一种半导体干刻设备部件的制作工艺

技术领域

本发明涉及芯片加工技术领域，尤其涉及一种半导体干刻设备部件的制作工艺。

背景技术

在芯片的制作过程中，干刻是其中的核心工序之一。干刻时，设备的腔体中会注入Cl

1.表面有很高的洁净度，不可以带有异物，否则在使用过程中表面的异物跌落到晶圆上会影响芯片的良率；

2.表面不可以有尖锐的凸点，如果表面带有凸点的话，容易在使用过程中产生尖端放电，而放电的时候会形成颗粒物，这些颗粒物掉落在晶圆上也将影响芯片的良率；

3.有很高的耐等离子侵蚀的性能，如果部件设备部件容易与等离子体发生反应的话，则反应的产物容易掉落在晶圆上，影响制作的芯片的良率；

4.干刻过程中等离子体与晶圆上的薄膜反应时所产生的物质会有一部分附着在干刻部件表面。干刻部件需要对这些附着物有一定的吸附能力。如果这些附着物容易掉落的话，也会影响芯片良率。

现在常用的干刻部件的制作工艺如下：

1.制作金属基体；

2.对金属基体进行清洗；

3.通过阳极氧化工艺，在金属基材表面形成氧化铝薄膜；

4.对阳极氧化后的部件进行遮蔽，将不需要后续处理的表面用胶带覆盖；

5.对未遮蔽的区域进行喷砂，以增加粗糙度，从而提高后续熔射层的吸附力，喷砂的材料通常为白刚玉；

6.通过等离子熔射，在未遮蔽区域形成一层陶瓷涂层。熔射的材料为氧化钇。

上述步骤3和6中所形成的氧化铝和氧化钇膜的作用是增强部件的抗等离子侵蚀的能力，提高部件的使用寿命；

7.对部件进行清洗，以去除部件表面的异物，提高表面的洁净度。

随着半导体工艺的不断演变，干刻工序所使用的功率越来越大，等离子的侵蚀性越来越强，而对工序中的颗粒度要求也越来越高，上述的工艺制作的干刻部件已不能完全满足最新的芯片制作过程的要求，其主要的问题点包括：

1.对阳极氧化金属基体上未遮蔽的位置进行喷砂后，部件表面会残留有少量的白刚玉颗粒，这些白刚玉颗粒在干刻过程中可能会掉落；

2.喷砂后直接熔射也容易在部件表面形成尖端突起，这些尖端突起容易引发放电。

3.现有的制作工艺中中采用氧化钇作为抗等离子侵蚀的保护层，但氧化钇跟腔体中的等离子体有缓慢的反应，因而仍然可导致颗粒物的产生。

因此，需要设计一种半导体干刻设备部件的制作工艺来解决上述问题。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种半导体干刻设备部件的制作工艺，提高设备部件抗等离子侵蚀的性能，减少设备部件表面的尖端突起，提高部件表面的清洁度，减少干刻过程颗粒物的产生，提高设备部件的使用寿命。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种半导体干刻设备部件的制作工艺，包括以下步骤：

S1：根据干刻设备部件的尺寸要求制作基材，并对制作好的基材进行清洗，利用有机溶剂对所述基材的表面进行清洗，有效去除所述基材表面的油脂，实现所述基材的表面的脱脂清洗，保证基体表面的清洁，便于后续对基材表面进行加工；

S2：通过阳极氧化工艺，在基材的表面形成氧化铝层；

S3：对经过阳极氧化工艺后的基材进行遮蔽，并在基材上不需要进行后续处理的表面贴上胶带；

S4：对基材上未遮蔽的区域进行喷砂；

S5：对基材上喷砂后的区域进行干冰喷砂；

S6：对基材上进行干冰喷砂后的区域进行等离子熔射，使所述基材上经过干冰喷砂后的区域表面形成陶瓷保护层，所述等离子熔射使用的陶瓷材料为氟化钇或氟氧化钇；

S7：用砥石对基材熔射后的表面进行打磨；

S8：对砥石打磨后的部件表面进行干冰喷砂，以除去初次打磨后部件表面可能残留的颗粒，并进一步减少部件表面的尖端突起；

S9：对干冰喷砂后的部件进行清洗。

优选地，所述基材的材质为铝合金。

优选地，所述氧化铝层的厚度为40～50微米。

优选地，对所述基材上未遮蔽区域进行喷砂的喷砂材料为60#～70#的白刚玉，喷砂压力为0.3～0.6MPa，喷砂后的基材表面粗糙度大于3微米，再对基材表层进行熔射前喷砂，提高后续熔射层的附着力。

优选地，所述干冰喷砂的喷砂压力为0.3～0.6MPa，通过对喷砂后的基材表面进行干冰喷砂有效去除因为喷砂而在基材表面残留的白刚玉颗粒，避免部件在使用时有白刚玉颗粒掉落在晶圆上，影响芯片制作的质量。

优选地，所述陶瓷保护层的厚度为100～300微米，陶瓷保护层的粗糙度为4.5～5.5微米，利用等离子熔射在基材表面形成陶瓷保护层，通过将常用的氧化钇陶瓷材料更改为氟化钇或氟氧化钇，进一步提高部件抗等离子侵蚀的性能。

优选地，S9中基材清洗采用超声波清洗，且所述超声波清洗使用的清洗液为纯水，用以去除加工后的设备部件表面的异物，提高设备表面的洁净度。

本发明的有益效果：

本发明中所述等离子熔射使用的陶瓷材料为氟化钇或氟氧化钇，有效增强设备部件的抗等离子侵蚀的性能，延长其使用寿命；对喷砂后以及熔射后初次打磨的基材进行干冰喷砂，有效减少用白刚玉进行喷砂时在基材表面产生的白刚玉颗粒，同时也可以有效去除熔射时产生在基材表面的尖端突起，减少部件使用时发生放电的可能。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的干刻设备部件制作流程图；

