TWI768367B - 用於電漿腔室內部的部件的製作方法 - Google Patents

Abstract

本申請提供一種用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中，電漿腔室內部的部件上設置有塗層形，所述塗層包括稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且所述Re_xO_yF_z為結晶相。由於其結構為結晶相，具有特定的結構，使得塗層具有一定的結構穩定性，在服役過程中，能夠保持結構穩定性，從而降低塗層開裂風險，能夠保持腔體蝕刻環境的穩定性。另，使用稀土元素的氟氧化物作為電漿蝕刻腔體的保護材料，能夠滿足不同蝕刻製程，如同時耐CF₄和O₂電漿腐蝕的需求，適用範圍更廣，而且能夠提高連續生產效率，由於無需經常更換部件，從而還能夠降低生產成本。

Description

用於電漿腔室內部的部件的製作方法

本發明涉及電漿處理技術領域，尤其涉及一種用於電漿腔室內部的部件的製作方法。

電漿蝕刻技術在半導體元件製作技術領域發揮了較大的作用，對於經常處於腐蝕環境下的電漿腔室內部的部件，需要具有相當高的耐腐蝕性。為了更好保護電漿腔室內部的部件，避免電漿腔室內部的部件在長期使用過程中被電漿腐蝕，有研究者提出利用氟化釔或氧化釔的塗層對電漿腔室內部的部件進行保護的方案，能夠產生良好的耐電漿腐蝕的效果。

但是隨著半導體高端製程(10x以下)的不斷發展，電漿蝕刻技術對蝕刻腔體環境的穩定性提出了苛刻要求。因此與電漿接觸的所有部件都需要：1、表面高緻密性，能同時耐CF₄和/或O₂電漿腐蝕，並且材料結構儘量不發生改變，保持腔體蝕刻環境的穩定性。2、縮短蝕刻機台初始化時間，延長部件服役壽命，降低部件更換頻率，縮短腔體保養後恢復時間。

針對上述需求，氧化釔與氟化釔的保護作用有限，無法滿足實際需求，那麼如何提供一種能夠延長部件服役壽命，且表面高緻密性，同時耐CF₄和/或O₂電漿腐蝕，保持腔體蝕刻環境的穩定性的塗層材料，成為進一步研究的目標。

有鑑於此，本發明提供一種用於電漿腔室內部的部件的製作方法，以解決習知技術中的塗層無法同時滿足耐CF₄和/或O₂電漿腐蝕，保持腔體蝕刻環境的穩定性要求的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種電漿腔室內部的部件，包括：電漿腔室內的部件本體；位於所述部件本體上的塗層；其中，所述塗層包括稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且所述Re_xO_yF_z為結晶相。

較佳地，所述塗層還包括所述稀土元素的氧化物和/或所述稀土元素的氟化物。

較佳地，所述稀土元素為釔元素，所述稀土元素的氧化物為Y₂O₃，所述稀土元素的氟化物為YF₃。

較佳地，所述結晶相為四方相、立方相或菱形結構。

較佳地，所述塗層的厚度範圍為0.001μm-100um，包括端點值。

較佳地，所述稀土元素為Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種。

較佳地，所述部件本體包括：蓋板、襯墊、噴嘴、氣體分配板、噴淋頭、靜電吸盤組件、基材固持框、處理套組、陶瓷襯墊中的至少一種。

本發明還提供一種電漿腔室內部的部件的製作方法，用於形成上面所述的部件，所述製作方法包括：採用電漿增強物理氣相沉積技術在電漿腔室內部的部件本體上形成所述塗層。

較佳地，所述採用電漿增強物理氣相沉積技術在電漿腔室內部的部件本體上形成所述塗層，具體包括：在真空反應腔內放置固體源材料；將一電漿腔室內部的部件本體放置在所述固體源材料的上方；設置一電子槍蒸發或濺射所述固體源材料，當所述固體源材料被蒸發為氣體源材料原子、分子以及自由基，所述氣體源材料原子、分子以及自由基向所述部件漂移並凝結於所述部件本體表面；向所述真空反應腔內注入第一氣體，所述第一氣體解離的電漿或離子束將所述氣體源材料原子、分子以及自由基離化，形成具有緻密結構且具有隨機晶體取向的基元；所述基元在所述部件本體表面沉積，形成所述塗層。

