專利名稱：用于等離子體蝕刻腔室的增強(qiáng)耐腐蝕性的石英的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體來說有關(guān)于一種耐等離子體的腔室組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體處理包含若干不同化學(xué)及物理工藝，藉以在基板上產(chǎn)生微小的集成 電路。組成集成電路的材料層利用多個(gè)等離子體工藝產(chǎn)生，例如化學(xué)氣相沉積、 物理氣相沉積以及諸如此類者。某些材料層利用光刻膠掩模和濕式或干式等離 子體蝕刻技術(shù)圖案化。用來形成集成電路的基板可以是硅、砷化鎵、磷化銦、 玻璃、或其它適合材料。
在等離子體處理期間，能量化氣體常由高腐蝕性種類組成，其蝕刻并腐蝕 腔室曝露出的部分及設(shè)置在其內(nèi)的組件。被腐蝕的腔室組件必須在若干工藝周 期之后在造成不一致或不良的處理結(jié)果之前置換掉。此外，從腔室組件腐蝕出 的微?？赡軙?huì)污染在該腔室內(nèi)處理的基板，而造成工藝缺陷。
因此，需要具有強(qiáng)化的等離子體耐受性的腔室組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供制造擁有良好等離子體耐受性的摻雜的石英組件的 方法。在一實(shí)施例中，用于等離子體腔室的摻雜的石英組件可包含摻雜釔的石 英環(huán)，配置來支撐基板。
在另一實(shí)施例中，用于等離子體腔室的摻雜的石英組件可包含具有環(huán)狀主 體的石英環(huán)，該環(huán)狀主體適于界定基板支撐臺(tái)并由適于暴露在腐蝕性等離子體
環(huán)境下的材料組成，其中該石英環(huán)包含分別低于約5重量百分比的釔及鋁摻 雜。
在又一實(shí)施例中， 一種等離子體工藝腔室可包含具有內(nèi)部空間的腔室主 體，設(shè)置在該腔室主體內(nèi)的支撐臺(tái)，且該支撐臺(tái)適于容納基板于其上，以及耐等離子體的摻雜釔的石英組件，其具有至少一表面暴露在該內(nèi)部空間中。
在另一實(shí)施例中，一種制造含釔石英組件的方法可包含混合石英材料和含 釔材料以形成混合物，加熱該混合物，以及形成含釔石英組件，其中該含釔石 英組件具有適于界定基板支撐臺(tái)的環(huán)狀主體。


因此可以詳細(xì)了解上述本發(fā)明的特征結(jié)構(gòu)的方式，即對(duì)本發(fā)明更明確的描 述，簡短地在前面概述過，可以藉由參考實(shí)施例來得到，其中某些在附圖中示 出。
第1圖示出可從本發(fā)明實(shí)施例受惠的范例等離子體蝕刻腔室的一實(shí)施例
的簡要第2A圖示出適用于第1圖腔室內(nèi)的范例蓋環(huán)的一實(shí)施例的上視圖； 第2B圖是第2A圖的蓋環(huán)的底部視第2C圖示出設(shè)置在基板支撐組件上的第2A圖的蓋環(huán)的簡要剖面圖； 第2D圖示出第2C圖的簡要剖面圖的放大圖； 第3圖標(biāo)出制造腔室組件的方法的工藝流程；
第4A圖示出適用于第1圖腔室內(nèi)的范例蓋環(huán)的另一實(shí)施例的上視第4B圖示出設(shè)置在基板支撐組件上的第4A圖的蓋環(huán)的簡要剖面圖； 第4C圖示出第4B圖的簡要剖面圖的放大第5A圖示出適用于第1圖腔室內(nèi)的范例蓋環(huán)的另一實(shí)施例的上視圖；以
及
第5B圖示出沿著第5A圖的蓋環(huán)的切線A-A的簡要剖面圖。 但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的一般實(shí)施例，因此不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)
其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它等效實(shí)施例。
