零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法。其中，等离子体反应装置包括反应腔，反应腔内为等离子体环境，零部件暴露于所述等离子体环境中；零部件包括衬底和涂覆在衬底表面的耐等离子体涂层，衬底表面设置有若干宽度W1≤30nm、深度H1≤100nm的凹槽，相邻凹槽间形成凸起；耐等离子体涂层覆盖于凹槽的侧壁表面、底部表面和凸起的顶部表面。本发明专利技术提供的零部件，通过在衬底的表面涂覆耐等离子体涂层对衬底进行耐等离子体保护，且耐等离子体涂层不易出现开裂、裂纹扩展以及剥落的问题。裂纹扩展以及剥落的问题。裂纹扩展以及剥落的问题。

【技术实现步骤摘要】
零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法


[0001]本专利技术属于半导体
，特别地，涉及一种零部件、等离子体反应装置及零部件加工方法。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制造过程中，等离子体刻蚀是将晶圆加工形成设计图案的关键工艺。
[0003]在典型的等离子体刻蚀工艺中，工艺气体(如CF4、O2等)在射频(Rad i o Frequency，RF)激励作用下形成等离子体。这些等离子体在经过上电极和下电极之间的电场(电容耦合或者电感耦合)作用后与晶圆表面发生物理轰击作用及化学反应，从而刻蚀出具有特定结构的晶圆。
[0004]对于处在反应腔内的零部件而言，其表面通常涂覆有一层耐等离子体涂层，以保护衬底不被等离子体腐蚀。但因为反应腔内部是一个不断升温-降温的热循环冲击环境，处于反应腔内的衬底其表面涂覆的耐等离子体涂层在服役过程中的热应力不断累积，有可能产生微裂纹，甚至微裂纹扩展产生开裂、剥落等现象，进而使耐等离子体涂层的保护功能失效，被其包覆的衬底因裸露在反应腔内的等离子体环境中而发生严重的腐蚀损坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种用于等离子体反应装置中的零部件，其能够有效减轻涂覆在衬底表面的耐等离子体涂层因热应力累积引发的微裂纹产生、扩展、开裂以及剥落等现象。
[0006]本专利技术还提供了一种等离子体反应装置，该等离子体反应装置能够延长零部件的服役寿命、降低其运营成本，维护反应腔内部环境的稳定性。
[0007]本专利技术还提供了一种零部件的加工方法，用于加工形成上述零部件。
[0008]本专利技术的用于等离子体反应装置中的零部件，所述等离子体反应装置包括反应腔，所述反应腔内为等离子体环境，所述零部件暴露于所述等离子体环境中，所述零部件包括：衬底和涂覆在所述衬底表面的耐等离子体涂层，所述衬底的表面设置有若干凹槽，相邻所述凹槽间形成凸起；每个所述凹槽的宽度W1≤30nm、深度H1≤100nm；
[0009]所述耐等离子体涂层覆盖于所述凹槽的侧壁表面、底部表面和所述凸起的顶部表面。
[0010]可选地，每个所述凸起的宽度W2≤30nm。
[0011]可选地，所述凹槽的底部面积和所述凸起的顶部面积的面积比为3:7—7:3。
[0012]可选地，所述耐等离子体涂层的材质包括Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的至少一种。
[0013]可选地，所述衬底的材质包括铝合金、不锈钢、钨或钛中的至少一种。
[0014]一种等离子体反应装置，包括：
[0015]反应腔，所述反应腔内为等离子体环境；
[0016]如上述任一项所述的零部件，所述零部件暴露于所述等离子体环境中。
[0017]可选地，所述等离子体反应装置为电容耦合等离子体反应装置时，所述零部件包括喷淋头、气体分配板、上接地环、下接地环、气体管路、聚焦环、绝缘环、静电卡盘、覆盖环或衬底固持框中的至少一种。
[0018]可选地，所述等离子体反应装置为电感耦合等离子体反应装置时，所述零部件包括陶瓷盖板、衬套、气体喷嘴、气体连接法兰、聚焦环、绝缘环、静电卡盘、覆盖环或衬底固持框中的至少一种。
[0019]一种零部件加工方法：
[0020]提供零部件本体；
[0021]对所述零部件本体进行加工形成如上述任一项所述的零部件。
[0022]可选地，对所述零部件本体进行加工形成所述零部件的方法包括：对所述零部件本体表面进行处理，形成所述衬底；在所述衬底表面形成所述耐等离子体涂层
[0023]可选地，在所述零部件本体表面不需要加工形成所述凹槽的部位设置有密封保护结构。
[0024]可选地，通过电化学腐蚀方法对所述零部件本体表面进行加工形成所述衬底，所述电化学腐蚀方法包括：
