抗电浆腐蚀薄膜结构与其制造方法与流程

1.一种薄膜结构，特别是一种抗电浆腐蚀薄膜结构。


背景技术：

2.在半导体产业中，电浆广泛应用于各式半导体制程设备中，然而随着制程能力的进步，对于腔体部件表面处理要求越来越严格，目前设备腔体大部分为铝制腔体，但铝抗电浆侵蚀能力不佳，因此业界大多是对设备与电浆接触的部位进行表面微结构处理，使其具备抗电浆腐蚀的特性。
3.而目前常用的表面微结构处理是电浆喷涂，是以氧化钇(y2o3)或钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，yag)等材料进行表面处理，其抗电浆腐蚀性优于铝。但因该喷涂材料表面具有多孔隙特性，不利于半导体制程。电浆化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，pecvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，ald)或物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)虽可产生无孔隙的薄膜，但其沉积速度慢并且成本昂贵，要达到与电浆喷涂相同的厚度，需要更多的时间与成本。
4.因此，如何解决上述问题，便是本领具通常知识者值得去思量的。


技术实现要素：

5.本发明提供一种抗电浆腐蚀薄膜结构，有益效果是利用致密、松散、致密多层次的抗腐蚀层形成抗腐蚀结构，可用较少的时间与成本形成，并保持与习知完全致密抗腐蚀层相当的抗腐蚀特性。
6.一种抗电浆腐蚀薄膜结构，包括一基材、一第一抗腐蚀层、一第二抗腐蚀层与第三抗腐蚀层。第一抗腐蚀层设置于该基材上，并与该基材接触。第二抗腐蚀层设置于该第一抗腐蚀层上。第三抗腐蚀层设置于该第二抗腐蚀层上。其中，该第一抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层是经由气相沉积方法形成。其中，该第二抗腐蚀层是经由电浆喷涂形成。
7.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，气相沉积方法为电浆化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)或物理气相沉积(pvd)。
8.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第一抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的厚度为5～20μm；该第二抗腐蚀层的厚度为100～250μm。
9.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第二抗腐蚀层与该第一抗腐蚀层的厚度比介于5～50之间；该第二抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的厚度比介于5～50之间。
10.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第一抗腐蚀层、该第二抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的材料包括氧化钇(y2o3)、氟氧化钇(yof)或钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，yag)。
11.本发明还提供一种抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，包括：
12.s10：提供一基材；
13.s20：在该基材上以气相沉积方法形成第一抗腐蚀层；
14.s30：在该第一抗腐蚀层上以电浆喷涂形成一第二抗腐蚀层；及
15.s40：在该第二抗腐蚀层上以气相沉积方法形成一第三抗腐蚀层。
16.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s20中，气相沉积方法为物理气相沉积，参数控制为腔体温度25℃～200℃、蒸镀速率0.1～1.5nm/s、离子源电浆功率辅助电子束电流100～1500ma、电压100-1500v、气体流量氩气10～50sccm、氧气10～100sccm、制程压力2.0e-2～1.0e-6torr。
17.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s20中，气相沉积方法为原子层沉积，参数控制反应气体流量10～100sccm，腔体温度100～400℃、制程压力1～10torr。
18.上述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s30中，电弧电流300～600a、载台转速5～30rpm、载气气体为氩气(ar)、氮气(n2)，气体流量10～30l/min。
19.为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。
附图说明
20.图1所绘示为本发明的抗电浆腐蚀薄膜结构。
21.图2至图6所绘示为本发明抗电浆腐蚀薄膜结构的制作方法。
具体实施方式
22.请参阅图1，图1所绘示为本发明的抗电浆腐蚀薄膜结构。本发明的抗电浆腐蚀薄膜结构100包括一基材101、一第一抗腐蚀层110、一第二抗腐蚀层120与一第三抗腐蚀层130。第一抗腐蚀层110设置在基材101上，并且第一抗腐蚀层110与基材101接触。第二抗腐蚀层120设置在第一抗腐蚀层110上，第三抗腐蚀层130设置在第二抗腐蚀层120上。换句话说，第二抗腐蚀层120是夹在第一抗腐蚀层110与第三抗腐蚀层130之间，形成多层次的抗腐蚀结构。而基材101例如为半导体设备的腔体的内表面层，此内表面层可由铝所制成。
