等離子體反應(yīng)器室的碳化鎢涂布的金屬部件及涂布方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及等離子體反應(yīng)器室的碳化鎢涂布的金屬部件及涂布方法。半導(dǎo)體處理設(shè)備的碳化鎢涂布的室部件包括金屬表面、任選的中間鎳涂層、以及外面的碳化鎢涂層。該部件通過(guò)任選地將鎳涂層沉積在該部件的金屬表面上以及將碳化鎢涂層沉積在該金屬表面或鎳涂層上以形成最外層表面而制造。
【專利說(shuō)明】等離子體反應(yīng)器室的碳化鎢涂布的金屬部件及涂布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體晶片的制造，且更特別地涉及具有在處理過(guò)程中減少顆粒和金屬污染的內(nèi)表面的高密度等離子體蝕刻室。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，通常通過(guò)供應(yīng)蝕刻氣體或沉積氣體給真空室和施加RF場(chǎng)給所述氣體以將所述氣體激勵(lì)成等離子體狀態(tài)來(lái)使用真空處理室蝕刻和將材料化學(xué)氣相沉積(CVD)在襯底上。共同受讓的美國(guó)專利N0.4, 340, 462,4, 948, 458,5, 200, 232和5，820，723中公開(kāi)了平行板、亦稱為電感耦合等離子體(ICP)的變壓器耦合等離子體(TCP?)、以及電子回旋共振(ECR)反應(yīng)器及其部件的例子。因?yàn)檫@種反應(yīng)器中的等離子體環(huán)境的腐蝕性和最小化顆粒污染和/或重金屬污染的要求，非常需要這種設(shè)備的部件具有高度耐蝕性。
[0003]在半導(dǎo)體襯底的處理過(guò)程中，襯底通常被諸如機(jī)械卡盤和靜電卡盤(ESC)之類的襯底保持器(holder)保持在真空室中的恰當(dāng)位置。這種夾持系統(tǒng)的例子可在共同受讓的美國(guó)專利N0.5，262，029和5，838，529中找到。工藝氣體可比如通過(guò)氣體分配板以各種方式被供應(yīng)給室。用于電感耦合等離子體反應(yīng)器及其部件的溫度受控的氣體分配板的例子可在共同受讓的美國(guó)專利N0.5，863，376中找到。除等離子體室設(shè)備之外，處理半導(dǎo)體襯底時(shí)所使用的其它設(shè)備包括傳輸機(jī)構(gòu)、供氣系統(tǒng)、襯墊、升降機(jī)構(gòu)、裝載鎖、門機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、緊固件，等等。這種設(shè)備的各種部件遭受與半導(dǎo)體處理相關(guān)聯(lián)的腐蝕條件。進(jìn)一步地，鑒于處理半導(dǎo)體襯底(比如硅晶片)和介電材料(比如用于平板顯示器的玻璃襯底)的高純度要求，在這種環(huán)境中非常需要具有改進(jìn)的耐蝕性的部件。
[0004]隨著集成電路器件其物理尺寸和工作電壓的不斷減小，它們相關(guān)的制造成品率越來(lái)越易受顆粒和金屬雜質(zhì)污染的影響。因此，制造具有較小物理尺寸的集成電路器件要求顆粒污染和金屬污染的水平低于以前認(rèn)為可接受的水平。
[0005]鑒于上述，有對(duì)具有更耐侵蝕且有助最少化被處理晶片表面的污染物(例如，顆粒和金屬雜質(zhì))的內(nèi)部的、等離子體暴露表面的高密度等離子體處理室的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文公開(kāi)了一種用于涂布半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件的金屬表面的方法。該方法包括任選地將鎳涂層沉積在半導(dǎo)體處理設(shè)備的所述部件的金屬表面上以及將碳化鎢涂層沉積在所述鎳涂層上或在所述金屬表面上以形成最外層表面。
[0007]本文還公開(kāi)了一種半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件。該部件包括金屬表面、所述金屬表面上的任選的鎳涂層、以及所述金屬表面上的碳化鎢涂層，其中所述碳化鎢涂層形成最外層表面。
[0008]本文進(jìn)一步公開(kāi)了一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件的等離子體處理室。所述部件包括金屬表面、所述金屬表面上的任選的鎳涂層、以及形成所述部件的最外層表面的碳化鎢涂層，其中所述部件在半導(dǎo)體襯底在所述室中的等離子體處理過(guò)程中被暴露于等離子體。
