TWI827942B - 半導體零部件、等離子體處理裝置及耐腐蝕塗層形成方法 - Google Patents
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Abstract
一種半導體零部件、等離子體處理裝置及耐腐蝕塗層形成方法，其中，所述半導體零部件包括：半導體零部件本體；耐腐蝕塗層，位於所述半導體零部件本體的表面，由稀土元素氟氧化物的結晶相和非晶相組成，且所述結晶相與非晶相位於同一層，非晶相瀰散在結晶相中。所述半導體零部件應用在先進的製程中能够降低顆粒污染問題。
Description
本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種半導體零部件、等離子體處理裝置及耐腐蝕塗層形成方法。
等離子體蝕刻製程在集成電路製造領域發揮了關鍵作用。最新的5nm製程中等離子體蝕刻製程步驟數占總比已提升至17%以上。先進蝕刻製程製程的功率和步驟的大幅提升，要求等離子體蝕刻腔室內的零部件具有更高的耐等離子體物理轟擊及化學腐蝕性能，産生更少的微小顆粒污染及金屬污染源，進一步保障蝕刻設備製程的穩定性和可重複性。
目前，在5nm或3nm及以下的製程中，存在著苛刻的顆粒污染要求，除了在整個零部件的生命周期內，要求小於28nm的顆粒小於10顆，而且要求貼地率越小越好，即0@28nm的顆粒的概率。為了滿足不斷縮小的線寬要求，等離子體蝕刻製程製程中採用的功率和步驟大幅提升。而目前的塗層在先進製程（5nm及以下）中逐漸出現失效，存在微小顆粒污染，不能很好的滿足先進製程的需求。
本發明解决的技術問題是提供一種半導體零部件、等離子體處理裝置及耐腐蝕塗層形成方法，以在先進製程中降低顆粒污染。
為解决上述技術問題，本發明提供一種半導體零部件，包括：半導體零部件本體；耐腐蝕塗層，位於所述半導體零部件本體的表面，由稀土元素氟氧化物的結晶相和非晶相組成，且所述結晶相與非晶相位於同一層，非晶相瀰散在結晶相中。
可選的，所述耐腐蝕塗層為結晶結構。
可選的，所述耐腐蝕塗層稀土元素氟氧化物的稀土元素包括Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中至少一種。
可選的，所述同一層的結晶相與非晶相的稀土元素相同。
可選的，所述同一層的結晶相與非晶相的稀土元素不相同。
可選的，所述耐腐蝕塗層的厚度為0.01微米～200微米。
可選的，所述非晶相位於結晶相的表面和結晶相的本體中。
可選的，所述半導體零部件本體的材料包括：鋁合金、碳化矽、矽、石英、陶瓷等中的至少一種。
可選的，所述耐腐蝕塗層的緻密度為98%～100%。
相應的，本發明還提供一種等離子體處理裝置，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。
可選的，所述等離子體環境中包括氟、氯或氧中的至少一種。
可選的，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潔裝置。
可選的，當所述等離子體蝕刻裝置為電感耦合等離子體蝕刻裝置時，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、靜電吸盤組件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環和等離子體約束裝置中的至少一種。
可選的，當等離子體蝕刻裝置為電容耦合等離子體蝕刻裝置時，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、靜電吸盤組件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環、可升降隔離環或等離子體約束裝置中的至少一種。
可選的，所述反應腔內還包括：基座，用於承載待處理基板，所述待處理基板暴露於所述等離子體環境中；所述半導體零部件為多個，分別位於所述反應腔的頂部、反應腔的側壁以及所述基座的外圍，不同位置所半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量的大小關係為：所述反應腔頂部的半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量小於反應腔側壁的半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量，且反應腔側壁的半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量小於所述基座的外圍的半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量。