23.此外，第一抗腐蚀层110与第三抗腐蚀层130的厚度个别为5～20微米(μm)，且第一抗腐蚀层110与第三抗腐蚀层130可为相同或不同的厚度；第二抗腐蚀层的厚度为100～250微米(μm)。因此，第一抗腐蚀层110、第二抗腐蚀层120与第三抗腐蚀层130的厚度并不相同。更明确的说，第二抗腐蚀层120的厚度比第一抗腐蚀层110与第三抗腐蚀层130的厚度都来得厚。在一实施例中，第二抗腐蚀层120与第一抗腐蚀层110的厚度比介于5～50之间；第二抗腐蚀层120与第三抗腐蚀层130的厚度比介于5～50之间。
24.在本实施例中，第一抗腐蚀层110与第三抗腐蚀层130是较为致密的抗腐蚀层，而第二抗腐蚀层120则是相对松散的抗腐蚀层。透过第一抗腐蚀层110、第二抗腐蚀层120与第三抗腐蚀层130形成致密-松散-致密的多层次抗腐蚀结构，提供抗腐蚀特性以保护基材101。
25.接着，请参阅图2至图6，图2至图6所绘示为本发明抗电浆腐蚀薄膜结构的制作方法。首先，进行步骤s10，提供一基材101(如图3所示)。接着，进行步骤s20，在基材101上以气相沉积方法形成第一抗腐蚀层110(如图4所示)。具体来说，第一抗腐蚀层110所使用的气相
沉积方法为电浆化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)或物理气相沉积(pvd)，能够形成较为致密、不具备多孔性的第一抗腐蚀层110。致密、不具备多孔性的第一抗腐蚀层110有效减少基材101释出气体，并可避免电浆腐蚀基材101而产生粉尘。同时可作为缓冲材料，增加第二抗腐蚀层120在抗电浆腐蚀薄膜结构100的附着性。
26.在一实施例中，若使用物理气相沉积(pvd)形成第一抗腐蚀层110，其具体方式是选用y2o3、yof与yag作为底材，并透过电子束轰击蒸镀(e-gun)与离子束辅助沉积来形成第一抗腐蚀层110。第一抗腐蚀层110形成的过程中，其参数控制为腔体温度25℃～200℃、蒸镀速率0.1～1.5nm/s、离子源电浆功率辅助电子束电流100～1500ma、电压100-1500v、气体流量氩气10～50sccm(standard cubic centimeter per minute，标准状态公分立方每分钟流量)、氧气10～100sccm、制程压力2.0e-2～1.0e-6torr。
27.在另一实施例中，若使用原子层沉积(ald)形成第一抗腐蚀层110，具体来说是选用三(环戊二烯)钇(y(cp)3)、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钇(y(thd)3)与三(乙基环戊二烯基)钇(y(etcp)3)做为前驱物，在以水(h2o)与氧(o2)作为反应气体，从经由原子层沉积形成第一抗腐蚀层110。第一抗腐蚀层110形成的过程中，反应气体流量10～100sccm，腔体温度100～400℃、制程压力1～10torr。
28.接着，进行步骤s30，在第一抗腐蚀层110上以电浆喷涂形成一第二抗腐蚀层120(如图5所示)。具体来说，是以氧化钇(y2o3)、氟氧化钇(yof)或钇铝石榴石(yag)为喷涂材料形成第二抗腐蚀层120。此外，还可对喷涂材料进行预热，预热的温度约为100～300℃。并且在形成过程中，其设定参数为电弧电流300～600a、载台转速5～30rpm、载气气体为氩气(ar)、氮气(n2)，气体流量10～30l/min。第二抗腐蚀层120是在第一抗腐蚀层110上形成，因此可保护第一抗腐蚀层，提高抗电浆腐蚀薄膜结构100的整体抗腐蚀性与耐用性。
29.接着，进行步骤s40，在第二抗腐蚀层120上气相沉积方法形成第三抗腐蚀层130(如图6所示)。具体来说，第三抗腐蚀层130所使用的气相沉积方法为电浆化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)或物理气相沉积(pvd)，能够形成较为致密、不具备多孔性的第三抗腐蚀层130。
30.在一实施例中，若使用物理气相沉积(pvd)形成第三抗腐蚀层130，其具体方式是选用y2o3、yof与yag作为底材，并透过电子束轰击蒸镀(e-gun)与离子束辅助沉积来形成第三抗腐蚀层130。第三抗腐蚀层130形成的过程中，其参数控制为腔体温度25℃～200℃、蒸镀速率0.1～1.5nm/s、离子源电浆功率辅助电子束电流100～1500ma、电压100-1500v、气体流量氩气10～30sccm、氧气10～100sccm、制程压力2.0e-2～1.0e-6torr。
31.在另一实施例中，若使用原子层沉积(ald)形成第三抗腐蚀层130，具体来说是选用三(环戊二烯)钇(y(cp)3)、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钇(y(thd)3)与三(乙基环戊二烯基)钇(y(etcp)3)做为前驱物，在以水(h2o)与氧(o2)作为反应气体，从经由原子层沉积形成第三抗腐蚀层130。第一抗腐蚀层110形成的过程中，反应气体流量10～100sccm，腔体温度100～400℃、制程压力1～10torr。
32.第三抗腐蚀层130与第一抗腐蚀层110均是经由气相沉积方法形成，但不限于与第一抗腐蚀层110相同的气相沉积方法形成(pecbd、ald或pvd)形成。因此第三抗腐蚀层130为致密、不具备多孔性的抗腐蚀层。第三抗腐蚀层130可填补第二抗腐蚀层120上的空隙，进一步提高抗电浆腐蚀薄膜结构100的表面耐受性。经过步骤s10～s40即完成抗电浆腐蚀薄膜
结构100。
33.本发明的抗电浆腐蚀薄膜结构100透过以不同方法形成的第一抗腐蚀层110、第二抗腐蚀层120与第三抗腐蚀层130，进一步形成以致密(第一抗腐蚀层110)、松散(第二抗腐蚀层120)、致密(第三抗腐蚀层130)组成的抗腐蚀结构，其抗腐蚀特性接近等同厚度且完全致密的抗腐蚀结构。因此，相较于完全致密的抗腐蚀结构，本发明致密、松散、致密的抗腐蚀结构可用较少的时间与成本形成，并提供相当的抗腐蚀特性。
34.上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。

