TWI892581B - 利用含氟材料塗佈用於半導體處理之組件 - Google Patents

Abstract

範例處理方法可包括提供用於半導體處理之組件至處理腔室的處理區。此方法可包括提供一或多種沉積前驅物至處理區。此一或多種沉積前驅物可包括含金屬前驅物與含氟前驅物。此方法可包括在處理區中用於半導體處理的組件上沉積材料層。此材料層包括含金屬與氟材料。

Description

利用含氟材料塗佈用於半導體處理之組件

本案主張2023年4月17日提出之標題為「COATING COMPONENTS FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING WITH FLUORINE-CONTAINING MATERIALS」的美國專利申請案第18/135,434號的優先權權益，其全文藉由參照在此併入。

本發明關於塗佈處理與半導體腔室組件。更明確地，本發明關於修改的組件與組件材料。

藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的處理而得以製造積體電路。在基板上產生圖案化材料要求形成與移除暴露材料的受控方法。沉積與移除操作可包括產生遠端電漿或在半導體處理腔室的處理區中產生局部電漿，例如，在噴淋頭或氣體分配器及基板支撐件之間。半導體處理腔室的組件在處理期間可暴露於電漿物種。在重複基礎上暴露於腐蝕性物種的組件處，會發生組件的劣化與被處理基板的污染。因此，可提供頂部塗層以保護下方組件免於腐蝕及/或侵蝕。然而，施加頂部塗層會要求使用揮發性前驅物或會是耗時處理。

因此，有著對於可用以產生高品質裝置與結構的改良系統與系統組件的需求。藉由本發明來滿足這些與其他需求。

範例處理方法可包括提供用於半導體處理的組件至半導體腔室的處理區。方法可包括提供一或多種沉積前驅物至處理區。一或多種沉積前驅物可包括含金屬前驅物與含氟前驅物。方法可包括在處理區中的用於半導體處理的組件上沉積材料層。材料層包含含金屬與氟材料。

在一些實施例中，用於半導體處理的組件可為或包括含陶瓷材料。含陶瓷材料可為或包括氧化鋁(Al ₂O ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氧化鎂(MgO)、氟氧化鎂(MgO _xF _y)、氧化鈦(TiO ₂)、氟氧化鈦(TiO _xF _y)、氮化鋁(AlN)、氮氧化鋁(AlO _xN _y)、氮化矽(Si ₃N ₄)、或氮氧化矽(SiO _xN _y)。含金屬前驅物可包括六氟乙醯丙酮化合物。含金屬前驅物可包括鋁、鈣、鉺、鑭、鎂、鈧、鈦、釔、或鋯。含氟前驅物可為或包括氟化氫(HF)、氟化銨(NH ₄F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)。材料層可為氟化鋁(AlF ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氟化鈣(CaF ₂)、氟氧化鈣(CaO _xF _y)、氟化釔(YF ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氟化鋯(ZrF ₄)、氟氧化鋯(ZrO _xF _y)、氟化鈧(ScF ₃)、或氟氧化鈧(ScO _xF _y)。一或多種沉積前驅物進一步包括含氧前驅物。材料層可為含金屬氟與氧材料(metal-fluorine-and-oxygen-containing material)。含氧前驅物包含蒸汽(H ₂O)、分子氧(O ₂)、臭氧(O ₃)、一氧化二氮(N ₂O)、過氧化氫(H ₂O ₂)、含氧電漿、或醇系電漿。材料層進一步包括氮。方法可包括產生一或多種沉積前驅物的電漿流出物。方法可包括在沉積材料層之後，退火用於半導體處理的組件。用於半導體處理的組件可在壓力受控的含氧環境、惰性環境、或活性氣體環境中被退火。處理區內的溫度可維持在小於或約2,000 ˚C。用於半導體處理的組件可為或包括蓋、噴嘴、面板、氣體分配板、加熱器、螺釘、基板支撐件、支撐平台、襯墊、邊緣環、處理套件環、或舉升銷。

本發明的一些實施例涵蓋處理方法。方法可包括提供用於半導體處理的組件至處理腔室的處理區。方法可包括在處理區中的用於半導體處理的組件上沉積材料層。材料層可為或包括含金屬與氟材料。沉積材料層可包括將用於半導體處理的組件暴露於第一前驅物的電漿流出物、淨化處理區、及將用於半導體處理的組件暴露於第二前驅物的電漿流出物。材料層可包括第一前驅物的電漿流出物與第二前驅物的電漿流出物的反應產物。處理腔室內的溫度可維持在大於或約400 °C。

在一些實施例中，用於半導體處理的組件可為或包括氧化鋁(Al ₂O ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氧化鎂(MgO)、氟氧化鎂(MgO _xF _y)、氧化鈦(TiO ₂)、氟氧化鈦(TiO _xF _y)、氮化鋁(AlN)、氮氧化鋁(AlO _xN _y)、氮化矽(Si ₃N ₄)、或氮氧化矽(SiO _xN _y)。材料層可為或包括含金屬氟與氧材料(metal-fluorine-and-oxygen-containing material)。

本發明的一些實施例涵蓋用於半導體處理的組件。組件可包括用於半導體處理的陶瓷組件。組件可包括在用於半導體處理的組件上的含金屬與氟材料層。使用含氟前驅物、含金屬前驅物、或前述兩者，含金屬與氟材料層可形成在用於半導體處理的陶瓷組件上，含氟前驅物包含氟化銨(NH4F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)，含金屬前驅物包含六氟乙醯丙酮化合物。在用於半導體處理的組件上形成含金屬與氟材料層的同時，溫度可維持在大於或約400 °C。