較佳地，所述第一氣體為活性氣體，所述活性氣體解離的電漿或離子束與所述原子、分子以及自由基發生反應，形成緻密結構且具有隨機晶體取向的基元。

較佳地，所述固體源材料包括稀土元素的氟氧化物。

較佳地，所述固體源材料還包括所述稀土元素的氧化物和所述稀土元素的氟化物。

較佳地，所述製作方法還包括： 向所述真空反應腔內注入第二氣體，所述第二氣體用於與所述原子、分子以及自由基反應形成包含稀土元素、氧元素和氟元素的化合物。

較佳地，所述固體源材料包括稀土元素的氟化物，所述第二氣體為氧氣。

較佳地，所述固體源材料還包括所述稀土元素的氟氧化物。

較佳地，所述固體源材料包括稀土元素的氧化物，所述第二氣體為氟氣。

較佳地，所述固體源材料還包括所述稀土元素的氟氧化物。

經由上述的技術方案可知，本發明提供的電漿腔室內部部件上包括部件本體和設置在部件本體上的緻密塗層，所述塗層包括稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且所述Re_xO_yF_z為結晶相。也即本發明中提供的稀土元素的氟氧化物，由於其結構為結晶相，具有特定的晶體結構，使得塗層具有一定的結構穩定性，在服役過程中，能夠保持塗層結構穩定性，從而降低塗層開裂風險，能夠保持腔體蝕刻環境的穩定性。另外，使用稀土元素的氟氧化物作為電漿蝕刻腔體的保護材料，能夠滿足不同蝕刻製程，如同時耐CF₄和O₂電漿腐蝕的需求，比單一的氧化釔塗層或者氟化釔塗層適用範圍更廣，而且，由於稀土元素的氟氧化物具有較高穩定性，能夠延長電漿腔室內部部件的使用壽命，提高連續生產效率，由於無需經常更換部件，從而還能夠降低生產成本。

本發明還提供一種電漿腔室內部的部件製作方法，採用電漿增強物理氣相沉積技術形成塗層，使得所述塗層具有結晶相穩定結構，且該塗層具有很高的緻密性，避免塗層形成過程中引入顆粒污染物的影響，且塗層為稀土 元素的氟氧化物，同時含有氟元素和氧元素，對鹵素電漿的耐腐蝕性比氧化釔更穩定，同時對O₂電漿的耐腐蝕性比氟化釔也更穩定，因此稀土元素的氟氧化物更適合蝕刻腔體內壁的保護材料。

100:腔室

105:支撐環

110:部件本體

115:支撐環

120:源材料

125:電子槍

130:電子束

135:氣體注射器

140:電漿

145:線圈

150:射頻源

為了更清楚地說明本發明實施例或習知技術中的技術方案，下面將對實施例或習知技術描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本發明的實施例，對於所屬技術領域具有通常知識者而言，在不付出進步性勞動的前提下，還可以根據提供的圖式獲得其他的圖式。

圖1為本發明實施例提供的電漿增強物理氣相沉積裝置示意圖；圖2-圖7為本發明實施例提供的採用電漿增強物理氣相沉積技術形成氟氧化釔塗層的示意圖；圖8為本發明實施例提供的氟氧化釔塗層的表面形貌圖；圖9為本發明實施例提供的氟氧化釔塗層的縱切面圖。

正如先前技術部分所述，習知技術中氧化釔與氟化釔的保護作用有限，無法滿足實際需求，尤其無法同時耐CF₄和O₂電漿腐蝕。

發明人發現，如何保持電漿蝕刻技術腔室環境的穩定性是先進積體電路製造的主要挑戰之一。這是由於，一方面，電漿完成對多晶矽蝕刻和金屬蝕刻的同時，腔體內壁也會受到電漿的腐蝕，防護不足就會對晶片蝕刻帶來 一定的金屬污染；另一方面，電漿蝕刻晶片的副產物(CF_x的聚合物)在腔體內壁附著，逐漸累積就會影響電漿的鞘層厚度，造成蝕刻速率下降和漂移等現象。

由於化學和物理穩定性，氧化釔(Y₂O₃)塗層已被證明可以用來保護暴露在含鹵素電漿下的蝕刻元件表面或處理室部件表面上，產生良好的耐電漿效果。然而，實際生產發現，隨著處理晶片數量的增加，由於氟或氯氣的滲透，Y₂O₃中所含的氧逐漸被處理氣體中的氟或氯所取代，Y₂O₃被腐蝕成YOF、YCl或YOCl的微觀顆粒，這些微觀顆粒不斷積聚，最終掉落在蝕刻的晶片上造成顆粒物污染，影響製程的技術穩定性。為此，在實際生產時每間隔一段時間就必須更換這些部件以恢復蝕刻的穩定性。停機/更換/恢復的操作實際上大大增加了生產的成本，降低了連續生產的效率。

