專利名稱：用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的低污染部件及其制造方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料工藝設(shè)備的部件。這些部件由可以在半導(dǎo)體材料工藝中減少污染的材料制成。本發(fā)明還涉及這些部件的制造方法。
2.相關(guān)技術(shù)描述在半導(dǎo)體材料工藝領(lǐng)域中，使用真空工藝腔來在襯底上進(jìn)行材料的刻蝕和化學(xué)氣相淀積(CVD)，將工藝氣體供入工藝腔中，并同時(shí)對(duì)這些工藝氣體施加一個(gè)射頻(RF)場(chǎng)將其激發(fā)成等離子體。等離子體在晶片上對(duì)選好的材料進(jìn)行所希望的刻蝕或淀積。在專利號(hào)為4340462，4948458，5200232和5820723的共同所有的US專利中公開了平行板式變壓耦合等離子體(TCPTM)，也叫做電感耦合等離子體(ICP)，和電子回旋共振(ECR)反應(yīng)器及其部件的例子。
在半導(dǎo)體襯底的處理過程中，一般用襯底夾具將襯底固定在真空腔中，例如像專利號(hào)為5262029和5838529的US專利中所公開的那樣。可以通過各種氣體供應(yīng)方式將工藝氣體供入腔室中。
除了等離子體腔室設(shè)備外，在半導(dǎo)體襯底加工中使用的其它設(shè)備包括傳送機(jī)構(gòu)，襯里，起落機(jī)構(gòu)，加載鎖，室門機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂，緊固件及其它類似的設(shè)備。
等離子體用來通過刻蝕去除材料，或者在襯底上淀積材料。等離子體刻蝕條件對(duì)暴露在等離子體中的工藝腔的表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的離子轟擊。這種離子轟擊，結(jié)合等離子體的化學(xué)物質(zhì)以及/或者刻蝕產(chǎn)物，會(huì)對(duì)暴露在等離子體中的工藝腔的表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的侵蝕，腐蝕以及侵腐蝕。結(jié)果，表面的材料被物理的和/或化學(xué)的攻擊，包括侵蝕，腐蝕以及/或者侵腐蝕去除。這些攻擊引起的問題包括部件壽命變短，消耗成本變大，微粒污染，晶片上過渡金屬污染和工藝漂移。
考慮到這些問題，等離子體工藝腔已經(jīng)被設(shè)計(jì)成包括部件，例如圓盤，圓環(huán)和圓筒，其將等離子體限定在要加工的晶片之上。然而，這些部件受到等離子體的連續(xù)攻擊，結(jié)果，最終被侵蝕或者聚集了聚合物堆積。最終，這些部件遭受磨損，以致于不能再使用。那些相對(duì)短壽命的部件通常叫做“耗材”。如果耗材部件的壽命短，那么所有權(quán)的成本就高。這些耗材和其它部件的侵蝕在等離子體工藝腔中產(chǎn)生污染。
由于在這些反應(yīng)器中，等離子體環(huán)境的侵蝕和腐蝕的本性，需要使顆粒以及/或者金屬的污染最小化，希望這些設(shè)備的部件，包括耗材和其它部件，具有適用的高抗侵腐蝕性。已知已有用鋁基材料制成的部件。然而，在等離子體中產(chǎn)生的高離子轟擊會(huì)對(duì)這些材料產(chǎn)生侵蝕和腐蝕，造成難以令人滿意的污染(例如微粒污染和金屬雜質(zhì)污染)。
考慮到處理半導(dǎo)體材料對(duì)高純度的需要，需要有由可以提供好的抗物理和化學(xué)攻擊性的材料組成的半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件，以使在半導(dǎo)體材料的加工過程中相關(guān)的污染最小化，這些攻擊包括侵蝕，腐蝕和/或侵腐蝕?？梢蕴岣咴O(shè)備部件的使用壽命并因而減小設(shè)備的停機(jī)時(shí)間的材料，將有助于降低處理半導(dǎo)體材料的成本。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明通過提供由能夠針對(duì)等離子體工藝環(huán)境中的侵蝕，腐蝕和/或者侵腐蝕提供好的抗磨損性的陶瓷材料組成的半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件，能夠滿足上述需要，還有其它需要。這些部件可以提供低的金屬和微粒污染。
本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方案，在半導(dǎo)體材料加工設(shè)備中用到的部件中，陶瓷材料可以在基底的表面上用作涂層。例如，所述部件可用在等離子體工藝腔中。當(dāng)在工藝過程中暴露在等離子體中時(shí)，涂層部件可以對(duì)侵蝕，腐蝕和/或侵腐蝕提供好的抵抗性。
本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方案，這些部件可以是完全由保護(hù)材料制成的體部件。即，這些部件是整體式的。
依據(jù)本發(fā)明來制造半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的方法的一個(gè)示例實(shí)施方案包括至少該設(shè)備的一個(gè)部件的一部分由陶瓷材料制成。這部分包括該部件的一個(gè)最外表面。這些陶瓷材料包括(i)鍶，鑭和鏑的(ii)至少一種氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物，以及/或者鉿的至少一種氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物。優(yōu)選的，該陶瓷材料包括氧化鍶，氧化鏑和氧化鑭中的一種作陶瓷材料涂層的單一最大成分。這種陶瓷材料可以用作涂層，或者制成一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體。
本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方案包括在半導(dǎo)體工藝設(shè)備的含金屬或者聚合物的表面上涂覆一層陶瓷材料的涂層。該陶瓷材料包括氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿或者氟化鉿作陶瓷材料涂層的單一最大成分。
依據(jù)本發(fā)明的方法的其它示例實(shí)施方案包括以單獨(dú)個(gè)體的形式制造半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件。該部件包括氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿或者氟化鉿作為單一最大成分。
