專利名稱：具有覆蓋釔鋁層的部件的處理腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基片處理腔及其制造方法。
背景技術(shù)：
在基片處理過(guò)程中，例如，基片刻蝕過(guò)程、沉積過(guò)程以及基片和腔室的清理過(guò)程中，會(huì)使用諸如鹵素或氧氣之類的氣體。該氣體，特別是當(dāng)其被諸如射頻電源或微波之類的能量激發(fā)時(shí)能夠腐蝕或侵蝕(此二術(shù)語(yǔ)在此可互換)腔壁等腔室部件。例如，由鋁制成的腔室部件會(huì)被鹵族氣體腐蝕成AlCl3或AlF3。被腐蝕的部件需要被更換或被清理，導(dǎo)致不希望有的腔室停機(jī)。此外，當(dāng)部件被腐蝕的部分剝落和污染基片時(shí)，會(huì)降低基片的產(chǎn)量。因此，有必要降低腔室部件的腐蝕。
在鋁制腔室部件上形成陽(yáng)極化氧化鋁層可以改進(jìn)該部件的抗腐蝕性或抗侵蝕性。例如，在電鍍槽中可以對(duì)鋁制腔室壁進(jìn)行陽(yáng)極化處理以形成由陽(yáng)極化氧化鋁組成的防護(hù)層。雖然陽(yáng)極化層提高了鋁制腔室的抗腐蝕性，但其有時(shí)仍可被高度激發(fā)的或腐蝕性的氣體組分所腐蝕，例如，被含有諸如CF4之類的含氟氣體等離子體的被激發(fā)氣體所腐蝕，形成AlF3之類的氣態(tài)副產(chǎn)物。
由塊狀陶瓷材料或者等離子噴射陶瓷層制成的傳統(tǒng)腔室部件雖然表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性，但是卻容易受到其它破壞方式的影響。例如，由含有氧化釔和氧化鋁混合物的塊狀材料制成的腔室部件是脆的，當(dāng)加工成部件形狀時(shí)容易斷裂。塊狀陶瓷材料在腔室工作期間也可能易于開裂。腔室部件也可由等離子噴射涂層制成。然而，在加熱或冷卻期間，層和底層部件材料之間的熱膨脹不一致會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)變，從而造成裂紋或使陶瓷涂層從底下的部件上剝落下來(lái)。因而，傳統(tǒng)的陶瓷部件并不總是具有期望的抗腐蝕或抗破壞性。
因此，對(duì)于腔室部件需要具有對(duì)腐蝕性激發(fā)氣體的改進(jìn)的抗腐蝕或抗侵蝕性。也需要能夠容易地將這樣的腔室部件制成期望形狀。對(duì)于耐久性的腔室部件，還需要該腔室部件在其工作期間不容易開裂或斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
基片處理腔部件，由含釔和鋁整體層的金屬合金組成，并具有陽(yáng)極化表面層。
制造基片處理腔部件的方法，包括形成由含釔和鋁的金屬合金組成的腔室部件，以及陽(yáng)極化處理該金屬合金的曝露表面。
制造基片處理腔部件的方法，包括形成由含鋁的金屬合金組成的腔室部件，在該金屬合金中離子注入釔，以及陽(yáng)極化處理該金屬合金的一個(gè)表面。
制造基片處理腔部件的方法，包括形成由含鋁的金屬合金組成的腔室部件，在該金屬合金中離子注入釔，以及在該金屬合金中離子注入氧。
基片處理裝置，包括在處理區(qū)周圍具有一個(gè)腔壁的處理腔、能將基片傳送入處理腔的基片傳送器、能夠容納基片的基片支座、能夠?qū)⑻幚須怏w導(dǎo)入處理腔的供氣設(shè)備、能夠激發(fā)處理腔中的處理氣體的氣體激發(fā)器，以及能夠從處理腔中排出處理氣體的排氣設(shè)備，其中處理腔腔壁、基片支座、基片傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器和排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)由含釔和鋁的金屬合金構(gòu)成并具有曝露于處理區(qū)的陽(yáng)極化表面層。


通過(guò)參照下列描述、所附權(quán)利要求書以及闡釋本發(fā)明實(shí)施例的附圖，本發(fā)明的上述及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加明白，其中圖1a是根據(jù)本發(fā)明的處理腔的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖；圖1b是另一種氣體激發(fā)器的剖視圖；圖1c是另一種處理腔的示意性剖視圖；圖2是腔室部件的局部示意性剖視圖，該腔室部件包括釔鋁化合物的整體式表面層；圖3a是陽(yáng)極化處理金屬合金部件表面以形成整體式表面層的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖3b是離子注入部件表面以形成整體式表面層的過(guò)程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖4是離子注入器的示意性俯視圖；圖5是圖4的離子注入器中的離子源的示意性剖視圖；圖6是退火裝置的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式
