耐腐蚀涂层的镀膜方法及等离子体刻蚀零部件和反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体加工技术领域，具体公开了一种耐腐蚀涂层的镀膜方法，通过在衬底表面种植晶种后再进行镀膜，晶种在镀膜过程中起诱导作用，解决了现有技术中衬底法线偏离靶材分子流运动方向情况下，耐腐蚀涂层晶格生长方向偏离衬底法线方向，涂层沉积不均匀，易脱落的缺陷，本发明专利技术方法形成的涂层晶格的生长方向与衬底表面的法线方向平行，具有高致密的特性，与衬底的结合力较强，降低了涂层的脱落风险。进一步地，还提供了一种等离子刻蚀零部件和反应装置，通过上述方法在反应装置的反应腔内部的腔壁表面和等离子刻蚀零部件表面镀膜，得到的耐腐蚀涂层不易脱落，提升了刻蚀腔体环境的稳定性，提高工件服役寿命，提高了半导体刻蚀良率。良率。良率。

【技术实现步骤摘要】
耐腐蚀涂层的镀膜方法及等离子体刻蚀零部件和反应装置


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，尤其涉及一种耐腐蚀涂层的镀膜方法及等离子体刻蚀零部件和反应装置。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术有关的
技术介绍
，而并不必然地构成现有技术。
[0003]在半导体器件的制造过程中，等离子刻蚀是将晶圆加工成设计图案的关键工艺。
[0004]在典型的等离子体刻蚀工艺中，工艺气体(如CF4、O2等)在射频(Radio 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，从而将晶圆刻蚀出具有特定的结构，完成刻蚀工序。
[0005]专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0006]目前，特别是以PVD为主的镀膜方式在构建高密度，低空隙率的陶瓷涂层中发挥重要作用。通常会在关键部件上生长一些耐等离子体腐蚀的涂层(例如，Y2O3，YSZ涂层)以保护工件不被腐蚀。涂层与工件的结合力越强，工件在刻蚀腔体中耐腐蚀性能越稳定。对于具有大平面工件而言，在涂覆涂层的过程中，涂层粒子与工件以法向轰击形成涂层，具有良好的结合力；而对于同时具有大平面和台阶的工件而言，涂层粒子偏离法向方向轰击台阶侧壁，形成的涂层与工件结合力较弱。除了结合力之外，部件中的台阶还会改变晶体的晶面优势取向，从而使得台阶面与大平面的微观形貌不一致，不协调，继而影响部件的整体性能。如该问题无有效改善，在高强度等离子体的作用下使侧壁上涂层首先发生脱落，形成微小颗粒造成污染，造成刻蚀良率下降。
[0007]如何在具有台阶的工件上有效涂覆高致密的涂层，降低涂层脱落风险，对提升刻蚀腔体环境稳定性，提高工件服役寿命，提升半导体刻蚀良率，将具有重要意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一个目的在于提供一种耐腐蚀涂层的镀膜方法，以解决涂层容易脱落的技术问题，提升工件服役寿命。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种耐腐蚀涂层的镀膜方法，所述方法在一反应腔内进行，包括以下步骤：
[0010]在所述反应腔内放置一待镀膜的衬底，所述衬底包括第一表面以及与所述第一表面呈第一夹角的第二表面，所述衬底的第二表面设有晶种；
[0011]在所述反应腔内设置靶材，所述第一表面与靶材相对设置，所述靶材提供分子流用于对所述衬底的第一表面和第二表面进行镀膜。
[0012]上述方法通过晶种的诱导的作用，使得衬底表面耐腐蚀涂层晶格的生长的方向与衬底的法线方向平行，这种结构的涂层与衬底结合力强，不易脱落，减小刻蚀腔体内部环境的污染。
[0013]进一步地，所述第一夹角大于等于45
°
小于等于135
°
。在这个范围内，利用上述晶种法获得的涂层效果较好。
[0014]进一步地，所述第一表面和所述第二表面垂直设置，所述衬底结构为台阶状，柱状侧壁，孔道状中的一种或多种。上述方式适用于多种结构的衬底的镀膜。
[0015]进一步地，在所述反应腔内设置一增强源，所述增强源将靶材提供的分子流以一定速度输送至所述衬底的第一表面。通过设置增强源增强分子流的能量和速度，使得分子流在衬底表面的结合力更强。
[0016]进一步地，所述第一表面的法线方向与增强源的增强方向平行，所述第二表面的法线方向偏离增强源的增强方向，所述晶种种植在第二表面上。这种种植方法，可以解决偏离增强源增强方向的表面涂层生长不均匀的缺陷，得到一种与表面结合力强，均匀的涂层。
[0017]进一步地，所述晶种组分包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。这些稀土元素的分子量大，能够形成致密的结构，因此诱导得到的涂层具有致密特性，抗腐蚀性能好，不易脱落。
[0018]进一步地，所述晶种的种植方式包括电泳，涂覆，粘附，喷涂，ALD中的一种或多种。晶种的种植方法常用的种植方法，易于实现，其中ALD种植得到的晶种更加均匀。
