分包圍。另外，所述第二部件可以包括穿過所述第二部件的一個或多個流體通道，所述流體通道可以具有第一端和第二端。此外，所述釬焊的步驟可以將每個第一端與所述管道中的至少一個連接以使它們之間流體連通。在另一種實施方式中，所述等離子體室部件可以是靜電卡盤。

還公開了一種等離子體處理室的實施方式。該室可以包含由鋁或鋁合金制成的第一部件和第二部件。其可以包含包括鋁和硅的混合物的在所述第一部件和第二部件之間的釬焊界面。其可以包含至少覆蓋所述釬焊界面使得所述釬焊界面不暴露于組件的外部的陽極氧化涂層。其可以進一步包含通過原子層沉積在所述陽極氧化涂層上沉積的共形ALD涂層。

在上述等離子體處理室的多種進一步的實施方式中，所述第一部件可以是包含用于分配流體的一個或多個管道的流體分配板；所述管道的至少一部分可以被所述第二部件的至少一部分至少部分地包圍。所述第二部件可以包括穿過所述第二部件的一個或多個流體通道；所述流體通道可以具有第一端和第二端；每個第一端可以開口朝向所述管道中的至少一個內以使它們之間流體連通。在進一步的實施方式中，所述ALD涂層可以是耐腐蝕的介電材料。所述ALD涂層可以是包含釔、鋯和/或鋁的耐等離子體腐蝕的氧化物。所述ALD涂層是氧化鋁。所述鋁和硅的混合物是包含5-20％的硅的大致共晶的混合物。上文所述的“組件”是靜電卡盤。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于制造等離子體室部件的方法，其包括：

提供由鋁或鋁合金制成的第一部件和第二部件；

使用鋁和硅的混合物釬焊所述第一部件和第二部件，以形成釬焊界面；

陽極氧化所述第一部件和第二部件的至少一部分，使得在所述釬焊界面上形成陽極氧化涂層；以及

使用原子層沉積共形地涂覆所述陽極氧化涂層，以形成ALD涂層。

2.根據條款1所述的方法，其中所述ALD涂層是耐腐蝕的介電材料。

3.根據條款1所述的方法，其中所述ALD涂層是包含釔、鋯和/或鋁的耐等離子體腐蝕的氧化物。

4.根據條款3所述的方法，其中所述ALD涂層是氧化鋁。

5.根據條款1所述的方法，其中所述鋁和硅的混合物是包含5-20％的硅的大致共晶的混合物。

6.根據條款1所述的方法，其中所述釬焊是在低于約120℃的溫度下進行的。

7.根據條款1所述的方法，其中所述第一部件是包含用于分配流體的一個或多個開放管道的流體分配板，其中釬焊的步驟使所述開放管道至少部分地被所述第二部件的至少一部分包圍。

8.根據條款7所述的方法，其中所述第二部件包括穿過所述第二部件的一個或多個流體通道，所述流體通道具有第一端和第二端，并且其中所述釬焊的步驟將每個第一端與所述管道中的至少一個連接以使它們之間流體連通。

9.根據條款1所述的方法，其中所述等離子體室部件是靜電卡盤。

10.一種用于等離子體處理室的組件，其包含：

由鋁或鋁合金制成的第一部件和第二部件；

包含鋁和硅的混合物的在所述第一部件和第二部件之間的釬焊界面；

至少覆蓋所述釬焊界面使得所述釬焊界面不暴露于所述組件的外部的陽極氧化涂層；以及

通過原子層沉積在所述陽極氧化涂層上沉積的共形ALD涂層。

11.根據條款10所述的組件，其中所述第一部件是包含用于分配流體的一個或多個管道的流體分配板，并且其中所述管道的至少一部分被所述第二部件的至少一部分至少部分地包圍。

12.根據條款11所述的組件，其中所述第二部件包括穿過所述第二部件的一個或多個流體通道，所述流體通道具有第一端和第二端，并且其中每個第一端開口朝向所述管道中的至少一個內以使它們之間流體連通。

