用于等离子处理装置的反应室组件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及用于等离子处理装置的反应室组件及其制备方法。

背景技术：

1、对用于等离子处理装置的反应室组件来说，其在工作状态下，长期暴露于等离子体的腐蚀性环境下，因此，耐等离子体腐蚀和物理轰击性能均为所述反应室组件必需的性能。

2、二氧化硅、碳化硅、硅、铝、铝合金或氧化铝等材料通常用于等离子处理装置中，用作反应室组件本体或基材。然而，无论在化学、物理、热、等离子体方面，这些材料在常规处理条件下容易被腐蚀。典型地，在等离子体蚀刻工艺期间，不论是蚀刻工艺还是腔室清洁，反应室组件往往面对恶劣的等离子体环境。为了提高反应室组件本体耐等离子体腐蚀的能力，通常对所述本体施加耐等离子腐蚀涂层来保护基材。这种涂层的目的是起到使基材不暴露于各种等离子体，从而防止或减少基材重量损失，减少干法刻蚀过程中的颗粒形成。

3、目前，通常被用作耐等离子腐蚀涂层的材料为含钇的材料，通常为氧化钇(y2o3)、氟化钇(yf3)、氟氧化钇(yof)等。但在不断增长的制程需求下，为了满足不断提高的深宽比要求，等离子体刻蚀制程工艺中采用的功率和步骤大幅提升，含钇涂层逐渐表现出失效的微颗粒污染。这是由于含钇涂层受到的等离子体的物理轰击、化学腐蚀的强度大幅增强，作用时间大幅延长，使得含钇涂层本体开始发生腐蚀，产生微小颗粒，散落在基片或者腔体壁上，形成污染。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有的耐等离子体腐蚀涂层如氧化钇等在高功率的等离子体环境中不够稳定，不能适应长期的腐蚀环境和/或大功率物理轰击的工艺要求。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种用于等离子处理装置的反应室组件，包含：

3、反应室组件本体；

4、形成于所述反应室组件本体表面的耐等离子体腐蚀涂层，所述耐等离子体腐蚀涂层包含氮化钇涂层、碳化钇涂层、硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。

5、可选地，所述反应室组件为气体喷淋头、衬套或聚焦环中的至少一种。

6、可选地，所述反应室组件为等离子体处理腔室壁、陶瓷盖板、气体喷嘴、气体连接法兰、绝缘环、静电卡盘、覆盖环、等离子体约束装置或气体分配板中的至少一种。

7、可选地，所述耐等离子体腐蚀涂层由ald、cvd、pvd、离子束沉积、3d打印、电化学沉积、等离子体喷涂、热喷涂的任意一种或几种的组合制备而成。

8、可选地，所述耐等离子体腐蚀涂层的厚度范围为大于0.5um。

9、可选地，所述反应室组件本体由石英、硅、二氧化硅、氧化钇、铝、铝合金、氧化铝、碳化硅、氮化钇、碳化钇、硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合构成。

10、可选地，所述反应室组件本体经烧结成型、3d打印成型或机加工成型制备而成。

11、可选地，所述反应室组件本体的材料与所述耐等离子体腐蚀涂层的材料相同。

12、本发明还提供了一种用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，包括：

13、提供反应室组件本体；

14、在所述反应室组件本体表面施加耐等离子体腐蚀涂层，该耐等离子体腐蚀涂层包括氮化钇涂层、碳化钇涂层或硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。

15、可选地，所述施加耐等离子体腐蚀涂层的方式包括：ald、cvd、pvd、离子束沉积、3d打印、电化学沉积、等离子体喷涂、热喷涂的任意一种或几种的组合。

16、可选地，所述耐等离子体腐蚀涂层为氮化钇涂层，在所述反应室组件本体表面施加耐等离子体腐蚀涂层的方法包含：在所述反应室组件本体表面施加氧化钇涂层后，将所述氧化钇涂层进行表面氮化处理，得到氮化钇涂层。

17、可选地，所述耐等离子体腐蚀涂层为氮化钇涂层，所述氮化钇涂层经表面改性处理。

18、可选地，所述表面改性处理为在氮气保护气氛下的激光处理或等离子处理。

19、可选地，所述施加耐等离子体腐蚀涂层的方式为3d打印，所述3d打印的方式选自光固化成型、选择性激光烧结或熔融沉积成型。

20、可选地，所述反应室组件本体和所述耐等离子体腐蚀涂层通过3d打印一体成型。

21、本发明还提供了一种等离子体处理装置，包括上述的反应室组件，该反应室组件的至少一表面暴露于等离子体环境中。

22、可选地，所述反应室组件为气体喷淋头，所述气体喷淋头的下表面面向所述等离子体处理装置内部的一处理空间，所述气体喷淋头上设置有复数个气体通孔，所述气体喷淋头的下表面和复数个所述气体通孔的孔壁上涂覆有氮化钇、碳化钇、硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合。

23、可选地，所述反应室组件为衬套，所述衬套包含衬套主体和自所述衬套主体的内壁向下延伸设置的挡板，所述挡板环绕设置在所述等离子体处理装置的腔室侧壁的内侧，所述衬套主体内设置有气体通道，所述气体通道的通道壁上和所述挡板的表面涂覆有氮化钇、碳化钇、硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合。