[0009]本文還公開(kāi)了一種在包括具有金屬表面、所述金屬表面上的任選的鎳涂層、以及所述金屬表面上的碳化鎢涂層的部件的等離子體處理室中等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述碳化鎢涂層形成所述部件的最外層表面。該方法包括(I)將蝕刻氣體供應(yīng)到所述室的內(nèi)部；(2)將所述蝕刻氣體激勵(lì)成等離子體；以及(3)用所述等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是具有用耐蝕碳化鎢涂層涂布的金屬部件的等離子體反應(yīng)器室的示意性剖視圖。
[0011]圖2示出了經(jīng)涂布的部件的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本文公開(kāi)了等離子體處理反應(yīng)室的金屬部件的碳化鎢涂層。碳化鎢(“WC”)涂層優(yōu)選地通過(guò)化學(xué)氣相沉積(“CVD”)被沉積以提供最外層致密無(wú)孔CVD WC層，該最外層致密無(wú)孔CVD WC層可為由不銹鋼(比如316和300系列的不銹鋼合金)、鋁、以及鋁合金形成的部件的金屬表面提供耐蝕性。這種部件包括聯(lián)動(dòng)裝置和致動(dòng)器組件、墊片(比如RF墊片)、螺釘、輸氣管線和排氣管線、RF返回帶、壓力表部件、波紋管、室壁、襯底支撐件、包含噴頭的氣體分配系統(tǒng)、擋板、環(huán)、噴嘴、緊固件(螺釘、墊圈、螺旋線圈)、加熱元件、過(guò)濾器、襯墊、傳輸模塊部件(比如機(jī)械臂)、內(nèi)室壁和外室壁、升降銷之類的整件或零部件。
[0013]CVD WC涂布的部件的優(yōu)點(diǎn)包括所述部件的增加的使用壽命和增強(qiáng)的濕法清潔兼容性。WC涂布的部件可顯示出提高的物理韌性以及零孔隙度，這可減少或消除來(lái)自部件中所含金屬的污染。例如，利用CVD WC涂層可減少或消除來(lái)自不銹鋼部件的金屬污染物，t匕如鉻、鎳、鐵、鈦、鑰，等等。WC涂`層的化學(xué)氣相沉積還在WC涂層中形成純凈、無(wú)孔且細(xì)粒度的結(jié)構(gòu)。
[0014]CVD WC涂層還顯示出良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，且可在鹵素蝕刻氣體化學(xué)品(比如碳氟化合物、氫氟碳化合物、溴、以及氯)等離子體(例如，Cl2和BCl3等離子體)環(huán)境下顯示出耐等離子體性。WC涂層可與F自由基反應(yīng)以形成WF6，但WF6是揮發(fā)性的且不會(huì)成為等離子體處理反應(yīng)室的污染源。另外，在WC涂層經(jīng)受F自由基侵蝕達(dá)到預(yù)定時(shí)間段之后，WC涂層可被整修。WC涂層的CVD施加是優(yōu)選的，因?yàn)镃VD工藝可被用于涂布具有復(fù)雜幾何形狀的部件，進(jìn)一步減少對(duì)所述部件的金屬污染。
[0015]具有復(fù)雜幾何形狀的部件，比如不銹鋼螺旋RF墊片，可通過(guò)CVD工藝接收共形WC涂層。RF墊片優(yōu)選地具有低RF阻抗且還優(yōu)選地導(dǎo)電。RF墊片位于等離子體放電區(qū)域的附近，并且這樣的話，反應(yīng)性組分(比如F和O自由基)和離子可沖擊RF墊片，將金屬污染物釋放到處理區(qū)域。因此，WC涂層可被用于減少金屬污染，同時(shí)維持RF墊片的導(dǎo)電性能且還維持優(yōu)選的低RF阻抗。
[0016]在描述下面的實(shí)施方式時(shí)，術(shù)語(yǔ)“部件”包括等離子體處理裝置中的任何結(jié)構(gòu)，其可被暴露于等離子體、氣體、蒸氣、和/或其它反應(yīng)產(chǎn)物。被涂布的部件“表面”可以是外表面或者是限定洞、腔、或孔的內(nèi)表面，其中所述外表面或者所述內(nèi)表面上的最外層涂層是WC涂層。一或多個(gè)涂層可被施加在部件的一或多個(gè)外表面上或者全部外表面上。該一或多個(gè)涂層可覆蓋部件的整個(gè)外表面。該一或多個(gè)涂層也可被施加在部件的一或多個(gè)可達(dá)的(accessible)內(nèi)表面上或者全部的可達(dá)內(nèi)表面上。
[0017]雖然碳化鎢涂層可應(yīng)用于具有金屬表面的任何類型部件，但為了便于說(shuō)明，會(huì)參考共同受讓的美國(guó)公布申請(qǐng)N0.2009/0200269中所記載的裝置更詳細(xì)地描述該涂層，該申請(qǐng)全文通過(guò)參考并入此處。
