CN114639584A - 半导体零部件、等离子体处理装置及形成复合涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体零部件、等离子体处理装置及形成复合涂层的方法，其中，半导体零部件包括：零部件本体；复合涂层，位于所述零部件本体的表面，包括交叠堆放的第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制所述第一耐腐蚀涂层的晶粒生长尺寸。所述复合涂层的最外层和与零部件本体接触的均为第一耐腐蚀涂层，所述半导体零部件能够抵御等离子体的腐蚀，还能够降低颗粒污染。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体零部件、等离子体处理装置及在零部件本体表面形成复合涂层的方法。
背景技术
在半导体器件的制造过程中，等离子刻蚀是将晶圆加工成设计图案的关键工艺。
在典型的等离子体刻蚀工艺中，工艺气体(如CF4、O2等)在射频(Radio Frequency，RF)激励作用下形成等离子体。这些等离子体在经过上电极和下电极之间的电场(电容耦合或者电感耦合)作用后与晶圆表面发生物理轰击作用及化学反应，从而刻蚀出具有特定结构的晶圆。
然而，在等离子体刻蚀工艺过程中，物理轰击及化学反应作用也会同样作用于刻蚀腔室内部所有与等离子体接触的半导体零部件，造成腐蚀，因此，业内迫切需要在零部件本体的表面制备一种性能优异的耐腐蚀涂层以抵御等离子体的腐蚀，且能够降低颗粒污染问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种半导体零部件、等离子体处理装置及在零部件本体的表面形成复合涂层，以提高耐等离子体腐蚀的能力，且能够降低颗粒污染问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体零部件，包括：零部件本体；复合涂层，位于所述零部件本体的表面，包括交替设置的第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述复合涂层的最外层和与零部件本体接触的均为第一耐腐蚀涂层，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制所述第一耐腐蚀涂层的晶粒生长尺寸。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层的材料相同或者不同。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物包括：YOF,Y5O4F7,Y6O5F8,Y7O6F9,Y17O14F23,LaOF,CeOF,CeO6F2,PrOF,NdOF,SmOF,EuOF,Eu3O2F5,Eu5O4F7,GdOF,Gd5O4F7,TbOF,DyOF,HoOF,ErOF,Er3O2F5,Er5O4F7,TmOF,YbOF,Yb5O4F7,Yb6O5F8,LuOF,Lu3O2F5,Lu5O4F7或Lu7O6F9中的至少一种。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物包括：Y4Al2O9,YAlO3,Y3Al5O12,LaAlO3,CeAlO3,Ce6AlO3,Pr4Al2O9,PrAlO3,PrAl11O18,Nd4Al2O9,NdAlO3,NdAl11O18,Sm4Al2O9,SmAlO3,Eu4Al2O9,EuAlO3,Eu3Al5O12,Gd4Al2O9,GdAlO3,Gd3Al5O12,Tb4Al2O9,TbAlO3,Tb3Al5O12,Dy4Al2O9,DyAlO3,Dy3Al5O12,Ho4Al2O9,HoAlO3,Ho3Al5O12,Er4Al2O9,ErAlO3,Er3Al5O12,Tm4Al2O9,TmAlO3,Tm3Al5O12,Yb4Al2O9,Yb6Al10O24,Lu4Al2O9,LuAlO3或Lu3Al5O12中的至少一种。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物包括：Y2SiO5,Y2Si2O7,La2SiO5,La2Si2O7,Ce2SiO5,Pr2SiO5,Pr2Si2O7,Nd2SiO5,Nd4Si3O12,Nd2Si2O7,Sm2SiO5,Sm4Si3O12,Sm2Si2O7,Eu2SiO5,EuSiO3,Eu2Si2O7,Gd2SiO5,Gd4Si3O12,Gd2Si2O7,Tb2SiO5,Tb2Si2O7,Dy2SiO5,Dy4Si3O12,Dy2Si2O7,Ho2SiO5,Er2Si2O7,Er2SiO5,Er4Si3O12,Er2Si2O7,Tm2SiO5,Tm2Si2O7,Yb2SiO5,Yb4Si3O12,Yb2Si2O7,Lu2SiO5,Lu4Si3O12或Lu2Si2O7中的至少一种。