专利名称：用于邻接在处理元件上的相邻覆层的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在处理元件上形成保护阻挡层的方法，并且更具体地涉及一种用于在处理元件上邻接相邻的保护阻挡层的方法。
背景技术：
在半导体工业中制造集成电路(IC)时，典型地使用等离子体来在等离子体反应器中产生和帮助表面化学反应，这对于从基底上去除材料和在该基底上淀积材料来说是必要的。一般地，通过将电子加热到足以维持与供应的处理气体发生电离碰撞的能量，而在真空条件下在等离子体反应器中形成等离子体。此外，加热的电子可以具有足以维持游离碰撞的能量，并且因此选择在预定条件下(例如，腔室压力、气体流动速率等)的一组特定的气体，以产生适合于所述腔室中进行的特定过程(例如，蚀刻过程，其中从基底上去除材料，或者淀积过程，其中将材料加到了所述基底上)的大量带电的粒种和化学活性粒种。
尽管形成大量的带电粒种(离子等)和化学活性粒种是在基底表面完成等离子体处理系统的功能(即，材料蚀刻，材料淀积等)所必须的，但是在处理腔室内部的其它组件表面被暴露在物理和化学活性等离子体中，并且会腐蚀。在等离子体处理系统中暴露组件的腐蚀可能导致等离子体处理性能的逐渐的降级，并且最终导致该系统的完全失效。
为了减少由于暴露于处理等离子体而受到的损害，已知的暴露于处理等离子体的等离子体处理系统的组件被覆盖保护阻挡层。例如，由铝制成的组件可以作阳极化处理，以产生氧化铝的表面层，该表面层抗等离子体。在另一个例子中，例如由硅、石英、氧化铝、碳或者碳化硅制成的自耗或者可替换组件可以被插入所述加工腔室中，以保护更有价值的组件的表面，所述更有价值的组件在频繁的替换时会产生更大的成本。另外，希望选择这样的表面材料，所述材料会使有害的污染物、杂质等引入到处理等离子体的风险最小化，并且使引入到在所述基底上形成的器件上的可能最小化。
在两种情况下，或者由于保护阻挡层的整体性，或者由于保护阻挡层制造的整体性造成的保护覆层的不可避免的失效，和可替换组件的消耗特性要求频繁地维护等离子体处理系统。该频繁的维护能够产生与等离子体处理停机和新等离子体加工腔室组件的成本，该成本可能过高。
发明内容
描述了一种用于在处理元件上形成保护阻挡层的方法。
一种用于在处理元件邻接两个或更多个保护阻挡层的方法，包括在所述处理元件上限定一个过渡区域，其中所述过渡区域包括第一保护阻挡层和第二保护阻挡层的重叠部分；将所述第一保护阻挡层施加于所述处理元件的第一区域，所述第一区域包括所述过渡区域；处理所述处理元件的第二区域，以提高所述第二保护阻挡层的附着力，所述第二区域包括所述过渡区域；和施加所述第二保护阻挡层于所述第二区域。
用于处理系统的处理元件，包括与所述处理元件上的第一区域结合的第一保护阻挡层；和与所述处理元件上的第二区域结合的第二保护阻挡层，其中所述第一区域和所述第二区域相互重叠以形成一个过渡区域。
结合附图，通过对本发明举例的实施例的详细说明，本发明的这些和其它优点将变得更加明显和更加容易理解；其中图1表示了根据本发明的一个实施例的一个等离子体处理系统的示意简图；图2A表示了如图1所示的等离子体处理系统中的一个处理元件的一部分的放大的横剖视图；图2B表示了如图1所示的等离子体处理系统中的一个处理元件的一部分的另一个放大的横剖视图；图2C表示了如图1所示的等离子体处理系统中的一个处理元件的一部分的另一个放大的横剖视图；图2D表示了如图1所示的等离子体处理系统中的一个处理元件的一部分的另一个放大的横剖视图；图3表示在根据本发明的一个实施例的等离子体处理系统中的一个处理元件上形成保护阻挡层的方法。
具体实施例方式
一个等离子体处理系统1，例如一个能够进行等离子体蚀刻的等离子体处理系统1在图1中进行了表示。所述等离子体处理系统1包括一个加工腔室10、一个上部组件20、一个上壁24、一个用于支撑基底35的基底支座30、和一个联接于用于在所述加工腔室10中提供负压气氛11的一个真空泵(未示出)的吸气管40。加工腔室10能够例如方便在与基底35相邻的处理空间12中形成处理等离子体。所述等离子体处理系统1可以构造成处理各种基底(即，200mm基底，300mm基底，或更大)。
在图示的实施例中，上部组件20可以包括盖、气体喷射组件、上部电极阻抗匹配网络(impedance match network)中的至少一个。例如，上壁24可以例如构造成包括一个电极，所述电极具有一个电极板，所述电极板与一个射频(RF)源联接，并且由此形成一个用于所述等离子体处理系统1的上部电极。在另一个变换的实施例中，所述上部组件20包括一个盖和一个上壁24，其中所述上壁24保持在与加工腔室10的电位相等的电位。例如，所述加工腔室10、上部组件20、和上壁24能够电连接到接地电位，并且形成了用于等离子体处理系统1的接地壁。
