[发明专利]具有视需要氧化钇覆盖层的经AlON涂布的基质

说明书

相关申请案

本申请案主张2011年8月10日申请的美国临时申请案第61/521,822号的权益。上述申请案的整个教示内容以引用的方式并入本文中。

发明背景

对石英及其它陶瓷基质上抗氟电浆涂层存在持续需求。此等基质为透明且经常在用于半导体制造的涂布及蚀刻系统中使用。氟电浆会损坏此等基质，产生会污染半导体制程晶圆的微粒。在半导体制造中，铝亦可为半导体晶圆的污染源。

发明内容

本发明关于经氮氧化铝（AlON）涂布的基质，诸如石英、铝合金、钢、氧化铝、金属、合金及会接触氟电浆的其它基质。AlON涂层通过反应性脉冲直流磁控溅镀制程沉积于基质上达到约1微米至约10微米的厚度。

AlON可为基质上唯一的涂层，或其可具有氧化钇覆盖层，从而在基质上形成双层涂层。层厚度将取决于基质与氟电浆源的接近程度及电浆强度。氧化钇层可通过与用于AlON层的沉积方法相同的沉积方法沉积于AlON层上，达到约1微米至约10微米的厚度。

在一个具体实例中，当AlON为基质上唯一的涂层时，涂层厚度为约5微米至约6微米。

在另一个具体实例中，当氧化钇覆盖于AlON涂层上时，氧化钇层与AlON层的组合涂层厚度可为约5微米至约6微米。

涂层纯度高且通过扫描电子显微镜（SEM）所见，其形态光滑、致密且展现均一的微观结构，而无在氟电浆条件下会削弱涂层的柱状结构。涂层能够贴合基质表面。具有视需要氧化钇覆盖层的AlON涂层可增强对氟电浆腐蚀的抗性且减少颗粒污染。

附图说明

为了描绘本发明的某些态样，包括形成本说明书的一部分的附图。通过参照附图中所说明的例示性（且因此非限制性）具体实例将更容易清楚地了解本发明及本发明所提供的系统的组件及操作，其中相同组件符号表示相同组件。请注意，附图中所说明的特征不一定按比例绘制。

图1A为显示形态的AlON表面显微照片。

图1B显示AlON涂层与AlON陶瓷的元素组成，如通过X射线光电子光谱学（XPS）所分析。

图1C显示AlON横截面与形态的SEM影像。

图1D显示氧化钇横截面与形态的SEM影像。

图1E显示氧化钇涂层形态的显微照片。

图1F显示涂层薄片正面的分析，显示铝、氧化钇、氧及氟。

图2显示涂层薄片背面的分析。

图3显示暴露于氟电浆环境的样品的SEM显微照片。

图4显示暴露于氟电浆的具有氧化钇（钇25%，氧75%）涂层及AlON（41%Al，57%氧，2%氮）障壁层的石英样品；AlON涂层覆盖石英。根据EDS，所标识层的组成实质上对应于如下层组成；层1及层2类似于氧化钇，层3类似于AlON，层4类似于石英。请注意，层1中未侦测到铝且层4中未侦测到氟。

图5显示完整的氧化钇涂层。

图6说明石英基质上唯一的氧化钇涂层。

图7显示氧化钇涂层（剥离）背面的显微照片。

图8显示氧化钇涂层（剥离）背面的显微照片。

图9显示氧化钇涂层（剥离）正面的显微照片。

图10显示暴露于氟电浆的氧化钇涂层的扫描电子显微照片（SEM）。底部SEM中显示氧化钇涂层的两个区域：晶粒区域及柱状区域。亦显示此等区域各自的能量色散X-ray光谱学（EDS）。本发明人观察到涂层的「柱状」区域显示的氟含量（11%）似乎大于「晶粒」区域中的氟含量（0%）的问题，且不希望受到理论束缚，似乎柱状区域允许氟电浆中的氟穿透此等区域中的氧化钇涂层，随后损坏下伏石英。

图11显示氧化钇涂层（薄片）的扫描电子显微照片。

图12显示在石英基质的不同部分所拍的扫描电子显微照片，如中心图例所示。

图13显示氟电浆穿过氧化钇涂层的柱状晶粒结构侵蚀石英。

图14显示氟电浆穿过氧化钇涂层的柱状晶粒结构侵蚀石英。

图15显示无氧化钇涂层的石英基质的正面及背面的扫描电子显微照片。

图16显示无氧化钇涂层的石英基质的正面及背面的EDS扫描。

图17显示经氧化钇涂布的石英的正面及背面的扫描电子显微照片。

图18显示经氧化钇涂布的石英基质的正面及背面的EDS扫描。

图19显示经氧化钇涂布的石英样品的边缘的电子扫描显微照片。

图20显示AlON涂层、AlON陶瓷及蓝宝石样品的FT-IR透射光谱（波长2.5μm至8μm）。

具体实施方式

下文描述本发明的例示性具体实例。