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土金属的结晶氧化物，所述稀土金属的结晶氧化物包括LaO,La2O3,CeO,Ce2O3,CeO2,PrO,Pr2O3,Pr6O11,PrO2,NdO,Nd2O3,SmO,Sm2O3,EuO,Eu2O3,Gd2O3,Tb2O3,Tb4O7,TbO2,Dy2O3,Ho2O3,Er2O3,Tm2O3,YbO,Yb2O3或Lu2O3中的至少一种。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土金属的结晶氟化物，所述稀土金属的结晶氟化物包括YF3,LaF3,CeF3,CeF4,PrCl3,PrCl4,NdF3,SmF2,SmF3,EuF2,EuF3,GdF3,TbF3,TbF4,DyF3,HoF3,ErF3,TmF2,TmF3,YbF3或LuF3中的至少一种。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒为柱状晶粒；所述第二耐腐蚀涂层的晶粒为细碎晶粒。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒宽度方向尺寸大于100纳米；所述第二耐腐蚀涂层的晶粒宽度方向尺寸小于100纳米。
可选的，第一耐腐蚀涂层的厚度为10纳米～5000纳米；所述第二耐腐蚀涂层的厚度为1纳米～100纳米。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为结晶结构或非晶结构。
相应的，本发明还提供一种等离子体处理装置，包括：反应腔，其内为等离子体环境；上述半导体零部件，位于所述反应腔内，暴露于所述等离子体环境中。
可选的，所述等离子体环境中包含氟、氯、氧或氢等离子体中的至少一种。
可选的，所述等离子体处理装置为等离子体刻蚀装置或者等离子体清洗装置。
可选的，当等离子体处理装置为电感耦合等离子体处理装置时，所述零部件包括：陶瓷板、内衬套、气体喷嘴、气体分配板、气管法兰、静电吸盘组件、覆盖环、聚焦环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。
可选的，当等离子体处理装置为电容耦合等离子体处理装置时，所述零部件包括：喷淋头、上接地环、移动环、气体分配板、气体缓冲板、静电吸盘组件、下接地环、覆盖环、聚焦环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。
相应的，本发明还提供一种在零部件本体表面形成复合涂层的方法，包括：提供零部件本体；在所述零部件本体的表面形成上述复合涂层。
可选的，所述第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层的形成工艺包括：物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺中的至少一种。
可选的，所述复合涂层的熔点为Tm；当所述第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层的形成工艺为物理气相沉积工艺时，形成第一耐腐蚀涂层的温度范围为：1/3Tm～1/2Tm，形成第二耐腐蚀涂层的温度范围小于1/3Tm。
可选的，当所述复合涂层的材料为氧化钇时，形成第一耐腐蚀涂层的温度范围为：800摄氏度～1200摄氏度，形成第二耐腐蚀涂层的温度范围为小于800摄氏度。
可选的，形成所述第一耐腐蚀涂层的速率为第一速率，形成所述第二耐腐蚀涂层的速率为第二速率，所述第二速率小于第一速率的1/2。
可选的，当所述复合涂层为氧化钇时，所述第一速率的范围为：0.5纳米/秒～5纳米/秒，所述第二速率的范围为0.01纳米/秒～0.3纳米/秒。
可选的，在形成所述复合涂层的过程中，还包括：利用辅助增强源进行处理；所述辅助增强源还包括：等离子体源、离子束源、微波源或射频源中的至少一种。
