專利名稱：等離子體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及 一 種等離子體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
等離子體處理設(shè)備已被廣泛地應(yīng)用于微電子技術(shù)領(lǐng)域。 請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的等離子體處理設(shè)備的 結(jié)構(gòu)示意圖。
等離子體處理設(shè)備1通常包括殼體11,殼體11中具有反應(yīng)腔室
12，反應(yīng)腔室12的頂部和底部分別相對應(yīng)地設(shè)有上極板13和下極板 14。上招j反13與殼體11之間由絕緣部件15隔離；下核j反14的頂部 可以支撐待處理加工件。上述加工件應(yīng)當(dāng)包括晶片以及與其具有相同 加工原理的其他加工件。下文所述加工件的含義與此相同。
等離子體處理設(shè)備1工作時，通過干泵等真空獲得裝置(圖中未 示出)在反應(yīng)腔室12中制造并維持接近真空的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，通 過氣體分配裝置16向反應(yīng)腔室12中均勻地輸入氣體，并在上極板13 和下極板14之間輸入適當(dāng)?shù)纳漕l，從而激活所述氣體，進(jìn)而在加工件 的表面產(chǎn)生并維持等離子體環(huán)境。由于具有強(qiáng)烈的刻蝕以及淀積能力， 所述等離子體可以與所述加工件發(fā)生刻蝕或者淀積等物理化學(xué)反應(yīng)， 以獲得所需要的刻蝕圖形或者淀積層。上述物理化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物由 所述真空獲得裝置從反應(yīng)腔室12中抽出。
請參考圖2,圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的氣體分配裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的氣體分布裝置16包括大體呈圓形的支撐 板161,支撐板161位于反應(yīng)腔室12頂部中央，并i殳有大體位于中心 位置的進(jìn)氣孔。
支撐板161的下方固定連接有同樣大體呈圓形的噴頭電極163; 噴頭電極163與支撐板161同軸，且兩者的連接部位保持氣密封(此處以及下文所述氣密封，均指一種結(jié)果，而非手段；也即無論采用何 種具體技術(shù)手段，噴頭電極163與支撐板161的連接部位都不應(yīng)出現(xiàn) 氣體泄漏現(xiàn)象)，且兩者之間形成一氣體分配腔室。噴頭電極163均勻 地分布著多個通氣孔，氣體可以經(jīng)由該通氣孔流入等離子體處理設(shè)備 的反應(yīng)腔室中。所述氣體分配腔室中還可以以常規(guī)的方式設(shè)置一層或 者多層阻流板162,阻流板162包括多個將其軸向貫通的氣體通道。
如上所述，等離子體具有強(qiáng)烈的刻蝕以及淀積能力，因此其不但 可以與加工件發(fā)生反應(yīng)，而且可以腐蝕等離子體處理設(shè)備1的側(cè)壁11、 作為反應(yīng)腔室12頂壁的噴頭電才及163以及其他部件；顯然，這都是十 分有害的。對于噴頭電極163而言，在等離子體處理設(shè)備1的工作過 程中反應(yīng)腔室12中的等離子體會轟擊其下表面，同時氣體也將和噴頭 電極163發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其受損；當(dāng)損壞達(dá)到一定程度時，噴頭 電極163即不能繼續(xù)使用，必須更換，這使噴頭電極163成為等離子 體處理設(shè)備1的主要耗材之一。由于成本較高而且耗費(fèi)量相對較大， 噴頭電極163的頻繁更換顯著增加了等離子體處理裝置1的使用成本。
可以在噴頭電極163朝向反應(yīng)腔室12的表面噴涂一層耐等離子 體的涂層，以此在一定程度上減少噴頭電極163的消耗，但是這種方 式具有較大的不足。由于噴頭電極163中的通氣孔尺寸較小并且結(jié)構(gòu) 較復(fù)雜，在其表面形成可靠的涂層所要求的噴涂工藝具有較高的技術(shù) 難度，涂層的質(zhì)量難以保證，這導(dǎo)致噴頭電極163受腐蝕的情況依然 比較嚴(yán)重。通過采用更為先進(jìn)的噴涂工藝可以提升上述涂層的可靠性， 但是噴涂工藝本身所消耗的成本將顯著上升，設(shè)備的總體成本依然維 持在較高水平，而沒有有效降低。可見，上述延長噴頭電極163壽命 的方式成本較高、技術(shù)難度較大且可靠性較低。