在一些實施例中，用於半導體處理的組件可為或包括蓋、噴嘴、面板、氣體分配板、加熱器、螺釘、基板支撐件、支撐平台、襯墊、邊緣環、處理套件環、或舉升銷。

本發明可提供相較於習知技術的許多益處。例如，此方法可提供顯現出改良的與電漿處理應用之相容性的用於半導體處理的塗佈組件。例如，組件可被化學還原以移除組件的紋理上的鈍化層。以此方式，例如，藉由原子層沉積，材料層可被直接地塗佈至組件上。此外，可利用特定前驅物及/或操作條件以使在組件上形成抗腐蝕及/或抗侵蝕的材料層的處理變得容易。前驅物及/或操作條件也可增加產量及降低用於塗佈組件的佇列時間。因此，用於半導體處理的塗佈組件可顯現出包括在進行半導體處理操作的鹵性電漿環境中之改良的熱性質、機械性質、及/或化學性質。這些與其他實施例及許多的它們的優點與特徵在之後連結說明書與隨附圖示而更詳細地說明。

作為半導體處理技術的部分，沉積與移除操作可包括產生遠端電漿或在半導體處理腔室的處理區中產生局部電漿，例如，在噴淋頭或氣體分配器及基板支撐件之間。半導體處理腔室的組件可為或包括陶瓷材料。為了在使用電漿的操作期間保護陶瓷材料，可提供頂部塗層以保護下方材料。頂部塗層可為材料的組合，諸如金屬氟化物。然而，形成金屬氟化物會要求腐蝕性含氟前驅物及緩慢的沉積操作，其要求長處理時間以在組件上形成材料層。

習知技術已經使用腐蝕刻含氟前驅物來達到沉積金屬氟化物。這些腐蝕性前驅物要求在處理期間的謹慎管理。此外，習知技術已經使用需要長時期的沉積技術來沉積金屬氟化物，造成降低的產量。本發明藉由實行改良的沉積方法以從組件移除原生鈍化層可克服這些限制，改良的沉積方法可允許將材料沉積至組件上，例如，藉由原子層沉積。此外，藉由利用相較於習知含氟前驅物較小腐蝕性的特定含氟前驅物，可放寬在處理期間的腐蝕考量。再者，藉由在相較於習知處理在升高的溫度下操作沉積處理，可更快地形成材料。藉由以相較於習知處理更快速率來沉積材料，可增加產量且可減少佇列時間。此可使得能夠製備用於半導體處理的塗佈組件以用於例如應用在於用於半導體處理的條件下具有訂製的熱性質、機械性質、與化學性質的電漿處理腔室組件。因此，用於半導體處理的塗佈組件可被實施在暴露於電漿操作的半導體處理腔室中。

在說明根據本發明的實施例之可執行電漿處理的腔室的一般態樣之後，可論述特定的方法與組件組態。將理解到本發明並不意於侷限在所論述的特定膜與處理，由於所說明的發明可用以改善若干膜形成處理，且可應用於各種處理腔室與操作。

第 1 圖顯示根據本發明的一些實施例之範例處理腔室100的圖解視圖。此圖示可繪示併入本發明的一或多個態樣的系統的概觀，及/或其可執行根據本發明的實施例的一或多個操作。會在之後進一步說明腔室100或所執行方法的額外細節。腔室100可用於形成根據本發明的一些實施例之用於半導體處理的塗佈組件，然而將理解到方法可被類似地執行在其中可發生膜形成的任何腔室中。處理腔室100可包括腔室主體102、腔室主體102內部的電漿系統104、溫度控制系統106，及與腔室主體102耦接且設置以提供電漿流出物至腔室主體102的處理區120的遠端電漿系統108。

用於半導體處理的組件可透過材料饋通被提供至處理區120，材料饋通諸如埠或導管，其可使用狹縫閥、閘閥、或門被密封以用於處理。如之後所說明的前驅物可透過氣體供給系統110提供至腔室100。儘管第1圖繪示用於氣體供給系統110的單一入口，腔室100可包括在一或多個位置處與腔室主體102耦接的多個氣體入口。例如，電漿前驅物可透過遠端電漿系統108導入腔室主體，而第二氣體入口可提供氣體，其電漿解離會負面地影響沉積處理。可藉由氣體移除系統112從腔室主體102移除氣體。氣體移除系統112可包括真空系統，設置以促進在沉積處理期間的降低壓力操作及排空腔室以移除處理流出物與未反應處理氣體。量測與控制系統可與腔室耦接以測量在一或多個地方的操作壓力，諸如在氣體供給系統110中、氣體移除系統112、或在處理區120中。在另一實例中，溫度控制系統106可包括溫度感測器與加熱元件，設置以提供熱至處理區120或從處理區120移除熱。以此方式，腔室100可實施受控的沉積與移除處理，諸如電漿蝕刻與移除，及原子層沉積。

作為實施在腔室100中用於半導體處理的組件的電漿處理的部分，根據之後說明的方法，電漿系統104可設置在處理區120內形成電漿。電漿系統104可為或包括間接電漿系統，諸如RF電容耦合電漿，設置以藉由在腔室主體102之內部產生足夠強的電場於處理區120內形成電漿。在一些實施例中，電漿系統104可為或包括直接電漿系統，使得一或多個電極表面安置在腔室主體內。以此方式，處理區120可被界定在電漿系統104的活動電極與參考接地電極之間。電漿系統104也可包括控制系統與電源系統，諸如阻抗匹配電路與13.56 MHz RF電源。