為促進(jìn)了解，在可能時(shí)使用相同的組件符號(hào)來表示該等圖式共有的相同組
件。預(yù)期到一實(shí)施例的組件及特征結(jié)構(gòu)可有利地并入其它實(shí)施例而不需進(jìn)一步詳述。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供具有強(qiáng)化的等離子體腐蝕耐受性的腔室組件及其制造方法。在一實(shí)施例中，該腔室組件是蓋環(huán)，適于嚙合設(shè)置在基板支撐臺(tái)上的基 板。預(yù)期到其它腔室組件可包含擋板、窗口、上蓋、環(huán)及諸如此類者。在另一 實(shí)施例中，該蓋環(huán)是摻雜釔的石英環(huán)。在另一實(shí)施例中，該蓋環(huán)是摻雜釔及鋁 的環(huán)。在又另一實(shí)施例中，該蓋環(huán)是含釔、鋁和氮的環(huán)。該蓋環(huán)可由摻雜釔(Y)
元素的石英材料制成。如在此所使用者，釔(Y)元素可以是釔及/或含釔材料， 例如釔(Y)金屬、釔氧化物(￥203)、釔合金及諸如此類者。摻雜釔的石英環(huán)也 可包含鋁(A1)金屬、鋁氧化物(^203)、鋁合金、氮化鋁(A1N)、氮元素或其衍生 物。此外，該腔室組件可以是單獨(dú)使用或與該蓋環(huán)并用來限定基板支撐臺(tái)的絕 緣體環(huán)。該摻雜的石英材料提供強(qiáng)化的腐蝕耐受性，適用在暴露于腐蝕性等離 子體環(huán)境下的組件內(nèi)，從而改善該腔室組件的使用壽命，同時(shí)減少維修及制造費(fèi)用。
第1圖示出可從本發(fā)明實(shí)施例受惠的范例等離子體處理腔室100的一實(shí)施 例的簡要剖面圖。在此所示腔室的實(shí)施例為了解說而提供，因此不應(yīng)用來限制 本發(fā)明范圍。用于該等離子體處理腔室100內(nèi)的腔室組件可有釔(Y)摻雜，以 強(qiáng)化暴露在等離子體下時(shí)的腐蝕耐受性。
本發(fā)明實(shí)施例可用來制造各種應(yīng)用的摻雜釔(Y)的腔室組件。該等改善的 腔室組件也適用在腐蝕性環(huán)境中，例如在等離子體工藝中會(huì)遭遇的。可從具有 摻雜釔(Y)的組件受惠的各種等離子體處理腔室包含了蝕刻腔室、PVD腔室、 等離子體及退火腔室、等離子體處理腔室、等離子體增強(qiáng)CVD腔室、以及離 子注入腔室等。
該腔室100包含真空腔室主體110，具有導(dǎo)電腔室壁130以及底部108。 該腔室壁130與電氣接地134連接。上蓋170設(shè)置在該腔室壁130上，以封閉 限定在該腔室主體110內(nèi)的內(nèi)部空間178。至少一螺線管部分112設(shè)置在該腔 室壁130外部。該螺線管部分112可選擇性地由能夠產(chǎn)生至少5V的DC電源 154供電，以提供在該處理腔室100內(nèi)所形成的等離子體工藝的控制節(jié)點(diǎn)。
內(nèi)襯131設(shè)置在該內(nèi)部空間178內(nèi)以促進(jìn)該腔室100的清潔?？稍谶x擇的 間隔時(shí)間內(nèi)，將蝕刻工藝的副產(chǎn)物及殘留物從該內(nèi)襯131上輕易除去。
基板支撐臺(tái)116設(shè)置在該工藝腔室IOO底部108上該氣體擴(kuò)散器132下方。 工藝區(qū)域180限定在該內(nèi)部空間178內(nèi)該基板支撐臺(tái)116和擴(kuò)散器132之間。 該基板支撐臺(tái)116可包含靜電夾盤126，以在處理期間將基板114保持在該支
6撐臺(tái)116表面140上該氣體擴(kuò)散器132下方。該靜電夾盤126由DC電源供應(yīng) 器120控制。
