CN112663059A - 处理室的金属部件以及处理室的金属部件的层的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,特别是涉及一种如下的用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法:设置在用于显示器或半导体制造处理的处理室中或构成处理室的一部分,可容易地确保用于处理室的内部金属部件的薄膜层的厚的厚度且通过防止用于处理室的内部金属部件的裂纹而实现寿命延长,同时防止由孔隙引起的逸气现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,特别是涉及一种设置在用于显示器或半导体制造处理的处理室或构成处理室的一部分的用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法。
背景技术
化学气相沉积处理装置(化学气相沉积(Chemical Vapore Deposition,CVD)装置)、物理气相沉积处理装置(物理气相沉积(Physical Vapore Deposition,PVD)装置)、干式蚀刻处理装置(干式蚀刻(Dry Etching)装置)等(以下,称为“处理室”)在其处理室的内部使用反应气体、蚀刻气体或清洁气体(以下,称为“处理气体”)。
作为这种处理气体,主要使用Cl、F或Br等腐蚀性气体,因此对腐蚀的耐腐蚀性非常重要。
还存在一种使用不锈钢作为用于处理室的内部金属部件的以往技术,但是存在如下情况:导热性不足,且在处理中会释放出作为不锈钢的合金成分的Cr或Ni等重金属而成为污染源。
因此,已开发了比不锈钢轻、导热性优异且不存在重金属污染之虞的使用纯铝或铝合金的用于处理室的内部金属部件。然而,由于铝或铝合金的表面耐腐蚀性不佳,因此研究了进行表面处理的方法。
作为如上所述的表面处理方法的一例,研究了对铝或铝合金的表面进行阳极氧化处理来形成阳极氧化膜的方法。
在阳极氧化膜中,首先形成在其内部不形成孔隙(Pore)的非多孔阻挡层,之后形成形成有孔隙的多孔层。
阳极氧化膜的非多孔阻挡层其厚度为1μm以下而具有非常薄的厚度,根据形成阳极氧化膜的时间,多孔层的厚度可形成为从数十微米到数百微米,与非多孔阻挡层相比,具有相对厚的厚度。
在用于处理室的内部金属部件的表面处理使得非多孔阻挡层与多孔层两者形成的情况下,具有可确保一定厚度的优点,但是会产生由多孔层的孔隙引起的问题。详细地进行说明,处理室内部的异物进入多孔层的孔隙中,当在处理室中进行处理时,残留在孔隙的异物逸出而落在基板的表面上,从而产生在基板生成粒子的问题。这种现象被称为异物逸气(Out-gasing)现象,并且是处理室的处理不良及生产产率降低、以及使处理室的维护维修周期缩短的主要原因。
为了防止如上所述的逸气现象,在通过仅形成非多孔阻挡层来进行用于处理室的内部金属部件的表面处理的情况下,由于非多孔阻挡层的厚度太薄而会受到内部应力的变化或热膨胀的影响在阳极氧化膜产生裂纹(Crack)或产生阳极氧化膜被剥离的问题。另外,仅包括非多孔阻挡层的薄的阳极氧化膜寿命短,容易暴露出铝或铝合金基材,并且由于这样暴露出的所述基材的部位而产生挤压等离子体的等离子电弧放电(Plasma Arcing),从而产生部分地融化或损坏所述基材的表面的问题。
如上所述,在仅由以往的阳极氧化膜形成用于处理室的内部金属部件的表面处理层(以下,称为“薄膜层”)的情况下,无法全部解决确保表面处理层的厚度与防止产生逸气现象。
因此,需要开发一种可容易地确保用于处理室的内部金属部件的薄膜层的厚的厚度并且也防止逸气现象的用于处理室的内部金属部件及其制造方法。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]韩国注册专利第0482862号。
[专利文献2]韩国公开专利第2011-0130750号。
[专利文献3]韩国公开专利第2008-0000112号。
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是为了解决上述的问题而提出的,其目的在于提供一种如下的用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法:可容易地确保用于处理室的内部金属部件的薄膜层的厚的厚度且通过防止用于处理室的内部金属部件的裂纹而实现寿命延长,同时防止由孔隙引起的逸气现象。
[解决问题的技术手段]
根据本发明的一特征的用于处理室的内部金属部件,对金属基材进行阳极氧化而在所述金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,在所述第一薄膜层的上部吸附第1-1前体,供应与所述第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过所述第1-2反应物与所述第1-1前体的化学取代生成第一单原子层,重复执行生成所述第一单原子层的循环以在所述第一薄膜层的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层。
另外,所述第二薄膜层的厚度为20nm以上至3μm以下之间。
另外,在所述第二薄膜层的上部吸附第2-1前体,供应与所述第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过所述第2-2反应物与所述第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在所述第二薄膜层的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层,所述第二薄膜层与所述第三薄膜层具有彼此不同的构成成分。
另外,所述阳极氧化膜层位于所述金属基材的上部,且包括在其内部不形成孔隙的非多孔阻挡层,所述非多孔阻挡层的厚度为100nm以上至1μm以下之间。
另外,所述阳极氧化膜层位于所述金属基材的上部,且包括在其内部不形成孔隙的非多孔阻挡层、以及位于所述非多孔阻挡层的上部且在其内部形成有孔隙的多孔层,所述第二薄膜层的一部分位于所述多孔层的孔隙内部。
另外,所述用于处理室的内部金属部件为设置在执行化学气相沉积处理的处理室的内部的金属部件,且为扩散器、背板、阴影框架、基座、保护环及狭缝阀中的至少任一者。
另外,所述用于处理室的内部金属部件为设置在执行干式蚀刻处理的处理室的内部的金属部件,且为下部电极、下部电极的静电吸盘、下部电极的挡板、上部电极、壁衬层、保护环及狭缝阀中的至少任一者。
