專利名稱：具有覆蓋釔鋁層的部件的處理腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基片處理腔及其制造方法。
背景技術(shù)：
在基片處理過程中，例如，基片刻蝕過程、沉積過程以及基片和 腔室的清理過程中，會(huì)使用諸如鹵素或氧氣之類的氣體。該氣體，特 別是當(dāng)其被諸如射頻電源或微波之類的能量激發(fā)時(shí)能夠腐蝕或侵蝕 (此二術(shù)語在此可互換)腔壁等腔室部件。例如，由鋁制成的腔室部 件會(huì)被鹵族氣體腐蝕成A1C13或A1F3。被腐蝕的部件需要被更換或被清 理，導(dǎo)致不希望有的腔室停機(jī)。此外，當(dāng)部件被腐蝕的部分剝落和污 染基片時(shí)，會(huì)降低基片的產(chǎn)量。因此，有必要降低腔室部件的腐蝕。
在鋁制腔室部件上形成陽極化氧化鋁層可以改進(jìn)該部件的抗腐蝕 性或抗侵蝕性。例如，在電鍍槽中可以對(duì)鋁制腔室壁進(jìn)行陽極化處理 以形成由陽極化氧化鋁組成的防護(hù)層。雖然陽極化層提高了鋁制腔室 的抗腐蝕性，但其有時(shí)仍可被高度激發(fā)的或腐蝕性的氣體組分所腐蝕， 例如，被含有諸如CF4之類的含氟氣體等離子體的被激發(fā)氣體所腐蝕， 形成A1F;之類的氣態(tài)副產(chǎn)物。
由塊狀陶瓷材料或者等離子噴射陶瓷層制成的傳統(tǒng)腔室部件雖然 表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性，但是卻容易受到其它破壞方式的影響。例如， 由含有氧化釔和氧化鋁混合物的塊狀材料制成的腔室部件是脆的，當(dāng) 加工成部件形狀時(shí)容易斷裂。塊狀陶瓷材料在腔室工作期間也可能易 于開裂。腔室部件也可由等離子噴射涂層制成。然而，在加熱或冷卻 期間，層和底層部件材料之間的熱膨脹不一致會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)變，從而造成裂紋或使陶瓷涂層從底下的部件上剝落下來。因而，傳統(tǒng)的陶瓷部 件并不總是具有期望的抗腐蝕或抗破壞性。
因此，對(duì)于腔室部件需要具有對(duì)腐蝕性激發(fā)氣體的改進(jìn)的抗腐蝕 或抗侵蝕性。也需要能夠容易地將這樣的腔室部件制成期望形狀。對(duì) 于耐久性的腔室部件，還需要該腔室部件在其工作期間不容易開裂或 斷裂。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，能夠暴露于RF或微波激發(fā)氣體的基 片處理腔部件包括釔和鋁的金屬合金，所述金屬合金具有能夠暴露于 基片處理腔中的RF或微波激發(fā)氣體并且具有穿過層厚度的成分梯度 的層。該部件能夠抵抗基片處理腔中的激發(fā)氣體的腐蝕。
提供了一種制造等離子體處理腔部件的方法，所述方法具有步驟 (a)形成結(jié)構(gòu)；以及(b)在所述結(jié)構(gòu)上形成層，該層能夠暴露于處 理腔中的等離子體中，所述層包括釔-鋁氧化物，該釔-鋁氧化物具有穿 過該層厚度的成分梯度。該方法能夠形成能抵抗處理腔中等離子體的 腐蝕的部件。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了基片處理腔部件，其能夠暴露于基 片處理腔中的RF或微波激發(fā)氣體中。該部件具有包括(i)鋁或(ii) 釔和鋁的金屬合金的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有離子注入的表面層，該表面 層包括釔-鋁化合物，其中激發(fā)的釔離子被注入到含鋁的部件中或者激 發(fā)的氧離子被注入到含釔和鋁的金屬合金的部件中。該部件能夠抵抗 基片處理腔中RF和微波激發(fā)氣體的腐蝕。
提供了一種制造基片處理腔部件的方法，該方法具有步驟(a) 形成包括含鋁結(jié)構(gòu)的腔室部件；以及(b)離子注入釔到所述鋁中。
提供了基片處理裝置，該基片處理裝置含有具有圍繞處理區(qū)的 壁的處理腔；能夠接收基片的基片傳送器；能將處理氣體導(dǎo)入所述處 理腔內(nèi)的供氣設(shè)備；能激發(fā)處理腔中處理氣體的氣體激發(fā)器；以及能 從處理腔排出處理氣體的排氣設(shè)備，其中處理腔壁、基片支座、基片 傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器和排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)包括具有 表面層的結(jié)構(gòu)，所述表面層包括具有穿過該層厚度的成分梯度的釔-鋁氧化物。
