用于半導體制造部件的高純度金屬頂涂層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開的實施例總體上關(guān)于半導體制造部件上的金屬涂層，并且關(guān)于用于將金屬 涂層施加至基板的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導體工業(yè)中，器件由生產(chǎn)日以減小的尺寸的結(jié)構(gòu)的多個制造工藝制造而成。 諸如等離子體蝕刻和等離子體清潔工藝之類的一些工藝將基板暴露于高速的等離子體流 以蝕刻或清潔基板。等離子體可能是高度腐蝕性的，并且可能腐蝕處理腔室以及暴露于等 離子體的其他表面。此腐蝕會生成粒子，所述粒子頻繁地污染正在經(jīng)處理的基板，從而導致 器件缺陷（即，晶片上缺陷，諸如，粒子和金屬污染）。
[0003] 隨著器件幾何尺寸縮小，對缺陷的靈敏度增大，并且對粒子污染的可允許的等級 可能降低。為了使由等離子體蝕刻和/或等離子體清潔工藝引入的粒子污染最小化，已開發(fā) 具有耐等離子體性的腔室材料。不同材料提供不同的材料性質(zhì)，諸如，等離子體耐受性、剛 性、彎曲強度、抗熱沖擊性，等等。此外，不同的材料具有不同的材料成本。由此，一些材料具 有優(yōu)良的等離子體耐受性，其他材料具有較低的成本，而又一些其他材料具有優(yōu)良的彎曲 強度和/或抗熱沖擊性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在一個實施例中，一種方法包括以下步驟:提供用于半導體制造腔室中的部件;將 所述部件加載到沉積腔室中；將金屬粉末冷噴涂覆到所述部件上以在所述部件上形成涂 層；以及陽極化所述涂層以形成陽極化層。
[0005] 所述方法還可包括以下步驟:在陽極化所述涂層之前，拋光所述部件，使得所述部 件的平均表面粗糙度小于約20微英寸。被冷噴涂覆到部件上的金屬粉末可具有約100米/秒 至約1500米/秒范圍中的速度?？山?jīng)由氮氣或氬氣的載氣來噴涂所述粉末。
[0006] 所述方法可包括:在冷噴涂覆之后，將所述部件加熱至約200攝氏度至約1450攝氏 度的范圍中達大于約30分鐘，以便在所述部件與所述涂層之間形成阻擋層。
[0007] 所述涂層可具有0.1毫米至約40毫米范圍中的厚度。所述部件可包括鋁、鋁、鋁合 金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鎂或鎂合金。所述金屬粉末可包括鋁、鋁合金、鈦、鈦合金、銀、銀合 金、錯、錯合金、銅或銅合金。
[0008] 約1%至約50%的涂層可經(jīng)陽極化以形成陽極化層。所述部件可以是噴淋頭、陰極 套管、套管襯墊門、陰極基座、腔室內(nèi)襯或靜電卡盤基座。
[0009] 在一個實施例中，一種制品包括:部件，在用于等離子體蝕刻的半導體制造腔室中 使用所述部件;金屬粒子冷噴涂層，在所述部件上；以及陽極化層，由所述涂層形成。
【附圖說明】
[0010] 在所附附圖的各圖中，通過示例而非限制的方式說明本公開，在這些附圖中，類似 的元件符號指示類似的元件。應(yīng)注意，在本公開中對"一"或"一個"實施例的不同的引用不 一定是指同一個實施例，并且此類引用意味著至少一個實施例。
[0011]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基板上的涂層；
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造系統(tǒng)的示例性架構(gòu)；
[0013] 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的將涂層施加至基板的工藝；
[0014] 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使基板上的涂層陽極化的工藝；以及
[0015] 圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、在基板上形成涂層的方法。
【具體實施方式】