類似地，遠端電漿系統108可為或包括直接電漿系統或間接電漿系統，諸如電感耦合RF電漿系統或電容耦合RF電漿系統，其可設置以將前驅物分解成可被提供至處理區120的電漿流出物。例如，氣體供給系統110可包括與腔室主體102的饋通耦接的石英入口管。在此種佈置中，遠端電漿系統108可為或包括ICP或CCP系統，其安置在石英入口管外面且設置以在石英入口管內形成電漿。如參照 第 2 圖進一步說明的，前驅物可包括惰性載氣與可為或包括蒸氣或氣體的反應前驅物。以此方式，遠端電漿系統108可在前驅物中形成間接電漿且可分解前驅物。分解的前驅物可為或包括電漿流出物，其可為或包括載氣、未反應前驅物、與電漿產生的物種。電漿產生的物種可作為化學反應中介沉積處理中的反應物，化學反應中介沉積處理諸如保形沉積處理，包括但不限於化學氣相沉積(CVD)與原子層沉積(ALD)，及直視性沉積處理，包括但不限於物理氣相沉積(PVD)、離子束(IB)沉積、電子束(EB)沉積、或電子束離子輔助沉積(EB-IAD)。如同於電漿系統104，遠端電漿系統108也可包括控制系統與電源系統，諸如阻抗匹配電路與13.56 MHz RF電源。

溫度控制系統106可設置以根據處理方法在處理區中維持內部溫度。例如，作為原子層沉積的部分，諸如用於半導體處理的沉積基板可被加熱至特定反應產物所偏好的反應溫度。在示例性實例中，在沉積基板上形成材料層的表面反應可在熱動力學上偏好於在升高的溫度。因此，溫度控制系統106可提供熱至處理區。在一些實施例中，溫度控制系統可至少部分地整合進入電漿系統104。例如，電漿系統104的電極可併入加熱及/或冷卻元件，允許電漿系統以操作在操作溫度的範圍內。

在一些實施例中，腔室100可設置以製備用於半導體處理的塗佈組件，此組件被塗佈一或多個材料層。如參照之後的方法與系統所說明的，腔室100可允許製備用於半導體處理的改良的塗佈含陶瓷組件，其可被併入半導體處理系統。此類組件可顯現在處理條件下改良的熱性質、機械性質、及/或化學性質，處理條件為作為半導體處理的部分之電漿沉積與移除操作的特性。

第2圖顯示根據本發明的一些實施例之方法200中的範例操作。方法可執行在各種處理腔室中，包括上述的處理腔室100。方法200可包括若干任選的操作，其與根據本發明的方法的一些實施例可為或可不為明確地相關。例如，許多的操作被說明以提供結構形成的更寬廣範疇，但對於發明並非關鍵的，或可藉由可輕易地領會到的替代方法來執行。

方法200說明圖解地顯示在 第 3 圖中的操作，第3圖的繪示將連結方法200的操作來說明。 第 4 圖繪示併入根據方法200的一些實施例產生之材料的範例半導體處理系統。將理解到第3-4圖僅繪示部分圖解視圖，而處理系統可包括如繪示在圖示中的子系統，及任何尺寸或配置的替代子系統，其仍可從本發明的態樣獲益。

第3圖顯示根據本發明的一些實施例之在方法200的操作期間之用於半導體處理的組件300的圖解視圖。在一些實施例中，方法200可包括在第2圖所繪示的那些操作之前的一或多個操作。例如，可實施一或多個處理以從原料材料形成用於半導體處理的組件300。例如，用於半導體處理的組件300可藉由將氧化物化學地轉變成氮化物來形成，及可被清洗，例如，藉由烘烤、蝕刻、或除脂。氮化物合成的實例包括但不限於碳熱氮化及/或直接氮化。再者，用於半導體處理的組件300可被導入諸如腔室100的處理腔室並承載鈍化層305。例如，用於半導體處理的組件300可為或包括氮化鋁，其透過在清洗期間暴露於氧或透過在周圍條件下暴露於空氣可發展氧化物鈍化層。

方法200在表列的操作的起始之前可包括額外操作。例如，如第3圖所示，方法200可包括在塗佈組件之前移除諸如原生氧化物或表面氧化物的鈍化層305。移除鈍化層可包括提供氫至腔室的處理區。氫可允許氫電漿、富氫電漿、或微量氫電漿被形成在處理區中，作為化學還原鈍化層305的手段。氫可與惰性載氣被提供至腔室的處理區。在電漿系統中，也稱為「形成氣體」的惰性載氣促進電漿點燃及控制電漿條件。例如，提供帶有給定惰性氣體小部分的氫可允許電漿操作在受控電漿條件下，諸如離子化小部分、離子溫度、或電子溫度。在將氫導入處理區之後，方法200可包括在處理區中觸發電漿。電漿可為或包括氫電漿，及因此它可包括能量電漿物種，諸如氫離子、氫自由基、或亞穩態雙原子氫。當用於半導體處理的組件300定位在處理區中的同時，氫電漿可形成在處理區中。電漿處理可基於與諸如氬或氦的載氣被供給的氫來執行，用於產生電漿，及氫可構成氣體混合物中的部分材料。