依據(jù)本發(fā)明來制造半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的方法的一個(gè)示例實(shí)施方案包括準(zhǔn)備一種漿料，其中包括(i)鍶，鑭和鏑的(ii)至少一種氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物，以及/或者鉿的至少一種氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物作單一最大成分；用這種漿料制成所希望形狀的生坯；將此生坯燒結(jié)成部件。這種陶瓷材料優(yōu)選的包括氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和氧化鑭中的至少一種作單一最大成分。這些工藝可以用來制造單獨(dú)一體的部件。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的一個(gè)示例實(shí)施方案包括至少有一部分包括一種陶瓷材料。該部分包括此部件的一個(gè)最外表面。這種陶瓷材料包括(i)鍶，鑭和鏑的(ii)至少一種氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物以及/或者鉿的至少一種氮化物，硼化物，碳化物和/或氟化物作單一最大成分。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的另一個(gè)示例實(shí)施方案包括一個(gè)具有一個(gè)含金屬或者聚合物的表面的基底；并在該表面上有一個(gè)陶瓷材料的涂層，其中，該陶瓷材料包括氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿或者氟化鉿作這種陶瓷材料涂層的單一最大成分。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的另一個(gè)示例實(shí)施方案包括一個(gè)單獨(dú)體，其包括氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿或者氟化鉿作單一最大成分。
本發(fā)明還提供其中包括至少一種上述部件來提供抗磨損性的半導(dǎo)體工藝設(shè)備。
附圖簡(jiǎn)述下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明容易理解

圖1所示是一種傳統(tǒng)的等離子體噴涂工藝；圖2所示是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方案的等離子體刻蝕設(shè)備的導(dǎo)氣環(huán)(gas ring)的剖面圖；圖3是一個(gè)包含依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例部件的刻蝕腔；圖4是另一個(gè)包含依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例部件的刻蝕腔；圖5是依據(jù)本發(fā)明的保護(hù)性陶瓷涂層的一個(gè)實(shí)施例；圖6是依據(jù)本發(fā)明的保護(hù)性陶瓷涂層的另一個(gè)實(shí)施例；圖7是依據(jù)本發(fā)明的單獨(dú)體部件的一個(gè)實(shí)施例。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述本發(fā)明提供針對(duì)半導(dǎo)體材料加工設(shè)備中所生成的等離子體引起的物理和化學(xué)攻擊，具有抗磨損性能的部件。如這里所用到的，“抗磨損”一詞包括，但不限于，抗侵蝕，腐蝕和/或侵腐蝕。這些部件由抗磨損的陶瓷材料組成。
在一些示例實(shí)施方案中，這些部件包括在基底上制成的抗侵蝕的陶瓷材料涂層。例如，這些部件包括基底以及在這些基底上制成的一種或者多種抗侵蝕的陶瓷涂層。這些涂層抗侵蝕，由于是非金屬材料，也抗腐蝕和/或侵腐蝕。
在本發(fā)明的其它示例實(shí)施方案，這些部件可以基本上完全由抗磨損的陶瓷材料制成。例如這些部件可以是半導(dǎo)體材料加工設(shè)備的體部件。
依據(jù)本發(fā)明，由抗磨損的陶瓷材料組成的部件可以是加工半導(dǎo)體的設(shè)備的部件。
本發(fā)明還提供包括一種或者多種至少局部由抗磨損的材料組成的部件的半導(dǎo)體工藝設(shè)備。
另外，本發(fā)明提供制造至少部分由抗磨損材料制成的部件的方法。
如上所述，本發(fā)明可用于任何適用類型的部件。本發(fā)明對(duì)半導(dǎo)體材料加工設(shè)備的部件表面提供有效的抗磨損性。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，依據(jù)本發(fā)明的抗磨損材料可以用到用于處理不同半導(dǎo)體材料的各種工藝設(shè)備上。另外，這些抗磨損的材料可以用到工藝設(shè)備的不同部件上。這樣的示例部件包括，但不限于，等離子體腔和/或者真空腔的部件，例如腔壁，襯底支撐，氣體分布系統(tǒng)包括噴頭，折流板，套環(huán)，噴嘴等，緊固件，加熱元件，等離子體屏，襯里，傳輸模塊部件，例如機(jī)械臂，緊固件，內(nèi)外腔壁等，以及其它相似的部件。
依據(jù)本發(fā)明，抗磨損的材料可以包括鉿，鍶，鏑和鑭中的至少一種。這些元素具有相對(duì)較大的分子量，并且相對(duì)于典型的刻蝕化學(xué)劑是相對(duì)惰性的，這被認(rèn)為可以在等離子體環(huán)境中使侵蝕降低。優(yōu)選的，抗磨損的材料包括氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑或者氧化鑭中的一種作該陶瓷材料的單一最大組分。這種陶瓷材料的示例實(shí)施方案可以包括這些氧化物中的任何一種或者多種。在這些陶瓷材料中可以包括的其它組分在下面進(jìn)行詳細(xì)的描述。
依據(jù)本發(fā)明含有鉿的陶瓷材料優(yōu)選的包含氧化鉿(hafnia)作單一最大組分。在一些實(shí)施方案中，含鉿的陶瓷材料可以基本全由氧化鉿構(gòu)成。含鉿的陶瓷材料還可以包括其它的除了氧化物之外的含鉿陶瓷材料，包括，但不限于，至少一種硼化鉿，氟化鉿，氮化鉿和/或碳化鉿，或者它們的混和物。
依據(jù)本發(fā)明，含鉿的陶瓷材料可以包含，或者除了上述鉿的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料外，還可以包含其它的陶瓷材料。這些其它的陶瓷材料可以包括，但不限于，選自元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的至少一種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和/或碳化物；以及/或者任何錒系元素(即原子序數(shù)為58-71的元素)的一種或者多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物或者碳化物。例如，含鉿的陶瓷材料(以及下面要描述的含鍶，含鏑以及含鑭的材料)可以與氧化釔(yttria)，氧化鋯(zirconia)，氧化鋁(alumina)和/或氧化鈰(ceria)混和。
依據(jù)本發(fā)明，含鍶的陶瓷材料優(yōu)選的包含氧化鍶(strontia)作單一最大組分。在一些實(shí)施方案中，含鍶的陶瓷材料可以基本全由氧化鍶構(gòu)成。這種含鍶的陶瓷材料還可以包括其它的除了氧化物之外的含鍶陶瓷材料，包括，但不限于，至少一種硼化鍶，氟化鍶，氮化鍶，碳化鍶，或者它們的混和物。