技术特征：
1.一种抗电浆腐蚀薄膜结构，包括：一基材；一第一抗腐蚀层，设置于该基材上，并与该基材接触；一第二抗腐蚀层，设置于该第一抗腐蚀层上；及一第三抗腐蚀层，设置于该第二抗腐蚀层上；其中，该第一抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层是经由气相沉积方法形成；其中，该第二抗腐蚀层是经由电浆喷涂形成。2.如权利要求1所述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，气相沉积方法为电浆化学气相沉积(pecvd)、原子层沉积(ald)或物理气相沉积(pvd)。3.如权利要求1所述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第一抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的厚度为5～20μm；该第二抗腐蚀层的厚度为100～250μm。4.如权利要求1所述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第二抗腐蚀层与该第一抗腐蚀层的厚度比介于5～50之间；该第二抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的厚度比介于5～50之间。5.如权利要求1所述的抗电浆腐蚀薄膜结构，其特征在于，该第一抗腐蚀层、该第二抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层的材料包括氧化钇(y2o3)、氟氧化钇(yof)或钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，yag)。6.一种抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，包括：s10：提供一基材；s20：在该基材上以气相沉积方法形成第一抗腐蚀层；s30：在该第一抗腐蚀层上以电浆喷涂形成一第二抗腐蚀层；及s40：在该第二抗腐蚀层上以气相沉积方法形成一第三抗腐蚀层。7.如权利要求6所述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s20中，气相沉积方法为物理气相沉积，参数控制为腔体温度25℃～200℃、蒸镀速率0.1～1.5nm/s、离子源电浆功率辅助电子束电流100～1500ma、电压100-1500v、气体流量氩气10～50sccm(standard cubic centimeter per minute，标准状态公分立方每分钟流量)、氧气10～100sccm、制程压力2.0e-2～1.0e-6torr。8.如权利要求6所述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s20中，气相沉积方法为原子层沉积，参数控制反应气体流量10～100sccm，腔体温度100～400℃、制程压力1～10torr。9.如权利要求6所述的抗电浆腐蚀薄膜结构制造方法，其特征在于，在步骤s30中，电弧电流300～600a、载台转速5～30rpm、载气气体为氩气(ar)、氮气(n2)，气体流量10～30l/min。

技术总结
一种抗电浆腐蚀薄膜结构，包括一基材、一第一抗腐蚀层、一第二抗腐蚀层与第三抗腐蚀层。第一抗腐蚀层设置于该基材上，并与该基材接触。第二抗腐蚀层设置于该第一抗腐蚀层上。第三抗腐蚀层设置于该第二抗腐蚀层上。其中，该第一抗腐蚀层与该第三抗腐蚀层是经由气相沉积方法形成。其中，该第二抗腐蚀层是经由电浆喷涂形成。本发明的有益效果是利用致密、松散、致密多层次的抗腐蚀层形成抗腐蚀结构，可用较少的时间与成本形成，并保持与习知完全致密抗腐蚀层相当的抗腐蚀特性。密抗腐蚀层相当的抗腐蚀特性。密抗腐蚀层相当的抗腐蚀特性。


技术研发人员：吴宗丰 李文亮 林佳德 蔡宇砚 苏修贤 邱国扬 陈柏翰
受保护的技术使用者：翔名科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2023/8/23