在方法200期間，用於半導體處理的組件300可定位在處理區中。在操作205，方法200可包括將用於半導體處理的組件300遞送至處理腔室的處理區，處理腔室諸如上述的處理腔室100或可包括上述的組件的其他腔室。用於半導體處理的組件300可包括複數個個別顆粒。製成用於半導體處理的組件300的顆粒可為任何類型的材料且在實施例中可為含陶瓷材料。例如，用於半導體處理的組件300的顆粒可為或包括但不限於氧化鋁(Al ₂O ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氧化鎂(MgO)、氟氧化鎂(MgO _xF _y)、氧化鈦(TiO ₂)、氟氧化鈦(TiO _xF _y)、氮化鋁(AlN)、氮氧化鋁(AlO _xN _y)、氮化矽(Si ₃N ₄)、或氮氧化矽(SiO _xN _y)、或前述物的任何組合。

在一些實施例中，方法200可任選地包括在任選的操作210氧化用於半導體處理的組件300。任選的操作210可包括將氧導入腔室的處理區。作為電漿增強沉積的部分之引導氧進入處理區可允許在用於半導體處理的組件300上形成受控的氧化物層。與鈍化層305對比，受控的氧化物層可在受控條件下形成，諸如在處理區中的氧電漿中，使得氧化物層可形成在用於半導體處理的組件300上並帶有特性與均勻厚度。附加地或替代地，任選的操作210可包括在鈍化膜305的移除之後的用於半導體處理的組件300之熱氧化。表面氧化物層藉由作為擴散阻障可對用於半導體處理的組件300中的熱性質、機械性質、及/或化學性質施加改良控制。以此方式，可有利地還原用於半導體處理的組件300以移除鈍化層305，及隨後在受控條件下氧化用於半導體處理的組件300以再形成氧化物層。

在任選的操作210氧化用於半導體處理的組件300之後，方法200可包括在操作215於用於半導體處理的組件300上形成材料層315。在一些實施例中，在用於半導體處理的組件300上形成材料層315可包括原子層沉積(ALD)處理的工作操作，用於半導體處理的組件300藉此可被均勻地塗佈。然而，如先前論述的，可使用各種沉積方法來形成材料層315。例如，操作215可包括將電漿流出物導入處理區。電漿流出物可為或包括由遠端電漿系統形成的電漿產生的物種，遠端電漿系統諸如第1圖的遠端電漿系統108，與處理區聯通。導入電漿流出物可包括導入包括電漿流出物的載氣。以此方式，將電漿流出物導入處理區可將用於半導體處理的組件300暴露於已經經受電漿分解的一或多種前驅物的電漿流出物。電漿流出物因此可為或包括離子、活化的自由基、亞穩態物種、及其他分解產物，及可特徵在於比直接電漿系統更低的平均能量分佈。將用於半導體處理的組件300暴露於電漿流出物可從而造成在用於半導體處理的組件300的表面上電漿流出物的吸附單層的形成，吸附單層作為材料層315的形成之前驅物。

在原子層沉積的第二操作中，藉由淨化處理區的氣體可從處理區移除第一前驅物的電漿流出物，同時保留承載吸附單層的用於半導體處理的組件300。可使用諸如第1圖的氣體移除系統112的氣體移除系統來實施淨化處理區。在淨化之後，第二前驅物可分解成第二電漿流出物，使得用於半導體處理的組件300暴露於第二電漿流出物。第二前驅物可被選擇使得它分解成電漿產生物種，其與吸附在用於半導體處理的組件300上的單層反應以形成材料層315。在形成材料層315之後，未反應的電漿流出物與反應副產物可藉由氣體移除系統來移除。

在一些實施例中，第一與第二前驅物可被選擇使得材料層315可為或包括抗腐蝕及/或抗侵蝕添加物以改善用於半導體處理的組件300的機械性質。例如，材料層315可為含金屬與氟材料。以此方式，一種前驅物可為或包括含金屬前驅物而另一前驅物可為或包括含氟前驅物。金屬可為或包括例如稀土元素或過渡金屬。例如，前驅物中的一者可包括此金屬，諸如鋁、鈣、鉺、鑭、鎂、鈧、鈦、釔、或鋯。在實施例中，含金屬前驅物可包括六氟乙醯丙酮化合物。例如，金屬可為在帶有六氟乙醯丙酮(hfac)的溶液中。例如，含金屬前驅物可為或包括，但不限於，Mg(hfac) ₂、或鎂(hfac)(dmg)H ₂O、Al(hfac) ₃、Y(hfac) ₃。另一前驅物可包括氟，及可為例如氟化氫(HF)、氟化銨(NH ₄F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)。儘管料想到其他含氟前驅物，諸如分子氟(F ₂)、三氟化氮(NF ₃)、及HF-吡啶(HF·C ₅H ₅N)，這些前驅物由於它們的腐蝕性本質會是更加難以處理的。因此，氟化氫(HF)、氟化銨(NH ₄F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)可允許更容易的處理，同時仍提供期望的形成與材料特性。再者，一或多種共反應物可被提供與含金屬前驅物及/或含氟前驅物的任一者一起。共反應物可為或包括，但不限於，含氧前驅物，諸如水或蒸汽(H ₂O)、分子氧(O ₂)、臭氧(O ₃)、一氧化二氮(N ₂O)、過氧化氫(H ₂O ₂)、含氧電漿、或醇系電漿或在半導體處理中有用的任何其他共反應物，諸如氟化氫(HF)、F ₂、或NH ₄F。再者，在材料層315將包括氮的實施例中，可提供含氮前驅物。取決於在沉積期間利用的前驅物，材料層315可包括例如氟化鋁(AlF ₃)、氧氟化鋁(AlO _xF _y)、氟化鈣(CaF ₂)、氧氟化鈣(CaO _xF _y)、氟化釔(YF ₃)、氧氟化釔(YO _xF _y)、氟化鋯(ZrF ₄)、氧氟化鋯(ZrO _xF _y)、氟化鈧(ScF ₃)、或氧氟化鈧(ScO _xF _y)，然而料想到任何其他的含金屬與氟材料，包括有包括多種金屬的材料層315。