為解決氧化釔塗層耐鹵素電漿腐蝕性能差的問題，習知技術中又提出將氧化釔氟化或者使用氟化釔來代替氧化釔塗層，保護蝕刻腔體內壁。其中，氟化是將有塗層的表面暴露在含氟物質的電漿下(例如，密度在約1×10⁹e^-/cm³間的CF₄電漿或CF₃/CF₄電漿)足夠長的時間使塗層表面氟化形成YOF膜而提高元件耐鹵素電漿的腐蝕性能。對於YF₃而言，一方面其耐鹵素腐蝕性能提升效果與Y₂O₃相比並不明顯，而另一方面其對於處理含O₂電漿製程中YF₃會被氧化，所以實際應用並不廣泛。

而且，發明人發現，習知技術中藉由長時間的氟化將氧化釔氟化成為YOF，或者藉由氧化，將氟化釔氧化為YOF，無論哪種方式形成的YOF其成分實際是Y₂O₃和YF₃的混合物，且，習知的氧化或氟化技術，容易引起原有塗層的開裂。這是由於Y₂O₃和YF₃的晶胞體積不一致，氟化或氧化過程導致塗層內 部產生壓縮應力或拉伸應力，導致塗層容易開裂，進而引起塗層保護功能受損，並引起蝕刻腔室顆粒污染甚至金屬污染等問題。

具體地，習知的氟化或者氧化技術，塗層的組成成分和結構不穩定，容易造成蝕刻腔體性能的漂移：Y₂O₃和YF₃的氟化或者氧化過程，是一個長期的擴散過程，塗層表面的O或F濃度始終高於塗層內部濃度，使得塗層表面一直存在O或F的濃度梯度，擴散一直存在，氟化或者氧化過程一直發生，造成蝕刻腔體邊界的化學環境不穩定，使得蝕刻腔體性能出現漂移等現象。

基於此，本發明提供一種電漿腔室內部的部件，包括：電漿腔室內的部件本體；位於所述部件本體上的塗層；其中，所述塗層包括稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且所述Re_xO_yF_z為結晶相。

本發明提供的電漿腔室內部的部件上的塗層為稀土元素的氟氧化物，其結構為結晶相，具有特定的結構，使得塗層具有一定的穩定性，在服役過程中保持結構穩定性，降低了塗層開裂風險。並且，稀土元素的氟氧化物，同時包含氧元素和氟元素，且具有高緻密性(接近100%的理論密度)的特點，能夠降低F或O在塗層中的擴散過程，有效保護電漿腔室內的部件。

下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，所屬技術領域具有通常知識者在沒有做出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬本發明保護的範圍。

本發明一個實施例中提供電漿腔室內部的部件，包括：電漿腔室內的部件本體；位於所述部件本體上的塗層；其中，所述塗層包括稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且所述Re_xO_yF_z為結晶相。

需要說明的是，為了提高塗層中F或者O的濃度，消除邊界層的濃度梯度，維持蝕刻腔體邊界環境的穩定性。在本發明的其他實施例中，所述塗層還可以包括所述稀土元素的氧化物或者所述稀土元素的氟化物。

本發明實施例中不限定所述稀土元素的具體元素，所述稀土元素可以為Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一種或多種。需要說明的是，習知技術階段，考慮成本問題和產業應用效果，常常使用的稀土元素為釔元素，也即本發明實施例中塗層的材質為結晶相的YOF，但隨著行業發展，其他稀土元素的氟氧化物也可以得到應用，並且由於其他稀土元素的原子莫耳質量更大，耐電漿蝕刻效果預期會更好更穩定。

本實施例中當稀土元素為釔元素時，所述結晶相可以包括菱形、立方相、四方相的YOF物相。所述稀土元素的氟氧化物的化學組成可以是包括YOF、Y₅O₄F₇、Y₇O₆F₉等具有單一物相的YOF，也可以包括其與Y₂O₃、YF₃的混合物。也即塗層的成分還可以包括稀土元素的氧化物和/或稀土元素的氟化物。需要說明的是，本實施例中所述的混合物是指塗層單層結構中同時包括稀土元素的氟氧化物和稀土元素的氧化物和/或稀土元素的氟化物的混合物，而並非稀土元素的氟氧化物與稀土元素的氧化物和/或稀土元素的氟化物的分層結構。

