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在半导体制造中,高能含氟等离子体会侵蚀刻蚀机腔体和腔体内部件,缩短部件的使用寿命,同时腐蚀过程中产生的难挥发性氟化物沉积在部件表面,最后脱落成为杂质颗粒,影响腔室的洁净度。随着芯片最小特征尺寸的减小和卤素类等离子体能量的提高,刻蚀机腔体和腔体内部件的耐等离子体刻蚀性能变得越来越重要。本课题通过热压烧结法制备Y2O3基和YAG基复合陶瓷材料,从组成成分和显微结构等方面对比分析不同陶瓷材料之间的力学性能差异和耐等离子体刻蚀性能差异。并通过氢氟酸腐蚀模拟等离子体刻蚀过程中的化学刻蚀,对比各种陶瓷材料的等离子体刻蚀形貌和氢氟酸腐蚀形貌,探讨陶瓷材料的等离子体刻蚀机制。首先,以高纯纳米Y2O3粉体和进口的YAG粉体为基体材料,分别添加适量Al2O3或ZrO2,采用热压烧结制备Y2O3基和YAG基复合陶瓷材料,由于高温高压下的黏性流动和塑性变形能够促进颗粒重排,以及两种不同粒径粉体的混合可以互相填充孔隙,有助于陶瓷材料的烧结致密。与高纯Y2O3陶瓷相比,50YZ和YZA陶瓷的力学性能获得显著提高。同时YAG和YAGA的力学性能较为优异,但低于高纯Al2O3。然后,采用混合气体C4F8/CHF3/Ar在ICP刻蚀机中进行等离子体刻蚀测试。通过对比分析Y2O3基和YAG基复合材料的刻蚀表面形貌发现,高纯Y2O3由于Y-O的键能高于Al-O以及氟化反应生成的钇氟化合物不易挥发,其耐等离子体刻蚀性能优于高纯Al2O3,同时含有Y2O3的50YZ和YZA也表现出较好的耐等离子体刻蚀性能。YAG因为气孔率和金属杂质含量高,在含氟等离子体环境中容易被刻蚀。此外,YAGA的刻蚀痕迹非常明显,主要是因为多晶陶瓷的晶界存在大量缺陷,容易在等离子体刻蚀过程中被优先刻蚀。最后,通过对比陶瓷材料的等离子体刻蚀与氢氟酸腐蚀的表面形貌,归纳探讨陶瓷材料的等离子体刻蚀机制。研究发现,陶瓷材料的等离子体刻蚀与氢氟酸腐蚀的刻蚀表面形貌差别较大,陶瓷材料的等离子体刻蚀以离子轰击为主,被刻蚀表面凹凸不平,而氢氟酸腐蚀是溶解性的化学腐蚀,被腐蚀表面较为平整。因为陶瓷材料在等离子体环境中的刻蚀主要是离子轰击溅射,其耐等离子体刻蚀性能受原子间结合能的影响,但陶瓷材料的耐等离子体刻蚀性能与力学性能之间没有明显的联系。此外,影响陶瓷材料在等离子体环境中的耐刻蚀性能的主要因素还有陶瓷材料的组成成分、金属杂质含量、气孔率和晶界相等。