內(nèi)襯、內(nèi)襯的制備方法及反應(yīng)腔室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種內(nèi)襯、內(nèi)襯的制備方法及反應(yīng)腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體加工設(shè)備廣泛用于對(duì)被加工工件進(jìn)行刻蝕、沉積等工藝。以刻蝕工藝為例，其過程是:多個(gè)材料層交替沉積在被加工工件表面上；在被加工工件上涂覆光刻膠，通過光刻技術(shù)將被加工工件表面上的光刻膠曝光，使其可溶或不可溶于顯影液，并將可溶于顯影液的光刻膠去除；在反應(yīng)腔室內(nèi)生成等離子體，通過等離子體與被加工工件上未覆蓋光刻膠的區(qū)域發(fā)生一系列的物理或化學(xué)反應(yīng)，將該區(qū)域刻蝕掉，從而在被加工工件上獲得所需的圖形。
[0003]圖1為現(xiàn)有的用于刻蝕工藝的等離子體加工設(shè)備的示意圖。如圖1所示，等離子體加工設(shè)備包括腔室1、第一射頻電源2、第二射頻電源3、進(jìn)氣裝置4和排氣裝置5。其中，腔室1內(nèi)設(shè)有卡盤10,其用于承載被加工工件；腔室1的頂部設(shè)有介質(zhì)窗11,介質(zhì)窗11上方設(shè)有射頻線圈12 ;進(jìn)氣裝置4用于向腔室1內(nèi)通入工藝氣體；第一射頻電源2與射頻線圈12連接，用于向射頻線圈12加載射頻功率，穿過介質(zhì)窗11在腔室1內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，將通入腔室1內(nèi)的工藝氣體激發(fā)為等離子體；第二射頻電源3與卡盤10連接，用于向卡盤10加載偏壓功率，在卡盤10上產(chǎn)生偏壓，吸引等離子體轟擊被加工工件，與被加工工件發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)；排氣裝置5用于將腔室1內(nèi)的工藝氣體，以及等離子體與被加工工件之間反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物抽出腔室1。
[0004]在上述等離子體加工設(shè)備中，腔室1內(nèi)還設(shè)有內(nèi)襯13，其可拆卸地固定于腔室1內(nèi)，用以防止等離子體與被加工工件之間產(chǎn)生的副產(chǎn)物附著于腔室1的內(nèi)壁上，難以去除，且對(duì)腔室1造成污染。具體地，內(nèi)襯13的結(jié)構(gòu)如圖2或圖3所示，其包括內(nèi)襯本體131、抗氧化層132和防腐蝕層133 ;其中，內(nèi)襯本體131 —般為鋁(A1);抗氧化層132 —般為氧化鋁(A1203)，其用于保護(hù)內(nèi)襯本體131，使其不被氧化；防腐蝕層133 —般為氧化釔(Y203)陶瓷，其用于在工藝過程中防止等離子體對(duì)內(nèi)襯13的腐蝕。在實(shí)際應(yīng)用中，一般通過下述方法制備上述內(nèi)襯13:首先，將鋁(Α1)加工成所需的形狀和尺寸，獲得內(nèi)襯本體131 ;其次，對(duì)內(nèi)襯本體131進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，從而獲得抗氧化層132 ;而后，利用等離子體噴涂技術(shù)向待噴涂區(qū)域噴涂氧化釔(Υ203)陶瓷材料，從而獲得防腐蝕層133。
[0005]在上述制備內(nèi)襯13的過程中，向待噴涂區(qū)域噴涂氧化釔(Υ203)陶瓷會(huì)導(dǎo)致內(nèi)襯13溫度的升高，而由于氧化釔(Υ203)陶瓷和鋁(Α1)、氧化鋁(Α1203)的熱膨脹系數(shù)差異較大，在噴涂氧化釔(Υ203)陶瓷的過程結(jié)束后，內(nèi)襯13冷卻的過程中，防腐蝕層133內(nèi)會(huì)形成應(yīng)力，導(dǎo)致防腐蝕層133產(chǎn)生微裂紋；這些應(yīng)力在后續(xù)使用過程中會(huì)逐步釋放，而微裂紋會(huì)在后續(xù)使用過程中逐步擴(kuò)大，從而導(dǎo)致防腐蝕層133從內(nèi)襯13上脫落。尤其是在去除內(nèi)襯13上的副產(chǎn)物時(shí)，需要將拆卸下來的內(nèi)襯13浸泡在酸堿溶液內(nèi)，并依次置于超聲和高溫烘烤等環(huán)境中，這樣的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力加速釋放，從而使微裂紋迅速擴(kuò)大，最終導(dǎo)致防腐蝕層133從內(nèi)襯13上脫落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種內(nèi)襯、內(nèi)襯的制備方法及反應(yīng)腔室，上述內(nèi)襯的耐腐蝕層中的微裂紋較少，應(yīng)力較低，使內(nèi)襯的耐腐蝕層在工藝過程中不易脫落，從而使其具有較長(zhǎng)的使用壽命。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種內(nèi)襯，用于保護(hù)反應(yīng)腔室的內(nèi)壁不被等離子體腐蝕，所述內(nèi)襯包括內(nèi)襯本體，以及在所述內(nèi)襯本體上依次設(shè)置的隔熱層和耐腐蝕層，所述耐腐蝕層直接與等離子體相接觸。