根据本发明的一特征的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,对金属基材进行阳极氧化而在所述金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,在所述第一薄膜层的上部吸附第1-1前体,供应与所述第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过所述第1-2反应物与所述第1-1前体的化学取代生成第一单原子层,重复执行生成所述第一单原子层的循环以在所述第一薄膜层的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层。
另外,重复执行所述循环,直至所述第二薄膜层的厚度为20nm以上至3μm以下时为止。
另外,在所述第二薄膜层的上部吸附第2-1前体,供应与所述第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过所述第2-2反应物与所述第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在所述第二薄膜层的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层,所述第二薄膜层与所述第三薄膜层具有彼此不同的构成成分。
[发明的效果]
如以上阐述所示,根据本发明的用于处理室的内部金属部件以及用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,具有如下效果。
由于在金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,因此即使去除第二薄膜层和/或第三薄膜层,金属基材的异物也难以被洗脱。
通过在金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,并在第一薄膜层的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层,从而可确保薄膜层的足够的厚度。
通过由多层第一单原子层形成第二薄膜层,可完全填充多孔层的孔隙,由此可有效地防止逸气现象。
由于第二薄膜层与第三薄膜层具有彼此不同的构成成分,因此可制造具有各种特性的用于处理室的金属部件。
附图说明
图1是示出本发明优选的用于处理室的内部金属部件的图。
图2的(a)至图2的(e)是示出形成图1的用于处理室的内部金属部件的第一薄膜体与第二薄膜体的过程的图。
图3是本发明优选的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法的示意图。
图4的(a)至图4的(c)是示出在以往的用于处理室的内部金属部件的多孔层形成薄膜层的过程的图。
图5的(a)至图5的(c)是示出在本发明优选的用于处理室的内部金属部件的多孔层形成第二薄膜层的过程的图。
图6是示出根据本发明的变形例的用于处理室的内部金属部件的图。
图7是示出执行化学气相沉积处理的用于化学气相沉积处理的处理室的图,其中根据本发明优选实施例的金属部件构成所述处理室的内部面或被设置为金属部件。
图8是示出执行干式蚀刻处理的用于干式蚀刻处理的处理室的图,其中根据本发明优选实施例的金属部件构成所述处理室的内部面或被设置为金属部件。
[符号的说明]
1、1':用于处理室的内部金属部件
10:金属基材
20:第一薄膜层
21:非多孔阻挡层
23、23':多孔层
23a、23a':孔隙
23b':空间
30、30':第二薄膜层
31:第一单原子层
31':沉积层
40:第三薄膜层
100:用于化学气相沉积处理的处理室
110:气体流量装置
120:基座
130:背板
140:扩散器
141:贯通孔
150:阴影框架
160:排气部
200:用于干式蚀刻处理的处理室
210:气体流量装置
220:下部电极
230:上部电极
231:贯通孔
240:壁衬层
250:排气部
S:基板
S10:第一薄膜层形成步骤
S11:非多孔阻挡层形成步骤
S12:多孔层形成步骤
S20:第二薄膜层形成步骤
S21:第1-1前体吸附步骤
S22:第一惰性气体供应步骤
S23:第1-2反应物吸附及取代步骤
S24:第一循环重复步骤
S30:第三薄膜层形成步骤
S31:第2-1前体吸附步骤
S32:第二惰性气体供应步骤
S33:第2-2反应物吸附及取代步骤
S34:第二循环重复步骤
T1、T1'、T2、T2'、T3、T3':厚度
具体实施方式
以下,将参照附图详细说明本发明的优选实施例。参照附图与下文将详细描述的实施例,本发明的优点及特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而,本发明不限于此处说明的实施例,并且还可具体化为彼此不同的形态。相反,此处介绍的实施例是为了使所揭示的内容可变得彻底及完整以及可将本发明的思想充分传达给本领域的技术人员而提供,且本发明仅由权利要求的范围来定义。在说明书全文中,相同的参考符号指代相同的构成要素。
在本说明书中使用的术语是用于说明实施例的,而无意于限制本发明。在本说明书中,单数形式在上下文中并未特别提及的情况下也包括复数形式。说明书中所使用的“包含(comprises)”和/或“包含的(comprising)”不排除所提及的构成要素、步骤、动作和/或元件存在或添加一个或多于一个的其他构成要素、步骤、动作和/或元件。
另外,由于是根据优选的实施例,因此根据说明的顺序给出的参考符号并不必限定于此顺序。
另外,将参照作为本发明的理想例示图的剖面图和/或平面图来说明本说明书中记述的实施例。在附图中,为了有效地说明技术内容,夸张表示膜及区域的厚度。因此,例示图的形态可由于制造技术和/或公差等而变形。因此,本发明的实施例并不限于所示出的特定形态,还包括根据制造处理产生的形态的变化。因此,附图中例示的区域具有示意性的属性,且附图中例示的区域的模样是为了例示元件区域的特定形态且并非为了限制发明的范围。
在对各种实施例进行说明时,为了方便起见,即使实施例不同,针对执行相同功能的构成要素也赋予相同的名称及相同的参考编号。另外,为了方便起见,将省略已在其他实施例中说明的构成及操作。
以下,对根据本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1进行说明。
