TWM630158U

TWM630158U - 抗電漿腐蝕薄膜結構

Info

Publication number: TWM630158U
Application number: TW111201451U
Authority: TW
Inventors: 吳宗豐; 李文亮; 林佳德; 蔡宇硯; 蘇修賢; 邱國揚; 陳柏翰
Original assignee: 翔名科技股份有限公司
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2022-08-01

Abstract

一種抗電漿腐蝕薄膜結構，包括一基材、一第一抗腐蝕層、一第二抗腐蝕層與第三抗腐蝕層。第一抗腐蝕層設置於該基材上，並與該基材接觸。第二抗腐蝕層設置於該第一抗腐蝕層上。第三抗腐蝕層設置於該第二抗腐蝕層上。其中，該第一抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層是經由氣相沉積方法形成。其中，該第二抗腐蝕層是經由電漿噴塗形成。

Description

抗電漿腐蝕薄膜結構

一種薄膜結構，特別是一種抗電漿腐蝕薄膜結構。

在半導體產業中，電漿廣泛應用於各式半導體製程設備中，然而隨著製程能力的進步，對於腔體部件表面處理要求越來越嚴格，目前設備腔體大部分為鋁製腔體，但鋁抗電漿侵蝕能力不佳，因此業界大多是對設備與電漿接觸的部位進行表面微結構處理，使其具備抗電漿腐蝕的特性。而目前常用的表面微結構處理是電漿噴塗，是以氧化釔（Y ₂O ₃）或釔鋁石榴石（Yttrium aluminum garnet，YAG）等材料進行表面處理，其抗電漿腐蝕性優於鋁。但因該噴塗材料表面具有多孔隙特性，不利於半導體製程。電漿化學氣相沉積（Plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD）、原子層沉積（Atomic layer deposition，ALD）或物理氣相沉積（Physical vapor deposition，PVD）雖可產生無孔隙的薄膜，但其沉積速度慢並且成本昂貴，要達到與電漿噴塗相同的厚度，需要更多的時間與成本。因此，如何解決上述問題，便是本領具通常知識者值得去思量的。

本創作提供一種抗電漿腐蝕薄膜結構，利用緻密、鬆散、緻密多層次的抗腐蝕層形成抗腐蝕結構，可用較少的時間與成本形成，並保持與習知完全緻密抗腐蝕層相當的抗腐蝕特性。其具體技術手段如下：一種抗電漿腐蝕薄膜結構，包括一基材、一第一抗腐蝕層、一第二抗腐蝕層與第三抗腐蝕層。第一抗腐蝕層設置於該基材上，並與該基材接觸。第二抗腐蝕層設置於該第一抗腐蝕層上。第三抗腐蝕層設置於該第二抗腐蝕層上。其中，該第一抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層是經由氣相沉積方法形成。其中，該第二抗腐蝕層是經由電漿噴塗形成。上述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，氣相沉積方法為電漿化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）或物理氣相沉積（PVD）。上述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第一抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的厚度為5~20µm；該第二抗腐蝕層的厚度為100~250µm。上述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第二抗腐蝕層與該第一抗腐蝕層的厚度比介於5~50之間；該第二抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的厚度比介於5~50之間。上述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第一抗腐蝕層、該第二抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的材料包括氧化釔（Y ₂O ₃）、氟氧化釔（YOF）或釔鋁石榴石（Yttrium aluminum garnet，YAG）。