[0018]圖1示出了等離子體處理裝置的可調(diào)間隙電容耦合等離子體(CCP)處理反應(yīng)室200 (“室”)的示例性實(shí)施方式。室200包括室殼體202 ;安裝到室殼體202的頂板228(ceiling)的上電極組件225 ;安裝到室殼體202的底板205、與上電極組件225的下表面間隔開(kāi)且大體上平行的下電極組件215 ;圍繞上電極組件225和下電極組件215之間的間隙232的約束環(huán)組件206 ;上室壁204 ;以及圍合上電極組件225的頂部的室頂230。上電極組件225包括上噴頭電極224 ；以及包含用于將工藝氣體分配到限定在上噴頭電極224和下電極組件215之間的間隙232中的氣體通道的氣體分配系統(tǒng)(比如一或多個(gè)擋板226)。上電極組件225可包括額外的部件，比如RF墊片120、加熱元件121、氣體噴嘴122、以及其它部件。室殼體202具有門(未圖示)，穿過(guò)該門，襯底214被卸載/裝載至室200中。例如，襯底214可穿過(guò)裝載鎖進(jìn)入室,如共同受讓的美國(guó)專利N0.6，899，109中所記載的,該專利全文通過(guò)參考并入此處。
[0019]在一些示例性實(shí)施方式中，上電極組件225在上和下的方向(圖1中的箭頭A和A’ )上是可調(diào)節(jié)的從而調(diào)節(jié)上電極組件和下電極組件225/215之間的間隙232。上組件升降致動(dòng)器256可被用于提升或降低上電極組件225。在該示例中，自室頂板228豎直延伸的環(huán)形延伸部229沿著上室壁204的圓筒孔203被可調(diào)地設(shè)置。密封裝置(未圖示)可被用于提供229/203之間的真空 密封，同時(shí)允許上電極組件225相對(duì)于上室壁204和下電極組件215移動(dòng)。RF返回帶248電耦合上電極組件225和上室壁204。RF返回帶248包括導(dǎo)電且撓性的不銹鋼帶，該不銹鋼帶可根據(jù)本文所記載的實(shí)施方式進(jìn)行WC涂布。WC涂層通過(guò)防止金屬帶與由工藝氣體的等離子體產(chǎn)生的反應(yīng)性組分(自由基)接觸而保護(hù)金屬帶避免因等離子體自由基而導(dǎo)致的退化。
[0020]RF返回帶248提供上電極組件225和上室壁204之間的導(dǎo)電返回路徑從而允許電極組件225在室200內(nèi)垂直移動(dòng)。所述帶包括通過(guò)彎曲部分連接的兩個(gè)平面端。該彎曲部分調(diào)節(jié)上電極組件225相對(duì)于上室壁204的移動(dòng)。根據(jù)諸如室尺寸等因素，多個(gè)(2、4、6、8、或者10) RF返回帶可圍繞電極組件225被設(shè)置在周向間隔的位置。
[0021]為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，圖1中只示出了一條連接到氣體源234的輸氣管線236。額外的輸氣管線可被連接到上電極組件225，且所述氣體可通過(guò)上室壁204和/或室頂230的其它部分進(jìn)行供應(yīng)。
[0022]在其它示例性實(shí)施方式中，下電極組件215可向上和向下移動(dòng)(圖1中的箭頭B和B’)以調(diào)節(jié)間隙232，同時(shí)上電極組件225可以是固定的或可移動(dòng)的。圖1示出了與延伸穿過(guò)室殼體202的底板(底壁)205至支撐下電極組件215的下導(dǎo)電構(gòu)件264的桿狀件260連接的下組件升降致動(dòng)器258。根據(jù)圖1中所示的實(shí)施方式，波紋管262形成密封裝置的一部分以提供桿狀件260和室殼體202的底板205之間的真空密封，同時(shí)允許下電極組件215在桿狀件260被下組件升降致動(dòng)器258提升和降低時(shí)相對(duì)于上室壁204和上電極組件225移動(dòng)。如果需要，下電極組件215可被其它裝置提升和降低。例如，共同受讓的美國(guó)公布申請(qǐng)N0.2008/0171444中所公開(kāi)的通過(guò)懸臂梁提升和降低下電極組件215的可調(diào)間隙電容耦合等離子體處理室的另一實(shí)施方式，該申請(qǐng)全文通過(guò)參考并入此處。