在實施例中，額外的材料層可形成在用於半導體處理的組件300上，或材料層315可包括額外的元素。額外的材料層或材料層315可包括多種不同材料，除了含金屬與氟材料之外，包括氧化物或氮化物材料。除了含金屬前驅物與含氟前驅物之外的其他前驅物可包括氧或氮來源且可為例如蒸汽(H ₂O)、過氧化氫(H ₂O ₂)、氧(O ₂)、氧系電漿、臭氧(O ₃)、一氧化二氮(N ₂O)、分子氮(N ₂)、氨(NH ₃)、聯胺(N ₂H ₄)、或氮系電漿。基於使用的前驅物，額外的材料層可為氧化物、氮化物、或氮氧化物。例如，額外的材料層可為或包括，但不限於，氧化鋁(Al ₂O ₃)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氧化鎂(MgO)、氧化鈦(TiO ₂)、氧化鉺(Er ₂O ₃)、氧化鑭(La ₂O ₃)、氧化鈧(Sc ₂O ₃)、氧化鋯(ZrO ₂)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、或氮化鋯(ZrN)。

在一些實施例中，操作215的構成操作可被重複以沉積多個單層，使得材料層315可形成在逐個單層的基礎上，及材料層315的厚度可為單層厚度與操作215的重複次數的整數倍。再者，在操作215之後，藉由以相同組的第一與第二前驅物或不同組的第一與第二前驅物的任一者重複操作，第二材料層320可形成覆蓋材料層315。例如，在材料層315可為或包括氟化鋁處，第二材料320可為或包括不同的氟，諸如氟化釔鋁、或其他氧化物、氮化物、或氟化物。因此，藉由方法200塗佈的用於半導體處理的組件300可包括受控的氧化物層、材料層315、及不同材料的一或多個額外層，諸如第二材料層320。

導入腔室的前驅物的流率可至少部分地取決於腔室的一或多個參數、用於半導體處理的組件300、或方法200。例如，流率可被調整使得電漿可形成帶有足夠的電量密度或物種密度，諸如離子、自由電子、或活化的前驅物，以促進例如鈍化層305的還原或材料層315的沉積。

關於前驅物的流率，第一前驅物或第二前驅物的脈衝大小可小於或約75分鐘。在大於75分鐘的時間，用於半導體處理的組件300會被完全地飽和且不再接受前驅物以形成材料單層。因此，第一前驅物或第二前驅物的脈衝大小可小於或約70分鐘、小於或約65分鐘、小於或約60分鐘、小於或約55分鐘、小於或約50分鐘、小於或約45分鐘、小於或約40分鐘、小於或約35分鐘、小於或約30分鐘、小於或約25分鐘、小於或約20分鐘、小於或約15分鐘、小於或約10分鐘、小於或約5分鐘、小於或約2分鐘、小於或約1分鐘、小於或約50秒、小於或約40秒、小於或約30秒、小於或約20秒、小於或約10秒、或更小。

類似地，淨化第一前驅物的淨化氣體的脈衝大小可小於或約120分鐘，諸如小於或約110分鐘、小於或約100分鐘、小於或約90分鐘、小於或約80分鐘、小於或約70分鐘、小於或約65分鐘、小於或約60分鐘、小於或約55分鐘、小於或約50分鐘、小於或約45分鐘、小於或約40分鐘、小於或約35分鐘、小於或約30分鐘、小於或約25分鐘、小於或約20分鐘、小於或約15分鐘、小於或約10分鐘、小於或約5分鐘、小於或約2分鐘、小於或約1分鐘、或更小。淨化可為比前驅物更長的持續期間，以確保前驅物完全地從處理區被移除。

在方法200期間，諸如在操作215期間，處理腔室內的溫度可維持在小於或約2,000 ˚C。儘管可利用更高的溫度，本發明的沉積可操作在溫度小於或約1,750 ˚C，諸如小於或約1,500 ˚C、小於或約1,250 ˚C、小於或約1,000 ˚C、小於或約900 ˚C、小於或約800 ˚C、小於或約750 ˚C、小於或約725 ˚C、小於或約700 ˚C、小於或約675 ˚C、小於或約650 ˚C、小於或約625 ˚C、小於或約600 ˚C、小於或約575 ˚C、小於或約550 ˚C、小於或約525 ˚C、小於或約500 ˚C、小於或約480 ˚C、小於或約460 ˚C、小於或約440 ˚C、小於或約420 ˚C、小於或約400 ˚C、小於或約380 ˚C、小於或約360 ˚C、小於或約340 ˚C、小於或約320 ˚C、小於或約300 ˚C、小於或約280 ˚C、小於或約260 ˚C、小於或約240 ˚C、小於或約220 ˚C、小於或約200 ˚C、小於或約180 ˚C、小於或約160 ˚C、小於或約140 ˚C、小於或約120 ˚C、小於或約100 ˚C、小於或約80 ˚C、小於或約60 ˚C、小於或約40 ˚C、小於或約20 ˚C、或更小。然而，較高的溫度可增加材料的沉積，其可增加產量。在實施例中，執行在較高溫度的ALD沉積可使得沉積進行得更多，如同於CVD沉積。因此，處理腔室內的溫度可維持在大於或約300 ˚C，諸如大於或約350 ˚C、大於或約400 ˚C、大於或約450 ˚C、大於或約500 ˚C、或更大。

