CN115637418A - 形成涂层的方法、涂覆装置、零部件及等离子体反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了形成涂层的方法、涂覆装置、零部件及等离子体反应装置。该涂覆装置包含:真空腔体;第一电极,其下方设置金属靶材;第二电极,其上方设置待涂工件,待涂工件与金属靶材相对设置;遮蔽环,位于第一电极与第二电极之间,将真空腔体分隔为分别位于遮蔽环上方、下方的第一区域、第二区域,遮蔽环设有开口,连通第一区域和第二区域;第一气体组件及第二气体组件;第一气体在第一区域形成金属蒸气,再与第二气体反应在待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。本发明提供的零部件,具有类单晶结构的耐腐蚀涂层,抗等离子体物理轰击和耐化学腐蚀明显增强,避免了先进制程中可能的微颗粒污染,符合半导体制程的发展需求。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种形成涂层的方法、涂覆装置、零部件及等离子体反应装置。
背景技术
在集成电路制造领域,等离子体刻蚀工艺发挥了关键作用,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,要求等离子刻蚀腔体中的零部件具有更高的耐等离子体物理轰击及化学腐蚀性能,并产生更少的微小颗粒污染及金属污染源,以进一步保障刻蚀设备工艺的稳定性和可重复性。
现有技术中含钇(Y2O3、YF3等)涂层在这些先进制程(5nm及以下)中逐渐表现出失效的微颗粒污染,不能更好满足制程需求。
发明内容
本发明的目的在于解决在等离子刻蚀制程中,零部件本体表面的耐腐蚀涂层逐渐失效,形成微小颗粒污染的问题,以满足半导体先进制程的需求。
为了达到上述目的,本发明提供了一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,包括:
真空腔体;
第一电极,设置于所述真空腔体的顶部,所述第一电极的下方设置金属靶材;
第二电极,设置于所述真空腔体内,其上方设置待涂工件,所述待涂工件与金属靶材相对设置;
遮蔽环,设置于所述真空腔体内,位于所述第一电极与第二电极之间,将真空腔体分隔为位于所述遮蔽环上方的第一区域和位于所述遮蔽环下方的第二区域,其包括一开口,所述开口连通所述第一区域和第二区域;
第一气体组件,用于向所述第一区域内输入第一气体,所述第一气体在第一电极和第二电极的作用下形成等离子体,所述等离子体用于轰击所述金属靶材形成金属蒸气;
第二气体组件,用于向所述第二区域输送第二气体,所述第二气体与所述金属蒸气反应在所述待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。
可选地,所述涂层装置还包括:真空泵,用于使气流由所述第一区域流至第二区域后被抽出所述真空腔体。
可选地,所述真空泵设置于所述第二电极的基座下方,与所述第二区域连通。
可选地,所述第二气体组件设置于所述遮蔽环的下方,且所述第二气体组件与遮蔽环分立设置。
可选地,所述第二进气组件设置于所述遮蔽环内。
可选地,所述遮蔽环的开口在待涂工件表面的投影面积大于等于待涂工件面积。
可选地,所述遮蔽环与所述真空腔体的内壁连接。
可选地,所述遮蔽环的材料包括:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅、SiC、石英等中的至少一种。
本发明的又一个目的在于提供一种等离子体反应装置的零部件的形成方法,包括:提供上述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置;
提供金属靶材,将其设置于所述第一电极下方;
提供零部件本体作为待涂工件,将其置于所述第二电极上;
向所述第一区域通入第一气体,第一气体在所述第一电极和第二电极的作用下形成等离子体,所述等离子体激发金属靶材形成金属蒸气;
向所述第二区域通入第二气体;
所述金属蒸气经所述开口进入所述第二区域,与第二气体发生化学反应,在所述待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。
可选地,所述的金属靶材中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量。
可选地,所述金属元素包括Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的至少一种。
可选地,所述第一气体包含:He、Ne、Ar、Xe等惰性气体中的至少一种。
可选地,所述第二气体包括含氧气体和/或含氟气体。