[0023]若需要，可移動(dòng)下電極組件215可通過(guò)至少一個(gè)下RF帶246接地至該室的壁，下RF帶246將外導(dǎo)體環(huán)(接地環(huán))222電耦合到導(dǎo)電部件(比如室壁襯墊252)并為等離子體提供短RF返回路徑，同時(shí)允許下電極組件215比如在多步驟等離子體處理過(guò)程中在室200內(nèi)垂直移動(dòng)，其中所述間隙被設(shè)置為不同的高度。共同受讓的美國(guó)公布申請(qǐng)N0.2009/0200269中記載了經(jīng)涂布的RF帶的示例，該申請(qǐng)全文通過(guò)參考并入此處。
[0024]圖1進(jìn)一步示出了約束環(huán)組件206的實(shí)施方式，約束環(huán)組件206用以約束鄰近襯底214的等離子體容積以及最小化與等離子體相互作用的表面積。在實(shí)施方式中，約束環(huán)組件206連接到升降致動(dòng)器208使得約束環(huán)組件206在豎直方向上(箭頭C-C’)可移動(dòng)，意味著約束環(huán)組件206可相對(duì)于上電極組件和下電極組件225/215以及室200手動(dòng)或自動(dòng)地提升或降低。約束環(huán)組件沒(méi)有特別限制，合適的約束環(huán)組件206的細(xì)節(jié)在共同受讓的美國(guó)專利N0.6，019, 060和美國(guó)公布申請(qǐng)N0.2006/0027328中進(jìn)行了描述，所述專利和所述申請(qǐng)其全文通過(guò)參考并入此處。
[0025]約束環(huán)組件206可通過(guò)至少一個(gè)RF帶250接地至該室的壁，RF帶250將約束環(huán)組件206電耦合到導(dǎo)電部件(比如上室壁204)。圖1示出了支撐水平延伸部254的導(dǎo)電室壁襯墊252。RF帶250可被WC涂布且優(yōu)選地包括多個(gè)WC涂布的金屬帶，所述金屬帶通過(guò)將約束環(huán)組件206電耦合到上室壁204提供短RF返回路徑。WC涂布的構(gòu)件250可在室200內(nèi)在約束環(huán)組件206的不同豎直位置處提供約束環(huán)組件206和上室壁204之間的導(dǎo)電路徑。
[0026]在圖1所示的實(shí)施方式中，下導(dǎo)電構(gòu)件264電連接到外導(dǎo)體環(huán)(接地環(huán))222，外導(dǎo)體環(huán)222環(huán)繞介電耦合環(huán)220，介電`耦合環(huán)220使外導(dǎo)體環(huán)222與下電極組件215電絕緣。下電極組件215包括卡盤212、聚集環(huán)組件216、以及下電極210。但下電極組件215可包括額外的部件，比如用于升降襯底的升降銷機(jī)構(gòu)、光學(xué)傳感器、以及附著于下電極組件215或者形成為下電極組件215的部分的用于冷卻下電極組件215的冷卻機(jī)構(gòu)。在操作過(guò)程中，卡盤212將襯底214夾持在下電極組件215的上表面的恰當(dāng)位置?？ūP212可以是靜電卡盤、真空卡盤、或者機(jī)械卡盤。
[0027]下電極210通常由通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)238耦合到下電極210的一或多個(gè)RF電源240供應(yīng)RF功率。RF功率可在例如2MHz、27MHz和60MHz中的一或多個(gè)頻率被供應(yīng)。RF功率激發(fā)工藝氣體以在間隙232中產(chǎn)生等離子體。在一些實(shí)施方式中，上噴頭電極224和室殼體202電耦合至接地裝置。在其它實(shí)施方式中，上噴頭電極224與室殼體202絕緣并通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)被供應(yīng)來(lái)自RF電源的RF功率。
[0028]上室壁204的底部被耦合到用于將氣體從室200排出的真空泵單元244。優(yōu)選地，約束環(huán)組件206基本上終止形成在間隙232內(nèi)的電場(chǎng)并防止該電場(chǎng)穿透外室容積空間268。
[0029]注入到間隙232中的工藝氣體被激勵(lì)從而產(chǎn)生等離子體以處理襯底214，然后穿過(guò)約束環(huán)組件206并至外室容積空間268中直至被真空泵單元244排出。在優(yōu)選實(shí)施方式中，過(guò)濾器123位于真空泵單元244上方使得經(jīng)過(guò)過(guò)濾器排放的工藝氣體能夠?qū)㈩w?；蛭廴疚飶乃龉に嚉怏w過(guò)濾出，比如WF6。由于外室容積空間268中的反應(yīng)器室部件在操作過(guò)程中可被暴露于反應(yīng)性工藝氣體(自由基、反應(yīng)性組分)，所以它們優(yōu)選地由比如不銹鋼合金、鋁、或者鋁合金等材料制成，并具有能夠禁得住反應(yīng)性工藝氣體的CVD WC涂層。同樣，波紋管262優(yōu)選地由具有WC涂層的不銹鋼制成。
