等離子體處理腔室、氣體噴淋頭及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理腔室、氣體噴淋頭及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對(duì)該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來激發(fā)和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體基片和等離子平板進(jìn)行加工。
[0003]氣體噴淋頭是等離子體處理裝置中的重要組成部分。在等離子體處理裝置外部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)氣體源，氣體源通過氣體輸送管道將一種或多種反應(yīng)氣體輸送到氣體噴淋頭。氣體噴淋頭設(shè)置于等離子體處理裝置腔室內(nèi)部的上方，腔室下方與氣體噴淋頭平行的區(qū)域還設(shè)置有一個(gè)放置基片的基臺(tái)，在氣體噴淋頭和基臺(tái)之間是制程區(qū)域。氣體噴淋頭之中設(shè)置有若干氣孔，反應(yīng)氣體通過若干氣孔均勻地進(jìn)入制程區(qū)域，并在射頻功率源的作用下被激發(fā)成等離子體。由于氣體噴淋頭的下表面直接曝露于等離子體，因此往往需要在其上設(shè)置抗腐蝕層，但是，隨著使用時(shí)間的增大，氣體噴淋頭往往也會(huì)產(chǎn)生開裂等問題。
[0004]因此，業(yè)內(nèi)一直致力于研究穩(wěn)定可靠、抗腐蝕能力強(qiáng)的氣體噴淋頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理腔室、氣體噴淋頭及其制造方法。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理腔室的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭是一體成型的，其中設(shè)置有若干個(gè)一次加工完成的氣體通孔，所述氣體噴淋頭外壁以及氣體通孔內(nèi)壁覆蓋有一層第一抗腐蝕層。
[0007]進(jìn)一步地，所述氣體噴淋頭側(cè)壁以及曝露于等離子體的下表面上的第一抗腐蝕層上，覆蓋有一層第二抗腐蝕層。
[0008]進(jìn)一步地，所述氣體噴淋頭中設(shè)置有加熱裝置。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一抗腐蝕層和第二抗腐蝕層的材料選自以下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):Y2O3λ YF3、ErO2 λ Al2O3O
[0010]進(jìn)一步地，所述第一抗腐蝕層和第二抗腐蝕層的沉積方法分別選自以下任一項(xiàng):等離子體浸沒離子注入與沉積方法、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積。
[0011]進(jìn)一步地,所述第一抗腐蝕層的厚度取值范圍為大于0.5um。
[0012]進(jìn)一步地，所述第二抗腐蝕層的厚度取值范圍是由所述氣體噴淋頭以及所述第一抗腐蝕層的使用壽命決定的，并且所述第二抗腐蝕層的厚度大于所述第一抗腐蝕層的厚度。
[0013]進(jìn)一步地，所述氣體噴淋頭是由鋁合金制程的。
[0014]本發(fā)明第二方面提供了一種用于等離子體處理腔室的氣體噴淋頭的制造方法，其中，其包括本發(fā)明第一方面的氣體噴淋頭，其中，所述制造方法包括如下步驟:
[0〇15] 提供一招合金基底；
[0016]在所述鋁合金基地上從上到下鉆若干個(gè)氣體通孔，形成氣體噴淋頭；
[0017]在所述氣體噴淋頭的外壁以及氣體通孔的內(nèi)壁沉積一層第一抗腐蝕層；
[0018]在所述氣體噴淋頭的側(cè)壁和曝露于等離子體的表面沉積一層第二抗腐蝕層。
[0019]進(jìn)一步地，所述方法還包括在氣體噴淋頭中設(shè)置加熱裝置的步驟。
[0020]進(jìn)一步地，所述制造方法包括如下步驟:在所述氣體噴淋頭的外壁以及氣體通孔的內(nèi)壁采用等離子體浸沒離子注入與沉積方法沉積一層第一抗腐蝕層。
