具有視需要氧化釔覆蓋層的經(jīng)AlON涂布的基質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種位于陶瓷基質(zhì)上的抗氟電漿涂層。在一個(gè)具體實(shí)例中，該組成物包括覆蓋基質(zhì)的約2微米厚的AlON涂層及視需要具有的覆蓋該AlON涂層的約3微米厚的氧化釔涂層。
【專利說明】具有視需要氧化釔覆蓋層的經(jīng)AION涂布的基質(zhì)
[0001]相關(guān)申請案
[0002]本申請案主張2011年8月10日申請的美國臨時(shí)申請案第61/521，822號的權(quán)益。上述申請案的整個(gè)教示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0003]發(fā)明背景
[0004]對石英及其它陶瓷基質(zhì)上抗氟電漿涂層存在持續(xù)需求。此等基質(zhì)為透明且經(jīng)常在用于半導(dǎo)體制造的涂布及蝕刻系統(tǒng)中使用。氟電漿會損壞此等基質(zhì)，產(chǎn)生會污染半導(dǎo)體制程晶圓的微粒。在半導(dǎo)體制造中，鋁亦可為半導(dǎo)體晶圓的污染源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明關(guān)于經(jīng)氮氧化鋁(AlON)涂布的基質(zhì)，諸如石英、鋁合金、鋼、氧化鋁、金屬、合金及會接觸氟電漿的其它基質(zhì)。AlON涂層通過反應(yīng)性脈沖直流磁控濺鍍制程沉積于基質(zhì)上達(dá)到約I微米至約10微米的厚度。
[0006]AlON可為基質(zhì)上唯一的涂層，或其可具有氧化釔覆蓋層，從而在基質(zhì)上形成雙層涂層。層厚度將取決于基質(zhì)與氟電漿源的接近程度及電漿強(qiáng)度。氧化釔層可通過與用于AlON層的沉積方法相同的沉積方法沉積于AlON層上，達(dá)到約I微米至約10微米的厚度。
[0007]在一個(gè)具體實(shí)例中，當(dāng)AlON為基質(zhì)上唯一的涂層時(shí)，涂層厚度為約5微米至約6微米。
[0008]在另一個(gè)具體實(shí)例中，當(dāng)氧化釔覆蓋于AlON涂層上時(shí)，氧化釔層與AlON層的組合涂層厚度可為約5微米至約6微米。
[0009]涂層純度高且通過掃描電子顯微鏡(SEM)所見，其形態(tài)光滑、致密且展現(xiàn)均一的微觀結(jié)構(gòu)，而無在氟電漿條件下會削弱涂層的柱狀結(jié)構(gòu)。涂層能夠貼合基質(zhì)表面。具有視需要氧化釔覆蓋層的AlON涂層可增強(qiáng)對氟電漿腐蝕的抗性且減少顆粒污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了描繪本發(fā)明的某些態(tài)樣，包括形成本說明書的一部分的附圖。通過參照附圖中所說明的例示性(且因此非限制性)具體實(shí)例將更容易清楚地了解本發(fā)明及本發(fā)明所提供的系統(tǒng)的組件及操作，其中相同組件符號表示相同組件。請注意，附圖中所說明的特征不一定按比例繪制。
[0011]圖1A為顯示形態(tài)的AlON表面顯微照片。
[0012]圖1B顯示AlON涂層與AlON陶瓷的元素組成，如通過X射線光電子光譜學(xué)(XPS)所分析。
[0013]圖1C顯示AlON橫截面與形態(tài)的SEM影像。
[0014]圖1D顯示氧化釔橫截面與形態(tài)的SEM影像。
[0015]圖1E顯示氧化釔涂層形態(tài)的顯微照片。
[0016]圖1F顯示涂層薄片正面的分析，顯示鋁、氧化釔、氧及氟。
[0017]圖2顯示涂層薄片背面的分析。[0018]圖3顯示暴露于氟電漿環(huán)境的樣品的SEM顯微照片。
[0019]圖4顯示暴露于氟電漿的具有氧化釔(釔25%，氧75%)涂層及AlON (41%A1，57%氧，2%氮)障壁層的石英樣品；A10N涂層覆蓋石英。根據(jù)EDS，所標(biāo)識層的組成實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于如下層組成；層I及層2類似于氧化釔，層3類似于A10N，層4類似于石英。請注意，層I中未偵測到鋁且層4中未偵測到氟。
[0020]圖5顯示完整的氧化釔涂層。
[0021]圖6說明石英基質(zhì)上唯一的氧化釔涂層。
[0022]圖7顯示氧化釔涂層(剝離)背面的顯微照片。
[0023]圖8顯示氧化釔涂層(剝離)背面的顯微照片。