[0030]在RF電源240在操作過(guò)程中供應(yīng)RF功率給下電極組件215的實(shí)施方式中，RF電源240經(jīng)由桿狀件260將RF能量傳遞給下電極210。間隙232中的工藝氣體通過(guò)傳遞給下電極210的RF功率被電激發(fā)以產(chǎn)生等離子體。
[0031]在實(shí)施方式中，導(dǎo)電構(gòu)件(比如RF墊片120)可直接接觸至少兩個(gè)相鄰室200導(dǎo)電部件。例如，在電容耦合等離子體室中，RF墊片可被安裝為靠近擋板226的周緣和上噴頭電極224以改善RF傳導(dǎo)。另外，導(dǎo)電構(gòu)件(比如RF墊片120)改善兩個(gè)室部件之間的DC傳導(dǎo)，防止在該兩個(gè)部件之間形成電弧。優(yōu)選地，導(dǎo)電構(gòu)件是撓性的，使得該構(gòu)件可容納因電極組件的熱循環(huán)而來(lái)的收縮和膨脹。優(yōu)選地，RF墊片120可以是由不銹鋼或類似物制成的包括最外層CVD WC涂層的螺旋金屬墊片。
[0032]在操作中，襯底214被放置在襯底支撐件(比如下電極組件215)上且通常被靜電卡盤212保持在恰當(dāng)位置，同時(shí)采用He背面冷卻。接著，通過(guò)使工藝氣體穿過(guò)擋板226和氣體分配板(比如上噴頭電極224)而將工藝氣體供應(yīng)到等離子體反應(yīng)器室200。共同受讓的美國(guó)專利N0.5，824，605,6, 048，798和5，863，376中公開(kāi)了合適的氣體分配板裝置(即，噴頭)，這些專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)參考并入此處。
[0033]暴露于等離子體且顯示出腐蝕跡象的室壁(比如陽(yáng)極化或非陽(yáng)極化鋁壁)和金屬部件(比如襯底保持器、緊固件、襯墊、墊片(比如RF墊片120)、不銹鋼螺釘、不銹鋼輸氣管線、不銹鋼RF返回帶、不銹鋼壓力表部件，等等)可用WC涂布，從而在等離子體室的操作過(guò)程中不需要掩蔽它們。可被涂布的金屬和/或合金的例子包括不銹鋼、陽(yáng)極化或非陽(yáng)極化鋁及其合金、難熔金屬(比如W和Mo)及其合金、銅及其合金，等等，例如，“SS316”、“SS304”、“AL-6061”和“HAYNES242”。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，待涂布的部件是不銹鋼部件。這種涂布可允許使用不銹鋼而不管不銹鋼合金的組分、顆粒結(jié)構(gòu)、或者表面狀況如何。
[0034]共同受讓的美國(guó)專利N0.7，827，657中記載了可包括最外的WC層的緊固件(比如螺旋線圈和螺釘)的示例性實(shí)施方式，該專利全文通過(guò)參考并入此處。共同受讓的美國(guó)專利N0.7，995，323中記載了襯底支撐件中的升降銷組件的示例性實(shí)施方式，該專利全文通過(guò)參考并入此處。美國(guó)專利N0.6，901，808中記載了壓力表部件的示例性實(shí)施方式，該專利全文通過(guò)參考并入此處。另外，共同受讓的美國(guó)專利N0.7，206，184中記載了傳輸模塊部件(t匕如用于傳遞襯底214往來(lái)于室200的機(jī)械臂)的示例性實(shí)施方式，該專利全文通過(guò)參考并入此處。
[0035]在下面的討論中，待涂布的部件的示例是不銹鋼室部件，比如RF墊片120。不銹鋼室部件28可具有任選的鎳涂層80和最外層的碳化鎢涂層90，如圖2中所示。任選的鎳涂層80可提高該不銹鋼室部件和碳化鎢涂層90之間的附著性。在替代實(shí)施方式中，不銹鋼室部件或其它金屬室部件可只具有碳化鎢涂層90，而不引入中間的鎳涂層80。
