[发明专利]内衬、内衬的制备方法及反应腔室

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种内衬、内衬的制备方法及反应腔室。

背景技术

等离子体加工设备广泛用于对被加工工件进行刻蚀、沉积等工艺。以刻蚀工艺为例，其过程是：多个材料层交替沉积在被加工工件表面上；在被加工工件上涂覆光刻胶，通过光刻技术将被加工工件表面上的光刻胶曝光，使其可溶或不可溶于显影液，并将可溶于显影液的光刻胶去除；在反应腔室内生成等离子体，通过等离子体与被加工工件上未覆盖光刻胶的区域发生一系列的物理或化学反应，将该区域刻蚀掉，从而在被加工工件上获得所需的图形。

图1为现有的用于刻蚀工艺的等离子体加工设备的示意图。如图1所示，等离子体加工设备包括腔室1、第一射频电源2、第二射频电源3、进气装置4和排气装置5。其中，腔室1内设有卡盘10，其用于承载被加工工件；腔室1的顶部设有介质窗11，介质窗11上方设有射频线圈12；进气装置4用于向腔室1内通入工艺气体；第一射频电源2与射频线圈12连接，用于向射频线圈12加载射频功率，穿过介质窗11在腔室1内产生电磁场，将通入腔室1内的工艺气体激发为等离子体；第二射频电源3与卡盘10连接，用于向卡盘10加载偏压功率，在卡盘10上产生偏压，吸引等离子体轰击被加工工件，与被加工工件发生物理或化学反应；排气装置5用于将腔室1内的工艺气体，以及等离子体与被加工工件之间反应产生的副产物抽出腔室1。

在上述等离子体加工设备中，腔室1内还设有内衬13，其可拆卸地固定于腔室1内，用以防止等离子体与被加工工件之间产生的副产物附着于腔室1的内壁上，难以去除，且对腔室1造成污染。具体地，内衬13的结构如图2或图3所示，其包括内衬本体131、抗氧化层132和防腐蚀层133；其中，内衬本体131一般为铝(Al)；抗氧化层132一般为氧化铝(Al₂O₃)，其用于保护内衬本体131，使其不被氧化；防腐蚀层133一般为氧化钇(Y₂O₃)陶瓷，其用于在工艺过程中防止等离子体对内衬13的腐蚀。在实际应用中，一般通过下述方法制备上述内衬13：首先，将铝(Al)加工成所需的形状和尺寸，获得内衬本体131；其次，对内衬本体131进行硬质阳极氧化处理，从而获得抗氧化层132；而后，利用等离子体喷涂技术向待喷涂区域喷涂氧化钇(Y₂O₃)陶瓷材料，从而获得防腐蚀层133。

在上述制备内衬13的过程中，向待喷涂区域喷涂氧化钇(Y₂O₃)陶瓷会导致内衬13温度的升高，而由于氧化钇(Y₂O₃)陶瓷和铝(Al)、氧化铝(Al₂O₃)的热膨胀系数差异较大，在喷涂氧化钇(Y₂O₃)陶瓷的过程结束后，内衬13冷却的过程中，防腐蚀层133内会形成应力，导致防腐蚀层133产生微裂纹；这些应力在后续使用过程中会逐步释放，而微裂纹会在后续使用过程中逐步扩大，从而导致防腐蚀层133从内衬13上脱落。尤其是在去除内衬13上的副产物时，需要将拆卸下来的内衬13浸泡在酸碱溶液内，并依次置于超声和高温烘烤等环境中，这样的环境会导致应力加速释放，从而使微裂纹迅速扩大，最终导致防腐蚀层133从内衬13上脱落。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种内衬、内衬的制备方法及反应腔室，上述内衬的耐腐蚀层中的微裂纹较少，应力较低，使内衬的耐腐蚀层在工艺过程中不易脱落，从而使其具有较长的使用寿命。

为实现本发明的目的而提供一种内衬，用于保护反应腔室的内壁不被等离子体腐蚀，所述内衬包括内衬本体，以及在所述内衬本体上依次设置的隔热层和耐腐蚀层，所述耐腐蚀层直接与等离子体相接触。

其中，所述内衬还包括抗氧化层，且所述内衬本体位于所述抗氧化层与所述隔热层之间。

其中，所述隔热层由氧化锆陶瓷构成。

其中，所述耐腐蚀层由氧化钇陶瓷构成。

其中，所述耐腐蚀层包括第一耐腐蚀层和第二耐腐蚀层，其中，所述第一耐腐蚀层由氧化铝陶瓷构成；所述第二耐腐蚀层由氧化钇陶瓷构成。

其中，所述隔热层的厚度为100～200μm。

其中，所述第一耐腐蚀层的厚度为10～50μm，所述第二耐腐蚀层的厚度为30～100μm。

其中，所述隔热层由氧化锆与氧化铝混合而成的陶瓷构成；所述耐腐蚀层由氧化钇陶瓷构成。