用于半导体装置性能改善的涂层

摘要

用于半导体装置性能改善的涂层，等离子体处理腔室具有增强型涂层的气体喷淋头和延伸的下电极。所述延伸的下电极可由聚焦环、覆盖环和等离子体约束环的一个或多个组成。延伸的下电极可利用一个一片式的复合覆盖环制成。所述复合覆盖环可由Al2O3制成并具有抗等离子体Y2O3涂层。所述等离子体约束环可以包括一流量均衡化离子屏蔽装置，其也可具有抗等离子体涂层。所述延伸电极的抗等离子体涂层可具有配合气体喷淋头的成份。

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理腔室，特别地涉及一种利用涂层于腔室组件的腔室安排，其可以改善等离子体处理腔室的性能。 

背景技术

在等离子处理腔室中，气体喷淋头常用于注入反应气体。在特定的等离子处理腔室中，例如电容耦合型等离子体处理腔室（capacitively-coupled plasma chambers），气体喷淋头也可执行电极的功能，其耦接于大地或者射频电位。然而，在制程中，前述气体喷淋头曝露于等离子体并被等离子体中的活性成份侵蚀，例如卤素等离子体CF₄、Cl₂等。这种现象对于具有一化学气相沉积的碳化硅涂层（CVD SiC）的气体喷淋头来说尤其麻烦。 

等离子体处理腔室还包括一个静电夹盘，其连接至一基台上，用于在制程中夹持基片。通常，静电夹盘和/或基台的直径大于基片的直径。因此，需要设置不同的额外组件用于保护静电夹盘和/或基台不受等离子体中的活性成份的侵蚀，也用于控制射频功率以在基片上维持均一的等离子体。所述组件可以包括聚焦环、覆盖环（cover ring）、流量均衡化离子屏蔽装置（flow equivalent ion shied）、等离子体约束环等。 

图1示出了电容耦合性等离子体处理腔室的通常组件。腔室由腔壁100，顶部105和底部110组成，它们形成了一个真空空间。气体喷淋头120可以包括一个气体分布板（gas distribution plate，GDP）125，其也可以用于充当电极，其还包括一个盖板127。所述气体分布板125是接地的，盖板127也可以是导电和接地的，其通常物理连接于气体分布板125。 

基片130由夹盘135固定位置，其设置于基台140上。射频功率传输至电极，所述电极可以内置于夹盘135之中或者成为基台140的一部分。聚焦环140设置于基片周围，用于控制等离子体均一性。覆盖环145设置于聚焦环周围，主要用于防止等离子体组份（species）的腐蚀保护。等离子体约束 环150防止等离子体于等离子体约束环150以下点燃和/或维持，以使得等离子体被约束在真空空间的制程区域中。 

应当理解，在制程中，等离子体对于腔室的多个组件可以是相当具有腐蚀性的，特别是气体喷淋头，因为其形成了电容性射频功率回路的一部分。在现有技术中，为了保护气体喷淋头不被等离子体侵蚀，各种各样的涂层已经被提出并进行验证。氧化钇（Y₂O₃）涂层被认为非常有希望；然而，要找到一种形成好涂层的制程却非常困难，特别是那些不产生裂缝或产生粒子污染（particle）的制程。例如，业内已经提出过利用等离子体喷涂(plasma spray，简称PS)来涂覆由金属、合金或陶瓷制成的气体喷淋头。然而，传统的Y₂O₃等离子体喷涂涂层是利用喷涂的Y₂O₃粒子形成的，并且通常导致形成的涂层具有高表面粗糙度（Ra大于4微米或更多）和相应地高孔隙度（体积率大于3%）。这种高粗糙度和多孔结构使得涂层易产生颗粒，其有可能导致制程基片的污染。另外，由于气体注入孔内的等离子体喷涂层非常粗糙并和基体具有较弱的粘附力，当这种被喷涂过的气体喷淋头在等离子处理腔室中使用时，所述颗粒会从气体注入口出来，掉落到基片上。 

其它形成氧化钇涂层的方案包括利用化学气相沉积（chemical vapor deposition，CVD），物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)，离子辅助沉积（ion assisted deposition，IAD)，活性反应蒸发（active reactive evaporation，ARE)，电离金属等离子体（ionized metal plasma，IMP），溅射沉积，等离子体浸没式离子注入制程(plasma immersion ion process，PIIP)。然而，所有这些沉积制程都具有一些技术限制，使得它们还不能实际上用于提升在腔室部件上沉积厚的涂层的水平，以避免等离子体侵蚀。例如，用化学气相沉积制作Y₂O₃涂层不能在无法承受6000C以上的温度上的基体上实现，这就排除了在由铝合金制成的腔室部件上沉积抗等离子体侵蚀涂层的可能。PVD制程，例如蒸发，不能沉积致密的、厚的陶瓷涂层，因为其与基片之间的粘附力较弱。由于高应力和弱粘附力(例如溅射沉积，ARE和IAD)或者极低的沉积速率（例如溅射沉积，IMP和PIIP），这些其它的沉积制程也不能沉积厚涂层。因此，到目前为止还没有制造出理想的涂层，这种理想的涂层应具有良好的抗腐蚀性，同时应当生成较少或者不生成颗粒污染，其可以被制成具有较大的厚度并没有破裂或分层剥离。 