[0036]WC涂布的不銹鋼部件可使該不銹鋼部件能夠保持導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及該部件作為RF導(dǎo)體的能力，同時(shí)減少來(lái)自包括在該不銹鋼部件的組成中的材料的可能的污染。例如，不銹鋼RF墊片120可保持導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及低RF阻抗，其中CVD WC涂層形成最外層。[0037]鎳(Ni)層80可通過(guò)任何合適的技術(shù)(包括例如鍍層(比如無(wú)電鍍和電鍍)、濺射、浸涂或化學(xué)氣相沉積)被涂布在不銹鋼室部件(比如RF墊片120)上。Ni層可以是純Ni或Ni合金。因此，Ni層可包括至少80%的Ni和直到20%的其它合金元素。例如，Ni層可包括至少95 (重量)％的Ni和直到5 (重量)％的其它元素，更優(yōu)選地，至少99 (重量)％的Ni和直到I (重量)％的其它元素，且最優(yōu)選地，Ni層具有至少99.99%的純度。無(wú)電鍍是提供Ni涂層的優(yōu)選方法，允許復(fù)雜的內(nèi)表面(比如包括在RF墊片120或其它金屬室部件(比如供氣部件中的氣體通道)中的這些內(nèi)表面)在不使用電流的情況下被鍍層。更優(yōu)選地，Ni涂層是電鍛涂層° Coatings Technology:Fundamentals, Testing, and Processing Techniques(Arthur A.Tracton編輯,2006)中公開(kāi)了可用的其它鍍層工藝和涂層技術(shù)。
[0038]為了確保鍍層材料的良好附著，不銹鋼室部件(比如RF墊片120)的表面可優(yōu)選地被徹底清潔以在鍍層之前移除表面材料，比如氧化物或潤(rùn)滑脂。在實(shí)施方式中，鎳合金鍍層可包括數(shù)量為約9 (重量)%至約12 (重量)%的P。
[0039]Ni涂層80足夠厚以附著于襯底以及進(jìn)一步允許在鎳的表面上形成WC涂層90之前對(duì)其進(jìn)行處理。鎳涂層80可具有任何合適的厚度，比如至少約5微米的厚度，優(yōu)選地從約5至20微米，且更優(yōu)選地約8和12微米的厚度。
[0040]在將Ni涂層80沉積在不銹鋼室部件上之后，鍍層可通過(guò)任何合適的技術(shù)被轟擊(blast)或粗糙化?；蛘咴谝粌?yōu)選實(shí)施方式中，一旦Ni被附著到不銹鋼室部件，Ni表面便可被處理以在Ni表面中形成孔(例如，使用酸溶液來(lái)處理Ni涂層)，使得其可被WC涂層90涂覆。在實(shí)施方式中，WC涂層可被施加，無(wú)需在Ni涂層80上執(zhí)行表面調(diào)整。
[0041]WC涂層90優(yōu)選地通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)被施加到粗糙化的鎳涂層80上。由此，粗糙化的層80可提供與CVD WC涂層的特別良好的結(jié)合。隨著WC涂層90冷卻，它將高機(jī)械壓縮強(qiáng)度賦予Ni涂層80并最少化裂紋在涂層90中的形成。優(yōu)選的涂層方法是通過(guò)CVD。優(yōu)選地，WC組合物是用于涂`層的Hardide-T?、Hardide-H?、或者Hardide-M?，其中前述組合物可從Hardide Coatings Limited公司獲得。用于用WC涂布等離子體室部件的CVD工藝的示例性實(shí)施例和示例性WC組合物可在美國(guó)專利N0.8，043, 692中找到，該專利通過(guò)參考并入此處。
[0042]WC涂層90可通過(guò)其它沉積技術(shù)施加，包括原子層沉積(ALD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、以及快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)。
[0043]在優(yōu)選實(shí)施方式中，WC涂層90通過(guò)優(yōu)選地具有1:1的鎢與碳原子比的WC的化學(xué)氣相沉積被沉積到Ni涂層80上直到合適的厚度，比如約25至75微米，優(yōu)選地45至65微米的范圍內(nèi)的厚度。若需要，WC涂層可用氟(F)進(jìn)行摻雜以加強(qiáng)和提高WC涂層的硬度。WC涂層90的厚度可被選擇以與反應(yīng)器中要遇到的等離子體環(huán)境(例如，等離子體蝕刻、CVD,等等)相配。這種WC層90可被涂布在前面所討論的金屬室部件中的全部或部分上。優(yōu)選的是，WC涂層被設(shè)置在暴露于室中所用的等離子體環(huán)境和/或腐蝕氣體的區(qū)域(比如與等離子體直接接觸的部分或者諸如襯墊等室部件背后的部分等)上，以防止在反應(yīng)器室中進(jìn)行處理的半導(dǎo)體襯底被下層金屬表面中所含的元素(比如Fe、Cr、N1、Ti和Mo)污染。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，WC層90可形成部件(比如RF墊片120)上的最外層表面，其中所述部件形成電觸頭。
