一種等離子體刻蝕設備及用于該設備的噴頭制造技術

本發明專利技術公開了一種等離子體刻蝕設備及用于該設備的噴頭。該噴頭設置在等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部，包含：噴頭本體；設置在噴頭本體上的多個氣孔，其內形成有臺階，臺階上方氣孔具有第一內壁，臺階下方氣孔具有第二內壁；設置在氣孔內且與氣孔形狀匹配的塞子，其內設置有通孔，所述通孔的直徑小于1mm；設置在噴頭本體表面及氣孔第一、第二內壁上的第一保護涂層，及，設置在噴頭本體下部表面及氣孔第二內壁的第一保護涂層上的第二保護涂層；所述塞子與氣孔第一內壁之間設置有間隙，用于防止高溫時塞子膨脹破裂；所述塞子的材質為具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的材料。本發明專利技術利用增加塞子的方式解決了氣孔內壁無法保證保護涂層厚度的問題。

A plasma etching equipment and its sprinkler

The invention discloses a plasma etching device and a sprinkler for the device. The nozzle is arranged at the upper part of the reaction chamber in the plasma etching equipment, which includes: the nozzle body; a plurality of holes arranged on the nozzle body, which form a step with a first inner wall above the step and a second inner wall below the step; a plug arranged in the hole and matched with the shape of the hole is provided with a through hole, the diameter of the through hole is less than 1 mm. The first protective coating is arranged on the surface of the sprinkler body and the first and second inner walls of the blowhole, and the second protective coating is arranged on the lower surface of the sprinkler body and the first inner wall of the blowhole; a gap is arranged between the plug and the first inner wall of the blowhole to prevent the expansion and rupture of the plug at high temperature; the material of the plug is provided with anti-etching gas and plasma separation. Material whose daughter is corroded. The invention solves the problem that the inner wall of the pore can not guarantee the thickness of the protective coating by increasing the plug.

