[发明专利]一种测量涂层耐腐蚀性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂层测量技术领域，特别是一种测量涂层耐腐蚀性能的方法。

背景技术

目前，低温等离子体微细加工已经成为材料微纳加工的关键技术，因为它是微电子、光电子、微机械、微光学等制备技术的基础，特别是在超大规模集成电路制造工艺中，有近三分之一的工序是借助于等离子体加工完成的，如等离子体薄膜沉积、等离子体刻蚀及等离子体去胶等，其中等离子体刻蚀是最为关键的工艺流程之一，是超大规模集成电路生产中的由微细图形高保真地从光刻模板转移到硅片上的不可替代的工艺。

在等离子体刻蚀工艺中，首先是在硅晶片上面涂抹一层由碳氢化合物构成的光敏物质，并在光敏物质上盖上一层具有一定图形规则的金属模板；然后进行紫外曝光，使曝光部分的晶片表面裸露出来；接着再把待加工的硅晶片放置到具有化学活性的低温等离子体中，进行等离子体刻蚀。这种具有化学活性的等离子体通常是由氯气或碳氟气体放电产生的，它不仅含有电子和离子，还含有大量的活性自由基(如Cl*，Cl₂*，F*，CF*等)。当这些活性基团沉积到裸露的硅晶片上时，它们与硅原子相结合而形成挥发性的氯化硅或氟化硅分子，从而对晶片进行各向异性的刻蚀。

为了控制轰击到晶片上的离子的能量分布和角度分布，通常将晶片放置在一个施加射频或脉冲偏压的电极上面，这样在晶片的上方将形成一个非电中性的等离子体区，即鞘层。等离子体中的离子在鞘层电场的作用下，被轰击到裸露的晶片表面上，并与表面层的硅原子进行碰撞，使其溅射出来，从而实现对晶片的各向异性的刻蚀。由于在刻蚀工艺过程中，生成了大量的具有腐蚀性的活性自由基(如Cl*，Cl₂*，F*，CF*等)，会对等离子刻蚀工艺腔体的内表面产生腐蚀作用，给腔室带来了污染，影响了刻蚀效果，并且会使刻蚀工艺腔内的保护层因被破坏而失效。

在早期的上世纪90年代的等离子刻蚀设备中，在较小功率和单一等离子体发生源的情况下，只要铝基体层加上Al₂O₃涂层就可以满足等离子体对刻蚀工艺腔的蚀刻损伤的要求。但是随着晶圆的尺寸规格的不断增大，尤其是增大到300mm以后，相关设备的等离子功率也随之增大，等离子体对刻蚀工艺腔壁的损伤也越来越大，而氧化钇(Y₂O₃)基涂层因其具有更高的耐等离子体侵蚀的性能，而逐渐的应用于刻蚀工艺腔室的保护层。针对以上这些用于刻蚀工艺腔的涂层，需要对其进行耐腐蚀性能的测量，而通常的测量方法是用涂层在腐蚀溶液中的电阻变化来表征其耐腐蚀性，但是由于这些涂层材料为绝缘体，所以现有的电阻法的应用受到了限制，且其对腐蚀状态的响应速度很慢。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明针对电阻法测量涂层耐腐蚀性能所存在的问题，提出了一种测量涂层耐腐蚀性能的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种测量涂层耐腐蚀性能的方法，该方法是利用测量涂层电容的方法来表征涂层耐腐蚀性能的，具体包括：先将一部分涂层的表面浸于腐蚀性溶液的底部，使涂层下的导电基体与腐蚀性溶液构成一个平板电容器，该平板电容器的电容值与涂层的厚度相关，通过测量该平板电容器电容值的变化来确定涂层厚度的变化，根据涂层厚度随时间的变化定量地反映出涂层的耐腐蚀性能。

(三)有益效果

与现有的测量技术相比，本发明的特点是测量涂层的范围增大，特别适合测量高电阻的涂层材料，并对涂层材料的污染不敏感。另外本测量方法的反应速度灵敏，可迅速反映出材料涂层的腐蚀状态。

附图说明

图1为依照本发明实施例测量涂层耐腐蚀性能的装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

热喷涂涂层的孔隙率通常在3-15％之间，这种不完整性会导致一些化学制剂可以穿透并到达涂层与基体的界面处从而使涂层失效或脱落。

例如对于应用在铝刻蚀腔室中的部件，可以发现刻蚀的副产物AlCl₃可与空气中的水分子反应生成酸，反应方程式为：

2AlCl₃+3H₂O＝2Al(OH)₃+6HCl