一種適于處理基片104的示范性裝置102包括能裝入該基片104的處理腔106，如圖1a和1c所示。示范性的腔室有從Applied Materials，Inc.Santa Clara，Califomia公司購(gòu)得的eMax(TM)和DPS II(TM)腔。這里展示的裝置102的這種特殊實(shí)施方式適于處理例如半導(dǎo)體晶片之類的基片104，還可由那些普通技術(shù)人員進(jìn)行改造以處理其它基片104，如平板顯示器、聚合物面板或其它電路接收構(gòu)件。裝置102對(duì)處理層，如基片104上的抗蝕刻層、含硅層、含金屬層、絕緣層和/或?qū)щ妼犹貏e有用。
裝置102可安在主機(jī)架體上(未示出)，該主機(jī)架包括并為裝置102提供電的、保持垂直及其它的支持功能，且可以成為多腔室系統(tǒng)的一部分(未示出)。示范性的主機(jī)架是從Applied Materials，Inc.Santa Clara，California公司購(gòu)得的Centura(TM)和Producer(TM)。多腔室系統(tǒng)能在腔室之間傳送基片104而不會(huì)破壞真空，也不會(huì)將基片104曝露到多腔室系統(tǒng)外的濕氣或其它污染物之中。多腔室系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是多腔室系統(tǒng)內(nèi)的不同腔室可有不同的用途。例如，一個(gè)腔室可用于蝕刻基片104，另一個(gè)用于沉積金屬膜，另一個(gè)用于快速熱處理，而再一個(gè)用于沉積抗反射層。此處理過(guò)程可在多腔室系統(tǒng)內(nèi)無(wú)間斷地進(jìn)行，從而防止基片104受到污染，否則，在用于處理過(guò)程的不同部分的各個(gè)分開的單獨(dú)腔室之間傳送基片104時(shí)，污染可能會(huì)發(fā)生。
一般來(lái)說(shuō)，裝置102包括處理腔106，其具有例如圍壁103之類的腔壁107，該腔壁可能包括圍繞處理區(qū)108的頂壁118、側(cè)壁114和底壁116。腔壁107還可包括腔壁襯里105，其裝襯在處理區(qū)108周圍的圍壁103的至少一部分。示范性的襯里有采用于前面提及的eMax和DPS II腔中的那些襯里。在操作中，通過(guò)供氣設(shè)備130將處理氣體導(dǎo)入處理腔106中，該供氣設(shè)備包括處理氣源138和氣體分配器137。氣體分配器137可包括一個(gè)或多個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)氣體流量閥134的導(dǎo)管136，以及一個(gè)或多個(gè)位于基片支座110周邊的氣體出口142，該基片支座110具有容納基片的表面180。或者，氣體分配器130可包括蓮蓬頭式氣體分配器(未示出)。通過(guò)排氣設(shè)備144從處理腔106排出處理余氣和蝕刻劑副產(chǎn)物，該排氣設(shè)備144可包括從處理區(qū)接收剩余處理氣體的抽吸通道170、控制處理腔106內(nèi)部處理氣體壓力的節(jié)流閥135，以及一個(gè)或多個(gè)排氣泵152。
氣體激發(fā)器154可通過(guò)使能量耦合到處理腔106的處理區(qū)108內(nèi)的處理氣體上而激發(fā)處理氣體。在圖1a所示的方案中，氣體激發(fā)器154包括由電源159供電以激發(fā)處理氣體的處理電極139，141。處理電極139，141可包括成為壁或在壁內(nèi)的電極141，如腔室106的側(cè)壁114或頂壁118，該腔室106可電容性地連接到另一電極139上，如基片104下面的支座110中的電極。作為一種選擇或附加地，如圖1b所示，氣體激發(fā)器154可包括天線175，其含有一個(gè)或多個(gè)可能關(guān)于腔室106的中心呈圓對(duì)稱的感應(yīng)線圈178。在又一種方案中，氣體激發(fā)器154可包括微波源和波導(dǎo)管，以通過(guò)位于腔室106上游處的遠(yuǎn)區(qū)157中的微波能量激活處理氣體，如圖1c所示。為處理基片104，對(duì)處理腔106抽真空并使其保持在預(yù)定的低于大氣的壓力下。然后通過(guò)基片傳送器101如機(jī)械手和起模頂桿系統(tǒng)等將基片104傳送到支座110上。此后，使RF或微波能量耦合到氣體上，由氣體激發(fā)器154激發(fā)氣體，向處理區(qū)108提供激發(fā)的氣體以處理基片104。