在一實(shí)施例中，蓋環(huán)102設(shè)置在該支撐臺(tái)116以及該基板114外緣周邊。 在一實(shí)施例中，該蓋環(huán)102由其中摻雜有釔(Y)元素的石英材料組成。在一實(shí) 施例中，該蓋環(huán)102可根據(jù)下述方法的實(shí)施例制造。與利用常規(guī)工藝制造的其 它部件相比，該摻雜釔的蓋環(huán)102展現(xiàn)出改善的腐蝕耐受性，因而，在基板處 理期間保護(hù)該支撐臺(tái)116不受到損傷。關(guān)于該蓋環(huán)102的其它細(xì)節(jié)會(huì)在后下面 結(jié)合第2A-D圖討論。
該支撐臺(tái)116可透過匹配網(wǎng)絡(luò)124與RF偏壓源122耦合。該偏壓源122 一般能夠產(chǎn)生具有2 kHz至13.56 kHz的可調(diào)頻率以及0和5000瓦之間的功率 的RF訊號(hào)。選擇性地，該偏壓源122可以是DC或脈沖DC源。
該支撐臺(tái)116也可包含內(nèi)部及外部溫度調(diào)節(jié)區(qū)域174、 176。每一個(gè)區(qū)域 174、 176可包含至少一溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，例如電阻加熱器或用來循環(huán)冷卻劑的 導(dǎo)管，因此可控制設(shè)置在該支撐臺(tái)上的基板的徑向溫度梯度。
該腔室100的內(nèi)部空間是高真空容器，其經(jīng)由通過該腔室壁130及/或腔 室底部108形成的排氣口 135與真空泵136耦合。設(shè)置在該排氣口 135內(nèi)的節(jié) 流閥127與該真空泵136連接，并用以控制該處理腔室100內(nèi)的壓力。該排氣 口 135和位于該腔室主體110內(nèi)部空間178內(nèi)的其它流動(dòng)限制的位置，大幅度 影響該處理腔室100內(nèi)的傳導(dǎo)性及氣流分布。
該氣體擴(kuò)散器132提供導(dǎo)管，至少一種工藝氣體透過該導(dǎo)管通入該處理區(qū) 域180內(nèi)。在一實(shí)施例中，該氣體擴(kuò)散器132可以不均勻方式提供工藝氣體給 該區(qū)域180，其可用來調(diào)整由其它腔室組件(即，該排氣口的位置、該基板支撐 臺(tái)或其它腔室組件的幾何結(jié)構(gòu))造成的上述傳導(dǎo)性及氣流分布，因此氣體及種 類流會(huì)以均勻的，或所選擇的分布傳送至該基板。
在第1圖繪示的一實(shí)施例中，該氣體擴(kuò)散器132包含至少兩個(gè)氣體分配器 160、 162、安裝平板128以及配氣板164。氣體分配器160、 162透過該處理 腔室100的上蓋170與一或多個(gè)氣體控制板138耦合，并且也與該安裝或氣體 分配平板128、 164的至少一者耦合。通過氣體分配器160、 162的氣流可獨(dú)立 控制。雖然氣體分配器160、 162表示為與單一個(gè)氣體控制板138耦合，但預(yù) 期到氣體分配器160、 162可與一或多個(gè)共享及/或個(gè)別的氣體來源耦合。從 7該氣體控制板138提供的氣體被傳送進(jìn)入界定在平板128、164之間的區(qū)域172 內(nèi)，然后經(jīng)由多個(gè)通過該配氣板164形成的孔168離開進(jìn)入該處理區(qū)域180。
該安裝平板128相對(duì)于該支撐臺(tái)116與該上蓋170耦合。由RF導(dǎo)電材料 制成或覆以RF導(dǎo)電材料的安裝平板128，透過阻抗變壓器119(例如，四分之 一波長匹配短截線)與RF來源118耦合。該來源118 —般能夠產(chǎn)生具有介于約 60 MHz和約162 MHz之間的可調(diào)頻率以及介于約0和3000瓦間的功率的RF 訊號(hào)。該安裝平板128及/或配氣板164由該RF來源118供電，以維持該工 藝區(qū)域180內(nèi)由該等工藝氣體形成的等離子體。
