專利名稱：等離子體電解氧化涂層中的銅或痕量金屬污染物的減少的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與反應(yīng)性氣體源一起使用的具有保護(hù)涂層的等離子體腔室和半導(dǎo)體加工腔室，以及形成保護(hù)層以保護(hù)物體的表面的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及使用等離子體電解氧化方法制備的保護(hù)層，該方法降低了銅或其它痕量金屬污染物的水平。使用本發(fā)明方法形成的保護(hù)層可保護(hù)鋁體免受一些腐蝕性環(huán)境的影響，并具有降低的銅濃度。
背景技術(shù)：
等離子體經(jīng)常用于活化氣體，使該氣體處于激發(fā)態(tài)，從而使其具有增強(qiáng)的反應(yīng)性。在某些情形中，所述氣體受激發(fā)以產(chǎn)生含有離子、自由基、原子及分子的解離氣體。解離氣體用于許多工業(yè)及科學(xué)應(yīng)用，包含加工材料，例如半導(dǎo)體工件(例如晶片)、粉末及其它氣體。解離氣體的參數(shù)以及解離氣體暴露于正被加工的材料的條件取決于應(yīng)用而有很大不同。用于加工半導(dǎo)體晶片的等離子體反應(yīng)器可在包含晶片的腔室中形成等離子體，或者該等離子體反應(yīng)器可接收由位于腔室上游的反應(yīng)性氣體發(fā)生器產(chǎn)生的受激發(fā)氣體。相對(duì)于晶片位置的較佳的等離子體產(chǎn)生位置取決于所述方法。在一些方法中，等離子體通過等離子體與晶片的直接接觸來影響晶片。由于在等離子體中存在電子和離子，與等離子體接觸的晶片通?；瘜W(xué)反應(yīng)性增強(qiáng)，因而直接接觸可以是令人滿意的。另外，當(dāng)?shù)入x子體與晶片接觸時(shí)，可能通過向晶片施加偏壓而控制在晶片表面的離子的能量和方向。此類配置被用于(例如)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或定向蝕刻應(yīng)用。在其它方法中，等離子體在遠(yuǎn)離晶片的地方產(chǎn)生，然后來自等離子體的受激發(fā)的氣體與晶片發(fā)生接觸。對(duì)于 晶片對(duì)等離子體中的電荷敏感、易受由等離子體產(chǎn)生的紫外線能量(UV)損壞影響或需要高化學(xué)選擇性的半導(dǎo)體方法而言，使晶片接觸等離子體可能是不希望的。在一些情形中，晶片和等離子體腔室表面可因接觸化學(xué)腐蝕性等離子體而受到損壞，這可產(chǎn)生化學(xué)污染、產(chǎn)生顆粒、縮短產(chǎn)品壽命并增加擁有成本。因此，有時(shí)使用遠(yuǎn)程等離子體源，在加工腔室外部產(chǎn)生等離子體，然后將等離子體產(chǎn)生的活性氣體遞送至加工腔室用于加工晶片，從而減少晶片和腔室損壞。反應(yīng)性氣體發(fā)生器通過(例如)向等離子體氣體(例如02、N2、Ar、NF3、F2、H2及He)或氣體的混合物施加足夠大的電勢(shì)以使至少一部分氣體離子化而產(chǎn)生等離子體。等離子體可以各種方式產(chǎn)生，包括DC放電、射頻(RF)放電和微波放電。DC放電等離子體是通過在等離子體氣體中的兩個(gè)電極之間施加電勢(shì)而獲得。RF放電等離子體是通過將來自電源的能量靜電耦合或電感耦合至等離子體中而獲得。微波放電等離子體是通過將微波能經(jīng)微波通過窗口直接耦合至包含等離子體氣體的放電腔室中而獲得。等離子體通常包含在具有腔室壁的腔室中，所述腔室壁由金屬材料(例如鋁)或介電材料(例如石英、藍(lán)寶石、氧化釔、氧化鋯和/或氮化鋁)構(gòu)成。等離子體腔室可包括具有用介電材料涂覆的壁的金屬容器。在一些應(yīng)用中，等離子體或受激發(fā)的氣體可能與反應(yīng)性氣體發(fā)生器和/或半導(dǎo)體加工系統(tǒng)不相容。例如，在半導(dǎo)體制造過程中，氟或氟碳化合物的離子或原子可用于從半導(dǎo)體晶片的表面蝕刻或除去硅或氧化硅，或用于清潔加工腔室。由于氟離子具有化學(xué)反應(yīng)性且對(duì)加工腔室材料具有腐蝕性，對(duì)于這些方法已使用遠(yuǎn)程等離子體源來產(chǎn)生原子氟，從而避免對(duì)加工腔室的損壞。盡管使用遠(yuǎn)程等離子體源減少了加工腔室中的腐蝕/侵蝕，然而在遠(yuǎn)程等離子體源中仍然存在一定的腐蝕/侵蝕。在另一個(gè)例子中，使用原子氧通過將光致抗蝕劑轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性CO2和H2O副產(chǎn)物來從半導(dǎo)體晶片中除去光致抗蝕劑。原子氧通常是通過在反應(yīng)性氣體發(fā)生器的等離子體腔室中用等離子體解離O2 (或含氧氣的氣體)而產(chǎn)生的。原子氟通常與原子氧聯(lián)用，因?yàn)樵臃芗铀俟庵驴刮g劑去除過程。氟通過(例如)用等離子體腔室中的等離子體解離NF3或CF4產(chǎn)生。然而，氟具有高度腐蝕性，并且可與用于腔室的各種材料(例如鋁)發(fā)生不利的反應(yīng)。一個(gè)困擾用于半導(dǎo)體制造的許多不同類型的設(shè)備(包括等離子體腔室)的問題是銅污染。由于銅是“快速擴(kuò)散劑”(即，在常用半導(dǎo)體材料中與許多其它元素相比具有較高的擴(kuò)散速率)，在半導(dǎo)體制造設(shè)備中引入極少量的銅可導(dǎo)致半導(dǎo)體器件失效。另外，少量的銅可容易地從一件設(shè)備轉(zhuǎn)移至另一件設(shè)備，從而在生產(chǎn)線上的半導(dǎo)體制造設(shè)備中擴(kuò)散并造成污染。因此需要改良的保護(hù)涂層，所述涂層不易于受到位于等離子體腔室中的受激發(fā)氣體的腐蝕性影響，且不會(huì)導(dǎo)致銅污染的問題
發(fā)明內(nèi)容
通常而言，在一個(gè)方面，本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方式涉及使用等離子體電解氧化(PEO)方法在物體(例如，腔室壁)上制造氧化物涂層的方法，其中所述涂層具有降低的表面銅濃度，并且具有保持不變的或高的鎂濃度以提供足夠的鎂，所述鎂在后續(xù)加工中可轉(zhuǎn)化成鹵化鎂。在用于半導(dǎo)體加工設(shè)備的氧化物涂層或物體中降低的或低的銅濃度與提高的或高的鎂濃度的組合不但增強(qiáng)了耐腐蝕性/耐侵蝕性，而且隨著銅污染的減少提高了產(chǎn)率。在另一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施方式涉及等離子體腔室或半導(dǎo)體加工腔室，所述腔室包括具有氧化物層的物體，所述氧化物層具有降低/低的銅濃度和提高/高的鎂濃度的組合。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中在含有鋁、銅和鎂的物體的表面上形成氧化物層的方法。在該方面的一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括提供物體，其中所述物體包括本體銅濃度為約0-0.1重量％及本體鎂濃度為大于約1. 5重量％的本體材料。所述方法還包括使用等離子體電解氧化方法將所述物體的表面氧化以形成包含鋁和氧化鎂的氧化物層。在等離子體電解氧化方法中，通過提供含有具有降低的銅濃度和較高的鎂濃度的本體材料的物體，作為污染物結(jié)合到所述氧化物層中的銅更少，并且額外的鎂可結(jié)合到所述氧化物層中，所述鎂在進(jìn)一步加工中可轉(zhuǎn)化為鹵化鎂。在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在所述物體的表面上沉積一層第二材料，所述第二材料具有低于所述本體銅濃度的第二銅濃度。使用等離子體電解氧化方法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行的氧化包括對(duì)所述第二材料層的至少一部分厚度進(jìn)行氧化。氧化所述表面可包括氧化通過第二材料層的厚度或氧化通過并超出第二材料層的厚度進(jìn)入所述物體的下方本體材料。在一些實(shí)施方式中，所述物體的表面在沉積第二材料層之前可進(jìn)行清潔。在一些實(shí)施方式中，所述第二材料層的鎂濃度在形成氧化物層之前增加。鎂濃度可通過鎂的燒蝕轉(zhuǎn)移法或另一種合適的方法進(jìn)行增加。在一些實(shí)施方式中，在形成所述氧化物層之后將銅從所述氧化物層的表面除去或提取。該方法可進(jìn)一步包括在使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化后從所述物體的表面至第一深度將材料除去。當(dāng)所述材料從所述物體的表面至所述第一深度除去后，所述氧化層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。當(dāng)所述材料從所述物體的表面至所述第一深度除去后，第一深度處鎂濃度為至少約4000ppm。在該方面的另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種在包含招、銅和鎂的物體的表面上形成氧化物層的方法，其包括提供所述物體并在所述物體的表面上沉積一層第二材料，所述物體包括具有以重量計(jì)的本體銅濃 度的本體材料，所述第二材料具有小于所述本體銅濃度的第二銅濃度。所述方法還包括使用等離子體電解氧化法至少使所述沉積層的外部厚度氧化。在一些實(shí)施方式中，第二材料中的鎂濃度可大于本體鎂。所述方法可進(jìn)一步包括在所述第二材料層中使鎂濃度增加。在該方面的另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種在包含招、銅和鎂的物體的表面上形成氧化物層的方法，其包括提供所述物體并使所述物體與第二材料層接觸，所述物體包括具有以重量計(jì)的本體銅濃度和以重量計(jì)的本體鎂濃度的本體材料，所述第二材料層具有小于所述本體銅濃度的第二銅濃度。所述方法還包括對(duì)所述物體進(jìn)行加熱以使銅從本體材料擴(kuò)散至所述第二材料層中，從所述物體中將所述第二材料層除去，并使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化。在一些實(shí)施方式中，使所述物體與第二材料層接觸包括在所述物體的表面上沉積所述第二材料層。在其它實(shí)施方式中，使所述物體與第二材料層接觸包括通過物理方式移動(dòng)一定量的第二材料，直至該量的第二材料接觸所述物體的表面。