請參閱圖1，圖1所繪示為本創作之抗電漿腐蝕薄膜結構。本創作之抗電漿腐蝕薄膜結構100包括一基材101、一第一抗腐蝕層110、一第二抗腐蝕層120與一第三抗腐蝕層130。第一抗腐蝕層110設置在基材101上，並且第一抗腐蝕層110與基材101接觸。第二抗腐蝕層120設置在第一抗腐蝕層110上，第三抗腐蝕層130設置在第二抗腐蝕層120上。換句話說，第二抗腐蝕層120是夾在第一抗腐蝕層110與第三抗腐蝕層130之間，形成多層次的抗腐蝕結構。而基材101例如為半導體設備之腔體的內表面層，此內表面層可由鋁所製成。此外，第一抗腐蝕層110與第三抗腐蝕層130的厚度個別為5~20微米（µm），且第一抗腐蝕層110與第三抗腐蝕層130可為相同或不同的厚度；第二抗腐蝕層的厚度為100~250微米（µm）。因此，第一抗腐蝕層110、第二抗腐蝕層120與第三抗腐蝕層130的厚度並不相同。更明確的說，第二抗腐蝕層120的厚度比第一抗腐蝕層110與第三抗腐蝕層130的厚度都來得厚。在一實施例中，第二抗腐蝕層120與第一抗腐蝕層110的厚度比介於5~50之間；第二抗腐蝕層120與第三抗腐蝕層130的厚度比介於5~50之間。在本實施例中，第一抗腐蝕層110與第三抗腐蝕層130是較為緻密的抗腐蝕層，而第二抗腐蝕層120則是相對鬆散的抗腐蝕層。透過第一抗腐蝕層110、第二抗腐蝕層120與第三抗腐蝕層130形成緻密-鬆散-緻密的多層次抗腐蝕結構，提供抗腐蝕特性以保護基材101。接著，請參閱圖2至圖6，圖2至圖6所繪示為本創作抗電漿腐蝕薄膜結構的製作方法。首先，進行步驟S10，提供一基材101（如圖3所示）。接著，進行步驟S20，在基材101上以氣相沉積方法形成第一抗腐蝕層110（如圖4所示）。具體來說，第一抗腐蝕層110所使用的氣相沉積方法為電漿化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）或物理氣相沉積（PVD），能夠形成較為緻密、不具備多孔性的第一抗腐蝕層110。緻密、不具備多孔性的第一抗腐蝕層110有效減少基材101釋出氣體，並可避免電漿腐蝕基材101而產生粉塵。同時可作為緩衝材料，增加第二抗腐蝕層120在抗電漿腐蝕薄膜結構100的附著性。在一實施例中，若使用物理氣相沉積（PVD）形成第一抗腐蝕層110，其具體方式是選用Y ₂O ₃、YOF與YAG作為底材，並透過電子束轟擊蒸鍍（E-gun）與離子束輔助沉積來形成第一抗腐蝕層110。第一抗腐蝕層110形成的過程中，其參數控制為腔體溫度25℃~200℃、蒸鍍速率0.1~1.5nm/s、離子源電漿功率輔助電子束電流100~1500mA、電壓100-1500V、氣體流量氬氣10~50sccm、氧氣10~100sccm、製程壓力2.0E-2~1.0E-6 Torr。在另一實施例中，若使用原子層沉積（ALD）形成第一抗腐蝕層110，具體來說是選用三(環戊二烯)釔（Y(Cp) ₃）、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)釔（Y(thd) ₃）與三(乙基環戊二烯基)釔（Y(EtCp) ₃）做為前驅物，在以水（H ₂O）與氧（O ₂）作為反應氣體，從經由原子層沉積形成第一抗腐蝕層110。第一抗腐蝕層110形成的過程中，反應氣體流量10~100sccm，腔體溫度100~400℃ 、製程壓力1~10 Torr。接著，進行步驟S30，在第一抗腐蝕層110上以電漿噴塗形成一第二抗腐蝕層120（如圖5所示）。具體來說，是以氧化釔（Y ₂O ₃）、氟氧化釔（YOF）或釔鋁石榴石（YAG）為噴塗材料形成第二抗腐蝕層120。此外，還可對噴塗材料進行預熱，預熱的溫度約為100~300℃。並且在形成過程中，其設定參數為電弧電流300~600A、載台轉速5~30RPM、載氣氣體為氬氣（Ar）、氮氣（N ₂），氣體流量10~30L/min。第二抗腐蝕層120是在第一抗腐蝕層110上形成，因此可保護第一抗腐蝕層，提高抗電漿腐蝕薄膜結構100的整體抗腐蝕性與耐用性。接著，進行步驟S40，在第二抗腐蝕層120上氣相沉積方法形成第三抗腐蝕層130（如圖6所示）。具體來說，第三抗腐蝕層130所使用的氣相沉積方法為電漿化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）或物理氣相沉積（PVD），能夠形成較為緻密、不具備多孔性的第三抗腐蝕層130。在一實施例中，若使用物理氣相沉積（PVD）形成第三抗腐蝕層130，其具體方式是選用Y ₂O ₃、YOF與YAG作為底材，並透過電子束轟擊蒸鍍（E-gun）與離子束輔助沉積來形成第三抗腐蝕層130。第三抗腐蝕層130形成的過程中，其參數控制為腔體溫度25℃~200℃、蒸鍍速率0.1~1.5nm/s、離子源電漿功率輔助電子束電流100~1500mA、電壓100-1500V、氣體流量氬氣10~30sccm、氧氣10~100sccm、製程壓力2.0E-2~1.0E-6 Torr。在另一實施例中，若使用原子層沉積（ALD）形成第三抗腐蝕層130，具體來說是選用三(環戊二烯)釔（Y(Cp) ₃）、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)釔（Y(thd) ₃）與三(乙基環戊二烯基)釔（Y(EtCp) ₃）做為前驅物，在以水（H ₂O）與氧（O ₂）作為反應氣體，從經由原子層沉積形成第三抗腐蝕層130。第一抗腐蝕層110形成的過程中，反應氣體流量10~100sccm，腔體溫度100~400℃ 、製程壓力1~10 Torr。第三抗腐蝕層130與第一抗腐蝕層110均是經由氣相沉積方法形成，但不限於與第一抗腐蝕層110相同的氣相沉積方法形成（PECBD、ALD或PVD）形成。因此第三抗腐蝕層130為緻密、不具備多孔性的抗腐蝕層。第三抗腐蝕層130可填補第二抗腐蝕層120上的空隙，進一步提高抗電漿腐蝕薄膜結構100的表面耐受性。經過步驟S10~S40即完成抗電漿腐蝕薄膜結構100。本創作之抗電漿腐蝕薄膜結構100透過以不同方法形成的第一抗腐蝕層110、第二抗腐蝕層120與第三抗腐蝕層130，進一步形成以緻密（第一抗腐蝕層110）、鬆散（第二抗腐蝕層120）、緻密（第三抗腐蝕層130）組成的抗腐蝕結構，其抗腐蝕特性接近等同厚度且完全緻密的抗腐蝕結構。因此，相較於完全緻密的抗腐蝕結構，本創作緻密、鬆散、緻密的抗腐蝕結構可用較少的時間與成本形成，並提供相當的抗腐蝕特性。本創作以實施例說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100:抗電漿腐蝕薄膜結構 101:基材 110:第一抗腐蝕層 120:第二抗腐蝕層 130:第三抗腐蝕層 S10~S40:流程圖步驟