第2A—2D圖是蓋環(huán)102的一實(shí)施例的簡要圖示。第2A—B圖示出該蓋 環(huán)102的平面及側(cè)視圖。該蓋環(huán)102具有外緣202以及內(nèi)緣204。在一實(shí)施例 中，該蓋環(huán)102具有約12英寸的內(nèi)徑以及約14英寸的外徑。凹陷部分206 毗鄰該內(nèi)緣204形成。第2C圖示出沿著第2A圖切線A—A取得的剖面圖， 切線A—A設(shè)置在支撐臺(tái)116和基板114附近。毗鄰該內(nèi)緣204形成的凹陷部 分206的尺寸被制作成用以容納該基板114。第2D圖示出設(shè)置在該支撐臺(tái)116 和基板114上蓋環(huán)102的側(cè)邊的放大圖。該蓋環(huán)102的凹陷部分206具有介于 約0.8英寸間的長度。該蓋環(huán)102具有約1.2英寸的高度，劃定出該支撐臺(tái)116 的界線。
在一實(shí)施例中，該蓋環(huán)102是摻雜釔的石英環(huán)。在另一實(shí)施例中，該蓋環(huán) 102是摻雜釔和鋁的環(huán)。在又另一實(shí)施例中，該蓋環(huán)是含釔、鋁及氮的環(huán)。該 蓋環(huán)102可以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法與該支撐臺(tái)116連結(jié)。通過在該 基板114(例如硅園片)近距離處提供該蓋環(huán)102，并將基板114圍繞，可改善 工藝均勻性，例如中心至邊緣的均勻性。此種改善由于靠近該基板114的等離 子體或電氣環(huán)境被該蓋環(huán)102調(diào)整而可信。
第3圖描述制造蓋環(huán)的方法的一實(shí)施例，例如第1圖的蓋環(huán)102。該方法 300可用來制造其它摻雜釔的腔室組件，例如擋板、窗口、上蓋、環(huán)及諸如此 類者。該方法300從方框302開始，通過在圍封物內(nèi)提供石英材料，例如爐管、 容器、混合器、或腔室。該石英材料可選自由玻璃、合成氧化硅、熔融氧化硅、 熔融石英、高純度石英、石英砂和其它適于形成石英玻璃組成的合適含硅材料 所組成的族群。該石英材料也可由任何適合工藝取得。
在方框304，添加摻雜來源，例如釔(Y)元素及/或鋁(A1)元素，并與該石英材料混合，以形成含釔及/或鋁(Al)元素的石英組成。該摻雜來源可以是直
徑介于約0.01微米和約0.02微米之間的微粒形式。
在混合步驟的一實(shí)施例中，可將該石英材料加熱至預(yù)定溫度，例如大于約 IOOO'C，以將該石英材料熔融成液狀及/或膠狀形式。隨后，添加該摻雜來源 并拌入該熔融的石英材料中，以形成具有預(yù)期摻雜濃度的混合物?；蛘撸谑?英材料為固態(tài)形式(例如石英砂)的實(shí)施例中，該摻雜來源與該固態(tài)石英材料攪 拌并翻動(dòng)，以形成摻雜混合物。隨后，將該摻雜混合物加熱至預(yù)定溫度，例如 大于約IOOO'C，以熔融該摻雜混合物，在硅石英和摻雜之間形成強(qiáng)晶格結(jié)構(gòu) 及微粒間接合。
在方框304中所執(zhí)行的混合工藝中，充分?jǐn)嚢柙撌⒉牧虾驮摀诫s材料。 該混合工藝使摻雜可均勻分散在整個(gè)石英材料中。此外，混合摻雜和石英材料 的工藝可包含一或多個(gè)熱工藝周期，例如，首先熱熔化該石英材料，然后進(jìn)行 熱攪拌/混合工藝，其使存在于該混合物內(nèi)的氣泡可以逸散出。因此，與常規(guī) 工藝石英材料相比，所形成的摻雜的石英材料受益地具有減少的氣泡。存在于 該石英材料內(nèi)的摻雜量及/或濃度可根據(jù)不同工藝需求而改變。
在一實(shí)施例中，該摻雜來源可以是選自由釔(Y)金屬、釔合金、釔氧化物 (Y203)、釔鋁石榴石(YAG)、及其衍生物所組成的族群的釔CO元素。此外，該 摻雜來源還可包括含鋁材料，該含鋁材料選自由鋁(A1)金屬、鋁合金、鋁氧化 物(八1203)、釔鋁石榴石(YAG)、及氮化鋁(A1N)等所組成的族群。該摻雜來源 可在約0.01重量百分比至約10重量百分比之間摻入該石英材料中，例如，約 低于5重量百分比。在此述的一范例實(shí)施例中，該石英材料具有低于約5重量 百分比的釔摻雜及/或低于約5重量百分比的含鋁摻雜。
在方框305中，從該攪拌材料形成坯體(blank)。該坯體工藝可包含燒結(jié)、 壓縮、鑄造或其它形成工藝。
