[发明专利]包括碳化硅的半导体处理部件及其化学处理方法

说明书

技术领域

本发明的实施例总体上涉及从碳化硅部件的表面去除晶体结构的化学溶液处理的使用，更具体地，涉及从用作半导体处理装置的那种碳化硅部件的表面去除受损晶体结构的化学溶液处理的使用。

背景技术

这部分描述与本发明相关的背景技术。没有明示或暗示的目的表明在这部分所讨论的背景技术在法律意义上构成现有技术。

抗腐蚀(包括侵蚀)是在腐蚀环境出现的半导体处理室中使用的设备部件的重要特性，例如在等离子清洁和蚀刻工艺以及等离子增强化学气相沉积工艺中。在高能等离子出现并且结合化学反应以作用于环境中出现的部件的表面时，尤其如此。在腐蚀气体单独接触处理设备部件表面时，也是一个重要特性。

与抗腐蚀密切相关的是半导体装置处理期间避免颗粒的形成。颗粒在制造期间会污染装置表面，降低合格装置的产量。尽管颗粒可由多种源头产生，设备部件中已经机械加工过的区域的腐蚀是颗粒产生的主要源头。

处理室、在电子器件和微型机电系统(MEMS)的制造中所使用的存在于半导体处理室内的设备部件经常由例如碳化硅、氮化硅、碳化硼、氮化硼、氮化铝和氧化铝及其组合物的陶瓷材料制成。

在一些情形中，根据所述设备的设计和尺寸，需要使用下层的衬底材料与保护性的上层涂层相结合。然而，这可能会导致衬底材料和涂层材料之间的分界问题，还可能增大在所述设备暴露于上述腐蚀环境时腐蚀和产生颗粒的可能性。在所涂敷的材料必须机械加工以提供特别的设备部件时更是如此。当部件的尺寸、设计和性能需求允许时，使用块状陶瓷材料来形成整个部件经常优选地使用由涂层保护的衬底。

在碳化硅陶瓷材料用作块状材料以制造半导体处理设备时，碳化硅陶瓷材料已经被认为是值得考虑的。碳化硅提供了优秀的抗磨损和耐腐蚀性、出色的热传导能力、抗热冲击能力、低的热扩展性、尺寸稳定性、杰出的刚度/重量比，特别是由于精细微粒微结构而不具有孔，并且可设计为具有大范围的电阻率，在20℃时体积电阻率约为10^-2到10⁴ohm.cm。

通常出现在碳化硅中的精细微粒微结构提供了上述有利的处理特性，对于要提供具体设备可能会执行的机械操作较为敏感。由于碳化硅的硬度，当块状碳化硅进行超声波钻孔而由金刚石研磨、表面研磨或抛光等切削成一种构造时，常常存在机械加工导致的亚表面损坏。

在机械加工期间出现的这种亚表面损坏起初可能并不明显；然而，在充分暴露于腐蚀环境后，机械加工后的表面开始腐蚀并且颗粒开始从腐蚀过的区域产生。在过去，为了去除损坏的亚表面材料，部件经过高温氧化以形成二氧化硅，随后例如通过使用氢氟酸(HF)溶液进行氧化物的酸性剥离处理。然而，热氧化处理需要至少1—3周(取决于氧化温度)，随后进行酸性溶液剥离。热氧化装备的成本较高，因为需要的运行温度处于约900℃或更高的范围。此外，通过使用对碳化硅进行氧化的专有方法(据发明者了解还未公布)，可以得到所述部件。然而，据说这些专有方法需要数周，并且这导致为获得所述部件零件需要很长的生产前准备时间。在半导体行业，对于处理机械加工后的碳化硅表面更快速地去除受损的亚表面材料、降低成本和缩短制造时间延迟存在需要。

发明内容

在处理用于半导体或MEMS处理设备的碳化硅部件中出现的机械加工表面时，本发明的实施例是有益的。所述实施例涉及去除机械加工表面中的受损晶体结构。所述处理方法包括一系列至少两个化学溶液处理步骤，其结合起来从这种碳化硅部件去除机械加工导致的受损的亚表面。处理过的机械加工表面基本上没有碳化硅的机械加工造成的受损的晶体。该处理方法可以应用于下列部件：例如喷淋头(气体扩散器)；加工套件，例如但不限于包括插入环和轴环；处理室衬垫；狭缝阀(slit valve)门；聚焦环；悬挂弹簧；基座和底座；以上作为实例但不限于此。在一些实施例中，化学溶液处理方法减少了从已经机械加工后的碳化硅部件的表面产生的颗粒，并提高了所述部件在其所处的腐蚀环境中的使用寿命。该处理方法在相当短的时间内(通常约100个小时或更短)提供了所需的表面，所述表面具有圆滑、光滑的形态，这使得与未经过处理的机械加工的碳化硅表面相比产生更少的颗粒。