[发明专利]具有氧化涂层的抗腐蚀、含钇金属的等离子体室部件

说明书

分案申请说明

本申请为于2010年6月21日进入中国国家阶段、发明名称为“具有氧化涂层的抗腐蚀、含钇金属的等离子体室部件”的PCT申请200880122060.3的分案申请。

相关申请

本发明与下列申请案为相关：目前为待审的Sun等人的美国申请No.11/796,210、申请日为2007年4月27日、名称为“Method of Reducing The Erosion Rate Of Semiconductor Processing Apparatus Exposed To Halogen-Containing Plasmas”；目前为待审的Sun等人的美国专利申请No.11/796,211、申请日为2007年4月27日、名称为“Method And Apparatus Which Reduce The Erosion Rate Of Surfaces Exposed To Halogen-Containing Plasmas”；以及目前为待审的Sun等人的美国专利申请No.11/890,156、申请日为2007年8月2日、名称为“Plasma-resistant Ceramics With Controlled Electrical Resistivity”。所有上述申请案的主题及申请内容皆并入本说明书中以做为参考。

技术领域

本发明的实施例涉及抗腐蚀的半导体处理部件，且该部件包括钇金属衬底。本发明亦描述制造此种部件的一种方法。

背景技术

此部分描述与本发明所公开的实施例相关的背景技术。但并不意味或隐含在此讨论的背景合法构成现有技术。

在存在有腐蚀性环境的条件下，抗侵蚀(包括腐蚀)对于在半导体处理室中使用的设备部件及衬垫是一种关键的特性。虽然侵蚀性等离子体大多数存在于半导体处理环境(包括等离子体增强化学气相沉积及物理气相沉积)中，但最具侵蚀性的等离子体环境是用于清洁处理设备及用于蚀刻半导体衬底的等离子体环境。更确切的是，在当存在有高能等离子体且结合化学反应性以作用环境中的部件表面时。

用于制造电子组件及微机电系统(MEMS)的处理室中的处理室衬垫及部件设备通常由铝及铝合金构成。处理室及部件设备(存在于室中)的表面通常经过阳极电镀(anodized)，以提供对于侵蚀性环境的某程度的保护。然而，阳极电镀层的完整性会被铝或铝合金中的杂质所破坏，因此，侵蚀会提早发生，因而降低保护性涂层的使用寿命。相较于一些其它的陶瓷材料，氧化铝的抗等离子体特性并非较佳，因此，各种组成的陶瓷涂层已用于取代上述的氧化铝层，且在部分实例中，各种组成的陶瓷涂层也已用于阳极电镀层的表面上，以增进下方的铝基材料的保护作用。

氧化钇为一种陶瓷材料，且已显示出其可用于保护暴露于半导体组件制造中所使用的含卤素等离子体的铝与铝合金表面。已将氧化钇涂层使用且应用在高纯度铝合金处理室表面(或处理部件表面)的阳极电镀表面上方，以提供绝佳的侵蚀保护(例如上述的Sun等人的美国专利No.6,777,873)。可以使用例如喷涂、物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)的方法来施加保护性涂层。

设备部件的室壁或衬垫的衬底主体材料可以为陶瓷材料(Al₂AL₃、SiO₂、AlN等)、可以为铝或不锈钢、或可以为其它金属或金属合金。而这些材料的任一者可以在衬底部分材料上具有喷涂薄膜。此薄膜由周期表的III-B族元素的化合物制成，例如Y₂O₃。而此薄膜可实质包括Al₂AL₃及Y₂O₃。已经提及钇铝石榴石(YAG)的喷涂薄膜。喷涂薄膜的实例的厚度介于50μm～300μm。

对于为了提供抗侵蚀及抗腐蚀性而喷涂有包含氧化钇的薄膜的铝及铝合金已出现了问题。当含有氧化钇薄膜的表面相较于铝或铝合金或阳极电镀铝的表面而更具有抗侵蚀及抗腐蚀性时，则此抗性会大幅地小于固态氧化钇烧结的部件的抗性。然而，固态烧结的氧化钇室衬垫或部件的导电性期望铝的传导性范围的实例中是为不利的。相较于铝，固态烧结的氧化钇的机械特性较差，也就是铝不容易碎。举例来说，铝提供较佳的拉伸强度、屈服强度(yield strength)以及弯曲强度(flexural strength)。