腔室106的至少一個(gè)部件114包括含釔-鋁化合物的整體性表面層117，如圖2所示意性地表示。部件114的下層結(jié)構(gòu)111和整體性表面層構(gòu)成單一且連續(xù)的結(jié)構(gòu)，其間不存在不連續(xù)和明顯的晶界，如圖2中點(diǎn)劃線所示意性地表示出的。采用至少一部分下層部件的材料，在部件114表面原地形成整體性表面層。與傳統(tǒng)的層如在層和下層結(jié)構(gòu)之間存在不連續(xù)和明顯的邊界的等離子體噴射層相比，在制造部件114的結(jié)構(gòu)外“生長(zhǎng)”表面層117，使得表面層117更牢固地結(jié)合到下層部件材料結(jié)構(gòu)上。例如通過(guò)陽(yáng)極化處理由所需的金屬成分組成的部件表面112，或通過(guò)離子注入部件114的表面112，從結(jié)構(gòu)111形成整體性表面層117。整體性表面層117也可具有成分梯度，該成分梯度發(fā)生從下層材料成分到表面成分的連續(xù)或逐漸的成分變化。結(jié)果是整體性表面層117牢固地結(jié)合到下層材料，這減少了該層117的剝落，也使得該層更好地抵抗熱應(yīng)力而不發(fā)生開裂。
具有整體性表面層117的部件114可以是腔壁107，如部分的圍壁103或襯里105、基片支座110、供氣設(shè)備130、氣體激發(fā)器154、排氣裝置144，或基片傳送器101。也需要對(duì)易受腐蝕或侵蝕的腔室部件114的各部分，例如曝露于高溫、腐蝕性氣體和/或處理區(qū)108內(nèi)侵蝕性濺射物質(zhì)中的部件114的表面115進(jìn)行處理以形成整體性表面層117。例如，部件114可構(gòu)成腔壁107的一部分，如曝露于腔室106內(nèi)等離子體中的腔壁表面115。
在一種方案中，整體性表面層117含有釔-鋁化合物，該釔-鋁化合物可能是釔和鋁的合金，或是具有預(yù)先確定的化學(xué)計(jì)量的一種或多種化合物，如釔和鋁的多種氧化物。例如，釔-鋁化合物可為Y2O3和Al2O3的混合物，這類混合物的例子是釔鋁石榴石(YAG)。當(dāng)整體性表面層117為釔鋁氧化物時(shí)，層117穿過(guò)部件114厚度的氧化物化合物的濃度梯度為在典型存在于部件114的表面112附近處的氧化物化合物的濃度較高，隨著進(jìn)入部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)111和離開表面112的距離的增加，氧化物化合物的濃度降低。
例如，當(dāng)整體性表面層117含有釔鋁氧化物時(shí)，鄰近表面112的區(qū)域傾向于具有較高濃度的氧化的釔和鋁物質(zhì)，而在朝向部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)111的區(qū)域的氧化物濃度較低。釔鋁氧化物的整體性表面層117對(duì)受激鹵化氣體表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，對(duì)激發(fā)的濺射氣體也表現(xiàn)出良好的抗侵蝕性。尤其是，整體性表面層117對(duì)激發(fā)的含氯氣體有良好的抵抗性。選擇整體性表面層117的成分和厚度以提高對(duì)腐蝕、侵蝕或其它破壞作用的抵抗性。例如，較厚的整體性表面層117可對(duì)腔室部件114的腐蝕和侵蝕設(shè)置更堅(jiān)固的屏障，而較薄的層更適于抵抗熱沖擊。甚至可以形成整體性表面層117，使氧化物以及層117的厚度延伸穿過(guò)部件的一定深度或剛好停留在其表面上。例如，整體性表面層117的合適的厚度可為約0.5密耳到約8密耳，或甚至是1密耳到4密耳。
在一種方案中，部件114由含有釔和鋁的合金組成，且整體性表面層117由陽(yáng)極化處理金屬合金表面而形成。具有陽(yáng)極化的整體性表面層117的金屬合金可構(gòu)成腔室部件114的一部分或全部。金屬合金包括元素釔和鋁這一成分，可選擇元素釔和鋁成分以獲得所需的抗腐蝕性或其它合金特性。例如，可選擇該成分以獲得具有優(yōu)良熔點(diǎn)或使腔室部件114易于制造和成形的延展性的金屬合金。也可選擇該成分以獲得基片處理期間的有益特性，如在激發(fā)的處理氣體中的抗腐蝕性、耐高溫性，或抵抗熱沖擊的能力。在一種方案中，合適的成分包括基本由釔和鋁組成的金屬合金。
對(duì)陽(yáng)極化處理的金屬合金的成分進(jìn)行選擇，使覆蓋層獲得所需的抗腐蝕和抗侵蝕性能?？蛇x擇該成分以使金屬合金能被陽(yáng)極化而形成陽(yáng)極化的整體表面層117，該層抵抗激發(fā)的氣體的腐蝕。例如，可選擇金屬合金成分，以使在酸溶液中進(jìn)行陽(yáng)極化處理時(shí)于金屬合金的表面113上獲得所需的氧化的鋁和釔的面層成分。一種獲得了抗腐蝕的陽(yáng)極化整體性表面層117的金屬合金的合適成分，例如，其中釔至少占金屬合金重量的5％，優(yōu)選占少于金屬合金重量的約80％，如占金屬合金重量的約67％。