可选地,所述含氧气体包括氧气、臭氧、富氧空气中的至少一种。
可选地,所述含氟气体包括HF或氟取代烷烃。
可选地,所述氟取代烷烃的通式为CxHyFz,其中,x取1-5,y≥0,z>0。
本发明的又一个目的在于提供一种等离子体反应装置的零部件,其包含:
零部件本体;
在所述零部件本体上采用上述形成方法形成的耐腐蚀涂层;所述耐腐蚀涂层中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量;所述耐腐蚀涂层经过X射线衍射得到的衍射峰由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的其他峰构成;所述主峰的半峰宽小于1°。
可选地,所述耐腐蚀涂层为稀土金属化合物,所述稀土金属化合物包括稀土金属元素的氧化物、氟化物、氟氧化物中的至少一种,所述的稀土金属元素包括Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的至少一种。
可选地,所述次峰与主峰的强度比值小于1/10,所述主峰的半峰宽小于0.5°。
可选地,耐腐蚀涂层的厚度范围为0.1um~1000um。
本发明的又一个目的在于提供一种等离子体反应装置,其包括:
反应腔,所述反应腔内为等离子体环境;
所述零部件暴露于所述等离子体环境中。
可选地,所述等离子体反应装置为电感耦合等离子体反应装置;
所述零部件包括:陶瓷盖板、衬套、气体喷嘴、气体连接法兰、聚焦环、绝缘环、静电卡盘、覆盖环或等离子体约束装置中的至少一种。
可选地,所述等离子体反应装置为电容耦合等离子体反应装置;
所述零部件包括:气体喷淋头、衬垫、喷嘴、气体分配板、静电卡盘、等离子体约束装置、聚焦环、绝缘环、覆盖环中的至少一种。
与现有技术相比,本发明技术方案具有如下有益效果:
本发明选择稀土金属化合物作为等离子体反应装置的零部件的耐腐蚀涂层,其中,稀土金属元素与钇相比具有类似化学性质,且原子半径更小、相对原子质量更大,使得耐腐蚀涂层的耐等离子体物理轰击和化学腐蚀性能更佳。为了进一步满足先进制程的更高耐腐蚀需求,本发明还在涂覆装置中设置一遮蔽环,其将真空腔体分隔为两个独立区域,使得形成金属蒸汽的金属化步骤与形成涂层化合物的化学反应步骤分别在两个独立的区域进行并且互不干扰,进而实现在待涂工件表面连续形成的耐腐蚀涂层呈类单晶结构,即:耐腐蚀涂层的粉末衍射图谱由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的次峰构成,这使得涂层中晶粒的晶向高度一致,其耐腐蚀性能得到进一步提高。
附图说明
图1为本发明的一种等离子体反应装置的零部件的结构示意图。
图2为本发明的一种电感耦合等离子体反应装置的结构示意图。
图3为本发明的一种电容耦合等离子体反应装置的结构示意图。
图4为本发明的一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置的结构示意图。
图5为本发明的又一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置的结构示意图。
图6为本发明的一种等离子体反应装置的零部件的形成方法的流程图。
图7为本发明的实施例形成的耐腐蚀涂层Yb2O3的XRD图谱。
附图标识
零部件本体1,耐腐蚀涂层2;陶瓷盖板201,衬套202,气体喷嘴203,聚焦环204、307,绝缘环205、308,静电卡盘206、305,覆盖环207、309,,等离子体约束装置208、306;盖板301、喷嘴302、气体分配板303、气体喷淋头304;真空腔体10、第一区域11、第二区域12、第一电极20、第二电极30、遮蔽环40、开口41、第一气体组件50、第二气体组件60、真空泵70、金属靶材01、待涂工件02、等离子体03。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
等离子体反应装置包含:反应腔及组成该装置的零部件。在工作状态下,所述反应腔内为等离子体环境,所述零部件暴露于所述等离子体环境中。由于等离子体具有较强的腐蚀性,因此,需要在零部件本体表面涂覆耐腐蚀涂层,以阻挡等离子体对零部件本体的腐蚀。
研究发现:含钇(如,含Y2O3、YF3、YOF等)涂层作为耐腐蚀涂层,既能抗等离子体物理轰击,也具有较佳的耐化学腐蚀性能。然而,随着半导体器件的发展,对半导体器件的集成度提出了更高的要求,半导体器件的线宽越来越小,而要获得较小线宽的沟槽使得等离子体刻蚀制程工艺中采用的功率和步骤大幅提升,进而,零部件表面的耐腐蚀涂层需要遭受得等离子体的物理轰击和/或化学腐蚀强度大幅增强,且作用时间大幅延长,使得含钇涂层开始发生腐蚀,容易被轰击产生微小颗粒,这些颗粒散落在晶圆或者腔体壁上,形成污染,不能满足日新月异的半导体制程的耐腐蚀需求,尤其是5nm以下的先进制程。