此外，当气体喷淋头，即喷淋头和接地环被涂覆或者被替换成为一个一体成型并涂覆了SiC的Y₂O₃气体喷淋头，耦合于上电极和下电极之间的射频能量维持于Y₂O₃和硅表面（即，基片）之间，或者于Y₂O₃气体喷淋头和硅基片和SiC聚焦环表面之间。因此，射频能量感应的分布在基片上的等离子体非常不同于没有涂覆SiC的气体喷淋头。 

图2示出了利用SiC气体喷淋头（钻石形图示出）和利用Y₂O₃涂覆的气体喷淋头（三角形图示出）时硅片表面的刻蚀速率（Etch Rate,ER）。如图2清楚地示出了Y₂O₃的气体喷淋头导致了刻蚀速率分布相较于利用未涂覆的SiC气体喷淋头具有更高的刻蚀速率。然而，刻蚀速率在基片边缘区域下降，其导致了基片表面的刻蚀速率的不均一性。从图2中可以看出，Y₂O₃气体喷淋头的刻蚀速率变化是10.74%。不均一性的增加限制了Y₂O₃涂覆的气体喷淋头在实际刻蚀制程中的应用。类似的情况也发生在涂覆了Y₂O₃的SiC气体喷淋头的情况下，其表明在等离子体刻蚀制程中电极表面或表面材料在刻蚀率在基片上分布上的重要和敏感。 

鉴于上文所述的现有技术中的缺陷，业内需要一种能够抗等离子体轰击并不产生颗粒污染或裂缝的涂层。该涂层应具有可接受的粗糙度和孔隙大小，使得其具有长的使用寿命。此外，还应当在基片上维持均一的刻蚀速率。制造该涂层的制程应当允许制造厚涂层，并且不会出现破裂或分层剥离。 

发明内容

以下发明内容是为了提供本发明的一些方面和特征的基本理解。发明内容并不是本发明的广泛综述，因此其并不是为了具体地确定本发明的关键或主要要素，也并不是为了说明本发明的范围。其唯一目的是为了以简化形式介绍本发明的一些概念，作为下文中详细描述的前序。 

根据本发明的一个方面，提供了一种在气体喷淋头上形成增强型抗等离子体侵蚀涂层(advanced plasma resistant coatings)的方法。根据各具体实施例，本发明提供了在气体喷淋头的表面涂覆涂层的工艺，从而被涂覆有涂层的气体喷淋头的工作性能得以改善。其它具体实施例包括将涂覆了涂层的气体喷淋头改装或安装入等离子体处理腔室，以改善等离子体制程质量。 

根据各种实施例，当气体喷淋头被一层有效的Y₂O₃涂层保护时，制程 均一性被维持。在一个实施例中，提供了一种电容耦合型腔室（CCP chamber）的硬件结构配置，其中至少气体喷淋头的多孔板（perforated plate）涂覆了Y₂O₃，同时与气体喷淋头相对的至少一个导电表面也被涂覆了Y₂O₃。所述相对的表面可以是聚焦环、覆盖环（cover ring）、流量均衡化离子屏蔽装置（flow equivalent ion shied）、等离子体约束环的其中任一个。在一个具体实施例中，多孔板和接地环被一个一体成型的当量板（one-piece equivalent plate）替代，其由导电材料制程，例如，SiC或者铝合金，并且具有一个保护涂层，即，氧化钇为基础的涂层，例如Y₂O₃。为了维持良好的等离子体均一性，相对的表面也可以被涂覆。例如，利用与涂覆气体喷淋头同样的涂层涂覆聚焦环和覆盖环。在同一实施例中，聚焦环和覆盖环被整合成一单一的当量环，并被涂覆。并且，如果利用了等离子体约束环和流量均衡化离子屏蔽装置之中的任一个，则它可以被涂覆。 

在一个实例性的制程中，利用等离子体增强型物理气相沉积（PEPVD）工艺来制造一种具有良好/紧密颗粒结构和随机晶体取向（random crystal orientation）的增强型氧化钇涂层，例如基于Y₂O₃或YF₃的涂层，其中，（1）沉积在低压或真空腔室环境下执行；（2）至少一个沉积元素或成份从一材料源被蒸发或溅射出来，被蒸发或溅射出来的材料浓缩在基片衬底表面（这部分制程是一个物理过程，在这里被称为物理气相沉积或PVD部分）；（3）同时，一个或多个等离子体源被用来发出离子或产生等离子体以围绕气体喷淋头表面，至少一沉积元素或成份被电离并与被蒸发或溅射的元素或成份在等离子体中或在气体喷淋头表面上反应；（4）气体喷淋头耦接于负电压，使得其在沉积制程过程中被电离原子或离子轰击。在（3）和（4）中的反应指的是PEPVD中的“等离子体增强”（plasma enhanced，或者PE）功能。 