图1是示出本发明优选的用于处理室的内部金属部件的图,图2的(a)至图2的(e)是示出形成图1的用于处理室的内部金属部件的第一薄膜体与第二薄膜体的过程的图,图3是本发明优选的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法的示意图,图4的(a)至图4的(c)是示出在以往的用于处理室的内部金属部件的多孔层形成薄膜层的过程的图,图5的(a)至图5的(c)是示出在本发明优选的用于处理室的内部金属部件的多孔层形成第二薄膜层的过程的图。
如图1及图2的(a)至图2的(e)所示,根据本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1可包括如下构件来构成:金属基材10;第一薄膜层20,对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的上部包括阳极氧化膜层并在金属基材10的上部形成;第二薄膜层30,在第一薄膜层20的上部吸附第1-1前体,供应与第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过第1-2反应物与第1-1前体的化学取代生成第一单原子层31,重复执行生成第一单原子层31的循环以包括多层第一单原子层31并形成在第一薄膜层20的上部;以及第三薄膜层40,在第二薄膜层30的上部吸附第2-1前体,供应与第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过第2-2反应物与第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在第二薄膜层30的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层40。
换句话说,在根据本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1中,对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20,在第一薄膜层20的上部吸附第1-1前体,供应与第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过第1-2反应物与第1-1前体的化学取代生成第一单原子层31,重复执行生成第一单原子层31的循环以在第一薄膜层20的上部形成包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30,在第二薄膜层30的上部吸附第2-1前体,供应与第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过第2-2反应物与第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在第二薄膜层30的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层40。
金属基材10为金属材质,可为铝(Al)、钛(Ti)、钨(W)、锌(Zn)等,但是优选为由重量轻、易于加工、导热性优异并且不存在重金属污染之虞的铝或铝合金材质形成。
第一薄膜层20是对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的上部包括阳极氧化膜层并在金属基材10的上部形成的。
在此情况下,第一薄膜层20、即阳极氧化膜层可包括如下构件来构成:非多孔阻挡层21,位于金属基材10的上部、即金属基材10的表面,并在其内部不形成孔隙23a;以及多孔层23,位于非多孔阻挡层21的上部、即非多孔阻挡层21的表面,且在其内部形成有孔隙23a。
在对金属基材10进行阳极氧化的情况下,首先生成非多孔阻挡层21,且在非多孔阻挡层21达到特定的厚度时,形成多孔层23。
非多孔阻挡层21的厚度优选为形成为数百纳米(nm),更优选为形成为100nm以上至1μm以下之间。
多孔层23的厚度形成为数十微米(μm)到数百微米之间。
如果在金属基材10为铝或铝合金的情况下,第一薄膜层20为通过对铝或铝合金材质的金属基材10进行阳极氧化处理而生成的阳极氧化膜层,且这种阳极氧化膜层、即第一薄膜层20的构成成分包含氧化铝(Al2O3)。
第一薄膜层20的阳极氧化膜层具有非晶质的特性。
第二薄膜层30形成在第一薄膜层20的上部、即第一薄膜层20的表面,且包括多层第一单原子层31。
第二薄膜层30可通过重复执行如下循环形成:在第一薄膜层20的上部、即表面吸附第1-1前体,并供应与第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过第1-2反应物与第1-1前体的化学取代而生成第一单原子层31。
这种多个第一单原子层31、即第二薄膜层30的构成成分可包含以下中的至少任一种:氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)、氮化铝(AlN)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)。
第二薄膜层30的厚度优选为形成在20nm以上至3μm以下之间。
第二薄膜层30的一部分、即第二薄膜层30的下部的一部分位于第一薄膜层20的多孔层23的孔隙23a内部。
第二薄膜层30的第一单原子层31具有结晶质的特性。
第三薄膜层40形成在第二薄膜层30的上部、即第二薄膜层30的表面,且包括多层第二单原子层。
第三薄膜层40可通过重复执行如下循环形成:在第二薄膜层30的上部、即表面吸附第2-1前体,并供应与第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过第2-2反应物与第2-1前体的化学取代而生成第二单原子层。
这种多个第二单原子层、即第三薄膜层40的构成成分可包含以下中的至少任一种:氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)、氮化铝(AlN)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)。
第二单原子层、即第三薄膜层40的构成成分具有与第一单原子层31、即第二薄膜层30的构成成分彼此不同的构成成分。
例如,在第二单原子层、即第三薄膜层40的构成成分为氧化铝(Al2O3)的情况下,第一单原子层31、即第二薄膜层30的构成成分是二氧化硅(SiO2)。
