形成耐腐蚀涂层的装置及形成耐腐蚀涂层的方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种形成耐腐蚀涂层的装置及形成耐腐蚀涂层的方法。

背景技术：

1、等离子体蚀刻工艺在集成电路制造领域发挥了关键作用。随着等离子体刻蚀工艺中深宽比指标的不断提高，刻蚀腔体中的零部件所承受的等离子体腐蚀环境越来越恶劣。现有技术中含钇(y2o3、yf3等)涂层在这些制程中逐渐表现出失效的微颗粒污染，不能更好满足制程需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种形成耐腐蚀涂层的装置及形成耐腐蚀涂层的方法，以解决含钇涂层在长时间严苛的等离子体腐蚀环境中易出现的微颗粒污染问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种形成耐腐蚀涂层的装置，包括：

3、反应室；

4、第一加热器，设置在所述反应室内，零部件本体设置在所述第一加热器的加热面，所述零部件本体包括待处理面；

5、气体输送入口，用于向所述反应室内输送稀土前驱体、气体分散剂和源前驱体，所述稀土前驱体包括相互键合的亲水端和亲油端，所述亲水端包括稀土金属，所述气体分散剂用于对亲水端和亲油端进行梳理，所述第一加热器用于对零部件本体加热使所述亲油端断裂，所述亲水端与源前驱体在所述待处理面上沉积形成含有稀土元素的耐腐蚀涂层。

6、可选地，还包括：第二加热器，用于对所述零部件本体的待处理面进行辅助加热。

7、可选地，所述第一加热器设在所述反应室的顶部，所述第二加热器设于所述反应室的底部。

8、可选地，第二加热器设在所述反应室的顶部，所述第一加热器设于所述反应室的底部。

9、可选地，所述反应室还包括：气体出口，其与气体输送入口设于所述反应室相对的两侧，沿气体输送入口至气体出口的方向，所述零部件本体与第二加热器的表面之间的距离逐渐减小。

10、可选地，所述第二加热器的加热面与所述零部件本体的待处理面相对呈0°～10°设置。

11、可选地，所述第一加热器的加热面偏离水平面角度为0°～10°，所述第二加热器的加热面与水平面平行。

12、可选地，所述第二加热器的加热面偏离水平面角度为0°～10°，所述第一加热器的加热面与水平面平行。

13、可选地，还包括：真空泵，用于使气流由所述气体输送入口流至所述气体出口后被抽出所述反应室。

14、可选地，所述气体出口还设置有冷凝器，气体经所述气体输送入口进入所述反应室，在所述气体出口经所述冷凝器降温后排出。

15、可选地，还包括：增强源，以辅助增强形成耐腐蚀涂层。

16、可选地，所述增强源包括：等离子体源、离子束源、射频源源、微波源中的至少一种。

17、本发明还提供了一种利用上述的形成耐腐蚀涂层的装置形成耐腐蚀涂层的方法，包括：

18、提供一零部件本体，其待处理面朝下设置在所述第一加热器的加热面；

19、向所述待处理面通入稀土前驱体、气体分散剂和源前驱体，所述稀土前驱体包括相互键合的亲水端和亲油端，所述亲水端包括稀土金属，所述气体分散剂用于对亲水端和亲油端进行梳理，使得所述稀土前驱物中的亲水端吸附于所述待处理面上，亲油端远离所述待处理面；

20、对所述零部件本体进行加热，使所述亲油端断裂，所述亲水端与源前驱体在所述待处理面上沉积形成含有稀土元素的耐腐蚀涂层。

21、可选地，所述气体分散剂包含至少一种亲油性气体。

22、可选地，所述亲油性气体包括nh3、hcn、h2中的至少一种。

23、可选地，所述源前驱体包括：含氧气体和/或含氟气体。

24、可选地，所述含氧气体包括h2o、h2o2、o3中的至少一种。

25、可选地，所述含氟气体包括cf4、ch3f、ch2f2、chf3、c2f6、c2hf5、c3h2f6、c3f6、c3f8、c4f6、c4f8、c5f8等至少一种。