通過參照下列描述、所附權(quán)利要求書以及闡釋本發(fā)明實(shí)施例的附 圖，本發(fā)明的上述及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加明白，其中 圖1A是根據(jù)本發(fā)明的處理腔的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖； 圖1B是另一種氣體激發(fā)器的剖視圖； 圖1C是另一種處理腔的示意性剖視圖2是腔室部件的局部示意性剖視圖，該腔室部件包括釔鋁化合 物的整體式表面層；
圖3A是陽極化處理金屬合金部件表面以形成整體式表面層的過 程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖3B是離子注入部件表面以形成整體式表面層的過程的一個(gè)實(shí) 施例的流程圖4是離子注入器的示意性俯視圖5是圖4的離子注入器中的離子源的示意性剖視圖6是退火裝置的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式
一種適于處理基片104的示范性裝置102包括能裝入該基片104 的處理腔106，如圖1A和1C所示。示范性的腔室有從Applied Materials, Inc. Santa Clara, California公司購得的eMax (TM)和DPS II (TM)腔。
這里展示的裝置102的這種特殊實(shí)施方式適于處理例如半導(dǎo)體晶片之 類的基片104，還可由那些普通技術(shù)人員進(jìn)行改造以處理其它基片104， 如平板顯示器、聚合物面板或其它電路接收構(gòu)件。裝置102對(duì)處理層， 如基片104上的抗蝕刻層、含硅層、含金屬層、絕緣層和/或?qū)щ妼犹?別有用。
裝置102可安在主機(jī)架體上(未示出)，該主機(jī)架包括并為裝置102 提供電的、保持垂直及其它的支持功能，且可以成為多腔室系統(tǒng)的一 部分(未示出)。示范性的主機(jī)架是從Applied Materials, Inc. Santa Clara， California公司購得的Centura (TM)和Producer (TM)。多腔室系統(tǒng)能 在腔室之間傳送基片104而不會(huì)破壞真空，也不會(huì)將基片104曝露到多腔室系統(tǒng)外的濕氣或其它污染物之中。多腔室系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是多 腔室系統(tǒng)內(nèi)的不同腔室可有不同的用途。例如， 一個(gè)腔室可用于蝕刻 基片104，另一個(gè)用于沉積金屬膜，另一個(gè)用于快速熱處理，而再一個(gè) 用于沉積抗反射層。此處理過程可在多腔室系統(tǒng)內(nèi)無間斷地進(jìn)行，從
而防止基片104受到污染，否則，在用于處理過程的不同部分的各個(gè) 分開的單獨(dú)腔室之間傳送基片104時(shí)，污染可能會(huì)發(fā)生。
一般來說，裝置102包括處理腔106，其具有例如圍壁103之類的 腔壁107，該腔壁可能包括圍繞處理區(qū)108的頂壁118、側(cè)壁114和底 壁116。腔壁107還可包括腔壁襯里105，其裝襯在處理區(qū)108周圍的 圍壁103的至少一部分。示范性的襯里有采用于前面提及的eMax和 DPS II腔中的那些襯里。在操作中，通過供氣設(shè)備130將處理氣體導(dǎo) 入處理腔106中，該供氣設(shè)備包括處理氣源138和氣體分配器137。氣 體分配器137可包括一個(gè)或多個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)氣體流量閥134的導(dǎo) 管136，以及一個(gè)或多個(gè)位于基片支座110周邊的氣體出口 142，該基 片支座110具有容納基片的表面180?；蛘撸瑲怏w分配器137可包括蓮 蓬頭式氣體分配器(未示出)。通過排氣設(shè)備144從處理腔106排出處 理余氣和蝕刻劑副產(chǎn)物，該排氣設(shè)備144可包括從處理區(qū)接收剩余處 理氣體的抽吸通道170、控制處理腔106內(nèi)部處理氣體壓力的節(jié)流閥 135，以及一個(gè)或多個(gè)排氣泵152。