相應的，本發明還提供一種在半導體零部件本體上形成耐腐蝕塗層的方法，包括：提供半導體零部件本體；在所述半導體零部件本體上形成上述耐腐蝕塗層。
可選的，所述耐腐蝕塗層的形成方法包括：將半導體零部件本體置於真空腔室內；使含稀土氟靶材和稀土含氧靶材與半導體零部件本體相對設置；使含稀土氟靶材和稀土含氧靶材與半導體零部件本體相對設置之後，加熱半導體零部件本體，激發靶材形成分子流，並向真空反應腔內通入含氟、含氧製程氣體，所述分子流和製程氣體在半導體零部件本體表面形成由結晶相和非晶相組成的耐腐蝕塗層。
可選的，調整含氟、含氧製程氣體的原子比例，使含氟、含氧製程氣體的原子比例為3:7~7:3。
可選的，設置所述稀土氟靶材與稀土氧靶材之間的間距與稀土氟靶材和稀土氧靶材到半導體零部件本體高度在1:1~1:20之間；所述高度的範圍為：10厘米～2米。
可選的，調控含氟靶材和含氧靶材的激發功率比值在1:1~1:20之間。
可選的，所述非晶相用於調整耐腐蝕塗層中氟的含量。
可選的，所述耐腐蝕塗層中氟的原子百分比含量為：5%～90%。
可選的，所述耐腐蝕塗層的形成製程包括：物理氣相沉積製程、化學氣相沉積製程和原子層沉積製程中的至少一種。
可選的，還包括：利用輔助增強源對等離子體進行增強處理；所述輔助增強源包括：等離子體源、離子束源、微波源和射頻源中的至少一種。
與現有技術相比，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半導體零部件中， 所述半導體零部件本體的表面具有耐腐蝕塗層，所述耐腐蝕塗層中的結晶相用於使耐腐蝕塗層具有較好的穩定性；而所述非晶相具有長程無序的網絡結構特徵，使得非晶相能够承受相比結晶相更大的內應力，而同一層中既有結晶相又有非晶相，降低耐腐蝕塗層的內應力，有利於提高耐腐蝕塗層的服役時間；進一步地，在保持整體耐腐蝕塗層穩定的結晶結構前提下，非晶相調控耐腐蝕塗層中的F含量，進一步可以根據蝕刻腔體內F等離子體的強度設計具有不同F含量塗層包覆的零部件，降低塗層在蝕刻腔體中局部被優先腐蝕而形成微小顆粒污染物的風險，提高製程應用水準。
本發明技術方案提供一種半導體零部件、等離子體處理裝置及耐腐蝕塗層形成方法，其中，所述半導體零部件包括：半導體零部件本體；耐腐蝕塗層，位於所述半導體零部件本體的表面，由稀土元素氟氧化物的結晶相和非晶相組成，且所述結晶相與非晶相位於同一層，非晶相瀰散在結晶相中。所述半導體零部件在先進製程中能够降低顆粒污染。
為使本發明的上述目的、特徵和有益效果能够更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
本發明的等離子體處理裝置為等離子體蝕刻裝置或者等離子體清潔裝置，以下以所述等離子體蝕刻裝置為電感耦合等離子體蝕刻裝置進行說明。
圖1是本發明一種等離子體處理裝置的結構示意圖。
請參考圖1，等離子體反應裝置包括：反應腔109，其內為等離子體環境；半導體零部件，暴露於等離子體環境中。
等離子體反應裝置還包括：基座，基座用於承載待處理基板，等離子體用於對待處理基板進行處理。所述等離子體環境中含有氟、氯和氧中的至少一種，使所述等離子體具有較強的腐蝕性，為了防止半導體零部件本體的表面被等離子體腐蝕，因此需要在半導體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：襯套101、氣體噴嘴102、靜電卡盤103、聚焦環104、絕緣環105、覆蓋環106、半導體零部件本體等離子體約束裝置107、陶瓷蓋板108或氣體連接法蘭（圖未示）。這些零部件的表面需要塗覆耐腐蝕塗層以防止等離子體的腐蝕。
具體應用中，等離子體反應裝置也可以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零部件包括：噴淋頭、氣體分配板、上接地環、下接地環、氣體管路、聚焦環、絕緣環、靜電卡盤、覆蓋環、可升降隔離環或半導體零部件本體等離子體約束裝置中的至少一種。這些零部件的表面需要塗覆耐腐蝕塗層以防止等離子體的腐蝕。
以下對半導體零部件進行詳細說明：
請參考圖2，半導體零部件200包括：半導體零部件本體200a；耐腐蝕塗層200b，位於所述半導體零部件本體200a的表面，由稀土元素氟氧化物的結晶相和非晶相組成，且所述結晶相與非晶相位於同一層，所述非晶相瀰散在結晶相中。
所述半導體零部件本體200a的材料包括：鋁合金、碳化矽、矽、石英或陶瓷等中的至少一種。
所述耐腐蝕塗層200b包含稀土元素包括Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中至少一種。