加工腔室10可以例如进一步包括一个淀积罩14，用于保护所述等离子体加工腔室10防止其受到处理空间12中的处理等离子体的影响，并且还包括一个光学观察口16。光学观察口16可以包括一个光学视窗17，所述光学视窗17与一个光学视窗淀积罩18的后侧联接，并且一个光学视窗凸缘19可以构造成将所述光学视窗17联接于所述光学视窗淀积罩18。密封元件，例如O形环，可以设置在所述光学视窗凸缘19和所述光学视窗17之间，设置在光学视窗17和光学视窗淀积罩18之间，设置在光学视窗淀积罩18和加工腔室10之间。光学视窗淀积罩18可以延伸穿过淀积罩14内的一个开口70。所述光学观察口16，例如，可以允许对处理空间12中的处理等离子体的发射光进行监视。
基底支座30，可以例如，进一步包括一个竖直移位装置50，所述竖直移位装置50被一个联接于所述基底支座30和所述加工腔室10的波纹管52包围着，所述波纹管构造成将所述竖直移位装置50与所述加工腔室10中的负压气氛11密封隔开。另外，波纹管罩54可以例如联接于基底支座30，并且构造成用于保护所述波纹管52，防止其受到处理等离子体的影响。基底支座30可以另外联接到聚焦环60，并且可选择地，可以联接到罩环56。此外，挡板58可以例如靠近所述基底支座30的外周延伸。
基底35可以例如借助于一个自动化基底转移系统通过一个槽阀(slot valve)(未图示)和腔室穿通装置(chamber feedthrough)(未图示)传送到加工腔室10中和从中出来，在该自动化基底转移系统中，所述基底由容纳在基底支座30中的基底顶杆(未图示)接收，并且通过容纳在该基底支座30中的装置机械地传送。一旦基底35由所述基底转移系统接收，该基底将下降到基底支座30的一个上表面上。
基底35可以，例如，通过一个静电夹持系统被固定到所述基底支座30上。此外，基底支座30可以，例如，进一步包括一个冷却系统，所述冷却系统包括再循环冷却剂流，后者从基底支座30接收热量并且将该热量传递到热交换系统(未图示)，或者当加热时，将热量从热交换系统传递到基底支座30。此外，例如，可以通过背面气体系统将气体输送到所述基底35背面，以提高基底35和基底支座30之间的气隙热传导。当需要将基底温度控制在较高或者较低温度时可以使用这种系统。在其它实施例中，加热元件，例如电阻加热元件或者热电加热装置/冷却装置可以包括在内。
在图1所示的实施例中，基底支座30可以包括一个电极，RF能量通过该电极被结合到所述处理空间12中的处理等离子体。例如，通过从一个RF发生器(未图示)经一个阻抗匹配网络(未图示)而将RF能量输送到基底支座30，由此在RF电压下可以使基底支座30受到电偏压。RF偏压可以用于加热电子以形成和维持等离子体。在这种构造中，所述系统可以作为一个反应离子蚀刻(RIE)反应器而工作，其中所述腔室和上部气体喷射电极用作接地表面。用于RF偏压的典型的频率可以在1MHz至100MHz的范围内，例如13.56MHz。用于等离子体处理工艺的RF系统对本领域的普通技术人员来说已经众所周知。
或者，可以使用平行板、电容耦合等离子体(CCP)源、电感耦合等离子体(ICP)源、变压器耦合等离子体(TCP)源及它们任意的组合，并且在设有或者没有DC磁体系统的情况下形成在处理空间12中的处理等离子体。或者，所述处理空间12中的处理等离子体可以使用电子回旋加速器谐振(ECR)形成。在另一个实施例中，通过发射螺旋型波而形成处理空间12中的处理等离子体。在再一个实施例中，由传播的表面波而形成处理空间12中的处理等离子体。
仍参照图1，等离子体处理装置1包括一个或多个等离子体处理元件，每个等离子体处理元件可以暴露于处理空间12中的处理等离子体中，并且因此在处理过程中受到潜在的腐蚀作用。例如，所述一个或多个处理元件可以包括电极板、淀积罩、腔室衬垫、波纹管罩、挡板、光学视窗淀积罩、罩环、聚焦环等。为了减轻暴露的处理元件由于处理等离子体的作用而腐蚀和随后对基底的污染，所述处理元件覆盖了保护阻挡层。
在一个实施例中，如图2A所示，处理元件100包括一个过渡区域110，其中第一保护阻挡层120与第二保护阻挡层130邻接。例如，所述过渡区域可以限定第一保护阻挡层120和第二保护阻挡层130之间相互重叠的范围。如图2A所示，所述过渡区域110可以包括一个边缘，其中所述边缘的特征在于具有至少一个边缘半径112。此外，在该例子中，所述过渡区域110可以在所述边缘的半径弧的0至100％的范围内延伸。
