具有抗等离子体保护层的基板支撑组件的制作方法
【专利说明】具有抗等离子体保护层的基板支撑组件
[0001]相关申请案
[0002]本专利申请案主张根据专利法于2012年12月4日提出申请的美国临时申请案第61/733，349号的权益，且进一步主张根据专利法于2013年3月15日提出申请的美国临时申请案第61/791，669号的权益。
技术领域
[0003]本发明的实施例大体而言关于具有抗等离子体保护层的基板支撑组件，诸如静电夹盘。
[0004]背景
[0005]在半导体工业中，装置藉由产生大小日益减小的结构的大量制造工艺制造。诸如等离子体蚀刻工艺及等离子体清洗工艺的一些制造工艺将基板暴露至高速等离子体流以蚀刻或清洗基板。等离子体可为高度腐蚀的，且等离子体可腐蚀处理腔室及暴露至等离子体的其他表面。
[0006]概要
[0007]在一个实施例中，基板支撑组件包含陶瓷主体、接合至陶瓷主体的下表面的导热基座及覆盖陶瓷主体的上表面的保护层，其中保护层为纪销石植石(yttrium aluminumgarnet ；YAG)或陶瓷化合物，该陶瓷化合物包含Y4Al2O9及固体溶液Y 203_Zr02。在一个实施例中，保护层经由离子辅助沉积(1n assisted deposit1n ；IAD)或等离子体喷涂沉积于陶瓷主体的上表面。在另一实施例中，保护层为块烧结陶瓷主体，该块烧结陶瓷主体经由热处理扩散接合至陶瓷主体。
[0008]附图简述
[0009]本发明藉由举例而非限制的方式图示于附图的图式中，其中相同元件符号指示相同元件。应注意，本揭示案中对“一”或“一个”实施例的不同参考不一定为相同实施例，且此等参考意指至少一个实施例。
[0010]图1描绘处理腔室的一个实施例的截面图；
[0011]图2描绘基板支撑组件的一个实施例的分解图；
[0012]图3描绘基板支撑组件的一个实施例的侧视图；
[0013]图4A描绘基板支撑件的一个实施例的分解侧视图；
[0014]图4B描绘基板支撑件的另一实施例的分解侧视图；
[0015]图5图示用于在基板支撑表面的陶瓷主体上形成保护层的工艺的一个实施例；
[0016]图6图示用于在基板支撑表面的陶瓷主体上形成保护层的工艺的另一实施例；及
[0017]图7图示用于在基板支撑表面的陶瓷主体上形成保护层的工艺的又一实施例。
[0018]实施方式详述
[0019]本发明的实施例提供具有保护层的基板支撑组件，该保护层经形成于基板支撑组件的陶瓷主体之上。保护层可提供等离子体抗蚀性用于保护陶瓷主体。保护层可为钇铝石榴石(YAG)或陶瓷化合物，该陶瓷化合物包括Y4Al2O9及固体溶液Y 203-Zr02。藉由保护层提供的改良的抗腐蚀性可提高基板支撑组件的使用寿命，同时减少维护及制造成本。
[0020]应注意，本文参阅诸如静电夹盘(electrostatic chuck ;ESC)的基板支撑组件描述实施例。然而，应理解，实施例亦可应用于经暴露至等离子体的其他结构。举例而言，实施例可应用于等离子体蚀刻器、等离子体清洁器、等离子体推进系统等的陶瓷涂布的环、壁、基座、气体分配板、喷洒头、衬里、衬里套组、遮蔽、等离子体屏幕、流量均衡器、腔室壁、冷却基座等。
[0021]对于应用于上述腔室元件的任何者的本发明的实施例，保护层可为包括Y4Al2O9及固体溶液Y2O3-ZrO2的复合陶瓷。保护层可经涂覆于现有材料之上(例如，为上涂层)，或保护层可为唯一保护层。尽管已关于包括Y4Al2O9及固体溶液Y2O3-ZrO2的陶瓷化合物(本文称为复合陶瓷)论述某些实施例，但亦可使用其他抗等离子体陶瓷。此等其他抗等离子体陶瓷可包括纪销石植石(YAG)、氧化纪稳定的氧化错(yttria stabilized zirconia ；YSZ)或各种基于氧化钇的固体溶液。
