[发明专利]用于等离子体处理腔室的静电夹盘组件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理腔室，特别地涉及等离子体处理腔室的静电夹盘的涂层，其可以改善静电夹盘在反应性等离子体组份中的性能。 

背景技术

在等离子体处理装置中，静电夹盘通常用于在腔室内夹持待处理的基片。在特定的等离子体处理腔室中，例如等离子体刻蚀机台，静电夹盘也可用于充当电极，其耦合于接地端或者射频能量。在制程过程中，静电夹盘的至少一部分曝露于等离子体，并被等离子体中的反应性组份轰击，例如CF₄、Cl₂等卤素等离子体。此外，静电夹盘也会受到由其夹持的基片的机械磨损。最后，在一些情况下，会采用不同的等离子体清洁程序，其中腔室内壁用等离子体组份清洁。在很多这样的清洁程序中，静电夹盘上并未放置基片，从而静电夹盘的整个基片支撑表面都曝露于等离子体。 

在现有技术中，为了保护腔室部件不被等离子体侵蚀，各种各样的涂层已经被提出并进行验证。其中一个典型的应用是等离子体喷涂（plasma sprayed，PS）Y₂O₃或Al₂O₃于静电夹盘的基座上，其可由金属、合金或陶瓷制成。等离子体喷涂Al₂O₃的静电夹盘已被使用了相当长的一段时间，但是其引起了加工基片上的铝污染风险。另一方面，等离子体喷涂Al₂O₃的静电夹盘具有一软表面，其容易被基片损坏，从而在加工基片上产生颗粒（particle）污染。 

通常，氧化钇（Y₂O₃）涂层被认为非常有希望；然而，要找到一种形成好涂层的制程却非常困难，特别是那些不产生裂缝或产生粒子污染（particle）的制程。例如，业内已经提出过利用等离子体喷涂来涂覆由金属、合金或陶瓷制成的部件。然而，传统的Y₂O₃等离子体喷涂涂层是利用喷涂的Y₂O₃粒子形成的，并且通常导致形成的涂层具有高表面粗糙度（Ra大于4微米或更多）和相应地高孔隙度（体积率大于3%）。这种高粗糙度和多孔结构使得涂 层易产生颗粒，其有可能导致制程基片的污染。 

其它形成氧化钇涂层的方案包括利用化学气相沉积（chemical vapor deposition，CVD），物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)，离子辅助沉积（ion assisted deposition，IAD)，电离金属等离子体（ionized metal plasma，IMP），反应性反应蒸发（active reactive evaporation，ARE)，电离金属等离子体（ionized metal plasma，IMP），溅射沉积，等离子体浸没式离子注入制程(plasma immersion ion process，PIIP)。然而，所有这些沉积制程都具有一些技术限制，使得它们还不能实际上用于提升在腔室部件上沉积厚的涂层的水平，以避免等离子体侵蚀。例如，用化学气相沉积制作Y₂O₃涂层不能在无法承受600摄氏度以上温度上的基体上实现，这就排除了在由铝合金制成的腔室部件上沉积抗等离子体侵蚀涂层的可能。PVD制程，例如蒸发，不能沉积厚的陶瓷涂层，因为其与基片之间的粘附力较弱。由于高剩余应力和弱粘附力(例如溅射沉积，ARE和IAD)或者极低的沉积速率（例如溅射沉积，IMP和PIIP），这些其它的沉积制程也不能沉积厚涂层。因此，到目前为止还没有制造出理想的涂层，这种理想的涂层应具有良好的抗腐蚀性，同时应当生成较少或者不生成颗粒污染，其可以被制成具有较大的厚度并没有破裂或分层剥离。 

鉴于上文所述的现有技术中的缺陷，业内需要一种被涂覆的静电夹盘，其涂层能够抗等离子体轰击并不产生颗粒污染或裂缝。该涂层应具有可接受的粗糙度和孔隙大小，足够的硬度和良好的热传导率，以使得其具有长的使用寿命。用于制造该涂层的制程应当允许制造厚的涂层，并且不会出现破裂或分层剥离。 

发明内容

以下发明内容是为了提供本发明的一些方面和特征的基本理解。发明内容并不是本发明的广泛综述，因此其并不是为了具体地确定本发明的关键或主要要素，也并不是为了说明本发明的范围。其唯一目的是为了以简化形式介绍本发明的一些概念，作为下文中详细描述的前序。