[0016] 本公開的實施例涉及用于將涂層施加至基板(諸如，用于半導體制造腔室內(nèi)的部 件）的工藝。能以金屬粉末來冷噴涂覆用于半導體制造腔室中的部件以在所述部件上形成 涂層，并且所述涂層可經(jīng)陽極化以形成陽極化層。金屬粉末的冷噴涂覆可提供致密且共形 的涂層，所述涂層具有對腐蝕性等離子體化學品的增加的耐受性。所述涂層可由高純度材 料形成以降低腔室內(nèi)部的金屬污染水平。具有陽極化層的涂層可增加部件的使用壽命，并 且減少在半導體制造期間的晶片上缺陷，因為所述涂層是耐腐蝕的。因此，可降低粒子污染 的水平。
[0017] 經(jīng)冷噴涂覆的部件可由鋁、鋁合金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鎂或鎂合金形成。所述部 件可以是噴淋頭、陰極套管、套管襯墊門、陰極基座、腔室內(nèi)襯、靜電卡盤基座或處理腔室的 另一部件。此外，在陽極化所述涂層之前，可拋光所述部件以降低平均表面粗糙度。此外，在 所述涂層的冷噴涂覆之后，可加熱所述部件以在所述部件與所述涂層之間形成阻擋層。
[0018] 被冷噴涂覆到所述部件上的金屬粉末可具有約100米/秒至約1500米/秒范圍中的 速度，并且可經(jīng)由氮氣或氬氣載氣被噴涂。所述涂層可具有約0.1毫米至約40毫米范圍中的 厚度。金屬粉末可以是鋁、鋁合金、鈦、鈦合金、鈮、鈮合金、鋯、鋯合金、銅或銅合金。約1%至 50%的涂層可經(jīng)陽極化以形成所述陽極化層。
[0019] 當本文中使用術(shù)語"約"和"大約"時，這些術(shù)語旨在意味著所呈現(xiàn)的標稱值的精度 在± 10%內(nèi)。也應(yīng)注意，在本文中，參照在用于半導體制造的等離子體蝕刻器中使用的部件 來描述一些實施例。然而，應(yīng)當理解，也可使用此類等離子體蝕刻器來制造微機電系統(tǒng) (micro-electro-mechanical system;MEMS)裝置。
[0020] 圖1圖示根據(jù)一個實施例的具有涂層的部件100。部件100包括具有冷噴涂層104和 陽極化層108的基板102。在一個實施例中，基板102可以是用于半導體制造腔室中的部件， 諸如，噴淋頭、陰極套管、套管襯墊門、陰極基座、腔室內(nèi)襯、靜電卡盤基座，等等。例如，基板 102可由鋁、鋁合金(例如，A16061、A1 5058等）、不銹鋼、鈦、鈦合金、鎂以及鎂合金形成。示 出的腔室部件100用于表示性目的，并且不一定按比例。
[0021] 在一個實施例中，在冷噴涂層104的形成之前，調(diào)整基板102的平均表面粗糙度。例 如，基板102的平均表面粗糙度可以在約15微英寸至約300微英寸的范圍中。在一個實施例 中，基板具有始于或調(diào)整至約120微英寸的平均表面粗糙度?？桑ɡ?，通過珠粒噴擊或打 磨)增加平均表面粗糙度，或可(例如，通過噴砂或拋光)降低平均表面粗糙度。然而，制品的 平均表面粗糙度可能已適合用于冷噴涂覆。由此，平均表面粗糙度調(diào)整可以是任選的。
[0022] 冷噴涂層104可經(jīng)由冷噴涂工藝形成。在一個實施例中，冷噴涂層可由金屬粉末形 成，諸如，鋁（例如，高純度鋁）、鋁合金、鈦、鈦合金、鈮、鈮合金、鋯、鋯合金、銅或銅合金。例 如，冷噴涂層104可具有在約0.1毫米至約40毫米的范圍中的厚度。在一個示例中，冷噴涂層 的厚度約為1毫米。將在下文中更詳細地描述冷噴涂工藝。
[0023]在一個實施例中，在施加冷噴涂層104之后，可熱處理部件100。熱處理可通過在冷 噴涂層104與基板102之間形成反應(yīng)區(qū)106來改善冷噴涂層104對基板102的粘合強度，從而 使冷噴涂層最佳化。
[0024] 隨后，可經(jīng)由陽極化工藝，由冷噴涂層104形成陽極化層108以密封并保護冷噴涂 層104。在冷噴涂層102由鋁形成的示例中，陽極化層108可由Al 2〇3形成。陽極化層108可具有 約2密耳至約10密耳范圍中的厚度。在一個實施例中，陽極化工藝是草酸(oxalic)或硬陽極 化工藝。在一個示例中，陽極化工藝對約20%與約100%之間的冷噴涂層102進行陽極化以 形成陽極化層108。在一個實施例中，陽極化約50%的冷噴涂層102。將在下文中更詳細地描 述陽極化工藝。
[0025] 此外，冷噴涂層104在形成之后可具有相對較高的平均表面粗糙度(例如，具有約 200微英寸的平均表面粗糙度）。在一個實施例中，在陽極化之前，改變冷噴涂層104的平均 表面粗糙度。例如，可通過化學機械拋光(CMP)或機械拋光或其他適合的方法使冷噴涂層 104的表面光滑。在一個示例中，改變冷噴涂層104的平均表面粗糙度以具有約2微英寸至約 2