氣體激發(fā)器154可通過使能量耦合到處理腔106的處理區(qū)108內(nèi) 的處理氣體上而激發(fā)處理氣體。在圖1A所示的方案中，氣體激發(fā)器 154包括由電源159供電以激發(fā)處理氣體的處理電極139， 141。處理 電極139， 141可包括成為壁或在壁內(nèi)的電極141，如腔室106的側(cè)壁 114或頂壁118，該腔室106可電容性地連接到另一電極139上，如基 片104下面的支座110中的電極。作為一種選擇或附加地，如圖1B所 示，氣體激發(fā)器154可包括天線175，其含有一個(gè)或多個(gè)可能關(guān)于腔室 106的中心呈圓對(duì)稱的感應(yīng)線圈178。在又一種方案中，氣體激發(fā)器154 可包括微波源和波導(dǎo)管，以通過位于腔室106上游處的遠(yuǎn)區(qū)157中的 微波能量激活處理氣體，如圖1C所示。為處理基片104，對(duì)處理腔106 抽真空并使其保持在預(yù)定的低于大氣的壓力下。然后通過基片傳送器 101如機(jī)械手和起模頂桿系統(tǒng)等將基片104傳送到支座110上。此后，使RF或微波能量耦合到氣體上，由氣體激發(fā)器154激發(fā)氣體，向處理 區(qū)108提供激發(fā)的氣體以處理基片104。
腔室106的至少一個(gè)部件114，例如腔壁107、基片支座IIO、基 片傳送器IOI、供氣設(shè)備130、氣體激發(fā)器154、和排氣設(shè)備144中的 一個(gè)或多個(gè)，包括含釔-鋁化合物的整體性表面層117，如圖2所示意 性地表示。部件114的下層結(jié)構(gòu)111和整體性表面層構(gòu)成單一且連續(xù) 的結(jié)構(gòu)，其間不存在不連續(xù)和明顯的晶界，如圖2中點(diǎn)劃線所示意性 地表示出的。采用至少一部分下層部件的材料，在部件114表面原地 形成整體性表面層。與傳統(tǒng)的層如在層和下層結(jié)構(gòu)之間存在不連續(xù)和 明顯的邊界的等離子體噴射層相比，在制造部件114的結(jié)構(gòu)外"生長" 整體性表面層117，使得整體性表面層117更牢固地結(jié)合到下層部件材 料結(jié)構(gòu)上。例如通過陽極化處理由所需的金屬成分組成的部件的表面 113，或通過離子注入部件114的表面113，從結(jié)構(gòu)111形成整體性表 面層117。整體性表面層117也可具有成分梯度，該成分梯度發(fā)生從下 層材料成分到表面成分的連續(xù)或逐漸的成分變化。結(jié)果是整體性表面 層117牢固地結(jié)合到下層材料，這減少了該整體性表面層117的剝落， 也使得該層更好地抵抗熱應(yīng)力而不發(fā)生開裂。
具有整體性表面層117的部件114可以是腔壁107，如部分的圍壁 103或襯里105、基片支座110、供氣設(shè)備130、氣體激發(fā)器154、排氣 設(shè)備144，或基片傳送器101。也需要對(duì)易受腐蝕或侵蝕的腔室部件114 的各部分，例如曝露于高溫、腐蝕性氣體和/或處理區(qū)108內(nèi)侵蝕性濺 射物質(zhì)中的部件114的表面115進(jìn)行處理以形成整體性表面層117。例 如，部件114可構(gòu)成腔壁107的一部分，如曝露于腔室106內(nèi)等離子 體中的腔壁表面115。
在一種方案中，整體性表面層117含有釔-鋁化合物，該釔-鋁化合 物可能是釔和鋁的合金，或是具有預(yù)先確定的化學(xué)計(jì)量的一種或多種 化合物，如釔和鋁的多種氧化物。例如，釔-鋁化合物可為￥203和A1203 的混合物，這類混合物的例子是釔鋁石榴石(YAG)。當(dāng)整體性表面層 117為釔鋁氧化物時(shí)，整體性表面層117穿過部件114厚度的氧化物化 合物的濃度梯度為在典型存在于部件114的表面113附近處的氧化 物化合物的濃度較高，隨著進(jìn)入部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)111和離開表面113的距離的增加，氧化物化合物的濃度降低。
例如，當(dāng)整體性表面層H7含有釔鋁氧化物時(shí)，鄰近表面113的 區(qū)域傾向于具有較高濃度的氧化的釔和鋁物質(zhì)，而在朝向部件內(nèi)部結(jié) 構(gòu)111的區(qū)域的氧化物濃度較低。釔鋁氧化物的整體性表面層117對(duì) 受激鹵化氣體表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性，對(duì)激發(fā)的濺射氣體也表現(xiàn)出良 好的抗侵蝕性。尤其是，整體性表面層117對(duì)激發(fā)的含氯氣體有良好
的抵抗性。選擇整體性表面層117的成分和厚度以提高對(duì)腐蝕、侵蝕 或其它破壞作用的抵抗性。例如，較厚的整體性表面層117可對(duì)腔室 部件114的腐蝕和侵蝕設(shè)置更堅(jiān)固的屏障，而較薄的層更適于抵抗熱 沖擊。甚至可以形成整體性表面層117，使氧化物以及整體性表面層 117的厚度延伸穿過部件的一定深度或剛好停留在其表面上。例如，整 體性表面層117的合適的厚度可為約0.5密耳到約8密耳，或甚至是1 密耳到4密耳。