金屬合金使具有有益覆蓋整體性層117的一體化或連續(xù)結(jié)構(gòu)成為可能。該一體化的結(jié)構(gòu)降低了陽(yáng)極化的表面層117和下層的金屬合金之間的熱膨脹不一致。換句話說(shuō)，包括陽(yáng)極化整體性表面層117的陽(yáng)極化金屬合金在金屬合金的加熱和冷卻期間保持了基本單一的結(jié)構(gòu)。因此，陽(yáng)極化的整體性表面層117在基片處理期間出現(xiàn)開裂和剝落現(xiàn)象最少，并以剩余的金屬合金形成持久的抗腐蝕結(jié)構(gòu)。
在一種制造由含釔和鋁的金屬合金組成且具有陽(yáng)極化的整體性表面層117的部件114的示范性方法中，加熱軟化或熔化釔和鋁的混合物以形成用于加工成腔室部件113的金屬合金。將腔室部件114置于氧化溶液中并對(duì)腔室部件114電偏置(electrically biasing)，以清潔腔室部件114的表面113并隨后進(jìn)行陽(yáng)極化處理。
圖3a表示說(shuō)明制造中陽(yáng)極化處理方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在所需的成分中形成含釔和鋁的金屬合金。例如，合適的成分可包含其中釔和鋁的摩爾比為約5∶3的金屬合金。例如，金屬合金可由加熱含有所需量的釔和鋁的混合物至成分的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)，使金屬熔化并使它們結(jié)合成單一的合金。在一種方案中，金屬合金可基本由釔和鋁組成，例如其它金屬之類的其它合金添加劑可與金屬釔和鋁一起熔化以幫助形成合金或提高金屬合金的性能。例如，可加入鈰或其它稀土元素。
金屬合金被加工成形為所需的腔室部件114或腔室部件114的部分。例如，所需的金屬合金的形狀可由澆鑄或機(jī)械加工金屬合金而得到。通過(guò)在具有預(yù)定形狀或形式的澆鑄容器中冷卻熔融或其它液化形式的金屬合金，對(duì)金屬合金進(jìn)行澆鑄。澆鑄容器可包含其中熔化金屬釔和鋁以形成合金112的相同容器，或者也可為分開的澆鑄容器。熱金屬合金的冷卻使金屬合金固化成與澆鑄容器形狀一致的形狀，從而獲得所需的金屬合金形狀。
一旦形成了具有所需形狀的金屬合金，就可以進(jìn)行陽(yáng)極化處理使金屬合金的表面陽(yáng)極化，從而形成氧化物類的陽(yáng)極化整體性表面層117。也可在陽(yáng)極化處理之前清潔金屬合金以除去金屬合金表面113上的任何污染物或微粒，這些污染物或微?？赡軙?huì)干擾陽(yáng)極化表面層的生長(zhǎng)。例如，將金屬合金浸入酸溶液中除去所有污染粒子以清潔表面113，或者可采用超聲波方法清潔金屬合金。
在一種方案中，使金屬合金的表面113和氧化劑發(fā)生電解反應(yīng)來(lái)陽(yáng)極氧化金屬合金。例如，可將金屬合金置于氧化性溶液如氧化性酸溶液中，向金屬合金加偏置電壓以誘發(fā)形成陽(yáng)極化的表面層。合適的酸溶液可包括如鉻酸、草酸和硫酸中的一種或多種。可選擇陽(yáng)極化處理的參數(shù)，如酸溶液成分、偏置電功率、以及處理時(shí)間以形成具有所需性質(zhì)如具有所需厚度或抗腐蝕性等的陽(yáng)極化整體性表面層117。例如，對(duì)槽中的電極施加合適的偏置電功率約30分鐘至約90分鐘，甚至是約120分鐘，在包括約0.5M到1.5M硫酸溶液中陽(yáng)極化處理金屬合金，形成包含陽(yáng)極化表面層的金屬合金。
將金屬合金曝露于如空氣之類的含氧氣體中，也可使金屬合金至少發(fā)生部分陽(yáng)極化。空氣中的氧氣對(duì)表面113進(jìn)行氧化，從而形成陽(yáng)極化整體性表面117。通過(guò)加熱金屬合金和含氧氣體并采用純的氧氣，可以提高陽(yáng)極化處理的速度。
按照本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)，采用最合適于制造腔室部件114的順序?qū)嵤┬纬汕皇也考?14的步驟，該腔室部件114由具有陽(yáng)極化整體性表面層117的金屬合金114組成。例如，可如前述將金屬合金形成所需的形狀之后，再進(jìn)行陽(yáng)極化處理。另一個(gè)例子是可在金屬合金形成所需形狀之前進(jìn)行陽(yáng)極化處理。例如，可在陽(yáng)極化處理之前或之后用焊接使金屬合金成形。
