[发明专利]一种应用于铝基基材的Y3Al5O12涂层的制备方法

说明书

本发明涉及半导体刻蚀工艺腔室内表面防蚀处理技术领域，具体涉及一种应用于铝基基材的Y₃Al₅O₁₂涂层的制备方法。所述制备方法，包括如下步骤：选择Y₃Al₅O₁₂粉末；通过等离子喷涂设备在待喷涂的铝基基材的表面喷涂碳化铬或氮化铬涂层；通过等离子喷涂设备在所述碳化铬或氮化铬涂层的表面喷涂Y₃Al₅O₁₂，制备出Y₃Al₅O₁₂涂层。本发明在铝基基材和Y₃Al₅O₁₂涂层之间加入碳化铬或氮化铬的粘结相，可以在Y₃Al₅O₁₂涂层与铝基基材之间起到很好的过渡作用，有效缓解Y₃Al₅O₁₂涂层与铝基基材的界面应力，增大界面结合强度。

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀工艺腔室内表面防蚀处理技术领域，具体涉及一种应用于铝基基材的Y₃Al₅O₁₂涂层的制备方法。

背景技术

目前，低温等离子体微细加工方法是材料微纳加工的关键技术，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。其中等离子体刻蚀为最关键的工艺流程之一，是实现超大规模集成电路生产中的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。

在刻蚀工艺过程中，刻蚀气体(主要是F基和Cl基的气体)通过气体流量控制系统通入反应腔室，在高频电场(频率通常为13.56MHz)作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成等离子体。在等离子体中，包含由正离子、负离子、游离基和自由电子。游离基在化学上很活波、它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。但同时在刻蚀过程中产生的大量F和Cl自由基对刻蚀工艺腔及石英罩也会产生腐蚀作用，影响刻蚀效果。早期的90年代的刻蚀设备中，在较小功率和单一等离子体发生源的情况下，使用阳极氧化在工艺腔内表面Al层加上Al₂O₃涂层再封孔就可以满足等离子体对腔室的蚀刻损伤。

随着晶片尺寸的增大，进入到300mm设备，随着射频功率越来越大，等离子体对刻蚀工艺腔内表面的损伤也越来越大，可能造成涂层脱落，等离子体直接作用于基体，导致颗粒污染，半导体设备零部件的寿命受到更高功率的限制。研究表明，使用等离子体喷涂的Y₂O₃涂层，具有更加稳定的耐等离子侵蚀性能，直接的好处便是延长半导体设备零部件的寿命和减少颗粒，并且和CF系气体生成的反应产物YF₃蒸汽压低，其颗粒难以飞散。目前，以Y₂O₃粉末作为喷涂材料，利用大气等离子喷涂方法，在刻蚀工艺腔内表面制备出单一结构的Y₂O₃耐腐蚀涂层是一种普遍采用的方法。

相比于Y₂O₃，Y₃Al₅O₁₂又有其独特的优势。Y₃Al₅O₁₂可以制备成非晶涂层， Y₃Al₅O₁₂非晶涂层与晶态涂层相比，在组织结构和成分上更加均匀，不存在晶界、位错等容易引起局部快速腐蚀的通道，具有极高的强度、韧性和更加优异的耐磨耐蚀性能。许多方法如热喷涂、电镀、电刷镀、化学镀、PVD、CVD等均可用来制备非晶涂层。