应当说明，等离子体源可以（1）被用于离子化、分解和激发反应气体以使得沉积制程能够在低衬底温度和高涂覆生长速度下执行（由于等离子体产生更多的离子和自由基），或者（2）被用于产生针对气体喷淋头的能量离子（energetic ions），以使得离子轰击气体喷淋头的表面并有助于在之上形成厚的和浓缩的涂层。更特别地，所述等离子体源被用于择一或共同执行功能（1）和/或（2），以在气体喷淋头上形成涂层。这种涂层综合具有足够的厚度和紧密度结构，在此处被称为是“增强型涂层”（Advanced coating，以下 称：A涂层），例如，以A-Y₂O₃、A-YF₃或者A-Al₂O₃为基础的涂层。 

为了改进涂层的形成，A涂层的沉积是在具有粗糙表面的基体或者气体喷淋头上进行的，以改善涂层与基体的粘附力，并增加沉积的厚度。这是由于表面粗糙度的增加增加了涂层和基体表面之间界面区域的接触面积，将涂层接触区域从二维片段（2-dimensional fraction）变为三维片段（3-dimensional fraction）。粗糙表面上的沉积导致了涂层随机晶体取向的形成，并导致A涂层和基体之间的界面应力的释放，这增强了基体与涂层的吸附力，并促进了厚的和致密的涂层在其上形成。据发现，当被沉积材料的表面的表面粗糙度在至少4um之上时，在材料表面之上的A涂层的稳定性可以达到更好。 

为了减少生产成本，另一具体实施例包括形成双层涂层组合，其中，第一层材料层或涂层形成于气体喷淋头基体之上，它可以是阳极化处理层、等离子体喷涂的Y₂O₃层或者其它抗等离子体侵蚀涂层，其具有某一特定厚度以维持最终形成的气体喷淋头所需的电气性能（electrical properties），其中，第一材料层具有大于4um的表面粗糙度。第二层材料层或涂层形成于粗糙度至少为4um以上的第一层材料层之上并具有一直接面对等离子体制程中等离子体的顶表面。第二层涂层可形成为A涂层（例如，A-Y₂O₃、A-YF₃等），所形成的A涂层具有特定粗糙度（表面粗糙度Ra≥1.0um）和致密结构，具有随机晶体取向，并具有小于3%的孔隙度甚至没有多孔缺陷。因此，当A涂层被用于充当气体喷淋头的外表面时，通常由于等离子体喷涂（plasma spray coating）所产生的粗糙表面和多孔隙结构所引起的颗粒污染能够有效地被降低。此外，由于致密的晶体结构，该第二涂层具有减少了的等离子体侵蚀速度，其进一步减少了在等离子体制程中的金属污染。不论是第一涂层还是第二涂层的厚度皆可以根据气体喷淋头的性能需求进行调整。 

在另一实施例中，气体喷淋头表面涂覆了两层涂层的组合，其中，第一涂层是利用阳极化处理、等离子体喷涂（plasma spray）或者其它技术在气体喷淋头基体上形成的，其具有足够厚度以在等离子体制程中为气体喷淋头提供所需要的制程功能（例如所需的导电率，导热系数或热隔离功能以及其它功能）。第二涂层形成于第一涂层之上以形成一顶表面，该顶表面在等离子体刻蚀制程中面对等离子体。第一涂层可以为抗等离子体侵蚀或其它功能的涂层，其可以以均一的或不均一的厚度和/或成份的方式分布在气体喷淋头基体 表面上。第二涂层是一种A涂层，例如A-Y₂O₃涂层。由于该A涂层具有特定粗糙度（Ra≥1.0um）和致密的结构，其为随机晶体取向，其孔隙度小于3%甚至没有多孔缺陷，该A涂层具有的等离子体侵蚀速率比第一涂层小得多，因此并不会产生颗粒污染，并且在等离子体制程中具有较低的的金属污染。第一涂层或第二涂层的厚度和粗糙度可以根据气体喷淋头的性能需求而调整。 

在另一实施例中，气体喷淋头上沉积有多层涂层，以使得被涂覆了的气体喷淋头具有增大的涂层厚度、面对等离子体化学的稳定表面以及预期功能，以改善等离子体处理腔室的制程性能。区别于单层涂层的结构，相同材料被沉积但具有多层结构的涂层结构能够达到增大的厚度，由于多层结构增加的界面面积可以释放涂层应力（所述涂层应力通常随着材料层或涂层的厚度增加而增加），其产生裂缝或裂开的风险被降低。多层涂层可以由多层的A涂层或者具有多层式功能的涂层与多层A涂层组合而成，其中，多层A涂层的顶层面对等离子体，例如，涂层沉积在气体喷淋头上。可以确定的是，具有随机晶体取向的多层A涂层能够被沉积在气体喷淋头上，其厚度大于50um，并且当气体喷淋头的表面粗糙度大于4um时没有裂缝和污染。 