第三薄膜层40的厚度优选为形成在20nm以上至3μm以下之间。
第三薄膜层40的第二单原子层具有结晶质的特性。
以下,参照图1至图3,对具有上述构成的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法详细地进行说明。
如图3所示,用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法可包括如下步骤构成:第一薄膜层形成步骤S10,对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20;第二薄膜层形成步骤S20,在第一薄膜层20的上部形成包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30;以及第三薄膜层形成步骤S30,在第二薄膜层30的上部形成包括多层第二单原子层且具有与第二薄膜层30彼此不同的构成成分的第三薄膜层40。
换句话说,用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法执行如下过程:对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20,在第一薄膜层20的上部吸附第1-1前体,供应与第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过第1-2反应物与所述第1-1前体的化学取代生成第一单原子层31,重复执行生成第一单原子层31的循环以在所述第一薄膜层20的上部形成包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30,在第二薄膜层30的上部吸附第2-1前体,供应与第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过第2-2反应物与所述第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成第二单原子层的循环以在所述第二薄膜层30的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层40。
在第一薄膜层形成步骤S10中,执行对金属基材10进行阳极氧化而形成阳极氧化膜层的过程。
第一薄膜层形成步骤S10可包括非多孔阻挡层形成步骤S11与多孔层形成步骤S12构成。
在非多孔阻挡层形成步骤S11中执行如下过程:对金属基材10进行阳极氧化而在金属基材10的表面、即金属基材10的上部生长并形成非多孔阻挡层21。在此情况下,在非多孔阻挡层21的内部不形成孔隙23a。
直至使非多孔阻挡层21生长到特定的厚度时为止执行非多孔阻挡层形成步骤S11,且优选为使非多孔阻挡层21的厚度为100nm以上至1μm以下。
在完成非多孔阻挡层形成步骤S11之后,执行多孔层形成步骤S12。
在多孔层形成步骤S12中执行如下过程:在非多孔阻挡层21的上部、即非多孔阻挡层21的表面生长并形成多孔层23。在此情况下,在多孔层23的内部形成孔隙23a。
多孔层23的孔隙23a形成有多个,且以多个孔隙23a之间的间隔彼此均匀的方式排列,并且多个孔隙23a的直径彼此均匀地形成。
直至使多孔层23生长到特定的厚度时为止执行多孔层形成步骤S12,且优选为使多孔层23的厚度形成为数十微米到数百微米之间。
在通过执行上述非多孔阻挡层形成步骤S11及多孔层形成步骤S12而完成第一薄膜层形成步骤S10后,执行第二薄膜层形成步骤S20。
在第二薄膜层形成步骤S20中执行如下过程:通过重复执行生成第一单原子层31的循环来形成包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30。
执行第二薄膜层形成步骤S20以使第二薄膜层30的下部一部分位于多孔层23的孔隙23a内部。
第二薄膜层形成步骤S20可包括第1-1前体吸附步骤S21、第一惰性气体供应步骤S22、第1-2反应物吸附及取代步骤S23以及第一循环重复步骤S24来构成。
在第1-1前体吸附步骤S21中执行如下过程:对包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20的上部、即第一薄膜层20的表面供应第1-1前体,以在第一薄膜层20的上部、即第一薄膜层20的表面吸附第1-1前体来形成第1-1前体吸附层。在此情况下,第1-1前体吸附层通过自限反应而形成仅一层。
在完成第1-1前体吸附步骤S21之后,执行第一惰性气体供应步骤S22。
在第一惰性气体供应步骤S22中执行如下过程:供应惰性气体以从第1-1前体吸附层去除过量的第1-1前体的过程。在此情况下,惰性气体去除残存在由于自限反应而形成仅一层的第1-1前体吸附层的过量的第1-1前体。
在完成第一惰性气体供应步骤S22之后,执行第1-2反应物吸附及取代步骤S23。
在第1-2反应物吸附及取代步骤S23中执行如下过程:对第1-1前体吸附层的上部、即第1-1前体吸附层的表面供应第1-2反应物,以在第1-1前体吸附层的上部、即第1-1前体吸附层的表面吸附第1-2反应物,并通过第1-1前体吸附层与第1-2反应物的化学取代而生成第一单原子层31。
第1-2反应物与第1-1前体具有彼此不同的构成成分。
第一单原子层31通过包含第1-1前体的第1-1前体吸附层与第1-2反应物的化学取代生成,因此第一单原子层31的构成成分具有与第1-1前体及第1-2反应物彼此不同的构成成分。
在通过化学取代生成第一单原子层31的过程中,第1-1前体与第1-2反应物的构成成分中的剩余的构成成分以气体排出。
在完成第1-2反应物吸附及取代步骤S23之后,执行第一循环重复步骤S24。
第一循环重复步骤S24执行如下过程:重复依次执行上述第1-1前体吸附步骤S21、第一惰性气体供应步骤S22、第1-2反应物吸附及取代步骤S23的循环,从而生成多层第一单原子层31来形成包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30。
通过这种第一循环重复步骤S24,可使包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30的厚度形成为特定的厚度。
换句话说,执行第一循环重复步骤S24,直至使包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30形成为特定的厚度时为止,且优选为使第二薄膜层30的厚度为20nm以上至3μm以下。