可选的，在辅助增强源的作用下，形成第一耐腐蚀涂层的功率为第一功率，形成第二耐腐蚀涂层的功率为第二功率，所述第二功率小于第一功率的1/2。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的半导体零部件中，所述零部件本体的表面具有复合涂层，所述复合涂层包括第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制第一耐腐蚀涂层的晶粒生长，防止第一耐腐蚀涂层中产生大晶粒，这样，所述半导体零部件暴露于等离子体环境中，不易沿大晶粒边缘扩散使得大颗粒发生脱落，因此，有利于降低颗粒污染，以更好地满足制程要求。另外，与零部件本体接触的复合涂层为第一耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层与零部件本体的结合力较强，且所述复合涂层的最外层为第一耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸较第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大，具有较强的耐腐蚀能力，能够提高零部件本体免受等离子体的腐蚀。
附图说明
图1为本发明一种等离子体处理装置的结构示意图；
图2为本发明另一种等离子体处理装置的结构示意图；
图3为本发明一种半导体零部件的结构示意图；
图4是本发明在零部件本体表面形成复合涂层的工艺流程图；
图5是本发明用于物理气相沉积工艺的装置示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，迫切需要在零部件本体的表面制备一种性能优异的耐腐蚀涂层以抵御等离子体的腐蚀和降低颗粒污染问题，为此，本发明致力于提供一种半导体零部件、等离子体处理装置及在零部件本体表面形成复合涂层的方法，所述半导体零部件在等离子体环境中耐腐蚀能力较强，且能够降低颗粒污染问题，以下进行详细说明：
图1为本发明一种等离子体处理装置的结构示意图。
请参考图1，等离子体反应装置包括：反应腔100，反应腔100内为等离子体环境，半导体零部件和反应腔100内部腔壁暴露于等离子体环境中，所述等离子体包括含F等离子体、含Cl等离子体、含H等离子体或含O等离子体中的至少一种。
等离子体反应装置还包括：基座101，所述基座101的上方设置静电夹盘103，所述静电夹盘103内设置电极(图中未标出)，所述电极与直流电源DC连接，用于产生静电吸附以固定待处理基片W，等离子体用于对待处理基片W进行处理。由于等离子体具有较强的腐蚀性，为了防止暴露于等离子体环境中的半导体零部件的表面被等离子体腐蚀，因此需要在零部件本体的表面涂覆复合涂层。
在本实施例中，等离子体反应装置为电容耦合等离子体反应装置，相应的，暴露于等离子体环境中的半导体零部件包括：喷淋头102、上接地环104、移动环、气体分配板105、气体缓冲板、静电吸盘组件103、下接地环106、覆盖环107、聚焦环108、绝缘环、等离子体约束装置109中的至少一种。
图2为本发明另一种等离子体处理装置的结构示意图。
在本实施例中，等离子体反应装置为电感耦合等离子体反应装置，相应的，暴露于等离子体环境中的半导体零部件包括：陶瓷板、内衬套200、气体喷嘴201、气体分配板、气管法兰、静电吸盘组件202、覆盖环203、聚焦环204、绝缘环和等离子体约束装置205中的至少一种。
在等离子体刻蚀工艺过程中，物理轰击及化学反应作用也会同样作用于反应腔内部所有与等离子体接触的半导体零部件，对半导体零部件造成腐蚀，长时间的暴露于等离子体腐蚀环境中，半导体零部件的表面结构将遭受破坏，会造成本体成分的析出，本体成分脱离表面形成微小颗粒，污染晶圆。半导体先进制对微小颗粒污染具有严苛的要求，例如大于45nm的颗粒数为0颗，因此，需要在等离子体反应装置中的零部件本体的表面涂覆复合涂层来抵御等离子体的腐蚀。
以下对半导体零部件进行详细说明：
图3为本发明一种半导体零部件的结构示意图。
请参考图3，半导体零部件包括：零部件本体300；复合涂层301，位于所述零部件本体300的表面，包括交替设置的第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b，所述第一耐腐蚀涂层301a的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层301b的晶粒尺寸，所述复合涂层301的最外层和与零部件本体300接触的均为第一耐腐蚀涂层301a，所述第二耐腐蚀涂层301b用于抑制所述第一耐腐蚀涂层301a的晶粒生长尺寸。
所述零部件本体300的材料包括：铝合金、碳化硅、硅、石英或陶瓷等中的至少一种。
所述零部件本体300的表面具有复合涂层301，当所述半导体零部件暴露于等离子体环境中时，由于所述复合涂层301具有较强的耐腐蚀能力，因此，所述复合涂层301能够保护所述零部件本体300，防止零部件本体300受到等离子体的腐蚀，有利于提高半导体零部件的使用寿命。
