CN114645275A - 一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，属于半导体真空零部件技术领域，包括以下步骤，首先对产品进行阳极氧化处理；对产品除内壁以外的所有部位进行遮蔽保护；对产品进行人工喷砂；通过采用均匀熔射喷涂设备对产品表面进行等离子熔射喷涂，形成均匀的Y2O3涂层；去除产品的遮蔽部位，人工修饰突出尖锐部位，然后在恒温室内对产品进行干燥；对涂层表面进行封孔；对涂层表面进行清洁，去除易发生Partice的涂层；干燥产品上的水分后无尘室进行包装。本发明方法通过在产品上均匀喷涂上一层均匀的抗等离子体的Y2O3涂层，可以均匀的吸附反应生成的聚合物，延长部件的使用时间，降低生产成本，减少Particle，使得晶圆品质得到了很好的改善。

Description

一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法
技术领域
本发明属于半导体真空零部件技术领域，具体涉及一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制 备方法。
背景技术
半导体刻蚀Chamber零部件的使用寿命以及粉尘Particle一直是客户比较关心的问题， 目前业内常规使用手段为硬质阳极氧化，但随着刻蚀使用时间延长，传统的单一阳极氧化刻 蚀腔壁无法吸附住一些反应生成的聚合物，容易造成Particle异常。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，通过在 产品上均匀喷涂上一层均匀的抗等离子体的Y2O3涂层，可以均匀的吸附反应生成的聚合物， 延长部件的使用时间，降低生产成本，减少Particle，使得晶圆品质得到了很好的改善。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，包括以下步骤：
a)对产品进行阳极氧化处理；
b)对产品除内壁以外的所有部位进行遮蔽保护；
c)对产品进行人工喷砂；
d)通过采用均匀熔射喷涂设备对产品表面进行等离子熔射喷涂，形成均匀的Y2O3涂层；
e)去除产品的遮蔽部位，人工修饰突出尖锐部位，然后在恒温室内对产品进行干燥；
f)对涂层表面进行封孔；
g)对涂层表面进行清洁，去除易发生Partice的涂层；
h)干燥产品上的水分，无尘室进行包装。
进一步，所述均匀熔射喷涂设备包括平台板、设置在所述平台板的中心且用于支撑所述 产品的升降平台、能够环绕所述产品进行喷涂的熔射喷枪、设置在熔射喷枪与产品之间的喷 涂散射板，所述喷涂散射板表面上均布有若干散射孔，所述熔射喷枪内的粉末通过所述散射 孔散射后喷涂在产品上，所述粉末在持续喷涂后能够堵塞所述散射孔，实现对产品表面的均 匀喷涂。
进一步，所述喷涂散射板从内到外依次包括内侧弧形板、中间环形板和外侧弧形板，各 内侧弧形板、各外侧弧形板分别组合呈环形，所述内侧弧形板、中间环形板和外侧弧形板上 对应开设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔内固定有一套筒，所述套筒伸出 所述内侧弧形板的外侧表面且依次伸入所述第二通孔和第三通孔，所述套筒的伸入第三通孔 的中部形成台阶。
进一步，所述套筒的外侧开设有一环槽，所述环槽内嵌合有一气囊，各气囊分别通过支 气管连接至主气管，所述套筒内侧开设有用于安装所述支气管的通道。
进一步，所述环槽的外侧壁通过若干端板封闭，所述端板的内环侧面与所述套筒铰接， 所述端板的外环侧面设置有橡胶块，所述端板的内侧面通过弹性复位装置与所述套筒连接， 所述气囊在充气后，能够将所述端板抵接，使得所述端板的外环侧面与所述第三通孔的内壁 配合。
进一步，所述外侧弧形板的底部通过一支杆连接有一直线滑块，所述直线滑块连接有一 螺杆，所述螺杆通过第一电机驱动转动，所述第一电机固定在平台板的底部，所述直线滑块 与一直线轨道滑动配合，所述直线轨道沿径向固定在所述平台板的底部，所述平台板上开设 有供所述支杆让位的开口槽。
进一步，所述熔射喷枪的底部固定有环形滑动部件，所述环形滑动部件与一环形轨道滑 动配合，所述环形轨道位于所述喷涂散射板的外侧且固定在所述平台板的上表面，所述环形 滑动部件的外侧设置有齿条，所述齿条与一齿轮配合，所述齿轮通过第二电机驱动转动，所 述第二电机固定在所述平台板的底部。