13.根據條款10所述的組件，其中所述ALD涂層是耐腐蝕的介電材料。

14.根據條款10所述的組件，其中所述ALD涂層是包含釔、鋯和/或鋁的耐等離子體腐蝕的氧化物。

15.根據條款14所述的組件，其中所述ALD涂層是氧化鋁。

16.根據條款10所述的組件，其中所述鋁和硅的混合物是包含5-20％的硅的大致共晶的混合物。

17.根據條款10所述的組件，其中所述組件是靜電卡盤。

本發(fā)明的這些和其他特征將在本發(fā)明的詳細描述中結合下面的附圖在下文更詳細地描述。

附圖說明

所公開的發(fā)明在附圖的圖中通過舉例的方式而不是通過限制的方式示出，且其中類似的附圖標記指代相似的元件，并且其中：

圖1A和1B是分別在釬焊之前和之后的示例性靜電卡盤的示意性剖視圖。

圖2A和2B是分別在釬焊之前和之后的示例性氣體分配系統(tǒng)的示意性剖視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考本發(fā)明的如附圖中所示的一些實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。在下面的描述中，一些具體細節(jié)被陳述以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但本發(fā)明可在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下被實施，并且本公開包括可以按照本技術領域中通?？捎玫闹R做出的修改。公知的工藝步驟和/或結構不會被詳細描述以避免不必要地使本發(fā)明難以理解。

為了例如創(chuàng)建用于輸送氣體或流體的腔，創(chuàng)建等離子體處理室的鋁合金部件之間的氣密接頭往往是有用的。在一種實施方式中，創(chuàng)建這樣的接頭的一種方法是真空釬焊。在一種實施方式中，高含硅鋁合金可以用作釬焊箔。例如，該箔可以包括Al 4047合金以及約12％的硅，這接近共晶組合物。硅濃度的范圍可以在會包含約5-20％、或10-15％的限度內。也可使用其他組分，如鎂，在一些實施方式中，鎂可以用作消氣劑，尤其是當釬焊在高于約570℃的溫度下進行時。優(yōu)選地，釬焊組合物是共晶的或接近共晶的，使得當混合物熔化時，固體組合物和液體組合物大致相同，且熔點比單種組分的熔點低。較低的熔點使得能夠在較低溫度下進行釬焊。具有高流動性的混合物是優(yōu)選的，以制造更均勻且更共形的釬焊接頭。

盡管含硅的真空釬焊可以提供堅實的結構接頭，但其可能由于硅含量會導致一些問題。一個問題是，當這樣的含硅釬焊接頭被陽極氧化時，陽極氧化的質量可能由于陽極氧化中的硅微掩膜(micromasking)效果而會非常差。這會危及釬焊線的耐腐蝕性，特別是在電介質蝕刻室內當釬焊線鄰近高腐蝕性的氣體，如氯氣、溴化氫或三氯化硼時。這種富硅釬焊線在暴露于等離子體時(例如，靜電卡盤或氣體分配板的邊緣的釬焊線的外表面)，可能會導致其他問題。例如，來自等離子體的氟自由基會優(yōu)先蝕刻掉富硅相，降低接頭的結構牢固度，引起剝落，或產生電弧或照亮的概率可能很高。

在一種實施方式中，釬焊線可以使用致密的、超級共形的、耐腐蝕的原子層沉積(ALD)氧化物涂層保護。在一種實施方式中，這樣的涂層可以在陽極氧化的鋁層上形成。ALD涂層甚至可以在低溫(例如，在約120℃以下或甚至在20℃或30℃的室溫)下進行沉積。在本實施方式中，釬焊線(例如，Al 6061)以外的表面上的陽極氧化物的熱裂解可以被避免。另外，ALD涂層可以滲透到曲折的幾何結構內，從而可以實現(xiàn)對釬焊線的充分保護，該釬焊線可以具有隱藏特征，例如內部氣體管道。

ALD涂層的一些特征可以包括在低溫下操作，從而避免在涂層期間陽極氧化層開裂的風險。因此，ALD涂層與陽極氧化工藝會是兼容的。此外，ALD可以形成既無針孔也無氣孔的沉積物，從而提供抗腐蝕性氣體和等離子體物質的優(yōu)越的阻擋層。ALD涂層通常也是很純的，而且可以被創(chuàng)建，其中除了或許來自涂層的鋁以外，沒有可以檢測到的金屬雜質。碳雜質也可被保持較低。ALD涂層也是超共形的，并且其涂層厚度是均勻的，以及深寬比是獨立的。因此涂層可避免被涂敷的組件的維度方面的不期望有的改變。

