[发明专利]抗等离子体腐蚀的复合涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种抗等离子体腐蚀的复合涂层及其制备方法，包括N层氧化铝/氧化钇涂层，其中N为大于等于2的整数，上一层的氧化铝/氧化钇涂层自粘结在下一层的氧化铝/氧化钇涂层上，本发明的氧化铝/氧化钇涂层可作为于半导体和微电子制造中刻蚀机等离子体反应室铝质零件防护涂层，多层涂层内的氧化钇含量呈增大趋势，通过这种梯度设置，在有效保证其与纯氧化钇涂层具有相当的抗腐蚀效果的同时，极大地减少了氧化钇的使用量，更经济。

技术领域

本发明涉及蚀刻设备防护技术领域，具体涉及一种抗等离子体腐蚀的复合涂层及制备方法。

背景技术

等离子体刻蚀是微纳米量级的半导体器件制造工艺和微电子制造工艺中广泛应用的刻蚀技术。等离子体刻蚀指利用辉光放电方式，产生包含等离子、电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的等离子，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位与被刻蚀的材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除，从而完成图案转印的刻蚀技术，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晶圆上的不可替代的工艺过程。

在等离子体刻蚀过程中，所用反应气体如CF₄/O₂、Cl₂、CH₄/Ar等会生成大量的Cl基、F基等活性自由基，它们对半导体器件进行刻蚀时，也会对工艺腔室和部件的表面产生腐蚀作用，这种强烈的侵蚀产生了大量的颗粒不仅导致需要频繁的维护生产设备，严重时甚至会导致刻蚀工艺腔的失效和器件的损坏。

用于电子器件和微电子机械结构(MEMS)制造中的工艺腔室和部件设备通常由铝和铝合金制造。早期等离子刻蚀防护技术是在铝基材上沉积一层致密的硬质阳极保护层，但抗等离子体腐蚀能力极其有限。随着等离子喷涂技术的发展，大气等离子喷涂(APS)Al₂O₃涂层因其高绝缘性和对等离子体的高耐久性，已被广泛的应用于等离子体刻蚀腔体及其它部件的防护涂层。但随着晶圆尺寸的增加，等离子刻蚀工艺腔内径已经由400mm增加到500-600mm，相应的等离子体功率也随之增大，其对刻蚀工艺腔内壁的损伤也加大，单纯的Al₂O₃涂层在刻蚀的过程很容易产生颗粒、涂层与基底脱落以及Al₂O₃零部件经受不住高功率等离子体侵蚀等问题。氧化钇涂层是近年来发展起来的一种新型涂层，由于具有比氧化铝更好的抗等离子体冲蚀性能和更长的使用寿命而逐步取代氧化铝陶瓷涂层材料，使刻蚀机反应室涂层的防护性能得到了成倍的提高。但高纯氧化钇价格高昂，因此纯氧化钇涂层仅仅用在12英寸以上刻蚀机中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抗等离子体腐蚀的复合涂层及制备方法，其可有效减少Y₂O₃用量，同时抗等离子体腐蚀性能和纯Y₂O₃涂层相当。

其技术方案如下：

本发明的目的之一是这样实现的：

一种抗等离子体腐蚀的复合涂层，其关键在于：包括N层氧化铝/氧化钇涂层，其中N为大于等于2的整数，上一层的所述氧化铝/氧化钇涂层自粘结在下一层的所述氧化铝/氧化钇涂层上。采用上述技术方案，多层涂层形成多层抗腐蚀结构，能有效阻挡等离子体的腐蚀，特别是该涂层内含有氧化铝和氧化钇，与纯Y₂O₃涂层相比，其成本更低，但其抗腐蚀性能和纯Y₂O₃相当。

作为优选：

上述N＝3，三层所述氧化铝/氧化钇涂层的总厚度为600微米。

单层所述氧化铝/氧化钇涂层的厚度为200微米。

上述氧化铝/氧化钇涂层由氧化铝和氧化钇混合而成，且N层所述氧化铝/氧化钇涂层内的氧化钇的质量百分比从下往上呈曾大趋势。