一种等离子体刻蚀设备及用于该设备的喷头制造技术

本发明专利技术公开了一种等离子体刻蚀设备及用于该设备的喷头。该喷头设置在等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部，包含：喷头本体；设置在喷头本体上的多个气孔，其内形成有台阶，台阶上方气孔具有第一内壁，台阶下方气孔具有第二内壁；设置在气孔内且与气孔形状匹配的塞子，其内设置有通孔，所述通孔的直径小于1mm；设置在喷头本体表面及气孔第一、第二内壁上的第一保护涂层，及，设置在喷头本体下部表面及气孔第二内壁的第一保护涂层上的第二保护涂层；所述塞子与气孔第一内壁之间设置有间隙，用于防止高温时塞子膨胀破裂；所述塞子的材质为具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的材料。本发明专利技术利用增加塞子的方式解决了气孔内壁无法保证保护涂层厚度的问题。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体刻蚀设备及用于该设备的喷头
本专利技术涉及等离子体刻蚀
，具体涉及一种等离子体刻蚀设备及用于该设备的喷头。
技术介绍
等离子体刻蚀技术已广泛应用于各种工业领域当中，特别是已成为集成电路制造中的关键制造工艺之一。该技术的常用手段是首先将刻蚀气体,如：氯气(Cl2)和溴化氢气体(HBr)，通过设置在等离子体刻蚀设备中的反应腔室上的喷头进入反应腔室，然后使用射频激发刻蚀气体，发生电离反应而形成等离子体，等离子体与被加工物体表面发生进一步反应，最终形成挥发性的反应物，而该反应物脱离被加工物体表面后，由真空系统将其抽出反应腔室。由于刻蚀气体及其电离反应后产生的等离子体具有强腐蚀性的特点，因而在等离子体刻蚀过程中刻蚀气体及等离子体不能直接与裸铝，硅及碳化硅等用作喷头制作的材料接触，因此只能选用铝材加保护涂层的方式来制作喷头。此外，为了防止反应腔室内的等离子体从喷头中穿出反应腔室，因此喷头的气孔直径必须要做得比较小，例如选择0.5mm的气孔直径。但是目前制作保护涂层所采用的阳极氧化方法无法保证0.5mm直径喷头气孔内壁的保护涂层的厚度，从而无法实现喷头防腐蚀的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种等离子体刻蚀设备及用于该设备的喷头，利用增加塞子的方式来解决气孔内壁无法保证保护涂层厚度的问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于等离子体刻蚀设备的喷头，其设置在等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部，包含：喷头本体；设置在喷头本体上的多个气孔，其内形成有台阶，台阶上方气孔具有第一内壁，台阶下方气孔具有第二内壁；设置在气孔内且与气孔形状匹配的塞子，其内设置有通孔，所述通孔的直径小于1mm；设置在喷头本体表面及气孔第一、第二内壁上的第一保护涂层，及，设置在喷头本体下部表面及气孔第二内壁的第一保护涂层上的第二保护涂层；所述塞子与气孔第一内壁之间设置有间隙，用于防止高温时塞子膨胀破裂；所述塞子的材质为具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的材料；所述塞子的下端具有向内的倾角，且塞子的底面高于所述喷头本体下部表面，用于防止插入塞子时破坏所述第二保护涂层。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述喷头本体的材质为铝(Al)、硅(Si)和碳化硅(SiC)中的一种。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述气孔由直径不同的上部圆柱形和下部圆柱形组成，所述上部圆柱形和下部圆柱形之间形成台阶。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述台阶上设置有胶水，用于固定塞子。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述塞子的材质为聚酰亚胺和陶瓷中的一种。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述倾角为1-3°。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述通孔的直径为0.4-0.6mm。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述第一保护涂层为氧化铝(Al2O3)涂层。上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其中，所述第二保护涂层为氧化钇(Y2O3)涂层。本专利技术还提供了一种等离子体刻蚀设备，其中，在等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部设置有上述的用于等离子体刻蚀设备的喷头。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：本专利技术利用增加具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的塞子的方式解决了气孔内壁无法保证保护涂层厚度的问题。同时，塞子与气孔第一内壁之间设置有间隙，可以防止高温的时候塞子膨胀被挤破裂。