专利名称：等离子体处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及 一 种等离子体处理设备。
背景技术：
等离子体处理设备已被广泛地应用于微电子技术领域。 请参考图1，图1为现有技术中一种典型的等离子体处理设备的 结构示意图。
等离子体处理设备1通常包括壳体11,壳体11中具有反应腔室
12，反应腔室12的顶部和底部分别相对应地设有上极板13和下极板 14。上招j反13与壳体11之间由绝缘部件15隔离；下核j反14的顶部 可以支撑待处理加工件。上述加工件应当包括晶片以及与其具有相同 加工原理的其他加工件。下文所述加工件的含义与此相同。
等离子体处理设备1工作时，通过干泵等真空获得装置(图中未 示出)在反应腔室12中制造并维持接近真空的状态。在此状态下，通 过气体分配装置16向反应腔室12中均匀地输入气体，并在上极板13 和下极板14之间输入适当的射频，从而激活所述气体，进而在加工件 的表面产生并维持等离子体环境。由于具有强烈的刻蚀以及淀积能力， 所述等离子体可以与所述加工件发生刻蚀或者淀积等物理化学反应， 以获得所需要的刻蚀图形或者淀积层。上述物理化学反应的副产物由 所述真空获得装置从反应腔室12中抽出。
请参考图2,图2为现有技术中一种典型的气体分配装置的结构 示意图。
现有技术中一种典型的气体分布装置16包括大体呈圆形的支撑 板161,支撑板161位于反应腔室12顶部中央，并i殳有大体位于中心 位置的进气孔。
支撑板161的下方固定连接有同样大体呈圆形的喷头电极163; 喷头电极163与支撑板161同轴，且两者的连接部位保持气密封(此处以及下文所述气密封，均指一种结果，而非手段；也即无论采用何 种具体技术手段，喷头电极163与支撑板161的连接部位都不应出现 气体泄漏现象)，且两者之间形成一气体分配腔室。喷头电极163均匀 地分布着多个通气孔，气体可以经由该通气孔流入等离子体处理设备 的反应腔室中。所述气体分配腔室中还可以以常规的方式设置一层或 者多层阻流板162,阻流板162包括多个将其轴向贯通的气体通道。
如上所述，等离子体具有强烈的刻蚀以及淀积能力，因此其不但 可以与加工件发生反应，而且可以腐蚀等离子体处理设备1的侧壁11、 作为反应腔室12顶壁的喷头电才及163以及其他部件；显然，这都是十 分有害的。对于喷头电极163而言，在等离子体处理设备1的工作过 程中反应腔室12中的等离子体会轰击其下表面，同时气体也将和喷头 电极163发生化学反应，导致其受损；当损坏达到一定程度时，喷头 电极163即不能继续使用，必须更换，这使喷头电极163成为等离子 体处理设备1的主要耗材之一。由于成本较高而且耗费量相对较大， 喷头电极163的频繁更换显著增加了等离子体处理装置1的使用成本。
可以在喷头电极163朝向反应腔室12的表面喷涂一层耐等离子 体的涂层，以此在一定程度上减少喷头电极163的消耗，但是这种方 式具有较大的不足。由于喷头电极163中的通气孔尺寸较小并且结构 较复杂，在其表面形成可靠的涂层所要求的喷涂工艺具有较高的技术 难度，涂层的质量难以保证，这导致喷头电极163受腐蚀的情况依然 比较严重。通过采用更为先进的喷涂工艺可以提升上述涂层的可靠性， 但是喷涂工艺本身所消耗的成本将显著上升，设备的总体成本依然维 持在较高水平，而没有有效降低。可见，上述延长喷头电极163寿命 的方式成本较高、技术难度较大且可靠性较低。
因此，如何简单、可靠地延长喷头电极的寿命并有效降低等离子 处理设备的使用成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子体处理设备，能够简单、可靠地 延长喷头电极的寿命，进而能够有效地降低等离子处理设备的使用成本。
为解决上述技术问题，本发明提供一种等离子体处理设备，包括 喷头电极，气体通过贯穿所述喷头电极的进气孔流入等离子体处理设
备的反应腔室中；所述喷头电极朝向所述反应腔室的表面可拆装地设 置衬板；所述衬板与所述喷头电极大体相平行，并具有与所述进气孔 相对应的通孔，以便自所述喷头电极的进气孔流出的气体通过所述通 孔进入反应腔室中。
进一步，所述衬板与所述喷头电极的材料相同。
进一步，所述衬板的材料选自阳极氧化铝、单晶硅、碳化硅、氮 化硅或者石英。
进一步，所述衬板朝向反应腔室的表面具有耐等离子体保护膜。 进一步，所述耐等离子体保护膜具体为硬质阳极氧化膜。 进一步，所述硬质阳极氧化膜的外侧进一步具有耐等离子体涂层。
进一步，所述衬板通过螺栓与所述喷头电极连接。 进一步，所述螺栓的材料选自耐等离子体的树脂材料、碳化硅或 者氮化硅。
进一步，所述衬^反的厚度范围为lmm至10mm。 进一步，所述村板的厚度为2mm至5mm。