在一種方案中，部件114由含有釔和鋁的合金組成，且整體性表 面層117由陽極化處理金屬合金表面而形成。具有陽極化的整體性表 面層117的金屬合金可構(gòu)成腔室部件114的一部分或全部。金屬合金 包括元素釔和鋁這一成分，可選擇元素釔和鋁成分以獲得所需的抗腐 蝕性或其它合金特性。例如，可選擇該成分以獲得具有優(yōu)良熔點(diǎn)或使 腔室部件114易于制造和成形的延展性的金屬合金。也可選擇該成分 以獲得基片處理期間的有益特性，如在激發(fā)的處理氣體中的抗腐蝕性、 耐高溫性，或抵抗熱沖擊的能力。在一種方案中，合適的成分包括基 本由釔和鋁組成的金屬合金。
對(duì)陽極化處理的金屬合金的成分進(jìn)行選擇，使覆蓋層獲得所需的 抗腐蝕和抗侵蝕性能?？蛇x擇該成分以使金屬合金能被陽極化而形成 陽極化的整體性表面層117，該層抵抗激發(fā)的氣體的腐蝕。例如，可選 擇金屬合金成分，以使在酸溶液中進(jìn)行陽極化處理時(shí)于金屬合金的表 面113上獲得所需的氧化的鋁和釔的面層成分。 一種獲得了抗腐蝕的 陽極化整體性表面層117的金屬合金的合適成分，例如，其中釔至少 占金屬合金重量的5%，優(yōu)選占少于金屬合金重量的約80%，如占金 屬合金重量的約67%。
金屬合金使具有有益覆蓋整體性表面層117的一體化或連續(xù)結(jié)構(gòu)成為可能。該一體化的結(jié)構(gòu)降低了陽極化的整體性表面層117和下層 的金屬合金之間的熱膨脹不一致。換句話說，包括陽極化整體性表面 層117的陽極化金屬合金在金屬合金的加熱和冷卻期間保持了基本單
一的結(jié)構(gòu)。因此，陽極化的整體性表面層117在基片處理期間出現(xiàn)開
裂和剝落現(xiàn)象最少，并以剩余的金屬合金形成持久的抗腐蝕結(jié)構(gòu)。 在一種制造由含釔和鋁的金屬合金組成且具有陽極化的整體性表
面層117的部件114的示范性方法中，加熱軟化或熔化釔和鋁的混合 物以形成用于加工成腔室部件114的金屬合金。將腔室部件114置于 氧化溶液中并對(duì)腔室部件114電偏置(electrically biasing),以清潔腔 室部件114的表面113并隨后進(jìn)行陽極化處理。
圖3A表示說明制造中陽極化處理方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。在 所需的成分中形成含釔和鋁的金屬合金。例如，合適的成分可包含其 中釔和鋁的摩爾比為約5:3的金屬合金。例如，金屬合金可由加熱含 有所需量的釔和鋁的混合物至成分的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)，使金屬熔化并使 它們結(jié)合成單一的合金。在一種方案中，金屬合金可基本由釔和鋁組 成，例如其它金屬之類的其它合金添加劑可與金屬釔和鋁一起熔化以 幫助形成合金或提高金屬合金的性能。例如，可加入鈰或其它稀土元 素。
金屬合金被加工成形為所需的腔室部件或腔室部件的部分。例如， 所需的金屬合金的形狀可由澆鑄或機(jī)械加工金屬合金而得到。通過在 具有預(yù)定形狀或形式的澆鑄容器中冷卻熔融或其它液化形式的金屬合 金，對(duì)金屬合金進(jìn)行澆鑄。澆鑄容器可包含其中熔化金屬釔和鋁以形 成合金的相同容器，或者也可為分開的澆鑄容器。熱金屬合金的冷卻 使金屬合金固化成與饒鑄容器形狀一致的形狀，從而獲得所需的金屬 合金形狀。
一旦形成了具有所需形狀的金屬合金，就可以進(jìn)行陽極化處理使 金屬合金的表面陽極化，從而形成氧化物類的陽極化整體性表面層 117。也可在陽極化處理之前清潔金屬合金以除去金屬合金的表面113 上的任何污染物或微粒，這些污染物或微粒可能會(huì)干擾陽極化表面層 的生長。例如，將金屬合金浸入酸溶液中除去所有污染粒子以清潔表 面113,或者可采用超聲波方法清潔金屬合金。在一種方案中，使金屬合金的表面113和氧化劑發(fā)生電解反應(yīng)來 陽極氧化金屬合金。例如，可將金屬合金置于氧化性溶液如氧化性酸 溶液中，向金屬合金加偏置電壓以誘發(fā)形成陽極化的表面層。合適的 酸溶液可包括如鉻酸、草酸和硫酸中的一種或多種?？蛇x擇陽極化處 理的參數(shù)，如酸溶液成分、偏置電功率、以及處理時(shí)間以形成具有所 需性質(zhì)如具有所需厚度或抗腐蝕性等的陽極化整體性表面層117。例
如，對(duì)槽中的電極施加合適的偏置電功率約30分鐘至約90分鐘，甚 至是約120分鐘，在包括約0.5M到1.5M硫酸溶液中陽極化處理金屬 合金，形成包含陽極化表面層的金屬合金。
將金屬合金曝露于如空氣之類的含氧氣體中，也可使金屬合金至 少發(fā)生部分陽極化?？諝庵械难鯕鈱?duì)金屬合金的表面113進(jìn)行氧化， 從而形成陽極化整體性表面層117。通過加熱金屬合金和含氧氣體并采 用純的氧氣，可以提高陽極化處理的速度。