[0024]圖9顯示氧化釔涂層(剝離)正面的顯微照片。
[0025]圖10顯示暴露于氟電漿的氧化釔涂層的掃描電子顯微照片(SEM)。底部SEM中顯示氧化釔涂層的兩個(gè)區(qū)域:晶粒區(qū)域及柱狀區(qū)域。亦顯示此等區(qū)域各自的能量色散X-ray光譜學(xué)(EDS)。本發(fā)明人觀察到涂層的「柱狀」區(qū)域顯示的氟含量(11%)似乎大于「晶粒」區(qū)域中的氟含量(0%)的問題，且不希望受到理論束縛，似乎柱狀區(qū)域允許氟電漿中的氟穿透此等區(qū)域中的氧化釔涂層，隨后損壞下伏石英。
[0026]圖11顯示氧化釔涂層(薄片)的掃描電子顯微照片。
[0027]圖12顯示在石英基質(zhì)的不同部分所拍的掃描電子顯微照片，如中心圖例所示。
[0028]圖13顯示氟電漿穿過氧化釔涂層的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)侵蝕石英。
[0029]圖14顯示氟電漿穿過氧化釔涂層的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)侵蝕石英。
[0030]圖15顯示無氧化釔涂層的石英基質(zhì)的正面及背面的掃描電子顯微照片。
[0031]圖16顯示無氧化釔涂層的石英基質(zhì)的正面及背面的EDS掃描。
[0032]圖17顯示經(jīng)氧化釔涂布的石英的正面及背面的掃描電子顯微照片。
[0033]圖18顯示經(jīng)氧化釔涂布的石英基質(zhì)的正面及背面的EDS掃描。
[0034]圖19顯示經(jīng)氧化釔涂布的石英樣品的邊緣的電子掃描顯微照片。
[0035]圖20顯示AlON涂層、AlON陶瓷及藍(lán)寶石樣品的FT-1R透射光譜(波長2.5 μ m至8 μ m)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下文描述本發(fā)明的例示性具體實(shí)例。
[0037]盡管描述了各種組成物及方法，但應(yīng)了解，本發(fā)明不限于所描述的特定分子、組成物、設(shè)計(jì)、方法或方案，因?yàn)槠淇勺兓?。亦?yīng)了解，描述所用的術(shù)語僅用于描述特定型式或具體實(shí)例的目的，而非意欲限制本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的范疇僅由所附申請專利范圍限制。
[0038]也需注意，如本文中及所附申請專利范圍中所用，單數(shù)形式「一(a/an)」及「該(the)」包括復(fù)數(shù)個(gè)提及物，除非上下文另有明確指示。因此，舉例而言，提及一「A10N」涂層為提及一或多個(gè)AlON層及本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其等效物，等等。提及一「氧化釔(yttria)J涂層為提及一或多個(gè)氧化乾層及本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的其等效物等等。除非另外定義，否則本文中使用的全部技術(shù)及科學(xué)術(shù)語具有一般本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所了解的相同含義?？墒褂妙愃朴诨虻刃в诒疚闹兴龅姆椒安牧蠈?shí)施或測試本發(fā)明的具體實(shí)例。本文中提及的全部公開案以全文引用的方式并入本文中。不應(yīng)理解本文中承認(rèn)本發(fā)明無權(quán)先于先前發(fā)明所作的此類揭示內(nèi)容。「視需要(optional/optionally)」意謂隨后所述事件或情境可能發(fā)生或可能不發(fā)生，且此描述包括該事件發(fā)生的情形及其不發(fā)生的情形。本文中的所有數(shù)值均可由術(shù)語「約(about)」修飾，不論是否明確指明。術(shù)語「約」一般指本領(lǐng)域技術(shù)人員會視為與所列值等效(亦即，具有相同功能或結(jié)果)的數(shù)值范圍。在一些具體實(shí)例中，術(shù)語「約」指所述值±10% ;在其它具體實(shí)例中，術(shù)語「約」指所述值±2%。盡管組成物及方法按照「包含(comprising)」多個(gè)組件或步驟來描述(解釋為意謂「包括但不限于(including, but not limited to)」),但組成物及方法亦可「基本上由多個(gè)組件及步驟組成」或「由多個(gè)組件及步驟組成」，此術(shù)語應(yīng)解釋為定義基本上閉合或閉合的成員群組。
