CN101752214A - 半导体加工腔室部件及其制造方法及半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体加工腔室部件及其制造方法及半导体加工设备，首先在腔室部件的表面涂一层Al、Al-Ni合金、Ti或P-Ni合金等金属打底层；然后在金属打底层之上涂一层Y2O3等陶瓷保护层。涂层结合强度高，可以减少腔室部件在使用、维护过程中破损的风险，能对腔室部件表面进行有效保护并减少颗粒产生，用于干法刻蚀机、离子注入机、CVD等设备，能降低设备的消耗成本并保证半导体加工工艺的正常进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体加工技术，尤其涉及一种半导体加工腔室部件及其制造方法及半导体加工设备。
背景技术
干法刻蚀机、离子注入机和CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相淀积)等设备是集成电路制造工艺中所使用到的重要半导体制造设备。在这几种设备中，以卤族元素为主的工艺气体通入真空腔体中，并对气体施加射频场以产生高密度等离子体。等离子体的轰击性和工艺气体的腐蚀性，会腐蚀暴露于等离子体氛围的工艺腔室部件，从而产生颗粒或金属杂质污染，给半导体加工工艺带来致命的影响，并能影响工艺腔室部件的使用寿命。所以这些工艺腔室部件必须要具备很好的抗化学腐蚀和等离子体轰击的性能。
石英零件、合金零件、陶瓷零件等，是半导体制造设备中最重要的零部件，在工艺环境中同样受到工艺气体和等离子体的腐蚀；并会逐渐损耗产生颗粒。
现有技术中，通过在石英零件、合金零件或陶瓷零件上进行氧化钇涂覆，对零部件进行保护，可以减少零部件的颗粒污染并增加抗腐蚀性。
上述现有技术至少存在以下缺点：
氧化钇与石英、合金、陶瓷等零件的结合力比较差，容易破损、脱落；另外，由于结合强度不够，使其只能用于零件平坦的表面，限制了其应用范围，不能对腔室部件表面进行有效保。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对腔室部件表面进行有效保护并减少颗粒产生的半导体加工腔室部件及其制造方法及半导体加工设备。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的半导体加工腔室部件，所述腔室部件的表面涂有金属打底层，所述金属打底层之上涂有陶瓷保护层。
本发明的上述的半导体加工腔室部件的制造方法，包括步骤：
首先，对所述腔室部件的表面进行喷砂处理；
然后，在所述腔室部件的表面沉积金属打底层；
之后，在所述金属打底层之上喷涂陶瓷保护层。
本发明的半导体加工设备，包括工艺腔室，所述工艺腔室包括上述的半导体加工腔室部件。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的半导体加工腔室部件及其制造方法及半导体加工设备，由于腔室部件的表面涂有金属打底层，金属打底层之上涂有陶瓷保护层，使陶瓷保护层与腔室部件之间能较好的结合，对腔室部件表面进行有效保护并减少颗粒产生。
附图说明
图1为本发明半导体加工腔室部件的结构示意图。
具体实施方式
本发明的半导体加工腔室部件，其较佳的具体实施方式如图1所示，腔室部件1的表面涂有金属打底层2，金属打底层2之上涂有陶瓷保护层3。
金属打底层2的材料可以为Al、Al-Ni合金、Ti、P-Ni合金等金属材料，或其中的两种以上材料的组合，也可以同其它的金属材料。
如果金属打底层2用Al-Ni合金材料，Al-Ni合金中可以包括以下至少一种物质相：Ni、Al2O3、NiO等。在Al-Ni合金中，Al、Ni之比可以为Al∶Ni＝4～7∶93～96，优选Al∶Ni＝5∶95，或选用其它的材料。
金属打底层1的厚度可以为50～100um，也可以根据需要选用其它的厚度。
陶瓷保护层3的材料可以包括Y2O3、Al2O3、SiC、Si3N4、BN、B4C等材料中的一种或多种，也可以选用其它的陶瓷材料。
陶瓷保护层3的厚度可以为50～500um，优选150～250um，也可以选用其它的厚度。
陶瓷保护层3的孔隙率可以小于6％。
腔室部件1的材质可以包括陶瓷、石英、合金材料等一种或多种材质，也可以是其它的材质。
本发明的上述半导体加工腔室部件的制造方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤：
首先，对腔室部件的表面进行喷砂处理。腔室部件的表面进行喷砂处理后的表面粗糙度Ra可以为4～10um，根据需要也可以选用其它的表面粗糙度Ra。
然后，在所述腔室部件的表面沉积金属打底层，金属打底层的表面粗糙度Ra可以为5～20um，根据需要也可以选用其它的表面粗糙度Ra。金属打底层的沉积方式可以采用电弧熔射、等离子喷涂等一种或多种方法。
之后，在金属打底层之上喷涂陶瓷保护层。陶瓷保护层的喷涂方式可以包括等离子喷涂沉积方法等。
本发明的半导体加工设备，其较佳的具体实施方式是，包括工艺腔室，工艺腔室包括上述的半导体加工腔室部件。
