[发明专利]耐等离子体腐蚀零部件和反应装置及复合涂层形成方法

说明书

本发明涉及半导体加工技术领域，具体公开了一种耐等离子体腐蚀零部件，零部件本体表面具有复合涂层，复合涂层包括磁性涂层和耐等离子体腐蚀涂层。本发明提供的零部件和反应装置，其表面具有磁性涂层和耐等离子体腐蚀涂层形成的复合涂层，通过磁性涂层的磁场作用改变等离子腔体内的电子、离子的运动方向，降低其对部件表面的法相轰击作用，避免耐等离子体腐蚀涂层产生微颗粒污染，并通过耐等离子体腐蚀涂层对部件进行防护，解决了目前涂层在先进制程中逐渐表现出失效的微颗粒污染问题。进一步地，还公开了一种制备具有该复合涂层的零部件的方法。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种耐等离子体腐蚀的零部件和反应装置，以及一种复合涂层的形成方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

在半导体器件的制造过程中，等离子刻蚀是将晶圆加工成设计图案的关键工艺。

在典型的等离子体刻蚀工艺中，工艺气体(如CF₄、O₂等)在射频(Radio Frequency，RF)激励作用下形成等离子体。这些等离子体在电场的作用下与晶圆表面发生物理轰击作用及化学反应，从而将晶圆刻蚀出具有特定的结构，完成刻蚀工序。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

最新的5nm制程中等离子体刻蚀工艺步骤数占总比已提升至17％以上，功率提高到10kW以上。先进刻蚀制程工艺的功率和步骤的大幅提升，要求等离子体刻蚀腔室内的部件具有更高的耐等离子体腐蚀性能，产生更少的微颗粒污染及金属污染源，进一步保障刻蚀设备工艺的稳定性和可重复性。目前普遍技术中含钇(Y₂O₃、YF₃等)涂层在先进制程(10nm以下)中逐渐表现出失效的微颗粒污染，不能满足更高制程要求。

如何降低涂层因等离子体腐蚀而形成的微颗粒污染的风险，对提升半导体刻蚀工艺水平将具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种耐等离子体腐蚀零部件，以降低真空腔体内的颗粒污染，提升工件寿命。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种耐等离子体腐蚀零部件，包括零部件本体，所述零部件本体表面具有复合涂层，所述复合涂层包括磁性涂层和耐等离子体腐蚀涂层，所述磁性涂层设于所述零部件本体表面和所述耐等离子体腐蚀涂层之间。

上述零部件表面的复合涂层具有磁性和防护的两种功能，复合涂层产生的磁场能够改变等离子体反应腔室内电子、离子的运动方向，降低其对零件表面的轰击作用，避免涂层产生微小颗粒，另一方面该复合涂层外层结构致密，能够起到很好的防护作用，避免零部件受到等离子体的腐蚀。

进一步地，所述磁性涂层材料包括钐钴磁体、钕铁硼磁体、铁氧体磁体、铁钴磁体，铝镍钴磁体、铁铂合金磁体中的至少一种。选用的这些材料都可以附加磁性。

进一步地，所述耐等离子体腐蚀涂层材料包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种。耐腐蚀涂层具有致密特性，抗腐蚀性能好，不易脱落。

进一步地，所述耐等离子体腐蚀涂层包括稀土元素Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氧化物，氟化物或氟氧化物中的至少一种。上述稀土元素的具体表现形式一般为氧化物，氟化物，氟氧化物，可以根据具体等离子体反应制程中F/O比例来选择。

进一步地，所述磁性涂层的厚度小于等于100μm。磁性涂层的目的在于提供磁场，改变等离子体反应腔室(主要是靠近腔室内壁表面)电子、离子的运动方向。

本发明第二个目的在于提供一种上述复合涂层的形成方法，包括以下步骤：