TWI821767B - 形成複合耐腐蝕塗層的裝置和方法、零部件和等離子體裝置 - Google Patents
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Abstract
一種形成複合耐腐蝕塗層的裝置和方法、零部件和等離子體裝置，形成複合耐腐蝕塗層的裝置包括：真空腔；第一靶材和第二靶材；零部件本體，與第一靶材和第二靶材相對設置；所述第一靶材原子和第二靶材原子在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層；第一輔助監測器，用於監測第一靶材的特徵訊號；第二輔助監測器，用於監測第二靶材的特徵訊號；速率監測器，用於監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化進行獨立控制各自靶材的速率，以控制複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性。所形成的複合耐腐蝕塗層中的均一性較好。
Description
本發明涉及半導體的領域，尤其涉及一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置、在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的方法、半導體零部件和等離子體處理裝置。
在半導體元件的製造過程中，等離子體蝕刻是將晶圓加工成設計圖案的關鍵製程。
在典型的等離子體蝕刻製程中，製程氣體(如CF4、O2等)在射頻(Radio Frequency，RF)激勵作用下形成等離子體。這些等離子體在經過上電極和下電極之間的電場(電容耦合或者電感耦合)作用後與晶圓表面發生物理轟擊作用及化學反應，從而蝕刻出具有特定結構的晶圓。
對處於等離子體蝕刻腔室內惡劣腐蝕環境下的部件來說，需要具有相當高的耐等離子體腐蝕性。為此，有專利提出在等離子體蝕刻腔室內部部件表面塗覆含釔塗層等耐腐蝕塗層以保護工件，以維持等離子體體蝕刻環境的穩定性。隨著半導體高端製程(10nm以下)的不斷進步，等離子體體蝕刻製程中使用的等離子體的環境更加複雜，單一氧化物成分的含釔塗層則表現出向著複合的含釔塗層優化趨勢，以適應更加苛刻的等離子體蝕刻環境對耐腐蝕塗層的要求。
然而，對於複合耐腐蝕塗層而言，自身的穩定性決定著存在容易分解的特性，使得在合成複合耐腐蝕塗層的過程中，對其組成成分均勻性的精確控制，具有較大的困難。
針對上述需求，如何精確控制複合耐腐蝕塗層各個成分的均勻性，提高耐腐蝕塗層的穩定性，進一步維持蝕刻腔體環境的穩定性，成為進一步提高先進製程中等離子體體蝕刻應用的重要發展方向。
本發明解決的技術問題是提供了一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置、在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的方法、半導體零部件和等離子體處理裝置，以提高耐腐蝕塗層中成分的均勻性。
為解決上述技術問題，本發明提供一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，包括：真空腔；第一靶材和第二靶材，位於所述真空腔內；零部件本體，位於所述真空腔內，與所述第一靶材核第二靶材相對設置；第一激發裝置，用於激發出第一靶材內的第一靶材原子；第二激發裝置，用於激發出第二靶材內的第二靶材原子，所述第一靶材原子和第二靶材原子在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層；第一輔助監測器，位於所述真空腔內，用於監測所述第一靶材的特徵訊號；第二輔助監測器，位於所述真空腔內，用於監測所述第二靶材的特徵訊號；速率監測器，位於所述真空腔內，用於監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各自靶材的速率，以控制複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性，保持複合耐腐蝕塗層的各個組成成分在厚度方向上都具有較高的均勻性。
較佳的，所述特徵訊號為光譜訊號，所述光譜訊號包括：最強峰強度、光譜積分面積或特徵波長光功率，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器為光譜儀。