另外，需要說明的是，當稀土元素為釔元素之外的其他稀土元素時，其對應的結晶相為對應的稀土元素與氧元素和氟元素結合形成的結晶相， 本實施例中對此不作詳細說明。無論哪種稀土元素與氧元素和氟元素形成的稀土元素的氟氧化物，均具有高緻密性(接近100%的理論密度)的特點，從而能夠降低F或O在塗層中的擴散過程，有效保護的電漿腔室內部部件的結構。

需要注意的是，習知技術的YOF，例如噴塗YOF，由於含有3%-5%的氣孔，所以需要做到100μm~200μm厚來防止電漿藉由這些氣孔腐蝕基體(通常為鋁件或者陶瓷件)。但由於採用本發明方法塗覆的材料具有較高的緻密性，因此，在可以減小塗層的厚度，實際使用過程中，對其厚度並沒有較大要求，根據實際需求，其厚度範圍可以為0.001μm-100μm，包括端點值，典型的可以是大於10μm小於60μm，更薄的塗層厚度也能防止暴露於電漿的零部件被腐蝕。

電漿反應腔中通常會同時施加高頻射頻功率(大於13MHz)和低頻射頻功率(小於等於2MHz)，對於高頻射頻功率來說，反應腔內的部件表面塗層YOF雖然是絕緣材料，100-200μm的厚度，不會影響高頻射頻功率的分佈，高頻射頻功率仍然能夠有效的穿透絕緣的塗層。但是對於低頻射頻功率來說表面塗層的厚度會顯著影響射頻功率的穿透，也就是塗層越厚低頻射頻功率越難穿透。對於電漿處理腔中的內襯、氣體噴淋頭、導電基座、反應腔內壁等部件進行耐電漿腐蝕材料層塗覆時，如果塗層材料過厚會導致低頻射頻功率的無法有效耦合到需要耦合的部件。採用本發明的塗覆方法不僅能獲得足夠穩定的耐腐蝕材料層YOF，由於材料層緻密又薄，所以可以使得低頻射頻功率能夠在塗覆有本發明塗層的不同零部件之間高效耦合。另外，根據製程中F和O含量的高低，可以相應設計塗層中F和O的高低，以及塗層的厚度，實現蝕刻腔體部件的長壽命服役。

本發明實施例不限定所述電漿腔室內部的部件包括哪些具體結構，可選的，為電漿腔室內解除電漿的各個部件，包括：蓋板、襯墊、噴嘴、 氣體分配板、噴淋頭、靜電吸盤組件、基材固持框、處理套組、陶瓷襯墊等中的至少一種。

本實施例中為了得到上述高緻密性，且具有結晶相的稀土元素的氟氧化物，可以藉由增強型PVD方法，藉由電漿增強方式或者離子束增強方式實現。

具體地，在一個實例性的製程中，利用電漿增強型物理氣相沉積(PEPVD)技術來製造一種具有良好/緊密顆粒結構和隨機晶體取向(random crystal orientation)的增強型氟氧化釔塗層，例如基於Y₅O₄F₇、Y₇O₆F₉的塗層，其中，(1)沉積在低壓或真空腔室環境下執行；(2)至少一個沉積元素或成份從一材料源被蒸發或濺射出來，被蒸發或濺射出來的材料濃縮在基片基材表面(這部分製程是一個物理過程，在這裡被稱為物理氣相沉積或PVD部分)；(3)同時，一個或多個電漿源被用來發出離子或產生電漿以圍繞基材表面，至少一沉積元素或成份被電離並與被蒸發或濺射的元素或成份在電漿中或在基材表面上反應；(4)基材耦接於負電壓，使得其在沉積製程過程中被電離原子或離子轟擊。在(3)和(4)中的反應指的是PEPVD中的“電漿增強”(plasma enhanced，或者PE)功能。