按照本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的技術(shù)，采用最合適于制造腔室 部件114的順序?qū)嵤┬纬汕皇也考?14的步驟，該腔室部件114由具 有陽極化整體性表面層117的金屬合金組成。例如，可如前述將金屬 合金形成所需的形狀之后，再進(jìn)行陽極化處理。另一個(gè)例子是可在金 屬合金形成所需形狀之前進(jìn)行陽極化處理。例如，可在陽極化處理之 前或之后用焊接使金屬合金成形。
至少部分從含有釔和鋁并具有陽極化整體性表面層117的金屬合 金形成的腔室部件114，如腔室壁107、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器、排氣 設(shè)備，基片傳送器或支座，使部件114在激發(fā)的處理氣體中和在高處 理溫度下具有改進(jìn)的抗腐蝕性。具有陽極化整體性表面層117的金屬 合金的一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了抗腐蝕性，并減少了陽極化表面層的 開裂和剝落現(xiàn)象。因此，理想的是腔室部件114在例如曝露于處理區(qū) 的腔室壁107的表面115之類的部件114易被腐蝕的區(qū)域包含具有陽 極化整體性表面層117的金屬合金，以減少這些區(qū)域受到腐蝕和侵蝕。
在本發(fā)明的另一方面，如圖4所示，采用離子注入器300將整體 性表面層117的構(gòu)成材料離子注入到部件114的表面113中，形成整 體性表面層H7。在這種方法中，離子注入器300采用一種或多種金屬 制造部件114，并采用激發(fā)的離子注入物質(zhì)轟擊其表面113，將其它金屬或非金屬物質(zhì)注入到部件114中。在一個(gè)實(shí)施例中，將激發(fā)的釔離 子注入到含鋁的部件114的表面113中，而在另一個(gè)實(shí)施例中，將激
發(fā)的氧離子注入到釔-鋁合金的表面113中。離子注入器300包括封閉 真空環(huán)境的真空倉310，以及一個(gè)或多個(gè)對(duì)真空倉310進(jìn)行抽真空以在 此形成真空環(huán)境的真空泵320?？稍谑覝鼗蚋叩臏囟认逻M(jìn)行離子注入 處理。圖3B中給出了一典型的處理步驟的列表。
離子注入器300能很好控制注入到金屬合金的表面113中的材料 的均勻性和表面分布。例如，離子注入器300能控制注入密度，注入 離子以該密度被注入到部件114中；以及控制注入材料在部件中的滲 透深度。離子注入器300也能提供均勻的表面覆蓋和濃度水平。此外， 離子注入器300也能只在部件114的某些選定區(qū)域形成整體性表面層 117，并可控制注入材料在這些區(qū)域邊緣處的分布。在典型的離子注入 方法中，可注入合適劑量范圍的離子，如從10']到10"個(gè)離子/cm2。 在一個(gè)實(shí)施例中，離子注入器300可將離子注入量控制在該量范圍的 ±1%內(nèi)。
典型地，離子注入器300包括位于真空倉310內(nèi)的離子源330，以 提供注入形成整體性表面層117的材料并使其離子化。在一個(gè)方案中， 離子源330包括固態(tài)的注入材料，并采用汽化室(未示出)使固態(tài)注 入材料汽化。在另一個(gè)方案中，離子源330提供氣態(tài)的注入材料。例 如，可從遠(yuǎn)處將氣態(tài)注入材料輸入到離子源330內(nèi)，從而使材料在離 子源330中得到補(bǔ)充而不用打開真空倉，否則就會(huì)破壞真空環(huán)境。例 如，注入材料可包括將被注入到鋁部件中以形成含釔-鋁氧化物化合物 如YAG的部件的元素釔或氧。可采用任何來源的可離子化的材料，如 含釔氣體、固態(tài)釔或氧氣。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，離子源330包括氣體入口 410，通 過它可將氣態(tài)注入材料導(dǎo)入離子化系統(tǒng)420的離子化區(qū)，以使氣態(tài)注 入材料在被輸送到部件的表面113之前先進(jìn)行離子化。使氣體或注入 材料蒸汽通過熱陰極電子放電、冷陰極電子放電或RF放電，對(duì)氣態(tài)或 汽化的注入材料迸行離子化。在一個(gè)方案中，離子化系統(tǒng)420包括加 熱絲425。離子源330進(jìn)一步包括陽極430和圍繞抽吸出口 445的抽吸 電極440，對(duì)該抽吸電極遞增地加上偏置電壓，從離子化氣體抽吸出正離子并形成離子束340。在一個(gè)實(shí)施例中，在陽極430上加的偏壓為約 70V到約130V，例如為IOOV。抽吸電極(extraction electrode) 440上 所加的偏壓可為約10keV到約25keV，如從約15keV到約20keV?？?做成一定形狀的抽吸出口 445以決定離子束340的形狀。例如，抽吸 出口 445可為圓形孔或?yàn)殚L方形縫。設(shè)置螺線管450以產(chǎn)生迫使電子 沿螺旋形軌道移動(dòng)的磁場，以增加離子源330的離子化效率。離子束 340的電流的示范性合適范圍為約O.lmA到約100mA，如約lmA到約 20mA o