26、可选地，所述稀土前驱体、气体分散剂和源前驱体中，所述气体分散剂和源前驱体合计占比以体积比计为5％以下。

27、可选地，在所述气体分散剂和源前驱体的气体总量中，气体分散剂占比以体积比计为10％以下。

28、可选地，所述零部件本体的待处理面还包含位于所述待处理面上的亲水层和位于所述亲水层上的亲油层；形成耐腐蚀涂层之前，还包括：经表面活化预处理，除去所述亲油层，使其表面呈现亲水层。

29、可选地，所述活化预处理步骤包括：采用ph在7～10的弱碱去除所述零部件本体的待处理面的亲油层，以暴露出亲水层。

30、可选地，所述预活化处理步骤包括：在400℃～600℃、有氧条件下进行热处理，使得所述亲油层分解，脱离表面，以暴露出亲水层。

31、可选地，所述预活化处理步骤包括：将所述零部件本体的待处理面暴露于等离子体环境中，通过等离子体的高活性自由基物理轰击和/或化学作用，分解所述待处理表面的亲油层，以暴露出亲水层。

32、可选地，该方法还包括：抽真空，使得所述反应室内保持在0.1pa～10pa。

33、可选地，所述加热温度为100℃～1000℃。

34、可选地，该方法还包括：打开增强源，提供辅助等离子体、离子束或射频电场中的至少一种，以辅助增强处理。

35、可选地，所述加热温度为50℃～500℃。

36、可选地，所述稀土元素的原子半径比y小且其相对原子量比y大。

37、可选地，所述的稀土元素选自ho，er，tm，yb，lu中的至少一种或两种以上的组合。

38、可选地，所述稀土元素为ho，所述稀土前驱体包括：氟化钬(iii)hof3，氯化钬hocl3，溴化钬hobr3，碘化钬hoi3，醋酸钬(ch3co2)3ho·xh2o，三氟甲磺酸钬(cf3so3)3ho，氧化钬ho2o3，硫酸钬(iii)八水合物ho2(so4)3·8h2o，乙酰丙酮钬c15h21hoo6，高氯酸钬cl3h2hoo13，磷酸钬(iii)hopo4，一水合乙酸钬c6h9hoo6中的任意一种或任意两种以上的混合，其中x大于0。

39、可选地，所述稀土元素为er，所述稀土前驱体包括：氟化铒erf3，氯化铒(iii)ercl3·xh2o，溴化铒br3er，碘化铒eri3，高氯酸铒(iii)er(clo4)3，三氟甲磺酸铒(cf3so3)3er，异丙氧基铒(iii)c9h21ero3，草酸铒水合物er2(c2o4)3·yh2o,乙酸铒(iii)水合物(ch3co2)3er·zh2o，氧化铒er2o3，硝酸铒五水合物er(no3)3·5h2o，高氯酸铒(iii)cl3ero12，磷酸铒(水合物)erpo4·nh2o,硫酸铒(iii)八水化合物er2(so4)3·8h2o，六氟乙酰丙酮铒c15h3erf18o6，三(环戊二烯基)铒(iii)c15h15er，三(甲基环戊二烯基)铒(iii)c18h21er，三(正丁基环戊二烯基)铒(iii)c27h39er，三(异丙基环戊二烯基)铒(iii)c24h33er,三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮基)铒(iii)c33h57ero6，三[n，n-双(三甲基甲硅烷基)酰胺]铒(iii)[[(ch3)3si]2n]3er中的任意一种或任意两种以上的混合；其中，x、y、z、n均大于0。