應當說明，電漿源可以(1)被用於離子化、分解和激發反應氣體以使得沉積製程能夠在低基材溫度和高塗覆生長速度下執行(由於電漿產生更多的離子和自由基)，或者(2)被用於產生針對基材的能量離子(energetic ions)，以使得離子轟擊基材表面並有助於在之上形成厚的和濃縮的塗層。更特別地，所述電漿源被用於擇一或共同執行功能(1)和/或(2)，以在基材上形 成塗層。這種塗層綜合具有足夠的厚度和緊密度結構，在此處被稱為是“增強型塗層”(Advanced coating，以下稱：A塗層)。

在傳統的電漿噴塗製程中，其塗層是在大氣環境(atmospheric environment)下被沉積的，和傳統的電漿噴塗製程不同的是，本發明提供的增強型塗層是在低壓或真空環境中沉積的。並且，傳統的電漿噴塗製程利用小的粉末粒子來沉積塗層，本發明增強型塗層利用原子自由基(atoms radicals)或微粒凝結在材料表面上而實現沉積。因此，由此得到的塗層特性與習知技術塗層不同，即使其是在利用同樣成份的材料的情況下。例如，根據本發明一個具體實施例所得到的氟氧化釔塗層基本上沒有多孔，其表面的粗糙度優於1μm，並且比用習知技術電漿噴塗方式(PS)所得到的YOF塗層具有更高的抗蝕刻性。

本發明的具體實施例將在下文中結合圖式進行說明。首先介紹用於沉積增強型塗層的裝置和方法。圖1示出了根據本發明的一個具體實施例的用於沉積增強型塗層的裝置。所述裝置採用一稱作為PEPVD的製程來沉積增強型塗層，其中，PE和PVD部件在圖1中由虛線示出。傳統上，化學氣相沉積(CVD)或電漿增強型化學氣相沉積(PECVD)指的是一種化學製程，其中，將基材曝露於一個或多個易揮發的前驅(volatile precursors)，前驅在基材表面反應或分解，以在基材表面上產生所預期的沉積薄膜。另外，PVD指的是一種塗層製作方法，其包括純物理過程，其使一被蒸發或被濺射的預期薄膜材料凝結，從而在基材的表面沉積薄膜，該預期薄膜材料通常是固態的源物質。因此，可以理解，前述PEPVD為這兩種製程的混合。即，所述的PEPVD包括在腔室中和在基材表面上進行的屬物理技術的原子、自由基或者分子的凝結(PVD部分)和電漿化學反應(PE部分)。

在圖1中，腔室100被真空泵115抽真空。待塗覆部件，也即部件本體110被塗覆了塗層，在本實施例中的氣體噴淋頭、聚焦環、覆蓋環、約束環等連接於支撐環105上。並且，負偏壓藉由支撐環105施加於待塗覆部件110。

一源材料120包括待沉積組份，其通常為固體形式。例如，如果待沉積薄膜是YOF，固體源材料120應包括釔(或氟、或氧)--可能還有其它材料，例如氧，氟(或釔)等。為了形成物理沉積，所述固體源材料被蒸發或濺射。在圖1所示的具體實施例中，利用電子槍(electron gun)125來執行蒸發，其將電子束(electron beam)130導向固體源材料120之上。當固體源材料被蒸發形成氣體源材料原子、分子或自由基，氣體源材料原子、分子或自由基向部件本體110飄移並凝結於部件本體110上，圖示中用虛線箭頭示出。

電漿增強型部件由氣體注射器(gas injector)135組成，其向腔室100內注入活性或非活性源氣體，例如包含氬、氧、氟的氣體，圖示中用虛線示出。氣體注射器135中設有至少一對電極，施加高電壓到電極上，使得流過的氣體被高壓電離形成電漿，電漿被氣體注射器135噴射入腔室100中。電漿被維持在部件本體110下方空間，在本實施例中示例性地由耦合於射頻源150的線圈145產生的電磁場使得電漿140中的離子被電場驅動作圓周運動，使得部件本體110下方的離子被加速並維持在足夠濃度。不受理論的束縛，在PE部分有幾個過程發生。首先，非活性離子化氣體組份，例如氬，轟擊部件本體110，當它被聚集後從而使得薄膜變得緻密。離子轟擊的效果源自於負偏壓施加至部件本體110和支撐環105，或源自於由電漿源發出的並對準部件本體110的離子。此外，例如氧或氟的活性氣體組份或自由基與蒸發的或濺射的氣體源材料反應，所述反應或者位於部件本體110的表面上或者位於腔室內。因此，上述製程具有物理過程(轟擊和凝結)和化學過程(例如，氧化和電離化)。