依據(jù)本發(fā)明，含鍶的陶瓷材料可以包含上述鍶的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料以外的其它陶瓷材料，或者除了上述鍶的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料外，還可以包含其它的陶瓷材料。這些其它的陶瓷材料可以包括，但不限于，選自元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的一種或多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物；以及/或者任何如上所述的錒系元素的一種或者多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物或者碳化物。
依據(jù)本發(fā)明，含鏑的陶瓷材料優(yōu)選的包含氧化鏑(dysprosia)作單一最大組分。在一些實(shí)施方案中，含鏑的陶瓷材料可以基本全由氧化鏑構(gòu)成。這種含鏑的陶瓷材料還可以包括其它的除了氧化物之外的含鏑陶瓷材料，包括，但不限于，至少一種硼化鏑，氟化鏑，氮化鏑，碳化鏑，或者它們的混和物。
依據(jù)本發(fā)明，含鏑的陶瓷材料可以包含上述鏑的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料以外的其它陶瓷材料，或者除了上述鏑的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料外，還可以包含其它的陶瓷材料。這些其它的陶瓷材料可以包括，但不限于，選自元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的至少一種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和/或碳化物；以及/或者任何如上所述的錒系元素的一種或者多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物或者碳化物。
依據(jù)本發(fā)明，含鑭的陶瓷材料優(yōu)選的包含氧化鑭(lanthana)作單一最大組分。在一些實(shí)施方案中，含鑭的陶瓷材料可以基本全由氧化鑭構(gòu)成。這種含鑭的陶瓷材料還可以包括其它的除了氧化物之外的含鑭陶瓷材料，包括，但不限于，至少一種硼化鑭，氟化鑭，氮化鑭和/或碳化鑭，或者它們的混和物。
依據(jù)本發(fā)明，含鑭的陶瓷材料可以包含上述鑭的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料以外的其它陶瓷材料，或者除了上述鑭的氧化物，硼化物，氟化物和碳化物材料外，還可以包含其它的陶瓷材料。這些其它的陶瓷材料可以包括，但不限于，選自元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的至少一種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和/或碳化物；以及/或者任何如上所述的錒系元素的一種或者多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物以及/或者碳化物。
依據(jù)本發(fā)明，這些陶瓷材料可以包括上述含鉿，鍶，鏑和鑭的材料的混和物。另外，這些陶瓷材料可以包括含鉿，鍶，鏑和/或者鑭的材料，以及其它的材料(所述其它的材料包括，但不限于，選自元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的至少一種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物；以及/或者任何如上所述的錒系元素的一種或者多種氧化物，氮化物，硼化物，氟化物或者碳化物)的各種混和物。
為了使對(duì)在包括一個(gè)或者多個(gè)依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的部件的設(shè)備中處理的電子材料的污染最小化，希望這些陶瓷材料盡可能的純，例如，包括最小量的有可能引起污染的元素，比如過渡金屬，堿金屬或者其它類似的元素。例如，這些含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料可以足夠純到使晶片上避免1010atoms/cm2或者更高的污染，優(yōu)選的為105atoms/cm2或者更高。優(yōu)選的，這些陶瓷材料的純度至少為大約99％，更優(yōu)選的，從大約99.99％到大約100％。
另外，這些依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料具有光滑的表面。優(yōu)選的，用作涂層或者制成單獨(dú)體的這些材料具有的表面粗糙度(RA)從大約5μinch到大約400μinch，更優(yōu)選的小于大約200μinch。
這些依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶、鏑和鑭的陶瓷材料還提供與下面基底的高結(jié)合強(qiáng)度。優(yōu)選地，這些材料在涂層形式時(shí)具有約2000至7000psi的抗拉結(jié)合強(qiáng)度。
并且，這些依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料可以提供低的氣孔率，這有利于使侵蝕性的氣氛與下面的基底的接觸最小化(例如含HCl的氣氛)，并由此使侵蝕性氣氛隨后對(duì)基底的腐蝕，侵蝕和/或侵腐蝕最小化。優(yōu)選的，這些陶瓷材料的氣孔率按體積小于15％，更優(yōu)選的按體積小于大約3％。
另外，這些依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料可以提供抗侵蝕的高硬度。優(yōu)選的，這些陶瓷材料的硬度(HVO3)從大約200到大約800。
上述陶瓷材料可以提供所希望的抗磨損性能，以用在半導(dǎo)體工藝設(shè)備中，例如，像等離子體刻蝕腔。特別的，含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料可以提供能夠在等離子體反應(yīng)器腔室中降低離子誘導(dǎo)侵蝕和相關(guān)微粒污染的表面。含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料還可以保護(hù)下面的基底免受等離子體的物理和化學(xué)攻擊。
