[發明專利]一種應用于鋁基基材的Y3Al5O12涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201410590041.0
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN105624602B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 王文東;夏洋;劉金虎
• 申請（專利權）人: 北京美橋電子設備有限公司;中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/10
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

本發明涉及半導體刻蝕工藝腔室內表面防蝕處理技術領域，具體涉及一種應用于鋁基基材的Y₃Al₅O₁₂涂層的制備方法。所述制備方法，包括如下步驟：選擇Y₃Al₅O₁₂粉末；通過等離子噴涂設備在待噴涂的鋁基基材的表面噴涂碳化鉻或氮化鉻涂層；通過等離子噴涂設備在所述碳化鉻或氮化鉻涂層的表面噴涂Y₃Al₅O₁₂，制備出Y₃Al₅O₁₂涂層。本發明在鋁基基材和Y₃Al₅O₁₂涂層之間加入碳化鉻或氮化鉻的粘結相，可以在Y₃Al₅O₁₂涂層與鋁基基材之間起到很好的過渡作用，有效緩解Y₃Al₅O₁₂涂層與鋁基基材的界面應力，增大界面結合強度。

技術領域

本發明涉及半導體刻蝕工藝腔室內表面防蝕處理技術領域，具體涉及一種應用于鋁基基材的Y₃Al₅O₁₂涂層的制備方法。

背景技術

目前，低溫等離子體微細加工方法是材料微納加工的關鍵技術，它是微電子、光電子、微機械、微光學等制備技術的基礎，特別是在超大規模集成電路制造工藝中，有近三分之一的工序是借助于等離子體加工完成的，如等離子體薄膜沉積、等離子體刻蝕及等離子體去膠等。其中等離子體刻蝕為最關鍵的工藝流程之一，是實現超大規模集成電路生產中的微細圖形高保真地從光刻模板轉移到硅片上的不可替代的工藝。

在刻蝕工藝過程中，刻蝕氣體(主要是F基和Cl基的氣體)通過氣體流量控制系統通入反應腔室，在高頻電場(頻率通常為13.56MHz)作用下產生輝光放電，使氣體分子或原子發生電離，形成等離子體。在等離子體中，包含由正離子、負離子、游離基和自由電子。游離基在化學上很活波、它與被刻蝕的材料發生化學反應，生成能夠由氣流帶走的揮發性化合物，從而實現化學刻蝕。但同時在刻蝕過程中產生的大量F和Cl自由基對刻蝕工藝腔及石英罩也會產生腐蝕作用，影響刻蝕效果。早期的90年代的刻蝕設備中，在較小功率和單一等離子體發生源的情況下，使用陽極氧化在工藝腔內表面Al層加上Al₂O₃涂層再封孔就可以滿足等離子體對腔室的蝕刻損傷。

隨著晶片尺寸的增大，進入到300mm設備，隨著射頻功率越來越大，等離子體對刻蝕工藝腔內表面的損傷也越來越大，可能造成涂層脫落，等離子體直接作用于基體，導致顆粒污染，半導體設備零部件的壽命受到更高功率的限制。研究表明，使用等離子體噴涂的Y₂O₃涂層，具有更加穩定的耐等離子侵蝕性能，直接的好處便是延長半導體設備零部件的壽命和減少顆粒，并且和CF系氣體生成的反應產物YF₃蒸汽壓低，其顆粒難以飛散。目前，以Y₂O₃粉末作為噴涂材料，利用大氣等離子噴涂方法，在刻蝕工藝腔內表面制備出單一結構的Y₂O₃耐腐蝕涂層是一種普遍采用的方法。

相比于Y₂O₃，Y₃Al₅O₁₂又有其獨特的優勢。Y₃Al₅O₁₂可以制備成非晶涂層， Y₃Al₅O₁₂非晶涂層與晶態涂層相比，在組織結構和成分上更加均勻，不存在晶界、位錯等容易引起局部快速腐蝕的通道，具有極高的強度、韌性和更加優異的耐磨耐蝕性能。許多方法如熱噴涂、電鍍、電刷鍍、化學鍍、PVD、CVD等均可用來制備非晶涂層。