此外，在方法200期間，諸如在操作215期間，處理腔室內的壓力可維持在小於或約50 mTorr。再一次，儘管可利用較高的壓力，本發明的沉積可操作在壓力小於或約50 mTorr，諸如小於或約45 mTorr、小於或約40 mTorr、小於或約35 mTorr、小於或約30 mTorr、小於或約25 mTorr、小於或約20 mTorr、小於或約15 mTorr、小於或約10 mTorr、小於或約7 mTorr、小於或約5 mTorr、小於或約3 mTorr、小於或約1 mTorr、或更小。

材料層315可形成至厚度為小於或約3000 nm，諸如小於或約2750 nm、小於或約2500 nm、小於或約2250 nm、小於或約2000 nm、小於或約1750 nm、小於或約1500 nm、小於或約1250 nm、小於或約1000 nm、小於或約750 nm、小於或約500 nm、小於或約250 nm、小於或約100 nm、或更小。在實施例中，取決於應用，材料層315可形成至更加小的厚度，諸如小於或約90 nm、小於或約80 nm、小於或約70 nm、小於或約60 nm、小於或約50 nm、小於或約40 nm、小於或約30 nm、小於或約20 nm、小於或約10 nm、小於或約5 nm、小於或約2 nm、小於或約1 nm、或更小。

在任選的操作220，方法200可包括退火用於半導體處理的組件300。在任選的操作220退火用於半導體處理的組件300可改變材料層315的結晶性及/或晶粒尺寸或可進一步增強材料層315的熱性質、機械性質、及/或化學性質，諸如抗腐蝕性及/或抗侵蝕性及硬度和其他微結構特性。例如，材料層315可形成為無晶形結構，但在任選的操作220的退火可致使材料層315以轉變為結晶結構。用於半導體處理的組件300可在含氧環境中、在惰性環境中、或在活性氣體環境中退火。在實施例中，活性氣體環境可包括但不限於例如含氟環境。含氟環境可包括但不限於雙原子氟(F ₂)。在實施例中，用於半導體處理的組件300可被退火在溫度大於或約300 ˚C，諸如大於或約350 ˚C、大於或約400 ˚C、大於或約450 ˚C、大於或約500 ˚C、大於或約550 ˚C、大於或約600 ˚C、大於或約650 ˚C、大於或約700 ˚C、或更大，其可大於在操作215的溫度。在任選的操作220期間，可控制壓力，及壓力可維持在大於、小於、或在約大氣壓力。

方法200與其構成操作可提供對於用於將材料層沉積至用於半導體處理的組件上的電漿增強沉積處理(諸如，藉由例如ALD)的一或多種改進。例如，方法200可提供用於半導體處理的塗佈組件，其特徵在於核殼結構，其中核可為或包括組件的陶瓷材料，諸如氮化鋁或任何其他陶瓷材料，帶有一或多個殼，諸如過渡金屬氟化物或稀土氟化物。由於原子層沉積方法的分層沉積，殼可被精確地沉積，使得用於半導體處理的塗佈組件的相對組成可藉由重複預定次數的操作215而被指明。再者，原生鈍化層305的電漿移除可改善控制表面化學及因此改善用於半導體處理的塗佈組件的熱性質、機械性質、及/或化學性質。

如將進一步參照第4圖而說明的，用於半導體處理的組件可為但不限於蓋、噴嘴、面板、氣體分配板、加熱器、螺釘、基板支撐件、支撐平台、襯墊、邊緣環、處理套件環、或舉升銷。這些組件通常地暴露於腐蝕性電漿條件且會要求抗腐蝕性及/或抗侵蝕性塗層。藉由使用先前論述的用於半導體處理的塗佈組件，抗腐蝕性及/或抗侵蝕性材料可有效地形成在組件上且可提供期望的抗腐蝕性及/或抗侵蝕性。

第4圖顯示包括藉由根據本發明的一些實施例的方法形成的一或多種組件的範例電漿處理系統的圖解視圖。第4圖進一步繪示關於半導體處理系統400的細節，及可併入系統400的一或多種組件可為或包括用於半導體處理的塗佈組件。藉由塗佈用於半導體處理的組件，從而可形成用於半導體處理的塗佈組件，諸如藉由方法200製備的用於半導體處理的塗佈組件。系統400被理解為包括半導體處理腔室的任何特徵或態樣，及可用以執行半導體處理操作，包括沉積、移除、及清洗操作。系統400可顯示被論述的腔室組件的部分視圖，及腔室組件可併入典型半導體處理系統，及系統400可例示跨越台座與氣體分配器的中心之視圖，其可另外為任何尺寸。任何態樣的系統400也可併入其他處理腔室或系統，如通常知識者將輕易地理解的。

系統400可包括半導體處理腔室450，半導體處理腔室450包括噴淋頭405，前驅物407透過噴淋頭405可被遞送用於處理，及半導體處理腔室450可設置以在噴淋頭405與台壓或基板支撐件415之間的處理區中形成電漿410。噴淋頭405顯示為至少部分地在腔室450的內部，及可被理解為與腔室450電氣隔離。以此方式，噴淋頭405可作為直接電漿系統的活動電極或作為參考接地電極，以將固持在基板支撐件415上的基板暴露於電漿產生的物種。基板支撐件415可延伸穿過腔室450的基底。基板支撐件415可包括支撐平台420，其在用以在半導體基板430上形成圖案化結構的沉積或移除處理期間可固持半導體基板430。