[0022]图1为半导体处理腔室100的一个实施例的截面图，该半导体处理腔室100具有安置于该半导体处理腔室100中的基板支撑组件148。基板支撑组件148具有陶瓷的保护层136，该陶瓷可为复合陶瓷或其他陶瓷。复合陶瓷由化合物Y4Al2O9(YAM)及固体溶液Y2_xZrx03 (Y2O3-ZrO2固体溶液)组成。保护层136可为由陶瓷粉末或陶瓷粉末的混合物产生的烧结的块陶瓷制品。或者，保护层136可为藉由等离子体喷涂(或热喷涂)陶瓷粉末的混合物产生的等离子体喷涂或热喷涂的层。或者，保护层136可为使用块复合陶瓷靶材或其他块陶瓷靶材沉积的离子辅助沉积(IAD)涂层。
[0023]在一个实施例中，复合陶瓷涂层由化合物Y4Al2O9(YAM)及固体溶液Y2_xZrx03 (Y2O3-ZrO^体溶液)组成。在又一实施例中，复合陶瓷涂层包括62.93摩尔％的Y2O3^23.23摩尔%的IrQ2R 13.94摩尔%的Al 203。在另一实施例中，复合陶瓷涂层可包括在50摩尔％至75摩尔％的范围内的Y2O3、在10摩尔％至30摩尔％的范围内的ZrO2及在10摩尔％至30摩尔％的范围内的Al2O3。在其他实施例中，其他分配亦可用于复合陶瓷涂层。在一个实施例中，复合陶瓷为含有氧化钇的固体溶液，该固体溶液可与Zr02、Al2O3或21*02与Al 203的组合中的一或更多者混合。
[0024]在一个实施例中，陶瓷涂层为由35摩尔%的Y203、65摩尔%的Al2O3组成的钇铝石榴石(YAG)。在另一实施例中，陶瓷涂层可为由30摩尔％至40摩尔％的Y2O3及60摩尔％至70摩尔％的Al2O3组成的YAG。
[0025]处理腔室100包括封闭内部容积106的腔室主体102及盖104。腔室主体102可由铝、不锈钢或其他合适的材料制造。腔室主体102通常包括侧壁108及底部110。外部衬里116可邻近侧壁108安置以保护腔室主体102。外部衬里116可以抗等离子体或抗含卤素气体的材料制造及/或涂布。在一个实施例中，外部衬里116由氧化铝制造。在另一实施例中，外部衬里116由氧化钇、钇合金或钇合金的氧化物制造或涂布。
[0026]排气口 126可经界定在腔室主体102内，且排气口 126可耦接内部容积106至泵系统128。泵系统128可包括一或更多个泵及节流阀，该一或更多个泵及节流阀用于抽空及调节处理腔室100的内部容积106的压力。
[0027]盖104可支撑在腔室主体102的侧壁108上。盖104可经打开以允许进入处理腔室100的内部容积106，且盖104可在关闭时提供对于处理腔室100的密封。气体控制板158可耦接至处理腔室100以经由气体分配组件130提供工艺气体及/或清洗气体至内部容积106，该气体分配组件130为盖104的部分。处理气体的实例可用来在处理腔室中处理，该等实例包括诸如C2F6、SF6, SiCl4, HBr, NF3、CF4, CHF3、CH2F3、(:12及SiF 4等的含卤素气体及诸如02或N 20的其他气体。载气的实例包括N2、He、Ar及对工艺气体为惰性的其他气体(例如，非反应性气体)。气体分配组件130可在气体分配组件130的下游表面上具有多个孔132，以引导气流至基板144的表面。另外，气体分配组件130可具有中心孔，在该中心孔处气体经由陶瓷气体喷嘴馈送。气体分配组件130可藉由诸如碳化硅的陶瓷材料、陶瓷材料的块氧化钇制造及/或涂布，以提供对含卤素化学物质的抗性来防止气体分配组件130腐蚀。
[0028]基板支撑组件148安置在气体分配组件130下方处理腔室100的内部容积106内。基板支撑组件148在处理期间固持基板144。内部衬里118可经涂布于基板支撑组件148的周边。内部衬里118可为抗含卤素气体的材料，诸如参考外部衬里116论述的那些材料。在一个实施例中，内部衬里118可由外部衬里116的相同材料制造。
[0029]在一个实施例中，基板支撑组件148包括支撑台座152的安装板162及静电夹盘150。静电夹盘150进一步包括导热基座164及静电圆片166。静电圆片166的上表面藉由保护层136覆盖。在一个实施例中，保护层13