較佳的，所述特徵訊號為溫度，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器為紅外溫度計。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素氧氟結晶化合物，稀土元素氧氟結晶化合物包括：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、LuO、Lu3O2F5、Lu5O4F7或Lu7O6F9中的至少一種。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物，稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物包括：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中的至少一種。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物，稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物包括：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中的至少一種。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素的氟氧化物、與氧化矽、氧化鋁形成的非晶態化合物中的至少一種。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層成分均勻，其成分在厚度方向上波動範圍小於5%。
較佳的，所述複合耐腐蝕塗層成分均勻，其成分在厚度方向上波動範圍小於1%。
相應的，本發明還提供一種利用用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的方法，包括下列步驟：提供上述用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置；利用第一激發裝置激發出第一靶材內的第一靶材原子；利用第二激發裝置激發出第二靶材內的第二靶材原子，所述第一靶材原子核第二靶材原子在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層；以及，利用速率監測器監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各自靶材的速率，以控制複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性。
較佳的，所述速率監測器包括石英晶振體；在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層時，還包括：在所述石英晶振體的表面形成複合耐腐蝕塗層；通過測量石英晶振體的共振頻率的變化情況，可即時監測複合耐腐蝕塗層的形成速率的變化情況。
相應的，本發明還提供一種包含所述耐腐蝕塗層的半導體零部件，包括：零部件本體；上述複合耐腐蝕塗層，位於所述零部件本體的表面，沿其厚度方向上成分均勻。
相應的，本發明還提供一種等離子體體處理裝置，包括：反應腔，其內為等離子體環境；上述半導體零部件，位於所述反應腔內，暴露於所述等離子體環境中。
較佳的，所述等離子體環境中包含氟、氯、氧或氫等離子體中的至少一種。
較佳的，所述等離子體處理裝置為等離子體蝕刻裝置或者等離子體清洗裝置。
較佳的，當等離子體處理裝置為電感耦合等離子體處理裝置時，所述零部件包括：陶瓷板、內襯套、氣體噴嘴、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤元件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
較佳的，當等離子體處理裝置為電容耦合等離子體處理裝置時，所述零部件包括：噴淋頭、上接地環、移動環、氣體分配板、氣體緩衝板、靜電吸盤元件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
與習知技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：本發明技術方案提供的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置中，所述真空腔內具有速率監測器、第一輔助監測器核第二輔助監測器，其中，所述速率監測器用於監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器核第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各自靶材的速率，這樣使得利用該裝置形成的複合耐腐蝕塗層中的成分均勻性較好，以提高複合耐腐蝕塗層在等離子體體環境中的耐等離子體體腐蝕的穩定性，維持等離子體體蝕刻環境的穩定性。
100:反應腔
101:基座
102:噴淋頭
103,202:靜電夾盤
104:上接地環
105:氣體分配板
106:下接地環
107,203:覆蓋環
108,204:聚焦環
109,205:等離子體約束裝置
200:內襯套
201:氣體噴嘴