支撐平台420可為或包括根據方法200的實施例製備的用於半導體處理的塗佈組件。支撐平台420可併入嵌入的電極以提供被利用以固持半導體基板的靜電場，及也可包括熱控制系統，其可促進處理操作，包括但不限於沉積、蝕刻、退火、或脫附。在一些實施例中，支撐平台420可併入板、多孔板、網格、絲網、或任何其分配佈置的導電元件。嵌入的電極可為或包括調諧電極，以提供進一步控制電漿410，例如，藉由調整接近支撐平台的表面的電場。類似地，偏壓電極及/或靜電卡緊電極可與支撐平台420耦接。偏壓電極可與電功率來源耦接，諸如DC功率、脈衝式DC功率、RF偏壓功率、脈衝式RF源或偏壓功率、或這些電源的組合或其他電源。以此方式，基板支撐件415與支撐平台420在電漿處理操作期間可被用於不僅固持半導體基板430，也調整電漿410的條件。調整電漿的條件可包括實施自動阻抗匹配以在電漿處理操作期間維持電漿條件，例如，由於沉積至電極表面的介電膜的沉積之例如當電漿410的組成變動時或當半導體基板430的表面改變時。以此方式，電漿410的精確控制可取決於基板支撐件415與支撐平台420的材料性質。

在一些案例中，藉由以材料層435塗佈用於半導體處理的組件，可形成支撐平台420或其他腔室組件。例如，用於半導體處理的組件可被處理用於沉積材料層435，諸如抗腐蝕性及/或抗侵蝕性材料。在操作之前及/或之後，可施加諸如退火、加工、併入電氣組件以完成組件，提供可併入在電漿系統中的工作組件。使用用於半導體處理的塗佈組件的一種優點例如可包括帶有一或多個材料層435的完成組件可作為耐火導體，帶有有利的熱變形特性及對於電漿蝕刻的化學抵抗，及導電性。

在先前的說明中，為了解釋的目的，已說明許多細節以提供理解本發明的各種實施例。然而，本領域的通常知識者明顯地在沒有這些細節中的一些細節與帶有額外細節下可實行某些實施例。

已經揭示數個實施例，本領域的通常知識者將認知到在不背離實施例的精神下可使用各種修改、替代建構、及等效物。此外，若干的周知處理與元件並未被說明以避免不必要地混淆本發明。因此，上方的說明不應當作限制本發明的範疇。此外，方法或處理可被敘述為依序或按步驟，但將理解到操作可被同時地執行，或以與表列不同的次序執行。

在提供數值範圍的地方，除非上下文清楚地指示為相反，理解到在範圍的上限值與下限值之間的至下限值的單位的最小部分之每一個中介值也被明確地揭示。敘明的範圍中的任何的敘明值或未敘明中介值之間的較窄範圍及敘明的範圍中任何其他敘明或中介值也被包含。那些較小範圍的上限與下限在範圍中可被獨立地包括或排除，及本發明內也包含其中被包括在較小範圍中的任一限值、皆不包括限值、或包括限值兩者的每個範圍，取決於敘明範圍中的任何明確排除限值。在敘明範圍包括限值的一者或兩者處，也包括排除那些被包括限值的任一者或兩者的範圍。

在本文及隨附申請專利範圍中使用時，除非上下文清楚指示為相反，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」與「該」包括複數形式。因此，例如，關於「一前驅物」包括複數個此類前驅物，及關於「該層」包括關於一或多個層及本領域的通常知識者所知的等效物，等等。

又，字詞「包含(comprise(s))」、「包含(comprising)」、「含有(contain(s))」、「含有(containing)」、「包括(include(s))」、及「包括(including)」，當在本說明書與之後的申請專利範圍中使用時，意於指明敘明特徵、整體、部件、或操作的存在，但它們不排除一或多個其他特徵、整體、部件、操作、動作、或群組的存在或添加。

100:腔室 102:腔室主體 104:電漿系統 106:溫度控制系統 108:遠端電漿系統 110:氣體供給系統 112:氣體移除系統 120:處理區 200:方法 205,210,215,220:操作 300:用於半導體處理的組件 305:鈍化層 315:材料層 320:第二材料層 400:系統 405:噴淋頭 407:前驅物 410:電漿 415:基板支撐件 420:支撐平台 430:半導體基板 435:材料層 450:半導體處理腔室

藉由參照說明書的其餘部分及圖式可實現進一步理解所揭示技術的本質與優點。

第1圖顯示根據本發明的一些實施例之範例處理腔室的圖解視圖。

第2圖顯示根據本發明的一些實施例之在沉積方法中的範例操作。

第3圖顯示根據本發明的一些實施例之在沉積方法中的操作期間之組件的圖解視圖。

第4圖顯示根據本發明的一些實施例之方法形成的範例處理腔室組件的圖解視圖。

數個圖示被包括作為主題。將理解到圖示係用於例示目的，且除非有明確地敘明為按比例的，否則不被當作按比例的。此外，作為主題，圖示被提供以助於理解且可不包括與現實代表物相比較的所有的態樣或資訊，且可包括誇大材料以例示目的。

在隨附圖示中，類似的部件及/或特徵可具有相同元件符號。再者，相同類型的各種部件可藉由在元件符號之後的字母來區別，此字母區別類似部件。若在說明書中僅使用首要元件符號，則此說明可應用於具有相同首要元件符號的類似部件的任一者，而與字母無關。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