24、可选地，所述反应室组件为聚焦环，所述聚焦环环绕设置在静电夹盘的外周，所述聚焦环的表面涂覆有氮化钇、碳化钇、硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合。

25、可选地，所述反应室组件为等离子体处理腔室壁、陶瓷盖板、气体喷嘴、气体连接法兰、绝缘环、静电卡盘、覆盖环、等离子体约束装置或气体分配板中的至少一种。

26、本发明的有益效果：

27、本发明通过在反应室组件本体上形成氮化钇、碳化钇或硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合的耐等离子体腐蚀涂层，氮化钇、碳化钇、硼化钇在高功率等离子体环境下结构稳定，耐等离子体物理轰击作用比传统的氧化钇等含钇材料更强，适于长期的经历化学、等离子体或热等腐蚀和/或大功率物理轰击的工艺需求。

技术特征：

1.一种用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，该反应室组件包含：

2.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述反应室组件为气体喷淋头、衬套或聚焦环中的至少一种。

3.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述反应室组件为等离子体处理腔室壁、陶瓷盖板、气体喷嘴、气体连接法兰、绝缘环、静电卡盘、覆盖环、等离子体约束装置或气体分配板中的至少一种。

4.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述耐等离子体腐蚀涂层由ald、cvd、pvd、离子束沉积、3d打印、电化学沉积、等离子体喷涂、热喷涂的任意一种或几种的组合制备而成。

5.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述耐等离子体腐蚀涂层的厚度范围为大于0.5um。

6.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述反应室组件本体由石英、硅、二氧化硅、氧化钇、铝、铝合金、氧化铝、碳化硅、氮化钇、碳化钇、硼化钇中的任意一种或任意两种以上的组合构成。

7.如权利要求6所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述反应室组件本体经烧结成型、3d打印成型或机加工成型制备而成。

8.如权利要求1所述的用于等离子处理装置的反应室组件，其特征在于，所述反应室组件本体的材料与所述耐等离子体腐蚀涂层的材料相同。

9.一种用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述施加耐等离子体腐蚀涂层的方式包括：ald、cvd、pvd、离子束沉积、3d打印、电化学沉积、等离子体喷涂、热喷涂的任意一种或几种的组合。

11.如权利要求9所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述耐等离子体腐蚀涂层为氮化钇涂层，在所述反应室组件本体表面施加耐等离子体腐蚀涂层的方法包含：在所述反应室组件本体表面施加氧化钇涂层后，将所述氧化钇涂层进行表面氮化处理，得到氮化钇涂层。

12.如权利要求9所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述耐等离子体腐蚀涂层为氮化钇涂层，所述氮化钇涂层经表面改性处理。

13.如权利要求12所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述表面改性处理为在氮气保护气氛下的激光处理或等离子处理。

14.如权利要求10所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述施加耐等离子体腐蚀涂层的方式为3d打印，所述3d打印的方式选自光固化成型、选择性激光烧结或熔融沉积成型。

15.如权利要求14所述的用于等离子处理装置的反应室组件的制备方法，其特征在于，所述反应室组件本体和所述耐等离子体腐蚀涂层通过3d打印一体成型。

16.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的反应室组件，该反应室组件的至少一表面暴露于等离子体环境中。

17.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应室组件为气体喷淋头，所述气体喷淋头的下表面面向所述等离子体处理装置内部的一处理空间，所述气体喷淋头上设置有复数个气体通孔，所述气体喷淋头的下表面和复数个所述气体通孔的孔壁上涂覆有氮化钇涂层、碳化钇涂层或硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。

18.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应室组件为衬套，所述衬套包含衬套主体和自所述衬套主体的内壁向下延伸设置的挡板，所述挡板环绕设置在所述等离子体处理装置的腔室侧壁的内侧，所述衬套主体内设置有气体通道，所述气体通道的通道壁上和所述挡板的表面涂覆有氮化钇涂层、碳化钇涂层或硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。

19.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应室组件为聚焦环，所述聚焦环环绕设置在静电夹盘的外周，所述聚焦环的表面涂覆有氮化钇涂层、碳化钇涂层或硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。

20.如权利要求16所述的等离子处理装置，其特征在于，所述反应室组件为等离子体处理腔室壁、陶瓷盖板、气体喷嘴、气体连接法兰、绝缘环、静电卡盘、覆盖环、等离子体约束装置或气体分配板中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种用于等离子处理装置的反应室组件及其制备方法。该反应室组件包含：反应室组件本体；形成于所述反应室组件本体表面的耐等离子体腐蚀涂层，所述耐等离子体腐蚀涂层包含氮化钇涂层、碳化钇涂层、硼化钇涂层中的任意一种或任意两种以上的组合。本发明通过3D打印等方法在反应室组件本体上形成氮化钇、碳化钇、硼化钇的任意一种耐等离子体腐蚀涂层，氮化钇、碳化钇、硼化钇比传统的含钇涂层如Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;等结构更稳定，适于长期的经历化学、等离子体或热等腐蚀和/或大功率物理轰击的工艺需求。

技术研发人员：阿尔曼·阿沃杨,尹志尧,孙祥
受保护的技术使用者：中微半导体设备（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22