[發(fā)明專利]利用ALD技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)刻蝕設(shè)備部件陽極氧化涂層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910920519.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN112553598B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭盛;陳星建;倪圖強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): C23C16/455;C23C16/40;C25D11/24
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發(fā)明公開了一種利用ALD技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)刻蝕設(shè)備部件陽極氧化涂層的方法，其包含：S1，將具有陽極氧化涂層的刻蝕設(shè)備部件置于原子層沉積反應(yīng)器中，通入含鋁第一反應(yīng)氣體，進(jìn)行第一化學(xué)吸附，使得第一反應(yīng)氣體吸附至刻蝕設(shè)備部件表面；S2，采用氮?dú)饬鞔祾撸籗3，通入第二反應(yīng)氣體，進(jìn)行第二化學(xué)吸附；S4，采用氮?dú)饬鞔祾撸籗5，重復(fù)步驟S1?S4，直到刻蝕設(shè)備部件符合要求。本發(fā)明利用ALD鍍膜工藝，使陽極氧化涂層中的裂紋愈合，有效地提高了抗腐蝕性能，對(duì)刻蝕設(shè)備部件進(jìn)行有效的保護(hù)，不僅耐等離子體腐蝕，尤其是耐腐蝕性反應(yīng)氣體腐蝕，且，不涉及硬件變動(dòng)，使得晶圓片遠(yuǎn)離金屬和顆粒污染，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕技術(shù)中用到的等離子設(shè)備的抗腐蝕技術(shù)，具體涉及一種利用ALD(原子層沉積，Atomic layer deposition)技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)刻蝕設(shè)備部件陽極氧化涂層的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體刻蝕技術(shù)是利用等離子體或等離子體與腐蝕性氣體共同實(shí)現(xiàn)選擇性腐蝕的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝技術(shù)。刻蝕工藝作為半導(dǎo)體及液晶面板制備過程中的關(guān)鍵工藝之一，刻蝕機(jī)臺(tái)部件工作時(shí)處于活性等離子氣氛中，如鹵族等離子刻蝕氣體SF₆，CF₄，Cl₂等，長(zhǎng)期受到離子的物理撞擊以及活性原子的化學(xué)刻蝕。刻蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)部有許多鋁部件，而半導(dǎo)體和液晶面板制備時(shí)對(duì)刻蝕機(jī)臺(tái)內(nèi)部潔凈度要求嚴(yán)格，這就需要提高刻蝕腔體內(nèi)部鋁部件的耐腐蝕性能。陽極氧化Al合金廣泛的應(yīng)用于等離子刻蝕設(shè)備中。

氧化釔具有優(yōu)異的耐鹵族等離子刻蝕氣體腐蝕的能力，能夠有效提高鋁部件使用壽命，保證腔體內(nèi)部潔凈度。現(xiàn)有技術(shù)通常是在鋁部件表面制備陽極氧化層，然后使用傳統(tǒng)等離子噴涂在陽極氧化層上制備氧化釔涂層。現(xiàn)有工藝具體實(shí)施方法如下：1)鋁部件工作面噴砂處理，噴砂后粗糙度Ra 4～8μm；2)對(duì)噴砂后部件變形進(jìn)行整形，保證平面度1mm；3)陽極氧化處理，工作面因噴砂處理陽極后粗糙度為Ra 3～6μm，非工作面陽極后粗糙度為Ra0.2～1.5μm；4)封孔處理，使用去離子水和陽極氧化膜進(jìn)行水合作用來密封陽極氧化層微觀納米孔，提高陽極層耐腐蝕性能；5)工作面等離子噴涂氧化釔，涂層厚度100～200μm。

使用上述方法制備部件過程中，由于等離子噴涂使用的是粒徑為10～90μm的粉末，噴涂到陽極氧化膜上吸附能力差，需要在陽極氧化前對(duì)部件工作面進(jìn)行噴砂處理來提高涂層粘附能力，噴砂處理增加部件損耗的同時(shí)造成部件變形，隨著部件再生次數(shù)的增加，部件厚度降低嚴(yán)重以及變形導(dǎo)致平面度變大，無法滿足使用要求，不得不更換新的部件，增加維護(hù)成本。另外等離子噴涂制備的氧化釔涂層表面粗糙度為Ra4～8μm，涂層孔隙率為3～8％，隨著半導(dǎo)體及液晶面板行業(yè)發(fā)展，高制程工藝刻蝕腔體中等離子刻蝕氣氛更加惡劣，刻蝕功率也越來越高，普通等離子噴涂氧化釔涂層的耐腐蝕性能越來越不能滿足要求，尤其是不能滿足腐蝕性氣體流經(jīng)的部件的耐腐蝕要求。

另外，陽極氧化層由于其微觀組織的限制，不可避免的會(huì)出現(xiàn)裂紋、坑洞等缺陷，特別是在較高溫度下使用時(shí)，裂紋的萌生與擴(kuò)展會(huì)導(dǎo)致噴淋頭(Showerhead)、基板(Mountbase)、氣體擋板(gas baffle)、內(nèi)襯(liner)等零件表面陽極氧化層的抗腐蝕性能急劇降低，限制了它在腐蝕性氣體中的應(yīng)用。常規(guī)的涂層修復(fù)方法，可能帶來金屬或其他雜質(zhì)顆粒污染，不能有效地愈合微觀缺陷，且，無法有效解決具有氣孔的刻蝕設(shè)備部件的耐腐蝕要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種提高刻蝕部件陽極氧化層的抗腐蝕性能的工藝方法，該方法在陽極氧化層表面進(jìn)行原子層沉積(ALD)，不僅能有效提高陽極氧化層的抗腐蝕性能，且能用于具有裂紋、坑洞等缺陷的陽極氧化層，對(duì)其表面進(jìn)行修復(fù)，從而提高其抗腐蝕性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種利用ALD技術(shù)增強(qiáng)修復(fù)刻蝕設(shè)備部件陽極氧化涂層的方法，其包含：

步驟1，將具有陽極氧化涂層的刻蝕設(shè)備部件置于原子層沉積反應(yīng)器中，向原子層沉積反應(yīng)器中通入含鋁第一反應(yīng)氣體，進(jìn)行第一化學(xué)吸附，使得第一反應(yīng)氣體吸附至所述刻蝕設(shè)備部件表面；