所述复合涂层301包括第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b，所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b的材料相同或者不同，当所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b的材料不同时，形成所述第一耐腐蚀涂层301a之后，需更换材料，以形成具有与第一耐腐蚀涂层301a材料不同的第二耐腐蚀涂层301b。
所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b为结晶结构或非晶结构。
在一种实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b为稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物包括：YOF,Y5O4F7,Y6O5F8,Y7O6F9,Y17O14F23,LaOF(镧氧氟),CeOF，CeO6F2,PrOF(镨氧氟),NdOF(钕氧氟),SmOF(钐氧氟),EuOF(铕氧氟),Eu3O2F5,Eu5O4F7,GdOF(钆氧氟),Gd5O4F7,TbOF(铽氧氟),DyOF(镝氧氟),HoOF(钬氧氟),ErOF(铒氧氟),Er3O2F5,Er5O4F7,TmOF(铥氧氟),YbOF(镱氧氟),Yb5O4F7,Yb6O5F8,LuOF(镥氧氟),Lu3O2F5,Lu5O4F7或Lu7O6F9中的至少一种。
在另一种实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b为稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物包括：Y4Al2O9、YAlO3、Y3Al5O12,LaAlO3,CeAlO3(铈铝氧),Ce6AlO3,Pr4Al2O9(镨铝氧),PrAlO3,PrAl11O18,Nd4Al2O9,NdAlO3(钕铝氧),NdAl11O18,Sm4Al2O9(钐铝氧),SmAlO3,Eu4Al2O9(铕铝氧)、EuAlO3、Eu3Al5O12,Gd4Al2O9(钆铝氧)、GdAlO3、Gd3Al5O12,Tb4Al2O9(铽铝氧)、TbAlO3、Tb3Al5O12,Dy4Al2O9(镝铝氧)、DyAlO3、Dy3Al5O12,Ho4Al2O9(钬铝氧)、HoAlO3、Ho3Al5O12,Er4Al2O9(铒铝氧)、ErAlO3、Er3Al5O12,Tm4Al2O9(铥铝氧)、TmAlO3、Tm3Al5O12,Yb4Al2O9(镱铝氧)、Yb6Al10O24,Lu4Al2O9(镥铝氧)、LuAlO3或Lu3Al5O12中的至少一种。
在又一实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b为稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物包括：Y2SiO5,Y2Si2O7,La2SiO5(镧硅氧),La2Si2O7,Ce2SiO5(铈硅氧),Pr2SiO5(镨硅氧),Pr2Si2O7,Nd2SiO5(钕硅氧),Nd4Si3O12,Nd2Si2O7,Sm2SiO5(钐硅氧),Sm4Si3O12,Sm2Si2O7,Eu2SiO5(铕硅氧),EuSiO3,Eu2Si2O7,Gd2SiO5(钆硅氧),Gd4Si3O12,Gd2Si2O7,Tb2SiO5(铽硅氧),Tb2Si2O7,Dy2SiO5(镝硅氧),Dy4Si3O12,Dy2Si2O7,Ho2SiO5(钬硅氧),Er2Si2O7(铒硅氧),Er2SiO5,Er4Si3O12,Er2Si2O7,Tm2SiO5(铥硅氧),Tm2Si2O7,Yb2SiO5,Yb4Si3O12,Yb2Si2O7,Lu2SiO5,Lu4Si3O12或Lu2Si2O7中的至少一种。
在再一实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a与第二耐腐蚀涂层301b为稀土金属的结晶氧化物，所述稀土金属的结晶氧化物包括LaO,La2O3,CeO,Ce2O3,CeO2,PrO,Pr2O3,Pr6O11,PrO2,NdO,Nd2O3,SmO,Sm2O3,EuO,Eu2O3,Gd2O3,Tb2O3,Tb4O7,TbO2,Dy2O3,Ho2O3,Er2O3,Tm2O3,YbO,Yb2O3或Lu2O3中的至少一种。