为解决该技术问题,本发明采用与Y具有类似化学稳定性质,但耐等离子体物理轰击作用更强(离子半径更小、摩尔质量更大)的元素作为涂层主材料,在零部件的表面形成类单晶结构的表面涂层。该涂层能长期耐物理轰击和化学腐蚀,维持反应腔内环境的稳定性,可以满足先进制程中对零部件的耐腐蚀要求。
如图1所示,本发明提供了一种等离子体反应装置的零部件,其包含:
零部件本体1;
在所述零部件本体1上形成的耐腐蚀涂层2。
所述耐腐蚀涂层中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量;所述耐腐蚀涂层经过X射线衍射得到的衍射峰由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的次峰构成;所述主峰的半峰宽小于1°。
一些实施例中,所述次峰与主峰的强度比值小于1/10,所述主峰的半峰宽小于0.5°。
一些实施例中,所述耐腐蚀涂层的厚度范围为0.1um~1000um。
所述等离子体反应装置可以为电感耦合等离子体(ICP)反应装置,如图2所示,所述零部件包括:陶瓷盖板201、衬套202、气体喷嘴203、气体连接法兰(图中未示)、聚焦环204、绝缘环205、静电卡盘206、覆盖环207或等离子体约束装置208中的至少一种。
可以理解,所述等离子体反应装置也可以为电容耦合等离子体(CCP)反应装置;如图3所示,所述零部件包括:盖板301、喷嘴302、气体分配板303、气体喷淋头304、静电卡盘305、等离子体约束装置306、聚焦环307、绝缘环308、覆盖环309中的至少一种。
所述耐腐蚀涂层为稀土金属化合物,包括稀土金属元素的氧化物、氟化物、氟氧化物中的至少一种。
稀土金属元素具有相似的外层电子结构,涵盖钇(Z=39)及镧系金属元素(La-Lu,原子序数从57到71)等。其中,镧系金属元素与钇同属于第三副族,且镧系金属元素位于元素周期表的第六周期,与处于第五周期钇相比,原子结构相似,原子半径相近或者更小,但相对原子质量大于钇。因此,在受到等离子体物理轰击作用时,含镧系金属元素的耐腐蚀涂层发生非弹性碰撞碰撞损失的能量更小,耐等离子体物理轰击作用更强。同时,镧系金属元素4f轨道上的电子能够屏蔽外来电子的化学作用,保持原子结构的稳定状态,提高了耐等离子体化学腐蚀性能。由于镧系金属元素的耐等离子体物理轰击和化学腐蚀作用更强,将含镧系金属元素的涂层涂覆于零部件本体表面时,能够维持反应腔内等离子体环境的稳定,减少等离子体刻蚀过程中微小颗粒的产生,满足先进等离子体刻蚀制程中(5nm及以下)对微小颗粒的要求。
本发明采用与钇具有类似化学性质的稀土金属元素的化合物作为耐腐蚀涂层材料,相比含钇涂层更耐腐蚀,且本发明的耐腐蚀涂层的XRD衍射图由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的次峰构成,耐腐蚀涂层为类单晶,进一步使得耐腐蚀涂层具有比现有的含钇涂层更优异的抗物理轰击和耐化学腐蚀性能。
现有的涂覆工艺中金属蒸发和氧化分步进行,靶材金属容易在氧化阶段一同被氧化,使得在下一个周期的金属蒸发阶段引起靶材失效,不能有效的蒸发出金属分子,同时蒸发的金属蒸气中夹杂有已经被氧化的分子,进而影响氧化阶段的有效性,难以获得预想的耐腐蚀涂层。
为了在零部件本体上形成类单晶结构的耐腐蚀涂层,本发明还提供了一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置。
如图4所示,本发明的一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置包括:
真空腔体10;
第一电极20,设置于所述真空腔体10的顶部,所述第一电极20的下方设置金属靶材01;
第二电极30,设置于所述真空腔体10内,其上方设置待涂工件02,所述待涂工件02与金属靶材01相对设置;
遮蔽环40,设置于所述真空腔体10内,位于所述第一电极20与第二电极30之间,将真空腔体10分隔为位于所述遮蔽环上方的第一区域11和位于所述遮蔽环下方的第二区域12,其包括一开口41,所述开口41连通所述第一区域11和第二区域12;
第一气体组件50,用于向所述第一区域11内输入第一气体,所述第一气体在第一电极20和第二电极30的作用下形成等离子体03,所述等离子体03用于轰击所述金属靶材01形成金属蒸气;
第二气体组件60,用于向所述第二区域12输送第二气体,所述第二气体与金属蒸气反应在所述待涂工件02的表面形成耐腐蚀涂层。