也即，本發明實施例中，採用電漿增強物理氣相沉積技術在電漿腔室內部的部件本體上形成所述塗層，具體包括：在真空反應腔內放置固體源材料；將一電漿腔室內部的部件本體放置在所述固體源材料的上方；設置一電子槍蒸發或濺射所述固體源材料，當所述固體源材料被蒸發為氣體源材料原子、分子以及自由基，所述氣體源材料原子、分子以及自由基向所述部件漂移並凝結於所述部件本體表面；向所述真空反應腔內注入第一氣體，所述第一氣體解離的電漿或離子束將所述氣體源材料原子、分子以及自由基離化，形成具有緻密結構且具有隨機晶體取向的基元；所述基元在所述部件本體表面沉積，形成所述塗層。其中，離化作用能夠使得具有緻密結構且具有隨機晶體取向的基元在低基材溫度和高生長速度下進行沉積形成塗層。因此，藉由電漿增強作用或者離子束增強作用能夠形成高緻密的塗層。

需要說明的是，所述第一氣體可以是一切能產生電漿的氣體，如Ar，O₂，N₂等，本發明實施例中不具體限制。也即，第一氣體可以是活性氣體，如也可以是非活性氣體，當第一氣體為活性氣體，所述活性氣體解離的電漿或離子束與所述原子、分子以及自由基發生反應，形成緻密結構且具有隨機晶體取向的基元。

本實施例中形成稀土元素的氟氧化物的方法有多種，在本發明的一個實施例中，固體源材料為稀土元素的氟氧化物，可以是具有多孔結構的稀土元素的氟氧化物，直接藉由電漿增強或者離子束增強過程形成緻密性較高的具有結晶相的稀土元素的氟氧化物塗層。還可以是包括所述稀土元素的氧化物和所述稀土元素的氟化物的固體源材料，也可以直接藉由電漿增強或者離子束增強過程形成緻密性較高的具有結晶相的稀土元素的氟氧化物塗層。在本發明 的其他實施例中，還可以包括向所述真空反應腔內注入第二氣體，所述第二氣體用於與所述原子、分子以及自由基反應形成包含稀土元素、氧元素和氟元素的化合物。例如，所述固體源材料包括稀土元素的氟化物，所述第二氣體為氧氣，或者原材料還可以包括稀土元素的氟氧化物；或者，所述固體源材料包括稀土元素的氧化物，所述第二氣體為氟氣，或者，還可以包括稀土元素的氟氧化物。

為清楚說明本實施例中稀土元素的氟氧化物形成過程，本實施例中以形成氟氧化釔為例進行說明。

請參見圖2-圖7，圖2-圖7為電漿增強物理氣相沉積技術形成氟氧化釔塗層的示意圖。如圖2中所示，直接使用YOF作為蒸發源，經過熱蒸發(藉由電子束加熱或者電阻加熱或者其他加熱方式實現)氣化，再經過電漿或者離子束的增強作用後，在基體(也即上面實施例中所述的電漿腔室內的部件)上形成高緻密的YOF塗層。如圖3中所示，直接使用YOF、Y₂O₃和YF₃作為蒸發源，經過熱蒸發(藉由電子束加熱或者電阻加熱或者其他加熱方式實現)氣化，再經過電漿或者離子束的增強作用後，形成高緻密的YOF塗層，需要說明的是，本實施例中在蒸發源採用YOF的同時，增加Y₂O₃和YF₃是為了增加塗層中的O和F的含量，不需要繼續將Y₂O₃和YF₃轉化為YOF。如圖4所示，使用YF₃作為蒸發源，氣化後藉由與O₂發生化學反應Y+F+O→YOF，再經過電漿或者離子束的增強作用後，形成高緻密的YOF塗層。如圖5所示，使用Y₂O₃作為蒸發源，氣化後藉由與F₂發生化學反應Y+O+F→YOF，再經過電漿或者離子束的增強作用後，形成高緻密的YOF塗層。如圖6所示，採用YOF和Y₂O₃作為蒸發源，並通入F₂作為反應氣體，經過電漿或者離子束的增強作用後，形成高緻密的YOF塗層；如 圖7所示，採用YOF和YF₃作為蒸發源，並通入O₂作為反應氣體，經過電漿或者離子束的增強作用後，形成高緻密的YOF塗層。