在另一实施例中，为了进一步改善涂覆后的气体喷淋头的性能，在涂覆后的气体喷淋头上施加表面处理，包括但不限于：表面平滑化或表面粗糙化以减少颗粒污染、表面修正以增强涂层的表面致密度和稳定性、以及表面化学清洁来去除颗粒和污染，这些颗粒和污染形成于被涂覆了气体喷淋头上，或者由于涂层沉积制程造成，或者由于等离子体刻蚀制程造成。 

根据本发明的一方面，A涂层的表面粗糙度被控制，因为如果表面太过光滑，则刻蚀过程中的聚合物沉积就不会很好地粘附于表面上，因此导致颗粒污染。在另一方面，太过粗糙的表面会由于等离子体刻蚀而直接产生颗粒污染。优选地，A涂层的表面粗糙度至少为1um或更大，这可由针对基体粗糙度的控制得到，通过涂层的沉积制程，或者利用抛光（lapping）、研磨（polishing）和其它沉积涂层的后表面处理来达到。 

根据另一方面，PEPVD中的能量离子轰击或等离子体刻蚀被用来平滑化/粗糙化和致密化具有A涂层的气体喷淋头表面。被涂覆了涂层的气体喷淋头表面可以用湿法清洁（wet solution cleaning）来清洁，其中，腐蚀性溶液或 悬浮液（slurry）或喷雾（aerosol）被用于去除表面颗粒污染，并用于控制位于气体喷淋头上表面或者注气孔内壁的涂层的表面粗糙度。具有特定表面粗糙度的致密的涂层具有良好和紧密的颗粒结构，其具有减小的孔隙缺陷，因此能够减小等离子体侵蚀速率和保持等离子体刻蚀制程中的纯净环境。 

为了得到性能改善的刻蚀制程，被涂覆了涂层的气体喷淋头可以通过改造或组合，将气体分布板、气体喷淋头铝基体和上部接地环制成一体成型包含涂层的气体喷淋头，或者内置集成有加热器的一体成型气体喷淋头，以使得制造新的具有涂层的气体喷淋头减少生产成本，并且气体喷淋头在经过特定的使用周期后，还可以很容易地被翻新（refurbished）。本质上，气体喷淋头的各种部件可被涂覆，使得它们被A涂层“封装”（packaged）于其内。 

基体涂层或者中间涂层可为金属、合金或陶瓷（例如Y₂O₃,YF₃,ErO₂,SiC,Si₃N₄,ZrO₂,Al₂O₃或它们的组合，或者它们和其它成份的组合）。第二涂层或者顶层涂层具有面对等离子体的表面，其可以为Y₂O₃,YF₃,ErO₂,SiC,Al₂O₃的A涂层或它们的组合，或者它们和其它成份的组合。和现有技术非常不同的是，本发明建议：A涂层涂覆于基体材料之上，而该基体材料可以具有也包含在A涂层中的成份和/或组份的成份和/或组份，例如将A-Y₂O₃沉积在阳极化处理的表面：Y₂O₃表面或者Al₂O₃表面。由于在涂层和基体里同时存在有同样成份或组份，这会导致在A涂层和基体之间的界面区域形成源自于相同成份或组份的原子粘附力，这促进了具有增加厚度的A涂层的形成，并改善了涂层与基体或者气体喷淋头的粘附力。 

本发明揭示了多种A涂层的沉积方法，该涂层具有随机晶体取向并且厚度在50微米或以上，并没有龟裂或者分层。在一个具体实施例中，待涂覆部件的表面在被涂层之前先被粗糙化至其粗糙度Ra达到4微米或以上。4微米的粗糙度对于减少龟裂和分层很关键。并且，一系列厚的涂层被沉积直至达到一预期厚度，而不是仅沉积一单层涂层达到预期厚度。例如，如果预期得到一个50微米厚度的A-Y₂O₃，本发明不沉积单层材料层，本发明沉积多层材料层，例如，依次沉积5层厚度为10微米的材料层。通常地，随着涂层厚度增加，涂层中的应力也会增加。然而，由多层材料层沉积的涂层释放了应力，因此也减少了龟裂和分层的风险。 

附图说明

附图是为了解释并图示本发明的原则，其组成了说明书的一部分，例证了本发明的具体实施例以及描述。附图是为了以图示的方式说明典型具体实施例的主要特征。附图并不是为了描述具体实施例的每个特征，也并不是按照比例示出了其示出元件的相对尺寸。 