所述耐腐蝕塗層200b用於保護半導體零部件本體200a，防止半導體零部件本體200a受到等離子體的腐蝕。具體的，儘管所述耐腐蝕塗層200b中包含非晶相和結晶相，但是，整體上，耐腐蝕塗層200b仍為結晶結構，結晶結構通常都較穩定，因此，所述耐腐蝕塗層200b的性能較穩定。所述非晶相瀰散在結晶相中，具體的，所述非晶相位於結晶相的表面和內部都具有非晶相。由於所述非晶相具有網絡相，且具有長程無序的相特徵，使得非晶相能够承受相比於晶體相更大的內應力，也就是說非晶相能够降低耐腐蝕塗層整體的內應力，可降低耐腐蝕塗層産生裂紋而脫落，因此，有利於提高耐腐蝕塗層的服役時間。進一步地，在保持整體耐腐蝕塗層穩定的結晶相前提下，非晶相調控塗層中的F含量，與只有結晶相的YOF塗層相比，由結晶相和非晶相組成的耐腐蝕塗層中的F含量可以進一步提高，具有高F含量（或者濃度梯度）的耐腐蝕塗層能够抵抗等離子體在塗層表面的擴散和進一步的化學腐蝕，降低塗層在蝕刻腔體中局部被優先腐蝕而形成微小顆粒污染物的風險，即：所述耐腐蝕塗層200b應用於先進的製程（5納米及以下）能够承受更高的功率和更長時間的等離子體腐蝕，而不易産生顆粒污染問題。
在實際的製程應用中，不同製程過程所需的等離子體強度不同，可根據等離子體環境的強弱决定所述耐腐蝕塗層200b中氟的含量，具體的，當等離子體環境的腐蝕能力較強時，則提高所述耐腐蝕塗層200b中氟的含量；相反的，當等離子體環境的腐蝕能力較弱時，則所述耐腐蝕塗層200b中氟的含量無需太高就能够滿足耐腐蝕的要求。
請參考圖3，通常會在基座上施加一偏置功率源，所述偏置功率源用於使等離子體中帶電粒子垂直向基座表面轟擊，以實現對基座表面待處理基板的處理。由於基座周圍的零部件表面與所述待處理基板表面平行，因此，基座周圍對耐腐蝕塗層的腐蝕作用為物理作用增強的化學腐蝕，其腐蝕速率大於反應腔側壁和頂部，因此，可使所述反應腔頂部的半導體零部件（襯底A）的耐腐蝕塗層中氟含量小於反應腔側壁的半導體零部件（襯底B）的耐腐蝕塗層中氟含量，且反應腔側壁的半導體零部件（襯底B）的耐腐蝕塗層中氟含量小於所述基座的外圍的半導體零部件（襯底C）的耐腐蝕塗層中氟含量，即：在同一反應腔不同位置的半導體零部件本體表面的耐腐蝕塗層200b中氟的含量不同，使得不同位置的半導體零部件本體均不易被等離子體腐蝕，有利於降低反應腔內的顆粒污染問題。其中，所述腐蝕不僅包括化學腐蝕還包括物理轟擊。
在本實施例中，所述耐腐蝕塗層200b的緻密度為98%～100%，使得所述耐腐蝕塗層200b耐等離子體腐蝕的能力較強。
在本實施例中，所述耐腐蝕塗層200b的厚度為：0.01微米～200微米。
在其它實施例中，所述耐腐蝕塗層還可以為其它厚度。
在一種實施例中，所述同一層的結晶相與非晶相的稀土元素不相同，例如：所述結晶相為氟氧化釔，而所述非晶相為氟氧化鈰，所述氟氧化鈰用於提高耐腐蝕塗層200b的抗腐蝕能力，降低顆粒污染問題。
在另一種實施例中，所述同一層的結晶相與非晶相的稀土元素相同，例如：所述結晶相和非晶相均為氟氧化釔，這樣設計的意義在於：所述耐腐蝕塗層中非晶和結晶具有相同的組成元素，原子、分子勢場比較均勻，使得所述耐腐蝕塗層能够保持相對較低的勢能，維持非晶和結晶相的相對穩定，使耐腐蝕塗層200b的穩定性較好，不易發生漂移。
相應的，本發明還提供一種在半導體零部件本體上形成耐腐蝕塗層的方法，請參考圖4。
圖4是本發明在半導體零部件本體表面形成耐腐蝕塗層的製程流程圖。
請參考圖4，步驟S1：提供半導體零部件本體；步驟S2：在所述半導體零部件本體上形成上述耐腐蝕塗層。
所述耐腐蝕塗層的形成製程包括：物理氣相沉積製程、化學氣相沉積製程和原子層沉積製程中的至少一種。
還包括：利用輔助增強源對等離子體進行增強處理；所述輔助增強源包括：等離子體源、離子束源、微波源和射頻源中的至少一種。
以下以利用物理氣相沉積製程形成所述耐腐蝕塗層為例進行示意性說明：
圖5為本發明利用物理氣相沉積製程形成耐腐蝕塗層的裝置示意圖。
請參考圖5，真空腔室300；稀土氟靶材302a、稀土氧靶材302b和半導體零部件本體301，位於所述真空腔室300內，且稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b與半導體零部件本體301相對設置。
在一種實施例中，所述耐腐蝕塗層303的形成方法包括：將半導體零部件本體301置於真空腔室內；使稀土氟靶材302a、稀土氧靶材302b與半導體零部件本體301相對設置；使稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b與半導體零部件本體301相對設置之後，加熱半導體零部件本體301，激發稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b形成分子流，並向真空腔室300內通入含氟、含氧製程氣體，所述分子流和製程氣體在半導體零部件本體301表面形成結晶和非晶相的耐腐蝕塗層303。
