用于蚀刻腔室部件的填充聚合物组成的制作方法
【专利摘要】一种用于蚀刻腔室部件的填充聚合物组成。本发明揭示了一种具有改良抗等离子体性的填充聚合物组成。该组成包括分散于聚合物基质的粒子填充料。该粒子填充料可为五氧化二铌（Nb2O3）、三氟化钇（YF3）、氮化铝（AlN）、碳化硅（SiC）或四氮化三硅（Si3N4）及稀土族元素氧化物（rare?earth?oxide）。在实施例中，利用该组成作为用于静电夹头的接合粘合剂，用于喷头的接合粘合剂，用于衬垫的接合粘合剂、密封材料、O形环、或塑料部件。
【专利说明】用于蚀刻腔室部件的填充聚合物组成
[0001]关联申请
[0002]本专利申请涉及于2009年12月7日递交的美国专利申请号12/632，712，并要求其优先权，该美国专利申请要求于2008年12月10日递交的美国临时专利申请号61/121，490的优先权。本申请是2011年6月10日提交的题为“用于蚀刻腔室部件的填充聚合物组成”且申请号为2009801498806的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0003]本发明的实施例涉及填充聚合物材料的领域。明确地说，本发明的实施例涉及用于蚀刻腔室部件的填充聚合物组成。
【背景技术】
[0004]用于蚀刻腔室部件的聚合物材料于基板蚀刻及腔室清洁制程期间在蚀刻腔室内暴露于等离子体。例如，形成于腔室部件上的等离子体蚀刻残余物及副产物可造成长期的问题，且因此须周期性地清洁蚀刻腔室以防止制程产生偏差及产生粒子。因此，聚合物材料自身成为粒子添加剂(particleadder)来源且因为聚合物材料由多种蚀刻及清洁等离子体腐蚀亦必须周期性替换。
【发明内容】
[0005]本发明实施例揭露种填充聚合物组成，包括粒子填充物，其分散于聚合物基质中。该粒子填充物可为五氧化二铌(Nb203)、三氟化钇(YF3)、氮化铝(A1N)、铝(Al)、碳化硅(SiC)、四氮化三娃(Si3N4)、稀土族元素氧化物(rare earth oxide)及其组合。可在任何暴露至等离子体的腔室中或工作环境中使用填充聚合物组成以延长工作寿命、改良应用温度、增进制程均匀度、减少粒子 形成量、及减少金属污染。在实施例中，利用填充聚合物组成作为用于静电夹头的接合粘合剂，用于喷头的接合粘合剂，用于衬垫的接合粘合剂、密封材料、O形环、或塑料部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1A及图1B为蚀刻腔室的等角视图。
[0007]图1C包括俯视图及喷头后侧及O形环的特写等角视图。
[0008]图1D为静电夹头后侧的俯视图。
[0009]图2A-图2B示出暴露至CH4/CHF3等离子体5RF小时的粘合剂的腐蚀表面的表面型态。
[0010]图3A-图3B示出暴露至HBr/Cl2/CF4/02等离子体6.5RF小时的粘合剂的腐蚀表面的表面型态。
[0011]图4A-图4B示出暴露至SiC4等离子体12RF小时的粘合剂的腐蚀表面的表面型态。【具体实施方式】
[0012]本发明的实施例揭示了填充聚合物组成及填充聚合物于等离子体腔室部件中的应用。[0013]于本文中参照图示描述各种实施例。为了提供对本发明的通盘了解，许多特定细节(例如特定配置、组成及制程等)将在随后描述中阐述。然而，有些实施例可在不具或多个该等细节下实施，或结合其它习知方法及配置来实施。在其它例子中，为了不必要的混淆本发明，习知制程及制造技术并未特别详细描述。参考本发明书中通篇的(一个(one)实施例)或((an)实施例)表示涉及该实施例的特定特征结构、配置、组成、或特征包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在通篇本发明书中各处出现的词句(在一个实施例中)或(实施例)并非必须参照本发明的相同实施例。另外，特定特征结构、配置、组成、或特征可以任何适当方式结合于一个或多个实施例中。