依據(jù)本發(fā)明的抗磨損的陶瓷材料可以用在各種用于刻蝕和淀積應(yīng)用以及其它應(yīng)用中的不同等離子體氣氛中。例如，典型的刻蝕化學(xué)物質(zhì)包括，例如，含氯的氣體，包括。但不限于，Cl2，HCl和BCl3；含溴的氣體，包括，但不限于，溴和HBr；含氧的氣體，包括，但不限于，O2，H2O和SO2；含氟的氣體，包括，但不限于，CF4，CH2F2，NF3，CH3F，CHF3和SF6；以及惰性氣體和其它氣體，包括，但不限于，He，Ar和N2。根據(jù)所要用到的等離子體，這些以及其它氣體可以以任何適用的方式結(jié)合使用。示例的等離子體反應(yīng)器的刻蝕操作條件如下溫度從大約25℃到大約90℃；壓力從大約0mTorr到大約100mTorr；氣體流速?gòu)拇蠹s10sccm到大約1000sccm；等離子體功率從大約0Watts到大約1500Watts。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的示例實(shí)施方案中，含鉿，鍶，鏑和鑭的陶瓷材料以襯底上的涂層形式提供。這些涂層可以通過本領(lǐng)域所知道的方法涂覆。一種優(yōu)選的涂層方法使熱噴涂(例如等離子體噴涂)。在這種方法中，將陶瓷粉體熔融，并與一種氣流一起通到要噴涂涂層的部件上。熱噴涂技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是僅僅涂覆部件面對(duì)熱噴涂槍的面，并可以使用掩模來對(duì)其它區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。傳統(tǒng)的熱噴涂技術(shù)，包括等離子體噴涂，在Pawlowski所著的The Science and Engineering of Thermal SprayCoating(John Wiley，1995)中進(jìn)行了闡述，因此將其整體并入本文作為參考。
一種尤其優(yōu)選的熱噴涂方法是等離子體噴涂。等離子體噴涂可以用來涂覆相當(dāng)復(fù)雜的腔室內(nèi)表面和其它腔室部件。圖1所示是一種典型的等離子體噴涂工藝。將涂層材料，通常是粉體112的形式，通過一個(gè)外部進(jìn)料口132注射到高溫等離子體火焰114中。粉體被快速加熱并加速到一個(gè)很高的速度。這種熱材料碰撞到基底表面116上并迅速冷卻成涂層118。
等離子體噴涂槍120包含一個(gè)陽極122和一個(gè)陰極124，二者均用水冷卻。等離子體氣體126(例如氬，氮，氫，氦)通常沿著箭頭128所示的方向在陰極周圍流過，并從陽極的收縮嘴中通過。高壓放電引起局部離子化并在陰極124和陽極122之間為DC弧形成一個(gè)導(dǎo)電通路，由此產(chǎn)生等離子體?；〉碾娮杓訜崾箽怏w形成等離子體。等離子體作為一種自由的或者中性的等離子體火焰(不帶電流的等離子體)由陽極噴嘴部位噴出。當(dāng)?shù)入x子體穩(wěn)定并為噴涂做好準(zhǔn)備后，電弧沿著噴嘴向下擴(kuò)展。粉體112加熱和加速的如此之快以至于噴嘴頂端與基底表面之間的噴涂距離136可以在125到150mm的數(shù)量級(jí)。通過使熔融或者熱軟化的顆粒碰撞在基底表面116上，制成了等離子體噴涂涂層。
依據(jù)本發(fā)明，可以使用諸如清洗和噴丸的表面處理技術(shù)來提供一個(gè)對(duì)于結(jié)合具有更高的化學(xué)和物理活性的表面。在涂層之前，優(yōu)選地，要將襯底表面徹底清洗以消除所不希望的表面物質(zhì)，比如氧化物或者油脂。也可以在涂層之前，用任何適用的方法比如噴砂將表面粗化。這種粗化能夠增加結(jié)合的可用表面積，這可以增強(qiáng)涂層的結(jié)合強(qiáng)度。粗糙的表面輪廓也能夠提高涂層與襯底之間的機(jī)械咬合或者互鎖。
對(duì)于鋁反應(yīng)器部件來講，在涂層之前，優(yōu)選的要將要涂層的部件表面陽極化，但不再粗化陽極化了的表面。陽極化層為下面的鋁抵抗腐蝕攻擊提供了一個(gè)另外的阻擋，即除了靠涂層提供保護(hù)外的另外阻擋。在鋁基底，例如6061-T6鋁上形成的陽極化鋁層可以具有任意合適的厚度。例如，厚度一般從大約2mil到大約10mil。陽極化了的表面可以具有任意合適的拋光度。例如，表面結(jié)構(gòu)的RA值可以在大約20μinch到大約100μinch之間。陽極化層可以用任意合適的技術(shù)來密封，例如用煮沸去離子水。
依據(jù)本發(fā)明的含氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的陶瓷材料優(yōu)選地用等離子體噴涂工藝涂覆。但也可以使用任何其它的陶瓷材料適用的涂層方法。例如，含氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的陶瓷涂層也可以通過濺射，濺射沉積，浸漬涂層，化學(xué)氣相沉積，蒸發(fā)和凝結(jié)(包括電子束蒸發(fā)和凝結(jié))，物理氣相沉積，熱等靜壓，冷等靜壓，壓鑄，注模，壓實(shí)和燒結(jié)，以及熱噴涂進(jìn)行涂覆。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷部件用在一個(gè)高密度等離子體反應(yīng)器中。這種類型的反應(yīng)器的例子是可以從California的Fremont的Lam Research Corporation得到的TCP9400TM等離子體刻蝕反應(yīng)器。在TCP 9400TM反應(yīng)器中，工藝氣體(例如Cl2，HBr，CF4，CH2F2，O2，N2，Ar，SF6和NF3)導(dǎo)入位于刻蝕腔底部的導(dǎo)氣環(huán)中，然后通過導(dǎo)氣孔導(dǎo)入到反應(yīng)腔室中。圖2所示是TCP 9400TM刻蝕反應(yīng)器中的導(dǎo)氣環(huán)。正如圖2中所示，導(dǎo)氣環(huán)40的主體包圍在襯底支撐44的周圍，導(dǎo)氣環(huán)40的底面含有一個(gè)環(huán)狀導(dǎo)氣槽60。前面提到的導(dǎo)氣孔50延伸到導(dǎo)氣槽60中。
典型地，導(dǎo)氣環(huán)40用鋁制成。導(dǎo)氣環(huán)的上表面直接暴露在等離子體中，這樣就會(huì)受到侵蝕、腐蝕和侵腐蝕。為保護(hù)這些表面，導(dǎo)氣環(huán)一般用一種鋁氧化物層進(jìn)行覆蓋。然而，這種層相當(dāng)脆，使用時(shí)在反應(yīng)器使用時(shí)的反復(fù)的熱循環(huán)過程中會(huì)破裂。在陽極化層中形成的裂紋會(huì)使腐蝕性的工藝氣體攻擊下面的鋁層，減小部件壽命，并對(duì)要處理的襯底如晶片，平板顯示襯底等造成金屬和顆粒污染。
依據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方案，可以用由含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料制成的涂層42覆蓋在導(dǎo)氣環(huán)的暴露表面上。這些陶瓷材料可以涂覆在裸露的(有或者沒有自生氧化物表面膜)鋁層上或者鋁氧化物層(例如具有陽極化表面的鋁)上。當(dāng)對(duì)導(dǎo)氣環(huán)進(jìn)行涂覆時(shí)，可以允許涂層部分滲透到導(dǎo)氣孔中，對(duì)其內(nèi)壁進(jìn)行涂層和保護(hù)，但不能將開孔阻塞。例如，在涂層過程中，要將導(dǎo)氣孔塞住或者掩模。
在工藝過程中要暴露在等離子體中的TCP 9400TM刻蝕反應(yīng)器的其它部件也能夠用依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料進(jìn)行涂覆。這些部件包括，例如腔壁，腔襯里，夾持器件以及對(duì)著襯底的介電窗。在夾持器件比如靜電夾具的上表面提供依據(jù)本發(fā)明的涂層可在清洗期間對(duì)夾具提供附加的保護(hù)，此過程中沒有晶片，夾具的上表面因而直接暴露在等離子體中。