图1是现有技术的电容耦合型等离子体处理腔室的结构示意图； 

图2是SiC气体喷淋头和涂覆了涂层的气体喷淋头的刻蚀速率分布示意图； 

图3是气体喷淋头和下电极之间的射频能量电容耦合的示意图； 

图4是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的结构示意图； 

图5是涂覆了Y₂O₃的气体喷淋头作为上电极和涂覆了Y₂O₃的聚焦环以及覆盖环作为下电极的效果曲线图； 

图6是同样的硬件架构但是利用表格1所示的参数（recipe）的效果曲线图； 

图7是根据本发明另一具体实施例的等离子体处理腔室的结构示意图； 

图8是根据本发明一个具体实施例的涂覆增强型涂层的装置结构示意图； 

图9A示出了用于等离子体处理腔室的传统气体喷淋头和电极； 

图9B示出的气体喷淋头具有和图9A所示的基本一样的结构，除了其包括根据本发明一个具体实施例的增强型涂层。 

图9C示出了本发明的另一具体实施例，其中的气体喷淋头具有一体成型气体分布板，其被A涂层“封装”（packaged）于其内。 

图9D示出了本发明又一具体实施例，其中多孔板、传导环、支持环被制造为一体成型的气体分布板装置。 

图9E示出了本发明的又一具体实施例，其中气体喷淋头和一体成型的气体分布板被A涂层“封装”于其内。 

图9F示出了本发明的又一具体实施例，其中气体喷淋头和一体成型的气体分布板被涂覆了一层中间涂层，然后被A涂层“封装”于其内。 

具体实施方式

多个具体实施例将在下文中进行描述，提供用于气体喷淋头的改进涂层，其能改善气体喷淋头的抗腐蚀和颗粒污染功能，还提供了涂覆了涂层的阴极电极，以优化刻蚀速率和等离子体均一性。图3是气体喷淋头和下电极之间的射频能量电容耦合的示意图。在图示的实施例中，上电极322接地，射频能量施加于下电极，其中在本实施例中，所述下电极包括电极362和延伸部分342。上电极322可以包括多孔板，或者多孔板和接地环的组合。下电极362可以内嵌于夹盘之中，或者作为支持夹盘的基台的一部分。延伸部分342可以由以下任一个或者任多个组成：聚焦环、覆盖环、流量均衡化离子屏蔽装置和/或等离子体约束环。合理地选取组成上下电极的组件，并且对上述组件作适当涂覆，刻蚀速率可以在不影响刻蚀均一性的情况下被优化。并且，涂覆了涂层的组件由于涂层的保护更不易被等离子体侵蚀。 

例如，根据一个具体实施例，上电极被制造为组合在一起的气体喷淋头和接地环，下电极则是夹盘和延伸电极的组合，其中夹盘通过硅片耦合能量，延伸电极由涂覆了涂层的聚焦环和覆盖环以及流量均衡化离子屏蔽环（flow equalization ion shied ring，FEIS环）组成。在本实施例中，上电极由SiC或者铝合金制成，并涂覆了Y₂O₃涂层。涂层具有良好和紧密的颗粒结构以及随机晶体取向，其将在下文中进行详细介绍。延伸电极可以由导电材料制程，也可以具有Y₂O₃涂层。 

图4示出了一个具体实施例，其中上电极由气体喷淋头和接地环组成，其由喷淋板430示出。在本实施例中，喷淋板430由SiC或铝合金制成，并具有保护涂层434。并且，在本实施例中涂层是基于钇，例如Y₂O₃,Y₂F₃等。为了增强型的抗等离子体侵蚀性，最好用增强型涂层涂覆气体喷淋头，在下文中将做细节描述。 

图4还示出了聚焦环440、覆盖环445和等离子体约束环450。等离子体约束环可以包括流量均衡化离子屏蔽环（flow equalization ion shied ring，FEIS环）447。FEIS环447用于为真空泵产生等量的流体，并且阻止离子流入真空泵的排出通道。在图4所示的实施例中，聚焦环440、覆盖环445、等离子体约束环450和/或FEIS环447都涂覆有象涂覆于喷淋板430上一样的涂层。 

图5为涂覆了Y₂O₃的气体喷淋头作为上电极和涂覆了Y₂O₃的聚焦环以及覆盖环作为下电极的效果曲线图。特别地，刻蚀速率在仅对气体喷淋头作 涂层时变得很高。然而，均一性却被戏剧性地改善至2.66%。实际上，均一性甚至比气体喷淋头做涂层之前更好。这样的结果是由于利用了如表格1所示的刻蚀工艺配方1（recipe）而得到的。另一方面，图6示出了利用了同样的硬件结构，但是利用了表格1所示的工艺配方2的结果。可以比较图5和图6的曲线，刻蚀速率仍然保持相等，但是刻蚀均一性可以通过改变工艺配方的参数来调整。工艺配方2的均一性是2.88%，其比没有涂层时的均一性更好。 

表格1 

图4所示的具体实施例，其具有图5和图6所示的效果，聚焦环由SiC或石英制成，覆盖环由石英制成，两者都由Y₂O₃涂覆。然而，根据本发明的另一具体实施例，聚焦环和覆盖环都用固体Y₂O₃制成。根据本实施例，刻蚀速率均一性可以被改善，聚焦环和覆盖环的使用寿命可以被延长。 