[0044]優(yōu)選地，WC涂層是無(wú)孔的。WC涂層優(yōu)選地包含少于約0.5 (體積)％的孔隙度，比如少于約0.1%、0.05%、或者少于0.01%,即，具有接近WC材料的理論密度的密度。WC涂層優(yōu)選地在WC涂層的至少I微米的厚度中沒(méi)有穿過(guò)孔隙。
[0045]在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，室200內(nèi)的暴露的WC涂布的部件表面可被拋光至希望的、可測(cè)量的RMS值，足以利用各種技術(shù)減少或消除附著到所述表面的反應(yīng)物，從而從該表面上基本上去除凹陷、脊、空隙、以及其它表面粗糙特征以提供均質(zhì)表面。例如，已知電解拋光技術(shù)可被用來(lái)拋光室200的WC涂布的部件的表面中的至少一些表面以使它們盡可能光滑。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，電解拋光通過(guò)將金屬置于化學(xué)電解槽中并對(duì)該槽通電以從該金屬的表面去除金屬離子從而產(chǎn)生光滑表面來(lái)完成。
[0046]作為電解拋光的替代方式，或者除電解拋光之外，WC涂布的部件表面可利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的物理(例如，火焰、等離子體、電火花或激光)拋光方法、化學(xué)拋光方法、機(jī)械拋光方法、或者其它拋光方法進(jìn)行拋光。激光拋光使用短激光脈沖來(lái)熔化和重新凝固表面層以得到光滑層?；瘜W(xué)拋光技術(shù)利用受控的化學(xué)反應(yīng)來(lái)拋光金屬表面，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的。例如，磷酸、硝酸、氟溶液、或者它們的組合可被用來(lái)溶解金屬表面上的高點(diǎn)(high points)并產(chǎn)生光滑表面。機(jī)械拋光可利用拋光墊上的打磨材料、打磨衆(zhòng)、或緩沖元件、或者通過(guò)利用噴砂設(shè)備來(lái)完成。
[0047]本文所描述的拋光金屬的各種方法可進(jìn)行組合。例如，大的表面區(qū)域可用機(jī)械拋光方法拋光，而機(jī)械拋光不可達(dá)的區(qū)域可用其它方法拋光(即，電解拋光管子的內(nèi)部)。
[0048]本文進(jìn)一步公開(kāi)的是一種在包括WC涂布的部件的等離子體處理室中等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底的方法。該方法包括(1)將蝕刻氣體供應(yīng)到所述室的內(nèi)部；(2)將所述蝕刻氣體激勵(lì)成等離子體；以及(3)用所述等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底。
[0049]雖然參考本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】已對(duì)涂層的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見(jiàn)的是可進(jìn)行各種改變和修改，且可采用等同方式，這些都不會(huì)脫離所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于涂布半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件的金屬表面的方法，所述方法包括: 任選地將鎳涂層沉積在所述半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件的金屬表面上； 將碳化鎢涂層沉積在所述金屬表面上或在所述鎳涂層上以形成最外層表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鎳涂層通過(guò)電鍍被沉積在所述金屬表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鎳涂層是鎳合金。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳化鎢涂層通過(guò)化學(xué)氣相沉積進(jìn)行沉積。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在將任選的所述鎳涂層沉積在所述部件的所述金屬表面上或者將所述碳化鎢涂層沉積在所述部件的所述金屬表面上之前調(diào)節(jié)所述部件的所述金屬表面。