300:真空腔
301a:第一靶材
301b:第二靶材
302:速率監測器
303a:第一輔助監測器
303b:第二輔助監測器
400:零部件本體
401:複合耐腐蝕塗層
W:基片
S1~S3:步驟
圖1為本發明一種等離子體處理裝置的結構示意圖；圖2為本發明另一種等離子體處理裝置的結構示意圖；圖3為本發明一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置示意圖；圖4為本發明第一靶材和第二靶材的熱致輻射光譜與波長的示意圖；圖5為本發明複合耐腐蝕塗層的形成速率、第一靶材和第二靶材的熱致輻射光譜與時間的關係示意圖；圖6為本發明複合耐腐蝕塗層的形成速率、第一靶材和第二靶材的溫度與時間的關係示意圖；圖7為本發明利用用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置形成所述複合耐腐蝕塗層的製程流程圖；以及圖8為本發明半導體零部件的結構示意圖。
正如先前技術所述，迫切需要在零部件本體的表面製備一種成分的均勻性較高的複合耐腐蝕塗層以滿足先進製程的要求。為此，本發明致力於提供一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置、在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的方法、半導體零部件和等離子體處理裝置，以下進行詳細說明：
圖1為本發明一種等離子體處理裝置的結構示意圖。
請參考圖1，等離子體處理裝置包括：反應腔100，反應腔100內為等離子體環境，半導體零部件和反應腔100內部腔壁暴露於等離子體環境中，所等離子體包括含F等離子體、含Cl等離子體、含H等離子體或含O等離子體中的至少一種。
等離子體處理裝置還包括：基座101，基座101的上方設有靜電夾盤103，所述靜電夾盤103內設有電極(圖中未標出)，所述電極與直流電源DC電連接，用於產生靜電引力以固定待處理的基片W，等離子體用於對待處理基片W進行處理。由於等離子體具有較強的腐蝕性，為了防止半導體零部件的表面被等離子體腐蝕，因此需要在零部件本體的表面塗覆耐腐蝕塗層。
在本實施例中，等離子體處理裝置為電容耦合等離子體反應裝置，相應的，暴露於等離子體環境中的半導體零部件包括：噴淋頭102、上接地環104、移動環、氣體分配板105、氣體緩衝板、靜電吸盤103、下接地環106、覆蓋環107、聚焦環108、絕緣環、等離子體約束裝置109中的至少一種。
圖2為本發明另一種等離子體處理裝置的結構示意圖。
在本實施例中，等離子體反應裝置為電感耦合等離子體反應裝置，相應的，暴露於等離子體環境中的半導體零部件包括：陶瓷板、內襯套200、氣體噴嘴201、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤202、覆蓋環203、聚焦環204、絕緣環和等離子體約束裝置205中的至少一種。
在其它實施例中，所述等離子體體處理裝置還可以為等離子體清洗裝置。
隨著半導體高端製程(10nm以下)的不斷進步，等離子體體蝕刻製程中使用的等離子體的環境更加複雜，單一氧化物成分的含釔塗層則表現出向著複合耐腐蝕塗層優化趨勢，以適應更加苛刻的等離子體蝕刻環境對耐腐蝕塗層的要求。
以下對用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置進行詳細說明：
圖3為本發明一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置示意圖。
請參考圖3，用於形成複合耐腐蝕塗層包括：真空腔300；第一靶材301a和第二靶材301b，位於所述真空腔300內；零部件本體400，位於所述真空腔300內，與所述第一靶材301a和第二靶材301b相對設置；第一激發裝置，用於激發出第一靶材301a內的第一靶材原子；第二激發裝置，用於激發出第二靶材301b內的第二靶材原子，所述第一靶材原子和第二靶材原子在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層401；第一輔助監測器303a，位於所述真空腔300內，用於監測所述第一靶材301a的特徵訊號；第二輔助監測器303b，位於所述真空腔300內，用於監測所述第二靶材301b的特徵訊號；速率監測器302，位於所述真空腔300內，用於監測所述複合耐腐蝕塗層401的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器303a和第二輔助監測器303b，所述第一輔助監測器303a和第二輔助監測器303b分別根據第一靶材301a和第二靶材301b的特徵訊號的強弱變化獨立控制各自靶材的速率，以控制複合耐腐蝕塗層401形成過程中速率的穩定性，實現複合塗層中各個組成的均勻性。