通过执行上述第1-1前体吸附步骤S21、第一惰性气体供应步骤S22、第1-2反应物吸附及取代步骤S23以及第一循环重复步骤S24而完成第二薄膜层形成步骤S20之后,执行第三薄膜层形成步骤S30。
在第三薄膜层形成步骤S30中执行如下过程:重复执行生成第二单原子层的循环来形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层40。
第三薄膜层形成步骤S30可包括第2-1前体吸附步骤S31、第二惰性气体供应步骤S32、第2-2反应物吸附及取代步骤S33以及第二循环重复步骤S34来构成。
在第2-1前体吸附步骤S31中执行如下过程:对包括多层第一单原子层的第二薄膜层30的上部、即第二薄膜层30的表面供应第2-1前体,以在第二薄膜层30的上部、即第二薄膜层30的表面吸附第2-1前体来形成第2-1前体吸附层。在此情况下,第2-1前体吸附层通过自限反应而形成仅一层。
在完成第2-1前体吸附步骤S31之后,执行第二惰性气体供应步骤S32。
在第二惰性气体供应步骤S32中执行如下过程:供应惰性气体以从第2-1前体吸附层中去除过量的第2-1前体。在此情况下,惰性气体去除了残存在通过自限反应形成仅一层的第2-1前体吸附层的过量的第2-1前体。
在完成第二惰性气体供应步骤S32之后,执行第2-2反应物吸附及取代步骤S33。
在第2-2反应物吸附及取代步骤S33中执行如下过程:对第2-1前体吸附层的上部、即第2-1前体吸附层的表面供应第1-2反应物,以在第2-1前体吸附层的上部、即第2-1前体吸附层的表面吸附第2-2反应物,通过第2-1前体吸附层与第2-2反应物的化学取代生成第二单原子层。
第2-2反应物与第2-1前体具有彼此不同的构成成分。
第二单原子层通过包含第2-1前体的第2-1前体吸附层与第2-2反应物的化学取代而生成,因此第二单原子层的构成成分具有与第2-1前体及第2-2反应物彼此不同的构成成分。
在通过化学取代生成第二单原子层的过程中,第2-1前体与第2-2反应物的构成成分中的剩余的构成成分以气体排出。
在完成第2-2反应物吸附及取代步骤S33之后,执行第二循环重复步骤S34。
第二循环重复步骤S34执行如下过程:重复依次执行上述第2-1前体吸附步骤S31、第二惰性气体供应步骤S32、第2-2反应物吸附及取代步骤S33,从而生成多层第二单原子层来形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层40。
通过这种第二循环重复步骤S34,可使包括多层第二单原子层的第三薄膜层40的厚度形成为特定的厚度。
换句话说,执行第二循环重复步骤S34,直至使包括多层第二单原子层的第三薄膜层40形成为特定的厚度时为止,且优选为使第三薄膜层40的厚度为20nm以上至3μm以下。
在通过执行上述第2-1前体吸附步骤S31、第二惰性气体供应步骤S32、第2-2反应物吸附及取代步骤S33以及第二循环重复步骤S34而完成第三薄膜层形成步骤S30时,则完成了本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1的薄膜层形成。
上述第二单原子层、即第三薄膜层40的构成成分具有与第一单原子层31、即第二薄膜层30的构成成分彼此不同的构成成分。
例如,在第二单原子层、即第三薄膜层40的构成成分是氧化铝(Al2O3)的情况下,第一单原子层31、即第二薄膜层30的构成成分是二氧化硅(SiO2)。
如上所述,由于第二薄膜层30与第三薄膜层40具有不同的构成成分,因此第1-1前体及第2-1前体具有彼此不同的构成成分,或者第2-1反应物及第2-2反应物具有彼此不同的构成成分。
例如,即使第1-1前体及第2-1前体具有彼此相同的构成成分,第2-1反应物及第2-2反应物也具有彼此不同的构成成分,因此包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30的构成成分与包括多层第二单原子层的第三薄膜层40的构成成分可具有彼此不同的构成成分。换句话说,第1-1前体及第2-1前体或第2-1反应物及第2-2反应物中的至少任一对应具有彼此不同的构成成分。
根据具有上述构成的本发明的优选实施例的用于处理室的内部金属部件1具有如下效果。
由于在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20,因此即使去除第二薄膜层30和/或第三薄膜层40,金属基材10的异物也难以被洗脱。其原因在于通过包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20对金属基材10进行阳极氧化,而阳极氧化膜层在金属基材10的表面生长,从而阳极氧化膜层与金属基材10具有高的接合性,并且由此金属基材10的异物不会被容易地洗脱。
通过在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20,在第一薄膜层20的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层30,从而可确保薄膜层的足够的厚度,同时防止逸气现象。
首先,从确保薄膜层的厚度的方面来看,在直接在金属基材10的上部形成单原子层的情况下,由于必须形成多层单原子层,因此需要大量时间。因此,通过在金属基材10的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层20,之后在第一薄膜层20的上部形成第二薄膜层30,从而可更有效地确保薄膜层的厚度。
另外,即使在第一薄膜层20仅由非多孔阻挡层21形成的情况下,第二薄膜层30或第二薄膜层30及第三薄膜层40也可补充非多孔阻挡层21的薄的厚度,从而可解决以往的由仅非多孔阻挡层的薄的厚度引起的问题。
详细地进行说明,在以往的情况下,在仅由非多孔阻挡层形成用于处理室的内部金属部件的薄膜层的情况下,厚度非常薄而存在产生裂纹、等离子体电弧放电现象等问题。
然而,在本发明的情况下,即使仅由非多孔阻挡层21形成第一薄膜层20,第二薄膜层30也可补充不足的厚度,从而可解决如上所述的以往的问题。
在防止逸气现象的方面来看,以往的情况,在由非多孔阻挡层与多孔层形成用于处理室的内部金属部件的薄膜层的情况下,由于多孔层的孔隙而会产生逸气现象。
然而,在本发明的情况下,包括多层第一单原子层31的第二薄膜层30覆盖第一薄膜层20的多孔层23的孔隙23a,从而可预先防止逸气现象。