在方框306中，該石英材料坯體被加工或以其它方式制造而形成組件。例 如，該石英材料坯體可經(jīng)加工而形成環(huán)，例如第2圖的蓋環(huán)102，以用于等離 子體處理腔室內(nèi)。預(yù)期到該摻雜的石英材料坯體可根據(jù)在該等離子體腔室內(nèi)的 不同用途加工為不同形態(tài)，例如擋板、窗口、上蓋、環(huán)和諸如此類者。
在方框308，執(zhí)行選擇性熱處理工藝以處理經(jīng)加工的摻雜的石英組件。該 摻雜的石英組件可根據(jù)在方框308中所述實(shí)施例的經(jīng)改善的熱處理工藝，或利
9用另外的適合工藝，進(jìn)行熱處理。該熱處理工藝可在圍封物內(nèi)執(zhí)行，例如爐管 或腔室。在一實(shí)施例中，該熱處理工藝可在用以形成該摻雜的石英材料的相同 圍封物內(nèi)執(zhí)行?；蛘?，該熱處理工藝可在另外的圍封物內(nèi)執(zhí)行。該熱處理工藝
改善該摻雜的石英薄膜的表面粗度(smfacefmish)，進(jìn)而提供平滑表面，并容許 安裝至該等離子體腔室內(nèi)時(shí)與匹配表面緊密切合。
在該熱處理工藝的一范例實(shí)施例中，退火氣體(例如氮?dú)?N2))被通入該圍 封物內(nèi)，至約100mbar到約1000 mbar范圍內(nèi)的壓力。該圍封物的溫度從第一 溫度，例如環(huán)境溫度，上升至第二溫度，也稱為熱處理溫度。該熱處理溫度可 以在約10(TC至約50(TC范圍內(nèi)。加熱速率選擇為足夠緩慢，以最小化該摻雜 的石英組件內(nèi)的熱應(yīng)力，并使該摻雜的石英組件的薄膜晶格結(jié)構(gòu)可以形成，進(jìn) 而形成具有降低表面粗糙度的密實(shí)組件。例如，每分鐘約20至約50°C(°C /分 鐘)范圍內(nèi)的加熱速率適合于許多應(yīng)用。該組件維持在該退火溫度下持續(xù)一段 第一時(shí)間，其可在約1小時(shí)至約5小時(shí)范圍內(nèi)。
該熱處理工藝中的氮?dú)獾摀诫s的石英材料表面，修復(fù)存在于該摻雜的 石英材料表面上的懸掛鍵(danglingbonds)?；蛘?，在此所提供的熱處理工藝也 可用于常規(guī)未摻雜石英材料上。氮原子被吸收并并入該硅晶格內(nèi)以減少表面缺 陷。并入該摻雜的石英組件中的氮原子量可取決于工藝溫度、氮?dú)鉂舛取⒓霸?該熱處理工藝中執(zhí)行的總工藝時(shí)間。例如，在預(yù)期大量氮摻雜的實(shí)施例中，可 用較高的氮?dú)饬?、較高的溫度或較長的工藝時(shí)間，反之亦然。在此間所述的一 范例實(shí)施例中，并入該摻雜的石英組件內(nèi)的氮原子以重量計(jì)介于約10ppm和 約150ppm之間，例如約50ppm 。
或者，惰性氣體及/或還原氣體可在熱處理工藝期間選擇性地供應(yīng)，并連 同氮?dú)馔瑫r(shí)地或周期性地，進(jìn)入該圍封物內(nèi)。在該熱處理工藝期間，該惰性氣 體及/或還原氣體可與氮?dú)馔瑫r(shí)供應(yīng)或周期性脈沖輸送進(jìn)入及清出該圍封物。 在一實(shí)施例中，該還原氣體為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌衔铮?，氫氣濃度低于約 10體積百分比的混合氣體(forminggas)，例如約6體積百分比。也可使用其它 還原氣體，例如，氫氣、氮?dú)?氫氣混合物、CxIIyFz、 QJ^(其中x、 y禾nz是 至少等于1的整數(shù))、 一氧化碳、二氧化碳、氨氣、氫氣/二氧化碳混合物、 一氧化碳/二氧化碳混合物、以及氫氣/一氧化碳/二氧化碳混合物。適合的 惰性氣體的范例包含氬氣、氦氣、氖氣、氪氣和氙氣。在熱處理工藝完成時(shí)，該圍封物溫度在一段約2至約50小時(shí)的時(shí)間內(nèi)下
降，以容許所處理的摻雜的石英組件逐步冷卻至環(huán)境溫度。該摻雜的石英組件 以受控制的速率冷卻，以最小化熱應(yīng)力，否則熱應(yīng)力會(huì)因?yàn)槔鋮s過快而產(chǎn)生。