所述遮蔽环40对真空腔体10进行分隔,可以避免第二气体逸散至第一区域导致第二气体对金属靶材01的污染,防止金属靶材01因污染而难以被等离子体03轰击出金属蒸气,提高工艺的稳定性。例如,第二气体为含氧气体,其逸散至第一区域后,容易氧化金属靶材,可能导致对金属靶材的激发效率降低,激发后形成的金属蒸气中含有氧原子,导致金属原子比例降低,聚集电荷破坏,不能在待涂工件02的表面成膜,无法形成耐腐蚀性能较好的类单晶结构涂层。进一步地,由于遮蔽环40的引入,使得真空腔体10中形成了金属化和化学反应两个相对独立的区域,能够使得沉积过程连续进行并且互不干扰,提高涂层涂覆的生产效率。
一些实施例中,还可以设置一真空泵70,与所述第二区域12连通。开启真空泵70,可使得第一区域11内的金属蒸气更容易流向第二区域12,且第二区域12内的第二气体不易逸散至第一区域11对金属靶材01造成污染。为了实现上述目的,可将真空泵70设置于所述第二电极30的基座下方,以尽量抽取无法在待涂工件02的表面进行反应形成涂层的第二气体和/或金属蒸气,并使得第二区域12的压强小于第一区域11,从而保证真空腔体10内的气流方向始终为自第一区域11经所述遮蔽环40的开口41流向第二区域12,且不会有第二气体逆向流动,避免了第二气体对金属靶材01的污染。
本例中,所述第二气体组件60设置于所述遮蔽环40的下方,且所述第二气体组件60与遮蔽环40分立设置。
一些实施例中,所述第二进气组件60设置于所述遮蔽环40内,如图5所示。
一些实施例中,所述遮蔽环的开口41在待涂工件表面的投影面积大于等于待涂工件02面积,可使得经该开口41流入第二区域12的金属蒸气完全有效覆盖到待涂工件02的表面,进而充分与第二气体反应,形成耐腐蚀涂层。
一些实施例中,所述遮蔽环40与所述真空腔体10的内壁连接,使遮蔽环40与真空腔体10的内壁不存在空隙。这样,一方面起到对遮蔽环40的固定作用,另一方面可有效避免第二区域12内的第二气体自遮蔽环40与所述真空腔体10内壁的空隙逸散至第一区域11。
一些实施例中,所述遮蔽环的材料包括:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅、SiC、石英等中的至少一种。
如图6所示,采用本发明的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置制备等离子体反应装置的零部件的方法包括:
步骤S1,提供用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置;
步骤S2,提供金属靶材,将其设置于第一电极下方;
步骤S3,提供零部件本体作为待涂工件,将其置于第二电极上;
步骤S4,向第一区域通入第一气体,第一气体在第一电极和第二电极的作用下形成等离子体,所述等离子体激发金属靶材形成金属蒸气;
步骤S5,向第二区域通入第二气体;
所述金属蒸气经遮蔽环的开口进入第二区域,与第二气体发生化学反应,在待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。
所述金属靶材中金属元素的原子半径小于钇(Y)的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量。该金属元素与Y元素具有类似化学稳定性质,但耐等离子体物理轰击作用更强。所述金属元素可选稀土金属元素,包括钬(Ho),铒(Er,),铥(Tm),镱(Yb),镥(Lu)中的至少一种。选用上述金属靶材形成的耐腐蚀涂层为稀土金属化合物,所述稀土金属化合物包括稀土金属元素的氧化物、氟化物、氟氧化物中的至少一种。
所述第一气体可选择He、Ne、Ar、Xe等惰性气体中的至少一种。
所述第二气体包括含氧气体和/或含氟气体。
一些实施例中,所述含氧气体包括氧气、臭氧、富氧空气中的至少一种。
一些实施例中,所述含氟气体包括HF或氟取代烷烃。所述氟取代烷烃的通式为CxHyFz,其中,x取1-5,y≥0,z>0,例如,可以是CH2F2、CF4、C4F6、C4F8、CHF3、CH3F等中的至少一种。
利用涂覆装置能够制备形成所述耐腐蚀涂层,且所述耐腐蚀涂层中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量;所述耐腐蚀涂层经过X射线衍射得到的衍射峰由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的次峰构成;所述主峰的半峰宽小于1°,即:利用涂敷装置能够形成类单晶涂层,原理包括:因为靶材的材质为金属,而金属靶材01被所述等离子体激发出的金属原子大小相同,金属原子之间无明显取向差异,且金属原子与第二气体分子的结合位置(最小结合能活性位点)相对一致,使得反应形成的分子流之间取向相对一致。另,金属靶材距离待涂工件02的距离较近,使得分子流到达待涂工件02的表面不易发生偏转碰撞而发生取向差异,同时由于激发的分子流能量高,直接与零部件表面分子键合而降低表面迁移概率,保持晶体学取向一致,因此,在待涂工件02的表面所形成的耐腐蚀涂层呈现类单晶结构,并且耐腐蚀涂层具有更优异的抗物理轰击和耐化学腐蚀性能。