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中處理包含鋁、銅和鎂的物體表面的方法。在該方面的一個(gè)實(shí)施方式中，方法包括提供具有本體區(qū)域和氧化物層的物體，以及將一部分的所述氧化物層除去。所述本體區(qū)域包括銅、鋁和鎂。所述氧化物層由等離子體電解氧化法制備并且具有鎂濃度和銅濃度，所述鎂濃度和銅濃度各自隨氧化物層的深度變化而變化，且在第一深度處最大銅濃度為大于約5000ppm。被除去的那部分氧化物層超出所述第一深度并到達(dá)第二深度，所述第二深度處銅濃度為等于或小于約5000ppm且鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，第二深度處銅濃度為等于或小于約5000ppm。在一些實(shí)施方式中，使用化學(xué)機(jī)械法、機(jī)械法、化學(xué)蝕刻法、電化學(xué)機(jī)械法或上述方法的任意組合將部分氧化物層除去。在該方面的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括提供含有本體區(qū)域和氧化物層的物體，以及從所述氧化物層提取銅。所述本體區(qū)域包括銅和鋁。所述氧化物層由等離子體電解氧化法制備，并且具有隨氧化物層的深度變化而變化的銅濃度。從所述氧化物層中提取銅，直至所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。在一些實(shí)施方式中，從所述氧化物層中提取銅，直至所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，使用化學(xué)法或電化學(xué)法提取銅。在一些實(shí)施方式中，使用燒蝕轉(zhuǎn)移法或通過摻雜所述氧化物層使所述氧化物層中的鎂濃度增加。在該方面的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括提供含有本體區(qū)域和氧化物層的物體以及對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散。所述本體區(qū)域包括鋁，并具有本體銅濃度。所述氧化物層由等離子體電解氧化法制得。所述氧化物層具有隨氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度和隨氧化物層的深度變化而變化的銅濃度，且最大銅濃度大于本體銅濃度。對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散，至少直至所述氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散，至少直至所述氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散包括沿氧化物層施加電勢(shì)梯度；并且將所述物體加熱以促進(jìn)銅的擴(kuò)散。在一些實(shí)施方式中，沿所述氧化物層施加的電勢(shì)為約300-1000V。在一些實(shí)施方式中，在所述氧化物層上的電勢(shì)為所述氧化物層的擊穿電壓的約30-80%。在一些實(shí)施方式中，將所述物體加熱以促進(jìn)銅的擴(kuò)散包括將所述物體加熱至約50-350°C的溫度。沿氧化物層施加電勢(shì)梯度還可包括在毗鄰氧化物層表面的地方提供電解質(zhì)，用于與所述物體表面的電連接。所述電解質(zhì)可為導(dǎo)電聚合物。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散包括將至少一部分的所述物體加熱至以下溫度范圍最低溫度為在生產(chǎn)時(shí)段允許銅擴(kuò)散的溫度，最高溫度低于在生產(chǎn)時(shí)段允許鎂擴(kuò)散的溫度。施加能量還可包括使該部分的物體保持在所述溫度范圍內(nèi)，至少直至所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。在一些實(shí)施方式中，所述溫度范圍為約150-350°C。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中在含有鋁、鎂和銅的物體的表面上形成保護(hù)層的方法。所述方法包括提供包括本體材料和氧化物層的物體，所述本體材料具有本體銅濃度，所述氧化物層使用等離子體電解氧化法制得；以及使所述氧化物層的表面接觸含鹵素的受激發(fā)的氣體或含鹵素的等離子體。所述氧化物層的銅濃度隨深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。當(dāng)所述氧化物層的表面接觸含有鹵素的受激發(fā)的氣體或含鹵素的等離子體時(shí)，在所述氧化物層中形成鹵化鎂，從而形成所述保護(hù)層。在一些實(shí)施方式中，所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，本體銅濃度為大于約O.1重量％，并且/或者本體鎂濃度為小于約I重量％。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了與反應(yīng)性氣體源一起使用的等離子體腔室。所述等離子體腔室包括用于接收氣體的入口和至少一個(gè)用于容納氣體的等離子體腔室壁，以及用于輸出由所述等離子體和所述氣體的相互作用而產(chǎn)生的反應(yīng)性氣體的出口。所述等離子體腔室壁包括具有本體銅濃度的本體材料，以及使用等離子體電解氧化法制得的氧化物層。所述氧化物層的銅濃度隨所述氧化物層中深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨所述氧化物層中深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，最大銅濃度為等于或小于約 4000ppm。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了與反應(yīng)性氣體源一起使用的半導(dǎo)體加工腔室。所述半導(dǎo)體加工腔室包括用于接收受激發(fā)的氣體或等離子體的入口以及至少一個(gè)用于容納所述氣體的加工腔室壁。所述加工腔室壁包括具有本體銅濃度的本體材料，以及使用等離子體電解氧化法制得的氧化物層。所述氧化物層的銅濃度隨所述氧化物層中深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨所述氧化物層中深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。附圖簡(jiǎn)要說明附圖中，類似的附圖標(biāo)記通常表示不同附圖中相同的部分。另外，附圖不一定按比例繪制，而重點(diǎn)在于說明本發(fā)明的原理。

圖1A是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式說明使用等離子體電解氧化法(PEO)在物體的表面上形成氧化物層的方法的流程圖，所述氧化物層具有降低的銅濃度。圖1B是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式說明形成保護(hù)層的方法的流程圖，所述保護(hù)層具有降低的銅濃度，并且包括使用PEO法制備的氧化物和鹵化鎂。圖2A是使用激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LA-1CP-MS)測(cè)定的銅和鎂的濃度隨氧化物層的表面深度變化的圖示，所述氧化物層是在鋁合金6061的物體上通過等離子體電解氧化法形成的。圖2B是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式銅和鎂的濃度隨氧化物層的表面深度變化的圖示，所述氧化物層是在鋁合金5086的物體上通過等離子體電解氧化法形成的。圖3A是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式說明在物體的表面上形成氧化物層的方法的流程圖，所述方法包括在所述物體的表面上沉積第二材料，以及使用PEO使至少一部分的第
二材料層氧化。`圖3B是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式說明在物體的表面上形成氧化物層的方法的流程圖，所述方法包括在所述物體的表面上沉積第二材料，對(duì)所述物體進(jìn)行加熱以使銅擴(kuò)散至第二材料層中，以及在使用PEO對(duì)所述物體進(jìn)行氧化前除去所述第二材料層。圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式說明在物體的表面上形成具有降低的銅濃度的氧化物層的方法的流程圖，在該方法中在等離子體電解氧化法后從所述氧化物層中提取出銅。圖5A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式說明在物體的表面上形成具有降低的銅濃度的氧化物層的方法的流程圖，在該方法中對(duì)所述物體施加能量，以使銅擴(kuò)散并且降低所述氧化物層中的最大銅濃度。圖5B根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的各方面說明對(duì)所述物體施加能量時(shí)可包括的步驟，所述步驟包括沿所述氧化物層施加電勢(shì)梯度。圖5C根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的各方面說明對(duì)所述物體施加能量時(shí)可包括的步驟，所述步驟包括對(duì)所述物體的至少一部分進(jìn)行加熱。圖6是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式說明通過除去氧化物層的至少一部分形成具有降低的銅濃度的氧化物層的方法的流程圖。圖7A是銅和鎂的濃度隨氧化物層的表面深度變化的圖示，所述氧化物層是在鋁合金6061的物體上通過PEO形成的約45微米厚的氧化物層。圖7B是銅和鎂的濃度隨氧化物層的表面深度變化的圖示，所述氧化物層是在A16061的物體上通過PEO形成的約35微米厚的氧化物層。圖8A是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式的反應(yīng)性氣體源的示意圖，所述反應(yīng)性氣體源是用來進(jìn)行在等離子體腔室的表面上形成保護(hù)層的方法的步驟的。圖SB是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式的反應(yīng)性氣體源的示意圖，所述反應(yīng)性氣體源是用來進(jìn)行在等離子體腔室的表面上形成保護(hù)層的方法的步驟的。