回到圖4，離子注入器300也典型地包括一系列加速電極350以加 速離子束340。加速電極350通常保持為在沿離子束340前進(jìn)的方向上 遞增地增加電勢(shì)的強(qiáng)度，以逐漸加速離子束340。在一個(gè)方案中，加速 電極350加速離子束至其能量達(dá)到約50到約500keV，更典型地為從 約100到約400keV?？刹捎迷摳吣茈x子束來注入相對(duì)較重或需要較深 注入到部件114的表面113中的離子。
離子注入器300包括聚焦離子束340的束聚焦器360。在一個(gè)方案 中，束聚焦器360包括產(chǎn)生磁場以匯聚離子束340的磁場透鏡(未示 出)。例如，磁場可基本平行于離子束340前進(jìn)的方向。例如通過保持 在某一電勢(shì)，束聚焦器360還可額外用于進(jìn)一步加速離子束340。在另 一個(gè)方案中，束聚焦器360包括產(chǎn)生電場以聚焦離子束340的靜電場 透鏡(未示出)。例如，電場的一部分可基本垂直于離子束340前進(jìn)的 方向。
在一個(gè)方案中，離子注入器300進(jìn)一步包括分析并挑選離子質(zhì)量 的質(zhì)量分析器370。在一個(gè)方案中，質(zhì)量分析器370包括離子束340 可以穿過的彎曲通道(未示出)。質(zhì)量分析器370在通道內(nèi)部產(chǎn)生磁場 以加速具有選定的質(zhì)荷比的離子沿彎曲通道內(nèi)部前進(jìn)。選定的離子中 具有相當(dāng)大差異的質(zhì)荷比的那些離子與彎曲通道的側(cè)面碰撞，因而不 繼續(xù)穿過彎曲通道。在一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量分析器370通過選擇特定 的磁場強(qiáng)度，選擇出允許的特定質(zhì)荷比。在另一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量分 析器370通過測定磁場強(qiáng)度范圍并觀測每個(gè)磁場強(qiáng)度下穿過彎曲通道 的離子數(shù)目，決定離子束340的質(zhì)荷比分布。質(zhì)量分析器370典型地 包括許多由鐵磁體材料制成的磁極靴?？稍O(shè)置一個(gè)或多個(gè)螺線管以在磁極靴附近產(chǎn)生磁場。
離子注入器300包括束偏轉(zhuǎn)器380，使離子束340偏轉(zhuǎn)通過部件 114的表面113以分布地將離子注入部件114。在一個(gè)實(shí)施例中，束偏 轉(zhuǎn)器380包括產(chǎn)生電場以使離子束340發(fā)生偏轉(zhuǎn)的靜電偏轉(zhuǎn)器。該電 場具有垂直于離子束340前進(jìn)方向的場分量，靜電偏轉(zhuǎn)器使離子束340 沿著該場分量偏轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，束偏轉(zhuǎn)器380包括產(chǎn)生磁場 以使離子束340發(fā)生偏轉(zhuǎn)的磁偏轉(zhuǎn)器。該磁場具有垂直于離子束340 前進(jìn)方向的磁場分量，且該磁偏轉(zhuǎn)器使離子束340在既垂直于離子束 340的前進(jìn)方向又垂直于垂直的磁場分量的方向偏轉(zhuǎn)。
離子注入器300將一定量的注入材料注入到部件114的結(jié)構(gòu)111 中，使注入材料與下層結(jié)構(gòu)的材料的比率達(dá)到所需的化學(xué)計(jì)量。例如， 當(dāng)將釔離子注入到鋁結(jié)構(gòu)的表面中時(shí)，鋁和釔的理想摩爾比可以是約 4:2到約6:4，或者甚至是約5:3。當(dāng)結(jié)構(gòu)111隨后進(jìn)行退火、陽極化、 或注入氧離子時(shí)優(yōu)化這一比率以得到Y(jié)AG。