例如，可使用約20°C /分鐘至約50°C /分鐘的冷卻速率?；蛘?，如方框308 中所示的選擇性熱處理工藝可在該摻雜的石英材料在方框306內(nèi)被加工成為 組件之前執(zhí)行，如虛線310所示。
若干利用本發(fā)明實(shí)施例所制出的摻雜釔的石英組件，己進(jìn)行比較性蝕刻測(cè) 試。所測(cè)試的摻雜的石英部件由根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例在不同條件下?lián)诫s釔的 石英材料制成，并且根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例熱處理。蝕刻(或腐蝕)速率通過在 暴露于反應(yīng)性環(huán)境(例如氟基等離子體)之前和之后，在部件上執(zhí)行厚度測(cè)量取 得。
結(jié)果顯示，與利用常規(guī)工藝制出的常規(guī)石英組件相比，利用本發(fā)明實(shí)施例 制出的摻雜的石英組件展現(xiàn)出范圍約20%至約35%的改善蝕刻耐受性，或降 低的蝕刻速率。
在一具體實(shí)施例中，就暴露在約30%的含氟等離子體下而言，與常規(guī)石英 組件相比，具有約低于5重量百分比的釔摻雜，低于約5重量百分比的鋁摻雜， 及/或濃度約50ppm的氮摻雜的摻雜石英組件，展現(xiàn)出改善的蝕刻耐受性， 或降低的蝕刻速率。
第4A—4C圖示出設(shè)置在基板支撐臺(tái)450上的例示蓋環(huán)400的另一實(shí)施例 的簡要圖示。第4A圖示出該蓋環(huán)400的平面圖。該蓋環(huán)400由摻雜釔元素及 /或鋁的石英材料制成，并且在一實(shí)施例中，利用方法300制出。該蓋環(huán)400 具有環(huán)狀主體402，該環(huán)狀主體402具有外部區(qū)域408及內(nèi)部區(qū)域406。該內(nèi) 部區(qū)域406的凸出部404從該主體402徑向往內(nèi)延伸。在一實(shí)施例中，該蓋環(huán) 400具有介于約12英寸和約13英寸間的內(nèi)徑，例如約11.7英寸，以及介于約 15英寸和約16.5英寸間的外徑，例如約15.9英寸。
第4B圖示出沿著設(shè)置在支撐臺(tái)450和基板452附近的切線A—A取得的 蓋環(huán)400的剖面圖。該蓋環(huán)400覆蓋該支撐臺(tái)450的外側(cè)上表面，并覆蓋限定 出該支撐臺(tái)450的絕緣體環(huán)428。在一實(shí)施例中，可單獨(dú)使用該蓋環(huán)400，或 與該絕緣體環(huán)428并用，以在該支撐臺(tái)450的匹配表面間提供良好的密封。該 蓋環(huán)400插入和該支撐臺(tái)450嚙合的腔室組件426(例如腔室內(nèi)襯)的上端。第4C圖示出該蓋環(huán)400的一部分的放大圖。該蓋環(huán)400的環(huán)狀主體402 一般具有上表面422和底表面420。第一脊部414、第二脊部412、以及第三 脊部418從該主體402的底表面420往下延伸。在第4C圖所示實(shí)施例中，脊 部414、 412、 418是同心的環(huán)。
該第一及該第二脊部414、 412從該蓋環(huán)400的內(nèi)部延伸出，并在其間界 定出容納該腔室組件426上端的第一狹縫430。該第一脊部414從該主體402 延伸得比該第二脊部412更遠(yuǎn)。該第二脊部412和該第三脊部418界定出第二 狹縫432，其容納與該支撐臺(tái)450嚙合的絕緣體環(huán)428的上表面，進(jìn)而固定該 蓋環(huán)400和該支撐臺(tái)116之間的位向。該第二脊部412具有下表面434。該下 表面434的寬度與該絕緣體環(huán)428的上表面寬度相等，因此提供兩個(gè)組件之間 良好的嚙合，這會(huì)在下面參考第5A—5B圖進(jìn)一步描述。