[0014]本发明实施例揭露填充聚合物组成，其包括分散于聚合物基质中的粒子填充料。在实施例中，粒子填充料具有IOnm -1Oym的平均粒径，且可为稀土族元素氧化物、Nb205、YF3、AIN、SiC、Si3N4及其组合。在另一实施例中，粒子填充料可为例如具有相同平均粒径的铝粉末的金属。粒子填充料可紧密地与聚合物基质结合以提供具改良质量的组成，该组成包括极佳的抗等离子体性、材料结构稳定度(低排气)、高温应用、改良的热性质(热传导度及热膨胀)、改进的机械性质(伸长度、弹性模数、迭绕共享(lap share)、拉伸强度)且大大减少的粒子产生的可能性。可在任何暴露至各种等离子体的腔室中或工作环境中使用填充聚合物组成，以延长工作寿命、改良应用温度、增进制程均匀度、减少粒子形成量、及减少金属污染。在实施例中，利用填充聚合物组成作为用于静电夹头的接合粘合剂，用于喷头的接合粘合剂，用于衬垫的接合粘合剂、密封材料、O形环或塑料部件。
[0015]于本文中所使用的术语(稀土族元素氧化物)表示元素周期表中自镧系元素原子序57至71的稀土族元素的氧化物，及外加原子序39的钇及原子序21的钪的元素，这是因为彼等元素与镧系元素享有相似性质。例如，粒子填充料可为诸如Y203、Sc203、Er203、Nd203、Sm2O3及Yb2O3,但不限于此的稀土族元素氧化物。
[0016]聚合物基质可为各种材料。例如，聚合物基质可为氟化碳系列、聚酰亚胺系列、醚酮系列、且包括部分及全部为氟化硅的硅系列。在实施例中，聚合物基质可为全氟弹性体(perfluoroeIastomer)、热固性聚娃氧(thermosetting silicone)、热塑性丙烯酸(thermoplastic acrylic)、或聚二醚酮(PEEK)。
[0017]图1A及图1B示出根据本发明实施例的蚀刻腔室。例如，示出于图1A中的腔室为可购自加州圣塔克拉拉Applied Materials公司的CENRA ENABKER ETCH.TM.腔室。例如，示出于图1B中的腔室为可购自加州圣塔克拉拉Applied Materials公司的PRODUCER ETCH.TM.腔室。如图1A及图1B中所示，蚀刻腔室100可包括腔室盖件，该腔室盖件配置以自等离子体产生器(未图示)提供等离子体或能量及自制程气体源经由气体导管(未图示)提供气体。气体喷头102可利用粘合剂接合至腔室盖件，该粘合剂包含根据本发明实施例的填充聚合物组成。该腔室的基底含有附接至功率源(未图示)的静电夹头104。静电夹头104可利用粘合剂接合至支撑件，该粘合剂包含填充聚合物组成。同样地，腔室衬垫106可利用粘合剂接合至腔室，该粘合剂包含根据本发明实施例的填充聚合物组成。[0018]在使用填充聚合物作为接合粘合剂的实施例中(例如，用于静电夹头、喷头、及/或衬垫)，调整填充聚合物组成的材料性质以使金属与陶瓷间的热膨胀系数(CTE)的不匹配减到最小是较佳的。在实施例中，静电夹头的接合应用希望有较高的拉伸伸长度％、较高的拉伸强度、及较低的杨氏模数(Young’ s Modulus)。例如,填充聚合物组成可展现大于190%的拉伸伸长度、大于2.2MPa的拉伸强度、及低于2.0MPa的杨氏模数。在实施例中，填充聚合物组成可展现大于105 %的拉伸伸长度、以及低于3.SMPa的杨氏模数。
[0019]填充聚合物组成并非限于粘合剂的应用。在实施例中，填充聚合物组成可为诸如O形环的密封件。图1C包括俯视图及喷头后侧及O形环的特写等角视图。在实施例中，填充聚合物组成为O形环108，该O形环108置于喷头102上。
[0020]在实施例中，填充聚合物组成可为诸如阴极绝缘体的嵌入塑料部分。图1D为静电夹头后侧的俯视图。在实施例中，填充聚合物组成为阴极绝缘体110，该阴极绝缘体110置于静电夹头104上。在此实施例中，拉伸伸长度％非为必要性质，且对于阴极绝缘体或相似高性能塑料应用而言，拉伸强度反倒更为重要。
[0021]填充聚合物材料可实现成多种关键蚀刻腔室部件中，以延长工作寿命、改良应用温度、增进制程均匀度、减少粒子形成量、以及减少金属污染。此外，填充聚合物组成可应用至其它工作环境中而非限于等离子体腔室，其中在该等工作环境中需要极佳的抗等离子体性及可调整的材料性质。
[0022]填充聚合物组成可取决于应用而利用许多习知技术来制备。在实施例中，可藉由添加粒子填充料至包括溶解聚合物组成的溶液中来制备填充聚合物组成。粒子填充料可如习知技术利用分散媒、烧铸(cast)、固化(cured)及后热固化(post-cure baked)均匀地分散至溶液中。在另一实施例中，微粒聚合物及粒子填充料可如习知技术藉由搅拌或球磨实体地混合在一起。
