离子束辅助沉积优化策略：Y2O3与YAG薄膜在等离子体环境中的钝化行为与耐腐蚀机制研究

本文系统研究了通过离子辅助电子束蒸发技术制备的Y2O3和YAG（钇铝石榴石）薄膜在CF4/O2等离子体环境中的氟增强钝化行为。研究通过调控离子源电压（120V、140V、160V），揭示了离子能量对氟掺杂、表面形貌演化及钝化层稳定性的关键作用。结果表明YAG在140V时形成最均匀致密的富氟钝化层，具备优异的长期等离子体耐受性；而Y2O3因结晶特性导致钝化层稳定性不足。该研究为半导体制造装备中高性能耐腐蚀涂层开发提供了重要理论依据。

　　

Highlight

半导体制造设备的市场需求主要源于对高性能耐腐蚀涂层的需求，以实现更长的设备寿命和更优的性能。本研究探索了通过离子辅助电子束蒸发技术在不同离子源电压（120V、140V、160V）下制备的Y₂O₃和YAG薄膜表面氟增强钝化层的形成、生长及稳定性。研究通过分析两者在CF₄/O₂等离子体蚀刻中的差异化钝化行为，揭示了离子能量在调控氟掺杂、表面形态演变及形成稳定钝化层方面的关键作用，这些钝化层可显著提升等离子体抵抗能力。

结论 (Conclusion)

本研究系统探讨了通过离子辅助电子束蒸发制备的Y₂O₃和YAG薄膜表面氟增强钝化层的形成、生长及特性。薄膜暴露于CF₄/O₂等离子体后，通过分光光度计、XPS、XRD、AFM、FIB截面成像及OM等技术分析了其结构、成分和形态变化。结果证明YAG薄膜在耐腐蚀性和钝化层稳定性方面优于Y₂O₃。YAG在140V时形成最均匀且富含氟的钝化层，表面粗糙度最低，氟掺杂量最高；而Y₂O₃因结晶特性导致钝化层保护效果受限。长期稳定性测试（长达6小时）显示YAG的钝化层持续生长（从44.51nm增至54.70nm），并保持光滑表面，动态保护机制显著。XPS分析证实两种材料表面均形成致密富氟钝化层，等离子体暴露后Y和Al信号被显著抑制。这些发现为半导体制造中高性能防护涂层的设计提供了关键见解。