另一個(gè)可包括依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料的多晶硅刻蝕反應(yīng)器的例子是同樣可以從California的Fremont的LamResearch Corporation得到的VersysTM多晶硅刻蝕器或2300TM刻蝕器，如圖3中所示。該反應(yīng)器包含反應(yīng)腔150，其中包括的襯底支撐152包括一個(gè)靜電夾具154，其可以對(duì)固定在其上的襯底(沒有畫出)施加一個(gè)鉗制力。在靜電夾具154周圍的襯底支撐152上固定著聚焦環(huán)(focusring)170。襯底支撐152也能用來對(duì)襯底施加一個(gè)RF偏置。襯底也能夠用熱交換氣體比如氦來進(jìn)行背冷。在2300TM刻蝕器中，工藝氣體(例如Cl2，HBr，CF4，CH2F2，O2，N2，Ar，SF6或NF3)通過位于腔室150頂部并與供氣艙156相連的氣體注入嘴168導(dǎo)入腔室150中。氣體注入嘴168一般用石英或者陶瓷材料比如氧化鋁制成。正如所示，導(dǎo)電線圈158可以用適宜的RF源(沒有畫出)驅(qū)動(dòng)來提供高密度(例如1011-1012個(gè)離子/cm3)的等離子體。導(dǎo)電線圈158通過介電窗160將RF能量耦合到腔室150內(nèi)部。介電窗160一般由石英或者氧化鋁制成。介電窗160按所示固定在環(huán)狀元件162上。環(huán)狀元件162將介電窗160從腔室150的頂部隔開，稱作“氣體分布板”。腔襯里164包圍著襯底支撐152。腔室150也可以包括適宜的抽真空裝置(沒有畫出)以使腔室內(nèi)部保持在所希望的壓力。
在圖3中，反應(yīng)器部件比如環(huán)狀元件162，介電窗160，襯底支撐152，腔襯里164，氣體注入嘴168，聚焦環(huán)170和靜電夾具154的被選內(nèi)表面按所示用依據(jù)本發(fā)明的由含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料制成的涂層166涂覆。如圖3中所示，腔室150和在腔襯里164下面的襯底支撐152的被選內(nèi)表面也可以具有由依據(jù)本發(fā)明的由含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料制成的涂層166。任何或者全部的這些表面以及任何其它的反應(yīng)器內(nèi)表面都能具有依據(jù)本發(fā)明的涂層。如下所述，可供選擇的，任意的或者全部的這些部件可以用依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料構(gòu)成的單獨(dú)個(gè)體制造。
依據(jù)本發(fā)明，這些部件能用在高密度氧化物刻蝕工藝中。一種氧化物刻蝕反應(yīng)器的例子是可以從California的Fremont的Lam ResearchCorporation得到的TCP 9100TM等離子體刻蝕反應(yīng)器。在TCP 9100TM反應(yīng)器中，氣體分布板是一個(gè)直接位于TCPTM窗下面的圓板，TCPTM窗也是位于反應(yīng)器頂部的真空密封面，其位于一個(gè)處在半導(dǎo)體晶片之上并與之平行的平面內(nèi)。氣體分布板與位于氣體分布板周圍的氣體分布環(huán)相密封。氣體分布環(huán)從氣源向氣體分布板、位于向反應(yīng)器中供應(yīng)RF能量的扁平螺旋線圈式天線下面的窗的內(nèi)表面和氣體分布環(huán)限定的空間中供氣。氣體分布板包含特定直徑的貫通該板的孔?？梢愿淖冐炌怏w分布板的孔的空間分布以優(yōu)化被刻蝕層的刻蝕均勻性，例如，抗光層，二氧化硅層和位于晶片上的底層材料?？梢愿淖儦怏w分布板的剖面形狀以調(diào)節(jié)供入反應(yīng)器等離子體中的RF能量分布。氣體分布板是一種介電性的材料，能夠?qū)F能量通過氣體分布板耦合到反應(yīng)器中。而且，希望氣體分布板材料對(duì)在諸如氧氣或碳氟烴氣等離子體環(huán)境中的化學(xué)濺射刻蝕具有高度的抵抗性，以避免崩潰和由此引起的顆粒產(chǎn)生。
圖4所示的是一個(gè)前述類型的等離子體反應(yīng)器。該反應(yīng)器包含反應(yīng)腔10。襯底支撐12包括一個(gè)靜電夾具34，其可以對(duì)襯底13施加鉗制力以及RF偏置。襯底可以用熱交換氣體比如氦進(jìn)行背冷。聚焦環(huán)14將等離子體限定在襯底上面的一個(gè)區(qū)域里。在腔室中保持高密度(例如1010-1012個(gè)離子/cm3)的等離子體的能量源，比如用適宜的RF源驅(qū)動(dòng)來提供高密度等離子體的天線18置于反應(yīng)器腔室10的頂部。該反應(yīng)腔室包括一個(gè)抽真空裝置以使腔室內(nèi)部保持在所希望的壓力(例如在50mTorr以下，典型的在1-20mTorr)。
在天線18和處理腔室10的內(nèi)部之間是一個(gè)基本上是平板狀的介電窗20，其在處理腔室10的頂部構(gòu)成真空壁。氣體分布板22位于窗20的下方，包括將工藝氣體從氣源23傳到腔室10中的開口。圓錐狀的襯里30從氣體分布板22延伸并包圍在襯底支撐12的周圍。天線18可以與通道24一起提供，溫度控制液可以經(jīng)該通道從入口和出口管道25，26通過。然而，天線18和/或窗20無需冷卻或者可以通過其它合適的技術(shù)來冷卻，比如在天線和窗上進(jìn)行吹風(fēng)，通過冷卻液或者與窗和/或氣體分布板接觸的熱傳遞，等等。
在操作中，將襯底比如半導(dǎo)體晶片放到襯底支撐12上，并用靜電夾具34固定位置。然而，也可以使用其它的鉗制方法，比如機(jī)械鉗制機(jī)構(gòu)。另外，可以使用氦背冷以提高襯底和夾具之間的熱傳遞。然后將工藝氣體通過窗20和氣體分布板22之間的空隙供入真空處理腔10中。在專利號(hào)為5824605，6048798和5863376的共同所有的US專利中公開了適宜的氣體分布板(也就是噴頭)的排列。這里將其中的每一個(gè)專利都整體并入本文作為參考。通過對(duì)天線18施加合適的RF源在襯底和窗之間的空間中引燃了高密度等離子體。
在圖4中，反應(yīng)器部件比如氣體分布板22，腔襯里30，靜電夾具34和聚焦環(huán)14的內(nèi)表面用由依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料構(gòu)成的涂層32涂覆。然而，僅僅這些表面和/或其它表面中被選定表面的才能用依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂覆。
本領(lǐng)域技術(shù)人員明白上述高密度多晶硅和介電刻蝕腔僅僅是包括依據(jù)本發(fā)明的部件的等離子體刻蝕反應(yīng)器的示例實(shí)施方案。依據(jù)本發(fā)明的包括含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料的部件可以用在任何刻蝕反應(yīng)器中(例如金屬刻蝕反應(yīng)器)或者其它類型的其中希望減少等離子體誘發(fā)的侵蝕，腐蝕和/或侵腐蝕以及相關(guān)連的污染的半導(dǎo)體工藝設(shè)備中。
