[发明专利]耐等离子刻蚀陶瓷体及其制造方法、等离子刻蚀设备

说明书

本发明公开了一种耐等离子刻蚀陶瓷体及其制备方法和等离子刻蚀设备。本发明耐等离子刻蚀陶瓷体由氧化铝粉体模压成型处理后进行烧制获得，其中，所述氧化铝粉体中含有不可避免的杂质成分，且所述杂质成分的质量含量为不大于0.001％。本发明耐等离子刻蚀陶瓷体耐等离子腐蚀性能高，其制备方法能够使得制备的耐等离子刻蚀陶瓷体耐等离子腐蚀性能高，尺寸稳定，密度高。本发明等离子刻蚀设备的刻蚀腔体内设有本发明耐等离子刻蚀陶瓷体构成的氧化铝陶瓷部件。因此，氧化铝陶瓷部件耐等离子腐蚀性能好，使得刻蚀得到的晶圆良率高，而且有效延长了氧化铝陶瓷部件的使用寿命。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种耐等离子刻蚀陶瓷体及其制造方法、等离子刻蚀设备。

背景技术

氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。其中，目前高纯型氧化铝陶瓷如A1₂O₃含量在99.9％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达1650-1990℃，透射波长为1-6μm，其在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。

随着半导体集成电路产业持续的不断发展，硅晶圆制造方面，晶体管之间的距离迅速缩小到32纳米和25纳米甚至更小尺寸。对于在晶圆加工过程中，在高密度等离子条件下，等离子刻蚀设备腔体内的材料的耐等离子腐蚀的能力要求也越来越苛刻。由于等离子刻蚀工艺中，会使用不同反应气体以及温度、气压等复杂环境，所以刻蚀设备的腔体内部材料必须能够耐受住这些条件的破坏和冲击。

目前，在晶圆等离子刻蚀工艺中，高纯氧化铝陶瓷是一种很好的耐等离子腐蚀材料。但是目前使用的高纯型氧化铝陶瓷纯度含量在99.5％-99.9％，其中还含有较高含量的SiO₂、MgO、CaO、Na₂O等玻璃相，另一方面，氧化铝陶瓷致密度还有待于提高，仍然存在一定数量的孔隙等缺陷。由于在等离子刻蚀过程中，会使用各种反应气体，尤其是含氟气体，比如CF₄、CHF₃、SF₆、NF₃等气体，这些气体会与这些玻璃相发生化学反应，并逐渐缓慢的被等离子体腐蚀，在等离子体和反应气体的共同作用下，尤其是在氧化铝陶瓷内部有孔隙的不致密的区域，使得氧化铝陶瓷产生缺陷、颗粒、金属杂质等问题，并污染和损坏了晶圆，从而使得晶圆的生产良率下降。

同时，这种等离子刻蚀机设备中的氧化铝陶瓷零件也属于大型尺寸陶瓷，一般为直径在350-650mm，厚度在3-15mm的圆盘形状。这种大型尺寸且超高纯度氧化铝陶瓷的生产，存在容易变形，开裂，难于烧结致密等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐等离子刻蚀陶瓷体及其制造方法，以解决现有高纯型氧化铝陶瓷易被等离子体腐蚀的技术问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种等离子刻蚀设备，以解决现有等离子刻蚀设备由于含有易被等离子体腐蚀的现有高纯型氧化铝陶瓷部件而导致污染和损坏晶圆的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种耐等离子刻蚀陶瓷体。所述耐等离子刻蚀陶瓷体由氧化铝粉体模压成型处理后进行烧制获得，其中，所述氧化铝粉体中含有不可避免的杂质成分，且所述杂质成分的质量含量不大于0.001％，或所述氧化铝的质量含量不低于99.999％。

本发明另一方面，提供了一种耐等离子刻蚀陶瓷体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取纳米氧化铝粉体；所述氧化铝粉体中含有不可避免的杂质成分，且所述杂质成分的质量含量不大于0.001％，或所述氧化铝的质量含量不低于99.999％；

将所述纳米氧化铝粉体进行模压处理后置于保护性气氛中进行烧结处理。