进一步，所述环形滑动部件包括安装板和环形滑块，所述熔射喷枪固定在所述安装板上， 所述环形滑块与所述环形轨道滑动配合，所述安装板上开设有条形安装槽，所述条形安装槽 沿着平台板的径向延伸，所述环形滑块上开设有连接孔，所述安装板与环形滑块之间通过螺 栓连接固定，通过调节螺栓的位置能够调节熔射喷枪的径向位置。
进一步，所述Y2O3涂层的厚度为200±20μm。
进一步，熔射喷枪的第一载气氩气的压力为30～60Psi，第二副气氦气的压力为30～60Psi， 送粉载气氩气的压力为20～60Psi，电压为35～39V，电流为700～900A。
本发明的有益效果在于：本发明一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，在等离子 熔射喷涂前预先对产品进行人工喷砂，可以使得产品上更容易形成Y2O3涂层，通过采用均匀 熔射喷涂设备对产品表面进行等离子熔射喷涂，保证了产品表面涂层喷涂的均匀性，整体的 耐等离子体的效果更好，减少了Particle的产生，也能避免产品在长期使用过程中耐等离子层 体的剥落，提高了装置的寿命。
本发明涂层制备方法，在涂层结束后，对涂层表面进行封孔，避免清洗液进入孔洞内， 再对涂层表面进行清洁，去除易发生Partice的涂层，能够进一步保证产品的耐等离子体的特 性，干燥产品上的水分，无尘室进行包装，避免灰尘的粘接。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本 领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本 发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明均匀熔射喷涂设备的结构示意图；
图2为本发明均匀熔射喷涂设备的俯视图；
图3为喷涂散射板的截面示意图；
图4为图3在A处的放大图；
图5为图1在B处的放大图；
图6为采用本发明实施例1涂层制备方法得到的产品Partice示意图；
图7为采用对比例常规的硬质阳极氧化方式得到的产品Partice示意图。
附图中标记如下：产品1、平台板2、升降平台3、熔射喷枪4、喷涂散射板5、散射孔6、内侧弧形板7、中间环形板8、外侧弧形板9、第一通孔10、第二通孔11、第三通孔12、套 筒13、环槽14、气囊15、支气管16、主气管17、端板18、橡胶块19、弹性复位装置20、 支杆21、直线滑块22、螺杆23、第一电机24、直线轨道25、开口槽26、环形轨道27、齿 条28、齿轮29、第二电机30、安装板31、环形滑块32、条形安装槽33、螺栓34。
具体实施方式
实施例1，如图1～5所示，本发明一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，包括以 下步骤：
a)对产品1进行阳极氧化处理；
b)对产品1除内壁以外的所有部位进行遮蔽保护，采用胶带进行遮蔽；
c)对产品1进行人工喷砂，可以对不同规格直径的产品1进行处理，在可变角度的旋转 工作台上进行，保证喷砂的均匀性；
d)通过采用均匀熔射喷涂设备对产品1表面进行等离子熔射喷涂，形成均匀的Y2O3涂 层；
e)去除产品1用胶带遮蔽的部位，人工修饰突出尖锐部位，然后在50℃恒温室内对产 品1进行干燥；
f)用Epoxy环氧塑封液对涂层表面进行封孔；
g)用干冰对涂层表面进行清洁，防止水分粘粘，去除易发生Partice的涂层；
h)干燥产品1上的水分，无尘室进行包装。
实施例2，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，均匀熔射喷涂设备包括平台 板2、设置在平台板2的中心且用于支撑产品1的升降平台3、能够环绕产品1进行喷涂的熔 射喷枪4、设置在熔射喷枪4与产品1之间的喷涂散射板5，平台板2呈圆形，升降平台3设置在平台板2的中心，上部用于对产品1进行支承，且升降平台3的底部还连接有旋转电机，根据需要还能进行转动。喷涂散射板5整体呈圆环形，高度高于产品1的上端面，整体位于产品1的外侧，与产品1之间相隔一定的距离。喷涂散射板5表面上均布有若干散射孔6， 各散射孔6的厚度和大小完全相同，根据产品1的不同可以进行选择，大体各种规格的产品 1对应的散射孔6直径在1～10mm之间。在进行熔射喷涂前，产品1位于平台板2的中心且 不能够转动，熔射喷枪4在平台板2的外侧边缘绕产品1旋转，熔射喷枪4内的粉末通过散 射孔6散射后喷涂在产品1上，当位于该侧的产品1外侧已经满足涂层的厚度时，粉末在持 续喷涂后能够堵塞散射孔6，使得该侧的粉末不再通过散射孔6进入到喷涂散射板5的内侧 并涂覆在产品1表面，避免重复喷涂造成的该侧涂层厚度过厚的问题，以实现对产品1表面 的均匀喷涂。