在本實施例中，所述製程氣體中氧原子主要用於控制形成結晶相，氟原子主要用於控制形成非晶相，通過調控製程氣體中氟/氧原子比例在3:7~7:3之間，能够調控耐腐蝕塗層中結晶相和非晶相的比例、以及耐腐蝕塗層中氟含量，使得耐腐蝕塗層具有較好的耐腐蝕特性，有利於降低産生顆粒污染的風險。調控製程氣體中氟/氧原子比例還可以在3:7~4:6之間或者4:6~2:1之間或者2:1~7:3之間。
在另一種實施例中，所述耐腐蝕塗層的形成方法包括：將半導體零部件本體301置於真空腔室300內；設置含稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b，稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b與半導體零部件本體301相對設置，稀土氟靶材302a與稀土氧靶材302b之間的間距為d，稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b到半導體零部件本體高度為h，設置d：h在1:1~1:20之間；設置好間距d和高度h之後，加熱半導體零部件本體，激發稀土氟靶材302a和稀土氧靶材302b形成分子流，通入含氟、含氧製程氣體，分子流和製程氣體在半導體零部件本體301表面形成由結晶相和非晶相組成的耐腐蝕塗層303。
其中，d：h還可以設置在1:1~1:8之間或者1:8~1:15之間或者1:15~1:20。
根據實際製程需要設置d：h值，能够調整耐腐蝕塗層303中結晶相和非晶相的比例，這是因為：含氟靶材302a被激發後分子流激發功率低於含氧靶材302b的激發功率，高度h越高，含氟分子流運動時間越長，通過輻射損失的激發功率越多越快，因而在塗層中形成的非晶相越多。通過調整所述耐腐蝕塗層中結晶相和非晶相的比例，使耐腐蝕塗層具有良好的耐腐蝕能力，有利於降低産生顆粒污染的風險。
在本實施例中，所述高度h的範圍為：10厘米～2米，選擇所述高度h的意義在於：若所述高度h小於10厘米，所形成的耐腐蝕塗層中只有結晶相而沒有非晶相，使耐腐蝕塗層的抗腐蝕能力較差；若所述高度h大於2米，使所形成的耐腐蝕塗層中只有非晶相而沒有結晶相，使耐腐蝕塗層的穩定性較差。所述高度h的範圍還可以設置為：10厘米～80厘米之間或者80厘米～1.2米之間或者1.2米～2米之間。
在又一種實施例中，所述耐腐蝕塗層的形成方法包括：將所述半導體零部件本體301置於真空腔室300內；設置含稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b，使稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b與半導體零部件本體301相對設置，調節所述稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b的激發功率；調節所述稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b的激發功率之後，加熱半導體零部件本體，激發稀土氟靶材302a和稀土含氧靶材302b形成分子流，通入含氟、含氧製程氣體，分子流和製程氣體在半導體零部件本體表面形成由結晶相和非晶相組成的耐腐蝕塗層。
根據實際製程需要調控含氟靶材302a和含氧靶材302b的激發功率P1、P2，進而調節分子流中的氟/氧比例，控制形成塗層中的結晶相和非晶相的比例。其中，P1和P2的比值P1：P2在1:1~1:20之間，使耐腐蝕塗層具有良好的耐腐蝕能力，有利於降低産生顆粒污染的風險。P1和P2的比值還可以為1:1~1:7或者1:7~1:13或者1:13~1:20。在這裡需要說明的是，含氟靶材302a激發出氟所需的功率較低，含氧靶材302b激發出氧所需的功率較高。
所述非晶相用於調整耐腐蝕塗層303中氟的含量，以滿足不同製程或者不同位置需要，使得耐腐蝕塗層303抗腐蝕的能力較強，有利於降低顆粒污染問題。在本實施例中，所述耐腐蝕塗層303中氟的含量為：5%～90%。所述耐腐蝕塗層中氟的含量為：5%～34%或者34%～50%或者50%～80%或者80%～100%。
雖然本發明揭露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，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準。
101:襯套
102:氣體噴嘴