請參見圖8和圖9所示，圖8和圖9均為採用圖2所示方式製備形成的YOF塗層的SEM圖片。其中，圖8為塗層的表面形貌圖，圖9為塗層的縱切面圖；從圖8看出，在放大5000倍的條件下，塗層表面仍然保持光滑，而從圖9所示的縱切面SEM圖片來看，放大50000倍條件下，塗層沒有觀察到氣孔的類似物，表面塗層具有高緻密性。

需要說明的是，傳統的氟氧化釔塗層是採用電漿噴塗技術製成的。這種技術是在大氣環境下，採用電漿加熱使微米級氟氧化釔顆粒以半熔融狀態濺射在工件基體上，氟氧化釔顆粒經過降溫，體積收縮，堆疊而形成多孔結構的塗層，氣孔率一般為3%-5%。

而本發明實施例提供的氟氧化釔採用了增強型PVD技術，在低壓或真空環境中沉積薄膜，能有效減少環境中雜質的影響。YOF塗層合成溫度低，有效降低基體與塗層由於熱膨脹係數不匹配引入的內應力的影響，避免塗層與基體脫落。且，YOF塗層利用奈米級的氣體原子、分子、自由基凝結在材料表面上而實現沉積，結構緻密度100%。由於結構緻密度較高，厚度在幾十微米級別即可實現有效抗電漿腐蝕，縮短技術時間，降低了塗層技術成本。

而且具有特定結構(如立方相，四方相，菱形結構等)的塗層具有一定的結構穩定性，在服役過程中保持結構穩定性，降低塗層開裂風險。另外，YOF還可以其與Y₂O₃和/或YF₃形成混合物，降低F和/或O在塗層邊界層的擴散和腐蝕作用，維持蝕刻腔體邊界環境的穩定性。使用YOF塗層作為蝕刻腔體 的保護材料，可以同時滿足不同蝕刻製程(CF₄/O₂電漿比例)的需求，比單一Y₂O₃塗層或者YF₃塗層適用範圍更廣。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，並不排除在包括上述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使所屬技術領域具有通常知識者能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對所屬技術領域具有通常知識者而言將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

Claims (9)

1. 一種用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其包括：採用電漿增強物理氣相沉積技術在電漿腔室內部的部件本體上形成一塗層，具體包括：在一真空反應腔內放置一固體源材料；將電漿腔室內部的一部件本體放置在該固體源材料的上方的一支撐環上，由該支撐環施加負偏壓於待塗覆的部件；設置一電子槍蒸發或濺射該固體源材料，當該固體源材料被蒸發為一氣體源材料原子、分子以及自由基，該氣體源材料原子、分子以及自由基向該部件本體漂移並凝結於該部件本體表面形成一沉積材料層；設置一氣體注射器，該氣體注射器中設有至少一對電極，施加高電壓到該電極上，使得流過的一第一氣體被高電壓電離形成一電漿，該電漿被該氣體注射器噴射入該真空反應腔，該第一氣體中的離子在負偏壓電場驅動下向上轟擊該沉積材料層形成具有緻密結構且具有隨機晶體取向的一基元；該基元在該部件本體表面沉積，形成該塗層；該塗層包括一稀土元素的氟氧化物，化學式為Re_xO_yF_z(x≠0，y≠0，z≠0)，其中，Re為稀土元素，且Re_xO_yF_z為一結晶相。
2. 如請求項1所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該第一氣體為一活性氣體，該活性氣體解離的電漿或離子束與該氣體源材料原子、分子以及自由基發生反應，形成緻密結 構且具有隨機晶體取向的基元。
3. 如請求項1所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料包括一稀土元素的氟氧化物。
4. 如請求項3所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料進一步包括該稀土元素的氧化物和該稀土元素的氟化物。
5. 如請求項1所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該製作方法進一步包括：向該真空反應腔內注入一第二氣體，該第二氣體用於與該氣體源材料原子、分子以及自由基反應形成包含一稀土元素、氧元素和氟元素的化合物。
6. 如請求項5所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料包括該稀土元素的氟化物，該第二氣體為氧氣。
7. 如請求項6所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料進一步包括該稀土元素的氟氧化物。
8. 如請求項5所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料包括該稀土元素的氧化物，該第二氣體為氟氣。
9. 如請求項8所述的用於電漿腔室內部的部件的製作方法，其中該固體源材料進一步包括該稀土元素的氟氧化物。

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