本实施例中，喷涂散射板5从内到外依次包括内侧弧形板7、中间环形板8和外侧弧形 板9，内侧弧形板7和外侧弧形板9均为六块，各内侧弧形板7、各外侧弧形板9分别组合呈环形，内侧弧形板7、中间环形板8和外侧弧形板9上对应开设有第一通孔10、第二通孔11 和第三通孔12，第一通孔10内固定有一套筒13，套筒13伸出内侧弧形板7的外侧表面且依 次伸入第二通孔11和第三通孔12，套筒13的端面与第三通孔12的外侧段部分形成所述散 射孔6，套筒13的伸入第三通孔12的中部形成台阶，在熔射喷枪4的喷涂过程中，粉末能 够在台阶上进行停留，更有益于散射孔6堵塞的形成，能让堵塞过程更稳定。
本实施例中，套筒13的外侧开设有一环槽14，环槽14内嵌合有一气囊15，各气囊15分别通过支气管16连接至主气管17，主气管17可以连接至气泵，通过气泵对气囊15进行 充气，套筒13内侧开设有用于安装支气管16的通道，可以便于支气管16通过，环槽14的 外侧壁通过若干端板18封闭，端板18的内环侧面与套筒13铰接，端板18的外环侧面设置 有橡胶块19，端板18的内侧面通过弹性复位装置20与套筒13连接，弹性复位装置20采用 复位扭簧，气囊15在充气后，能够将端板18抵接，使得端板18的外环侧面与第三通孔12 的内壁配合。气囊15在充满气后，能够膨胀从而超出环槽14，能够将套筒13定位在第三通 孔12内，同时通过端板18的作用能对第三通孔12与套筒13之间的间隙进行封闭，避免粉 末进入间隙内导致的粉末流量输送不稳定的问题，保证喷涂的均匀性。
本实施例中，外侧弧形板9的底部通过一支杆21连接有一直线滑块22，直线滑块22连 接有一螺杆23，螺杆23通过第一电机24驱动转动，第一电机24固定在平台板2的底部，直线滑块22与一直线轨道25滑动配合，直线轨道25沿径向固定在平台板2的底部，平台板 2上开设有供支杆21让位的开口槽26，喷涂结束后，第一电机24驱动螺杆23旋转，螺杆 23与直线滑块22配合能够驱动直线滑块22沿直线轨道25滑动，从而使得直线滑块22能够 通过支杆21带动外侧弧形板9沿着径向移动，实现了中间环形板8和外侧弧形板9之间的分 离，方便对散射孔6内的粉末进行清理，便于下次喷涂工艺的进行。
本实施例中，熔射喷枪4的底部固定有环形滑动部件，环形滑动部件与一环形轨道27滑 动配合，环形轨道27位于喷涂散射板5的外侧且固定在平台板2的上表面，环形滑动部件的 外侧设置有齿条28，齿条28与一齿轮29配合，齿轮29通过第二电机30驱动转动，第二电 机30固定在平台板2的底部。
本实施例中，环形滑动部件包括安装板31和环形滑块32，熔射喷枪4固定在安装板31 上，环形滑块32与环形轨道27滑动配合，安装板31上开设有条形安装槽33，条形安装槽33沿着平台板2的径向延伸，环形滑块32上开设有连接孔，安装板31与环形滑块32之间 通过螺栓34连接固定，通过调节螺栓34的位置能够调节熔射喷枪4的径向位置。
本实施例中，Y2O3涂层的厚度为200±20μm。
本实施例中，熔射喷枪的第一载气氩气的压力为30～60Psi，第二副气氦气的压力为 30～60Psi，送粉载气氩气的压力为20～60Psi，电压为35～39V，电流为700～900A。
对比例，图6为采用本发明实施例1涂层制备方法得到的产品Partice示意图。如图7所 示，对比例的产品1采用常规的硬质阳极氧化方式得到的产品Partice示意图，由此可以看出 采用常规的方式Partice点较多。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述 优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和 细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)对产品进行阳极氧化处理；