所述第一靶材301a在第一激發裝置的作用下激發出第一靶材301a中的原子，所述第二靶材301b在第二激發裝置的作用下激發出第二靶材301b中的原子，所述第一靶材301a的原子和第二靶材301b的原子在零部件本體400的表面形成複合耐腐蝕塗層401。
靶材在被激發後，向環境中發射一定的特徵訊號，比如：熱致輻射光譜，所述熱致輻射光譜與每個靶材的材料相關，不同的材料具有不同的熱致
輻射光譜。由於第一靶材301a與第二靶材301b的材料不同，因此，所述第一靶材301a與第二靶材301b激發後發射的熱致輻射光譜不相同，具體如圖4所示，圖4中的1代表的是第一靶材301a的熱致輻射光譜與波長的示意圖，2代表的是第二靶材301b的熱致輻射光譜與波長的示意圖，在此以氧化釔為第一靶材，氟化釔為第二靶材為例進行說明，可用光譜儀測量各個波段的輻射強度，選取控制特徵訊號作為控制訊號，如：最強峰強度、積分強度或特徵波長光功率。
如下選取特徵波長光功率為控制訊號進行詳細說明。
請參考圖5，(a)代表是複合耐腐蝕塗層形成速率隨時間的關係示意圖；(b)代表的是第一靶材被激發後發射的熱致輻射光譜為特徵波長光功率時，第一靶材的特徵波長光功率時間的關係示意圖；(c)代表的是第二靶材被激發後發射的熱致輻射光譜為特徵波長光功率時，第二靶材的特徵波長光功率時間的關係示意圖。
從圖5中可以看出：利用所述速率監測器監測到在時間t1~t2內，所述複合耐腐蝕塗層的形成速率下降，通過與目標速率做對比，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器監測到第一靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內下降，而所述第二輔助監測器監測到第二靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內上升，則所述第一輔助監測器根據第一靶材的特徵波長光功率的回饋資訊調大所述第一靶材的速率，並降低第二靶材的速率，以維持整體速率的穩定性，進一步提高複合耐腐蝕塗層各個組分的均勻性。
圖5是以在時間段t1~t2內所述複合耐腐蝕塗層的形成速率下降，所述第一輔助監測器監測到第一靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內下降，所述第二輔助監測器監測到第二靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內上升為例進行說明，實際上不限於此。只要速率監測器監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和
第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各自靶材的速率，就能提高複合耐腐蝕塗層中成分的均勻性。所述複合耐腐蝕塗層中成分的均勻性，則複合耐腐蝕塗層在等離子體體環境中耐等離子體體腐蝕的穩定性以及等離子體體蝕刻性能的穩定性都得到了提高。換句話說，當複合耐腐蝕塗層的形成速率在時間段t1~t2內的形成速率下降，所述第一輔助監測器監測到第一靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內下降，所述第二輔助監測器監測到第二靶材的特徵波長光功率在時間t1~t2內上升，如果沒有第一輔助檢測器和第二輔助檢測器的作用，只根據總的速率進行控制時，則會誤判斷此時需要將兩個靶材的速率同時增大，實際造成複合耐腐蝕塗層中第二靶材的成分波動較大。而使用本發明的效果是，可以根據各個靶材的實際變化情況進行獨立控制各個靶材的速率，保持複合耐腐蝕塗層中各個靶材成分的均勻性。
除了熱致輻射光譜之外，靶材在被激發後，靶材自身的溫度也會發生變化，一般溫度越高，靶材的速率越大，因此可以將各個靶材的溫度作為輔助檢測訊號，在複合耐腐蝕塗層的形成過程中，使用紅外溫度計對第一靶材和第二靶材進行即時監測。
請參考圖6，(d)代表是複合耐腐蝕塗層形成速率隨時間的關係示意圖；(e)代表的是第一靶材被激發後溫度與時間的關係示意圖；(f)代表的是第二靶材被激發後溫度與時間的關係示意圖。
從圖6中可以看出：利用所述速率監測器監測到在時間t1~t2內，所述複合耐腐蝕塗層的形成速率下降，通過與目標速率做對比，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器監測到第一靶材的溫度在時間t1~t2內下降，所述第二輔助監測器監測到第二靶材的溫度在時間t1~t2內上升，則所述第一輔助監測器根據第一靶材的溫度資訊調大所述第一靶材的速率，降低第二靶材的速率，以維持整體速率的穩定性，進一步控制複合塗層各成分的均勻性。