具體實(shí)施例方式在金屬表面上使用等離子體電解氧化(PEO)法形成的保護(hù)層比使用常規(guī)陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的保護(hù)層更耐腐蝕/侵蝕。例如通過等離子體電解氧化產(chǎn)生的涂層的腐蝕/侵蝕速率比通過III型硬陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的類似涂層的腐蝕/侵蝕速率通常低2-5倍。因此，在將鋁材料用于等離子體腔室的等離子體發(fā)生器中，可對(duì)腔室表面實(shí)施PEO以增強(qiáng)耐腐蝕/侵蝕性。2009年7月8日提交的題為“保護(hù)等離子體腔室表面的方法和設(shè)備”(“Methods andApparatus for Protecting Plasma Chamber Surface”)的美國(guó)專利申請(qǐng)第 12/499，453號(hào)(下文稱“所述‘453申請(qǐng)”)中描述了使用PEO法形成氧化物涂層的方法，其全部?jī)?nèi)容通過引用納入本文。申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，盡管在常用鋁合金(例如鋁6061)的物體上通過PEO法形成的氧化物層具有提高的耐腐蝕/侵蝕性，但該形成氧化物層的方法可導(dǎo)致所述氧化物層的表面處的銅濃度高于所述物體本體中的銅濃度。申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，使用PEO法產(chǎn)生的氧化物涂層中的銅濃度在涂層的表面處或附近最高，并通常隨深度增加而降低。所述氧化物層中的銅濃度峰值可高于該層所覆蓋的本體材料中的銅濃度。如上文所解釋，由于銅在硅中的高擴(kuò)散速率，在半導(dǎo)體加工中少量的銅可造成缺陷。在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中，由于銅從物體轉(zhuǎn)移至樣品(例如晶片)或其它半導(dǎo)體加工設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，集中于物體表面(例如腔室壁)的銅尤其會(huì)帶來問題。因此，盡管其改善了耐腐蝕/侵蝕性，在物體上使用PEO法產(chǎn)生的氧化物涂層的表面處的提高的銅濃度可使得該物體不適合用于一些半導(dǎo)體加工環(huán)境，這是由于銅污染造成的增加的風(fēng)險(xiǎn)。因此，示例性實(shí)施方式涉及制造具有降低的銅濃度的保護(hù)性PEO氧化物涂層的方法。許多常用鋁合金包括低濃度的銅和其它元素，諸如硅、鐵、鉻、鎂、錳、鋅、鈦等。一些降低“污染物”(如銅)濃度的方法還可降低鋁合金中其它元素的濃度。所述‘453申請(qǐng)解釋了使用等離子體電解氧化法獲得的且包括大量鹵化鎂的保護(hù)性氧化物層(ΡΕ0層)比含有較少鹵化鎂的PEO層具有提高的耐腐蝕/侵蝕性。所述‘453申請(qǐng)描述了在鎂濃度為約1-6重量％的的鋁合金物體上形成含有鹵化鎂的保護(hù)性PEO層，具體包括在物體上形成PEO層，然后使所述PEO層接觸包括鹵化物的等離子體或受激發(fā)的氣體。申請(qǐng)人觀察到，在鋁合金的物體上進(jìn)行PEO法可產(chǎn)生PEO層，所述PEO層具有與本體鋁合金的鎂濃度相比提高的鎂濃度。然而，所述PEO法還可導(dǎo)致在表面處或附近氧化物層具有與本體鋁合金的銅濃度相比提高的銅濃度，這是不希望的。因此，示例性實(shí)施方式涉及使用PEO法在物體上制造氧化物涂層的方法，其中所述涂層的銅濃度峰值相當(dāng)于或低于所述物體的本體中的銅濃度，并且相對(duì)于所述物體的本體中的鎂濃度所述涂層具有保持不變的或提高的鎂濃度。本文所述的實(shí)施方式可用于在半導(dǎo)體加工中使用的物體表面上形成保護(hù)層。例如，覆蓋半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中的等離子體源內(nèi)壁的保護(hù)層可減少所述內(nèi)壁的表面侵蝕(例如，位于保護(hù)層下方的材料的熔化、蒸發(fā)、升華、腐蝕、濺射)。減少表面侵蝕最終減少了半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中進(jìn)行的方法的顆粒生成和污染。作為另一個(gè)例子，所述保護(hù)層還可減少反應(yīng)性氣體的損失，否則由于等離子體源的內(nèi)壁上的反應(yīng)性氣體的表面反應(yīng)或重組可能導(dǎo)致反應(yīng)性氣體的損失。

所述保護(hù)層還擴(kuò)大了可在等離子體源中使用的等離子體化學(xué)物質(zhì)的類型。保護(hù)層使得等離子體腔室更加能夠利用基于氫、氧或氮的化學(xué)物質(zhì)(例如H20、H2、02、N2),基于鹵素的化學(xué)物質(zhì)(例如即3、0 4、(^6、(^8、5 6、(12、(^3、810，基于鹵素、氫、氧或氮的化學(xué)物質(zhì)的混合物和/或快速循環(huán)以及燃?xì)?Ar-1gnition)步驟進(jìn)行工作(例如產(chǎn)生較少的污染)。因此，保護(hù)層將等離子體源的工作功率延伸至更高的水平，通過所述層的存在來提高物體的介電擊穿電壓，并最終降低生產(chǎn)成本及擁有成本。一般而言，本文所述的實(shí)施方式提供含有氧化物層的物體，所述氧化物層具有降低的銅濃度峰值，這降低了銅污染的風(fēng)險(xiǎn)，并且所述氧化物層具有保持不變的或提高的鎂濃度，這為在氧化物層中形成鹵化鎂提供了鎂，增強(qiáng)了所述氧化物層的耐腐蝕/侵蝕性。在一些實(shí)施方式中，通過在物體進(jìn)行PEO法之前選擇物體本體材料的銅濃度和鎂濃度，物體氧化物層的銅濃度是降低的，并且所述氧化物層的鎂濃度是升高的或保持不變的。在一些實(shí)施方式中，將具有降低的銅濃度和升高的或保持不變的鎂濃度的第二材料層沉積在物體上，然后使用PEO法使至少一部分第二材料層氧化。一些實(shí)施方式在使用PEO法將物體表面氧化之前，在升高的溫度下采用擴(kuò)散方法至少在物體表面附近降低物體本體材料的銅濃度。在一些實(shí)施方式中，在使用PEO法形成氧化物層之后，氧化物層的銅濃度峰值是降低的并且所述氧化物層的鎂濃度是保持不變的或提高的。例如，可使用各種方法(例如，將銅溶解于溶液中)從氧化物層中提取銅。作為另一個(gè)例子，通過升高物體的溫度至足以使氧化物層中的銅擴(kuò)散的溫度，使得銅分布更均勻，從而可降低氧化物層中的銅濃度峰值。在另一個(gè)例子中，通過升高至少一部分物體的溫度，并沿氧化物層施加電勢(shì)以利用電遷移驅(qū)動(dòng)銅遠(yuǎn)離表面，可降低氧化物層中的銅濃度峰值。在一些實(shí)施方式中，通過除去包含最大銅濃度的氧化層外側(cè)部分來降低銅濃度峰值。在一些實(shí)施方式中，結(jié)合多種不同的方法和技術(shù)以降低氧化物層中的銅濃度并提高或保持氧化物層中的鎂濃度，所述氧化物層是使用等離子體電解氧化法形成的。在一些實(shí)施方式中，使具有降低的銅濃度和保持不變的或提高的鎂濃度的氧化物層接觸含鹵化物的氣體或含鹵化物的等離子體以形成鹵化鎂，從而在物體上形成耐腐蝕/侵蝕性有所提高的保護(hù)層 。所述物體可為等離子體腔室或半導(dǎo)體加工腔室的腔室壁，所述接觸可在使用腔室進(jìn)行半導(dǎo)體制造加工的同時(shí)發(fā)生。根據(jù)第一示例性實(shí)施方式，圖1A是說明在包括鋁、銅和鎂的物體(例如，用于半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中的物體)上形成具有降低的銅濃度的氧化物層的方法100的流程圖。最初，提供包括本體材料的物體，所述本體材料的本體銅濃度為約0-0.1重量％，本體鎂濃度為大于約1.5重量％ (步驟102)。在整個(gè)說明書中，以百分?jǐn)?shù)形式所列的濃度指以重量計(jì)的百分?jǐn)?shù)濃度。類似地，以PPm所列的濃度指以重量計(jì)的百萬分?jǐn)?shù)濃度。使用等離子體電解氧化(PEO)法(步驟106)將所述物體的表面氧化，這在所述物體的表面上形成氧化物層，所述物體的表面包括其中沉積的氧化鎂。所述PEO法形成了致密的氧化物層，其保護(hù)位于下方的物體本體材料。在所述物體進(jìn)一步的加工中，所述氧化物層中的鎂氧化物可轉(zhuǎn)化成或至少部分轉(zhuǎn)化成鹵化鎂。例如，圖1B是說明在物體表面上形成保護(hù)層的方法的流程圖，所述方法包括形成鹵化鎂。提供物體(例如用于等離子體腔室的材料)，所述物體含有具有本體銅濃度的本體材料以及使用PEO法(步驟112)制得的氧化物層。在一些實(shí)施方式中，所述氧化物層的銅濃度隨氧化物層的深度變化而變化，且最大銅濃度為小于約5000ppm。在其它實(shí)施方式中，所述氧化物層中的最大銅濃度為小于約4000ppm。所述氧化物層的鎂濃度也隨氧化物層的深度變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。所述氧化物層中的至少一些鎂是以氧化鎂的形式存在。在一些實(shí)施方式中，所述方法可包括激發(fā)包括鹵化物的氣體(“含鹵化物的氣體”)或形成包括鹵化物的等離子體(“含鹵化物的等離子體”)(步驟114)。在步驟116中，所述氧化物層中的至少一些鎂通過使所述氧化物層接觸受激發(fā)的含鹵化物的氣體或含鹵化物的等離子體而轉(zhuǎn)變?yōu)辂u化鎂，從而形成所述保護(hù)層。所述氧化層(即所述保護(hù)層)中形成的鹵化鎂增強(qiáng)了物體的耐腐蝕/侵蝕性。在解釋步驟102中提供的物體組成的重要性之前，解釋使用等離子體電解氧化(步驟106)的過程。等離子體電解氧化(縮寫為ΡΕ0，也稱作微弧氧化)是描述在金屬表面上形成氧化物層的電化學(xué)方法的術(shù)語(yǔ)。PEO法中，氧化物層是通過將金屬基材(例如，鋁合金)浸泡于低濃度的堿性電解溶液中且將脈沖AC電流通過所述電解溶液而形成。作為對(duì)所述脈沖AC電流的響應(yīng)，在基材表面上形成等離子體放電。所述放電使金屬表面轉(zhuǎn)化成致密的硬氧化物(例如在基材為鋁的情形中主要為氧化鋁或鋁氧化物)。