b)对产品除内壁以外的所有部位进行遮蔽保护；
c)对产品进行人工喷砂；
d)通过采用均匀熔射喷涂设备对产品表面进行等离子熔射喷涂，形成均匀的Y2O3涂层；
e)去除产品的遮蔽部位，人工修饰突出尖锐部位，然后在恒温室内对产品进行干燥；
f)对涂层表面进行封孔；
g)对涂层表面进行清洁，去除易发生Partice的涂层；
h)干燥产品上的水分，无尘室进行包装。
2.根据权利要求1所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述均匀熔射喷涂设备包括平台板、设置在所述平台板的中心且用于支撑所述产品的升降平台、能够环绕所述产品进行喷涂的熔射喷枪、设置在熔射喷枪与产品之间的喷涂散射板，所述喷涂散射板表面上均布有若干散射孔，所述熔射喷枪内的粉末通过所述散射孔散射后喷涂在产品上，所述粉末在持续喷涂后能够堵塞所述散射孔，实现对产品表面的均匀喷涂。
3.根据权利要求2所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述喷涂散射板从内到外依次包括内侧弧形板、中间环形板和外侧弧形板，各内侧弧形板、各外侧弧形板分别组合呈环形，所述内侧弧形板、中间环形板和外侧弧形板上对应开设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔内固定有一套筒，所述套筒伸出所述内侧弧形板的外侧表面且依次伸入所述第二通孔和第三通孔，所述套筒的伸入第三通孔的中部形成台阶。
4.根据权利要求3所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述套筒的外侧开设有一环槽，所述环槽内嵌合有一气囊，各气囊分别通过支气管连接至主气管，所述套筒内侧开设有用于安装所述支气管的通道。
5.根据权利要求4所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述环槽的外侧壁通过若干端板封闭，所述端板的内环侧面与所述套筒铰接，所述端板的外环侧面设置有橡胶块，所述端板的内侧面通过弹性复位装置与所述套筒连接，所述气囊在充气后，能够将所述端板抵接，使得所述端板的外环侧面与所述第三通孔的内壁配合。
6.根据权利要求5所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述外侧弧形板的底部通过一支杆连接有一直线滑块，所述直线滑块连接有一螺杆，所述螺杆通过第一电机驱动转动，所述第一电机固定在平台板的底部，所述直线滑块与一直线轨道滑动配合，所述直线轨道沿径向固定在所述平台板的底部，所述平台板上开设有供所述支杆让位的开口槽。
7.根据权利要求6所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述熔射喷枪的底部固定有环形滑动部件，所述环形滑动部件与一环形轨道滑动配合，所述环形轨道位于所述喷涂散射板的外侧且固定在所述平台板的上表面，所述环形滑动部件的外侧设置有齿条，所述齿条与一齿轮配合，所述齿轮通过第二电机驱动转动，所述第二电机固定在所述平台板的底部。
8.根据权利要求7所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述环形滑动部件包括安装板和环形滑块，所述熔射喷枪固定在所述安装板上，所述环形滑块与所述环形轨道滑动配合，所述安装板上开设有条形安装槽，所述条形安装槽沿着平台板的径向延伸，所述环形滑块上开设有连接孔，所述安装板与环形滑块之间通过螺栓连接固定，通过调节螺栓的位置能够调节熔射喷枪的径向位置。
9.根据权利要求1-8任一项所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：所述Y2O3涂层的厚度为200±20μm。
10.根据权利要求2-8任一项所述的半导体刻蚀腔耐等离子体涂层制备方法，其特征在于：熔射喷枪的第一载气氩气的压力为30～60Psi，第二副气氦气的压力为30～60Psi，送粉载气氩气的压力为20～60Psi，电压为35～39V，电流为700～900A。
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