例如，其它的可以在其上提供依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂層的部件包括，但不限于，腔壁，襯底支撐，緊固件等。這些部件一般由金屬(例如鋁)或者陶瓷(例如氧化鋁)制成。這些金屬等離子體反應(yīng)器部件一般暴露在等離子體中，并經(jīng)常呈現(xiàn)出侵蝕，腐蝕和/侵腐蝕跡象。其它的可以依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行涂層的部件可以是不直接暴露在等離子體中的，但替代的是暴露在腐蝕性氣體中，比如從處理的晶片中釋放出的氣體或者其它類似的氣體。所以，也能夠依據(jù)本發(fā)明為其它的在處理半導(dǎo)體襯底中使用的設(shè)備提供含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料表面和涂層。這些設(shè)備包括傳送機(jī)構(gòu)，氣體供應(yīng)系統(tǒng)，襯里，起落機(jī)構(gòu)，加載鎖，室門機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂，緊固件及其它類似的設(shè)備。
能夠用依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料進(jìn)行涂層的金屬材料的例子包括鋁和鋁合金，不銹鋼，難熔金屬，例如6061-T6鋁和304以及316不銹鋼。由于含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料在部件上形成了一個(gè)抗磨損的涂層，下面的部件被保護(hù)不再直接暴露在等離子體中。因此，就可以保護(hù)金屬性的襯底免受等離子體的侵蝕，腐蝕和/或侵腐蝕的沖擊。結(jié)果，金屬材料，比如鋁合金，就可以在使用時(shí)不必考慮合金添加劑，晶粒結(jié)構(gòu)或者表面條件。
另外，許多陶瓷或者聚合物材料也可以用依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料進(jìn)行涂層。特別地，反應(yīng)器部件可以用陶瓷材料包括，但不限于，氧化鋁(Al2O3)，碳化硅(SiC)，氮化硅(Si3N4)，碳化硼(B4C)和/或氮化硼(BN)來制造。能夠被涂層的聚合物材料優(yōu)選的是那些能夠抵御等離子體反應(yīng)器中存在的高溫條件的材料。
如果需要，在含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂層和被涂覆的襯底表面之間可以提供一個(gè)或者多個(gè)中間材料層。圖5所示的是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的已涂層了的部件?？蛇x地，通過一種傳統(tǒng)技術(shù)將第一中間涂層80涂覆在襯底70上。這種可選的第一中間層80是足夠厚的，可以附著在襯底上，而且允許在制備第二中間涂層90或者所述含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂層100之前對(duì)其進(jìn)行處理。第一中間涂層80和第二中間涂層90可以具有任意合適的厚度，只要能夠提供所希望的性能。這些涂層的厚度至少大約0.001英寸，優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.25英寸，更優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.15英寸，最優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.05英寸。
在將可選的第一中間涂層80淀積在反應(yīng)器部件70上之后，可以用任意適用的技術(shù)將該涂層進(jìn)行處理，比如粗化，然后再在上面涂上可選的第二涂層90或者含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂層100。粗化的第一中間涂層80為后續(xù)的涂層提供了相當(dāng)好的結(jié)合。所希望的是，第二中間涂層90能給第一中間涂層80帶來高的機(jī)械壓縮強(qiáng)度并減少第二中間涂層90中裂紋的形成。
這種可選的第二中間涂層90是足夠厚的，可以附著在第一中間涂層80上，而且進(jìn)一步允許在制備任意的其它附加中間涂層或者外面的含鉿，鍶，鏑和/鑭的陶瓷材料涂層100之前對(duì)其進(jìn)行處理。第二中間涂層90也可以進(jìn)行比如粗化處理。第二中間涂層90可以具有任意合適的厚度，只要能夠提供這些所希望的性能，比如厚度至少為大約0.001英寸，優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.25英寸，更優(yōu)選的從大約0.001到大約0.15英寸，最優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.05英寸。
這些第一和第二中間涂層可以用任意適用于半導(dǎo)體等離子體工藝腔中的金屬，陶瓷和聚合物材料制成。特別希望的能夠采用的金屬包括，但不限于，難熔金屬，其可以抵御高的工藝溫度。優(yōu)選的陶瓷包括，但不限于，Al2O3，SiC，Si3N4，BC，AlN，TiO2以及它們的混和物。優(yōu)選的聚合物包括，但不限于，含氟聚合物，如聚四氟乙烯和聚酰亞胺。
這些中間涂層可用任意適用的淀積技術(shù)來涂覆，如鍍層(例如化學(xué)鍍或者電鍍)，濺射，浸漬涂層，化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，電泳沉積，熱等靜壓，冷等靜壓，壓鑄，澆注，壓實(shí)和燒結(jié)，以及熱噴涂(例如等離子體噴涂)。
可選的第一中間涂層80和第二中間涂層90依賴于所需的性能，可以彼此具有相同的或者不同的組成。如果需要，在涂層和襯底之間還可以提供相同或者不同材料的另外的中間涂層，比如第三，第四或者第五中間涂層。
圖6所示的是依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料涂層的另一個(gè)示例實(shí)施方案。涂層100直接淀積在襯底上，其是部件70的一個(gè)外表面。該涂層具有可為部件提供所希望的抗磨損水平的任意合適的厚度。特別的，涂層100的厚度在大約0.001英寸到大約1英寸的范圍，優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.5英寸，最優(yōu)選的從大約0.001英寸到大約0.05英寸。可以選擇陶瓷層的厚度以與在反應(yīng)器(例如刻蝕，CVD等)中要遇到的等離子體環(huán)境相容。
如上所討論的，熱噴涂是提供具有依據(jù)本發(fā)明的涂層表面的部件的優(yōu)選方法。然而，其它的涂層方法也可以使用，包括，例如，其它的淀積技術(shù)，像濺射，浸漬涂層，化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積，熱等靜壓，冷等靜壓，壓鑄，澆注，以及壓實(shí)和燒結(jié)技術(shù)。
