利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法，其包含：S1，将具有阳极氧化涂层的刻蚀设备部件置于原子层沉积反应器中，通入含铝第一反应气体，进行第一化学吸附，使得第一反应气体吸附至刻蚀设备部件表面；S2，采用氮气流吹扫；S3，通入第二反应气体，进行第二化学吸附；S4，采用氮气流吹扫；S5，重复步骤S1-S4，直到刻蚀设备部件符合要求。本发明专利技术利用ALD镀膜工艺，使阳极氧化涂层中的裂纹愈合，有效地提高了抗腐蚀性能，对刻蚀设备部件进行有效的保护，不仅耐等离子体腐蚀，尤其是耐腐蚀性反应气体腐蚀，且，不涉及硬件变动，使得晶圆片远离金属和颗粒污染，达到稳定运行和延长使用寿命的目的。稳定运行和延长使用寿命的目的。稳定运行和延长使用寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法


[0001]本专利技术涉及半导体刻蚀技术中用到的等离子设备的抗腐蚀技术，具体涉及一种利用ALD(原子层沉积，Atomic layer deposition)技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法。

技术介绍

[0002]半导体刻蚀技术是利用等离子体或等离子体与腐蚀性气体共同实现选择性腐蚀的半导体生产工艺技术。刻蚀工艺作为半导体及液晶面板制备过程中的关键工艺之一，刻蚀机台部件工作时处于活性等离子气氛中，如卤族等离子刻蚀气体SF6，CF4，Cl2等，长期受到离子的物理撞击以及活性原子的化学刻蚀。刻蚀机台内部有许多铝部件，而半导体和液晶面板制备时对刻蚀机台内部洁净度要求严格，这就需要提高刻蚀腔体内部铝部件的耐腐蚀性能。阳极氧化Al合金广泛的应用于等离子刻蚀设备中。
[0003]氧化钇具有优异的耐卤族等离子刻蚀气体腐蚀的能力，能够有效提高铝部件使用寿命，保证腔体内部洁净度。现有技术通常是在铝部件表面制备阳极氧化层，然后使用传统等离子喷涂在阳极氧化层上制备氧化钇涂层。现有工艺具体实施方法如下：1)铝部件工作面喷砂处理，喷砂后粗糙度Ra 4～8μm；2)对喷砂后部件变形进行整形，保证平面度<1mm；3)阳极氧化处理，工作面因喷砂处理阳极后粗糙度为Ra 3～6μm，非工作面阳极后粗糙度为Ra0.2～1.5μm；4)封孔处理，使用去离子水和阳极氧化膜进行水合作用来密封阳极氧化层微观纳米孔，提高阳极层耐腐蚀性能；5)工作面等离子喷涂氧化钇，涂层厚度100～200μm。
[0004]使用上述方法制备部件过程中，由于等离子喷涂使用的是粒径为10～90μm的粉末，喷涂到阳极氧化膜上吸附能力差，需要在阳极氧化前对部件工作面进行喷砂处理来提高涂层粘附能力，喷砂处理增加部件损耗的同时造成部件变形，随着部件再生次数的增加，部件厚度降低严重以及变形导致平面度变大，无法满足使用要求，不得不更换新的部件，增加维护成本。另外等离子喷涂制备的氧化钇涂层表面粗糙度为Ra4～8μm，涂层孔隙率为3～8％，随着半导体及液晶面板行业发展，高制程工艺刻蚀腔体中等离子刻蚀气氛更加恶劣，刻蚀功率也越来越高，普通等离子喷涂氧化钇涂层的耐腐蚀性能越来越不能满足要求，尤其是不能满足腐蚀性气体流经的部件的耐腐蚀要求。
[0005]另外，阳极氧化层由于其微观组织的限制，不可避免的会出现裂纹、坑洞等缺陷，特别是在较高温度下使用时，裂纹的萌生与扩展会导致喷淋头(Showerhead)、基板(Mount base)、气体挡板(gas baffle)、内衬(liner)等零件表面阳极氧化层的抗腐蚀性能急剧降低，限制了它在腐蚀性气体中的应用。常规的涂层修复方法，可能带来金属或其他杂质颗粒污染，不能有效地愈合微观缺陷，且，无法有效解决具有气孔的刻蚀设备部件的耐腐蚀要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种提高刻蚀部件阳极氧化层的抗腐蚀性能的工艺方法，该
方法在阳极氧化层表面进行原子层沉积(ALD)，不仅能有效提高阳极氧化层的抗腐蚀性能，且能用于具有裂纹、坑洞等缺陷的阳极氧化层，对其表面进行修复，从而提高其抗腐蚀性能。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法，其包含：
[0008]步骤1，将具有阳极氧化涂层的刻蚀设备部件置于原子层沉积反应器中，向原子层沉积反应器中通入含铝第一反应气体，进行第一化学吸附，使得第一反应气体吸附至所述刻蚀设备部件表面；