同時(shí)發(fā)生元素共沉積過程。如下文更詳細(xì)所述，所述過程將來自所述基材的其它合金元素結(jié)合到所述氧化層中(例如將來自鋁合金基材的銅(Cu)和鎂(Mg)拉到所述氧化層中)。PEO氧化層中Cu和Mg的濃度將取決于多種因素，例如，在形成氧化物時(shí)Cu和Mg的擴(kuò)散速率，在基材中Cu和Mg的濃度，將可用的Cu和Mg引入氧化物中的動(dòng)力學(xué)，以及氧化物中的電場(chǎng)強(qiáng)度。由于來自基材的元素被結(jié)合到氧化物層中，所述氧化物層的化學(xué)組成可能受下方基材的化學(xué)組成的影響。作為對(duì)PEO法中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)的響應(yīng)，基材表面上通常形成很厚的、均一的氧化物涂層。本文中，使用等離子體電解氧化法形成的氧化物層或氧化物涂層可稱作PEO層或PEO涂層。在等離子體腔室或半導(dǎo)體加工腔室中用于保護(hù)表面的PEO層的厚度通常為約1-100微米，但所述層的厚度可落在該范圍之外，因?yàn)閷?shí)施方式在此方面不受限制。通常，使用PEO法形成的氧化物層主要由三層組成外部層、部分結(jié)晶層和過渡層。所述外部層占據(jù)所述氧化層的總厚度的約30-40%。所述部分結(jié)晶層位于所述外部層和所述過渡層之間。所述過渡 層是直接位于金屬基材上的薄層。在PEO法中各種電解溶液可用于形成致密的氧化物層。一些PEO工藝可通過商業(yè)渠道獲得。將所述工藝作為服務(wù)提供的一個(gè)供應(yīng)商為卡羅耐國(guó)際有限公司(Keronite International Ltd.)[英國(guó)劍橋郡大阿賓頓市格蘭塔科技園區(qū)(Granta Park, Great Abington, Cambridge, UK) CB216GP]。與使用常規(guī)陽(yáng)極氧化法在金屬表面上形成的氧化物層相比較，PEO形成了更硬、孔更少并且更耐腐蝕/侵蝕的層。與使用低電勢(shì)(通常為幾十伏特)進(jìn)行的常規(guī)陽(yáng)極氧化相比較，PEO涉及高電勢(shì)(通常為幾百伏特)的應(yīng)用。在等離子體電解氧化中施加的高電勢(shì)導(dǎo)致放電，在物體表面上產(chǎn)生等離子體。所述等離子體改良并增強(qiáng)氧化物層的結(jié)構(gòu)。在PEO中，所述氧化物從物體的原始金屬表面向外生長(zhǎng)，并通過將物體中的金屬轉(zhuǎn)化為氧化物從原始金屬表面向內(nèi)生長(zhǎng)。因此，與通過常規(guī)陽(yáng)極氧化法處理相比，金屬內(nèi)的元素更易于結(jié)合到經(jīng)過PEO處理的氧化物中。在形成PEO層后，方法110可包括(即可選步驟)在步驟114中激發(fā)包括鹵素的氣體或產(chǎn)生包括鹵素的等離子體。所述受激發(fā)的氣體可形成等離子體或由等離子體產(chǎn)生。鹵素(或鹵素元素)是選自周期表第VII族和第VIIA族的非金屬元素(例如，氟)。可用于實(shí)施方式的示例性含鹵素的氣體包括，例如NF3> F2、CF4、C2F6' C3F8' SF6、Cl2, ClF3' Br2以及BrCl?？墒褂梅磻?yīng)性氣體發(fā)生器(例如，圖8A的反應(yīng)性氣體發(fā)生器)激發(fā)含鹵素的氣體。作為步驟114的替代方式，可提供含鹵素的氣體或等離子體。在步驟116中，使所述物體的氧化表面接觸含鹵素的等離子體和/或受激發(fā)的含鹵素氣體。當(dāng)所述物體的氧化物層接觸含鹵素的等離子體或受激發(fā)的含鹵素氣體時(shí)，氧化物層中的合金元素與含鹵素的等離子體或受激發(fā)的含鹵素氣體反應(yīng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，所述受激發(fā)的氣體包括氟，所述物體包括含有鎂和銅的鋁合金。如上所述，在PEO法中，來自所述物體本體中的鋁合金的鎂被拉到所述氧化層中形成氧化鎂。當(dāng)包括氧化鎂的氧化物層接觸受激發(fā)的含氟氣體或含氟等離子體時(shí)，所述氧化鎂與氟發(fā)生反應(yīng)，在氧化物層中形成氟化鎂(MgF2)。在接觸受激發(fā)的含氟氣體或含氟等離子體的過程中，鋁氧化物被所述氣體或氧化物除去，相對(duì)于鋁氧化物的濃度而言，這增加了氟化鎂或氧化鎂的濃度。氟化鎂與鄰接的物體的材料層形成擴(kuò)散結(jié)合體，且包封并保護(hù)物體表面上的鋁和鋁氧化物免于與含氟氣體接觸。氟化鎂阻止額外的氟滲入氧化物層中，為氧化物層及基底鋁合金提供保護(hù)。在一些實(shí)施方式中，所述保護(hù)層在物體的表面上形成，所述物體為進(jìn)行基于鹵素的加工過程的等離子體反應(yīng)器的內(nèi)表面的部分。例如，當(dāng)進(jìn)行基于鹵素的加工時(shí)，可能發(fā)生以下過程產(chǎn)生等離子體或激發(fā)包括鹵素的氣體(步驟114)和/或使物體的氧化表面接觸含鹵素的等離子體或受激發(fā)的氣體(步驟116)。在進(jìn)行基于鹵素的加工時(shí)執(zhí)行這些步驟可允許在不需要改變或重新配置系統(tǒng)的情況下在氧化物涂層中形成鹵化鎂，然后在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中使用所述物體。 在使用中，至少部分形成腔室(例如等離子體腔室或半導(dǎo)體加工腔室)的壁表面的保護(hù)層在接觸腐蝕性條件時(shí)可被逐漸除去(即侵蝕)。這意味著不同深度的原始保護(hù)層將形成所述腔室壁的表面，并隨著所述保護(hù)層被逐漸除去而隨時(shí)間暴露于腔室的內(nèi)部。因此，在一個(gè)具體的時(shí)間點(diǎn)，銅污染的風(fēng)險(xiǎn)取決于在該時(shí)間點(diǎn)保護(hù)層的表面上暴露的銅濃度。盡管在腔室壁的所有暴露的區(qū)域所述保護(hù)層不是以均勻的速率除去或“失去”，但是腔室壁的部分將有可能經(jīng)歷以相同的速率失去或除去所述保護(hù)層。如果保護(hù)層中的銅濃度具有對(duì)應(yīng)于具體深度的最大值，則當(dāng)所述保護(hù)層的該具體深度被暴露作為腔室壁的表面時(shí)，將出現(xiàn)銅污染的最高風(fēng)險(xiǎn)。因此，在腔室壁上的保護(hù)涂層的工作壽命內(nèi)，保持可接受的低銅污染風(fēng)險(xiǎn)涉及至少降低在保護(hù)層的工作壽命內(nèi)可能暴露出來的那部分保護(hù)層中的最大銅濃度。圖2A中的圖200顯示了樣品(樣品A)中銅和鎂的濃度隨深度的變化，所述樣品由鋁6061合金(A16061)制造，并具有使用由卡羅耐國(guó)際有限公司的等離子體電解氧化工藝形成的氧化物涂層。A16061是用于沉積腔室的壁的常用合金，它包括約O. 15-0. 40%的銅和約O. 8-1. 2%的鎂。PEO法產(chǎn)生的氧化物層的厚度約為54微米，該厚度是使用費(fèi)希爾技術(shù)公司(Fischer Technology, Inc.)[康捏狄格州溫莎市(Windsor, CT)]制造的DualScope MP20厚度測(cè)量裝置測(cè)定的。所述氧化物層包括鎂和銅的氧化物。在圖200中，顯示了以百萬分之份數(shù)(ppm)計(jì)的銅202的濃度(圓圈)和鎂204的濃度(正方形)隨樣品A的氧化物層(涂層)中和本體(基材)中的深度的變化，該濃度是使用激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LA-1CP-MS)測(cè)定的。在圖的涂層部分212中，濃度是以所述氧化物層材料的百萬分之重量份顯示的(即對(duì)應(yīng)于樣品的氧化物層的濃度測(cè)量值)。在圖的基材部分214中，濃度是以所述本體材料的百萬分之重量份顯示的(即對(duì)應(yīng)于樣品的本體鋁合金的濃度測(cè)量值)。樣品A的本體(基材)銅濃度約為2500ppm(約O. 25%)。相反，出現(xiàn)在所述氧化物層表面的氧化物層中的最大銅濃度203約為7000ppm(約O. 7%)，該值是所述本體中的銅濃度的兩倍以上。對(duì)于很多半導(dǎo)體加工應(yīng)用來說，出現(xiàn)在所述氧化物層表面的該最大銅濃度將銅污染的風(fēng)險(xiǎn)增加至不可接受的程度 。在所述氧化物層的表面處，樣品A還具有提高的鎂濃度。氧化物層中的最大鎂濃度205為21，OOOppm(約2. 1%)，該值是本體材料中鎂濃度的約1. 7倍，本體材料中的鎂濃度約為12，OOOppm(約1. 25%)。如線206所示，最大鎂濃度位于距離氧化物層的表面約8微米的深度處，這與最大銅濃度不同，最大銅濃度位于氧化物層的表面處。盡管當(dāng)接觸受激發(fā)的含鹵素氣體或含鹵素的等離子體時(shí)，樣品A的氧化物層中的鎂濃度能形成鹵化鎂保護(hù)層，但是氧化物層表面處的高濃度的銅增加了銅污染的風(fēng)險(xiǎn)。一種在物體上形成具有降低的銅濃度的氧化物層的方法包括通過在氧化前降低所述物體中的銅濃度來減少銅源。例如，圖2B顯示了樣品B的銅濃度222和鎂濃度224隨深度變化的圖220，該樣品包括根據(jù)圖1A中所示的方法100所制備的保護(hù)層。樣品B是由5086鋁合金形成的。5086鋁合金的銅濃度為約0-0. 1%，鎂濃度約為3. 5-4. 5%。如圖2B所示，樣品B的本體銅濃度約為700ppm或約O. 07%,本體鎂濃度約為45000ppm或約4. 5%。因此，樣品B的本體Cu濃度落在約0-0.1 %的范圍內(nèi)，本體鎂濃度大于如方法100的步驟102中所述的約1.5%。然后使用基本上類似于加工樣品A所用的條件對(duì)樣品B進(jìn)行加工。使用卡羅耐國(guó)際有限公司的等離子體電解氧化法加工樣品B，以形成厚度約為53納米的氧化物層(步驟106)，該厚度是使用DualScope_ MP20厚度測(cè)量裝置測(cè)定的。對(duì)于樣品B，最大銅濃度223約為IOOOppm(約O. 1%)，所述最大濃度出現(xiàn)在氧化物層的表面處，并且該值比樣品A的氧化物層的表面處的最大銅濃度小7倍。因此，樣品B的銅污染風(fēng)險(xiǎn)比樣品A的銅污染風(fēng)險(xiǎn)大大降低。如線226所示，樣品B中氧化物層的鎂濃度225的最大值為約42500ppm (約4. 25%)，該值位于約4微米的深度處，并且隨深度增加鎂濃度降低，直至達(dá)到約22000ppm(約2. 2%)，該值位于氧化物層和本體材料之間的界面處。樣品B的氧化物層具有足夠高的鎂濃度范圍，當(dāng)接觸受激發(fā)的含鹵化物的氣體或含鹵化物的等離子體時(shí)形成保護(hù)性鹵化鎂。