圖6是以在時間段t1~t2內所述複合耐腐蝕塗層的形成速率下降，所述第一輔助監測器監測到第一靶材的溫度在時間t1~t2內下降，所述第二輔助監測器監測到第二靶材的溫度在時間t1~t2內上升為例進行說明，實際上不限於此。只要速率監測器監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的溫度的強弱變化進行獨立控制，就能提高複合耐腐蝕塗層中成分的均勻性。所述複合耐腐蝕塗層中成分的均勻性，則複合耐腐蝕塗層在等離子體體環境中耐等離子體體腐蝕的穩定性以及等離子體體蝕刻性能的穩定性都得到了提高。如果沒有第一輔助檢測器和第二輔助檢測器的作用，只根據總的速率進行控制時，則會誤判斷此時需要將兩個靶材的速率同時增大，實際造成複合耐腐蝕塗層中第二靶材的成分波動較大。而使用本發明的效果是，可以根據各個靶材的實際變化情況進行獨立控制各個靶材的速率，保持複合塗層中各個靶材成分的均勻性。
圖7為本發明利用用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置形成所述複合耐腐蝕塗層的製程流程圖。
請參考圖7，步驟S1：提供上述用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置；步驟S2：利用第一激發裝置激發出第一靶材內的第一靶材原子，利用第二激發裝置激發出第二靶材內的第二靶材原子，所述第一靶材原子和第二靶材原子在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層；步驟S3：利用速率監測器監測所述複合耐腐蝕塗層的形成速率，當所述形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各個靶材的速率，以控制複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性。
所述速率監測器包括石英晶振體，利用所述第一激發裝置和第二激發裝置在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的過程中，也會在石英晶振體
的表面形成複合耐腐蝕塗層。隨著所述複合耐腐蝕塗層厚度的變化，石英晶振體的共振頻率會發生偏移，因此，通過測量石英晶振體的共振頻率的變化情況，就能反應出複合耐腐蝕塗層形成速率的變化情況，從而能夠對複合耐腐蝕塗層形成速率進行即時監測。
在一種實施例中，所述第一靶材與第二靶材的速率比為：10：1，儘管所述第一靶材的速率與第二靶材的速率相差較大，但是，用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置設置有第一輔助監測器和第二輔助監測器，當速率監測器監測到複合耐腐蝕塗層的形成速率偏離目標速率時，將偏差訊號回饋至第一輔助監測器和第二輔助監測器，所述第一輔助監測器和第二輔助監測器分別根據第一靶材和第二靶材的特徵訊號的強弱變化獨立控制各個靶材速率的調整偏差量，以快速控制複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性，從而進一步提高複合耐腐蝕塗層中成分的均一性。圖8為本發明一種半導體零部件的結構示意圖。
請參考圖8，半導體零部件包括：零部件本體400，複合耐腐蝕塗層401，位於所述零部件本體400的表面，沿其厚度方向上成分均勻。
在一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的材料為稀土元素氧氟結晶化合物，稀土元素氧氟結晶化合物包括：YOF(氟氧化釔)、Y5O4F7(七氟四氧化五釔)、Y6O5F8(八氟五氧化六釔)、Y7O6F9(九氟六氧化七釔)、Y17O14F23(二十三氟十四氧化十七釔)、LaOF(鑭氧氟)、CeOF(氟氧化鈰)、CeO6F2(二氟六氧化鈰)、PrOF(氟氧化鐠)、NdOF(氟氧化釹)、SmOF(氟氧化釤)、EuOF(氟氧化銪)、Eu3O2F5(五氟二氧化三銪)、Eu5O4F7(七氟四氧化五銪)、GdOF(氟氧化釓)、Gd5O4F7(七氟四氧化五釓)、TbOF(氟氧化鋱)、DyOF(氟氧化鏑)、HoOF(氟氧化鈥)、ErOF(氟氧化鉺)、Er3O2F5(五氟二氧化三鉺)、Er5O4F7(七氟四氧化五鉺)、TmOF(氟氧化銩)、YbOF(氟氧化鐿)、Yb5O4F7(七氟四氧化五鐿)、Yb6O5F8(八氟五氧化六鐿)、LuO(氧化鑥)、Lu3O2F5(五氟二氧化三鑥)、Lu5O4F7(七氟四氧化五鑥)或Lu7O6F9(九氟六氧化七鑥)中的至少一種。