40、可选地，所述稀土元素为tm，所述稀土前驱体包括：氟化铥(iii)tmf3，氯化铥tmcl3，溴化铥tmbr3，碘化铥tmi3，氧化铥tm2o3，乙酰丙酮铥c15h21o6tm，硫酸铥(iii)八水合物tm2(so4)3·8h2o，氯化铥(iii)六水合物tmcl3·6h2o，草酸铥(iii)c6o12tm2，水合草酸铥tm2(c2o4)3·xh2o，乙酸铥水合物tm(oocch3)3·yh2o，乙酸铥(iii)c6h9o6tm，碳酸铥(iii)水合物tm2(co3)3·zh2o，硝酸铥(iii)五水合物tm(no3)3·5h2o，三氟甲烷磺酸铥c3f9o9s3tm，三(环戊二烯)铥(iii)c15h15tm中的任意一种或任意两种以上的混合；其中，x、y、z均大于0。

41、可选地，所述稀土元素为yb，所述稀土前驱体包括：氟乙酰樟脑酸镱c36h42f9o6yb，三氟甲基磺酸镱yb(cf3so3)3，乙酸镱，异丙醇镱(iii)，硫酸镱，氮化镱，五水硝酸镱(ⅲ)，氟化镱，溴化镱，氯化镱(iii)cl3yb，碘化镱(ⅲ)，高氯酸镱(iii)cl3o12yb，过氯酸镱，三(环戊二烯基)镱(iii)c15h15yb，乙酰丙酮镱水合物c15h21o6yb，六氟戊二酰镱(iii)二水合物c15h3f18o6yb，三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)镱(iii)c33h57o6yb，十水合草酸镱c6h20o22yb2，碳酸镱(ⅲ)水合物yb2(co3)3·xh2o，三[n，n-双(三甲基甲硅烷基)酰胺]镱(iii)[[(ch3)3si]2n]3yb，硅化镱，硫化镱中的任意一种或任意两种以上的混合，其中x大于0。

42、可选地，所述稀土元素为lu，所述稀土前驱体包括：氧化镥lu2o3，氟化镥(iii)luf3，无水氯化镥lucl3，氯化镥(iii)六水合物lucl3·6h2o，溴化镥lubr3，碘化镥i3lu，高氯酸镥(iii)cl3luo12，水合硝酸镥lun3o9·xh2o，乙酸镥(iii)水合物(ch3co2)3lu·yh2o，硫酸镥(iii)lu2o12s3，硫酸镥(iii)八水合物lu2(so4)3·8h2o，三氟甲磺酸镥(cf3so3)3lu，乙酰丙酮镥c15h21luo6,乙酰丙酮镥水合物[ch3cochc(o)ch3]3lu·zh2o，三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮基)镥(iii)c33h56luo6中的任意一种或任意两种以上的混合；其中，x、y、z均大于0。

43、可选地，所述沉积包含：连续沉积方式或间歇式沉积方式。

44、可选地，所述耐等离子体涂层具有立方结构。

45、可选地，所述耐等离子体涂层具有结晶结构。

46、与现有技术相比，本发明技术方案至少具有如下有益效果：

47、本发明通过引入特定的气体分散剂对稀土前驱体中的亲油端和亲水端进行梳理，利用相似相溶原理，使得稀土前驱体的亲水端吸附在零部件本体的待处理面的表面亲水层，稀土前驱体的亲油端在吸附及分解过程中远离零部件本体的待处理面的表面亲水层，定向排列，大大降低前驱体分子中的亲油端相互结合聚集形成团簇颗粒的概率。即使亲油端之间有少量团聚，本发明将零部件本体的待处理面朝下设置，可以利用重力作用，使得该团聚物或分解的亲油端残基向下降落，远离所述待处理面。进一步地，本发明还设置零部件本体与第二加热器的表面之间的距离沿气体输送入口至气体出口的方向逐渐减小，用于补偿副产物带走的热量损失和温度降低，以提高零部件本体的待处理面的温场的均一性，进一步地提高本发明的耐腐蚀涂层的质量。