如圖6所示，也可采用退火裝置500對(duì)部件114進(jìn)行退火，使部 件114晶體結(jié)構(gòu)的破壞得到修復(fù)。例如，退火裝置500可"愈合"部 件114在離子注入期間被激發(fā)離子破壞的區(qū)域。典型地，退火裝置500 包括能加熱部件114到合適的溫度進(jìn)行退火的熱源510，如不相干的或 相干的電磁輻射源。例如，退火裝置500可將部件114加熱到至少約 60(TC的溫度，如至少約900。C。在圖6所示的一個(gè)實(shí)施例中，退火裝 置500是包括有熱源510的快速熱退火裝置505，該熱源包括產(chǎn)生射線 的鎢鹵素?zé)?15以及將射線反射到部件114上的反射裝置520。如空氣 或水之類的流體525沿?zé)嵩?10流動(dòng)以調(diào)整熱源510的溫度。在一種 實(shí)施方式中，在熱源510和部件114之間設(shè)置石英片530以隔離流體 與部件114?？焖贌嵬嘶鹧b置可進(jìn)一步包括監(jiān)控部件114溫度的溫度監(jiān) 控器540。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度監(jiān)控器540包括分析部件114發(fā)出的 輻射以測定部件114的溫度的光學(xué)高溫計(jì)545。
雖然對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行了展示和描述，但本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出并入本發(fā)明同時(shí)也落入本發(fā)明范圍的其它實(shí)施 例。例如，金屬合金可包括例如其它金屬之類的其它合適成分而不偏 離本發(fā)明的范圍。此外，金屬合金可形成除那些特別提及的部分之外的部件114的各部分，這對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。 此外，之下、之上、底、頂、上、下、第一和第二等術(shù)語以及其它表 示相對(duì)關(guān)系或表示位置的術(shù)語是參照附圖中的示范性實(shí)施例給出的， 并且是可互換的。因此，用于闡釋本發(fā)明的優(yōu)選方案、材料，或空間 位置排列的說明，不應(yīng)限制所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1. 一種用于基片處理腔的部件，其能夠暴露于RF或微波激發(fā)氣體中，所述部件包括包含釔和鋁的金屬合金，所述金屬合金具有包括釔-鋁氧化物的層，該釔-鋁氧化物具有穿過該層厚度的成分梯度，所述層能夠暴露于所述基片處理腔中的所述RF或微波激發(fā)氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中所述成分梯度穿過所述層厚度連 續(xù)變化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的部件，其中所述釔-鋁氧化物包括YAG。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中所述金屬合金包含按重量計(jì)至少 約5%的釔含量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中所述金屬合金包含按重量計(jì)約50 %以下的釔含量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的部件，其中所述層的厚度為從約0.5密耳到 約8密耳。
7. —種制造等離子體處理腔部件的方法，包括(a) 形成結(jié)構(gòu)；以及(b) 在所述結(jié)構(gòu)上形成層，該層包括釔-鋁氧化物，該釔-鋁氧化 物具有穿過該層厚度的成分梯度，所述層能夠暴露于所述處理腔中的 等離子體中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中步驟(a)包括形成含金屬合金的 結(jié)構(gòu)，該金屬合金由釔和鋁構(gòu)成，而且其中步驟(b)包括陽極化處理 所述金屬合金以形成由所述具有成分梯度的釔-鋁氧化物組成的陽極化層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中步驟(a)包括形成含鋁的結(jié)構(gòu)， 而且其中步驟(b)包括離子植入激發(fā)的釔和氧離子到所述鋁中，以形成具有所述成分梯度的釔-鋁氧化物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中步驟(b)包括形成層，該層包括YAG的成分梯度。