图2为本发明一较佳实施例的干刻设备部件示意图；

图中：1、基材；2、阳极氧化层；3、陶瓷保护层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1至2所示，本实施例中的一种半导体干刻设备部件的制作工艺，包括以下步骤：

S1：根据干刻设备部件的尺寸要求制作基材，并对制作好的基材进行清洗，保证基体表面的清洁，便于后续对基材表面进行加工；

S2：通过阳极氧化工艺，在基材的表面形成氧化铝层，所述阳极氧化工艺是指金属或合金的电化学氧化，铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程，能够提高铝合金的表面硬度以及耐磨损性，即提高基材的使用寿命；

S3：对经过阳极氧化工艺后的基材进行遮蔽，并在基材上不需要进行后续处理的表面贴上胶带，防止其在后续的喷砂工艺中受到损伤或附着陶瓷保护层；

S4：对基材上未遮蔽的区域进行喷砂，选用60#～70#的白刚玉对基材上的未遮蔽区域喷砂，喷砂压力为0.3～0.6MPa，喷砂后的粗糙度大于3微米；

S5：对基材上喷砂后的区域进行干冰喷砂，干冰喷砂是指利用压缩空气或压缩氮气推动不同粒度的干冰颗粒，使干冰颗粒获得动能，高速运动的干冰颗粒与待清洁物体表面污垢发生碰撞、溶解以及摩擦而完成清洁过程的一种物理清洁方法，所述干冰喷砂的喷砂压力为0.3～0.6MPa，由于干冰在这过程中快速挥发，所以不会在部件表面有任何残留；

S6：对基材上进行干冰喷砂后的区域进行等离子熔射，使所述基材上经过干冰喷砂后的区域表面形成陶瓷保护层，所述等离子熔射使用的陶瓷材料为氟化钇或氟氧化钇，通过将常用的氧化钇陶瓷材料更改为氟化钇或氟氧化钇，进一步提高部件抗等离子侵蚀的性能，所述陶瓷保护层的厚度为100～300微米，陶瓷保护层的粗糙度为4.5～5.5微米；

S7：用砥石对基材熔射后的表面进行打磨，搓去熔射后形成在基材表面的尖端突起；

S8：对砥石打磨后的部件表面进行干冰喷砂，以除去初次打磨后部件表面可能残留的颗粒，并进一步减少部件表面的尖端突起；

S9：对干冰喷砂后的部件进行清洗，基材清洗采用超声波清洗，且所述超声波清洗使用的清洗液为纯水，用以去除加工后的设备部件表面的异物，提高设备表面的洁净度。

一种半导体干刻设备部件的制作工艺，包括以下步骤：

S1：根据干刻设备部件的尺寸要求制作基材，所述基材的材质为铝合金，同时对制作好的基材进行清洗，利用有机溶剂对所述基材的表面进行清洗，有效去除所述基材表面的油脂，实现所述基材的表面的脱脂清洗，保证基体表面的清洁，便于后续对基材表面进行加工；

S2：通过阳极氧化工艺，在基材的表面形成氧化铝层，所述阳极氧化工艺是指金属或合金的电化学氧化，铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程，能够提高铝合金的表面硬度以及耐磨损性，即提高基材的使用寿命，阳极氧化层厚度为50微米；

S3：对经过阳极氧化工艺后的基材进行遮蔽，并在基材上不需要进行后续处理的表面贴上胶带，防止其在后续的喷砂工艺中受到损伤或附着陶瓷保护层，此处使用的胶带为耐热胶带；

S4：对基材上未遮蔽的区域进行喷砂，选用60#的白刚玉对基材上的未遮蔽区域喷砂，喷砂压力为0.4MPa，喷砂后的粗糙度大于3微米，在对基材表层进行熔射前对其表面进行喷砂，提高后续熔射层在基材表面的附着力；

S5：对基材上喷砂后的区域进行干冰喷砂，干冰喷砂是指利用压缩空气或压缩氮气推动不同粒度的干冰颗粒，使干冰颗粒获得动能，高速运动的干冰颗粒与待清洁物体表面污垢发生碰撞、溶解以及摩擦而完成清洁过程的一种物理清洁方法，所述干冰喷砂的喷砂压力为0.5MPa，通过对熔射后的基材表面进行干冰喷砂有效去除因为熔射而在基材表面残留的白刚玉颗粒，避免部件在使用时有白刚玉颗粒掉落在晶圆上，影响芯片的制作质量；

S6：对基材上进行干冰喷砂后的区域进行等离子熔射，使所述基材上经过干冰喷砂后的区域表面形成陶瓷保护层，所述等离子熔射使用的陶瓷材料为氟化钇或氟氧化钇，通过将常用的氧化钇陶瓷材料更改为氟化钇或氟氧化钇，进一步提高部件抗等离子侵蚀的性能，所述陶瓷保护层的厚度为200微米，所述陶瓷保护层的粗糙度为5微米；

S7：用砥石对基材熔射后的表面进行打磨，搓去熔射后形成在部件表面的尖端突起；

S8：用干冰对基材熔射后打磨的表面进行喷砂，以除去初次打磨后部件表面可能残留的颗粒，并进一步减少部件表面的尖端突起；

S9：对干冰喷砂后的部件进行清洗，基材清洗采用超声波清洗，且所述超声波清洗使用的清洗液为纯水，用以去除加工后的设备部件表面的异物，提高设备表面的洁净度。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。