在其它实施例中，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土金属的结晶氟化物，所述稀土金属的结晶氟化物包括YF3,LaF3,CeF3,CeF4,PrCl3,PrCl4,NdF3,SmF2,SmF3,EuF2,EuF3,GdF3,TbF3,TbF4,DyF3,HoF3,ErF3,TmF2,TmF3,YbF3或LuF3中的至少一种。
在形成第一耐腐蚀涂层301a的过程中，由于热效应的累积效应，当所述第一耐腐蚀涂层301a沉积到一定厚度时，分子流突破成核能量势垒大量成核，迅速团聚生长，将随机地产生异常大的晶粒。为了防止异常大晶粒的产生，在本实施中，所述第一耐腐蚀涂层301a的厚度范围为：10纳米～5000纳米。在所述第一耐腐蚀涂层301a的厚度范围内，所述第一耐腐蚀涂层301a不易产生大晶粒，所述第一耐腐蚀涂层301a的晶粒为柱状晶粒。所述第二耐腐蚀涂层301b的晶粒尺寸大于第一耐腐蚀涂层301a的晶粒尺寸，因此，所述第二耐腐蚀涂层301b能够用于抑制所述第一耐腐蚀涂层301a产生大晶粒。具体的，所述第二耐腐蚀涂层301b的晶粒为细碎晶粒，且所述第二耐腐蚀涂层301b的厚度为1纳米～100纳米。
选择所述第二耐腐蚀涂层301b的厚度的意义在于：若所述第二耐腐蚀涂层301b的厚度小于1纳米，使所述第二耐腐蚀涂层301b难以抑制第一耐腐蚀涂层301a中产生大晶粒，所述第一耐腐蚀涂层301a内若产生大晶粒，大晶粒会优先受到腐蚀，并且等离子体会沿着大晶粒与周围晶粒之间的晶界进行渗透腐蚀，破坏大晶粒与周围晶粒的结合，当超过临界结合强度，大颗粒会发生脱落，形成微小颗粒污染物，散落在刻蚀腔体中，不能更好满足制程需求；若所述第二耐腐蚀涂层301b的厚度大于100纳米，则会引起所述第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b耐腐蚀性能的突变，造成性能不稳定。
在本实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层301b的晶粒尺寸，具体的，所述第一耐腐蚀涂层301a的晶粒宽度方向尺寸大于100纳米；所述第二耐腐蚀涂层301b的晶粒宽度方向尺寸小于100纳米。这样设置的意义在于：使得第二耐腐蚀涂层301b既发挥限制第一耐腐蚀涂层301a中大颗粒异常长大的作用，又保持第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b的耐腐蚀效果的平稳过渡，保持反应腔内环境的稳定性。
在本实施例中，所述第一耐腐蚀涂层301a分布于所述零部件本体300的表面和复合涂层301的表面，这样设置的意义在于：第一耐腐蚀涂层301a的晶粒是柱状晶，晶粒较大，相比细碎晶粒，与零部件本体300的结合强度更高一些，因此作为与零部件本体300结合的第一层，使得复合涂层301整体与零部件本体300的结合强度较强；同时，第一耐腐蚀涂层301a晶粒为柱状晶，晶粒较大，相比细碎晶粒，具有更少的晶界，耐腐蚀效果更好一些，因此作为复合涂层301最表面的涂层，充分发挥耐腐蚀效果。
图4是本发明在零部件本体表面形成复合涂层的工艺流程图。
请参考图4，步骤S1：提供零部件本体；步骤S2：在所述零部件本体的表面形成上述的复合涂层，所述复合涂层包括交替设置的第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述复合涂层的最外层和与零部件本体接触的均为第一耐腐蚀涂层，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制所述第一耐腐蚀涂层的晶粒生长。
如下结合用于物理气相沉积工艺的装置示意图进行详细说明：
图5是本发明用于物理气相沉积工艺的装置示意图。
请参考图5，用于物理气相沉积工艺的装置包括：真空腔400；靶材401，位于所述真空腔400内底部；零部件本体300，位于所述真空腔400内，与靶材401相对设置；激发装置402，用于激发所述靶材401内的原子，在所述零部件本体300的表面形成复合涂层301。
在一种实施例中，在所述零部件本体300的表面形成复合涂层301的方法包括：所述复合涂层301的熔点为Tm，使零部件本体300的温度范围T1为1/3Tm～1/2Tm，在零部件本体300的表面形成第一耐腐蚀涂层301a；形成第一耐腐蚀涂层301a之后，使零部件本体300的温度范围T2为小于1/3Tm，在所述第一耐腐蚀涂层301a的表面形成第二耐腐蚀涂层301b，经过多次循环形成所述复合涂层301，所述复合涂层301包括若干交替设置的第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b。