本发明所提供的等离子体处理设备，其喷头电极朝向反应腔室的 表面可拆装地设置衬板，该衬板可以将反应腔室中具有强烈腐蚀作用 的等离子体与喷头电极相隔离；由于该衬板具有与喷头电极的进气孔 相对应的通孔，因此气体可以不受影响地顺利进入等离子处理设备的 反应腔室中。相对于上述难度较大、成本较高的喷涂工艺，由于反应 腔室中的等离子体与喷头电极完全相隔离，因此本发明对喷头电极的 保护效果较为可靠；同时，所述村板本身不需要特殊的防护措施，因 此其所要求的技术难度较低；此外，本发明通过衬板的腐蚀而保全了
成本相对较高的喷头电极，因此所述等离子体处理设备的使用成本也 相对较低；最后，由于该衬板可以方便地从喷头电极拆下，因此，当
5所述衬板受到的腐蚀达到预定程度时可以方便地将其更换，另 一 方面， 在使用过程中可以以简单、迅速的方式仅将所述衬板拆下进行清洗， 避免了连接关系较为复杂的喷头电极的频繁拆装，这简化了拆装操作 并且显著减少了等离子体处理设备的待机维护时间。综上所述，本发 明通过简单易行的方式较为可靠地延长了喷头电极的寿命，进而有效 降低了等离子体处理设备的使用成本。
图1为现有技术中一种典型的等离子体处理设备的结构示意图； 图2为现有技术中一种典型的气体分配装置的结构示意图； 图3为本发明所提供衬板设置位置示意图； 图4为本发明所提供衬板一种具体实施方式
的结构示意图； 图5为本发明所提供衬板与喷头电极一种连接方式示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种等离子体处理设备，能够简单、可靠地 延长喷头电极的寿命，进而能够有效地降低等离子处理设备的使用成 本。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图 和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图3和图4，图3为本发明所提供衬板设置位置示意图； 图4为本发明所提供衬板一种具体实施方式
的结构示意图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的等离子体处理设备同样包括壳体，壳体中具有反应腔室，反应腔室的顶部和底部分别设有上 极板和下极板。下极板的顶部可以支撑待处理加工件，上才及板的底部 设置气体分配装置，该气体分配装置具有多层结构，其底层为喷头电 极2。显然，喷头电极2构成上述反应腔室的顶壁。如前所述，上述反应腔室中存在具有强烈腐蚀作用的等离子体， 喷头电极2容易因受到该等离子体的腐蚀而损坏。在喷头电极2朝向 反应腔室的表面喷涂耐等离为克服上述问题，本发明在上述喷头电极2朝向反应腔室的底面 上设置了衬板3，衬板3的形状显然应当与喷头电极2的形状相适应， 以确保将喷头电极2与反应腔室中的等离子体完全隔离。这样，工作 过程中反应腔室中的等离子仅与衬板3接触，受到腐蚀的是衬板3; 喷头电极2因此得到了保护，其寿命得到显著地延长。喷头电极2具有进气孔21，进气孔21均匀分布，以便将气体均 匀地输送入反应腔室中。为了确保气体可以顺利进入反应腔室中，衬 板3应当具有将其轴向贯通的通孔31,且通孔31应当与喷头电极2 的进气孔21相对应，因而气体自喷头电极2的进气孔21流出后可以 继续经上述各通孔31向下流入等离子体处理设备的反应腔室中。此外，衬板3固定连接于喷头电极2朝向反应腔室的底面，同时 应当能够自喷头电极2的底面方便地拆下；这样，当衬板3因等离子 体的腐蚀而达到损坏时，可以方便地将衬板3进行更换，以使喷头电 极2重新得到有效保护。另一方面，衬板3达到损坏程度之前，也可 以方i"更地将其拆下进行清洗，而不必拆卸清洗喷头电极2。从本质上看，本发明的创造性贡献突出表现在，将喷头电极2的 主体部与喷头电极2易受腐蚀的底层部分(即衬板3)创造性地设置 为相互独立的两个部分，并通过衬板3的腐蚀来保全了喷头电极2的 主体部。相对于现有技术中难度较大、要求较高的耐等离子体涂层，加工 制造衬板3所要求的技术难度和成本都比较低，但衬板3对等离子体 的隔离效果却相对可靠而稳定，喷头电极2的使用寿命因此可以得到 显著地延长，节省了成本。换句话说，本发明通过筒单易行的方式， 可靠地延长了喷头电极的寿命，进而降低了等离子体处理设备的使用 成本。可以对上述技术方案做出进一步的改进。比如，可以进一步使衬板3与喷头电极2具有相同的材料，比如， 两者可以均采用铝合金材料。由于衬板3与喷头电极2具有相同的材 料，因此两者具有相同的热力学特性和电学特性，这样衬板3的设置与否对等离子体处理设备几乎不存在其他任何影响，可以避免对等离 子体处理设备进行其他相应的改动。衬板3还可以选用其他耐等离子体的材料，比如单晶硅、碳化硅、 氮化硅或者石英等。可以对衬板3朝向所述反应腔室的表面进行硬质阳极氧化处理， 以形成耐等离子体保护膜，这样能够降低衬板3受腐蚀的速度，进而 节省等离子体设备的使用成本。当然，上述耐等离子体保护膜也可以 通过其他方式形成。此外，对喷头电极2也可以进行石更质阳才及氧化处理，这样能够进 一步提高喷头电极2的耐腐蚀性，使喷头电极2的寿命得到进一步延 长。衬板3朝向所述反应腔室的表面还可以进一步具有耐等离子体涂 层，以便进一步提高衬板3的耐腐蚀能力。