因此，如何簡單、可靠地延長噴頭電極的壽命并有效降低等離子 處理設(shè)備的使用成本，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種等離子體處理設(shè)備，能夠簡單、可靠地 延長噴頭電極的壽命，進(jìn)而能夠有效地降低等離子處理設(shè)備的使用成本。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體處理設(shè)備，包括 噴頭電極，氣體通過貫穿所述噴頭電極的進(jìn)氣孔流入等離子體處理設(shè)
備的反應(yīng)腔室中；所述噴頭電極朝向所述反應(yīng)腔室的表面可拆裝地設(shè) 置襯板；所述襯板與所述噴頭電極大體相平行，并具有與所述進(jìn)氣孔 相對應(yīng)的通孔，以便自所述噴頭電極的進(jìn)氣孔流出的氣體通過所述通 孔進(jìn)入反應(yīng)腔室中。
進(jìn)一步，所述襯板與所述噴頭電極的材料相同。
進(jìn)一步，所述襯板的材料選自陽極氧化鋁、單晶硅、碳化硅、氮 化硅或者石英。
進(jìn)一步，所述襯板朝向反應(yīng)腔室的表面具有耐等離子體保護(hù)膜。 進(jìn)一步，所述耐等離子體保護(hù)膜具體為硬質(zhì)陽極氧化膜。 進(jìn)一步，所述硬質(zhì)陽極氧化膜的外側(cè)進(jìn)一步具有耐等離子體涂層。
進(jìn)一步，所述襯板通過螺栓與所述噴頭電極連接。 進(jìn)一步，所述螺栓的材料選自耐等離子體的樹脂材料、碳化硅或 者氮化硅。
進(jìn)一步，所述襯^反的厚度范圍為lmm至10mm。 進(jìn)一步，所述村板的厚度為2mm至5mm。
本發(fā)明所提供的等離子體處理設(shè)備，其噴頭電極朝向反應(yīng)腔室的 表面可拆裝地設(shè)置襯板，該襯板可以將反應(yīng)腔室中具有強(qiáng)烈腐蝕作用 的等離子體與噴頭電極相隔離；由于該襯板具有與噴頭電極的進(jìn)氣孔 相對應(yīng)的通孔，因此氣體可以不受影響地順利進(jìn)入等離子處理設(shè)備的 反應(yīng)腔室中。相對于上述難度較大、成本較高的噴涂工藝，由于反應(yīng) 腔室中的等離子體與噴頭電極完全相隔離，因此本發(fā)明對噴頭電極的 保護(hù)效果較為可靠；同時，所述村板本身不需要特殊的防護(hù)措施，因 此其所要求的技術(shù)難度較低；此外，本發(fā)明通過襯板的腐蝕而保全了
成本相對較高的噴頭電極，因此所述等離子體處理設(shè)備的使用成本也 相對較低；最后，由于該襯板可以方便地從噴頭電極拆下，因此，當(dāng)
5所述襯板受到的腐蝕達(dá)到預(yù)定程度時可以方便地將其更換，另 一 方面， 在使用過程中可以以簡單、迅速的方式僅將所述襯板拆下進(jìn)行清洗， 避免了連接關(guān)系較為復(fù)雜的噴頭電極的頻繁拆裝，這簡化了拆裝操作 并且顯著減少了等離子體處理設(shè)備的待機(jī)維護(hù)時間。綜上所述，本發(fā) 明通過簡單易行的方式較為可靠地延長了噴頭電極的壽命，進(jìn)而有效 降低了等離子體處理設(shè)備的使用成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的等離子體處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的氣體分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明所提供襯板設(shè)置位置示意圖； 圖4為本發(fā)明所提供襯板一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明所提供襯板與噴頭電極一種連接方式示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的核心是提供一種等離子體處理設(shè)備，能夠簡單、可靠地 延長噴頭電極的壽命，進(jìn)而能夠有效地降低等離子處理設(shè)備的使用成 本。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖 和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖3和圖4，圖3為本發(fā)明所提供襯板設(shè)置位置示意圖； 圖4為本發(fā)明所提供襯板一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明所提供的等離子體處理設(shè)備同樣包括殼體，殼體中具有反應(yīng)腔室，反應(yīng)腔室的頂部和底部分別設(shè)有上 極板和下極板。下極板的頂部可以支撐待處理加工件，上才及板的底部 設(shè)置氣體分配裝置，該氣體分配裝置具有多層結(jié)構(gòu)，其底層為噴頭電 極2。顯然，噴頭電極2構(gòu)成上述反應(yīng)腔室的頂壁。如前所述，上述反應(yīng)腔室中存在具有強(qiáng)烈腐蝕作用的等離子體， 噴頭電極2容易因受到該等離子體的腐蝕而損壞。