通过改变所述零部件本体300的温度形成所述复合涂层301的原理包括：当零部件本体300的加热温度低于复合涂层301的熔点Tm的1/3时，所述复合涂层301的生长受限于分子流在零部件本体300表面的扩散，表现出细碎的晶粒生长模式；当零部件本体300的温度高于复合涂层301的熔点Tm的1/3时，由于分子流在沉淀表面的扩散，会表现出柱状晶粒的生长模式。
用于物理气相沉积工艺的装置还包括：辅助增强源(图中未示出)，所述辅助增强源用于增加分子流在零部件本体的表面扩散，在降低零部件本体300温度的同时起到改善复合涂层301沉积形貌特征的作用。其中，所述辅助增强源包括：等离子体源、离子束源、微波源或射频源中的至少一种。
以Y2O3为例，在没有辅助增强源的条件下，800摄氏度<T1<1200摄氏度，T2<800摄氏度；在辅助增强源的条件下，零部件本体的加热温度可以大幅降低，T1<300摄氏度，T2<200摄氏度。
在另一种实施例中，在所述零部件本体300的表面形成复合涂层301的方法包括：利用所述辅助增强源，使辅助增强源的功率为第一功率P1时，在零部件本体300的表面形成第一耐腐蚀涂层301a；形成所述第一耐腐蚀涂层301a之后，利用所述辅助增强源，使辅助增强源的功率为第二功率P2，且第二功率P2小于1/2的第一功率P1，在所述第一耐腐蚀涂层301a的表面形成第二耐腐蚀涂层301b，经过多次循环，使辅助增强源在第一功率P1和第二功率P2之间进行切换，形成所述复合涂层301，所述复合涂层301包括多层交互堆叠的第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b。以Y2O3为例，在等离子体辅助增强源的条件下，第一功率P1为6kw时，第二功率P2可以为1kw或者更低。
在又一实施例中，在所述零部件本体300的表面形成复合涂层301的方法包括：通过调节靶材401的激发能量，使沉积速率为第一速率V1，在所述零部件本体300的表面形成第一耐腐蚀涂层301a；形成所述第一耐腐蚀涂层301a之后，通过调节靶材401的激发能量，使沉积速率为第二速率V2，在所述第一耐腐蚀涂层301a的表面形成第二耐腐蚀涂层301b，经过多次循环，使沉积速率在第一速率V1和第二速率V2之间进行切换，形成所述复合涂层301，所述复合涂层301包括多层交互堆叠的第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b。
通过调节靶材的激发能量，调节沉积速率形成第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b的原理包括：当靶材401激发出的分子流处于过饱和的沉积环境中时，晶粒的生长过程中又充足的分子进行成核和生长，因此，形成柱状晶型的第一耐腐蚀涂层301a；当靶材401激发出的分子流处于欠饱和的沉积环境中时，晶粒的生长过程受到分子成核数量的限制而只能以细碎的晶粒生长方式进行，即：形成细碎晶的第二耐腐蚀涂层301b。
以Y2O3为例，形成所述第一耐腐蚀涂层301a的第一速率V1在0.5纳米/秒～5纳米/秒之间时，形成所述第二耐腐蚀涂层301b的第二速率V2在0.01纳米/秒～0.3纳米/秒。
所述第二耐腐蚀涂层301b能够发挥限制第一耐腐蚀涂层101晶粒长大功能的原理包括：在物理气相沉积工艺过程中，被激发的分子流经过输运到达零部件本体300的表面，形核并生长，形成第一耐腐蚀涂层301a。在这些过程中，第一耐腐蚀涂层101的分子流以柱状方式在零部件本体300上生长，其结晶热效应的不断累积，使得后续到达的分子流形核和生长所需的势垒不断降低，当降低到临界值以下时，会产生晶粒的迅速产生形成晶核并长大，形成异常大的晶粒。而在达到临界值之前，通过调控分子流形核和生长方式所需的环境条件，例如零部件本体的温度、辅助增强源能量以及沉积速率等，实现分子流在零部件本体300上生长方式由柱状晶粒方式向细碎晶粒方式的改变，降低随机大颗粒的产生。
所述第一耐腐蚀涂层301a和第二耐腐蚀涂层301b的形成工艺除了上述物理气相沉积工艺之外，还可以是化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺中的至少一种。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离。本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (24)
1.一种半导体零部件，其特征在于，包括：
零部件本体；
