[發(fā)明專利]耐腐蝕涂層的鍍膜方法及等離子體刻蝕零部件和反應(yīng)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010548393.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN113802094A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫祥;段蛟;陳星建;杜若昕
• 申請（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: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/34;C23C14/02;C23C16/455;C23C14/08;C23C16/40;C23C28/04;H01J37/32
• 代理公司: 深圳中創(chuàng)智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44553
• 代理人: 文言;婁建平

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種耐腐蝕涂層的鍍膜方法，通過在襯底表面種植晶種后再進行鍍膜，晶種在鍍膜過程中起誘導(dǎo)作用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中襯底法線偏離靶材分子流運動方向情況下，耐腐蝕涂層晶格生長方向偏離襯底法線方向，涂層沉積不均勻，易脫落的缺陷，本發(fā)明方法形成的涂層晶格的生長方向與襯底表面的法線方向平行，具有高致密的特性，與襯底的結(jié)合力較強，降低了涂層的脫落風(fēng)險。進一步地，還提供了一種等離子刻蝕零部件和反應(yīng)裝置，通過上述方法在反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔內(nèi)部的腔壁表面和等離子刻蝕零部件表面鍍膜，得到的耐腐蝕涂層不易脫落，提升了刻蝕腔體環(huán)境的穩(wěn)定性，提高工件服役壽命，提高了半導(dǎo)體刻蝕良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐腐蝕涂層的鍍膜方法及等離子體刻蝕零部件和反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

這里的陳述僅提供與本發(fā)明有關(guān)的背景技術(shù)，而并不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

在半導(dǎo)體器件的制造過程中，等離子刻蝕是將晶圓加工成設(shè)計圖案的關(guān)鍵工藝。

在典型的等離子體刻蝕工藝中，工藝氣體(如CF4、O2等)在射頻(RadioFrequency，RF)激勵作用下形成等離子體。這些等離子體在經(jīng)過上電極和下電極之間的電場(電容耦合或者電感耦合)作用后與晶圓表面發(fā)生物理轟擊作用及化學(xué)反應(yīng)，從而將晶圓刻蝕出具有特定的結(jié)構(gòu)，完成刻蝕工序。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

目前，特別是以PVD為主的鍍膜方式在構(gòu)建高密度，低空隙率的陶瓷涂層中發(fā)揮重要作用。通常會在關(guān)鍵部件上生長一些耐等離子體腐蝕的涂層(例如，Y₂O₃，YSZ涂層)以保護工件不被腐蝕。涂層與工件的結(jié)合力越強，工件在刻蝕腔體中耐腐蝕性能越穩(wěn)定。對于具有大平面工件而言，在涂覆涂層的過程中，涂層粒子與工件以法向轟擊形成涂層，具有良好的結(jié)合力；而對于同時具有大平面和臺階的工件而言，涂層粒子偏離法向方向轟擊臺階側(cè)壁，形成的涂層與工件結(jié)合力較弱。除了結(jié)合力之外，部件中的臺階還會改變晶體的晶面優(yōu)勢取向，從而使得臺階面與大平面的微觀形貌不一致，不協(xié)調(diào)，繼而影響部件的整體性能。如該問題無有效改善，在高強度等離子體的作用下使側(cè)壁上涂層首先發(fā)生脫落，形成微小顆粒造成污染，造成刻蝕良率下降。

如何在具有臺階的工件上有效涂覆高致密的涂層，降低涂層脫落風(fēng)險，對提升刻蝕腔體環(huán)境穩(wěn)定性，提高工件服役壽命，提升半導(dǎo)體刻蝕良率，將具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種耐腐蝕涂層的鍍膜方法，以解決涂層容易脫落的技術(shù)問題，提升工件服役壽命。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種耐腐蝕涂層的鍍膜方法，所述方法在一反應(yīng)腔內(nèi)進行，包括以下步驟：

在所述反應(yīng)腔內(nèi)放置一待鍍膜的襯底，所述襯底包括第一表面以及與所述第一表面呈第一夾角的第二表面，所述襯底的第二表面設(shè)有晶種；

在所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置靶材，所述第一表面與靶材相對設(shè)置，所述靶材提供分子流用于對所述襯底的第一表面和第二表面進行鍍膜。

上述方法通過晶種的誘導(dǎo)的作用，使得襯底表面耐腐蝕涂層晶格的生長的方向與襯底的法線方向平行，這種結(jié)構(gòu)的涂層與襯底結(jié)合力強，不易脫落，減小刻蝕腔體內(nèi)部環(huán)境的污染。

進一步地，所述第一夾角大于等于45°小于等于135°。在這個范圍內(nèi)，利用上述晶種法獲得的涂層效果較好。

進一步地，所述第一表面和所述第二表面垂直設(shè)置，所述襯底結(jié)構(gòu)為臺階狀，柱狀側(cè)壁，孔道狀中的一種或多種。上述方式適用于多種結(jié)構(gòu)的襯底的鍍膜。

進一步地，在所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置一增強源，所述增強源將靶材提供的分子流以一定速度輸送至所述襯底的第一表面。通過設(shè)置增強源增強分子流的能量和速度，使得分子流在襯底表面的結(jié)合力更強。