至少部分從含有釔和鋁并具有陽(yáng)極化整體性表面層117的金屬合金形成的腔室部件114，如腔室壁107、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器、排氣設(shè)備，基片傳送器或支座，使部件114在激發(fā)的處理氣體中和在高處理溫度下具有改進(jìn)的抗腐蝕性。具有陽(yáng)極化整體性表面層117的金屬合金的一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了抗腐蝕性，并減少了陽(yáng)極化表面層的開裂和剝落現(xiàn)象。因此，理想的是腔室部件114在例如曝露于處理區(qū)的腔室壁107的表面115之類的部件114易被腐蝕的區(qū)域包含具有陽(yáng)極化整體性表面層117的金屬合金，以減少這些區(qū)域受到腐蝕和侵蝕。
在本發(fā)明的另一方面，如圖4所示，采用離子注入器300將整體性表面層117的構(gòu)成材料離子注入到部件114的表面112中，形成整體性表面層117。在這種方法中，離子注入器300采用一種或多種金屬制造部件114，并采用激發(fā)的離子注入物質(zhì)轟擊其表面112，將其它金屬或非金屬物質(zhì)注入到部件114中。在一個(gè)實(shí)施例中，將激發(fā)的釔離子注入到含鋁的部件114的表面112中，而在另一個(gè)實(shí)施例中，將激發(fā)的氧離子注入到釔-鋁合金的表面112中。離子注入器300包括封閉真空環(huán)境的真空倉(cāng)310，以及一個(gè)或多個(gè)對(duì)真空倉(cāng)310進(jìn)行抽真空以在此形成真空環(huán)境的真空泵320。可在室溫或更高的溫度下進(jìn)行離子注入處理。圖3b中給出了一典型的處理步驟的列表。
離子注入器300能很好控制注入到金屬合金表面112中的材料的均勻性和表面分布。例如，離子注入器300能控制注入密度，注入離子以該密度被注入到部件114中；以及控制注入材料在部件中的滲透深度。離子注入器300也能提供均勻的表面覆蓋和濃度水平。此外，離子注入器300也能只在部件114的某些選定區(qū)域形成整體表面層117，并可控制注入材料在這些區(qū)域邊緣處的分布。在典型的離子注入方法中，可注入合適劑量范圍的離子，如從1011到1017個(gè)離子/cm2。在一個(gè)實(shí)施例中，離子注入器300可將離子注入量控制在該量范圍的±1％內(nèi)。
典型地，離子注入器300包括位于真空倉(cāng)310內(nèi)的離子源330，以提供注入形成整體性表面層117的材料并使其離子化。在一個(gè)方案中，離子源330包括固態(tài)的注入材料，并采用汽化室(未示出)使固態(tài)注入材料汽化。在另一個(gè)方案中，離子源330提供氣態(tài)的注入材料。例如，可從遠(yuǎn)處將氣態(tài)注入材料輸入到離子源330內(nèi)，從而使材料在離子源330中得到補(bǔ)充而不用打開真空倉(cāng)，否則就會(huì)破壞真空環(huán)境。例如，注入材料可包括將被注入到鋁部件中以形成含釔-鋁氧化物化合物如YAG的部件的元素釔或氧?？刹捎萌魏蝸?lái)源的可離子化的材料，如含釔氣體、固態(tài)釔或氧氣。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，離子源330包括氣體入口410，通過(guò)它可將氣態(tài)注入材料導(dǎo)入離子化系統(tǒng)420的離子化區(qū)，以使氣態(tài)注入材料在被輸送到部件表面112之前先進(jìn)行離子化。使氣體或注入材料蒸汽通過(guò)熱陰極電子放電、冷陰極電子放電或RF放電，對(duì)氣態(tài)或汽化的注入材料進(jìn)行離子化。在一個(gè)方案中，離子化系統(tǒng)420包括加熱絲425。離子源330進(jìn)一步包括陽(yáng)極430和圍繞抽吸出口445的抽吸電極440，對(duì)該抽吸電極遞增地加上偏置電壓，從離子化氣體抽吸出正離子并形成離子束340。在一個(gè)實(shí)施例中，在陽(yáng)極430上加的偏壓為約70V到約130V，例如為100V。抽吸電極(extraction electrode)440上所加的偏壓可為約10keV到約25keV，如從約15keV到約20keV。可做成一定形狀的抽吸出口445以決定離子束340的形狀。例如，抽吸出口445可為圓形孔或?yàn)殚L(zhǎng)方形縫。設(shè)置螺線管450以產(chǎn)生迫使電子沿螺旋形軌道移動(dòng)的磁場(chǎng)，以增加離子源330的離子化效率。離子束340的電流的示范性合適范圍為約0.1mA到約100mA，如約1mA到約20mA。
回到圖4，離子注入器300也典型地包括一系列加速電極350以加速離子束340。加速電極350通常保持為在沿離子束340前進(jìn)的方向上遞增地增加電勢(shì)的強(qiáng)度，以逐漸加速離子束340。在一個(gè)方案中，加速電極350加速離子束至其能量達(dá)到約50到約500keV，更典型地為從約100到約400keV?？刹捎迷摳吣茈x子束來(lái)注入相對(duì)較重或需要較深注入到部件114的表面112中的離子。
