[發(fā)明專利]耐腐蝕涂層形成方法和裝置、等離子體零部件和反應(yīng)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010548424.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113808935A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段蛟;孫祥;陳星建;杜若昕
• 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): H01L21/3065
• 分類號(hào): H01L21/3065;H01L21/308
• 代理公司: 深圳中創(chuàng)智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44553
• 代理人: 文言;田宇

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種耐腐蝕涂層形成方法，通過(guò)在制備涂層裝置中的真空反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置多個(gè)增強(qiáng)源，調(diào)控分子流的運(yùn)動(dòng)方向，解決了現(xiàn)有技術(shù)中襯底側(cè)壁涂層結(jié)構(gòu)疏松，容易脫落的缺陷；進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種等離子刻蝕零部件和反應(yīng)裝置，通過(guò)所述涂層形成方法在反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔內(nèi)壁表面和等離子刻蝕零部件表面進(jìn)行耐腐蝕涂層涂覆，得到在不同特征表面都具有結(jié)構(gòu)致密的耐腐蝕涂層涂覆的等離子刻蝕零部件；所述零部件應(yīng)用在等離子體反應(yīng)裝置中，由于其表面涂層結(jié)構(gòu)致密不易脫落，從而提高了工件服役壽命，提升了刻蝕腔體環(huán)境的穩(wěn)定性，并進(jìn)一步提高了半導(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形成方法，實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備，以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(guò)程中，等離子刻蝕是將晶圓加工成設(shè)計(jì)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(Radio Frequency，RF)激勵(lì)作用下形成等離子體。這些等離子體與晶圓表面發(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(wèn)題：

對(duì)于處在刻蝕腔體內(nèi)的工件而言，通常會(huì)涂覆一些耐等離子體腐蝕的涂層(例如，Y₂O₃涂層)以保護(hù)工件不被腐蝕。涂層與工件的結(jié)合力越強(qiáng)，工件在刻蝕腔體中耐腐蝕性能越穩(wěn)定。對(duì)于具有大平面工件而言，在涂覆涂層的過(guò)程中，涂層粒子與工件以法相轟擊形成涂層，具有良好的結(jié)合力；而對(duì)于同時(shí)具有大平面和臺(tái)階的工件而言，涂層粒子偏離法相方向轟擊臺(tái)階側(cè)壁，形成的涂層與工件結(jié)合力較弱。在刻蝕腔體中，側(cè)壁上的涂層在高強(qiáng)度等離子體的作用下，可能首先發(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(tái)階的工件上有效涂覆高致密的涂層，降低涂層脫落風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)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(gè)目的在于提供一種耐腐蝕涂層的形成方法，以解決涂層容易脫落的技術(shù)問(wèn)題，提升工件服役壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種耐腐蝕涂層形成方法，所述方法在一真空反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，包括以下步驟：

在所述反應(yīng)腔內(nèi)放置襯底，所述襯底包括第一表面以及第二表面，所述第一表面和第二表面呈第一夾角；

在所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置靶材，激發(fā)所述靶材提供分子流用于對(duì)所述襯底進(jìn)行鍍膜；

在所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)增強(qiáng)源，所述增強(qiáng)源增強(qiáng)分子流能量，所述增強(qiáng)源中至少有一個(gè)增強(qiáng)源既增強(qiáng)靶材提供的分子流能量，還改變分子流運(yùn)動(dòng)方向；

所述分子流在所述第一表面和第二表面沉積形成耐腐蝕涂層。

上述方法通過(guò)增加增強(qiáng)源的數(shù)量改變靶材分子流的運(yùn)動(dòng)方向，使得襯底表面耐腐蝕涂層晶粒的生長(zhǎng)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(qiáng)，不易脫落，減小刻蝕腔體內(nèi)部環(huán)境的顆粒污染。

進(jìn)一步地，所述增強(qiáng)源包括第一增強(qiáng)源和第二增強(qiáng)源，所述第一增強(qiáng)源將靶材提供的分子流以預(yù)定速度輸送至襯底第一表面，所述第二增強(qiáng)源將靶材蒸發(fā)的分子流以預(yù)定速度輸送至襯底第二表面。

進(jìn)一步地，所述第一夾角大于等于45°，小于等于150°。該夾角為襯底的特征面夾角，在該夾角范圍內(nèi)，利用上述方法改善涂層質(zhì)量的效果較好。