103:靜電卡盤
104:聚焦環
105:絕緣環
106:覆蓋環
107:半導體零部件本體等離子體約束裝置
108:陶瓷蓋板
109:反應腔
200:半導體零部件
200a:半導體零部件本體
200b:耐腐蝕塗層
300:真空腔室
301:半導體零部件本體
302a:稀土氟靶材
302b:稀土氧靶材
303:耐腐蝕塗層
d:間距
h:高度
S1,S2:步驟
圖1是本發明一種等離子體處理裝置的結構示意圖；
圖2是本發明一種半導體零部件的結構示意圖；
圖3是本發明不同半導體零部件在反應腔中的位置示意圖；
圖4是本發明在半導體零部件本體表面形成耐腐蝕塗層的製程流程圖；
圖5為本發明利用物理氣相沉積製程形成耐腐蝕塗層的裝置示意圖。
S1:步驟
S2:步驟
Claims (23)
- 一種半導體零部件，其中，包括：一半導體零部件本體；以及一耐腐蝕塗層，位於該半導體零部件本體的表面，由稀土元素氟氧化物的結晶相和非晶相組成，且其中結晶相與非晶相位於同一層，非晶相瀰散在結晶相中；保持整體該耐腐蝕塗層穩定的結晶相下，非晶相用於調整該耐腐蝕塗層中氟的含量。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，該耐腐蝕塗層為結晶結構。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，該耐腐蝕塗層稀土元素氟氧化物的稀土元素包括Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中至少一種。
- 如請求項3所述的半導體零部件，其中，同一層的結晶相與非晶相的稀土元素相同。
- 如請求項3所述的半導體零部件，其中，同一層的結晶相與非晶相的稀土元素不相同。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，該耐腐蝕塗層的厚度為0.01微米~200微米。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，非晶相位於結晶相的表面和結晶相的本體中。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，該半導體零部件本體的材料包括：鋁合金、碳化矽、矽、石英或陶瓷等中的至少一種。
- 如請求項1所述的半導體零部件，其中，該耐腐蝕塗層的緻密度為98%~100%。
- 一種等離子體處理裝置，其中，包括：一反應腔，其內為一等離子體環境；以及一如請求項1至請求項9任一項所述的半導體零部件，位於該反應腔內，暴露於該等離子體環境中。
- 如請求項10所述的等離子體處理裝置，其中，該等離子體環境中含有氟、氯或氧中的至少一種。
- 如請求項10所述的等離子體處理裝置，其中，該等離子體處理裝置為一等離子體蝕刻裝置或者一等離子體清潔裝置。
- 如請求項12所述的等離子體處理裝置，其中，當該等離子體蝕刻裝置為電感耦合等離子體蝕刻裝置時，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、靜電吸盤組件、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12所述的等離子體處理裝置，其中，當該等離子體蝕刻裝置為電容耦合等離子體蝕刻裝置時，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、靜電吸盤組件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環、可升降隔離環或等離子體約束裝置中的至少一種。
- 如請求項10所述的等離子體處理裝置，其中，該反應腔內還包括：一基座，用於承載一待處理基板，該待處理基板暴露於該等離子體環境中；該半導體零部件為多個，分別位於該反應腔的頂部、該反應腔的側壁以及該基座的外圍，不同位置的該半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量的大小關係為：該反應腔頂部的該半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量小於該反應腔側壁的該半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量，且該反應腔側壁的該半導體零部件的耐腐蝕塗層 中氟含量小於該基座的外圍的該半導體零部件的耐腐蝕塗層中氟含量。
- 一種在半導體零部件本體上形成耐腐蝕塗層的方法，其中，包括：提供一半導體零部件本體；在該半導體零部件本體上形成一如請求項1至請求項9任一項中所述的耐腐蝕塗層。