在另一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的材料為稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物，稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物包括：Y4Al2O9(二鋁九氧化四釔)、YAlO3(一鋁三氧化釔)，Y3Al5O12(五鋁十二氧化三釔)，LaAlO3(一鋁三氧化鑭)，CeAlO3(一鋁三氧化鈰)，Ce6AlO3(一鋁三氧化六鈰)，Pr4Al2O9(二鋁九氧化四鐠)，PrAlO3(一鋁三氧化鐠)，PrAl11O18(十一鋁十八氧化鐠)，Nd4Al2O9(二鋁九氧化四釹)，NdAlO3(一鋁三氧化釹)，NdAl11O18(十一鋁十八氧化釹)，Sm4Al2O9(二鋁九氧化四釤)，SmAlO3(一鋁三氧化釤)，Eu4Al2O9(二鋁九氧化四銪)、EuAlO3(一鋁三氧化銪)、Eu3Al5O12(五鋁十二氧化三銪)，Gd4Al2O9(二鋁九氧化四釓)、GdAlO3(一鋁三氧化釓)、Gd3Al5O12(五鋁十二氧化三釓)，Tb4Al2O9(二鋁九氧化四鋱)、TbAlO3(一鋁三氧化鋱)、Tb3Al5O12(五鋁十二氧化三鋱)，Dy4Al2O9(二鋁九氧化四鏑)、DyAlO3(一鋁三氧化鏑)、Dy3Al5O12(五鋁十二氧化三鏑)，Ho4Al2O9(二鋁九氧化四鈥)、HoAlO3(一鋁三氧化鈥)、Ho3Al5O12(五鋁十二氧化三鈥)，Er4Al2O9(二鋁九氧化四鉺)、ErAlO3(一鋁三氧化鉺)、Er3Al5O12(五鋁十二氧化三鉺)，Tm4Al2O9(二鋁九氧化四銩)、TmAlO3(一鋁三氧化銩)、Tm3Al5O12(五鋁十二氧化三銩)，Yb4Al2O9(二鋁九氧化四鐿)、Yb6Al10O24(十鋁二十四氧化六鐿)，Lu4Al2O9(二鋁九氧化四鑥)、LuAlO3(一鋁三氧化鑥)或Lu3Al5O12(五鋁十二氧化三鑥)中的至少一種。
在又一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的材料為所涉及的複合耐腐蝕塗層包括稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物，稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物包括：Y2SiO5(一矽五氧化二釔)、Y2Si2O7(二矽七氧化二釔)、La2SiO5(一矽五氧化二鑭)、La2Si2O7(二矽七氧化二鑭)、Ce2SiO5(一矽五氧化二鈰)、Pr2SiO5(一矽五氧化二鐠)、Pr2Si2O7(二矽七氧化二鐠)、Nd2SiO5(一矽五氧化二釹)、Nd4Si3O12(三矽十二氧化四釹)、Nd2Si2O7(二矽七氧化二釹)、Sm2SiO5(一矽五氧化二釤)、Sm4Si3O12(三矽十二氧化四釤)、Sm2Si2O7(二矽七氧化二釤)、Eu2SiO5(一矽五氧化二銪)、EuSiO3
(一矽三氧化銪)、Eu2Si2O7(二矽七氧化二銪)、Gd2SiO5(一矽五氧化釓)、Gd4Si3O12(三矽十二氧化四釓)、Gd2Si2O7(二矽七氧化二釓)、Tb2SiO5(一矽五氧化二鋱)、Tb2Si2O7(二矽七氧化二鋱)、Dy2SiO5(一矽五氧化二鏑)、Dy4Si3O12(三矽十二氧化四鏑)、Dy2Si2O7(二矽七氧化二鏑)、Ho2SiO5(一矽五氧化二鈥)、Er2Si2O7(二矽七氧化二鉺)、Er2SiO5(一矽五氧化二鉺)、Er4Si3O12(三矽十二氧化四鉺)、Tm2SiO5(一矽五氧化二銩)、Tm2Si2O7(二矽七氧化二銩)、Yb2SiO5(一矽五氧化二鐿)、Yb4Si3O12(三矽十二氧化四鐿)、Yb2Si2O7(二矽七氧化二鐿)、Lu2SiO5(一矽五氧化二鑥)、Lu4Si3O12(三矽十二氧化四鑥)或Lu2Si2O7(二矽七氧化二鑥)中的至少一種。
在再一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的材料包括稀土元素的氟氧化物、與氧化矽、氧化鋁形成的非晶態化合物中的至少一種。
由於所述複合耐腐蝕塗層401中成分較均勻，在一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的成分在其厚度方向上的波動範圍小於5%，使得複合耐腐蝕塗層401的耐腐蝕性能較穩定，進而有利於提高等離子體體蝕刻的穩定性。
在另一種實施例中，所述複合耐腐蝕塗層401的成分在其厚度方向上波動範圍小於1%，使複合耐腐蝕塗層401的成分均一性更高，有利於進一步提高耐腐蝕塗層性能的穩定性。
需要指出的是，本發明的方法不限定與只有兩個靶材的情況，對於含有多個靶材和多個相應的輔助檢測器的情況，在本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有付出具進步性的改變的情況下，仍然屬於本發明的限定範圍。
同時，本發明的方法還可以進一步提供一種無損間接定量檢測複合耐腐蝕塗層中各個成分均勻性偏差大小的方法，即：1.提供標準樣品，在標準樣品上塗覆該複合耐腐蝕塗層，記錄在複合耐腐蝕塗層形成過程中各個靶材特徵訊號變化情況；2.對標準樣品的成分均勻性偏差大小進行表徵(例如EDS，XPS等方法)，建立特徵訊號偏差大小和成分偏差大小的標準對應關係；3.