[0019]进一步地，所述晶种排布方式为膜状排布或点状排布。晶种的排布方式是由于不同的种植方法造成的，其中膜状分布的实现方式包括涂覆，粘附和原子层沉积技术(ALD)，点状分布的实现方式包括电泳，粘附和喷涂。
[0020]进一步地，所述晶种排布方式为点状排布，点状颗粒的直径大小大于等于5nm，小于等于500nm。点状颗粒过小，晶种的诱导能力差，颗粒太大，晶种诱导能力不能发挥。
[0021]进一步地，所述晶种排布为膜状排布，膜的厚度小于等于100nm。膜的厚度太厚，诱导效果差。
[0022]上述耐腐蚀涂层的镀膜方法通过在偏离增强源增强方向的衬底表面种植晶种后进行镀膜，在晶种的诱导作用下，获得的涂层在偏离靶材分子流运动方向的表面也具有高致密特性，从而降低涂层脱落风险，提升工件寿命。
[0023]本专利技术第二个目的在于提供一种等离子体刻蚀零部件，包括零部件衬底，所述零部件衬底表面具有上述耐腐蚀涂层的镀膜方法获得的涂层。
[0024]进一步地，所述涂层晶格生长方向与等离子体刻蚀零部件表面的法线方向平行。这种涂层结构与零部件表面的结合力更强，在刻蚀腔体内轰击时不易脱落，减小了腔体的污染风险，增加了零部件的服役寿命。
[0025]进一步地，所述涂层包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。这些稀土元素的分子量大，能够形成致密的结构，因此得到的涂层具有致密特性，抗腐蚀性能好，不易脱落。
[0026]进一步地，所述涂层包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氧化物，氟化物，氟氧化物中的一种或多种。上述稀土元素的具体表现形式一般为氧化物，氟化物，氟氧化物。
[0027]进一步地，所述涂层厚度大于等于1nm，小于等于100μm。涂层厚度太薄，起不到防护效果，厚度太厚，与零部件的结合力变差，易于脱落，污染腔体环境，厚度在上述范围内时涂层的结合力和防护力较好。
[0028]上述等离子体刻蚀零部件表面的耐腐蚀涂层晶格生长方向与等离子体刻蚀零部件的表面的法线方向平行，因此涂层与等离子体刻蚀零部件的表面的结合力强，从而不易脱落。
[0029]本专利技术的第三个目的在于提供一种等离子体反应装置，包括反应腔和上述等离子体刻蚀零部件。这种装置的表面耐腐蚀涂层不易脱落，服役寿命长。
[0030]进一步地，所述反应腔内部腔壁表面具有上述耐腐蚀涂层的镀膜方法获得的涂层。反应腔内部腔壁表面也暴露与等离子环境中，在表面涂覆上述方法获得的涂层，有利于反应腔的防护，增加反应腔的服役寿命。
[0031]进一步地，所述等离子体刻蚀零部件包括盖板、衬垫、喷嘴、气体分配板、喷淋头、静电吸盘组件、衬底固持框、处理套组、陶瓷衬垫中的一种或多种。这些零部件暴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀涂层的镀膜方法，所述方法在一反应腔内进行，其特征在于，包括以下步骤：在所述反应腔内放置一待镀膜的衬底，所述衬底包括第一表面以及与所述第一表面呈第一夹角的第二表面，所述衬底的第二表面设有晶种；在所述反应腔内设置靶材，所述第一表面与靶材相对设置，所述靶材提供分子流用于对所述衬底的第一表面和第二表面进行镀膜。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述第一夹角大于等于45
°
小于等于135
°
。3.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面垂直设置，所述衬底结构为台阶状，柱状侧壁，孔道状中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，在所述反应腔内设置一增强源，所述增强源将靶材提供的分子流以预定速度输送至所述衬底的第一表面。5.根据权利要求4所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述第一表面的法线方向与增强源的增强方向平行，所述第二表面的法线方向偏离增强源的增强方向，所述晶种种植在第二表面上。6.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述晶种组分包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述晶种排布方式为膜状排布或点状排布。8.根据权利要求1所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述晶种的种植方式包括电泳，涂覆，粘附，喷涂，ALD中的一种或多种。9.根据权利要求7所述的耐腐蚀涂层的镀膜方法，其特征在于，所述晶种排布为点状...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥，段蛟，陈星建，杜若昕，
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：