实施例
利用图4所述的涂覆装置,制备等离子体反应装置的聚焦环。涂覆装置中,射频源功率源输出功率1000W,射频偏置功率源输出功率500W。将Yb金属靶材设置于第一电极20下方;将聚焦环置于涂覆装置的第二电极30上,对真空腔体10抽真空至5×10-2Pa以下。向第一区域11通入第一气体Ar,第一气体流速为10sccm。开启射频源功率源,使第一气体形成等离子体;开启射频偏置功率源,使该等离子体轰击金属靶材,形成Yb金属蒸气。向第二区域12通入臭氧作为第二气体。第二气体流速为30sccm。开启真空泵70,抽出第二电极30基座下方的气体,使得第二区域12内的气体压强保持小于第一区域11内的气体压强,以确保真空腔体10中气体的流向始终为自第一区域11经遮蔽环的开口41流向第二区域12。真空腔体10中,Yb金属蒸气经遮蔽环的开口41进入第二区域12,与臭氧发生化学反应,在聚焦环的表面形成耐腐蚀涂层Yb2O3。1800s后,相继关闭射频源功率源、射频偏置功率源、第二气体组件60、第一气体组件50及真空泵70,取出形成Yb2O3耐腐蚀涂层的聚焦环。经X射线粉末衍射测得聚焦环表面的耐腐蚀涂层的图谱如图7所示,具有Yb2O3的(440)面的主衍射峰、(433)面的次强衍射峰、(222)面的第三强衍射峰,主衍射峰(440)强度为次强衍射峰(433)强度的15倍,主衍射峰(440)强度为第三次衍射峰(222)强度的35倍,(440)面的主衍射峰的半峰宽为0.2°,显示出类似单晶的结晶性能(在半峰宽1°以内)。由于涂层的耐腐蚀性能是由各个晶面的耐腐蚀能力的平均结果,相比于多晶的涂层而言,具有类单晶结构的涂层,晶粒的晶向高度一致,其耐腐蚀性能与主晶面的耐腐蚀性能得到提高。
综上所述,本发明选择了比钇原子半径更小,且相对原子质量更大的稀土金属元素的化合物作为等离子体反应装置的零部件的耐腐蚀涂层,抗等离子体物理轰击和耐化学腐蚀比含钇涂层更佳;还通过在涂覆装置中设置遮蔽环,使得金属化步骤、化学反应步骤(氧化或氟化)分别在独立的空间内进行,不易污染金属靶材,形成的耐腐蚀涂层具有类单晶结构,抗等离子体轰击和耐化学腐蚀性能进一步增强,适于半导体制程的发展需求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (23)
1.一种用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,包括:
真空腔体;
第一电极,设置于所述真空腔体的顶部,所述第一电极的下方设置金属靶材;
第二电极,设置于所述真空腔体内,其上方设置一待涂工件,所述待涂工件与金属靶材相对设置;
遮蔽环,设置于所述真空腔体内,位于所述第一电极与第二电极之间,将真空腔体分隔为位于所述遮蔽环上方的第一区域和位于所述遮蔽环下方的第二区域,其包括一开口,所述开口连通所述第一区域和第二区域;
第一气体组件,用于向所述第一区域内输入第一气体,所述第一气体在第一电极和第二电极的作用下形成等离子体,所述等离子体用于轰击所述金属靶材形成金属蒸气;
第二气体组件,用于向所述第二区域输送第二气体,所述第二气体与所述金属蒸气反应在所述待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。
2.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,还包括:真空泵,用于使气流由所述第一区域流至第二区域后被抽出所述真空腔体。
3.如权利要求2所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述真空泵设置于所述第二电极的基座下方,与所述第二区域连通。
4.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述第二气体组件设置于所述遮蔽环的下方,且所述第二气体组件与遮蔽环分立设置。
5.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述第二进气组件设置于所述遮蔽环内。
6.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述遮蔽环的开口在待涂工件表面的投影面积大于等于待涂工件面积。