任一个保护阻挡层120、130可以例如，包括表面阳极处理层、用等离子体电解氧化而形成的覆层或者喷涂覆层例如热喷涂覆层中的一个。在一个实施例中，任一个保护阻挡层120、130可以包括Al2O3和Y2O3至少之一。在另一个实施例中，任一个保护阻挡层120、130包括第III-栏元素(周期表中第III栏的元素)和稀土元素中的至少一种元素。在另一个实施例中，所述第III-栏元素包括钇、钪和镧中的至少一种。在另一个实施例中，所述稀土元素包括铈、镝和铕中的至少一种。在另一个实施例中，形成保护阻挡层的化合物包括氧化钇(Y2O3)、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、CeO2、Eu2O3和DyO3中的至少一种。在另一个实施例中，任一个保护阻挡层120、130可以包括Keronite(表面覆层处理，可以从Keronite先进表面技术有限公司获得，具体地址为PO Box 700，Granta Park，Great Abington，Cambridge CB1 6ZY，UK)。在另一个实施例中，任一个保护阻挡层120、130可以包括硅、碳化硅、氧化铝、Teflon、Vespel、或Kapton中的至少一种。例如，所述第一保护阻挡层120可以包括表面阳极处理层，第二保护阻挡层130可以包括喷涂覆层。
如图2A所示，所述过渡区域110可以包括处理元件100的一个边缘，并且该边缘可以机加工成包括一个边缘半径112。所述边缘半径112可以超过0.5mm，并且例如在0.5mm至2mm的范围内。或者，边缘半径112可以超过2mm。或者，边缘半径可以达到无限值半径(即，平直表面)。如图2B所示，所述第一保护阻挡层120可以施加于所述处理元件的第一区域140，以在所述过渡区域110的至少一部分上延伸。例如，当所述过渡区域110包括一个边缘时，第一保护阻挡层120在所述过渡区域110上的延伸范围应当包括所述边缘半径弧的至少50％，并且理想的是，所述延伸范围在所述边缘半径弧的90％至110％。第一保护阻挡层的应用可以包括遮盖处理元件的某些区域或者表面，以防止将所述第一保护阻挡层120施加于这些区域/表面。此外，第一保护阻挡层120的应用还可以包括随后对处理元件100不希望应用第一保护覆层120的区域或表面再进行机加工。
在施加第一保护阻挡层120之后，可以对处理元件100的第二区域142进行改变，以使该第二区域142的表面层变粗糙。对第二区域142的改变可以例如，包括喷砂处理。如图2C所示，第二区域142(由粗虚线显著表示)包括所述第一区域140的一部分，并且在所述处理元件的过渡区域110的至少一部分延伸。例如，当所述过渡区域110包括一个边缘时，所述第二区域142的延伸范围应当包括所述边缘半径弧的至少50％，如图2C所示。
在改变第二区域142之后，可以将第二保护阻挡层130施加于处理元件的第三区域144，以在所述过渡区域110延伸，并且部分地覆盖第一保护阻挡层120。例如，当过渡区域110包括一个边缘时，第二保护阻挡层130在过渡区域110的延伸范围应当包括所述边缘半径弧的至少50％，并且理想的是，该延伸范围在所述边缘半径弧的90％至110％，如图2D所示。第二保护阻挡层130的应用可以包括遮盖处理元件的某些区域或者表面，以防止将第二保护阻挡层130施加于这些区域/表面。
图3表示邻接根据上面描述的相邻的覆层的方法。所述方法以流程图500表示，并且从步骤510开始，其中在处理元件的至少一部分上限定了一个过渡区域。例如，所述过渡区域可以包括一个边缘的至少一部分，所述边缘在所述处理元件上具有一个边缘半径。所述处理元件可以例如使用机加工、抛光或者研磨中的至少一种工艺制造。例如，如上所述的处理元件可以根据机械图纸设定的规格机加工，并且使用传统的技术包括铣床等。使用例如铣床来机加工元件的技术对于机加工类似材料的领域的技术人员来说是众所周知的。处理元件可以例如包括铝。
在步骤520，在所述处理元件的第一区域形成了第一保护阻挡层。其中所述第一区域包括处理元件的过渡区域。第一保护阻挡层可以例如包括表面阳极处理层。可以采取遮盖或者再机加工中的至少一种来确保第一保护阻挡层与所述第一区域的一致。
在步骤530，也占据所述过渡区域的处理元件的第二区域可以被改变，以提高第二保护阻挡层的附着力，特别是在过渡区域上。对第二区域进行改变可以例如包括喷砂。
在步骤540，在所述处理元件的第二区域形成了一个第二保护阻挡层。所述第二保护阻挡层可以例如包括表面喷涂覆层。可以采取遮盖或者再机加工中的至少一种来确保第二保护阻挡层与所述第二区域的一致。
尽管如上所述只对本发明的某些举例的实施方式进行了详细描述，本领域的普通技术人员显然会理解，在示例的实施方式的基础上可以有很多改进而不会从实质上脱离本发明的新颖构思和优点。因此，所有类似的改进都应当包括在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种用于在处理元件上邻接至少两个保护阻挡层的方法，包括在所述处理元件上限定一个过渡区域，其中所述过渡区域包括第一保护阻挡层和第二保护阻挡层的重叠部分；将所述第一保护阻挡层施加于所述处理元件的第一区域，所述第一区域包括所述过渡区域；处理所述处理元件的第二区域，以提高所述第二保护阻挡层的附着力，所述第二区域包括所述过渡区域；和施加所述第二保护阻挡层于所述第二区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过渡区域包括至少一部分边缘。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述边缘的特征在于具有至少一个边缘半径。