由于第二薄膜层30包括多层第一单原子层31,因此在覆盖孔隙23a方面具有很大的优点。
在图4的(a)中示出以往的用于处理室的金属部件的多孔层23'以及多孔层23'内部的孔隙23a'。
在由化学气相沉积处理装置或物理气相沉积处理装置执行沉积处理的情况下,如图4的(b)所示,在多孔层23'的上部形成一层沉积层31'。
在此情况下,形成在多孔层23'的上表面的沉积层31'的上部的厚度T1'、形成在孔隙23a'的底表面的沉积层31'的厚度T2'以及形成在孔隙23a'的内壁的沉积层31'的厚度T3'的关系满足“(T1'>T2'>T3')”。
如图4的(c)所示,在增加沉积层31'的厚度来形成第二薄膜层30'的情况下,在第二薄膜层30'的内部会形成空间23b'。
在将以往的用于处理室的金属部件用作处理室的一部分或金属部件的情况下,在由于长时间使用第二薄膜层30'的上部面由于与处理气体的化学反应而消失时,空间23b'会暴露到外部。因此,异物会残留在这种空间23b'中,且可能再发生上述逸气的问题。
然而,在本发明的情况下,由于由多个第一单原子层31形成第二薄膜层30,因此可解决如上所述的问题。
详细地进行说明,在多孔层23形成有孔隙23a的图5的(a)的状态下,通过第1-1前体及第1-2反应物的化学取代来形成一层第一单原子层31的情况,则成为如图5的(b)所示的状态。
如图5的(b)所示,在此情况下,形成在多孔层23的上表面的第一单原子层31的上部的厚度T1、形成在孔隙23a的底表面的第一单原子层31的厚度T2、以及形成在孔隙23a的内壁的第一单原子层31的厚度T3的关系满足“(T1=T2=T3)”。换句话说,第一单原子层31以相同的厚度形成在多孔层23、即第一薄膜层20上。
在重复上述循环形成多层第一单原子层31以形成第二薄膜层30时,如图5的(c)所示,在第二薄膜层30的内部不存在空间,且由第二薄膜层30完全填充了孔隙23a。换句话说,第二薄膜层30的一部分、即第二薄膜层30的下部的一部分位于第一薄膜层20的多孔层23的孔隙23a内部,从而使孔隙23a被第二薄膜层30完全填充。因此,本发明的用于处理室的金属部件1可完全解决由逸气引起的问题。
由于第二薄膜层30与第三薄膜层40具有彼此不同的构成成分,从而可制造具有各种特性的用于处理室的金属部件1。
例如,在第二薄膜层30由具有耐热性的特性的构成成分形成且第三薄膜层40由具有耐腐蚀性的特性的构成成分形成的情况下,用于处理室的金属部件1可同时具有高的耐热性与高的耐腐蚀性的特性。
另外,在第二薄膜层30由具有耐电压性的特性的构成成分形成且第三薄膜层40由具有耐等离子体性的特性的构成成分形成的情况下,用于处理室的金属部件1可同时具有高的耐电压性与高的耐等离子体性的特性。
根据上述本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1可包括如下全部形态:i)在金属基材10的上部存在仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部存在第二薄膜层30的形态;ii)在金属基材10的上部存在包括非多孔阻挡层21及多孔层23的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部存在第二薄膜层30的形态;iii)在金属基材10的上部存在仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20、以及在第一薄膜层20的上部存在第二薄膜层30且在第二薄膜层30的上部存在第三薄膜层40的形态;iv)在金属基材10的上部存在包括非多孔阻挡层21及多孔层23的第一薄膜层20、以及在第一薄膜层20的上部存在第二薄膜层30且在第二薄膜层30的上部存在第三薄膜层40的形态。
根据上述本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1还可包括多个单原子薄膜层来构成,所述多个单原子薄膜层包括形成在第三薄膜层40的上部的单原子层。
例如,根据上述本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1还可包括形成在第三薄膜层40的上部的第四薄膜层(未示出)、形成在第四薄膜层的上部的第五薄膜层(未示出)以及形成在第五薄膜层的上部的第六薄膜层来构成。在此情况下,多个单原子薄膜层(即,第四薄膜层至第六薄膜层)的形成方法及构成与上述第三薄膜层40的形成方法及配置相同,且省略对其的说明。此处,对单原子薄膜层的层数不进行限定。
如上所述的多个单原子薄膜层优选为具有与上述第二薄膜层30及第三薄膜层40彼此不同的构成成分。
换句话说,优选为多个单原子薄膜层、第二薄膜层30及第三薄膜层40具有彼此不同的构成成分,且由此为用于处理室的内部金属部件1赋予彼此不同的特性。
第二薄膜层30可包括一层、即单层的第一单原子层31而不是多层第一单原子层31,且第三薄膜层40也可包括一层、即单层的第二单原子层而不是多层第二单原子层。
另外,即使在多个单原子薄膜层(即第四薄膜层至第六薄膜层)的情况下,也可包括多层单原子层,且也可包括单层单原子层。此处,对单原子薄膜层的层数不进行限定。
因此,第二薄膜层30、第三薄膜层40及多个单原子薄膜层(第四薄膜层至第六薄膜层)可选择性地形成为包括单层单原子层或包括多层单原子层的组合。
例如,第二薄膜层30的第一单原子层31包括多层,第三薄膜层40包括单层第二单原子层,第四薄膜层包括单层第三单原子层,第五薄膜层包括单层第四单原子层,且第六薄膜层还可包括单层第五单原子层。与此不同,第二薄膜层30的第一单原子层31包括多层,第三薄膜层40包括多层第二单原子层,第四薄膜层包括单层第三单原子层,第五薄膜层包括单层第四单原子层,且第六薄膜层还可包括多层第五单原子层。
换句话说,根据本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1可包括如下全部形态来构成:v)在金属基材10的上部形成仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部形成多个单原子薄膜层,且多个单原子薄膜层的单原子层仅包括单层的形态;vi)在金属基材10的上部形成仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部形成多个单原子薄膜层,且多个单原子薄膜层的单原子层仅包括多层的形态;vii)在金属基材10的上部形成仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部形成多个单原子薄膜层,且多个单原子薄膜层的单原子层为单层与多层组合形成的形态。