在一些情況下，形成具有足夠低銅濃度和足夠高鎂濃度的氧化物層的鋁的組合物具有使其不利于用作物體的本體材料的性質(zhì)或品質(zhì)(例如，高成本，尤其是機(jī)械性質(zhì)等)。在一些實(shí)施方式中，在氧化前將具有比本體銅濃度低的銅濃度的材料沉積在物體上形成低銅濃度材料的層，這將產(chǎn)生最大銅濃度顯著低于本體銅濃度的PEO氧化物層。例如，圖3顯示了在物體上形成保護(hù)層的另一種方法300。最初，提供包括鋁本體材料和本體銅濃度的物體(步驟310)。將第二材料沉積在表面上，其中所述第二材料具有比本體銅濃度低的第二銅濃度(步驟314)。所述第二材料可以各種方式和使用各種已知的方法進(jìn)行沉積。例如，所述第二材料可通過熱氣相沉積進(jìn)行沉積。其它方法的例子包括但不限于，化學(xué)氣相沉積、等離子體氣相沉積、等離子體噴涂和燒蝕轉(zhuǎn)移。所述第二材料可以比所述氧化物層的最終厚度明顯更厚的層、以與所述氧化物層的最終厚度大約相同的層或以與所述氧化物層的最終厚度相比更薄的層進(jìn)行沉積，因?yàn)閷?shí)施方式在此方面不受限制。在一些實(shí)施方式中，在沉積所述第二材料層之前，可清潔或以其它方式制備所述物體的表面(步驟314)。使用等離子體電解氧化法將至少一部分的所述第二材料層氧化(步驟316)。在一些實(shí)施方式中，僅一部分的所述第二材料層被氧化。在其它實(shí)施方式中，整個(gè)厚度的所述第二材料層被氧化。在其它實(shí)施方式中，整個(gè)厚度的所述第二層被氧化，且氧化延伸至下方本體材料中。在步驟316中，第二材料層中的降低的銅濃度限制了能在PEO過程中被結(jié)合到所述氧化物層中的銅的量。因此，該方法產(chǎn)生具有降低的銅濃度的氧化物層。在一些實(shí)施方式中，所述第二材料包括比本體中的鎂濃度更高的鎂濃度，這在步驟316中增加了能在PEO過程中被結(jié)合到所述氧化物中的鎂的量。在其它實(shí)施方式中，在氧化至少一部分的所述第二層之前，所述第二層中的鎂濃度通過沉積包含鎂的第三材料或通過用鎂摻雜所述第二層(即具有降低的銅濃度的層)來升高。如果后來使所述氧化物層接觸受激發(fā)的含鹵化物的氣體或含鹵化物的等離子體，存在于所述氧化物層中的氧化鎂可形成鹵化鎂。任選地，方法300還可包括使所述物體接觸受激發(fā)的含齒化物的氣體或含鹵化物的等離子體，以形成具有鹵化鎂的保護(hù)層(步驟318)。在一些實(shí)施方式中，所述第二材料沉積在所述物體上，本體銅濃度可較高(例如，大于約O.1 % )和/或本體鎂濃度可較低(例如，小于約1.5%)。因此，使用PEO法氧化所述第二材料的結(jié)果提供了在本體材料上的具有較低銅濃度和較高鎂濃度的氧化物層，所述本體材料具有較高的銅濃度和較低的鎂濃度。在其它實(shí)施方式中，本體銅濃度可較低(例如，小于約O.1 % )，但仍高于所述第二材料的銅濃度。類似地，本體鎂濃度可較高(例如，大于約1. 5%)，但仍低于所述第二材料的鎂濃度。例如，方法300的各方面可納入方法100中。簡(jiǎn)要回顧圖1，方法100可任選地包括在使用PEO法(步驟104)形成氧化物層之前，在所述物體的表面上沉積一層第二材料，所述第二材料具有相對(duì)于本體銅濃度降低的銅濃度。在其它實(shí)施 方式中，在所述物體的表面被氧化之前降低所述物體的至少表面部分的銅濃度。例如，在方法350中，提供了具有本體銅濃度和本體鎂濃度的物體(圖3B的步驟360)。使所述物體與第二材料層發(fā)生接觸(步驟365)，所述第二材料層的銅濃度小于所述本體銅濃度，這樣在所述物體的第二材料層與本體材料之間形成了濃度梯度。在一些實(shí)施方式中，將所述第二材料層沉積或形成在所述物體的表面上，從而使所述物體與所述沉積的或形成的第二材料層發(fā)生接觸。在其它實(shí)施方式中，將所述第二材料層預(yù)形成并放置于與所述物體的表面接觸的位置。當(dāng)所述物體和所述第二材料層相接觸時(shí)，將所述物體加熱，使銅從所述物體的本體材料擴(kuò)散至第二材料層中(步驟370)。這降低了本體材料中至少靠近所述第二層的區(qū)域(即本體材料表面)的銅濃度。在一些實(shí)施方式中，鎂從本體材料至第二材料層的擴(kuò)散是通過在過低的溫度下加熱而不能在生產(chǎn)時(shí)間尺度造成鎂的擴(kuò)散來避免，和/或通過加熱過短的時(shí)間而不能在生產(chǎn)時(shí)段造成鎂的擴(kuò)散來避免。然后從所述物體的表面除去至少一部分的所述第二材料層(步驟375)。在一些實(shí)施方式中，可除去整個(gè)厚度的所述第二材料層。這使得所述物體在物體的表面附近留下具有降低的銅濃度的本體材料。使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化(步驟380)，形成包括鋁氧化物和鎂氧化物的氧化物層。在一些實(shí)施方式中，隨后可使所述物體的氧化物層接觸受激發(fā)的含鹵素的氣體或含鹵素的等離子體，以在所述氧化物層上形成鹵化鎂(步驟385)。在一些實(shí)施方式中，通過將一些或全部的所述第二材料層與所述物體的本體材料分開來除去所述第二材料層(例如，通過用物理方法相對(duì)于所述本體除去一些或全部的第二材料層，從所述本體上切割一些或全部的所述第二材料層等)。在其它實(shí)施方式中，一些或全部的所述第二材料層可化學(xué)和/或機(jī)械除去(例如，通過拋光、蝕刻、溶解等)。其它實(shí)施方式在已使用PEO法形成所述層后降低所述氧化物層中的銅濃度。例如，圖4說明處理物體表面的方法400。最初，提供包括本體區(qū)域和氧化物層的物體(步驟410)。所述本體區(qū)域包括鋁、本體銅濃度和本體鎂濃度。所述氧化物層通過等離子體電解氧化法制備，并其最大銅濃度大于5000ppm。所述氧化物層還具有鎂濃度。從所述氧化物層中提取銅，直至所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm (步驟412)。在一些實(shí)施方式中，從所述氧化物層中提取銅，直至所述氧化物層中的最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，所述銅可使用將銅溶解至溶液中的化學(xué)法或電化學(xué)法來提取?？蓮乃鲅趸飳犹崛°~的化學(xué)物質(zhì)的例子包括但不限于FeCl3、硝酸和磷酸。在電化學(xué)法中，使用電場(chǎng)以加速擴(kuò)散和溶解過程。所述溶解的銅可沉積在另一表面上，以從溶液中除去銅。在一些實(shí)施方式中，使用擴(kuò)散或由電勢(shì)梯度引起的偏擴(kuò)散(稱作電遷移)來降低所述氧化物層中的最大銅濃度。例如，圖5A說明了處理物體表面的方法500，所述方法降低了氧化物層中的最大銅濃度。提供具有包括鋁和本體銅濃度的本體區(qū)域以及使用PEO法制備的氧化物層的物體(步驟510)。所述氧化物層的銅濃度隨深度變化而變化，且其最大銅濃度大于所述本體銅濃度。所述氧化物層的鎂濃度也隨深度變化而變化。對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散，至少直至所述 氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm (步驟520)。在一些實(shí)施方式中，對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散，至少直至所述氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約4000ppm?？墒褂酶鞣N不同的方法和技術(shù)在步驟520中對(duì)所述物體施加能量。例如，如圖5B所示，對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散可包括沿氧化物層施加電勢(shì)梯度(步驟522)和/或?qū)⒅辽僖徊糠值乃鑫矬w加熱以促進(jìn)擴(kuò)散(步驟524)。將至少一部分的所述物體加熱增大(提高)了所述氧化物層中銅的擴(kuò)散速率。施加電勢(shì)梯度使擴(kuò)散偏向，導(dǎo)致所述氧化物層中銅的電遷移。在一些實(shí)施方式中，所述電遷移可改變所述氧化物層中最大銅濃度的量級(jí)和/或最大銅濃度所處的深度。在一些實(shí)施方式中，可使用電遷移以驅(qū)動(dòng)銅離開所述氧化物層并進(jìn)入所述本體區(qū)域。在一些實(shí)施方式中，可在用于鋁物體的陽(yáng)極化的系統(tǒng)中建立所述電勢(shì)梯度。將電場(chǎng)反轉(zhuǎn)(也就是使所述物體的本體成為陰極)吸引所述氧化物層中的Cu+離子移向所述物體的本體。沿所述氧化物層施加電勢(shì)還可包括在鄰近所述氧化物層表面的地方提供電解質(zhì)，用于與所述物體表面的電連接?？墒褂貌煌愋偷碾娊赓|(zhì)。在一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)是與所述氧化物層表面接觸的導(dǎo)電聚合物。所述導(dǎo)電聚合物可施加至所述氧化物層的表面?？蛇x擇用于反轉(zhuǎn)過程的電解質(zhì)，以最大程度減少或避免所述氧化物層表面處的反轉(zhuǎn)電場(chǎng)引起的還原反應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，沿所述氧化物層的電勢(shì)梯度(例如，電壓)約為300-1000V。由于所需電壓可(至少部分地)取決于所述氧化物層的電特性，所述電勢(shì)可參照所述氧化物層的擊穿電壓來描述，其中所述氧化物層的擊穿電壓是在該電壓下所述氧化物層遭到破壞(即所述層上不能再支持電壓)的電壓。在一些實(shí)施方式中，沿所述氧化物層的電壓為所述氧化物層的擊穿電壓的約30-80%。當(dāng)所述物體被加熱時(shí)，所述氧化物層中和所述本體中的銅的擴(kuò)散速率增大。在施加電勢(shì)梯度的情況下，銅從所述氧化物層擴(kuò)散至所述本體的速率取決于所述氧化層的溫度和沿所述氧化物層施加的電勢(shì)梯度的量級(jí)。一般而言，如果所述電勢(shì)梯度增加而所述溫度保持恒定，銅從所述氧化物層擴(kuò)散至所述本體的速率增大。一般而言，如果所述溫度增加而所述電勢(shì)梯度保持恒定，銅從所述氧化物層擴(kuò)散至所述本體的速率增大。如果所述電勢(shì)梯度和所述溫度都是增加的，銅從所述氧化物層擴(kuò)散至所述本體的速率增加甚至更多。對(duì)于一些實(shí)施方式，將所述物體加熱至約50-350°C，同時(shí)施加電勢(shì)。