通过原子层沉积来沉积的抗侵蚀金属氟化物涂层的制作方法

本公开的实施例涉及抗侵蚀金属氟化物涂层、被涂覆的制品以及使用原子层沉积来形成这类涂层的方法。

背景技术：

1、在半导体行业中，器件通过产生不断减小尺寸的结构的数个制造工艺来制造。一些制造工艺，诸如等离子体蚀刻和等离子体清洁工艺，将基板暴露于等离子体的高速流以蚀刻或清洁该基板。等离子体可能具有高度腐蚀性，并且可能腐蚀暴露于等离子体的处理腔室和其他表面。这种腐蚀可能产生颗粒，所述颗粒经常污染正被处理的基板，从而助长器件缺陷。含氟等离子体(其可包括氟化物离子和自由基)可能特别地苛刻，这导致由等离子体与处理腔室内的材料相互作用产生的颗粒。等离子体可损伤腔室部件的保护涂层和下层材料；它们可造成保护涂层的表面损坏以及增加开裂和层离的风险。由腔室表面的缓慢的氟化引起的自由基重组速率漂移也可造成晶片工艺漂移。

2、随着器件几何形状缩小，对缺陷的敏感性增加并且颗粒污染物要求(即，晶片上性能)变得更加严格。为了最小化由等离子体蚀刻和/或等离子体清洁工艺引入的颗粒污染，已开发出对于等离子体有抵抗性的腔室材料。这样的抗等离子体材料的示例包括由al2o3、aln、sic、y2o3、石英和zro2组成的陶瓷。不同的陶瓷提供不同的材料性质，诸如抗等离子体性、刚性、弯曲强度、抗热震性等等。而且，不同的陶瓷具有不同的材料成本。相应地，一些陶瓷具有优异的抗等离子体性，其他陶瓷具有较低的成本，并且又另外的陶瓷具有优异的弯曲强度和/或抗热震性。

3、由al2o3、aln、sic、y2o3、石英和zro2形成的等离子喷涂涂层可减少来自腔室部件的颗粒产生，但是这种等离子喷涂涂层不能渗透并涂覆诸如喷头的孔之类的高纵横比特征。尽管一些沉积技术能够涂覆高纵横比特征，但得到的涂层在某些等离子体环境(例如，含氟等离子体)中可能侵蚀并形成颗粒，或遭受因涂层中的不充分互扩散而引起的层的机械分离。

技术实现思路

1、本文所述的实施例涉及一种制品，包括：主体；以及在所述主体的表面上的含稀土金属的氟化物涂层，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属以及约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选择自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪、铝和钽，其中所述第一金属不同于所述第二金属，并且其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。

2、进一步的实施例涉及一种方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上共沉积含稀土金属的氟化物涂层，其中共沉积含稀土金属的氟化物涂层包括：使所述表面与第一前驱物接触长达第一持续时间以形成包括第一金属(m1)的部分金属吸附层，其中所述第一前驱物选自由含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物和含钽前驱物组成的群组；使所述部分金属吸附层与不同于所述第一前驱物的第二前驱物接触长达第二持续时间，以形成包括第一金属(m1)和第二金属(m2)的共吸附层，其中所述第二金属前驱物选自由含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物和含钽前驱物组成的群组，其中所述第一金属不同于所述第二金属；以及使所述共吸附层与反应物接触以形成所述含稀土金属的氟化物涂层，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的所述第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的所述第二金属；其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。

3、根据实施例，还描述了一种方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上共沉积含稀土金属的氟化物涂层，其中共沉积含稀土金属的氟化物涂层包括：执行至少一个共配量循环，包括：使所述表面与第一前驱物和第二前驱物的混合物接触长达第一持续时间以形成共吸附层，其中所述第一前驱物和所述第二前驱物各自从由以下项组成的群组中选取：含稀土金属的前驱物、含锆前驱物、含铪前驱物、含铝前驱物以及含钽前驱物；以及使所述共吸附层与含氟反应物接触以形成所述含稀土金属的氟化物涂层，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪、铝和钽，其中所述第一金属与所述第二金属不同，并且其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括所述第一金属和所述第二金属的均匀混合物。

4、根据实施例，在本文中还描述了一种方法，包括：使用原子层沉积在制品的表面上沉积含稀土金属的氟化物涂层，其中沉积所述含稀土金属的氟化物涂层包括：使所述表面与所述第一前驱物接触长达第一持续时间以形成第一金属吸附层；使所述第一金属吸附层与含氟反应物接触以形成第一金属氟化物层，使所述第一金属氟化物层与所述第二前驱物接触长达第二持续时间以形成第二金属吸附层；使所述第二金属吸附层与所述含氟反应物或附加的含氟反应物接触以形成第二金属氟化物层，从所述第一金属氟化物层以及所述第二金属氟化物层形成所述含稀土金属的氟化物涂层，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括约1摩尔％至约40摩尔％的第一金属和约1摩尔％至约40摩尔％的第二金属，其中所述第一金属和所述第二金属独立地选自由以下项组成的群组：稀土金属、锆、铪和钽，其中所述第一金属与所述第二金属不同。

技术特征：

1.一种制品，包括：

2.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层具有约5nm至约10μm的厚度。

3.如权利要求1所述的制品，其中所述制品是处理腔室的部件，所述处理腔室的部件选自由以下项组成的群组：腔室壁、喷头、喷嘴、等离子体产生单元、射频电极、电极壳体、扩散器以及气体管线。

4.如权利要求1所述的制品，其中所述主体包括从由以下项组成的群组中选取的材料：铝、钢、硅、铜和镁。

5.如权利要求1所述的制品，其中所述第一金属包括从由以下项组成的群组中选取的稀土金属：钇、铒、镧、镥、钪、钆、钐和镝。

6.如权利要求1所述的制品，其中所述第一金属包括钇，并且其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括浓度为约1摩尔％至约40摩尔％的锆。

7.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括从由以下项组成的群组中选取的成分：yxzryfz和yxhfyfz。

8.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括：包括所述第一金属和所述第二金属的共吸附层与反应物的产物。

9.如权利要求1所述的制品，其中所述缓冲层具有约10nm至约1.5μm的厚度。

10.如权利要求1所述的制品，其中所述缓冲层包括无定形氧化铝。

11.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层的厚度与所述缓冲层的厚度的比率为约200:1至约1:200。

12.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层在埃量级上是均匀的。

13.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层没有来自互扩散的一个或多个金属相。

14.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层没有相分离。

15.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括从由以下项组成的群组中选取的成分：yxtayfz和erxtayfz。

16.如权利要求1所述的制品，其中所述含稀土金属的氟化物涂层包括从由以下项组成的群组中选取的成分：erxzryfz和erxhfyfz。

17.如权利要求1所述的制品，其中所述缓冲层具有介于所述制品的热膨胀系数与所述含稀土金属的氟化物涂层的热膨胀系数之间的热膨胀系数。

18.一种制品，包括：

19.一种制品，包括：

技术总结
本公开的实施例涉及制品、被涂覆的制品以及用含稀土金属的氟化物涂层来涂覆这类制品的方法。所述涂层可至少包含已经被共沉积至所述制品的表面上的第一金属(例如，稀土金属、钽、锆等)和第二金属。所述涂层可包括第一金属和第二金属的均匀混合物，且不包含涂层中的层之间的机械分离。

技术研发人员：邬笑炜,J·Y·孙,M·R·赖斯
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16