[0008]其中，所述內(nèi)襯還包括抗氧化層，且所述內(nèi)襯本體位于所述抗氧化層與所述隔熱層之間。
[0009]其中，所述隔熱層由氧化鋯陶瓷構(gòu)成。
[0010]其中，所述耐腐蝕層由氧化釔陶瓷構(gòu)成。
[0011]其中，所述耐腐蝕層包括第一耐腐蝕層和第二耐腐蝕層，其中，所述第一耐腐蝕層由氧化鋁陶瓷構(gòu)成；所述第二耐腐蝕層由氧化釔陶瓷構(gòu)成。
[0012]其中，所述隔熱層的厚度為100?200 μ m。
[0013]其中，所述第一耐腐蝕層的厚度為10?50 μ m，所述第二耐腐蝕層的厚度為30?100 μ m0
[0014]其中，所述隔熱層由氧化鋯與氧化鋁混合而成的陶瓷構(gòu)成；所述耐腐蝕層由氧化宇乙陶瓷構(gòu)成。
[0015]其中，在所述隔熱層中，所述氧化鋯和氧化鋁的混合比例為1:1?20:1。
[0016]其中，所述隔熱層由氧化鋯陶瓷構(gòu)成，所述耐腐蝕層由氧化鋁和氧化釔混合而成的陶瓷構(gòu)成。
[0017]其中，在所述耐腐蝕層中，所述氧化釔和氧化鋁的混合比例為1:1?10:1。
[0018]作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種內(nèi)襯的制備方法，用于制備本發(fā)明提供的上述內(nèi)襯，包括下述步驟:
[0019]步驟S10，制備具有預(yù)設(shè)形狀和尺寸的內(nèi)襯本體；
[0020]步驟S20，向所述內(nèi)襯本體上的待噴涂區(qū)域噴涂隔熱材料，以獲得隔熱層；
[0021]步驟S30,待所述隔熱層冷卻后，向所述隔熱層表面唆涂耐腐蝕材料，以狀得耐腐蝕層。
[0022]其中，步驟S30包括下述步驟:
[0023]步驟S301，待隔熱層冷卻后，向隔熱層表面噴涂氧化鋁陶瓷，獲得第一耐腐蝕層；
[0024]步驟S302，待第一耐腐蝕層冷卻后，向第一耐腐蝕層表面噴涂氧化釔陶瓷，獲得第—耐腐蝕層。
[0025]作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種反應(yīng)腔室，包括設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)襯，所述內(nèi)襯采用本發(fā)明提供的上述內(nèi)襯。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明提供的內(nèi)襯，其具有內(nèi)襯本體、隔熱層和耐腐蝕層，且隔熱層位于內(nèi)襯本體和耐腐蝕層之間，從而在內(nèi)襯的制備過程中，隔熱層可以將在噴涂耐腐蝕材料，獲得耐腐蝕層過程中產(chǎn)生的大量熱量隔離，使其無法傳導(dǎo)至內(nèi)襯本體上，以及使內(nèi)襯本體在該過程中保持其溫度基本不變，并減少內(nèi)襯本體的熱形變，從而在耐腐蝕層冷卻的過程中，可以減少耐腐蝕層中應(yīng)力和微裂紋的生成，使耐腐蝕層在內(nèi)襯的使用過程中不易脫落，進(jìn)而提高內(nèi)襯的可靠性及使用壽命。
[0028]本發(fā)明提供的內(nèi)襯的制備方法，其首先向內(nèi)襯本體的待噴涂區(qū)域噴涂隔熱材料，獲得隔熱層，而后向隔熱層表面噴涂耐腐蝕材料，獲得耐腐蝕層，從而，在噴涂耐腐蝕材料，獲得耐腐蝕層的過程中，隔熱層可以將噴涂過程中產(chǎn)生的大量熱量隔離，使其無法傳導(dǎo)至內(nèi)襯本體上，以及使內(nèi)襯本體在該過程中保持其溫度基本不變，并減少內(nèi)襯本體的熱形變，從而在耐腐蝕層冷卻的過程中，可以減少耐腐蝕層中應(yīng)力和微裂紋的生成，使耐腐蝕層在內(nèi)襯的使用過程中不易脫落，進(jìn)而提高內(nèi)襯的可靠性及使用壽命。
[0029]本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其采用本發(fā)明提供的上述內(nèi)襯，使內(nèi)襯的耐腐蝕層中的應(yīng)力較低，微裂紋較少，從而使耐腐蝕層在內(nèi)襯使用過程中不易脫落，進(jìn)而提高內(nèi)襯的可靠性和使用壽命。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有的用于刻蝕工藝的等離子體加工設(shè)備的示意圖；
[0031]圖2為圖1所示等離子體加工設(shè)備的腔室中內(nèi)襯的示意圖；
[0032]圖3為圖2所示內(nèi)襯的一種替代結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)襯的示意圖；
[0034]圖5為圖4所示內(nèi)襯的第一種替代實(shí)施方式的示意圖；
[0035]圖6為圖4所示內(nèi)襯的第二種替代實(shí)施方式的示意圖；
[0036]圖7為圖4所示內(nèi)襯的第三者替代實(shí)施方式的示意圖
[0037]圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的內(nèi)襯的制備方法的流程示意圖；
[0038]圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例中制備內(nèi)襯本體的示意圖；
[0039]圖10為本發(fā)明第一實(shí)施例中制備隔熱層的示意圖；
[0040]圖11為步驟S30