7.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述遮蔽环与所述真空腔体的内壁连接。
8.如权利要求1所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置,其特征在于,所述遮蔽环的材料包括:氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅、SiC、石英中的至少一种。
9.一种在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,包括:提供如权利要求1-8中任意一项所述的用于形成耐腐蚀涂层的涂覆装置;
提供金属靶材,将其设置于所述第一电极下方;
提供零部件本体作为待涂工件,将其置于所述第二电极上;
向所述第一区域通入第一气体,第一气体在所述第一电极和第二电极的作用下形成等离子体,所述等离子体激发金属靶材形成金属蒸气;
向所述第二区域通入第二气体;
所述金属蒸气经所述遮蔽环的开口进入所述第二区域,与第二气体发生化学反应,在所述待涂工件的表面形成耐腐蚀涂层。
10.如权利要求9所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述的金属靶材中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量。
11.如权利要求10所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述金属元素包括Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的至少一种。
12.如权利要求9所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述第一气体为惰性气体,包含:He、Ne、Ar、Xe中的至少一种。
13.如权利要求9所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述第二气体包括含氧气体和/或含氟气体。
14.如权利要求13所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述含氧气体包括氧气、臭氧、富氧空气中的至少一种。
15.如权利要求13所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述含氟气体包括HF或氟取代烷烃。
16.如权利要求15所述的在零部件本体表面形成耐腐蚀涂层方法,其特征在于,所述氟取代烷烃的通式为CxHyFz,其中,x取1-5,y≥0,z>0。
17.一种等离子体反应装置的零部件,其特征在于,该零部件包含:
零部件本体;
在所述零部件本体上采用如权利要求9-16中任一项所述的形成方法形成的耐腐蚀涂层;所述耐腐蚀涂层中金属元素的原子半径小于钇的原子半径,且相对原子质量大于钇的相对原子质量;所述耐腐蚀涂层经过X射线衍射得到的衍射峰由一个主峰和强度至少低于主峰强度1/5以下的次峰构成;所述主峰的半峰宽小于1°。
18.如权利要求17所述的等离子体反应装置的零部件,其特征在于,所述耐腐蚀涂层为稀土金属化合物,所述稀土金属化合物包括稀土金属元素的氧化物、氟化物、氟氧化物中的至少一种,所述的稀土金属元素包括Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的至少一种。
19.如权利要求17所述的等离子体反应装置的零部件,其特征在于,所述次峰与主峰的强度比值小于1/10,所述主峰的半峰宽小于0.5°。
20.如权利要求17所述的等离子体反应装置的零部件,其特征在于,耐腐蚀涂层的厚度范围为0.1um~1000um。
21.一种等离子体反应装置,其特征在于,包括:
反应腔,所述反应腔内为等离子体环境;
如权利要求17-20中任意一项所述的等离子体反应装置的零部件,所述零部件暴露于所述等离子体环境中。
22.如权利要求21所述的等离子体反应装置,其特征在于,所述等离子体反应装置为电感耦合等离子体反应装置;
所述零部件包括:陶瓷盖板、衬套、气体喷嘴、气体连接法兰、聚焦环、绝缘环、静电卡盘、覆盖环或等离子体约束装置中的至少一种。
23.如权利要求21所述的等离子体反应装置,其特征在于,所述等离子体反应装置为电容耦合等离子体反应装置;
所述零部件包括:气体喷淋头、衬垫、喷嘴、气体分配板、静电卡盘、等离子体约束装置、聚焦环、绝缘环、覆盖环中的至少一种。
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