CN114686848B - 半导体零部件、半导体处理装置及形成耐腐蚀涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体零部件、半导体处理装置及耐腐蚀涂层的形成方法，其中，半导体零部件包括：零部件本体；耐腐蚀涂层，位于所述零部件本体的表面，其为稀土金属掺杂类金刚石涂层。所述半导体零部件的耐腐蚀性能较好。
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、半导体处理装置及形成耐腐蚀涂层的方法。
背景技术
铝材因其具有良好的传导特性、易于制造以及可以以合理的价格得到的特点，因而广泛用作半导体处理装置中半导体零部件的制造材料。然而，铝材本身易于和氯气等腐蚀气体反应，引起等半导体处理装置零部件自身的腐蚀，并成为反应腔内颗粒污染物源。
因此，迫切需要寻求一种耐腐蚀涂层以保护零部件本体免受损伤。
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、半导体处理装置及形成耐腐蚀涂层的方法，以保护零部件本体免受损伤。
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；耐腐蚀涂层，位于所述零部件本体的表面，其为稀土金属掺杂类金刚石涂层。
可选的，所述耐腐蚀涂层中包括sp3碳和sp2碳，且sp3碳与sp2碳的比例为：1:5～1:1。
可选的，sp3碳与sp2碳的比例为：1:3～1:1。
可选的，所述耐腐蚀涂层中稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钇中的至少一种。
可选的，所述耐腐蚀涂层中稀土元素的原子百分比为：0.8％～10％。
可选的，所述耐腐蚀涂层的厚度为：0.1微米～50微米。
可选的，所述耐腐蚀涂层为非晶结构。
相应的，本发明还提供一种半导体处理装置，包括：反应腔；上述的半导体零部件，位于所述反应腔内。
可选的，所述半导体处理装置为等离子体刻蚀装置或化学气相沉积装置。
可选的，所述半导体处理装置包括：反应腔，其侧壁设置基片传输口；基片进出门板，用于密封所述基片传输口；所述半导体零部件为所述基片进出门板，所述耐腐蚀涂层朝向所述反应腔的内部。
可选的，所述半导体处理装置包括：气体输送管道，用于向反应腔内输送反应气体；真空泵，用于使反应腔内为真空环境；控制阀，用于控制所述基片进出门板密封或者打开所述基片传输口；所述半导体零部件为气体输送管道、泵和控制阀中的一种或者多种。
相应的，本发明还提供一种在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的方法，包括：提供零部件本体；在所述零部件本体的表面形成上述的耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层为稀土金属掺杂类金刚石涂层。
可选的，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材和金刚石靶材；利用第一激发装置激发出稀土元素中的稀土元素；利用所述第二激发装置激发出金刚石靶材中的sp3碳，并通入氩气形成氩等离子体，所述氩等离子轰击部分sp3碳形成sp2碳，所述稀土元素掺杂在sp3碳和sp2碳中形成所述耐腐蚀涂层。
可选的，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材；通过磁控溅射源溅射出所述稀土元素靶材中的稀土元素；向离子束源内通入CH4和C2H2气体，气体流量为：50标准毫升/分～80标准毫升/分，离子束源功率为400瓦～800瓦，电流为1安～2安；向磁控溅射源通入氩气，流量为50标准毫升/分～100标准毫升/分。
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设有耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层为稀土金属掺杂类金刚石涂层，所述类金刚石具有较好的耐腐蚀性能，因此，能够保护零部件本体免受腐蚀。另外，所述零部件本体的材料通常为金属材料，而所述耐腐蚀涂层中含有稀土元素，使所述耐腐蚀涂层内具有较低的内应力，因此，有利于提高耐腐蚀涂层与零部件本体之间的结合力，且无需额外增加过渡层来提高与零部件本体的结合力，而是直接在零部件本体的表面形成所述耐腐蚀涂层。由于所述耐腐蚀涂层与零部件本体之间的结合力较强，因此，有利于防止耐腐蚀涂层与零部件本体之间的结合力不够而发生脱落。