[0021]進(jìn)一步地，所述制造方法包括如下步驟:在所述氣體噴淋頭的側(cè)壁和曝露于等離子體的表面采用物理氣相沉積沉積一層第二抗腐蝕層。
[0022]本發(fā)明第三方面提供了一種等離子體處理腔室，其中，所述等離子體處理腔室包括本發(fā)明第一方面所述的氣體噴淋頭。
[0023]本發(fā)明提供的等離子體處理腔室、氣體噴淋頭及其制造方法工序簡(jiǎn)單、制造成本低。氣體噴淋頭結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定可靠，并且抗腐蝕層無空隙且更稠密，不會(huì)開裂。本發(fā)明提供的等離子體處理腔室中基片制程更加穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理腔室的氣體噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的用于等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的用于等離子體處理腔室的氣體噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0028]要指出的是，“半導(dǎo)體工藝件”、“晶圓”和“基片”這些詞在隨后的說明中將被經(jīng)常互換使用，在本發(fā)明中，它們都指在處理反應(yīng)室內(nèi)被加工的工藝件，工藝件不限于晶圓、襯底、基片、大面積平板基板等。為了方便說明，本文在實(shí)施方式說明和圖示中將主要以“基片”為例來作示例性說明。
[0029]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理腔室的氣體噴淋頭的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，氣體噴淋頭100從上到下包括安裝基板103、第二主體102和第一主體101以及氧化釔涂層104。其中，第一主體101上設(shè)置有若干個(gè)第一通孔106a，第二主體102上設(shè)置有若干個(gè)第二通孔106b。第一主體101和第二主體102是分別加工完成的，即，分別提供基地并在其中鉆孔。因此，第一通孔106a和第二通孔106b并不是一次加工完成的。第一主體101和第二主體102分別鉆孔完成以后再壓合在一起組成氣體噴淋頭100的主體部分。安裝基板103作為氣體噴淋頭100的安裝框架，作為氣體噴淋頭的其他組件的支撐件和安裝件。由于反應(yīng)氣體是從上而下流入氣體噴淋頭100的，因此，安裝基板103上還適應(yīng)性地設(shè)置有若干個(gè)第三通孔。也就是，反應(yīng)氣體按照從上而下的順序分別流經(jīng)第三通孔106c，第二通孔106b和第一通孔106a進(jìn)入制程區(qū)域，從而在射頻功率的作用下激發(fā)成為等離子體，以對(duì)基片進(jìn)行制程。最后，在氣體噴淋頭100曝露于制程區(qū)域中的等離子體的背面再涂覆一層氧化釔涂層104，用于防止等離子體的腐蝕，延長(zhǎng)氣體噴淋頭的使用壽命。
[0030]然而，現(xiàn)有技術(shù)的氣體噴淋頭存在很多缺陷。以電容耦合性等離子體處理腔室(CCP)為例，用碳化硅(SiC)制成的氣體噴淋頭100的第一主體101會(huì)在制程過程中被不同種類的鹵素等離子體轟擊，例如由CF4, Cl2等反應(yīng)氣體激發(fā)產(chǎn)生的等離子體。這樣的氣體噴淋頭100也會(huì)有高成本和使用時(shí)間有限的問題。因此，為了改善性能和降低成本，現(xiàn)有技術(shù)的氣體噴淋頭100進(jìn)一步地在其曝露于等離子體的表面采用等離子體噴涂(PlasmaSpray)涂覆了一層氧化釔涂層(Y203)104，而氣體噴淋頭100的其他區(qū)域均采用陽(yáng)極化處理(anodized)以達(dá)到抗腐蝕的目的。由于等離子體噴涂的氧化釔涂層104粗糙表面的多孔結(jié)構(gòu)(porous structure),這樣的氣體噴淋頭100在等離子體制程中具有很高的顆粒污染風(fēng)險(xiǎn)(particle creat1n risk)。
[0031]現(xiàn)有技術(shù)為了進(jìn)一步改善性能穩(wěn)定性，氣體噴淋頭100進(jìn)一步地采用物理氣相沉積沉積沒有孔隙并高密度的氧化釔涂層104于氣體噴淋頭曝露于等離子體