離子注入器300包括聚焦離子束340的束聚焦器360。在一個(gè)方案中，束聚焦器360包括產(chǎn)生磁場(chǎng)以匯聚離子束340的磁場(chǎng)透鏡(未示出)。例如，磁場(chǎng)可基本平行于離子束340前進(jìn)的方向。例如通過(guò)保持在某一電勢(shì)，束聚焦器360還可額外用于進(jìn)一步加速離子束340。在另一個(gè)方案中，束聚焦器360包括產(chǎn)生電場(chǎng)以聚焦離子束340的靜電場(chǎng)透鏡(未示出)。例如，電場(chǎng)的一部分可基本垂直于離子束340前進(jìn)的方向。
在一個(gè)方案中，離子注入器300進(jìn)一步包括分析并挑選離子質(zhì)量的質(zhì)量分析器370。在一個(gè)方案中，質(zhì)量分析器370包括離子束340可以穿過(guò)的彎曲通道(未示出)。質(zhì)量分析器370在通道內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)以加速具有選定的質(zhì)荷比的離子沿彎曲通道內(nèi)部前進(jìn)。選定的離子中具有相當(dāng)大差異的質(zhì)荷比的那些離子與彎曲通道的側(cè)面碰撞，因而不繼續(xù)穿過(guò)彎曲通道。在一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量分析器370通過(guò)選擇特定的磁場(chǎng)強(qiáng)度，選擇出允許的特定質(zhì)荷比。在另一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量分析器370通過(guò)測(cè)定磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍并觀測(cè)每個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度下穿過(guò)彎曲通道的離子數(shù)目，決定離子束340的質(zhì)荷比分布。質(zhì)量分析器370典型地包括許多由鐵磁體材料制成的磁極靴?？稍O(shè)置一個(gè)或多個(gè)螺線管以在磁極靴附近產(chǎn)生磁場(chǎng)。
離子注入器300包括束偏轉(zhuǎn)器380，使離子束340偏轉(zhuǎn)通過(guò)部件114的表面112以分布地將離子注入部件114。在一個(gè)實(shí)施例中，束偏轉(zhuǎn)器380包括產(chǎn)生電場(chǎng)以使離子束340發(fā)生偏轉(zhuǎn)的靜電偏轉(zhuǎn)器。該電場(chǎng)具有垂直于離子束340前進(jìn)方向的場(chǎng)分量，靜電偏轉(zhuǎn)器使離子束340沿著該場(chǎng)分量偏轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，束偏轉(zhuǎn)器380包括產(chǎn)生磁場(chǎng)以使離子束340發(fā)生偏轉(zhuǎn)的磁偏轉(zhuǎn)器。該磁場(chǎng)具有垂直于離子束340前進(jìn)方向的磁場(chǎng)分量，且該磁偏轉(zhuǎn)器使離子束340在既垂直于離子束340的前進(jìn)方向又垂直于垂直的磁場(chǎng)分量的方向偏轉(zhuǎn)。
離子注入器300將一定量的注入材料注入到部件114的結(jié)構(gòu)111中，使注入材料與下層結(jié)構(gòu)的材料的比率達(dá)到所需的化學(xué)計(jì)量。例如，當(dāng)將釔離子注入到鋁結(jié)構(gòu)的表面中時(shí)，鋁和釔的理想摩爾比可以是約4∶2到約6∶4，或者甚至是約5∶3。當(dāng)結(jié)構(gòu)111隨后進(jìn)行退火、陽(yáng)極化、或注入氧離子時(shí)優(yōu)化這一比率以得到Y(jié)AG。
如圖6所示，也可采用退火裝置500對(duì)部件114進(jìn)行退火，使部件114晶體結(jié)構(gòu)的破壞得到修復(fù)。例如，退火裝置500可“愈合”部件114在離子注入期間被激發(fā)離子破壞的區(qū)域。典型地，退火裝置500包括能加熱部件114到合適的溫度進(jìn)行退火的熱源510，如不相干的或相干的電磁輻射源。例如，退火裝置500可將部件114加熱到至少約600℃的溫度，如至少約900℃。在圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中，退火裝置500是包括有熱源510的快速熱退火裝置505，該熱源包括產(chǎn)生射線的鎢鹵素?zé)?15以及將射線反射到部件114上的反射裝置520。如空氣或水之類的流體525沿?zé)嵩?10流動(dòng)以調(diào)整熱源510的溫度。在一種實(shí)施方式中，在熱源510和部件114之間設(shè)置石英片530以隔離流體與部件114。快速熱退火裝置可進(jìn)一步包括監(jiān)控部件114溫度的溫度監(jiān)控器540。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度監(jiān)控器540包括分析部件114發(fā)出的輻射以測(cè)定部件114的溫度的光學(xué)高溫計(jì)545。