进一步的，所述耐腐蚀涂层中的类金刚石包括sp3碳和sp2碳，sp2碳使耐腐蚀涂层较为柔软，sp3碳使耐腐蚀涂层耐腐蚀性较好，且sp3碳与sp2碳的比例为：1:5～1:1，使得耐腐蚀涂层不仅具有较好的耐腐蚀性能，还具有较好的耐磨性能，有利于降低因运动带来的颗粒污染问题。
进一步，由于所述耐腐蚀涂层中掺杂有稀土金属，且稀土金属的含量较少，使耐腐蚀涂层具有较弱的导电性和较大的绝缘性，所述较小的导电性有利于导走半导体零部件尖端区域的电流，从而防止发生电弧放电。
附图说明
图1为本发明一种半导体处理装置的结构示意图；
图2为本发明半导体零部件的结构示意图；
图3为本发明不具有耐腐蚀涂层和具有耐腐蚀涂层的半导体零部件的耐腐蚀性的对比图；
图4为本发明在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的工艺流程图。
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提高对零部件本体的保护作用，为此，本发明致力于提供一种半导体零部件、半导体处理装置及在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的方法，以下进行详细说明：
图1为本发明一种半导体处理装置的结构示意图。
请参考图1，半导体处理装置1包括：反应腔10；半导体零部件，位于所述反应腔10内。
所述半导体处理装置为等离子体刻蚀装置或化学气相沉积装置。所述反应腔10的侧壁设有基片传输口13，所述基片传输口13用于实现基片的进出，当所述基片被传进反应腔10内，在所述反应腔10内进行工艺处理，当基片被处理完毕时，再经基片传输口13传出反应腔10。所述半导体处理装置1还包括：基片进出门板11，在对基片进行工艺处理的过程中，所述基片进出门板11密封所述基片传输口。
另外，所述半导体处理装置还包括：气体输送管道12，所述气体输送管道12用于向反应腔10内输送反应气体，所述反应气体用于对基片的表面进行处理；真空泵15，用于使反应腔10内为真空环境；控制阀14，用于控制基片进出门板11密封或者打开所述基片传输口13。
由于在所述工艺处理过程中所用的反应气体为腐蚀性气体，所述腐蚀性气体易接触基片进出门板11、气体输送管道12、控制阀14和真空泵15等半导体零部件，易对它们造成腐蚀，为了保护这些半导体部件，迫切需要在其表面形成耐腐蚀涂层。
以下对半导体零部件进行详细说明：
请参考图2，半导体零部件包括：零部件本体20；耐腐蚀涂层21，位于所述零部件本体20的表面，其为稀土金属掺杂类金刚石涂层。
所述零部件本体20的材料包括：铝合金或不锈钢。
所述零部件本体20的表面设有耐腐蚀涂层21，所述耐腐蚀涂层21为稀土金属掺杂类金刚石涂层，所述类金刚石具有较好的耐腐蚀性能，因此，能够保护零部件本体免受腐蚀。
图3为本发明具有耐腐蚀涂层和不具有耐腐蚀涂层的半导体零部件的耐腐蚀性的对比图。
请参考图3，左图为不具有耐腐蚀涂层的半导体零部件，其呈现出腐蚀开裂状态；右图为具有耐腐蚀涂层的半导体零部件表面完整无明显裂纹。
从图3中可以看出具有耐腐蚀涂层的半导体零部件表面具有较好的耐腐蚀性能。
所述耐腐蚀涂层21中稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钇中的至少一种。所述耐腐蚀涂层21中稀土元素的原子百分比为：0.8～10％。选择所述耐腐蚀涂层21中稀土元素的原子百分比的意义在于：若所述稀土元素的原子百分比过小，所述耐腐蚀涂层21与零部件本体20的结合力不够，使耐腐蚀涂层21易与零部件本体20之间发生分离；若所述耐腐蚀涂层21中稀土元素的原子百分比过大，则会影响sp3和sp2杂化碳的比例，破坏类金刚石涂层的稳定性。所述sp3碳是指sp3杂化轨道，具体的指：同一原子内由1个ns轨道和3个np轨道参与的杂化称为sp3杂化，所形成的4个杂化轨道称sp3杂化轨道；所述sp2碳是指sp2杂化轨道，具体的指：同一原子内由1个ns轨道和2个np轨道参与的杂化称为sp2杂化，所形成的3个杂化轨道称为sp2杂化轨道。