根据另一具体实施例，如图7所示，石英覆盖环和SiC聚焦环由一体成型的复合覆盖环749替代，其事实上是原来的石英覆盖环和SiC聚焦环的组合。覆盖环749可由固体Y₂O₃制成，或者其他材料制成，例如但不限于：Si、SiC、石英、Al₂O₃或者其他抗等离子体陶瓷。另一方面，一体成型复合覆盖环749可以由多种材料制成，例如，但并不限于，Si、SiC、石英、Al₂O₃或者其他陶瓷，还包括抗等离子体涂层。抗等离子体涂层可以为，例如，但并不局限于，Y₂O₃、YF₃、ErO₂、SiC、Si₃N₄、ZrO₂、Al₂O₃和它们的组合，或者它们与其他成份的组合。在复合覆盖环上的不同涂层的选取和沉积极高的由用以形成上下电极的材料决定。上述一体成型覆盖环749的应用减少了制造成份，但是保持了刻蚀速率和刻蚀均一性的效果。 

根据本发明的另一具体实施例，复合覆盖环749由Y₂O₃涂覆于Al₂O₃基底制成。和表格2列出的其他材料的特性相比，Al₂O₃具有和Y₂O₃一样的 热膨胀系数（coefficient of thermal expansion，CTE）。这样的特性保证了Y₂O₃涂层可以合成于Al₂O₃表面，并具有稳定的结构和良好的粘附力。这样的组合可以抵抗高使用温度。此外，基于Al₂O₃的复合覆盖环在不同的等离子体环境下具有增强的工作性能，因为Al2O3基底相较于固体Y2O3的复合覆盖环具有良好的热传导。 

表格2 

根据上述揭示的具体实施例可以理解，当提供Y₂O₃涂覆的聚焦环，Y₂O₃涂覆的覆盖环和/或Y₂O₃涂覆的FEIS环时，其不接地，即，浮接（being floating）或者射频偏置，它们用于充当延伸的下电极。当等离子体点燃并维持于上下电极之间，即，静电夹盘和基片的组合以及Y₂O₃涂覆的上电极气体喷淋头之间，等离子体也同时点燃和维持于Y₂O₃涂覆的上电极气体喷淋头和延伸的下电极之间，即，涂覆了Y₂O₃的聚焦环、覆盖环和FEIS环。由于上电极和延伸的下电极具有Y₂O₃表面，其有助于稳定射频能量耦合以及维持等离子体在电容耦合型电极之间的分布均一性，因此提高了等离子体刻蚀在基片表面的均一性。应当注意，在图3所示的实施例中，延伸的下电极直径大于气体喷淋头的直径。 

下文开始描述形成前述涂层的装置和方法，其可用于涂覆上文提及的气体喷淋头和延伸的下电极。 

在传统的等离子体喷涂制程中，其涂层是在大气环境（atmospheric environment）下被沉积的，和传统的等离子体喷涂制程不同的是，本发明提供的增强型涂层是在低压或真空环境中沉积的。并且，传统的等离子体喷涂制程利用小的粉末粒子来沉积涂层，本发明增强型涂层利用原子自由基（atoms radicals）或微粒凝结在材料表面上而实现沉积。因此，由此得到的涂层特性与现有技术涂层不同，即使其是在利用同样成份的材料的情况下。 例如，根据本发明一个具体实施例所得到的氧化钇涂层基本上没有多孔，其表面的粗糙度大于1um，并且比用现有技术等离子体喷涂方式(PS)所得到的Y₂O₃涂层具有更高的抗刻蚀性。 

本发明的具体实施例将在下文中结合附图进行说明。首先介绍用于沉积增强型涂层的装置和方法。图8示出了根据本发明的一个具体实施例的用于沉积增强型涂层的装置。所述装置采用一称作为PEPVD的制程来沉积增强型涂层，其中，PE和PVD部件在图8中由虚线示出。传统上，化学气相沉积（CVD）或等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）指的是一种化学制程，其中，将衬底曝露于一个或多个易挥发的前驱（volatile precursors），前驱在衬底表面反应或分解，以在衬底表面上产生所预期的沉积薄膜。另外，PVD指的是一种涂层制作方法，其包括纯物理过程，其使一被蒸发或被溅射的预期薄膜材料凝结，从而在衬底的表面沉积薄膜，该预期薄膜材料通常是固态的源物质。因此，可以理解，前述PEPVD为这两种制程的混合。即，所述的PEPVD包括在腔室中和在衬底表面上进行的属于物理工艺的的原子、自由基或者分子的凝结（PVD部分）和等离子体化学反应（PE部分）。 

在图8中，腔室800被真空泵815抽真空。组件810被涂覆了涂层，在本实施例中的气体喷淋头、聚焦环、覆盖环、约束环等连接于支撑环805上。并且，负偏压通过支撑环805施加于组件810。 

