钇基喷涂涂层和制造方法技术

本发明专利技术涉及钇基喷涂涂层和制造方法。通过将氧化钇、氟化钇或氧氟化钇热喷涂到基材上以形成10

【技术实现步骤摘要】
钇基喷涂涂层和制造方法
[0001]本申请是申请号为201610616268.7、申请日为2016年07月29日、专利技术名称为“钇基喷涂涂层和制造方法”的中国专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本非临时申请根据35U.S.C.
§
119(a)要求于2015年7月31日在日本提交的专利申请No.2015
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151568的优先权，由此通过引用将其全部内容并入本文。


[0004]本专利技术涉及通过热喷涂氧化钇、氟化钇和/或氧氟化钇而形成的钇基喷涂涂层，其适合作为半导体器件制造工艺中遇到的在腐蚀性等离子体气氛中使用的部件和物品上的低起灰涂层。

技术介绍

[0005]在用于制造半导体器件的现有技术方法中，常常在腐蚀性卤素系气体等离子体气氛中进行处理。典型的腐蚀性卤素系气体为氟系气体例如SF6、CF4、CHF3、ClF3和HF以及氯系气体例如Cl2、BCl3和HCl。用于这样的处理的装置典型地包括在它们的表面上具有耐腐蚀的涂层的部件或组件。例如，已知具有通过将氧化钇(专利文献1)和氟化钇(专利文献2和3)喷涂于金属铝和氧化铝陶瓷基材的表面而形成的涂层的部件或组件完全耐腐蚀并且在实际中使用。
[0006]随着目前的半导体技术以更高的集成度为目标，相互连接部的尺寸接近20nm以下。器件制造工艺中，钇基颗粒在蚀刻处理过程中可能从部件上的钇基涂层的表面剥落并且掉落到硅片上而干扰该蚀刻处理。这使得半导体器件的制造产量降低。存在着从钇基涂层表面剥落的钇基颗粒的数目在蚀刻处理的初期高并且随着蚀刻时间的经过而减小的倾向。通过引用也将涉及喷涂技术的专利文献4和5并入本文。
[0007]引用文献列表
[0008]专利文献1:JP 4006596(USP 6,852,433)
[0009]专利文献2:JP 3523222(USP 6,685,991)
[0010]专利文献3:JP
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A 2011
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514933(US 20090214825)
[0011]专利文献4:JP
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A 2008
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133528(USP 8,349,450)
[0012]专利文献5:JP 4591722(US 20130122218)