雖然對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行了展示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出并入本發(fā)明同時(shí)也落入本發(fā)明范圍的其它實(shí)施例。例如，金屬合金可包括例如其它金屬之類的其它合適成分而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，金屬合金可形成除那些特別提及的部分之外的部件114的各部分，這對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。此外，之下、之上、底、頂、上、下、第一和第二等術(shù)語(yǔ)以及其它表示相對(duì)關(guān)系或表示位置的術(shù)語(yǔ)是參照附圖中的示范性實(shí)施例給出的，并且是可互換的。因此，用于闡釋本發(fā)明的優(yōu)選方案、材料，或空間位置排列的說(shuō)明，不應(yīng)限制所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.基片處理腔部件，包括具有由釔-鋁化合物組成的整體性表面層的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，所述整體性表面層包括陽(yáng)極化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的部件，其中，所述結(jié)構(gòu)包括由釔和鋁組成的金屬合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的部件，其中，所述金屬合金含釔重量低于約50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，所述整體性表面層包括離子注入層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，所述釔-鋁化合物包括釔鋁氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的部件，其中，所述釔-鋁化合物包括YAG。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，所述整體性表面層的厚度為從約0.5密耳到約8密耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，下層結(jié)構(gòu)是圍壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中，下層結(jié)構(gòu)是腔壁襯里。
11.一種制造基片處理腔部件的方法，包括(a)形成包括由金屬合金所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的腔室部件，所述金屬合金由釔和鋁構(gòu)成；以及(b)陽(yáng)極化處理所述金屬合金結(jié)構(gòu)的表面以形成釔-鋁化合物組成的陽(yáng)極化層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括陽(yáng)極化處理所述金屬合金的所述表面以形成釔鋁氧化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，步驟(a)包括形成釔的重量含量低于約50％的金屬合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括陽(yáng)極化處理所述金屬合金結(jié)構(gòu)的所述表面以形成厚度為從約0.5密耳到約8密耳的陽(yáng)極化層。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括在含有草酸、鉻酸和硫酸中的一種或多種的酸溶液中陽(yáng)極化處理所述金屬合金的所述表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，包括陽(yáng)極化處理所述金屬合金的所述表面達(dá)約30分鐘至約120分鐘。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包括陽(yáng)極化處理所述金屬合金的所述表面以形成陽(yáng)極化的含YAG層。