- 如請求項16所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，該耐腐蝕塗層的形成方法包括：將該半導體零部件本體置於真空腔室內；使含稀土氟靶材和稀土含氧靶材與該半導體零部件本體相對設置；使含稀土氟靶材和稀土含氧靶材與該半導體零部件本體相對設置之後，加熱該半導體零部件本體，激發靶材形成分子流，並向真空反應腔內通入含氟、含氧製程氣體，該分子流和製程氣體在該半導體零部件本體表面形成由結晶相和非晶相組成的耐腐蝕塗層。
- 如請求項17所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，調整含氟、含氧製程氣體的原子比例，使含氟、含氧製程氣體的原子比例為3：7~7：3。
- 如請求項17所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，設置稀土氟靶材與稀土氧靶材之間的間距與稀土氟靶材和稀土氧靶材到該半導體零部件本體高度在1：1~1：20之間；該高度的範圍為：10厘米~2米。
- 如請求項17所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，調控含氟靶材和含氧靶材的激發功率比值在1：1~1：20之間。
- 如請求項16所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，該耐腐蝕塗層中氟的原子百分比含量為：5%~90%。
- 如請求項16所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，該耐腐蝕塗層的形成製程包括：物理氣相沉積製程、化學氣相沉積製程和原子層沉積製程中的至少一種。
- 如請求項22所述的形成耐腐蝕塗層的方法，其中，還包括：利用輔助增強源對等離子體進行增強處理；該輔助增強源包括：等離子體源、離子束源、微波源和射頻源中的至少一種。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040126614A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | Takao Maeda | Fluoride-containing coating and coated member |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040126614A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | Takao Maeda | Fluoride-containing coating and coated member |
| TW201026632A (en) * | 2008-11-12 | 2010-07-16 | Applied Materials Inc | Protective coatings resistant to reactive plasma processing |
| TW201129719A (en) * | 2009-10-20 | 2011-09-01 | Saint Gobain Ceramics | Microelectronic processing component having corrosion-resistant layer, microelectronic workpiece processing apparatus incorporating same, and method of forming an article having the corrosion-resistant layer |
| US20160305011A1 (en) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | Treadstone Technologies, Inc. | Method of metallic component surface modification for electrochemical applications |
| TW201807223A (zh) * | 2016-05-03 | 2018-03-01 | 應用材料股份有限公司 | 保護性金屬氟氧化物塗層 |
| CN210826347U (zh) * | 2018-04-06 | 2020-06-23 | 应用材料公司 | 包括耐等离子体保护涂层的制品 |
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