該凸出部404包含上表面424，其實(shí)質(zhì)上與該支撐臺(tái)116的上表面共平面， 進(jìn)而當(dāng)該基板452設(shè)置在其上時(shí)，使該基板452可以覆蓋該上支撐臺(tái)表面和該 凸出部404上表面424之間的接口 。
內(nèi)壁410設(shè)置在該凸出部404和該主體42的上表面424之間。該內(nèi)壁410 的直徑大于該凸出部404的內(nèi)徑。該主體402的上表面422包含該內(nèi)部區(qū)域 406和該外部區(qū)域408，如第4A圖的上視圖所示。該內(nèi)部區(qū)域406相對(duì)于該 外部區(qū)域408提高。該內(nèi)部區(qū)域406可與該上表面424的外部區(qū)域408平行定 位。傾斜區(qū)域416在該上表面422的內(nèi)部及外部區(qū)域406、 408之間界定出過 渡區(qū)域。
在一實(shí)施例中，該蓋環(huán)400為利用第3圖的方法300制出的摻雜釔的石英 環(huán)。在另一實(shí)施例中，該蓋環(huán)400為摻雜釔和鋁的石英環(huán)。在又另一實(shí)施例中， 該蓋環(huán)400為含釔、鋁和氮的環(huán)。
第5A—5B圖示出可在該基板支撐臺(tái)450內(nèi)或其它支撐臺(tái)內(nèi)，單獨(dú)使用或 與第4A—4C圖的蓋環(huán)400并用的例示絕緣體環(huán)428的一實(shí)施例簡要圖示。該 絕緣體環(huán)428可利用第3圖的方法300制造?；蛘撸摻^緣體環(huán)428可利用任 何適合技術(shù)制造。
第5A圖示出該絕緣體環(huán)428的平面圖。該絕緣體環(huán)428具有外部區(qū)域502 和內(nèi)部區(qū)域504。該環(huán)428的內(nèi)部區(qū)域504適于嚙合在界定于該蓋環(huán)400的第 二和第三脊部412、 418間的狹縫432內(nèi)，如第4B圖所示。第5B圖示出沿著第5A圖的切線A—A取得的該絕緣體環(huán)428的剖面圖。 因?yàn)樵摻^緣體環(huán)428被該蓋環(huán)400覆蓋，故該絕緣體環(huán)428并不與該基板452 直接接觸。凹陷部分506形成在該外部區(qū)域502的土角及下角上。形成在該外 部區(qū)域502的上角上的該凹陷部分506容納該蓋環(huán)的第二脊部412，并與該第 二脊部412的下表面434匹配。該凹陷部分506蓋住該第二脊部412，提供良 好的密封并固定該蓋環(huán)400的位向。
在一實(shí)施例中，該絕緣體環(huán)428可以是常規(guī)石英環(huán)。在另一實(shí)施例中，該 絕緣體環(huán)428可以是摻雜釔的石英環(huán)，摻雜釔和鋁的石英環(huán)或含釔、鋁和氮的 環(huán)。在又另一實(shí)施例中，該環(huán)428可利用第3圖中的方法300制造。
摻雜的石英組件(例如第1一2A—2D圖的蓋環(huán)102、第4A—4C圖的蓋環(huán) 400和第4B及5A—5B圖的絕緣體環(huán)428)已發(fā)現(xiàn)具有改善的特性，例如構(gòu)形 及微結(jié)構(gòu)，使得對(duì)于等離子體氣體的腐蝕有增強(qiáng)的耐受性、降低的機(jī)械應(yīng)力、 改善的表面粗度、以及減少的微粒產(chǎn)生。
雖然上面的范例及討論例示性地集中在用于等離子體腔室的摻雜的石英 組件上，但本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例也可用于其它腔室組件，包含由于不同應(yīng) 用而使用各種材料的組件。例如，本發(fā)明的熱處理工藝也可應(yīng)用于由例如陶瓷、 金屬、介電材料、合金等等材料制成的部件。