该半导体加工设备可以是干法刻蚀机、离子注入机、化学气相淀积设备等一种或多种设备，也可以是其它的半导体加工设备。
本发明通过对石英等腔室部件的有效保护，使得石英等腔室部件在工艺环境中，能有效减少颗粒的产生并增加抗等离子腐蚀性。
一个具体实施例：
在石英零件上施加保护层。具体流程包括：首先，对石英零件表面进行喷砂处理，控制表面粗糙度Ra为4～10um；然后，在石英零件表面，通过电弧熔射沉积一层Al-Ni合金作为喷涂前的打底层材料，Al-Ni合金优选的成为为5％Al+95％Ni，打底层的厚度为50～100um，粗糙度Ra为5～20um；之后，在打底层表面，通过等离子喷涂沉积一层高纯氧化钇作为保护层，喷涂的保护层厚度控制在50～500um，较佳的范围为150～250um，涂层孔隙率小于6％。制备出来带氧化钇涂层的石英零件，具有较高的涂层结合强度，提高了石英零件的使用寿命，并拓展了石英零件的应用范围。
上述实施例中，采用Al-Ni合金作为金属打底层材料，一方面，由于Al-Ni合金丝因在电弧熔射的作用下，与空气中氧发生反应而产生大量的热，从而提高反应粒子的温度；另一方面，金属熔射可获得较高的表面粗糙度。
本发明的方法制造的半导体加工腔室部件，具有更好的涂层结合强度，减少腔室部件在使用、维护过程中破损的风险，能对腔室部件表面进行有效保护并减少颗粒产生，从而降低设备的消耗成本并保证半导体加工工艺的正常进行。同时，可以拓展氧化钇等涂层在石英和陶瓷件上的广泛应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种半导体加工腔室部件，其特征在于，所述腔室部件的表面涂有金属打底层，所述金属打底层之上涂有陶瓷保护层。
2.根据权利要求1所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述金属打底层包括以下至少一种材料：Al、Al-Ni合金、Ti、P-Ni合金。
3.根据权利要求2所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述Al-Ni合金中包括以下至少一种物质相：Ni、Al2O3、NiO。
4.根据权利要求2或3所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述Al-Ni合金中，Al、Ni之比为：Al∶Ni＝4～7∶93～96。
5.根据权利要求4所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述Al-Ni合金中，Al、Ni之比为：Al∶Ni＝5∶95。
6.根据权利要求1或2所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述金属打底层的厚度为50～100um。
7.根据权利要求1所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述陶瓷保护层包含以下至少一种材料：Y2O3、Al2O3、SiC、Si3N4、BN、B4C。
8.根据权利要求1或7所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述陶瓷保护层的厚度为50～500um。
9.根据权利要求8所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述陶瓷保护层的厚度为150～250um。
10.根据权利要求8所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述陶瓷保护层的孔隙率小于6％。
11.根据权利要求1所述的半导体加工腔室部件，其特征在于，所述腔室部件的材质包括以下至少一种材质：陶瓷、石英、合金材料。
12.一种权利要求1至11任一项所述的半导体加工腔室部件的制造方法，其特征在于，包括步骤：
首先，对所述腔室部件的表面进行喷砂处理；
然后，在所述腔室部件的表面沉积金属打底层；
之后，在所述金属打底层之上喷涂陶瓷保护层。
13.根据权利要求12所述的半导体加工腔室部件的制造方法，其特征在于，所述腔室部件的表面进行喷砂处理后的表面粗糙度Ra为4～10um。
14.根据权利要求12所述的半导体加工腔室部件的制造方法，其特征在于，所述金属打底层的表面粗糙度Ra为5～20um。
15.根据权利要求14所述的半导体加工腔室部件的制造方法，其特征在于，所述金属打底层的沉积方式包括以下至少一种方式：电弧熔射、等离子喷涂。
16.根据权利要求12所述的半导体加工腔室部件的制造方法，其特征在于，所述陶瓷保护层的喷涂方式包括等离子喷涂沉积。
17.一种半导体加工设备，包括工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室包括权利要求1至11任一项所述的半导体加工腔室部件。
18.根据权利要求17所述的半导体加工设备，其特征在于，该半导体加工设备包括以下至少一种设备：
干法刻蚀机、离子注入机、化学气相淀积设备。
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