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括在將所述碳化鎢涂層沉積在所述鎳涂層上之前調(diào)節(jié)所述部件的所述金屬表面上所沉積的所述鎳涂層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中包括待涂布的所述金屬表面的所述部件是RF墊片、螺釘、輸氣管線、RF返回帶、壓力表部件、波紋管、室壁、襯底支撐件、氣體分配系統(tǒng)、噴頭、擋板、環(huán)、噴嘴、緊固件、加熱元件、過(guò)濾器、襯墊、傳輸模塊部件、機(jī)械臂、致動(dòng)器組件、和/或螺旋線圈。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中包括待涂布的所述金屬表面的所述部件是不銹鋼螺旋RF墊片。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述最外層表面在等離子體蝕刻室中是等離子體暴露表面。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鎳涂層被沉積至5-50微米的厚度而所述碳化鎢涂層被沉積至25-200微米的厚度。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述最外層表面位于所述部件形成電觸頭的部分上。
12.—種半導(dǎo)體處理設(shè)備的部件，其包括: 金屬表面； 所述金屬表面上的任選的鎳涂層；和 所述金屬表面或鎳涂層上的碳化鎢涂層，其中所述碳化鎢涂層形成最外層表面。
13.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述鎳涂層具有范圍從約5至約50微米的厚度而所述碳化鎢涂層具有范圍從約25至100微米的厚度。
14.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述鎳涂層具有范圍從約10至30微米的厚度而所述碳化鎢涂層具有范圍從約45至65微米的厚度。
15.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述鎳層存在且包括Ni合金或純鎳。
16.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述碳化鎢層是CVDWC層。
17.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述部件是RF墊片、螺釘、輸氣管線、RF帶、壓力表部件、波紋管、室壁、襯底支撐件、氣體分配系統(tǒng)、噴頭、擋板、環(huán)、噴嘴、緊固件、加熱元件、過(guò)濾器、襯墊、傳輸模塊部件、機(jī)械臂、致動(dòng)器組件、和/或螺旋線圈。
18.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述部件的所述金屬表面包括與所述鎳涂層接觸的粗糙化表面。
19.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述鎳涂層包括與所述碳化鎢涂層接觸的粗糙化表面。
20.如權(quán)利要求12所述的部件，其中包括待涂布的所述金屬表面的所述部件是不銹鋼螺旋RF墊片。
21.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述部件的所述最外層表面在等離子體蝕刻室中是等離子體暴露表面。
22.如權(quán)利要求12所述的部件，其中所述最外層表面位于所述部件形成電觸頭的部分上。
23.一種包括如權(quán)利要求12所述的部件的等離子體處理室，所述部件在半導(dǎo)體襯底在所述室中的等離子體處理過(guò)程中被暴露于等離子體。
24.一種在如權(quán)利要求23所述的等離子體處理室中等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底的方法，其包括: 將蝕刻氣體供應(yīng)到所述室的內(nèi)部； 將所述蝕刻氣體激勵(lì)成等離子體；以及 用所述等離子體蝕刻半導(dǎo)體襯底。
【文檔編號(hào)】H01L21/3065GK103774142SQ201310504673
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】石洪, 徐林, 約翰·邁克爾·克恩斯, 安東尼·阿瑪多, 杜安·烏特卡, 方言, 艾倫·龍尼, 羅伯特·G·奧尼爾, 拉金德?tīng)枴さ隙髻? 特拉維斯·泰勒 申請(qǐng)人:朗姆研究公司