所需的溫度可隨所述氧化物層的電性質(zhì)和所施加的電勢(shì)梯度的量級(jí)變化。作為另一個(gè)例子，向所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散可包括將至少一部分的物體加熱至所需溫度范圍內(nèi)的溫度(步驟526)，并使至少一部分的所述物體保持在所需溫度范圍內(nèi)，至少直至所述氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm (步驟528)。在一些實(shí)施方式中，使至少一部分的所述物體保持在所需溫度范圍內(nèi)，至少直至所述氧化物層的銅濃度為等于或小于約4000ppm。所需溫度范圍位于在生產(chǎn)時(shí)段允許允許銅擴(kuò)散的最低溫度和在生產(chǎn)時(shí)段不允許鎂顯著擴(kuò)散的最高溫度之間。因此，所需溫度范圍內(nèi)的溫度是在該溫度下在生產(chǎn)時(shí)段所述氧化物層中的銅發(fā)生擴(kuò)散，但所述氧化物層中的鎂基本不發(fā)生擴(kuò)散的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，所需溫度范圍可為約150-350°C。在一些實(shí)施方式中，所述氧化物層中的最大銅濃度通過除去一部分的所述氧化物層來降低。由于所述最大銅濃度通常出現(xiàn)在所述氧化物層的表面處或附近，除去所述氧化物層的外側(cè)部分可顯著降低所述層中的最大銅濃度。遺憾的是，所述氧化物層中最高鎂濃度通常出現(xiàn)于僅比最大銅濃度稍深的位置。除去更大的一部分所述氧化物層可進(jìn)一步降低最大銅濃度，但除去更大的一部分還降低了所述氧化物層的耐腐蝕/侵蝕性，這是因?yàn)樗鲅趸飳拥暮穸葴p小了，并且所述氧化物層中的最大鎂濃度可能減小。圖6顯示了處理物體表面的方法600，所述物體是用于半導(dǎo)體加工系統(tǒng)的包括鋁、銅和鎂的物體。在步驟610中，提供包括具有本體銅濃度和本體鎂濃度的本體區(qū)域以及由等離子體電解氧化產(chǎn)生的氧化物層的物體。所述氧化物層的鎂濃度隨深度變化而變化，銅濃度隨深度變化而變化，且在所述氧化物層的第一深度處的最大銅濃度為大于約5000ppm。將延伸超出所述第一深度至第二深度的一部分氧化物層從所述氧化物層除去(步驟612)，其中在所述第二深度處所述銅濃度為等于或小于約5000ppm，在所述第二深度處所述鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，所述第二深度處的銅濃度為等于或小于約4000ppm。可使用任意各種不同的技術(shù)將所述氧化物層的外側(cè)部分除去。在一些實(shí)施方式中，使用機(jī)械法將所述部分氧化物層除去。在一些實(shí)施方式中，使用化學(xué)機(jī)械法將所述部分氧化物層除去。在一些實(shí)施方式中，使用電化學(xué)機(jī)械法將所述部分氧化物層除去。在一些實(shí)施方式中，使用化學(xué)蝕刻將所述部分氧化物層除去。在所述氧化物層中，所述銅濃度隨深度變化以及所述鎂濃度隨深度變化的情況可因所述氧化物層總厚度而異 。例如，圖7A顯示了對(duì)于樣品C銅濃度702和鎂濃度704隨深度變化的圖700，所述樣品包括在A16061合金的材料上使用PEO法產(chǎn)生的厚度約為45微米的氧化物層。如圖所示，所述銅濃度在所述氧化物層的表面處最大703，如線706所示，所述鎂濃度在深度約為4微米處最大705。圖7B顯示了對(duì)于樣品D銅濃度722和鎂濃度724隨深度變化的圖720，所述樣品包括在與樣品C相同的合金物體上使用與用于制備樣品C大致相同的方法制備的厚度約為35微米的氧化物層。對(duì)于具有較薄的35微米厚的氧化物層的樣品D，與樣品C的最大銅濃度類似，其最大銅濃度723出現(xiàn)于所述氧化物層的表面處，但如線726所示，最大鎂濃度725出現(xiàn)于深度約為3微米處，這與樣品C的最大鎂濃度不同，其出現(xiàn)于較淺的深度處。簡(jiǎn)要回顧圖2A，氧化物層厚度為54微米的樣品A的圖200顯示了在所述氧化物層的表面處的最大銅濃度和如線726所示的在深度約為8微米處的最大鎂濃度，該深度比樣品C的較薄氧化物的最大鎂濃度的深度更深。為了提供降低的銅濃度并仍富含鎂的氧化物層，在關(guān)于樣品C的一個(gè)實(shí)施例中，如虛點(diǎn)線707所示，其氧化物層原厚度約為45微米，除去I微米的氧化物材料，使銅濃度峰值降低至5000ppm以下。在另一個(gè)涉及樣品C的實(shí)施例中，如虛點(diǎn)線708所示，將約5微米的氧化物除去，使所述氧化物層中的銅濃度峰值降低至3000ppm以下。在另一個(gè)關(guān)于樣品D的實(shí)施例中，如虛點(diǎn)線727所示，所述樣品的氧化物層的原厚度約為35微米，將約2-10微米的所述氧化物層除去。在另一個(gè)關(guān)于樣品A的實(shí)施例中，如虛點(diǎn)線所示，所述樣品的氧化物層的原厚度約為54微米，將約1-6微米的所述氧化物層除去。上述實(shí)施方式主要涉及在物體的表面上制備氧化物層的方法以及處理物體的方法。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，其它實(shí)施方式包括包含具有保護(hù)層的等離子體腔室壁的等離子體腔室和包含具有保護(hù)層的腔室壁的半導(dǎo)體加工室。例如，圖8A是表示用于激發(fā)氣體的反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800的部分示意圖，所述系統(tǒng)包括示例性等離子體腔室。所述反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800包括通過氣體線816連接至等離子體腔室808的入口 840的等離子體氣體源812。閥820控制從等離子體氣體源812通過氣體線816進(jìn)入等離子體腔室808的入口 840的等離子體氣體(例如02、N2、Ar、NF3、F2、H2和He)的流動(dòng)。等離子體發(fā)生器884在等離子體腔室808內(nèi)產(chǎn)生等離子體832的區(qū)域。等離子體832包括等離子體受激發(fā)的氣體834，所述等離子體受激發(fā)的氣體的一部分從腔室808中流出。由于等離子體832加熱并活化所述等離子體氣體而產(chǎn)生 等離子體受激發(fā)的氣體834。如圖所示，等離子體發(fā)生器884可部分位于等離子體腔室808的周圍。反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800也包括在等離子體腔室808中通過連接828提供電力至等離子體發(fā)生器884以產(chǎn)生等離子體832 (所述等離子體包括受激發(fā)的氣體834)的電源824。等離子體腔室808可由(例如)金屬材料(例如鋁或難熔金屬)、介電材料(例如石英或藍(lán)寶石)或經(jīng)涂覆的金屬(例如經(jīng)陽(yáng)極化的鋁)形成或制造。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述等離子體腔室具有包括本體材料(例如，鋁合金)的等離子體腔室壁和使用等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述本體材料具有本體銅濃度和本體鎂濃度。所述氧化物層的銅濃度隨深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，在使用所述等離子體腔室以產(chǎn)生含鹵化物的等離子體或受激發(fā)的含鹵化物的氣體時(shí)，將所述氧化物層中的鎂轉(zhuǎn)化為鹵化鎂。等離子體腔室808具有通過通道868連接至半導(dǎo)體加工腔室856的入口 876的出口 872。受激發(fā)的氣體834流經(jīng)通道868并流入加工腔室856的入口 876中。置于加工腔室856中的樣品支架860支承由受激發(fā)的氣體834加工的材料。受激發(fā)的氣體834可有助于位于加工腔室856中的樣品支架860上的半導(dǎo)體晶片的加工。在另一個(gè)實(shí)施方式中，半導(dǎo)體加工腔室856包括基材和在所述基材上的氧化物層。所述基材包括具有本體銅濃度的本體材料(例如，鋁合金)。使用等離子體電解氧化法制備所述氧化物層，并且所述氧化物層的銅濃度隨深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，在使用所述加工腔室進(jìn)行接觸含鹵化物的等離子體或受激發(fā)的含鹵化物的氣體的加工時(shí)，將所述氧化物層中的鎂轉(zhuǎn)化為鹵化鎂。如上所述，所述加工腔室具有用于接收受激發(fā)的氣體或等離子體的輸入端或入口。等離子體源884可為(例如)交流電(DC)等離子體發(fā)生器、射頻(RF)等離子體發(fā)生器或微波等離子體發(fā)生器。等離子體源884可為遠(yuǎn)程等離子體源。舉例而言，等離子體源884可為由美國(guó)馬薩諸塞州威爾明頓(Wilmington，MA)的MKS儀器股份有限公司(MKSInstruments, Inc.)制造的ASTRON 遠(yuǎn)程等離子體源。在一個(gè)實(shí)施方式中，等離子體源884是環(huán)形等離子體源，等離子體腔室808是由包括鎂的鋁合金制造的腔室。在其它實(shí)施方式中，可使用替代類型的等離子體源和腔室材料。電源824可為(例如)射頻電源或微波電源。在一些實(shí)施方式中，等離子體腔室808包括用于產(chǎn)生提供初始電離事件的自由電荷的裝置，所述初始電離事件點(diǎn)燃在等離子體腔室808中的等離子體832。所述初始電離事件可為向等離子體腔室808施加的短的高電壓脈沖。所述脈沖可具有約500-10，000伏特的電壓，并且可為約O. 1-100毫秒長(zhǎng)?？蓪⒍栊詺怏w(例如氬)插入等離子體腔室808中，以減小點(diǎn)燃等離子體832所需的電壓。也可使用紫外輻射，以在等離子體腔室808中產(chǎn)生提供初始電離事件的自由電荷，所述初始電離事件點(diǎn)燃在等離子體腔室808中的等離子體8`32。反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800可用于激發(fā)包含鹵素的氣體，所述氣體如本文中前面所述(例如關(guān)于圖1B的步驟114)使用?？墒褂玫入x子體電解氧化法(例如，圖1B的步驟116)對(duì)包含鋁、鎂和銅的物體進(jìn)行加工，以氧化所述物體的至少一個(gè)表面，形成氧化層。