用于半导体制造部件的高纯度金属顶涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开的实施例总体上关于半导体制造部件上的金属涂层，并且关于用于将金属 涂层施加至基板的工艺。
【背景技术】
[0002] 在半导体工业中，器件由生产日以减小的尺寸的结构的多个制造工艺制造而成。 诸如等离子体蚀刻和等离子体清洁工艺之类的一些工艺将基板暴露于高速的等离子体流 以蚀刻或清洁基板。等离子体可能是高度腐蚀性的，并且可能腐蚀处理腔室以及暴露于等 离子体的其他表面。此腐蚀会生成粒子，所述粒子频繁地污染正在经处理的基板，从而导致 器件缺陷（即，晶片上缺陷，诸如，粒子和金属污染）。
[0003] 随着器件几何尺寸缩小，对缺陷的灵敏度增大，并且对粒子污染的可允许的等级 可能降低。为了使由等离子体蚀刻和/或等离子体清洁工艺引入的粒子污染最小化，已开发 具有耐等离子体性的腔室材料。不同材料提供不同的材料性质，诸如，等离子体耐受性、刚 性、弯曲强度、抗热冲击性，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 有优良的等离子体耐受性，其他材料具有较低的成本，而又一些其他材料具有优良的弯曲 强度和/或抗热冲击性。
【发明内容】
[0004] 在一个实施例中，一种方法包括以下步骤:提供用于半导体制造腔室中的部件;将 所述部件加载到沉积腔室中；将金属粉末冷喷涂覆到所述部件上以在所述部件上形成涂 层；以及阳极化所述涂层以形成阳极化层。
[0005] 所述方法还可包括以下步骤:在阳极化所述涂层之前，抛光所述部件，使得所述部 件的平均表面粗糙度小于约20微英寸。被冷喷涂覆到部件上的金属粉末可具有约100米/秒 至约1500米/秒范围中的速度。可经由氮气或氩气的载气来喷涂所述粉末。
[0006] 所述方法可包括:在冷喷涂覆之后，将所述部件加热至约200摄氏度至约1450摄氏 度的范围中达大于约30分钟，以便在所述部件与所述涂层之间形成阻挡层。
[0007] 所述涂层可具有0.1毫米至约40毫米范围中的厚度。所述部件可包括铝、铝、铝合 金、不锈钢、钛、钛合金、镁或镁合金。所述金属粉末可包括铝、铝合金、钛、钛合金、银、银合 金、错、错合金、铜或铜合金。
[0008] 约1%至约50%的涂层可经阳极化以形成阳极化层。所述部件可以是喷淋头、阴极 套管、套管衬垫门、阴极基座、腔室内衬或静电卡盘基座。
[0009] 在一个实施例中，一种制品包括:部件，在用于等离子体蚀刻的半导体制造腔室中 使用所述部件;金属粒子冷喷涂层，在所述部件上；以及阳极化层，由所述涂层形成。
【附图说明】
[0010] 在所附附图的各图中，通过示例而非限制的方式说明本公开，在这些附图中，类似 的元件符号指示类似的元件。应注意，在本公开中对"一"或"一个"实施例的不同的引用不 一定是指同一个实施例，并且此类引用意味着至少一个实施例。
[0011]图1图示根据本发明的一个实施例的基板上的涂层；
[0012]图2是根据本发明的一个实施例的制造系统的示例性架构；
[0013] 图3图示根据本发明的一个实施例的将涂层施加至基板的工艺；
[0014] 图4图示根据本发明的一个实施例的使基板上的涂层阳极化的工艺；以及
[0015] 图5图示根据本发明的一个实施例的、在基板上形成涂层的方法。
【具体实施方式】
[0016] 本公开的实施例涉及用于将涂层施加至基板(诸如，用于半导体制造腔室内的部 件）的工艺。能以金属粉末来冷喷涂覆用于半导体制造腔室中的部件以在所述部件上形成 涂层，并且所述涂层可经阳极化以形成阳极化层。金属粉末的冷喷涂覆可提供致密且共形 的涂层，所述涂层具有对腐蚀性等离子体化学品的增加的耐受性。所述涂层可由高纯度材 料形成以降低腔室内部的金属污染水平。具有阳极化层的涂层可增加部件的使用寿命，并 且减少在半导体制造期间的晶片上缺陷，因为所述涂层是耐腐蚀的。因此，可降低粒子污染 的水平。