雖然前述針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例，但本發(fā)明的其它及進(jìn)一步的實(shí)施例可在不背 離其基本范圍下設(shè)計(jì)出，而其范圍由如下權(quán)利要求判定。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體腔室中的摻雜的石英組件，包含摻雜釔的石英環(huán)，配置來支撐基板。
2. 如權(quán)利要求1所述的摻雜的石英組件，其中上述的釔摻雜約低于5重量 百分比。
3. 如權(quán)利要求2所述的摻雜的石英組件，其中上述的釔摻雜為釔金屬、牽乙 合金、或釔氧化物的至少一者。
4. 如權(quán)利要求1所述的摻雜的石英組件，其中上述的石英環(huán)還包括含鋁摻雜。
5. 如權(quán)利要求4所述的摻雜的石英組件，其中上述的含鋁摻雜為鋁金屬、 鋁合金、鋁氧化物或鋁氮化物的至少一者，且其中上述的含鋁摻雜約低于5 重量百分比。
6. 如權(quán)利要求1所述的摻雜的石英組件，其中上述的石英環(huán)還包括含氮摻雜。
7. 如權(quán)利要求6所述的摻雜的石英組件，其中上述的含氮摻雜利用熱處理 工藝來施加，且其中上述的氮摻雜以重量計(jì)介于約10ppm和約150ppm之間。
8. 如權(quán)利要求1所述的摻雜的石英組件，其中上述的石英組件具有外緣、 內(nèi)緣、以及毗鄰該內(nèi)緣的凹陷部分，配置來容納該基板。
9. 如權(quán)利要求1所述的摻雜的石英組件，其中上述的石英組件具有外部區(qū) 域、內(nèi)部區(qū)域、以及形成在該外部區(qū)域中的凹陷部分。
10. —種用于等離子體腔室中的摻雜的石英組件，包含石英環(huán)，具有環(huán)狀主體，該環(huán)狀主體適于界定基板支撐臺(tái)，并由適于暴露 在腐蝕性等離子體環(huán)境下的材料組成，其中該石英環(huán)包含分別低于約5重量百 分比的釔及鋁摻雜。
11. 如權(quán)利要求10所述的摻雜的石英組件，其中上述的石英環(huán)還包含氮摻雜，其中該氮摻雜以重量計(jì)介于約10ppm和約150ppm之間。
12. 如權(quán)利要求10所述的摻雜的石英組件，其中上述的釔摻雜為釔金屬、 釔合金、和釔氧化物的至少一者，或者該鋁摻雜為鋁金屬、鋁合金、鋁氧化物、 或鋁氮化物的至少一者。
13. —種等離子體工藝腔室，包含 腔室主體，具有內(nèi)部空間；支撐臺(tái)，設(shè)置在該腔室主體內(nèi)并適于容納基板于其上；以及 耐等離子體的摻雜釔的石英組件，具有至少一表面暴露在該內(nèi)部空間中。
14. 如權(quán)利要求13所述的腔室，其中上述的石英組件還包含鋁，且其中上 述的含釔及鋁石英組件為蓋環(huán)，該蓋環(huán)具有適于容納設(shè)置在其上的基板的凹陷 部分，且其中上述的含釔及鋁石英組件為絕緣體環(huán)，該絕緣體環(huán)具有適于與該 蓋環(huán)嚙合的凹陷部分。
15. —種制造含釔石英組件的方法，包含-混合石英材料和含釔材料以形成混合物； 加熱該混合物；形成含釔石英組件，其中該含釔石英組件具有環(huán)狀主體，該環(huán)狀主體被按 尺寸制作成用以支撐于其上的基板；在氮?dú)獯嬖谙聼崽幚碓摵愂⒔M件；以及 形成含釔及氮的石英組件。
全文摘要
在此提供一種制造摻雜的石英組件的方法。在一實(shí)施例中，該摻雜的石英組件為摻雜釔的石英環(huán)，配置來支撐基板。在另一實(shí)施例中，該摻雜的石英組件為摻雜釔和鋁的蓋環(huán)。在又一實(shí)施例中，該摻雜的石英組件為含釔、鋁和氮的蓋環(huán)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101681799SQ200880012300
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者潔 元, 段仁官, 詹妮弗·Y·孫 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司