[0025]设置所述零部件本体为金属导体，与电源的正极电性连接；
[0026]设置石墨，与所述电源的负极电性连接；
[0027]将所述零部件本体浸泡于电解腐蚀液中，当接通零部件本体-电源-石墨电路时，所述零部件本体其未覆盖有所述密封保护结构的部位发生电化学腐蚀形成所述凹槽。
[0028]可选地，通过等离子体刻蚀方法对所述零部件本体表面进行加工形成所述衬底，所述等离子体刻蚀方法包括：
[0029]在真空环境中设置电场；
[0030]向真空环境中通入工艺气体，工艺气体在射频激励作用下形成等离子体；
[0031]等离子体在电场作用下对所述零部件本体其表面未覆盖有所述密封保护结构的部位进行等离子体刻蚀以形成所述凹槽。
[0032]本专利技术的有益效果是：
[0033]本专利技术实施例提供的一种用于等离子体反应装置中的零部件，等离子体反应装置包括反应腔，反应腔内为等离子体环境，零部件暴露于所述等离子体环境中；零部件包括衬底和涂覆在衬底表面的耐等离子体涂层，衬底的表面设置有若干凹槽，相邻凹槽间形成凸起；每个凹槽的宽度W1≤30nm、深度H1≤100nm；耐等离子体涂层覆盖于凹槽的侧壁表面、底部表面和凸起的顶部表面。如此，衬底通过其凸起、凹槽与耐等离子体涂层有较大的接触面积，二者的结合力增强，使耐等离子体涂层不易从衬底表面脱落，并且，耐等离子体涂层上的热应力能够通过以上较大的接触面积更好地传递至衬底，而不会过于集中在耐等离子体涂层自身，进而缓解耐等离子体涂层因受热应力过大产生的开裂、剥落现象；并且即使耐等离子体涂层产生轻微裂纹，设置的若干凹槽和凸起，也能够大大延长裂纹在扩大时需要传递的路径，进而降低耐等离子体涂层剥落的风险。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0035]图1是本专利技术的等离子体反应装置的一种实施例的剖视图；
[0036]图2是本专利技术的零部件的一种实施例的剖视图；
[0037]图3是图2中C的局部放大图；
[0038]图4是本专利技术的零部件的另一种实施例的俯视图；
[0039]图5是本专利技术的零部件的又一种实施例的俯视图；
[0040]图6是本专利技术的零部件的再一种实施例的俯视图；
[0041]图7是本专利技术的零部件加工方法的一种实施例的流程图。
具体实施方式
[0042]等离子体反应装置包括反应腔，反应腔内为等离子体环境，零部件暴露在等离子体环境中，由于等离子体具有较强的腐蚀性，因此，需要在衬底表面涂覆耐腐蚀涂层，以阻挡等离子体对衬底的腐蚀。但是，现有的半导体器件制造过程中，涂覆在衬底上的耐等离子体涂层容易开裂剥落。研究发现：
[0043]在金属衬底与耐等离子体涂层之间设置阳极氧化层，以阳极氧化层来实现金属衬底与耐等离子体涂层二者之间不同热膨胀系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体反应装置中的零部件，所述等离子体反应装置包括反应腔，所述反应腔内为等离子体环境，所述零部件暴露于所述等离子体环境中，其特征在于：所述零部件包括衬底和涂覆在所述衬底表面的耐等离子体涂层，所述衬底的表面设置有若干凹槽，相邻所述凹槽间形成凸起；每个所述凹槽的宽度W1≤30nm、深度H1≤100nm；所述耐等离子体涂层覆盖于所述凹槽的侧壁表面、底部表面和所述凸起的顶部表面。2.根据权利要求1所述的零部件，其特征在于：每个所述凸起的宽度W2≤30nm。3.根据权利要求1所述的零部件，其特征在于：所述凹槽的底部面积和所述凸起的顶部面积的面积比为3:7—7:3。4.根据权利要求1所述的零部件，其特征在于：所述耐等离子体涂层的材质包括Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的至少一种。5.根据权利要求1所述的零部件，其特征在于：所述衬底的材质包括铝合金、不锈钢、钨或钛中的至少一种。6.一种等离子体反应装置，其特征在于，包括：反应腔，所述反应腔内为等离子体环境；如权利要求1至权利要求5中任一项所述的零部件，所述零部件暴露于所述等离子体环境中。7.根据权利要求6所述的等离子体反应装置，其特征在于：所述等离子体反应装置为电容耦合等离子体反应装置时，所述零部件包括喷淋头、气体分配板、上接地环、下接地环、气体管路、聚焦环、绝缘环、静电卡盘、覆盖环或衬底固持框中的至少一种。8.根据权利要求6所述的等离子体反应装置，其特征在于：所述等离子体反应装置为电...

【专利技术属性】
技术研发人员：段蛟，孙祥，陈星建，
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：