在噴頭電極2朝向 反應(yīng)腔室的表面噴涂耐等離為克服上述問題，本發(fā)明在上述噴頭電極2朝向反應(yīng)腔室的底面 上設(shè)置了襯板3，襯板3的形狀顯然應(yīng)當(dāng)與噴頭電極2的形狀相適應(yīng)， 以確保將噴頭電極2與反應(yīng)腔室中的等離子體完全隔離。這樣，工作 過程中反應(yīng)腔室中的等離子僅與襯板3接觸，受到腐蝕的是襯板3; 噴頭電極2因此得到了保護(hù)，其壽命得到顯著地延長。噴頭電極2具有進(jìn)氣孔21，進(jìn)氣孔21均勻分布，以便將氣體均 勻地輸送入反應(yīng)腔室中。為了確保氣體可以順利進(jìn)入反應(yīng)腔室中，襯 板3應(yīng)當(dāng)具有將其軸向貫通的通孔31,且通孔31應(yīng)當(dāng)與噴頭電極2 的進(jìn)氣孔21相對應(yīng)，因而氣體自噴頭電極2的進(jìn)氣孔21流出后可以 繼續(xù)經(jīng)上述各通孔31向下流入等離子體處理設(shè)備的反應(yīng)腔室中。此外，襯板3固定連接于噴頭電極2朝向反應(yīng)腔室的底面，同時 應(yīng)當(dāng)能夠自噴頭電極2的底面方便地拆下；這樣，當(dāng)襯板3因等離子 體的腐蝕而達(dá)到損壞時，可以方便地將襯板3進(jìn)行更換，以使噴頭電 極2重新得到有效保護(hù)。另一方面，襯板3達(dá)到損壞程度之前，也可 以方i"更地將其拆下進(jìn)行清洗，而不必拆卸清洗噴頭電極2。從本質(zhì)上看，本發(fā)明的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)突出表現(xiàn)在，將噴頭電極2的 主體部與噴頭電極2易受腐蝕的底層部分(即襯板3)創(chuàng)造性地設(shè)置 為相互獨(dú)立的兩個部分，并通過襯板3的腐蝕來保全了噴頭電極2的 主體部。相對于現(xiàn)有技術(shù)中難度較大、要求較高的耐等離子體涂層，加工 制造襯板3所要求的技術(shù)難度和成本都比較低，但襯板3對等離子體 的隔離效果卻相對可靠而穩(wěn)定，噴頭電極2的使用壽命因此可以得到 顯著地延長，節(jié)省了成本。換句話說，本發(fā)明通過筒單易行的方式， 可靠地延長了噴頭電極的壽命，進(jìn)而降低了等離子體處理設(shè)備的使用 成本?？梢詫ι鲜黾夹g(shù)方案做出進(jìn)一步的改進(jìn)。比如，可以進(jìn)一步使襯板3與噴頭電極2具有相同的材料，比如， 兩者可以均采用鋁合金材料。由于襯板3與噴頭電極2具有相同的材 料，因此兩者具有相同的熱力學(xué)特性和電學(xué)特性，這樣襯板3的設(shè)置與否對等離子體處理設(shè)備幾乎不存在其他任何影響，可以避免對等離 子體處理設(shè)備進(jìn)行其他相應(yīng)的改動。襯板3還可以選用其他耐等離子體的材料，比如單晶硅、碳化硅、 氮化硅或者石英等?？梢詫σr板3朝向所述反應(yīng)腔室的表面進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理， 以形成耐等離子體保護(hù)膜，這樣能夠降低襯板3受腐蝕的速度，進(jìn)而 節(jié)省等離子體設(shè)備的使用成本。當(dāng)然，上述耐等離子體保護(hù)膜也可以 通過其他方式形成。此外，對噴頭電極2也可以進(jìn)行石更質(zhì)陽才及氧化處理，這樣能夠進(jìn) 一步提高噴頭電極2的耐腐蝕性，使噴頭電極2的壽命得到進(jìn)一步延 長。襯板3朝向所述反應(yīng)腔室的表面還可以進(jìn)一步具有耐等離子體涂 層，以便進(jìn)一步提高襯板3的耐腐蝕能力。如前所述，由于對等離子 體的隔離主要是通過襯板3自身的存在實(shí)現(xiàn)的，因此對上述耐等離子 體涂層的要求可以較低，在技術(shù)上也比較容易滿足，上述耐等離子體 涂層對襯板3加工成本的影響較小。上述耐等離子體涂層具體可以是三氧化二釔涂層或者三氧化二 鋁涂層；只要適宜于等離子體環(huán)境，采用其他材料適的涂層也是可以 的。請參考圖5,圖5為本發(fā)明所提供襯板與噴頭電極一種連接方式 示意圖。如前所述，襯板3可拆裝地固定連接于噴頭電極2的底部，以便 于對襯板3進(jìn)行更換和清洗。可以采用適宜的粘合劑將襯板3與噴頭 電極2粘合于一體，或者通過鉚接的方式將兩者固定連接；需要時可 以將襯板3自噴頭電極2上拆下。雖然粘接以及鉚接也屬于"可拆裝，， 的連接方式，這種連接方式下的拆裝操作將較為不便。為此，可以通過螺栓4將襯板3與噴頭電極2固定連接?？梢栽?襯板4的外周部相對稱地開設(shè)若干通孔，以便螺栓4的螺桿從中穿過。 同時，在噴頭電才及2的底紋孔能夠與螺栓4形成螺紋配合。這樣，無論是在更換襯板3時還是 在對襯板3進(jìn)行清洗時，拆裝操作都十分方便。螺栓4可以選自耐等離子體腐蝕的材料，以避免板3與噴頭電極 2固定連接關(guān)系的破壞。