11. 一種基片處理腔部件，其能夠暴露于基片處理腔中的RF或微 波激發(fā)氣體中，所述部件包括含(i)鋁或(ii)金屬合金的結(jié)構(gòu)，該金 屬合金包括釔和鋁，所述結(jié)構(gòu)具有離子注入的表面層，該表面層包括 釔-鋁化合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的部件，其中激發(fā)的釔離子被注入到含鋁的 部件中或者激發(fā)的氧離子被注入到含釔和鋁的金屬合金的部件中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的部件，其中所述結(jié)構(gòu)包括按重量計(jì)釔含量 至少約5。Z的金屬合金。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll的部件，其中所述釔-鋁化合物包括釔鋁氧化物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll的部件，其中所述釔-鋁化合物包括YAG。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11的部件，其中所述離子注入的表面層的厚度 在從約0.5密耳到約8密耳之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11的部件，其中所述結(jié)構(gòu)包括一部分圍壁或腔 壁襯里。
18. —種制造基片處理腔部件的方法，包括(a) 形成包括含鋁結(jié)構(gòu)的腔室部件；以及(b) 離子注入釔到所述鋁中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中步驟(b)包括產(chǎn)生釔離子并將所 述離子激發(fā)到大約50至大約500keV的能級(jí)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火處理。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步包括離子注入氧到所述結(jié)構(gòu)中。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括在酸溶液中陽極化處理所述結(jié) 構(gòu)的表面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括處理所述結(jié)構(gòu)的表面以形成釔 鋁氧化物。
24. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括處理所述結(jié)構(gòu)的表面以形成 YAG。
25. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，包括處理所述結(jié)構(gòu)的表面以形成整 體性表面層，該層包括具有穿過該層厚度的成分梯度的釔-鋁氧化物。
26. 基片處理裝置，包括 處理腔，其具有圍繞處理區(qū)的壁； 基片傳送器，其能接收基片；供氣設(shè)備，其能將處理氣體導(dǎo)入所述處理腔內(nèi)； 氣體激發(fā)器，其能激發(fā)所述處理腔中的所述處理氣體；和 排氣設(shè)備，其能從所述處理腔排出所述處理氣體； 其中所述處理腔壁、基片支座、基片傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器、排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)包括具有表面層的結(jié)構(gòu)，所述表面層包括具有穿過該層厚度的成分梯度的釔-鋁氧化物。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中所述表面層包括通過施加偏置 電功率形成的陽極化表面層。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中所述表面層包括離子注入層。
全文摘要
本發(fā)明的發(fā)明名稱是具有覆蓋釔鋁層的部件的處理腔。基片處理腔部件是具有整體性表面層的結(jié)構(gòu)，該層含有釔鋁化合物?？梢杂珊惡弯X構(gòu)成的金屬合金澆鑄成該部件形狀，并陽極化處理其表面以形成整體性陽極化表面層。該腔室部件也可以在預(yù)制金屬模中用離子注入材料形成。該部件可以是腔壁、基片支座、基片傳送器、供氣設(shè)備、氣體激發(fā)器和排氣設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。
文檔編號(hào)H01J37/32GK101302610SQ20081010841
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者立 徐, 宏 石, 韓念慈 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司