[发明专利]等离子体装置内具有氧化钇包覆层的部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工设备，特别涉及一种等离子体处理装置内具有氧化钇包覆层的部件及其制造方法。

背景技术

近年来，随着半导体制造工艺的发展，等离子体处理工艺被广泛应用于半导体元器件的制程中。上述制程，如沉积、刻蚀工艺等一般是在等离子体处理装置内进行，然而，在进行等离子体处理工艺时，由于等离子体的轰击性和工艺气体的腐蚀性，也使暴露于高密度高腐蚀性高活性的等离子体环境中的等离子体处理装置内部部件（如等离子体处理腔室的腔壁、气体喷淋头、聚焦环等）被腐蚀。

以气体喷淋头为例，现有的气体喷淋头其本体一般为铝，但是铝容易在等离子体环境下被腐蚀，导致其寿命缩短。针对这一问题，现有技术中通过在气体喷淋头本体的外表面覆盖一层抗腐蚀性能力较强的保护层，提高其耐腐蚀性。较常见的，该保护层的材料为氧化钇，其对含氟气体等腐蚀性气体或等离子体的耐腐性较高，可保护气体喷淋头的本体不被侵蚀。与上述中提到的气体喷淋头的抗腐蚀目的类似，氧化钇保护层也喷涂于等离子体处理装置内其他部件的表面。采用氧化钇作为保护层的另一优势在于，虽然氧化钇中的钇原子也可与含氟气体等腐蚀性气体或等离子体反应生成氟化钇，但氟化钇同样具有较好的耐腐蚀性和稳定性，因此即使氧化钇暴露在含氟气体或其等离子体环境下，也表现出稳定的高耐腐蚀性。

然而，在实际应用中，由于等离子体处理装置的反应腔室内生成的等离子体密度具有不均匀的特征分布，在等离子体密度较大处，氧化钇保护层中的钇原子与含氟等离子体反应生成的氟化钇较多；相应的在等离子体密度较小处，氧化钇保护层表面生成的氟化钇较少，因此氧化钇保护层表面的氟化钇的生长速度也就不可避免地呈现出不均匀性。随着氟化钇的厚度不断增加，在生长较快的区域可能会发生氟化钇在压力作用下从氧化钇保护层表面剥落的情况，而剥落的氟化钇形成颗粒污染物，会对正在加工的半导体器件（如硅片）造成缺陷，甚至可能造成器件失效。此外，从氧化钇表面溅射出的钇原子也可能会在其他部件表面与含氟等离子体发生反应生成氟化钇并脱落成为颗粒污染物。因此，对于等离子体处理装置中具有氧化钇包覆层的部件来说，如何防止氟化钇颗粒污染就变得尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够避免其表面所包覆的氧化钇与含氟等离子体反应导致颗粒污染的等离子体处理装置的部件。

为达成上述目的，本发明提供一种等离子体处理装置内具有氧化钇包覆层的部件，包括：部件本体；氧化钇包覆层，其覆盖所述部件本体暴露于等离子体的至少部分表面；以及形成于所述氧化钇包覆层表面的阻挡层，所述阻挡层阻止所述氧化钇包覆层中的氧化钇与含氟等离子体反应。

优选的，所述阻挡层为氟化钇阻挡层或氧化铒阻挡层。

优选的，所述阻挡层的厚度为2微米至10微米。

优选的，所述阻挡层通过等离子体沉积或热喷涂沉积或凝胶溶胶法沉积而形成。

优选的，所述阻挡层通过在所述氧化钇包覆层沉积后接续进行相同的沉积工艺而形成，所述沉积工艺包括等离子体沉积，热喷涂沉积，离子辅助沉积，溅射沉积或物理气相沉积。

优选的，所述阻挡层为氟化钇阻挡层，其通过在进行等离子体处理工艺前，在所述等离子体装置的反应腔室内形成含氟等离子体，并由所述含氟等离子体与所述氧化钇包覆层的表面发生反应而形成。

优选的，形成所述含氟等离子体的射频功率小于等于1000W，反应腔室气压大于等于100mtorr。

优选的，所述部件选自气体喷淋头，气体分配板，等离子体限制环，聚焦环，静电夹盘或等离子体处理装置反应腔室的内壁。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种制造上述具有氧化钇包覆层的部件的制造方法，其包括如下步骤：

步骤S1：制造部件本体；

步骤S2：在所述部件本体暴露于等离子体的至少部分表面上沉积氧化钇包覆层；以及

步骤S3：在所述氧化钇包覆层表面形成阻挡层，以阻止所述氧化钇包覆层中的氧化钇与含氟等离子体反应。

优选的，所述步骤S3包括通过等离子体沉积或热喷涂沉积或凝胶溶胶法沉积阻挡层材料以形成所述阻挡层。

优选的，所述步骤S3包括在步骤S2之后接续以相同的沉积工艺形成所述阻挡层，所述沉积工艺包括等离子体沉积或热喷涂沉积或离子辅助沉积或溅射沉积或物理气相沉积阻挡层材料以形成所述阻挡层。

优选的，所述阻挡层材料为氟化钇或氧化铒。