4.如权利要求3所述的方法，还包括形成所述边缘，其特征在于，所述边缘包括一个边缘半径，并且所述边缘半径的范围为0.5mm至5mm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述边缘半径的范围为0.5mm至2mm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括表面阳极处理层、用等离子体电解氧化而形成的覆层和喷涂覆层中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括氧化铝、碳、碳化硅、硅、石英、Teflon、Vespel和Kapton中的至少一种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括第III-栏元素和稀土元素中的至少一种元素。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括氧化钇(Y2O3)、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、CeO2、Eu2O3和DyO3中的至少一种。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一保护阻挡层包括表面阳极处理层，所述第二保护阻挡层包括喷涂覆层。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理方法包括喷砂工艺。
12.用于一种处理系统的处理元件，包括与所述处理元件上的第一区域结合的第一保护阻挡层；和与所述处理元件上的第二区域结合的第二保护阻挡层，其中所述第一区域和所述第二区域相互重叠以形成一个过渡区域。
13.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第二区域被处理，以提高所述第二保护阻挡层的附着力。
14.如权利要求13所述的处理元件，其特征在于，所述处理方法包括喷砂工艺。
15.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述过渡区域包括边缘的至少一部分。
16.如权利要求15所述的处理元件，其特征在于，所述边缘的特征在于至少一个边缘半径。
17.如权利要求16所述的处理元件，其特征在于，所述边缘包括一个边缘半径，并且所述边缘半径的范围为0.5mm至5mm。
18.如权利要求17所述的处理元件，其特征在于，所述边缘半径的范围为0.5mm至2mm。
19.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括表面阳极处理层、用等离子体电解氧化而形成的覆层和喷涂覆层中的至少一种。
20.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括氧化铝、碳、碳化硅、硅、石英、Teflon、Vespel和Kapton中的至少一种。
21.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括第III-栏元素和稀土元素中的至少一种元素。
22.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一保护阻挡层和所述第二保护阻挡层包括氧化钇(Y2O3)、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、CeO2、Eu2O3和DyO3中的至少一种。
23.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一保护阻挡层包括表面阳极处理层，所述第二保护阻挡层包括喷涂覆层。
24.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一和第二保护阻挡层包括相同的材料。
25.如权利要求12所述的处理元件，其特征在于，所述第一和第二保护阻挡层包括不同的材料。
全文摘要
被施加于一个等离子体处理系统的处理元件上的两个或更多个覆层用保护阻挡层或者覆层处理。描述了一种用于邻接在所述处理元件上的两个或更多个覆层的方法。施加第一保护阻挡层之后，对所述第一保护阻挡层的一部分进行处理。然后将第二保护阻挡层施加于一个区域的至少一部分上，该区域即是施加了所述第一保护阻挡层的区域。
文档编号H01R24/00GK1768341SQ200480008608
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月17日 优先权日2003年3月31日
发明者G·埃舍尔, M·A·艾伦, 工藤恭久 申请人:东京毅力科创株式会社