复合涂层，位于所述零部件本体的表面，包括交替设置的第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述复合涂层的最外层和与零部件本体接触的均为第一耐腐蚀涂层，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制所述第一耐腐蚀涂层的晶粒生长尺寸。
2.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层的材料相同或者不同。
3.如权利要求2所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧和氟形成的结晶复合化合物包括：YOF，Y5O4F7，Y6O5F8，Y7O6F9，Y17O14F23,LaOF,CeOF,CeO6F2,PrOF,NdOF,SmOF,EuOF,Eu3O2F5,Eu5O4F7,GdOF,Gd5O4F7,TbOF,DyOF,HoOF,ErOF,Er3O2F5,Er5O4F7,TmOF,YbOF,Yb5O4F7,Yb6O5F8,LuOF,Lu3O2F5，Lu5O4F7或Lu7O6F9中的至少一种。
4.如权利要求2所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化铝形成的结晶复合化合物包括：Y4Al2O9,YAlO3,Y3Al5O12,LaAlO3,CeAlO3,Ce6AlO3,Pr4Al2O9,PrAlO3,PrAl11O18,Nd4Al2O9,NdAlO3,NdAl11O18,Sm4Al2O9,SmAlO3,Eu4Al2O9,EuAlO3,Eu3Al5O12,Gd4Al2O9,GdAlO3,Gd3Al5O12,Tb4Al2O9,TbAlO3,Tb3Al5O12,Dy4Al2O9,DyAlO3,Dy3Al5O12,Ho4Al2O9,HoAlO3,Ho3Al5O12,Er4Al2O9,ErAlO3,Er3Al5O12,Tm4Al2O9,TmAlO3,Tm3Al5O12,Yb4Al2O9,Yb6Al10O24,Lu4Al2O9,LuAlO3或Lu3Al5O12中的至少一种。
5.如权利要求2所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物，所述稀土元素与氧化硅形成的结晶复合化合物包括：Y2SiO5,Y2Si2O7,La2SiO5,La2Si2O7,Ce2SiO5,Pr2SiO5,Pr2Si2O7,Nd2SiO5,Nd4Si3O12,Nd2Si2O7,Sm2SiO5,Sm4Si3O12,Sm2Si2O7,Eu2SiO5,EuSiO3,Eu2Si2O7,Gd2SiO5,Gd4Si3O12,Gd2Si2O7,Tb2SiO5,Tb2Si2O7,Dy2SiO5,Dy4Si3O12,Dy2Si2O7,Ho2SiO5,Er2Si2O7,Er2SiO5,Er4Si3O12,Er2Si2O7,Tm2SiO5,Tm2Si2O7,Yb2SiO5,Yb4Si3O12,Yb2Si2O7,Lu2SiO5,Lu4Si3O12或Lu2Si2O7中的至少一种。
6.如权利要求2所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土金属的结晶氧化物，所述稀土金属的结晶氧化物包括LaO,La2O3,CeO,Ce2O3,CeO2,PrO,Pr2O3,Pr6O11,PrO2,NdO,Nd2O3,SmO,Sm2O3,EuO,Eu2O3,Gd2O3,Tb2O3,Tb4O7,TbO2,Dy2O3,Ho2O3,Er2O3,Tm2O3,YbO,Yb2O3或Lu2O3中的至少一种。
7.如权利要求2所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为稀土金属的结晶氟化物，所述稀土金属的结晶氟化物包括YF3,LaF3,CeF3,CeF4,PrCl3,PrCl4,NdF3,SmF2,SmF3,EuF2,EuF3,GdF3,TbF3,TbF4,DyF3,HoF3,ErF3,TmF2,TmF3,YbF3或LuF3中的至少一种。
8.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒为柱状晶粒；所述第二耐腐蚀涂层的晶粒为细碎晶粒。
9.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒宽度方向尺寸大于100纳米；所述第二耐腐蚀涂层的晶粒宽度方向尺寸小于100纳米。
10.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，第一耐腐蚀涂层的厚度为10纳米～5000纳米；所述第二耐腐蚀涂层的厚度为1纳米～100纳米。