18.一種制造基片處理腔部件的方法，包括(a)形成包括含鋁結(jié)構(gòu)的腔室部件；以及(b)離子注入釔到鋁中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，步驟(b)包括產(chǎn)生釔離子并將所述離子激發(fā)到約50至約500keV的能級(jí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括離子注入氧到所述結(jié)構(gòu)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括在酸溶液中陽(yáng)極化處理所述結(jié)構(gòu)的所述表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括處理所述結(jié)構(gòu)的所述表面以形成釔鋁氧化物。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括處理所述結(jié)構(gòu)的所述表面以形成YAG。
25.一種制造基片處理腔部件的方法，包括(a)加工成形具有含鋁結(jié)構(gòu)的腔室部件；(b)離子注入釔到所述結(jié)構(gòu)中；以及(c)離子注入氧到所述結(jié)構(gòu)中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，步驟(b)包括產(chǎn)生釔離子并將所述離子激發(fā)到約50至約500keV的能級(jí)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火處理。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括注入釔和氧以提供構(gòu)成YAG的釔、鋁和氧的摩爾比。
29.一種基片處理裝置，包括處理腔，其具有圍繞處理區(qū)的壁；基片傳送器，其能將基片傳送到所述處理腔內(nèi)；基片支座，其能容納基片；供氣設(shè)備，其能將處理氣體導(dǎo)入所述處理腔內(nèi)；氣體激發(fā)器，其能激發(fā)所述處理腔中的所述處理氣體；排氣設(shè)備，其能從所述處理腔排出所述處理氣體；其中所述處理腔壁、基片支座、基片傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器、排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)包括具有由釔-鋁化合物組成的整體性表面層的結(jié)構(gòu)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中，所述整體性表面層包括陽(yáng)極化層。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中，所述結(jié)構(gòu)包括釔和鋁的金屬合金。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的裝置，其中，所述金屬合金含釔的重量低于約50％。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中，所述整體性表面層包括離子注入層。
34.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中，所述釔-鋁化合物包括釔鋁氧化物。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其中，所述釔-鋁化合物包括YAG。
全文摘要
基片處理腔部件是具有整體式表面層的結(jié)構(gòu)，該層含有釔鋁化合物?？梢杂珊惡弯X構(gòu)成的金屬合金澆鑄成該部件形狀，并陽(yáng)極化處理其表面以形成整體式陽(yáng)極化表面層。該腔室部件也可以在預(yù)制金屬模中用離子注入材料形成。該部件可以是腔壁、基片支座、基片傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器和排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。
文檔編號(hào)C23C16/44GK1620522SQ02828221
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者韓念慈, 徐立, 石宏 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司