200:方法

205,210,215,220:操作

Claims (20)

1. 一種處理方法，包含以下步驟： 提供用於半導體處理的一組件至一處理腔室的一處理區； 提供一或多種沉積前驅物至該處理區，其中該一或多種前驅物包含一含金屬前驅物與一含氟前驅物； 在該處理區中的用於半導體處理的該組件上沉積一材料層，其中該材料層包含一含金屬與氟材料；及 該處理區內的一溫度維持在大於500 °C。
2. 如請求項1所述之處理方法，其中用於半導體處理的該組件包含一含陶瓷材料。
3. 如請求項2所述之處理方法，其中該含陶瓷材料包含氧化鋁(Al ₂O ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氧化鎂(MgO)、氟氧化鎂(MgO _xF _y)、氧化鈦(TiO ₂)、氟氧化鈦(TiO _xF _y)、氮化鋁(AlN)、氮氧化鋁(AlO _xN _y)、氮化矽(Si ₃N ₄)、或氮氧化矽(SiO _xN _y)。
4. 如請求項1所述之處理方法，其中該含金屬前驅物包含一六氟乙醯丙酮化合物。
5. 如請求項1所述之處理方法，其中該含金屬前驅物包含鋁、鈣、鉺、鑭、鎂、鈧、鈦、釔、或鋯。
6. 如請求項1所述之處理方法，其中該含氟前驅物包含氟化氫(HF)、氟化銨(NH4F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)。
7. 如請求項1所述之處理方法，其中該材料層包含氟化鋁(AlF ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氟化鈣(CaF ₂)、氟氧化鈣(CaO _xF _y)、氟化釔(YF ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氟化鋯(ZrF ₄)、氟氧化鋯(ZrO _xF _y)、氟化鈧(ScF ₃)、或氟氧化鈧(ScO _xF _y)。
8. 如請求項1所述之處理方法，其中該一或多種沉積前驅物進一步包含一含氧前驅物，及其中該材料層包含一含金屬氟與氧材料(metal-fluorine-and-oxygen-containing material)。
9. 如請求項8所述之處理方法，其中該含氧前驅物包含蒸汽(H ₂O)、分子氧(O ₂)、臭氧(O ₃)、一氧化二氮(N ₂O)、過氧化氫(H ₂O ₂)、一含氧電漿、或一醇系電漿。
10. 如請求項1所述之處理方法，其中該材料層進一步包含氮。
11. 如請求項1所述之處理方法，進一步包含以下步驟： 產生該一或多種沉積前驅物的電漿流出物。
12. 如請求項1所述之處理方法，進一步包含以下步驟： 在沉積該材料層之後，退火用於半導體處理的該組件。
13. 如請求項12所述之處理方法，其中用於半導體處理的該組件在一壓力受控的含氧環境、惰性環境、或活性氣體環境中被退火。
14. 如請求項1所述之處理方法，其中該處理區內的一溫度維持在小於或約2,000 ˚C。
15. 如請求項14所述之處理方法，其中用於半導體處理的該組件包含一蓋、一噴嘴、一面板、一氣體分配板、一加熱器、一螺釘、一基板支撐件、一支撐平台、一襯墊、一邊緣環、一處理套件環、或一舉升銷。
16. 一種處理方法，包含以下步驟： 提供用於半導體處理的一組件至一處理腔室的一處理區； 在該處理區中的用於半導體處理的該組件上沉積一材料層，其中該材料層包含一含金屬與氟材料，及其中沉積該材料層包含： 將用於半導體處理的該組件暴露於一第一前驅物的電漿流出物； 淨化該處理區；及 將用於半導體處理的該組件暴露於一第二前驅物的電漿流出物，其中該材料層包含該第一前驅物的電漿流出物與該第二前驅物的電漿流出物的反應產物，及其中該處理腔室內的一溫度維持在大於500 °C。
17. 如請求項16所述之處理方法，其中用於半導體處理的該組件包含氧化鋁(Al ₂O ₃)、氟氧化鋁(AlO _xF _y)、氧化釔(Y ₂O ₃)、氟氧化釔(YO _xF _y)、氧化鎂(MgO)、氟氧化鎂(MgO _xF _y)、氧化鈦(TiO ₂)、氟氧化鈦(TiO _xF _y)、氮化鋁(AlN)、氮氧化鋁(AlO _xN _y)、氮化矽(Si ₃N ₄)、或氮氧化矽(SiO _xN _y)。
18. 如請求項16所述之處理方法，其中該材料層包含一含金屬氟與氧材料(metal-fluorine-and-oxygen-containing material)。
19. 一種用於半導體處理的組件，包含： 用於半導體處理的一陶瓷組件；及 在用於半導體處理的該組件上的一含金屬與氟材料層，其中： 使用一含氟前驅物、一含金屬前驅物、或該含氟前驅物與該含金屬前驅物，將該含金屬與氟材料層形成在用於半導體處理的該陶瓷組件上，該含氟前驅物包含氟化銨(NH4F)或氟化氫銨([NH ₄]F·HF)，該含金屬前驅物包含一六氟乙醯丙酮化合物；及 在用於半導體處理的該組件上形成該含金屬與氟材料層的同時，一溫度維持在大於500 °C。
20. 如請求項19所述之用於半導體處理的組件，其中用於半導體處理的該組件包含一蓋、一噴嘴、一面板、一氣體分配板、一加熱器、一螺釘、一基板支撐件、一支撐平台、一襯墊、一邊緣環、一處理套件環、或一舉升銷。