11.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层与第二耐腐蚀涂层为结晶结构或非晶结构。
12.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
反应腔，其内为等离子体环境；
如权利要求1至权利要求11任一项所述的半导体零部件，位于所述反应腔内，暴露于所述等离子体环境中。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体环境中包含氟、氯、氧或氢等离子体中的至少一种。
14.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置为等离子体刻蚀装置或者等离子体清洗装置。
15.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于，当等离子体处理装置为电感耦合等离子体处理装置时，所述零部件包括：陶瓷板、内衬套、气体喷嘴、气体分配板、气管法兰、静电吸盘组件、覆盖环、聚焦环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。
16.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于，当等离子体处理装置为电容耦合等离子体处理装置时，所述零部件包括：喷淋头、上接地环、移动环、气体分配板、气体缓冲板、静电吸盘组件、下接地环、覆盖环、聚焦环、绝缘环或等离子体约束装置中的至少一种。
17.一种在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，包括：
提供零部件本体；
在所述零部件本体的表面形成如权利要求1至权利要求11任一项所述的复合涂层，所述复合涂层包括交替设置的第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层，所述第一耐腐蚀涂层的晶粒尺寸大于第二耐腐蚀涂层的晶粒尺寸，所述复合涂层的最外层和与零部件本体接触的均为第一耐腐蚀涂层，所述第二耐腐蚀涂层用于抑制所述第一耐腐蚀涂层的晶粒生长尺寸。
18.如权利要求17所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，所述第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层的形成工艺包括：物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺中的至少一种。
19.如权利要求18所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，所述复合涂层的熔点为Tm；当所述第一耐腐蚀涂层和第二耐腐蚀涂层的形成工艺为物理气相沉积工艺时，形成第一耐腐蚀涂层的温度范围为：1/3Tm～1/2Tm，形成第二耐腐蚀涂层的温度范围小于1/3Tm。
20.如权利要求19所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，当所述复合涂层的材料为氧化钇时，形成第一耐腐蚀涂层的温度范围为：800摄氏度～1200摄氏度，形成第二耐腐蚀涂层的温度范围为小于800摄氏度。
21.如权利要求18所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，形成所述第一耐腐蚀涂层的速率为第一速率，形成所述第二耐腐蚀涂层的速率为第二速率，所述第二速率小于第一速率的1/2。
22.如权利要求21所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，当所述复合涂层为氧化钇时，所述第一速率的范围为：0.5纳米/秒～5纳米/秒，所述第二速率的范围为0.01纳米/秒～0.3纳米/秒。
23.如权利要求18所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，在形成所述复合涂层的过程中，还包括：利用辅助增强源进行处理；所述辅助增强源包括：等离子体源、离子束源、微波源或射频源中的至少一种。
24.如权利要求23所述的在零部件本体表面形成复合涂层的方法，其特征在于，在辅助增强源的作用下，形成第一耐腐蚀涂层的功率为第一功率，形成第二耐腐蚀涂层的功率为第二功率，所述第二功率小于第一功率的1/2。
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