一源材料820包括待沉积组份，其通常为固体形式。例如，如果待沉积薄膜是Y₂O₃或YF₃，源材料820应包括钇（或氟）——可能还有其它材料，例如氧气，氟（或钇）等。为了形成物理沉积，所述源材料被蒸发或溅射。在图1所示的具体实施例中，利用电子枪（electron gun）825来执行蒸发，其将电子束（electron beam）830导向源材料820之上。当源材料被蒸发，原子和分子位置向待涂覆部件110飘移并凝结于待涂覆部件810上，图示中用虚线箭头示出。 

等离子体增强型部件由气体注射器（gas injector）835组成，其向腔室100内注入活性或非活性源气体，例如包含氩、氧、氟的气体，图示中用虚线示出。等离子体840利用等离子体源被维持于部件810的前方，等离子体源例如射频、微波等，在本实施例中示例性地由耦合于射频源850的线圈845示出。不受理论的束缚，我们认为在PE部分有几个过程发生。首先，非活 性离子化气体组份，例如氩，轰击部件810，当它被聚集后从而使得薄膜变得致密。离子轰击的效果源自于负偏压施加至组件810和支撑环805，或源自于由等离子体源发出的并对准组件805的离子。此外，例如氧或氟的活性气体组份或自由基与蒸发的或溅射的源材料反应，所述反应或者位于部件810的表面上或者位于腔室内。例如，源材料钇与氧气反应生成了含钇涂层，例如Y₂O₃或者YF₃。因此，上述制程具有物理过程（轰击和凝结）和化学过程（例如，氧化和电离化）。 

图9A示出了现有技术的用于等离子处理腔室的气体喷淋头和电极。导电板（conductive plate）905位于背板（back plate）210和多孔板（perforated plate）915之间，导电板905有时候可以转化为控制气体喷淋头温度的加热器，导电环920围绕多孔板915设置，并可以充当延伸的上电极和接地环。支撑环925围绕导电板905设置，其也位于导电环920和背板910之间。多孔板915实际上充当了气体分布板（gas distribution plate，GDP），其可以由陶瓷、石英等制成，例如，其可以由碳化硅制成，可以被组装于传导板905的下表面。导电环920可由陶瓷、石英等制成，例如，其可以由碳化硅制成，可以被组装于支撑环925的下表面。支撑环925，传导板905和背板910可由金属或合金制成，例如铝、不锈钢等。气体喷淋头以一种常见的方式附设于等离子处理腔室的顶部上。 

图9B示出了一和图9A大体上相同的气体喷淋头，不同之处在于：其包括了根据本发明一个具体实施例的增强型涂层。在图9B中，增强型涂层935（例如，A-Y₂O₃）设置于多孔板915的下表面之上，即，在基片制程中面对等离子体的表面。增强型涂层935可以是单层或者多层涂层。在本实施例中，多孔板根据标准程序制造，包括气体注入孔/穿孔的形成。然后，上述多孔板被插入一PEPVD腔室之中，其下表面被涂覆有增强型涂层。由于PEPVD涂层是利用原子或分子来建立涂层的，气体注入孔的内壁也被涂覆了涂层。然而，和现有技术的涂层不同，增强型涂层由原子和分子的凝结而形成，因此可以形成致密、均匀的并且与气体注入孔的内壁表面粘附性良好的A涂层，因此提供了平滑的气体流动并避免了任何颗粒污染的产生。 

根据上述实施例，涂覆了涂层的多孔板的表面特征在于：其具有特定的表面粗糙度（表面粗糙度Ra被控制为等于或大于1.0um），为了提高等离子 体制程过程中的聚合物粘附力，可以粗糙化所述表面。也就是，一方面，A涂层的表面粗糙度是受控的，因为如果所述表面太过光滑，在刻蚀过程中的聚合物沉积不能很好地粘附在表面，因此导致颗粒污染。另一方面，太过粗糙的表面会由于刻蚀制程而直接产生颗粒污染。因此，根据本具体实施例，推荐的表面粗糙度Ra等于或大于1um。优选地，推荐的表面粗糙度Ra大于1um，但是低于10um (1um<Ra<10um)。经发现，在该取值范围内，颗粒污染的产生可以最小化，但是聚合物粘附也可控。也就是，上述取值范围很关键，因为利用更高的粗糙度会导致颗粒污染的产生，但是利用更光滑的涂层会使等离子体制程过程中的聚合物的粘附减少。在各种情况下，不论是单层还是多层结构的A涂层都具有致密的结构，其具有随机晶体取向，孔隙度小于1%，没有任何裂开或分层剥离。 

根据一个具体实施例，该粗糙度可以由沉积涂层时得到，或者针对已经沉积后的涂层进行抛光，研磨或者其它后PEPVD等表面处理来得到。另一方面，根据一个具体实施例，多孔板的表面首先粗糙化到预期粗糙度(Ra>4um)，然后再沉积涂层。由于该涂层是利用PEPVD制程制得，根据涂层的厚度和具体沉积制程，在涂覆涂层之前的表面具有同样或者不同的粗糙度。 