如上所述，半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件也可以用含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料制成單獨(dú)的個(gè)體。這些單獨(dú)個(gè)體可以是分離體或者其它部件的覆蓋層。例如，依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料可以制成覆蓋層，比如襯里，形成后蓋住反應(yīng)器部件的暴露表面。這些覆蓋層可用任意適用的固定技術(shù)附在反應(yīng)腔室內(nèi)的表面上，包括，例如，粘附結(jié)合或者機(jī)械緊固。當(dāng)采用緊固件時(shí)，緊固件自身如果暴露在等離子體中，也優(yōu)選用抗侵蝕的材料來制造，以提高它們的使用壽命。另外，可以將含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料覆蓋層制成與下面的反應(yīng)器部件互鎖。整體式的覆蓋層可以提供在任意合適的襯底上，比如像腔壁以及其它的表面。
用含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料制成單獨(dú)個(gè)體的示例方法可包括制備含，例如氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的漿料，按所期望的形狀和尺寸成型生坯，將坯體燒結(jié)成燒結(jié)體?？梢詫⑸髦瞥扇魏嗡Ｍ牡入x子體反應(yīng)器部件的形狀。在W.D.Kingery，H.K.Bowen和D.R.Uhlmann(J.Wiley 8c sons，1976)所著的Introduction to Ceramics第二版中詳細(xì)給出了陶瓷工藝技術(shù)，這里將其整個(gè)內(nèi)容并入作為參考。
優(yōu)選的單獨(dú)個(gè)體部件是等離子體反應(yīng)器中的暴露在等離子體中的部件。適用的部件可以包括，例如，腔壁，襯底支撐，包括噴頭，折流板，套環(huán)，噴嘴等的氣體分布系統(tǒng)，緊固件，加熱元件，等離子體屏，襯里，傳輸模塊部件，例如機(jī)械臂，緊固件，內(nèi)外腔壁等，以及其它相似的部件。這些部件的一個(gè)具體例子是圖7中所示的反應(yīng)器部件110。反應(yīng)器部件110是用含氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的陶瓷材料制成的單獨(dú)體。
含氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的陶瓷材料可以提供在全部的或者部分的反應(yīng)器腔室和部件上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該涂層或者單獨(dú)體提供在暴露于等離子體環(huán)境中的反應(yīng)腔室的區(qū)域上，比如那些與等離子體直接接觸的部分或者位于腔室部件(例如襯里)后面的部分。另外，含氧化鉿，氧化鍶，氧化鏑和/或氧化鑭的陶瓷材料涂層或者單獨(dú)體優(yōu)選地用在那些要承受相對(duì)較高的偏置電壓(即相對(duì)較高的濺射離子能量)的反應(yīng)腔室的區(qū)域上。
依據(jù)本發(fā)明，通過將含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷材料用作涂層或覆蓋層，或者制成單獨(dú)的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷部件，實(shí)現(xiàn)了一些優(yōu)點(diǎn)。也就是說，在等離子體反應(yīng)器中，得到了較低的侵蝕速度。結(jié)果，依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷涂層，覆蓋層和部件可以降低金屬和顆粒污染的水平，通過提高耗材的使用壽命而降低成本，降低工藝漂移，并能減少腔室部件和襯底的腐蝕水平。
依據(jù)本發(fā)明的含鉿，鍶，鏑和/或鑭的陶瓷涂層和部件可以提供極硬的，抗磨損的表面。這些涂層和部件希望不含與工藝腔氣體反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)惰性的，這些就會(huì)有低的或者沒有顆粒污染，小的或者沒有腐蝕，小的或者沒有金屬污染以及/或者少的或者沒有揮發(fā)性的刻蝕產(chǎn)物。
盡管已參照具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯明白，只要不脫離所附權(quán)利要求的范圍，可以進(jìn)行各種修改和完善，可以使用等價(jià)的操作。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件，包括至少一個(gè)包含陶瓷材料的部分，該部分包括該部件的最外表面，并且這種陶瓷材料包括選自氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿，氟化鉿，氧化鍶，氮化鍶，硼化鍶，碳化鍶，氟化鍶，氧化鑭，氮化鑭，硼化鑭，碳化鑭，氟化鑭，氧化鏑，氮化鏑，硼化鏑，碳化鏑和氟化鏑中的材料作該陶瓷材料的單一最大組分。
2.權(quán)利要求1中的部件，其中的陶瓷材料包括氧化鍶，氧化鑭和氧化鏑中的一種作單一最大組分。
3.權(quán)利要求1中的部件，其中部件包括一個(gè)基底，以及在該基底之上的陶瓷材料涂層。
4.權(quán)利要求3中的部件，其中涂層的厚度從大約0.001in.到大約0.050in.。
5.權(quán)利要求3中的部件，其中涂層基本上全由這種陶瓷材料組成。
6.權(quán)利要求3中的部件，進(jìn)一步包括在基底上至少有一個(gè)中間層；其中所述涂層位于這種至少一個(gè)的中間層上。
7.權(quán)利要求1中的部件，其中的陶瓷材料進(jìn)一步包括至少一種選自(i)元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物；以及(ii)元素周期表中錒系元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物中的材料。
8.權(quán)利要求1中的部件，其選自腔壁，腔襯里，氣體分布板，導(dǎo)氣環(huán)，底座，介電窗，靜電夾具和等離子體聚焦環(huán)。
9.一種包括至少一個(gè)依據(jù)權(quán)利要求1的部件的等離子體刻蝕反應(yīng)器。
10.一種制造依據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的方法，包括將陶瓷材料以涂層形式施加在基底上，該涂層包括該部件的一個(gè)最外表面。
11.權(quán)利要求10中的方法，其中的陶瓷材料包括氧化鍶，氧化鏑和氧化鑭中的一種作單一最大組分。
12.權(quán)利要求10中的方法，進(jìn)一步包括將基底表面粗化，在粗化的表面上涂覆這種陶瓷材料以提高陶瓷材料在基底上的粘附性。
13.權(quán)利要求10中的方法，其中的涂層基本上全由這種陶瓷材料組成。
