用于关键腔室组件的等离子体喷洒涂布工艺改良的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开之实施例大体而言关于涂布陶瓷的物件以及将陶瓷涂层施加于基板的工 〇
[0002] 背景
[0003] 在半导体工业中，器件是由多个制造工艺所制作，该等制造工艺可生产尺寸不断 缩小的结构。某些制造工艺，例如等离子体蚀刻和等离子体清洗工艺可使基板曝露于高速 的等离子体流，以蚀刻或清洗基板。等离子体可能是有高度侵蚀性的，并可能侵蚀处理腔室 和其它曝露于等离子体的表面。这种侵蚀可能会产生颗粒，因而经常污染正被处理的基板， 造成器件具有缺陷。
[0004] 由于器件几何尺寸的缩小，故器件对缺陷的敏感度提高，因而器件对颗粒污染物 的要求便越来越严格。因此，随着器件几何尺寸的缩小，可允许的颗粒污染水平可能会被降 低。为了最少化等离子体蚀刻及/或等离子体清洗工艺带来的颗粒污染，已经开发出可耐等 离子体的腔室材料。不同的材料提供了不同的材料性质，例如耐等离子体性、刚性、弯曲强 度、耐热冲击性等等。另外，不同的材料具有不同的材料成本。因此，有些材料具有优异的耐 等离子体性，其它的材料具有较低的成本，还有其它的材料具有优异的弯曲强度及/或耐热 冲击性。
[0005] 概要
[0006] 在一个实施例中，一种涂布陶瓷的物件包括基板和该基板上的陶瓷等离子体喷洒 涂层。为了制造该涂布陶瓷的物件，决定等离子体喷枪功率、粉末给料速率以及载体气体， 并且将导电性基板等离子体喷洒涂布陶瓷涂层。
[0007] 附图简述
[0008] 在附图的图中藉由举例的方式而不是藉由限制的方式图示出本发明，其中相同的 标号表示类似的组件。应当注意的是，在本揭示中对于"一"或"一个"实施例的不同引用不 一定是指相同的实施例，并且这样的引用意指至少一个。
[0009] 图1图示依据本发明一个实施例的制造系统的示例性架构；
[0010]图2图示在基板上进行等离子体蚀刻的系统的一个实施例；
[0011] 图3图标在介电蚀刻组件或其它用于侵蚀性系统的物件上等离子体喷洒涂层的系 统；
[0012] 图4为图示依据本揭示的实施例制造涂布物件的工艺的流程图；
[0013] 图5图示依据本发明的实施例涂布陶瓷的物件的样品的一对显微照片；
[0014] 图6图示使用各种等离子体喷洒参数形成的陶瓷涂层的剖面侧视图；
[0015] 图7图示另外的使用各种等离子体喷洒参数形成的陶瓷涂层的剖面侧视图；
[0016] 图8图示陶瓷涂层的顶视显微照片；
[0017] 图9图示另外的陶瓷涂层的顶视显微照片；
[0018] 图10图示使用不同涂布角度和进料速率制造的陶瓷涂层的顶视显微照片；
[0019] 图11图示使用各种输入参数的陶瓷涂层的剖面显微照片；以及
[0020] 图12图示使用各种输入参数的陶瓷涂层的剖面显微照片。
[0021] 实施例具体描述
[0022] 本揭示的实施例针对以陶瓷涂层涂布物件的工艺。在一个实施例中，将物件粗糙 化然后涂布陶瓷涂层。可以将用于粗糙化和涂布的参数最佳化，以最大化涂布到基板的陶 瓷涂层的黏着强度，从而减少未来陶瓷涂层从物件剥离。等离子体喷洒工艺的最优化可以 包括等离子体功率（电压和电流的副产品）、主要和次要的气体流动速率、粉末大小和粉末 材料组成及/或粉末进料速率的最优化。其它的最优化参数可以包括喷枪距离、喷枪移动速 度、喷枪移动间距等。
[0023] 物件的陶瓷涂层可以是高度耐等离子体刻蚀的，并且基板可以具有优异的机械性 质，例如高的弯曲强度和高的耐热冲击性。涂布的陶瓷物件的效能性质可以包括相对较高 的热性能、相对较长的寿命以及少的晶圆上粒子和金属污染。