[0017] 经冷喷涂覆的部件可由铝、铝合金、不锈钢、钛、钛合金、镁或镁合金形成。所述部 件可以是喷淋头、阴极套管、套管衬垫门、阴极基座、腔室内衬、静电卡盘基座或处理腔室的 另一部件。此外，在阳极化所述涂层之前，可抛光所述部件以降低平均表面粗糙度。此外，在 所述涂层的冷喷涂覆之后，可加热所述部件以在所述部件与所述涂层之间形成阻挡层。
[0018] 被冷喷涂覆到所述部件上的金属粉末可具有约100米/秒至约1500米/秒范围中的 速度，并且可经由氮气或氩气载气被喷涂。所述涂层可具有约0.1毫米至约40毫米范围中的 厚度。金属粉末可以是铝、铝合金、钛、钛合金、铌、铌合金、锆、锆合金、铜或铜合金。约1%至 50%的涂层可经阳极化以形成所述阳极化层。
[0019] 当本文中使用术语"约"和"大约"时，这些术语旨在意味着所呈现的标称值的精度 在± 10%内。也应注意，在本文中，参照在用于半导体制造的等离子体蚀刻器中使用的部件 来描述一些实施例。然而，应当理解，也可使用此类等离子体蚀刻器来制造微机电系统 (micro-electro-mechanical system;MEMS)装置。
[0020] 图1图示根据一个实施例的具有涂层的部件100。部件100包括具有冷喷涂层104和 阳极化层108的基板102。在一个实施例中，基板102可以是用于半导体制造腔室中的部件， 诸如，喷淋头、阴极套管、套管衬垫门、阴极基座、腔室内衬、静电卡盘基座，等等。例如，基板 102可由铝、铝合金(例如，A16061、A1 5058等）、不锈钢、钛、钛合金、镁以及镁合金形成。示 出的腔室部件100用于表示性目的，并且不一定按比例。
[0021] 在一个实施例中，在冷喷涂层104的形成之前，调整基板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约15微英寸至约300微英寸的范围中。在一个实施例 中，基板具有始于或调整至约120微英寸的平均表面粗糙度。可（例如，通过珠粒喷击或打 磨)增加平均表面粗糙度，或可(例如，通过喷砂或抛光)降低平均表面粗糙度。然而，制品的 平均表面粗糙度可能已适合用于冷喷涂覆。由此，平均表面粗糙度调整可以是任选的。
[0022] 冷喷涂层104可经由冷喷涂工艺形成。在一个实施例中，冷喷涂层可由金属粉末形 成，诸如，铝（例如，高纯度铝）、铝合金、钛、钛合金、铌、铌合金、锆、锆合金、铜或铜合金。例 如，冷喷涂层104可具有在约0.1毫米至约40毫米的范围中的厚度。在一个示例中，冷喷涂层 的厚度约为1毫米。将在下文中更详细地描述冷喷涂工艺。
[0023]在一个实施例中，在施加冷喷涂层104之后，可热处理部件100。热处理可通过在冷 喷涂层104与基板102之间形成反应区106来改善冷喷涂层104对基板102的粘合强度，从而 使冷喷涂层最佳化。
[0024] 随后，可经由阳极化工艺，由冷喷涂层104形成阳极化层108以密封并保护冷喷涂 层104。在冷喷涂层102由铝形成的示例中，阳极化层108可由Al 2〇3形成。阳极化层108可具有 约2密耳至约10密耳范围中的厚度。在一个实施例中，阳极化工艺是草酸(oxalic)或硬阳极 化工艺。在一个示例中，阳极化工艺对约20%与约100%之间的冷喷涂层102进行阳极化以 形成阳极化层108。在一个实施例中，阳极化约50%的冷喷涂层102。将在下文中更详细地描 述阳极化工艺。
[0025] 此外，冷喷涂层104在形成之后可具有相对较高的平均表面粗糙度(例如，具有约 200微英寸的平均表面粗糙度）。在一个实施例中，在阳极化之前，改变冷喷涂层104的平均 表面粗糙度。例如，可通过化学机械抛光(CMP)或机械抛光或其他适合的方法使冷喷涂层 104的表面光滑。在一个示例中，改变冷喷涂层104的平均表面粗糙度以具有约2微英寸至约 2