14.權(quán)利要求10中的方法，進(jìn)一步包括在基底上涂覆至少一個(gè)中間層；并在這種至少一個(gè)的中間層上涂覆該涂層。
15.權(quán)利要求14中的方法，進(jìn)一步包括如下至少之一在涂覆所述至少一個(gè)的中間層之前對(duì)襯底進(jìn)行處理，以提高這種至少一個(gè)的中間層在基底上的粘附性；在涂覆該陶瓷材料之前對(duì)這種至少一個(gè)的中間層進(jìn)行處理，以提高該陶瓷材料在這種至少一個(gè)的中間層上的粘附性。
16.權(quán)利要求10中的方法，其中的陶瓷材料通過熱噴涂涂覆在襯底上。
17.權(quán)利要求10中的方法，其中的陶瓷材料進(jìn)一步包括至少一種選自(i)元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物；以及(ii)元素周期表中錒系元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物中的材料。
18.一種制造依據(jù)權(quán)利要求1中的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的方法，包括將該部件做成一個(gè)基本上全由該陶瓷材料構(gòu)成的單獨(dú)體。
19.一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件，包括(a)一個(gè)完全由一種包括氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿和氟化鉿中的一種作為其單一最大組分的陶瓷材料組成的單獨(dú)體；或者(b)一個(gè)包括一個(gè)含有金屬或者聚合物的基底以及一個(gè)在該基底上的陶瓷材料涂層的復(fù)合體，這種涂層構(gòu)成此部件的最外表面。
20.權(quán)利要求19中的部件，其中的陶瓷材料基本上全由氧化鉿組成。
21.權(quán)利要求19中的部件，其中的陶瓷材料進(jìn)一步包括至少一種選自(i)元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物；以及(ii)元素周期表中錒系元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物中的材料。
22.權(quán)利要求19中的部件，其中這種復(fù)合體進(jìn)一步包括在基底上至少有一個(gè)中間層；在這種至少一個(gè)的中間層上的所述陶瓷涂層。
23.權(quán)利要求19中的部件，其選自腔壁，腔襯里，氣體分布板，導(dǎo)氣環(huán)，底座，介電窗，靜電夾具和等離子體聚焦環(huán)。
24.權(quán)利要求19中的部件，其中的單獨(dú)體和涂層基本上全由該陶瓷材料組成。
25.一種包括至少一個(gè)依據(jù)權(quán)利要求19的部件的半導(dǎo)體工藝設(shè)備。
26.一種制造依據(jù)權(quán)利要求19的半導(dǎo)體工藝設(shè)備部件的方法，包括(a)制造基本上完全由這種陶瓷材料組成的單獨(dú)體；或者(b)將此陶瓷材料涂覆在基底上作涂層，這樣，該涂層構(gòu)成此復(fù)合體的最外表面。
27.權(quán)利要求26中的方法，其中涂層的厚度從大約0.001in.到大約0.050in.。
28.權(quán)利要求26中的方法，進(jìn)一步包括在基底上涂覆至少一個(gè)中間層；并在這種至少一個(gè)的中間層上涂覆該涂層。
29.權(quán)利要求28中的方法，其中基底是金屬基底；并且該方法進(jìn)一步包括如下至少之一在涂覆所述至少一個(gè)的中間層之前對(duì)基底進(jìn)行處理，以提高這種至少一個(gè)的中間層在基底上的粘附性；以及在涂覆該陶瓷材料之前對(duì)這種至少一個(gè)的中間層進(jìn)行處理，以提高該陶瓷材料在這種至少一個(gè)的中間層上的粘附性。
30.權(quán)利要求26中的方法，其中基底是金屬基底；并且涂層通過熱噴涂涂覆在基底上。
31.權(quán)利要求26中的方法，其中的陶瓷材料進(jìn)一步包括至少一種選自(i)元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和/或碳化物；以及(ii)元素周期表中錒系元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物中的材料。
32.權(quán)利要求26中的方法，其中的部件選自腔壁，腔襯里，氣體分布板，導(dǎo)氣環(huán)，底座，介電窗，靜電夾具和等離子體聚焦環(huán)。
33.一種由權(quán)利要求26中的方法制成的等離子體反應(yīng)器部件。
34.一種制造半導(dǎo)體工藝設(shè)備的方法，包括制備一種包含至少一種選自氧化鉿，氮化鉿，硼化鉿，碳化鉿，氟化鉿，氧化鍶，氮化鍶，硼化鍶，碳化鍶，氟化鍶，氧化鑭，氮化鑭，硼化鑭，碳化鑭，氟化鑭，氧化鏑，氮化鏑，硼化鏑，碳化鏑和氟化鏑中的陶瓷材料作其單一最大組分的漿料；用此漿料制備生坯；以及將此生坯燒結(jié)成部件。
35.權(quán)利要求34中的方法，其中的漿料包括氧化鉿，氧化鍶，氧化鑭和氧化鏑中的一種作此漿料的單一最大組分。
36.權(quán)利要求34中的方法，其中部件基本上全由這種至少一種的陶瓷材料組成。
37.權(quán)利要求34中的部件，其中部件包括氧化鉿作單一最大組分。
38.權(quán)利要求34中的方法，其中的陶瓷材料進(jìn)一步包括至少一種選自(i)元素周期表中的IIA，IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA，VIIIA，IB，IIB，IIIB，IVB和VB族中的元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和/或碳化物；以及(ii)元素周期表中錒系元素的氧化物，氮化物，硼化物，氟化物和碳化物中的材料。
39.權(quán)利要求34中的方法，其中的部件選自腔壁，腔襯里，氣體分布板，導(dǎo)氣環(huán)，底座，介電窗，靜電夾具和等離子體聚焦環(huán)。
40.一種由權(quán)利要求34中的方法制成的等離子體刻蝕反應(yīng)器的部件。
全文摘要
至少局部由抗侵蝕，抗腐蝕和/或者抗侵腐蝕的陶瓷材料制成的半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件。示例的陶瓷材料可以包括鉿，鍶，鑭和/或鏑的至少一種氧化物，氮化物，硼化物，碳化物和/或者氟化物。這些陶瓷材料可以涂在襯底上作涂層，制成復(fù)合部件，或者制成單獨(dú)個(gè)體。這些涂層可以保護(hù)襯底免受物理或化學(xué)的沖擊。這些陶瓷材料可以用來制備暴露在等離子體中的半導(dǎo)體工藝設(shè)備的部件，以延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)C23C4/10GK1643178SQ03806591
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月21日
發(fā)明者R·J·歐丹奈爾 申請(qǐng)人:蘭姆研究公司