【技術實現步驟摘要】
一種等離子體刻蝕設備及用于該設備的噴頭
本專利技術涉及等離子體刻蝕
，具體涉及一種等離子體刻蝕設備及用于該設備的噴頭。
技術介紹
等離子體刻蝕技術已廣泛應用于各種工業領域當中，特別是已成為集成電路制造中的關鍵制造工藝之一。該技術的常用手段是首先將刻蝕氣體,如：氯氣(Cl2)和溴化氫氣體(HBr)，通過設置在等離子體刻蝕設備中的反應腔室上的噴頭進入反應腔室，然后使用射頻激發刻蝕氣體，發生電離反應而形成等離子體，等離子體與被加工物體表面發生進一步反應，最終形成揮發性的反應物，而該反應物脫離被加工物體表面后，由真空系統將其抽出反應腔室。由于刻蝕氣體及其電離反應后產生的等離子體具有強腐蝕性的特點，因而在等離子體刻蝕過程中刻蝕氣體及等離子體不能直接與裸鋁，硅及碳化硅等用作噴頭制作的材料接觸，因此只能選用鋁材加保護涂層的方式來制作噴頭。此外，為了防止反應腔室內的等離子體從噴頭中穿出反應腔室，因此噴頭的氣孔直徑必須要做得比較小，例如選擇0.5mm的氣孔直徑。但是目前制作保護涂層所采用的陽極氧化方法無法保證0.5mm直徑噴頭氣孔內壁的保護涂層的厚度，從而無法實現噴頭防腐蝕的效果。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種等離子體刻蝕設備及用于該設備的噴頭，利用增加塞子的方式來解決氣孔內壁無法保證保護涂層厚度的問題。為達到上述目的，本專利技術提供了一種用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其設置在等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部，包含：噴頭本體；設置在噴頭本體上的多個氣孔，其內形成有臺階，臺階上方氣孔具有第一內壁，臺階下方氣孔具有第二內壁；設置在氣孔內且與氣孔形狀匹配的塞子，其內設置有通孔，所述通孔的直徑小于1mm；設置在噴頭本體表面及氣孔第一、第二內壁上的第一保護涂層，及，設置在噴頭本體下部表面及氣孔第二內壁的第一保護涂層上的第二保護涂層；所述塞子與氣孔第一內壁之間設置有間隙，用于防止高溫時塞子膨脹破裂；所述塞子的材質為具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的材料；所述塞子的下端具有向內的傾角，且塞子的底面高于所述噴頭本體下部表面，用于防止插入塞子時破壞所述第二保護涂層。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述噴頭本體的材質為鋁(Al)、硅(Si)和碳化硅(SiC)中的一種。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述氣孔由直徑不同的上部圓柱形和下部圓柱形組成，所述上部圓柱形和下部圓柱形之間形成臺階。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述臺階上設置有膠水，用于固定塞子。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述塞子的材質為聚酰亞胺和陶瓷中的一種。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述傾角為1-3°。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述通孔的直徑為0.4-0.6mm。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述第一保護涂層為氧化鋁(Al2O3)涂層。上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其中，所述第二保護涂層為氧化釔(Y2O3)涂層。本專利技術還提供了一種等離子體刻蝕設備，其中，在等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部設置有上述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭。本專利技術相對于現有技術具有以下有益效果：本專利技術利用增加具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的塞子的方式解決了氣孔內壁無法保證保護涂層厚度的問題。同時，塞子與氣孔第一內壁之間設置有間隙，可以防止高溫的時候塞子膨脹被擠破裂。噴頭本體或者塞子可以根據使用情況隨時更換，實現節約使用成本的目的。此外，利用氧化鋁涂層和氧化釔涂層的結合保護噴頭本體，可以延長噴頭本體的使用壽命。附圖說明圖1為本專利技術用于等離子體刻蝕設備的噴頭的截面示意圖；圖2為本專利技術用于等離子體刻蝕設備的噴頭的氣孔及塞子的放大示意圖；圖3為圖2的局部放大示意圖。具體實施方式以下結合附圖通過具體實施例對本專利技術作進一步的描述，這些實施例僅用于說明本專利技術，并不是對本專利技術保護范圍的限制。如圖1和圖2所示，本專利技術所提供的用于等離子體刻蝕設備的噴頭設置于等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部，該噴頭的下部與等離子體直接接觸。該噴頭包含：噴頭本體1；設置在噴頭本體1上的多個氣孔4，其內形成有臺階7，臺階7上方氣孔4具有第一內壁8，臺階7下方氣孔4具有第二內壁9；設置在氣孔4內且與氣孔4形狀匹配的塞子5，其內設置有直徑小于1mm的通孔6，目的是防止反應腔室內的等離子體從噴頭中穿出反應腔室。