例如，螺栓4的材料可以選自樹脂材料 SCP-5000 (美國杜邦公司產(chǎn)品)，該材料具有較低的成本和較高的可 靠性；其他材料，比如碳化硅或者氮化硅，也是可以的。還可以對襯^反4的厚度進(jìn)行改進(jìn)。比如可以將襯板3的范圍設(shè)為lmm至10mm。厚度過小時，襯板 3容易變形，這會給加工和安裝帶來很大的不便；此外，在等離子體 的腐蝕下較小厚度的襯板3的損壞速度也較快，這會導(dǎo)致襯板3的更 換過于頻繁。而厚度較大時襯板3的加工成本相對較高。因此，可以進(jìn)一步將襯板3的厚度范圍設(shè)為2mm至5mm,此時， 加工以及安裝時村板3不易變形，使用過程中其損壞速度也較慢，并 且具有相對較低的成本。以上對本發(fā)明所提供的等離子體處理設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出， 對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下， 還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明 權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種等離子體處理設(shè)備，包括噴頭電極，氣體通過貫穿所述噴頭電極的進(jìn)氣孔流入所述等離子體處理設(shè)備的反應(yīng)腔室中；其特征在于，所述噴頭電極朝向所述反應(yīng)腔室的表面可拆裝地設(shè)置襯板；所述襯板與所述噴頭電極大體相平行，并具有與所述進(jìn)氣孔相對應(yīng)的通孔，以便自所述噴頭電極的進(jìn)氣孔流出的氣體通過所述通孔進(jìn)入反應(yīng)腔室中。
2、 如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 村板與所述噴頭電極的材料相同。
3、 如權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 襯板的材料選自陽極氧化鋁、單晶硅、碳化硅、氮化硅或者石英。
4、 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的等離子體處理設(shè)備，其特征 在于，所述襯板朝向反應(yīng)腔室的表面具有耐等離子體保護(hù)膜。
5、 如權(quán)利要求4所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 耐等離子體保護(hù)膜具體為硬質(zhì)陽極氧化膜。
6、 如權(quán)利要求5所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 硬質(zhì)陽極氧化膜的外側(cè)進(jìn)一步具有耐等離子體涂層。
7、 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的等離子體處理設(shè)備，其特征 在于，所述襯板通過螺栓與所述噴頭電極連接。
8、 如權(quán)利要求7所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 螺栓的材料選自耐等離子體的樹脂材料、碳化硅或者氮化硅。
9、 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的等離子體處理設(shè)備，其特征 在于，所述襯板的厚度范圍為lmm至10mm。
10、 如權(quán)利要求9所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于，所述 襯氺反的厚度為2mm至5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體處理設(shè)備，包括噴頭電極，氣體通過貫穿所述噴頭電極的進(jìn)氣孔流入等離子體處理設(shè)備的反應(yīng)腔室中；所述噴頭電極朝向所述反應(yīng)腔室的表面可拆裝地設(shè)置襯板；所述襯板與所述噴頭電極大體相平行，并具有與所述進(jìn)氣孔相對應(yīng)的通孔，以便所述氣體通過所述通孔進(jìn)入所述反應(yīng)腔室中。所述襯板所要求的技術(shù)難度和成本都較低，但其隔離效果卻可靠而穩(wěn)定；當(dāng)所述襯板受到的腐蝕達(dá)到預(yù)定的程度時可以方便地將其更換，噴頭電極的使用壽命因此可以得到顯著地延長，節(jié)省了成本。
文檔編號H01J37/32GK101296553SQ200810115629
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者姚立強(qiáng) 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司