提供待塗覆部件，在部件上塗覆該複合耐腐蝕塗層，記錄在複合耐腐蝕塗層形成過程中，分別測量各個靶材的特徵訊號的變化情況；4.將特徵訊號的偏差大小與標準對應關係進行比例，從而反推出各成分偏差大小。利用該方法，可以實現對樣品成分的無損測量，及定量測量，適用於形狀較大的部件(不便於直接進行EDS、XPS等的測量)，也適用於零部件生產過程中對複合塗層的品質管控。
雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離。本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以申請專利範圍所限定的範圍為原則。
S1~S3:步驟
Claims (17)
- 一種用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，包括： 一真空腔； 一第一靶材和一第二靶材，位於該真空腔內； 一零部件本體，位於該真空腔內，與該第一靶材和該第二靶材相對設置； 一第一激發裝置，用於激發出該第一靶材內的一第一靶材原子； 一第二激發裝置，用於激發出該第二靶材內的一第二靶材原子，該第一靶材原子和該第二靶材原子在該零部件本體的表面形成一複合耐腐蝕塗層； 一第一輔助監測器，位於該真空腔內，用於監測該第一靶材的特徵訊號； 一第二輔助監測器，位於該真空腔內，用於監測該第二靶材的特徵訊號； 一速率監測器，位於該真空腔內，用於監測該複合耐腐蝕塗層的一形成速率，當該形成速率偏離一目標速率時，將一偏差訊號回饋至該第一輔助監測器和該第二輔助監測器，該第一輔助監測器和該第二輔助監測器分別根據該第一靶材和該第二靶材的特徵訊號的強弱變化進行獨立控制，以使該複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定控制。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該特徵訊號為光譜訊號，該光譜訊號包括：最強峰強度、光譜積分面積或特徵波長光功率，該第一輔助監測器和該第二輔助監測器為光譜儀。
- 如請求項2所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該特徵訊號為溫度，該第一輔助監測器和該第二輔助監測器為紅外溫度計。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素氧氟結晶化合物，稀土元素氧氟結晶化合物包括：YOF、Y 5O 4F 7、Y 6O 5F 8、Y 7O 6F 9、Y 17O 14F 23、LaOF、CeOF、CeO 6F 2、 PrOF、NdOF、SmOF、EuOF、Eu 3O 2F 5、 Eu 5O 4F 7、 GdOF、 Gd 5O 4F 7、TbOF、DyOF、HoOF、ErOF、Er 3O 2F 5、Er 5O 4F 7、TmOF、 YbOF、Yb 5O 4F 7、Yb 6O 5F 8、LuO、Lu 3O 2F 5、Lu 5O 4F 7或Lu 7O 6F 9中的至少一種。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物，稀土元素與氧化鋁形成的結晶化合物包括：Y 4Al 2O 9、YAlO 3,Y 3Al 5O 12，LaAlO 3，CeAlO 3，Ce 6AlO 3，Pr 4Al 2O 9，PrAlO 3，PrAl 11O 18，Nd 4Al 2O 9，NdAlO 3, NdAl 11O 18，Sm 4Al 2O 9，SmAlO 3，Eu 4Al 2O 9、EuAlO 3、Eu 3Al 5O 12，Gd 4Al 2O 9、GdAlO 3、Gd 3Al 5O 12, Tb 4Al 2O 9、TbAlO 3、Tb 3Al 5O 12，Dy 4Al 2O 9、DyAlO 3、Dy 3Al 5O 12，Ho 4Al 2O 9、HoAlO 3、Ho 3Al 5O 12，Er 4Al 2O 9、ErAlO 3、Er 3Al 5O 12，Tm 4Al 2O 9、TmAlO 3、Tm 3Al 5O 12，Yb 4Al 2O 9、Yb 6Al 10O 24，Lu 4Al 2O 9、LuAlO 3或Lu 3Al 5O 12中的至少一種。