在本实施例中，所述耐腐蚀涂层201的厚度为：0.1微米～50微米。选择所述耐腐蚀涂层201厚度的意义在于：若所述耐腐蚀涂层201的厚度小于0.1微米，则所述耐腐蚀涂层201对零部件的保护作用不够，使零部件本体仍易受到损伤；若所述耐腐蚀涂层201的厚度大于50微米，则所述耐腐蚀涂层501内残留的应力过大，使耐腐蚀涂层501易发生开裂，不利于提高耐腐蚀涂层对零部件本体的保护作用。
并且，所述零部件本体20的材料通常为金属材料，而所述耐腐蚀涂层21中含有稀土元素，使所述耐腐蚀涂层21内具有较低的内应力，因此，有利于提高耐腐蚀涂层21与零部件本体20之间的结合力，且无需额外增加过渡层来提高与零部件本体20的结合力，而是直接在零部件本体20的表面形成所述耐腐蚀涂层21。由于所述耐腐蚀涂层21与零部件本体20之间的结合力较强，因此，有利于防止耐腐蚀涂层21与零部件本体20之间的结合力不够而发生脱落。
另外，所述耐腐蚀涂层201为非晶结构，所述耐腐蚀涂层201中的类金刚石包括sp3碳和sp2碳，SP2碳使耐腐蚀涂层201较为柔软，sp3碳使耐腐蚀涂层201耐腐蚀性较好，在一种实施例中，sp3碳与sp2碳的原子比例为：1:5～1:1，使得耐腐蚀涂层201不仅具有较好的耐腐蚀性能，还具有较好的耐磨性能，使得在基片进出门板11、真空泵15和阀14的表面形成所述耐腐蚀涂层201，将使得所述使得在基片进出门板11、真空泵15和阀14不仅能够耐等离子体腐蚀，还能够在移动的过程中具有较好的耐摩擦性能，因此，还有利于降低因运动带来的颗粒污染问题。实际上，半导体零部件不限于所述使得在基片进出门板11、真空泵15和阀14，只要其应用环境中具有腐蚀性，且在工作的过程中需要相对移动产生摩擦的表面，则可在所述半导体零部件本体的表面形成所述耐腐蚀涂层201，所述耐腐蚀涂层201的材料为其为稀土金属掺杂类金刚石涂层，所述稀土金属掺杂类金刚石涂层包括：sp2碳，sp2碳质地较软，具有较好的耐摩擦性能。
在另一种实施例中，sp3碳与sp2碳的原子比例为：1:3～1:1，使得耐腐蚀涂层201的耐腐蚀性能更好，还具有更好的耐磨性能，使得在基片进出门板11、真空泵15和阀14的表面形成所述耐腐蚀涂层201，将使得所述使得在基片进出门板11、真空泵15和阀14不仅能够耐等离子体腐蚀，还能够在移动的过程中具有较好的耐摩擦性能，因此，还有利于降低因运动带来的颗粒污染问题。
并且，以所述气体输送管道12为例，若所述气体输送管道12的表面不设置耐腐蚀涂层201，由于是管道与反应腔体的过渡区域，气体输送管道12的尖端区域A易发生电弧放电。但是，当所述气体输送管道12的表面设有耐腐蚀涂层201之后，由于所述耐腐蚀涂层201中掺杂有稀土金属，且稀土金属的含量较少，使耐腐蚀涂层201具有较弱的导电性和较大的绝缘性，所述较小的导电性有利于导走气体输送管道12尖端区域A的电流，从而防止发生电弧放电。
以下对所述耐腐蚀涂层201的形成方法进行详细说明：
图4为本发明在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的工艺流程图。
请参考图4，步骤S1：提供零部件本体：步骤S2：在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层为稀土金属掺杂类金刚石涂层。
在一种实施例中，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材和金刚石靶材；利用第一激发装置激发出稀土元素中的稀土元素；利用所述第二激发装置激发出金刚石靶材中的sp3碳，并通入氩气形成氩等离子体，所述氩等离子轰击部分sp3碳形成sp2碳，所述稀土元素掺杂在sp3碳和sp2碳中形成所述耐腐蚀涂层。
在另一种实施例中，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材；通过磁控溅射源溅射出所述稀土元素靶材中的稀土元素；向离子束源内通入CH4和C2H2气体，气体流量为50标准毫升/分～80标准毫升/分，离子束源功率为400瓦～800瓦，电流为1安～2安；向磁控溅射源通入氩气，流量为50标准毫升/分～100标准毫升/分。