[0024]本文中使用的术语"大约"和"约"，这些都旨在表示在±10%之内的标称值是精确 的。本文中所描述的物件可以是曝露于等离子体的结构，例如用于等离子体刻蚀机(亦习知 为等离子体蚀刻反应器）的腔室组件。举例来说，该物件可以是等离子体蚀刻机、等离子体 清洗机、等离子体推进系统等等的墙壁、基座、气体分配板、喷洒头、基板夹持框架等。
[0025] 此外，本文所述的实施例参照涂布陶瓷的物件，当用于富含等离子体的工艺的处 理腔室时，该物件可以使颗粒污染减少。然而，应该理解的是，本文所讨论的涂布陶瓷的物 件当用于其它工艺的处理腔室(例如非等离子体蚀刻机、非等离子体清洗机、化学气相沉积 (CVD)腔室、物理气相沉积(PVD)腔室等等）时也可以提供减少的颗粒污染。此外，参照高性 能材料(HPM)陶瓷涂层(下面描述)来描述一些实施例。然而，应该了解的是，该等实施例同 样适用于其它耐等离子体的陶瓷(例如其它的含钇陶瓷）。
[0026] 图1图标制造系统100的示例性架构。制造系统100可以是陶瓷制造系统。在一个实 施例中，制造系统100包括连接到设备自动化层115的处理设备101。处理设备101可以包括 喷砂机102、一或多个湿清洗机103、陶瓷涂布机104及/或一或多个研磨机105。制造系统100 可以进一步包括一或多个连接到设备自动化层115的计算装置120。在替代的实施例中，制 造系统100可以包括更多或更少的组件。举例来说，制造系统100可以包括没有设备自动化 层115或计算装置120的手动操作(例如离线的)处理设备101。
[0027] 喷砂机102是配置来粗糙化物件表面的机器，该物件例如物品。喷砂机102可以是 喷砂柜、手持喷砂机或其它类型的喷砂机。喷砂机102藉由使用砂粒或颗粒来轰击基板而粗 糙化基板。在一个实施例中，喷砂机102向基板触发陶瓷砂粒或颗粒。藉由喷砂机102实现的 粗糙度可以基于用以触发砂粒的力、砂粒的材料、砂粒的大小、从基板到喷砂机的距离、处 理的持续时间等等。在一个实施例中，喷砂机使用范围内的砂粒大小来粗糙化陶瓷物件。
[0028] 在替代的实施例中，也可以使用喷砂机102以外其它类型的表面粗糙化机。举例来 说，可以使用电动研磨垫来粗糙化陶瓷基板的表面。当研磨垫被压向物件的表面时，磨砂机 可以旋转或振动研磨垫。由研磨垫实现的粗糙度可以取决于施加的压力、振动或转动速率 及/或研磨垫的粗糙度。
[0029] 湿清洗机103是使用湿清洗工艺清洗物件(例如物品）的设备。湿清洗机103包括充 满液体的湿浴，其中基板被浸没，以清洗该基板。在清洗过程中，湿清洗机103可以使用超声 波搅动湿浴，以提高清洗的功效。本文中将此称为超声波处理湿浴。
[0030] 在其它的实施例中，还可以使用其它类型的清洗机来清洗物件，例如干洗机。干洗 机可以藉由施加热、藉由施加气体、藉由施加等离子体等来清洗物件。
[0031] 陶瓷涂布机104是一种配置来将陶瓷涂层施加于基板表面的机器。在一个实施例 中，陶瓷涂布机104是一种等离子体喷洒机，该等离子体喷洒机等离子体喷洒陶瓷涂层到陶 瓷基板上。在替代的实施例中，陶瓷涂布机104可以应用其它的热喷洒技术，例如爆炸喷洒、 金属电弧喷洒、高速氧燃料(Η V 0 F)喷洒、火焰喷洒、暖喷洒，而且可以使用冷喷洒。此外，陶 瓷涂布机104可以进行其它的涂布工艺，例如气溶胶沉积，而且可以使用电镀、物理气相沉 积(PVD)及化学气相沉积(CVD)来形成陶瓷涂层。
[0032] 研磨机105是具有研磨盘的机器，该研磨盘可研磨及/或抛光物件的表面。研磨机 105可以包括抛光/研磨系统，例如粗研磨站、化学机械研磨(CMP)装置等等。研磨机105可以 包括支撑基板的平台以及在旋转的时候被压向基板的研磨盘或抛光垫。
[0033] 这些研磨机105研磨陶瓷涂层的表面，以降低陶瓷涂层的粗糙度及/或减少陶