[0009]步骤2，采用氮气流吹扫，以除去所述刻蚀设备部件未吸附的第一反应气体和/或第一化学吸附产生的副产物；
[0010]步骤3，向原子层沉积反应器中通入第二反应气体，进行第二化学吸附；
[0011]步骤4，采用氮气流吹扫，以除去所述刻蚀设备部件未吸附的第二反应气体和/或第二化学吸附产生的副产物；
[0012]步骤5，重复步骤1-4，直到所述刻蚀设备部件符合要求。
[0013]较佳地，所述的刻蚀设备部件具有气孔。
[0014]较佳地，所述的刻蚀设备部件是指在工作状态下，腐蚀性工艺气体流经的部件。
[0015]较佳地，所述的腐蚀性工艺气体包含氯气。本专利技术特别适用于需要氯气(Cl2)作为工艺气体的等离子处理装置，因为氯气会通过阳极氧化(Al2O3)层中的裂纹与零部件基底的铝反应形成污染物气体AlCl3，不仅严重腐蚀零部件而且污染反应腔内空间。
[0016]较佳地，所述的刻蚀设备部件为腐蚀性气体流经的部件，即长期暴露于腐蚀性气体中的部件，包含喷淋头、基板、挡板或管线中的任意一种或多种。
[0017]较佳地，所述的刻蚀设备部件的表面具有若干微观裂纹或坑洞，可采用本专利技术的方法进行修复，大幅增强其抗腐蚀性。
[0018]较佳地，所述的第一反应气体为Al(CH3)3，所述的第二反应气体为H2O。其反应原理为：第一化学吸附时，Al(CH3)3的Al与阳极氧化铝合金涂层上的-OH的O结合，脱除的CH3与羟基脱除的H结合形成CH4，反应完成时，所有阳极氧化铝合金涂层上的-OH的O均结合有Al基；第二化学吸附时，H2O中的O基与Al基结合，即以-OH取代Al基上结合的-CH3，并分别脱除-H和-CH3，二者可形成CH4，反应完成时，Al基上结合的所有的-CH3均被-OH取代。反应式如下：
[0019]2Al(CH3)3+3H2O
→
Al2O3+6CH4。
[0020]本专利技术将阳极氧化与ALD技术结合用于刻蚀设备部件，尤其是腐蚀性气体流经的部件，在阳极氧化涂层表面进行原子层沉积，大幅增强刻蚀设备部件的抗腐蚀性能，尤其是抗腐蚀性气体的性能，而不仅仅是抗等离子体腐蚀。由于ALD涂层的致密性，可以有效愈合阳极氧化层中的裂纹或坑洞等微观缺陷，将腐蚀性工艺气体与刻蚀设备部件的铝合金基材隔绝，大幅提高阳极氧化涂层的耐化学腐蚀性能，且不会带来金属等颗粒污染。本专利技术首次运用ALD镀膜工艺于阳极氧化涂层表面，可使阳极氧化涂层中的裂纹愈合，对刻蚀设备中的多个部件进行有效的保护，且不涉及硬件变动，让晶圆片远离金属和颗粒污染，达到稳定运行和延长使用寿命的作用。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一个实施例中包含具有阳极氧化涂层的刻蚀部件的半导体刻蚀设备。
[0022]图2为本专利技术的一种利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法的流程示意图。
[0023]图3为本专利技术的一种利用ALD技术增强喷淋头阳极氧化涂层的耐腐蚀性能的方法。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法，其特征在于，该方法包含：步骤1，将具有阳极氧化涂层的刻蚀设备部件置于原子层沉积反应器中，向原子层沉积反应器中通入含铝第一反应气体，进行第一化学吸附，使得第一反应气体吸附至所述刻蚀设备部件表面；步骤2，采用氮气流吹扫，以除去所述刻蚀设备部件未吸附的第一反应气体和/或第一化学吸附产生的副产物；步骤3，向原子层沉积反应器中通入第二反应气体，进行第二化学吸附；步骤4，采用氮气流吹扫，以除去所述刻蚀设备部件未吸附的第二反应气体和/或第二化学吸附产生的副产物；步骤5，重复步骤1-4，直到所述刻蚀设备部件符合要求。2.如权利要求1所述的利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂层的方法，其特征在于，所述的刻蚀设备部件具有气孔。3.如权利要求1所述的利用ALD技术增强修复刻蚀设备部件阳极氧化涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭盛，陈星建，倪图强，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：