另夕卜，將一種或多種上述減少銅濃度的方法、技術(shù)或工藝用于形成或加工所述氧化層。在一個(gè)實(shí)施方式中，將經(jīng)氧化的物體安裝在等離子體腔室808中并使其接觸等離子體832。在一個(gè)實(shí)施方式中，將由美國(guó)馬薩諸塞州威爾明頓的MKS儀器股份有限公司制造的ASTRON ex遠(yuǎn)程等離子體源用作等離子體源884。使經(jīng)氧化的物體接觸由等離子體源產(chǎn)生的NF3等離子體以在表面上產(chǎn)生氟化鎂。NF3流速為3slm (標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)且腔室壓力為2. 9托(torr)。向所述等離子體提供的電力約為6. 5kW。在另一個(gè)實(shí)施方式中，反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800用于激發(fā)包含鹵素的氣體，所述氣體如本文中前面所述(例如關(guān)于圖1B的步驟114)使用。在一些實(shí)施方式中，等離子體腔室808是使用等離子體電解氧化法來加工(例如圖1A的步驟102)的物體。在該實(shí)施方式中，等離子體腔室808由包括鎂和銅的鋁合金構(gòu)建。將等離子體電解氧化法用于在等離子體腔室808的內(nèi)表面上形成所述氧化物層。使用各種所述的用于在所述氧化物層的形成或后續(xù)加工中降低銅濃度的方法、技術(shù)或工藝中的一種。在一些實(shí)施方式中，在使所述等離子體腔室的表面氧化后，將等離子體腔室808安裝在反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800中，用于進(jìn)一步加工，以獲得含鹵化鎂的保護(hù)性涂層。
例如，然后所述等離子體腔室可為如圖1B所示的方法100中的物體。等離子體氣體源812將NF3作為等離子體氣體提供至等離子體腔室808。使用所述NF3產(chǎn)生等離子體832。等離子體832在腔室808中產(chǎn)生受激發(fā)的等離子體氣體834。因此，使等離子體腔室808的經(jīng)氧化的內(nèi)表面接觸含氟的等離子體832和受激發(fā)的氣體834 (該氣體包括氟)。與關(guān)于圖2B的以上描述類似，使等離子體腔室808的經(jīng)氧化的表面接觸等離子體832和受激發(fā)的氣體834。在等離子體腔室808的壁上的所述氧化物層中的氧化鎂與氟反應(yīng)，在所述氧化物層中形成氟化鎂(MgF2)。反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800可用于通過激發(fā)包含鹵素的氣體而形成等離子體832。氣體通道868和/或加工腔室856的內(nèi)表面是使用等離子體電解氧化法所加工(例如圖2B的步驟116)的物體。在該實(shí)施方式中，等離子體腔室868和/或加工腔室856由包括鎂和銅的鋁合金構(gòu)建。將等離子體電解氧化法用于在通道868或加工腔室856的內(nèi)表面上形成所述氧化物層。使用各種用于在所述氧化物層的形成或后續(xù)加工中降低銅濃度的方法、技術(shù)或工藝中的一種。將等離子體腔室808安裝在反應(yīng)性氣體發(fā)生器系統(tǒng)800中。等離子體氣體源812將NF3 (作為等離子體氣體)提供至等離子體腔室808。使用所述NF3產(chǎn)生等離子體832。等離子體832產(chǎn)生隨后流經(jīng)通道868和加工腔室856的受激發(fā)的等離子體氣體834。因此，使通道868和加工腔室856的經(jīng)氧化的內(nèi)表面接觸受激發(fā)氣體834 (該氣體包括氟)。在通道868和加工腔室856的壁上的所述氧化物層中的氧化鎂與氟反應(yīng),形成氟化鎂(MgF2)。圖8B是原位等離子體系統(tǒng)875的部分示意圖。將等離子體氣體825 (例如包含鹵素的氣體)通過輸入端866提供至也 為加工腔室的等離子體腔室850。在圖SB的實(shí)施方式中，所述等離子體腔室也可為加工腔室。其它實(shí)施方式可包括遠(yuǎn)離所述加工腔室的等離子體反應(yīng)器。在一個(gè)實(shí)施方式中，加工腔室850由包括鎂和銅的鋁合金構(gòu)建。將等離子體電解氧化法用于在加工腔室850的內(nèi)表面上形成所述氧化物層。使用各種用于在所述氧化物層的形成或后續(xù)加工中降低銅濃度的方法、技術(shù)或工藝中的一種。所述氧化物層的銅濃度隨深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，最大銅濃度為等于或小于約4000ppm。在一些實(shí)施方式中，加工腔室850本身可為所述物體。等離子體880在腔室850內(nèi)部由等離子體反應(yīng)器894產(chǎn)生。加工腔室850的表面具有含有低的或降低的銅濃度峰值和高的或保持不變的鎂濃度的PEO層。等離子體880在腔室850內(nèi)部由等離子體反應(yīng)器894產(chǎn)生。如上所述，使腔室850的經(jīng)氧化的表面接觸含鹵素的等離子體880和受激發(fā)的氣體890，形成包括鹵化鎂的保護(hù)性涂層。在一些實(shí)施方式中，所述加工腔室用于加工樣品，所述樣品是所述物體。置于加工腔室850中的樣品支架862支承由等離子體880和受激發(fā)的氣體890加工的材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，將具有PEO氧化物表面的物體放置在樣品支架862之上，并使其與等離子體880和/或受激發(fā)的氣體890接觸。在圖8B所示的實(shí)施方式中，等離子體880在腔室850內(nèi)部由等離子體反應(yīng)器894產(chǎn)生。所述物體由包括鎂和銅的鋁合金構(gòu)建。使用等離子體電解氧化法在所述物體上形成所述氧化物層。使用各種用于在所述氧化物層的形成或后續(xù)加工中降低銅濃度的方法、技術(shù)或工藝中的一種。所述氧化物層的銅濃度隨深度的變化而變化，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且所述氧化物層的鎂濃度隨深度的變化而變化，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。接觸等離子體和/或受激發(fā)的氣體導(dǎo)致在所述物體的表面上的所述氧化物層中的氧化鎂與等離子體和/或氣體中的氟反應(yīng)，形成氟化鎂。

本文中所描述的任何變動(dòng)、修改及其他實(shí)施將在不脫離所主張的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)由普通技術(shù)人員想到。因此，本發(fā)明不應(yīng)由前述的闡釋性描述定義而是替代地由以下權(quán)利要求的精神及范圍定義。
權(quán)利要求
1.一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中在物體的表面上形成氧化物層的方法，所述物體包含鋁、銅和鎂，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括本體材料，所述本體材料具有以下特征 本體銅濃度為約0-0.1重量％ ;并且 本體鎂濃度為大于約1. 5重量％， 以及使用等離子體電解氧化法將所述物體的表面氧化，以形成包含氧化鋁和氧化鎂的氧化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述方法還包括在所述物體的表面上沉積一層第二材料，所述第二材料具有第二銅濃度，該第二銅濃度小于所述本體銅濃度；并且 所述使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化的步驟包括對(duì)所述第二材料層的至少一部分厚度進(jìn)行氧化。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括在形成所述氧化物層之前提高所述第二材料層的鎂濃度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二材料層的鎂濃度通過鎂的燒蝕轉(zhuǎn)移來提高。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化的步驟包括對(duì)所述第二材料層的至少一部分進(jìn)行氧化。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化的步驟包括氧化通過并超出所述第二材料層的厚度進(jìn)入所述物體的下方本體材料。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括在沉積所述第二材料層之前對(duì)所述物體的表面進(jìn)行清潔。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括 在使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化后，從所述物體的表面除去材料至第一深度； 在從所述物體的表面除去所述材料至所述第一深度后，所述氧化層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm ;并且 在所述第一深度處鎂濃度為至少約4000ppm。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述物體的經(jīng)氧化的表面提取銅。
10.一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中在物體的表面上形成保護(hù)層的方法，所述物體包含鋁、鎂和銅，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括 具有本體銅濃度的本體材料；以及 使用等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述氧化物層具有以下特征 隨所述氧化物層的深度變化而變化的銅濃度，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm ；以及隨所述氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度，且最小鎂濃度為大于約4000ppm ;以及使所述氧化物層的表面接觸含有鹵素的受激發(fā)的氣體或含鹵素的等離子體，以在所述氧化物層中形成鹵化鎂，從而形成所述保護(hù)層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述本體銅濃度為大于約O.1重量％。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述本體鎂濃度為小于約I重量％。