[0039]雖然本發(fā)明已關(guān)于一或多個(gè)實(shí)施例加以顯示及描述，但其它本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對本說明書及附圖的閱讀及理解可想到等效變更及修改。本發(fā)明包括所有此等修改及變更且僅由以下申請專利范圍的范疇限定。另外，雖然本發(fā)明的具體特征或態(tài)樣可能已關(guān)于若干實(shí)施例中之一加以揭示，但對于任何指定或特定應(yīng)用可能需要且有利時(shí)，此特征或態(tài)樣可與其它實(shí)施例的一或多個(gè)其它特征或態(tài)樣組合。此外，就實(shí)施方式或申請專利范圍中使用術(shù)語「包括(includes)」、「具有(having/with)」或其變化形式而言,此等術(shù)語意欲類似于術(shù)語「包含」為包涵性的。此外，術(shù)語「例示性(exemplary)」僅意謂實(shí)例，而非最佳。亦應(yīng)了解，出于簡明易懂起見，本文中所述的特征、層及/或組件以特定尺寸及/或相對于彼此的取向來說明，且實(shí)際尺寸及/或取向可能與本文中所說明的尺寸及/或取向?qū)嵸|(zhì)上不同。
[0040]保護(hù)石英及其它陶瓷基質(zhì)以防氟電漿腐蝕、同時(shí)最小化鋁污染的問題如下解決:在類似陶瓷的石英上沉積約I微米至10微米的氮氧化鋁(A10N)涂層，接著在AlON上涂布約I微米至10微米的氧化釔涂層。此等涂層的組合得到透明且可受氟電漿加工的復(fù)合物，如根據(jù)對經(jīng)涂布的石英基質(zhì)的EDS (能量色散X-ray光譜學(xué))分析不存在氟所證明。涂層黏附于下伏石英或陶瓷基質(zhì)上，如通過Scotch?膠帶(購自3M)測試所測定。氧化釔覆蓋涂層不含鋁。與石英上唯一的氧化釔涂層相比，石英基質(zhì)上AlON與氧化釔涂層的組合可增強(qiáng)對氟電漿腐蝕的抗性，且減少顆粒污染。
[0041]不希望受理論束縛，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，若石英上具有唯一的氧化釔涂層，則氟電漿中的氟似乎會穿透氧化釔柱狀結(jié)構(gòu)且侵蝕下伏石英。此問題的解決方案為石英上存在AlON層，接著在該AlON上視需要存在氧化釔層。
[0042]本發(fā)明的一個(gè)型式為包括覆蓋石英基質(zhì)的約2微米厚的AlON涂層、覆蓋該AlON涂層的約3微米厚的氧化釔涂層的組成物。AlON及氧化釔涂層可通過脈沖反應(yīng)性物理氣相沉積法沉積。沉積AlON產(chǎn)生接近于主體AlON的化學(xué)計(jì)量組成的涂層。氮氧化鋁陶瓷可獲自于Surmet公司的商標(biāo)ALON?光學(xué)陶瓷。
[0043]AlON組成及性質(zhì)提供于表I中。
[0044]表I
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種基質(zhì)，其特征在于，其包含覆蓋該基質(zhì)的AlON層及視需要存在的覆蓋該AlON的氧化釔層。
2.如權(quán)利要求1的基質(zhì)，其特征在于，該AlON層的厚度為約I微米至約10微米。
3.如權(quán)利要求2的基質(zhì)，其特征在于，該AlON層的厚度為約2微米至約3微米。
4.如權(quán)利要求1的基質(zhì)，其特征在于，該氧化釔層的厚度為約I微米至約10微米。
5.如權(quán)利要求4的基質(zhì)，其特征在于，該氧化釔層的厚度為約2微米至約3微米。
6.如權(quán)利要求1的基質(zhì)，其特征在于，該AlON層、該氧化釔層或兩者通過脈沖反應(yīng)性物理氣相沉積法沉積于該石英基質(zhì)上。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的基質(zhì)，其特征在于，該基質(zhì)為石英、氧化鋁、鋁、鋼、金屬、合金或陶瓷。
8.如權(quán)利要求7的基質(zhì)，其特征在于，該石英為具有多晶結(jié)構(gòu)的化學(xué)計(jì)量性二氧化硅。
【文檔編號】H01L21/318GK103918065SQ201280037461
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月10日
【發(fā)明者】尼雷須·困達(dá) 申請人:恩特格林斯公司