如前所述，由于对等离子 体的隔离主要是通过衬板3自身的存在实现的，因此对上述耐等离子 体涂层的要求可以较低，在技术上也比较容易满足，上述耐等离子体 涂层对衬板3加工成本的影响较小。上述耐等离子体涂层具体可以是三氧化二钇涂层或者三氧化二 铝涂层；只要适宜于等离子体环境，采用其他材料适的涂层也是可以 的。请参考图5,图5为本发明所提供衬板与喷头电极一种连接方式 示意图。如前所述，衬板3可拆装地固定连接于喷头电极2的底部，以便 于对衬板3进行更换和清洗。可以采用适宜的粘合剂将衬板3与喷头 电极2粘合于一体，或者通过铆接的方式将两者固定连接；需要时可 以将衬板3自喷头电极2上拆下。虽然粘接以及铆接也属于"可拆装，， 的连接方式，这种连接方式下的拆装操作将较为不便。为此，可以通过螺栓4将衬板3与喷头电极2固定连接。可以在 衬板4的外周部相对称地开设若干通孔，以便螺栓4的螺杆从中穿过。 同时，在喷头电才及2的底紋孔能够与螺栓4形成螺紋配合。这样，无论是在更换衬板3时还是 在对衬板3进行清洗时，拆装操作都十分方便。螺栓4可以选自耐等离子体腐蚀的材料，以避免板3与喷头电极 2固定连接关系的破坏。例如，螺栓4的材料可以选自树脂材料 SCP-5000 (美国杜邦公司产品)，该材料具有较低的成本和较高的可 靠性；其他材料，比如碳化硅或者氮化硅，也是可以的。还可以对衬^反4的厚度进行改进。比如可以将衬板3的范围设为lmm至10mm。厚度过小时，衬板 3容易变形，这会给加工和安装带来很大的不便；此外，在等离子体 的腐蚀下较小厚度的衬板3的损坏速度也较快，这会导致衬板3的更 换过于频繁。而厚度较大时衬板3的加工成本相对较高。因此，可以进一步将衬板3的厚度范围设为2mm至5mm,此时， 加工以及安装时村板3不易变形，使用过程中其损坏速度也较慢，并 且具有相对较低的成本。以上对本发明所提供的等离子体处理设备进行了详细介绍。本文例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明 权利要求的保护范围内。
权利要求
1、一种等离子体处理设备，包括喷头电极，气体通过贯穿所述喷头电极的进气孔流入所述等离子体处理设备的反应腔室中；其特征在于，所述喷头电极朝向所述反应腔室的表面可拆装地设置衬板；所述衬板与所述喷头电极大体相平行，并具有与所述进气孔相对应的通孔，以便自所述喷头电极的进气孔流出的气体通过所述通孔进入反应腔室中。
2、 如权利要求1所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 村板与所述喷头电极的材料相同。
3、 如权利要求1所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 衬板的材料选自阳极氧化铝、单晶硅、碳化硅、氮化硅或者石英。
4、 如权利要求1至3任一项所述的等离子体处理设备，其特征 在于，所述衬板朝向反应腔室的表面具有耐等离子体保护膜。
5、 如权利要求4所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 耐等离子体保护膜具体为硬质阳极氧化膜。
6、 如权利要求5所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 硬质阳极氧化膜的外侧进一步具有耐等离子体涂层。
7、 如权利要求1至3任一项所述的等离子体处理设备，其特征 在于，所述衬板通过螺栓与所述喷头电极连接。
8、 如权利要求7所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 螺栓的材料选自耐等离子体的树脂材料、碳化硅或者氮化硅。
9、 如权利要求1至3任一项所述的等离子体处理设备，其特征 在于，所述衬板的厚度范围为lmm至10mm。
10、 如权利要求9所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述 衬氺反的厚度为2mm至5mm。
全文摘要
本发明公开了一种等离子体处理设备，包括喷头电极，气体通过贯穿所述喷头电极的进气孔流入等离子体处理设备的反应腔室中；所述喷头电极朝向所述反应腔室的表面可拆装地设置衬板；所述衬板与所述喷头电极大体相平行，并具有与所述进气孔相对应的通孔，以便所述气体通过所述通孔进入所述反应腔室中。所述衬板所要求的技术难度和成本都较低，但其隔离效果却可靠而稳定；当所述衬板受到的腐蚀达到预定的程度时可以方便地将其更换，喷头电极的使用寿命因此可以得到显著地延长，节省了成本。
文档编号H01J37/32GK101296553SQ200810115629
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者姚立强 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司