通过上述方法在所述零部件本体的表面形成的耐腐蚀涂层为稀土金属掺杂类金刚石涂层，所述类金刚石具有较好的耐腐蚀性能，因此，能够保护零部件本体免受腐蚀。另外，所述零部件本体的材料通常为金属材料，而所述耐腐蚀涂层中含有稀土元素，有利于提高耐腐蚀涂层与零部件本体之间的结合力，防止耐腐蚀涂层与零部件本体之间的结合力不够而发生脱落。
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 (13)
1.一种半导体零部件，其特征在于，包括：
零部件本体；
耐腐蚀涂层，位于所述零部件本体的表面，其为稀土金属掺杂类金刚石涂层，
所述耐腐蚀涂层中包括sp3碳和sp2碳，且sp3碳与sp2碳的比例为：1:5～1:1。
2.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，sp3碳与sp2碳原子的比例为：1:3～1:1。
3.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述耐腐蚀涂层中稀土元素包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥或钇中的至少一种。
4.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述耐腐蚀涂层中稀土元素的原子百分比为：0.8％～10％。
5.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的厚度为：0.1微米～50微米。
6.如权利要求1所述的半导体零部件，其特征在于，所述耐腐蚀涂层为非晶结构。
7.一种半导体处理装置，其特征在于，包括：
反应腔；
如权利要求1至权利要求6任一项所述的半导体零部件，位于所述反应腔内。
8.如权利要求7所述的半导体处理装置，其特征在于，所述半导体处理装置为等离子体刻蚀装置或化学气相沉积装置。
9.如权利要求8所述的半导体处理装置，其特征在于，所述半导体处理装置包括：反应腔，其侧壁设置基片传输口；基片进出门板，用于密封所述基片传输口；所述半导体零部件为所述基片进出门板，所述耐腐蚀涂层朝向所述反应腔的内部。
10.如权利要求8所述的半导体处理装置，其特征在于，所述半导体处理装置包括：反应腔，其侧壁设置基片传输口；基片进出门板，用于密封所述基片传输口；气体输送管道，用于向反应腔内输送反应气体；真空泵，用于使反应腔内为真空环境；控制阀，用于控制所述基片进出门板密封或者打开所述基片传输口；所述半导体零部件为气体输送管道、泵和控制阀中的一种或者多种。
11.一种在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的方法，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6任一项所述的耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层为稀土金属掺杂类金刚石涂层。
12.如权利要求11所述的在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的方法，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材和金刚石靶材；利用第一激发装置激发出稀土元素中的稀土元素；利用第二激发装置激发出金刚石靶材中的sp3碳，并通入氩气形成氩等离子体，所述氩等离子体轰击部分sp3碳形成sp2碳，所述稀土元素掺杂在sp3碳和sp2碳中形成所述耐腐蚀涂层。
13.如权利要求11所述的在零部件本体的表面形成耐腐蚀涂层的方法，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的形成方法包括：提供稀土元素靶材；通过磁控溅射源溅射出所述稀土元素靶材中的稀土元素；向离子束源内通入CH4和C2H2气体，气体流量为：50标准毫升/分～80标准毫升/分，离子束源功率为400瓦～800瓦，电流为1安～2安；向磁控溅射源通入氩气，流量为50标准毫升/分～100标准毫升/分。
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