[0023]根据一个方面，本发明的`实施例揭示了一种填充聚合物组成，其中粒子填充料的粒径可经改变以获得所需的材料性质。在实施例中，粒子填充料具有IOnm -1Oym的平均粒径。在实施例中，粒子填充料可具有足够小而使其不会成为污染的粒径。例如，粒子填充料可具有小于I μ m的粒径。已发现难以均匀分散小于IOnm左右的粒子。当希望填充聚合物的热传导性与另种材料匹配时，较大粒径为有利的。然而，超过ΙΟμπι左右的粒子填充料可在填充聚合物组成的后热固化期间作为排气的实体阻障。因此，若粒子填充料的粒径大于10 μ m，填充聚合物组成可随后在操作期间排气至等离子体腔室中。
[0024]根据一个方面，本发明的实施例揭露了一种填充聚合物组成，其中可改变粒子填充料的体积％以获得所需的材料性质。在实施例中，填充聚合物组成包括体积50 % — 75 %的粒子填充料。对于将填充聚合物组成暴露于显著等离子体蚀刻的应用(例如，用于喷头、静电夹头及/或衬垫的接合粘合剂，但非限制于此)而言，维持粒子填充料的体积密度特别有利。该比容组成获得改变整体填充聚合物组成的特征蚀刻速率的协同效应(synergeticeffect)。尽管聚合物基质及粒子填充料对特定等离子体化学性质个别拥有不同的特征蚀刻速率，当填充聚合物组成包括体积50 % -75 %的粒子填充料时，可改良整体填充聚合物组成的蚀刻速率。这是藉由控制粒子的体积密度以使粒子彼此碰触，且当暴露至诸如等离子体蚀刻或清洁制程的等离子体制程时使粒子可进步接合或聚合来达成。
[0025]包含根据本发明实施例的填充聚合物组成的等离子体腔室部件可说明增加的抗等离子体性，该抗等离子体性可藉由表面腐蚀及表面型态测量。表1包括填充聚合物组成的正规化表面腐蚀资料，该填充聚合物组成用于根据本发明的粘合剂应用，其中该填充物的正规化表面腐蚀数据比较热固性聚硅氧与填充Al筛孔及TiB2填充料的热塑性丙烯酸聚合物的基底聚合物组成。
[0026]表1.正规化表面腐蚀
[0027]
【权利要求】
1.一种腔室部件，包含: O形环，所述O形环包含: 聚合物基质和粒子填充料，所述粒子填充料分散于所述聚合物基质中，所述粒子填充料选自由Nb203、YF3、A1N、Al、SiC、Si3N4、稀土族元素氧化物、以及上述物质的组合所组成的群组。
2.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述粒子填充料选自由AIN、SiC和Si3N4所组成的群组。
3.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述粒子填充料具有IOnm-1Oym的平均粒径。
4.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述O形环包含体积50%-75%的粒子填充料。
5.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述粒子填充料具有IOnm-1Oμ m的平均粒径，并且所述O形环包含体积50 % -75 %的粒子填充料。
6.如权利要求5所述的腔室部件，其中所述粒子填充料具有小于Iμ m的平均粒径。
7.如权利要求6所述的腔室部件，其中所述粒子填充料选自由AIN、SiC和Si3N4所组成的群组。
8.如权利要求7所述的腔室部件，其中所述聚合物基质选自由氟化碳系列、聚酰亚胺系列、醚酮系列、以及硅系列所组成的群组。
9.如权利要求7所述的腔室部件，其中所述聚合物基质包含选自由以下物质所组成的群组的聚合物:全氟弹性体聚合物和热固性聚硅氧。
10.如权利要求7所述的腔室部件，其中所述聚合物基质包含选自由以下物质所组成的群组的聚合物:热固性聚硅氧和热塑性丙烯酸。
【文档编号】C08L79/08GK103497457SQ201310432769
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2009年12月8日 优先权日:2008年12月10日
【发明者】詹尼弗·Y·孙, 段仁官, 赛恩·撒奇, 徐理 申请人:应用材料公司