如上所述,通过选择性地使第二薄膜层30、第三薄膜层40及多个单原子薄膜层(第四薄膜层至第六薄膜层)中的每一者的单原子层由单层或多层形成,从而具有如下优点:可使用于处理室的内部金属部件1的薄膜层的厚度容易地形成为期望的厚度。
在上述的i)在金属基材10的上部存在仅包括非多孔阻挡层21的第一薄膜层20与在第一薄膜层20的上部存在第二薄膜层30的形态的情况下,在图6中示出一个变形例。
图6是示出根据本发明的变形例的用于处理室的内部金属部件的图。
如图6所示,根据本发明的变形例的用于处理室的内部金属部件1'包括如下构件构成:第一薄膜层20,位于金属基材10的上部,仅包括非多孔阻挡层21;第二薄膜层30,位于第一薄膜层20的上部,包括多层单原子层;第三薄膜层40,位于第二薄膜层30的上部,包括多层单原子层。
在根据本发明的变形例的用于处理室的内部金属部件1'中,第二薄膜层30及第三薄膜层40也可包括单层单原子层,且也可省略第三薄膜层40。另外,也可在第三薄膜层40的上部形成多个单原子薄膜层来构成。
如上所述的根据本发明的变形例的用于处理室的内部金属部件1'不存在图1的孔隙23a,因此可从根本上阻止由逸气引起的问题。
另外,由于第二薄膜层30形成在第一薄膜层20的上部,因此即使产生第一薄膜层20的裂纹,也可有效地防止金属基材10的异物被洗脱到外部。
详细地进行说明,在通过对金属基材10进行阳极氧化而形成仅包括非多孔阻挡层21的阳极氧化膜来形成第一薄膜层20的情况下,第一薄膜层20(阳极氧化膜层或非多孔阻挡层21)的厚度如上所述形成为比较薄的厚度(数百纳米)。
如果在仅这种第一薄膜层20形成在金属基材10上,且金属基材10是合金材质的情况下,则合金材质的金属基材10内部的异物会被洗脱到外部而在薄的第一薄膜层20产生裂纹。因此,所述异物可能穿透第一薄膜层20被洗脱到外部而成为处理室中引起污染的主要原因。在此情况下,异物可为添加到合金材质的金属基材10中的添加成分。添加成分是指在制造合金时添加的各种元素(Mn、Si、Mg、Cu、Zn、Cr等)。
然而,如上所述,在第一薄膜层20的上部形成包括单原子层的第二薄膜层30的情况下,第二薄膜层30可补充第一薄膜层20的相对薄的厚度,因此可防止产生第一薄膜层20的裂纹。因此,可防止合金材质的金属基材10内部的异物被洗脱到用于处理室的金属部件(1、1')的外部,且由此可预先防止处理室的污染。
特别是,在第二薄膜层30包括多层单原子层的情况下,可使第二薄膜层30的厚度形成得厚,从而可更有效地防止如上所述的异物的洗脱。另外,在第二薄膜层30的上部形成第三薄膜层40的情况下,可使形成在金属基材10的上部的薄膜层的厚度形成得更厚,从而可更有效地防止如上所述的异物的洗脱。
以下,参照图7,对用于化学气相沉积处理的处理室100进行说明,其中根据上述本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1构成所述处理室的一部分或被设置为金属部件。
图7是示出执行化学气相沉积处理的用于化学气相沉积处理的处理室的图,其中根据本发明优选实施例的金属部件构成所述处理室的内部面或被设置为金属部件。
根据本发明优选实施例的用于处理室的内部金属部件1可构成用于化学气相沉积处理的处理室100的内部面,或者可被设置为金属部件。
用于化学气相沉积处理的处理室100包括如下构件构成:气体流量装置(质量流量控制器(Mass Flow Controller,MFC))110,配备在用于化学气相沉积处理的处理室100外部;基座(Susceptor)120,设置在用于化学气相沉积处理的处理室100内部并支撑基板S;背板(Backing plate)130,配置在用于化学气相沉积处理的处理室100上部;扩散器(Diffuser)140,配置在背板130下部以向基板S供应处理气体;阴影框架(Shadow frame)150,配置在基座120与扩散器140之间以覆盖基板S的边缘;处理气体排气部160,供从处理气体供应部(未示出)供应的处理气体排出;保护环(未示出),设置在处理气体供应部及处理气体排气部中;以及狭缝阀(未示出),设置在处理气体供应部及处理气体排气部中。
用于化学气相沉积处理的处理室100的气体流量装置110、基座120、背板130、扩散器140、阴影框架150、所述处理气体供应部、处理气体排气部160、保护环及狭缝阀的构成及功能与以往的用于化学气相沉积处理的处理室的情况相同,因此省略对其的详细说明。
用于化学气相沉积处理的处理室100的内部面、基座120、背板130、扩散器140、阴影框架150、保护环及狭缝阀中的至少任一者可由用于处理室的金属部件10形成。
在用于化学气相沉积处理的处理室100中,从所述处理气体供应部供应的处理气体流入到背板130之后,通过扩散器140的贯通孔141喷射到基板S,从而对基板S执行化学气相沉积处理,且所述处理气体是处于等离子体状态的气体且具有强腐蚀性与侵蚀性,且用于化学气相沉积处理的处理室100的内部面及设置在用于化学气相沉积处理的处理室100内部的基座120及背板130、扩散器140、阴影框架150、处理气体排气部160、保护环及狭缝阀等(以下,称为“金属部件”)与所述处理气体接触。
由于用于处理室的金属部件1形成有第一薄膜层20及第二薄膜层30或第一薄膜层20至第三薄膜层40,因此在提高耐热性、耐腐蚀性、耐电压性及耐等离子体性的同时,解决以往的由孔隙23a引起的逸气及粒子生成的问题,提高了利用用于化学气相沉积处理的处理室100制造的成品的产率,并提高了用于化学气相沉积处理的处理室100的处理效率,增长维护维修的周期。
以下,参照图8,对用于干蚀刻处理的处理室200进行说明,其中根据上述本发明优选实施例的用于处理室的金属部件1构成所述处理室的内部面或被设置为金属部件。
图8是示出执行干式蚀刻处理的用于干式蚀刻处理的处理室的图,其中根据本发明优选实施例的金属部件构成所述处理室的内部面或被设置为金属部件。
如图8所示,用于干式蚀刻处理的处理室200包括如下构件构成:气体流量装置210,配备在用于干式蚀刻处理的处理室200的外部;下部电极(Bottom electrode)220,设置在用于干式蚀刻处理的处理室200内部并支撑基板S;上部电极(Upper electrode)230,配置在下部电极220上部以向基板S供应处理气体;壁衬层(Wall liner)240,设置在用于干式蚀刻处理的处理室200的内壁;处理气体排气部250,供从处理气体供应部(未示出)供应的处理气体排出;保护环(未示出),设置在处理气体供应部及处理气体排气部中;以及狭缝阀(未示出),设置在处理气体供应部及处理气体排气部中。