示例性的ALD涂層材料可包括陶瓷，介電材料，氧化鋁，氧化鋯，氧化釔，鋁、鋯、釔和/或氧的組合(例如YAG或YSZ)，具有耐腐蝕性的材料，以及如在本領域中公知的對自由基有優(yōu)異的耐性的材料。在若干實施方式中，材料也可以是金屬氧化物、氮化物、氟化物或碳化物、或它們的組合。

ALD涂層的方法在本領域是公知的。參見，例如，美國專利公開No.2014/0113457A1(公開于2014年4月24日)，通過引用將其全部并入本文。他們使用表面介導的沉積反應以逐層地沉積薄膜。在一示例性的ALD工藝中，包含表面活性位點群的襯底表面暴露于氣相分布的第一膜前體(P1)。一些P1分子可以在襯底表面上形成稠相，其包含化學吸附的物質和物理吸附的P1分子。然后將反應器抽空以除去氣相和物理吸附的P1使得僅保留化學吸附的物質。然后將第二膜前體(P2)引入到反應器中，使得一些P2分子吸附到襯底表面?？梢栽俅螌⒎磻鞒榭眨@一次是除去未結合的P2。隨后，提供給襯底的熱能量激活所吸附的P1分子和所吸附的P2分子之間的表面反應，從而形成薄膜層。最后，將反應器抽空以除去反應副產物和可能的未反應的P1和P2，從而結束ALD循環(huán)?？砂ǜ郊覣LD循環(huán)以構建膜厚度。

實施例

圖1A是示出了包含流體分配管道的靜電卡盤的一實施方式的示意性剖視圖。陶瓷板104可以結合到包含鋁或鋁合金(例如Al 6061)的基板108。在一實例中，該結合可通過聚合物粘合劑105實現(xiàn)?；?08可以包含用于氣體或液體流動的管道109。這些管道可以例如形成于復雜的分配管道中，以冷卻或加熱靜電卡盤。在本實施例中在也包含鋁或鋁合金的獨立的部件111中，釬焊箔110可以定位在該部件的一側上。

部件108和部件111可以通過經由釬焊箔110的釬焊來接合，如圖1B所示，其可包含鋁和硅的共晶混合物或準共晶混合物。部件可以被陽極氧化(優(yōu)選在釬焊后)，使得陽極氧化層114形成，以覆蓋釬焊界面的至少一部分。陽極氧化可以在硫酸浴中使用電流來執(zhí)行。接著，可以通過本領域中公知的原子層沉積方法在陽極氧化的、結合的部件上形成共形的ALD涂層115。

在另一實施方式中，圖2A是圖解包含用于通過噴頭分配氣體到等離子體室的管道的氣體分配板的示意性橫截面圖。板208可包含鋁或鋁合金(例如Al 6061)，并且可以包括用于氣體流動的管道209。這些管道可以例如形成于復雜的分配管道中，以便分配各種氣體至等離子體處理室的內部。在該實施例中，有獨立的頂板211，其也可以包含鋁或鋁合金(例如Al 6061)。在一實施方式中，部件208可以是熱控板，其可以經由管道212接合到噴頭電極(未示出)。在一實施方式中，噴頭電極可包含包括單晶硅、多晶硅、氮化硅或碳化硅在內的各種形式的硅。這樣的電極的實例可以在美國專利No.8268117中找到，其通過引用整體并入本文。在頂板211上，釬焊箔210可以定位在朝向板208的那一側上。在一實施方式中，板208可包含被設計為將流體從管道209載運至噴頭電極的流體管道212。

部件208和部件211可以通過經由釬焊箔210的釬焊來接合，如圖2B所示，其可包含鋁和硅的共晶混合物或準共晶混合物。這些部件可以被陽極氧化(優(yōu)選在釬焊后)，使得陽極氧化層214形成，以覆蓋釬焊界面的至少一部分。陽極氧化可以在硫酸浴中用電流來執(zhí)行。但是，在許多情況下，在釬焊箔上的陽極氧化質量會是差的。接著，可以通過本領域中公知的原子層沉積方法在陽極氧化的、結合的部件上形成共形的ALD涂層215。

雖然已根據若干優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，但還有落在本發(fā)明的范圍內的變形、置換和各種替代的等同方案。此外還有實施本發(fā)明的方法和裝置的許多替代方式。因此意在將下面所附的權利要求解釋為包括所有這些落入本發(fā)明的真實精神和范圍內的變形、置換和各種替代等同方案。