圖1所繪示為本創作之抗電漿腐蝕薄膜結構。圖2至圖6所繪示為本創作抗電漿腐蝕薄膜結構的製作方法。

100:抗電漿腐蝕薄膜結構

101:基材

110:第一抗腐蝕層

120:第二抗腐蝕層

130:第三抗腐蝕層

Claims

一種抗電漿腐蝕薄膜結構，包括：一基材；一第一抗腐蝕層，設置於該基材上，並與該基材接觸；一第二抗腐蝕層，設置於該第一抗腐蝕層上；及一第三抗腐蝕層，設置於該第二抗腐蝕層上；其中，該第一抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層是經由氣相沉積方法形成；其中，該第二抗腐蝕層是經由電漿噴塗形成。
如請求項1所述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，氣相沉積方法為電漿化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）或物理氣相沉積（PVD）。
如請求項1所述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第一抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的厚度為5~20µm；該第二抗腐蝕層的厚度為100~250µm。
如請求項1所述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第二抗腐蝕層與該第一抗腐蝕層的厚度比介於5~50之間；該第二抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的厚度比介於5~50之間。
如請求項1所述之抗電漿腐蝕薄膜結構，其中，該第一抗腐蝕層、該第二抗腐蝕層與該第三抗腐蝕層的材料包括氧化釔（Y ₂O ₃）、氟氧化釔（YOF）或釔鋁石榴石（Yttrium aluminum garnet，YAG）。