13.一種在物體的表面上形成氧化物層的方法，所述物體包含鋁、銅和鎂，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括具有以重量計(jì)的本體銅濃度的本體材料； 在所述物體的表面上沉積一層第二材料，所述第二材料具有第二銅濃度，該第二銅濃度小于所述本體銅濃度；以及 使用等離子體電解氧化法對(duì)所述沉積層的至少外部厚度進(jìn)行氧化。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括提高所述第二材料層的鎂濃度。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二材料包括的鎂濃度大于所述本體鎂濃度。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述使用等離子體電解氧化法對(duì)所述第二材料層的至少外部厚度進(jìn)行氧化的步驟包括至少氧化通過所沉積層的整個(gè)厚度。
17.一種在物體的表面上形成氧化物層的方法，所述物體包含鋁、銅和鎂，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括具有以重量計(jì)的本體銅濃度和以重量計(jì)的本體鎂濃度的本體材料； 使所述物體與第二材料層發(fā)生接觸，所述第二材料具有第二銅濃度，該第二銅濃度小于所述本體銅濃度； 將所述物體加熱，以使銅從所述本體材料擴(kuò)散至所述第二材料層中； 從所述物體上除去所述第二材料層；以及 使用等離子體電解氧化法對(duì)所述物體的表面進(jìn)行氧化。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述使所述物體與第二材料層接觸的步驟包括在所述物體的表面上沉積所述第二材料層。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述使所述物體與第二材料層接觸的步驟包括移動(dòng)所述第二材料層或所述物體，直至所述第二材料層與所述物體的表面發(fā)生接觸。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述從所述物體上除去所述第二材料層的步驟包括移動(dòng)所述第二材料層或所述物體，至少直至所述第二材料層與所述物體的表面分開。
21.一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中處理物體表面的方法，所述物體包含鋁、銅和鎂，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括 包含銅、鋁和鎂的本體區(qū)域；以及 由等離子體電解氧化法制備的氧化物層，并且所述氧化物層具有以下特征 隨氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度；以及 隨氧化物層的深度變化而各自變化的銅濃度，且最大銅濃度在第一深度處為大于約·5000ppm ;以及將超出所述第一深度至第二深度的一部分所述氧化物層除去，在所述第二深度處所述銅濃度為等于或小于約5000ppm，并且在所述第二深度處所述鎂濃度為大于約4000ppm。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，使用化學(xué)機(jī)械法將所述氧化物層的所述部分除去。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，使用機(jī)械法將所述氧化物層的所述部分除去。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，使用化學(xué)蝕刻將所述氧化物層的所述部分除去。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，使用電化學(xué)機(jī)械法將所述氧化物層的所述部分除去。
26.一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中處理物體表面的方法，所述物體包含鋁、銅和鎂，該方法包括 提供所述物體，所述物體包括 包含銅和鋁的本體區(qū)域；以及 由等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述氧化物層的銅濃度隨所述氧化物層的深度變化而變化；以及 從所述氧化物層中提取銅，直至所述氧化物層的最大銅濃度為等于或小于約4000。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，使用化學(xué)法提取銅。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)法是電化學(xué)法。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括通過燒蝕轉(zhuǎn)移法來提高所述氧化物層中的鎂濃度。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括通過摻雜所述氧化物層來提高所述氧化物層中的鎂濃度。
31.一種處理物體表面的方法，該方法包括 提供物體，所述物體包括 包括鋁并具有本體銅濃度的本體區(qū)域；以及由等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述氧化物層具有以下特征 隨氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度；以及 隨氧化物層的深度變化而變化的銅濃度，且最大銅濃度大于所述本體銅濃度；以及對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散，至少直至所述保護(hù)層的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散的步驟包括 沿所述氧化物層施加電勢(shì)梯度；以及 對(duì)所述物體進(jìn)行加熱以促進(jìn)銅的擴(kuò)散。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，沿所述氧化物層的電勢(shì)梯度為約300-1000V。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，沿所述氧化物層的電勢(shì)梯度為所述氧化物層擊穿電壓的約30% -80%。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述物體進(jìn)行加熱以促進(jìn)銅的擴(kuò)散的步驟包括將所述物體加熱至約50-350°C之間的溫度。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述沿所述氧化物層施加電勢(shì)的步驟還包括在鄰近所述氧化物層表面提供電解質(zhì)，用于與所述物體表面的電連接。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述電解質(zhì)是導(dǎo)電聚合物。
38.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述物體施加能量以使銅擴(kuò)散的步驟包括 將至少一部分的所述物體加熱至以下溫度范圍內(nèi)的溫度最小溫度為在生產(chǎn)時(shí)段允許銅擴(kuò)散的溫度，最大溫度低于在生產(chǎn)時(shí)段允許鎂擴(kuò)散的溫度；以及 使所述物體的所述部分保持在所述溫度范圍內(nèi)，至少直至所述保護(hù)層中的最大銅濃度為等于或小于約5000ppm。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述溫度范圍為約150-350°C。
40.一種與反應(yīng)性氣體源一起使用的等離子體腔室，所述等離子體腔室包括 一個(gè)入口，用于接收氣體； 至少一個(gè)用于容納所述氣體的等離子體腔室壁，所述等離子體腔室壁包括 具有本體銅濃度的本體材料；以及 使用等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述氧化物層具有以下特征 隨所述氧化物層的深度變化而變化的銅濃度，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm ； 隨所述氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度，且最小鎂濃度為大于約4000ppm ;以及 一個(gè)出口，用于輸出由所述等離子體和所述氣體相互作用產(chǎn)生的反應(yīng)性氣體。
41.一種與反應(yīng)性氣體源一起使用的半導(dǎo)體加工腔室，所述半導(dǎo)體加工腔室包括 一個(gè)入口，用于接收受激發(fā)的氣體或等離子體；以及 至少一個(gè)用于容納所述氣體的加工腔室壁，所述加工腔室壁包括 具有本體銅濃度的本體材料；以及 使用等離子體電解氧化法制備的氧化物層，所述氧化物層具有以下特征 隨所述氧化物層的深度變化而變化的銅濃度，且最大銅濃度為等于或小于約5000ppm ；以及 隨所述氧化物層的深度變化而變化的鎂濃度，且最小鎂濃度為大于約4000ppm。
全文摘要
一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中在物體的表面上形成氧化物層的方法，所述物體包含鋁和銅，所述氧化物層具有降低的銅濃度。使用等離子體電解氧化法制備的氧化物層具有降低的銅濃度峰值，這降低了銅污染的風(fēng)險(xiǎn)，并且所述氧化物層包括氧化鎂，所述氧化鎂在接觸受激發(fā)的含鹵素的氣體或含鹵素的等離子體時(shí)可轉(zhuǎn)化為鹵化鎂，以增加所述氧化物層的耐侵蝕/腐蝕性。
文檔編號(hào)H01J37/32GK103038399SQ201180027467
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者陳星 , 冀成相, 戴謬瑛 申請(qǐng)人:Mks儀器股份有限公司