優選地，通孔6的直徑可以為0.4-0.6mm；設置在噴頭本體1表面及氣孔4第一內壁8、第二內壁9上的第一保護涂層2，及，設置在噴頭本體1下部表面及氣孔4第二內壁9的第一保護涂層2上的第二保護涂層3。上述噴頭本體1的材質可以為鋁、硅和碳化硅中的一種。上述第一保護涂層2和第二保護涂層3分別為Al2O3涂層和Y2O3涂層。Al2O3涂層采用草酸陽極氧化法制備。Y2O3涂層具有更加穩定的耐等離子蝕刻性能，可以延長噴頭的使用壽命。上述氣孔4由直徑不同的上部圓柱形和下部圓柱形組成，所述上部圓柱形和下部圓柱形之間形成臺階7。上部圓柱形和下部圓柱形的直徑分別為2.5-3.5mm和1.5-2.5mm。與現有技術相比，增大氣孔4的直徑目的是保證氣孔4內壁上的保護涂層可以實現厚度均勻。上述第二保護涂層3在氣孔4內僅設置于下部圓柱形的內壁上的第一保護涂層2上。上述塞子5的材質為具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的材料，其可以為聚酰亞胺和陶瓷中的一種。上述臺階7上設置有膠水，用于膠粘固定塞子5，同時這些膠水還能夠實現氣密功能，防止刻蝕氣體經過上部圓柱形側壁的縫隙向下經過臺階7最終到達下部圓柱形側壁。減少了氣流干擾的同時也減少了刻蝕氣體對氣孔4內壁Al2O3涂層的腐蝕機會。由于塞子5所使用材料的熱膨脹系數比噴頭本體1材料的熱膨脹系數大，所以上述塞子5與氣孔4第一內壁8之間設置有0.05-0.15mm的間隙，用于防止高溫時塞子5膨脹破裂。如圖3所示，噴頭本體1的底面在進行第二保護涂層3的噴涂過程中，第二保護涂層3材料除了會在噴頭本體1底面形成均勻的第二保護層3a外，也會在氣孔4第二內壁9上形成不均勻的第二保護涂層材料3c，第二保護涂層材料3c的厚度從下到上逐漸減小，而且噴頭本體1上大量氣孔4中每個氣孔4中的第二保護層3c厚度也不一致。特別地在氣孔4底部開口邊緣上存在的第二保護層材料3b，這個區域的第二保護層材料3b會出現向內突出的突出顆粒，如果塞子5直接插入氣孔4，塞子5下端的外側壁5c與第二保護涂層材料3c或者3b互相擠壓會導致保護涂層材料脫落。由于氣孔4的下端是直接面向氣體噴頭下方的等離子體的，除刻蝕氣體會腐蝕第一保護涂層2外，等離子體也會加速第一保護涂層2材料的腐蝕，所以一旦第二保護涂層3局部脫落，暴露出來的第一保護涂層2氧化鋁很容易就被含有等離子的腐蝕性氣體腐蝕，最終造成噴頭本體1材料開始出現腐蝕，造成元器件損壞，污染物擴散。所以本專利技術的上述塞子5的下端具有向內1-3°的傾角，用于防止插入塞子5時破壞所述第二保護涂層3c部分。同時，塞子5的下端面5a高于噴頭本體1的下端0.5mm，目的也是防止插入塞子5時破壞所述第二保護涂層3b部分。如需更換或者取出塞子5，可以使用小圓棒從噴頭本體1的下端將塞子5捅出來。本專利技術還提供了一種等離子體刻蝕設備，其中，在該等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部設置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其設置在等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部，其特征在于，包含：噴頭本體；設置在噴頭本體上的多個氣孔，其內形成有臺階，臺階上方氣孔具有第一內壁，臺階下方氣孔具有第二內壁；設置在氣孔內且與氣孔形狀匹配的塞子，其內設置有通孔，所述通孔的直徑小于1mm；設置在噴頭本體表面及氣孔第一、第二內壁上的第一保護涂層，及，設置在噴頭本體下部表面及氣孔第二內壁的第一保護涂層上的第二保護涂層；所述塞子與氣孔第一內壁之間設置有間隙，用于防止高溫時塞子膨脹破裂；所述塞子的材質為具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的材料；所述塞子的下端具有向內的傾角，且塞子的底面高于所述噴頭本體下部表面，用于防止插入塞子時破壞所述第二保護涂層。

【技術特征摘要】
1.一種用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其設置在等離子體刻蝕設備中的反應腔室的上部，其特征在于，包含：噴頭本體；設置在噴頭本體上的多個氣孔，其內形成有臺階，臺階上方氣孔具有第一內壁，臺階下方氣孔具有第二內壁；設置在氣孔內且與氣孔形狀匹配的塞子，其內設置有通孔，所述通孔的直徑小于1mm；設置在噴頭本體表面及氣孔第一、第二內壁上的第一保護涂層，及，設置在噴頭本體下部表面及氣孔第二內壁的第一保護涂層上的第二保護涂層；所述塞子與氣孔第一內壁之間設置有間隙，用于防止高溫時塞子膨脹破裂；所述塞子的材質為具有防刻蝕氣體及等離子體腐蝕的材料；所述塞子的下端具有向內的傾角，且塞子的底面高于所述噴頭本體下部表面，用于防止插入塞子時破壞所述第二保護涂層。2.如權利要求1所述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其特征在于，所述噴頭本體的材質為鋁、硅和碳化硅中的一種。3.如權利要求1所述的用于等離子體刻蝕設備的噴頭，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊金全，徐朝陽，雷仲禮，
申請(專利權)人：中微半導體設備上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31