用于干式蚀刻处理的处理室200的气体流量装置210、下部电极220、上部电极230、壁衬层240、所述处理气体供应部、处理气体排气部250、保护环及狭缝阀的构成及功能与以往的用于干式蚀刻处理的处理室的情况相同,因此省略对其的详细说明。
但是,可在下部电极220配备使基板S的静电产生最小化的静电吸盘(ElectrodeStatic Chuck,ESC)(未示出)以及使基板S周围的处理气体的流动保持固定的挡板(Baffle)(未示出),因此可对基板S产生均匀的蚀刻。
用于干式蚀刻处理的处理室200的内部面、下部电极220、下部电极220的静电吸盘、下部电极220的挡板、上部电极230、壁衬层240及处理气体排气部250、保护环及狭缝阀中的至少任一者可由用于处理室的金属部件10形成。
在用于干式蚀刻处理的处理室200中,从所述处理气体供应部供应的处理气体流入到上部电极230之后,通过上部电极230的贯通孔231喷射到基板S,从而对基板S执行干式蚀刻处理,所述处理气体是处于等离子体状态的气体且具有强腐蚀性与侵蚀性,且用于干式蚀刻处理的处理室100的内部面与用于干式蚀刻处理的处理室200的下部电极220、下部电极220的静电吸盘、下部电极220的挡板、上部电极230、壁衬层240、处理气体排气部250、保护环及狭缝阀等(以下,称为“金属部件”)与所述处理气体接触。
由于用于处理室的金属部件1形成有第一薄膜层20及第二薄膜层30或第一薄膜层20至第三薄膜层40,因此在提高耐热性、耐腐蚀性、耐电压性及耐等离子体性的同时,解决了以往的由孔隙23a引起的逸气及粒子生成的问题,提高了利用用于干式蚀刻处理的处理室200制造的成品的产率,并提高了用于干式蚀刻处理的处理室200的处理效率,增长维护维修的周期。
如上所述,尽管参照本发明优选实施例进行了说明,但相应技术领域内的普通技术人员可在不脱离上述权利要求所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明实施各种修改或变形。
Claims (10)
1.一种用于处理室的内部金属部件,其特征在于,对金属基材进行阳极氧化而在所述金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,在所述第一薄膜层的上部吸附第1-1前体,供应与所述第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过所述第1-2反应物与所述第1-1前体的化学取代生成第一单原子层,重复执行生成所述第一单原子层的循环以在所述第一薄膜层的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层。
2.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
所述第二薄膜层的厚度为20nm以上至3μm以下之间。
3.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
在所述第二薄膜层的上部吸附第2-1前体,供应与所述第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过所述第2-2反应物与所述第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在所述第二薄膜层的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层,
所述第二薄膜层与所述第三薄膜层具有彼此不同的构成成分。
4.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
所述阳极氧化膜层位于所述金属基材的上部,且包括在其内部不形成孔隙的非多孔阻挡层,
所述非多孔阻挡层的厚度为100nm以上至1μm以下之间。
5.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
所述阳极氧化膜层位于所述金属基材的上部,且包括在其内部不形成孔隙的非多孔阻挡层、以及位于所述非多孔阻挡层的上部且在其内部形成孔隙的多孔层,
所述第二薄膜层的一部分位于所述多孔层的孔隙内部。
6.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
所述用于处理室的内部金属部件为设置在执行化学气相沉积处理的处理室的内部的金属部件,且为扩散器、背板、阴影框架、基座、保护环及狭缝阀中的至少任一者。
7.根据权利要求1所述的用于处理室的内部金属部件,其特征在于,
所述用于处理室的内部金属部件为设置在执行干式蚀刻处理的处理室的内部的金属部件,且为下部电极、下部电极的静电吸盘、下部电极的挡板、上部电极、壁衬层、保护环及狭缝阀中的至少任一者。
8.一种用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,其特征在于,
对金属基材进行阳极氧化而在所述金属基材的上部形成包括阳极氧化膜层的第一薄膜层,在所述第一薄膜层的上部吸附第1-1前体,供应与所述第1-1前体不同种类的第1-2反应物,通过所述第1-2反应物与所述第1-1前体的化学取代生成第一单原子层,重复执行生成所述第一单原子层的循环以在所述第一薄膜层的上部形成包括多层第一单原子层的第二薄膜层。
9.根据权利要求8所述的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,其特征在于,
重复执行所述循环,直至所述第二薄膜层的厚度为20nm以上至3μm以下时为止。
10.根据权利要求8所述的用于处理室的内部金属部件的薄膜层形成方法,其特征在于,
在所述第二薄膜层的上部吸附第2-1前体,供应与所述第2-1前体不同种类的第2-2反应物,通过所述第2-2反应物与所述第2-1前体的化学取代生成第二单原子层,重复执行生成所述第二单原子层的循环以在所述第二薄膜层的上部形成包括多层第二单原子层的第三薄膜层,
所述第二薄膜层与所述第三薄膜层具有彼此不同的构成成分。
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