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物，稀土元素與氧化矽形成的結晶化合物包括：Y 2SiO 5、Y 2Si 2O 7、La 2SiO 5、La 2Si 2O 7、Ce 2SiO 5、Pr 2SiO 5、Pr 2Si 2O 7、Nd 2SiO 5、 Nd 4Si 3O 12、Nd 2Si 2O 7、Sm 2SiO 5、 Sm 4Si 3O 12、Sm 2Si 2O 7、Eu 2SiO 5、 EuSiO 3、Eu 2Si 2O 7、 Gd 2SiO 5、Gd 4Si 3O 12、Gd 2Si 2O 7、Tb 2SiO 5、Tb 2Si 2O 7、Dy 2SiO 5、Dy 4Si 3O 12、Dy 2Si 2O 7、 Ho 2SiO 5、Er 2Si 2O 7、 Er 2SiO 5、Er 4Si 3O 12、Er 2Si 2O 7、Tm 2SiO 5、Tm 2Si 2O 7、Yb 2SiO 5、Yb 4Si 3O 12、Yb 2Si 2O 7、 Lu 2SiO 5、 Lu 4Si 3O 12或 Lu 2Si 2O 7中的至少一種。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層的材料為稀土元素的氟氧化物、與氧化矽、氧化鋁形成的非晶態化合物中的至少一種。
- 如請求項1所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層成分均勻，其成分在厚度方向上波動範圍小於5%。
- 如請求項8所述的用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置，其中，該複合耐腐蝕塗層成分均勻，其成分在厚度方向上波動範圍小於1%。
- 一種在零部件本體的表面形成複合耐腐蝕塗層的方法，其中，包括下列步驟： 提供一如請求項1至9中任一項所述用於形成複合耐腐蝕塗層的裝置； 利用該第一激發裝置激發出該第一靶材內的該第一靶材原子，利用該第二激發裝置激發出該第二靶材內的該第二靶材原子，該第一靶材原子和該第二靶材原子在該零部件本體的表面形成該複合耐腐蝕塗層；以及 利用該速率監測器監測該複合耐腐蝕塗層的形成速率，當該形成速率偏離該目標速率時，將該偏差訊號回饋至該第一輔助監測器和該第二輔助監測器，該第一輔助監測器和該第二輔助監測器分別根據該第一靶材和該第二靶材的該特徵訊號的強弱變化進行獨立控制各自靶材的速率，以控制該複合耐腐蝕塗層形成速率的穩定性。
- 如請求項10所述的形成複合耐腐蝕塗層的方法，其中，該速率監測器包括一石英晶振體；在該零部件本體的表面形成該複合耐腐蝕塗層時，還包括：在該石英晶振體的表面形成該複合耐腐蝕塗層；通過測量該石英晶振體的共振頻率的變化情況，監測該複合耐腐蝕塗層的形成速率。
- 一種半導體零部件，其中，包括： 一零部件本體； 一如請求項10或11任一項所述方法形成的複合耐腐蝕塗層，位於該零部件本體的表面，沿其厚度方向上成分均勻。
- 一種等離子體處理裝置，其中，包括： 一反應腔，其內為等離子體環境； 一如請求項12所述的半導體零部件，位於該反應腔內，暴露於所述等離子體環境中。
- 如請求項13所述的等離子體處理裝置，其中，所述等離子體環境中包含氟、氯、氧或氫等離子體中的至少一種。
- 如請求項13所述的等離子體處理裝置，其中，該等離子體處理裝置為等離子體蝕刻裝置或者等離子體清洗裝置。
- 如請求項15所述的等離子體處理裝置，其中，當該等離子體處理裝置為電感耦合等離子體處理裝置時，該零部件包括：陶瓷板、內襯套、氣體噴嘴、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤元件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
- 如請求項15所述的等離子體處理裝置，其中，當該等離子體處理裝置為電容耦合等離子體處理裝置時，該零部件包括：噴淋頭、上接地環、移動環、氣體分配板、氣體緩衝板、靜電吸盤元件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
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