图9C示出了另一具体实施例，其中气体喷淋头组件被“封装”于A涂层内。也就是，如图9C所示，整个气体喷淋头组件的下表面都用A涂层935（例如A-Y₂O₃）来涂覆。在本实施例中，形成气体喷淋头的多个部件首先被装配好，然后再被置于PEPVD腔室内部以在整个组件的下表面形成增强型涂层。在这种实施方式中，气体喷淋头组件被“封装”于增强型涂层涂覆内并被整个保护起来免受等离子体侵蚀。根据图9B所示，其表面可能保持光滑或者被粗糙化，以改善聚合物粘附。然而，在所有情况下，所述涂层的厚度大于50um。 

图9D示出了另一具体实施例，其中前述实施例中的多孔板915、导电环920和支撑环925在本实施例中被统一为一片式多孔板915。和现有技术极不同的是，一片式多孔板915可以由金属制成，例如，铝合金，其表面可以由沉积的A涂层935保护起来，例如A-Y₂O₃。与现有技术相比，设置于多孔板915之上并用A-Y₂O₃涂层935涂覆的气体喷淋头可以减少生产成本，简 化气体喷淋头的组装和制造流程，并增加使用寿命。另一优点是，它提供了翻新已用过的气体喷淋头的可能，翻新仅需要在一片式多孔板915上重新沉积A涂层935。此外，形成被A涂层“封装”的气体喷淋头更加简单，如图2E所示的另一实施例中所示，因为A涂层的沉积是在气体喷淋头上进行，而所述气体喷淋头仅需将一片式多孔板915组装于导电板905和背板910上即可。 

图9F示出了本发明的再一具体实施例，图9F是图9E的部分截取，以显示其是类似于图9E的气体喷淋头的放大结构示意图，其不同之处在于图9F中具有不同的涂覆配置。根据图9F所示的具体实施例，多孔板215具有一中间材料层或者涂层213。所述中间材料层形成于多孔板215被粗糙化的表面上，并且A涂层所沉积于其上的中间层表面也具有一个粗糙化的表面。根据本文所述的任一具体实施例，该中间层可以是，例如，一阳极化处理层或一等离子体喷涂的Y₂O₃层，然后，根据前述任何一种实施例所描述的，一单层或多层结构的增强型涂层235被沉积于中间材料层或者涂层213之上。并且，每个A涂层235和每个中间材料层213都可以形成为多层涂层，以增加所述涂层的厚度，并改善所沉积涂层的结构稳定性。 

根据一个具体实施例，多孔板是阳极化处理板，其表面和气体注入孔内壁均被阳极化处理层所保护，例如硬阳极化处理层（hard anodization）。然后，A涂层（例如A-Y₂O₃）被沉积于如图9D所示的多孔板表面（其背部表面与导电板905和背板910接触）或者如图9E所示的气体喷淋头组件的表面。由于A涂层直接沉积在阳极化处理过的表面，因而在A涂层和阳极化处理层之间并没有分界面问题，而这种问题通常在等离子体喷涂的Y₂O₃涂层和阳极化处理的表面之间出现，因为等离子体喷涂的Y₂O₃涂层一般沉积在光的铝合金表面，以达到等离子体喷涂的Y₂O₃涂层与腔室部件的良好粘附。 

根据不同的具体实施例，中间材料层或涂层可为金属，合金或者陶瓷（例如Y₂O₃,YF₃,ErO₂,SiC,Si₃N₄,ZrO₂,Al₂O₃,AlN或它们的组合，或者它们和其它成份的组合）。面对等离子体的表面的第二涂层或者顶层涂层是一种A涂层，所述A涂层是Y₂O₃,YF₃,ErO₂,SiC,Al₂O₃或它们的组合，或者它们和其它材料的组合。 

与现有技术极不同的是，根据某些具体实施例，A涂层被建议沉积在一 基体材料表面，该基体材料具有至少一个成份或部件也包括在A涂层中，例如A-Y₂O₃沉积于阳极化处理的Al₂O₃或Y₂O₃表面。由于在涂层和基体中具有相同的成份或部件，则会引起在A涂层和基体之间界面区域的源自相同成份或部件的原子粘附，其有利于形成具有增加厚度的A涂层和改善其与基体或者气体喷淋头的粘附力。 

需要说明的是，本文中提及的制程和技术并不是固有地与任何特定地装置有关，其可以用任何合适的部件组合而得到。进一步地，根据本专利的教示和描述，多种类型的通用装置可以被使用。本发明根据特定例子进行了描述，其只是为了从各方面说明本发明而并不是限制本发明。本领域技术人员应当理解，许多不同的组合适合于实施本发明。 

并且，对于熟悉本领域的技术人员而言，根据本专利所揭示的说明书和操作，实施本发明的其它的实施方式将是显而易见的。上文中具体实施例的不同方面和/或部件可以单一或者组合地应用。需要说明的是，上文所述具体实施例和方式都应仅考虑为例证性的，本发明的真正范围和精神都应以权利要求书为准。