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供通过热喷涂选自氧化钇、氟化钇和氧氟化钇中的一种或多种化合物而形成的钇基喷涂涂层，其能够基本上防止在蚀刻或类似处理过程中钇基颗粒从该涂层表面剥落，并因此在半导体器件制造工艺过程中适合用作在腐蚀性等离子体气氛中使用的部件或物品上的低起灰涂层。
[0014]通过等离子体喷涂形成氧化钇、氟化钇或氧氟化钇的涂层时，在等离子体焰中颗
粒材料被熔化为小滴，然后小滴在基材上沉积并且凝固以形成涂层。如果材料颗粒的大小太小，一些颗粒可能没有进入焰中，而是以未熔化状态沉积在该涂层上。而且，一旦颗粒熔化，有时小滴可能在该涂层上爆裂为更为细小的小滴，其将作为更为细小的颗粒沉积在该涂层上。在喷涂过程中在该涂层表面上沉积的这样细小(未熔化或爆裂)的颗粒被后续的小滴覆盖并因此融入到致密涂层中，而在接近喷涂的结束在该涂层表面上沉积的异物颗粒原样地保持结合。难以通过超纯水清洁、超声清洁等将该结合的颗粒除去。如果细颗粒在蚀刻处理过程中剥落，它们成为起灰源。专利文献5提供了通过抛光或喷砂来将粘附颗粒(即，通过超纯水清洁或超声清洁不能除去的颗粒)物理去除。但是，由于该处理自身就产生细颗粒，因此例如抛光这样的物理去除并不太有效。
[0015]本专利技术人已发现通过热喷涂选自氧化钇、氟化钇和氧氟化钇中的一种或多种化合物以形成10
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500μm厚的涂层，并且使用有机酸或无机酸或其混合物的含水溶液的形式的清洁液对该涂层进行化学清洁以有效地将固定于该涂层表面的钇基颗粒除去直至该涂层表面具有300nm以下的大小的颗粒的粒数成为不多于5个颗粒/mm2，从而得到改进的钇基喷涂涂层。由于得到的钇基喷涂涂层防止钇基颗粒剥落以防止在随后的蚀刻处理过程中引起不良影响，因此其适合在半导体器件制造工艺中用作在腐蚀性等离子体气氛中使用的部件和物品上的低起灰涂层。
[0016]一方面，本专利技术提供钇基喷涂涂层，其包括选自由氧化钇、氟化钇和氧氟化钇组成的组中的一种或多种化合物并且具有10
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500μm的厚度，其中具有300nm以下的大小的颗粒以每平方毫米不多于5个颗粒的粒数存在于该涂层表面上。
[0017]优选地，该钇基喷涂涂层具有80
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400μm的厚度。
[0018]典型地，将该钇基喷涂涂层喷涂到金属铝、氧化铝或金属硅的基材的表面上。
[0019]另一方面，本专利技术提供制备钇基喷涂涂层的方法，包括下述步骤：热喷涂颗粒喷涂材料以形成具有10
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500μm的厚度的钇基喷涂涂层，该颗粒喷涂材料包括选自由氧化钇、氟化钇和氧氟化钇组成的组中的至少一种化合物；和用清洁液对该涂层的表面进行化学清洁直至具有300nm以下的大小的颗粒的粒数为每平方毫米的该涂层表面不多于5个颗粒，该清洁液为有机酸含水溶液、无机酸含水溶液或有机酸/无机酸含水溶液。
[0020]该清洁液优选为选自由单官能羧酸、二官能羧酸、三官能羧酸、羟基酸、磺酸、硝酸、硫酸、碳酸、氢氟酸、和酸式氟化铵或其混合物组成的组中的酸的含水溶液。典型地，该单官能羧酸为甲酸或乙酸，该二官能羧酸为马来酸、酒石酸或邻苯二甲酸，该三官能羧酸为柠檬酸，该羟基酸为乳酸，并且该磺酸为甲磺酸。
[0021]优选的实施方案中，该化学清洁步骤包括将该钇基喷涂涂层浸入该清洁液中以将该涂层从其表面溶解到至少0.01μm的深度，以由此将该涂层表面上的300nm以下的大小的颗粒除去。
[0022]本专利技术的有利效果
[0023]本专利技术的钇基喷涂涂层在腐蚀性卤素系气体等离子体气氛中处理过程中显示出高耐腐蚀性，并且防止起灰，该起灰是半导体器件制造工艺中蚀刻或类似处理过程中钇基颗粒剥落的结果，其对于改善半导体器件的制造产量有效。因此该钇基喷涂涂层适合用作暴露于腐蚀性等离子体气氛的部件和物品上的低起灰涂层。
附图说明
[0024]图1、2、3和4分别为实施例1、2、3和4中的钇基喷涂涂层的表面的SEM像。
[0025]图5和6分别为比较例1和2中的钇基喷涂涂层的表面的SEM像。
具体实施方式
[0026]通过将选自氧化钇、氟化钇和氧氟化钇中的一种或多种化合物热喷涂而形成本专利技术的钇基喷涂涂层。
[0027]对基材的热喷涂优选为大气等离子体喷涂或真空等离子体喷涂。在此使用的等离子体气体可以为氮/氢、氩/氢、氩/氦、氩/氮、氩单独、或氮气单独，但并不限于此。考虑半导体制造设备的部件或组件时，进行热喷涂的基材的实例包括，但并不限于，不锈钢、铝、镍、铬、锌、及其合金、金属硅、氧化铝、氮化铝、氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制备钇基喷涂涂层的方法，包括下述步骤：向容易在酸中溶解的基材上喷涂喷涂材料以形成具有10
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500μm的厚度的钇基喷涂涂层，其中，所述喷涂材料包括选自由氧化钇、氟化钇和氧氟化钇组成的组中的至少一种的颗粒，用有机酸含水溶液对所述钇基喷涂涂层的表面进行化学清洁直至每平方毫米的所述涂层表面具有300nm以下的大小的颗粒的粒数为不多于5个颗粒，所述有机酸含水溶液为选自由单官能羧酸、二官能羧酸、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：高井康，浜谷典明，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：