喷头本体或者塞子可以根据使用情况随时更换，实现节约使用成本的目的。此外，利用氧化铝涂层和氧化钇涂层的结合保护喷头本体，可以延长喷头本体的使用寿命。附图说明图1为本专利技术用于等离子体刻蚀设备的喷头的截面示意图；图2为本专利技术用于等离子体刻蚀设备的喷头的气孔及塞子的放大示意图；图3为图2的局部放大示意图。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。如图1和图2所示，本专利技术所提供的用于等离子体刻蚀设备的喷头设置于等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部，该喷头的下部与等离子体直接接触。该喷头包含：喷头本体1；设置在喷头本体1上的多个气孔4，其内形成有台阶7，台阶7上方气孔4具有第一内壁8，台阶7下方气孔4具有第二内壁9；设置在气孔4内且与气孔4形状匹配的塞子5，其内设置有直径小于1mm的通孔6，目的是防止反应腔室内的等离子体从喷头中穿出反应腔室。优选地，通孔6的直径可以为0.4-0.6mm；设置在喷头本体1表面及气孔4第一内壁8、第二内壁9上的第一保护涂层2，及，设置在喷头本体1下部表面及气孔4第二内壁9的第一保护涂层2上的第二保护涂层3。上述喷头本体1的材质可以为铝、硅和碳化硅中的一种。上述第一保护涂层2和第二保护涂层3分别为Al2O3涂层和Y2O3涂层。Al2O3涂层采用草酸阳极氧化法制备。Y2O3涂层具有更加稳定的耐等离子蚀刻性能，可以延长喷头的使用寿命。上述气孔4由直径不同的上部圆柱形和下部圆柱形组成，所述上部圆柱形和下部圆柱形之间形成台阶7。上部圆柱形和下部圆柱形的直径分别为2.5-3.5mm和1.5-2.5mm。与现有技术相比，增大气孔4的直径目的是保证气孔4内壁上的保护涂层可以实现厚度均匀。上述第二保护涂层3在气孔4内仅设置于下部圆柱形的内壁上的第一保护涂层2上。上述塞子5的材质为具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的材料，其可以为聚酰亚胺和陶瓷中的一种。上述台阶7上设置有胶水，用于胶粘固定塞子5，同时这些胶水还能够实现气密功能，防止刻蚀气体经过上部圆柱形侧壁的缝隙向下经过台阶7最终到达下部圆柱形侧壁。减少了气流干扰的同时也减少了刻蚀气体对气孔4内壁Al2O3涂层的腐蚀机会。由于塞子5所使用材料的热膨胀系数比喷头本体1材料的热膨胀系数大，所以上述塞子5与气孔4第一内壁8之间设置有0.05-0.15mm的间隙，用于防止高温时塞子5膨胀破裂。如图3所示，喷头本体1的底面在进行第二保护涂层3的喷涂过程中，第二保护涂层3材料除了会在喷头本体1底面形成均匀的第二保护层3a外，也会在气孔4第二内壁9上形成不均匀的第二保护涂层材料3c，第二保护涂层材料3c的厚度从下到上逐渐减小，而且喷头本体1上大量气孔4中每个气孔4中的第二保护层3c厚度也不一致。特别地在气孔4底部开口边缘上存在的第二保护层材料3b，这个区域的第二保护层材料3b会出现向内突出的突出颗粒，如果塞子5直接插入气孔4，塞子5下端的外侧壁5c与第二保护涂层材料3c或者3b互相挤压会导致保护涂层材料脱落。由于气孔4的下端是直接面向气体喷头下方的等离子体的，除刻蚀气体会腐蚀第一保护涂层2外，等离子体也会加速第一保护涂层2材料的腐蚀，所以一旦第二保护涂层3局部脱落，暴露出来的第一保护涂层2氧化铝很容易就被含有等离子的腐蚀性气体腐蚀，最终造成喷头本体1材料开始出现腐蚀，造成元器件损坏，污染物扩散。所以本专利技术的上述塞子5的下端具有向内1-3°的倾角，用于防止插入塞子5时破坏所述第二保护涂层3c部分。同时，塞子5的下端面5a高于喷头本体1的下端0.5mm，目的也是防止插入塞子5时破坏所述第二保护涂层3b部分。如需更换或者取出塞子5，可以使用小圆棒从喷头本体1的下端将塞子5捅出来。本专利技术还提供了一种等离子体刻蚀设备，其中，在该等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于等离子体刻蚀设备的喷头，其设置在等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部，其特征在于，包含：喷头本体；设置在喷头本体上的多个气孔，其内形成有台阶，台阶上方气孔具有第一内壁，台阶下方气孔具有第二内壁；设置在气孔内且与气孔形状匹配的塞子，其内设置有通孔，所述通孔的直径小于1mm；设置在喷头本体表面及气孔第一、第二内壁上的第一保护涂层，及，设置在喷头本体下部表面及气孔第二内壁的第一保护涂层上的第二保护涂层；所述塞子与气孔第一内壁之间设置有间隙，用于防止高温时塞子膨胀破裂；所述塞子的材质为具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的材料；所述塞子的下端具有向内的倾角，且塞子的底面高于所述喷头本体下部表面，用于防止插入塞子时破坏所述第二保护涂层。

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体刻蚀设备的喷头，其设置在等离子体刻蚀设备中的反应腔室的上部，其特征在于，包含：喷头本体；设置在喷头本体上的多个气孔，其内形成有台阶，台阶上方气孔具有第一内壁，台阶下方气孔具有第二内壁；设置在气孔内且与气孔形状匹配的塞子，其内设置有通孔，所述通孔的直径小于1mm；设置在喷头本体表面及气孔第一、第二内壁上的第一保护涂层，及，设置在喷头本体下部表面及气孔第二内壁的第一保护涂层上的第二保护涂层；所述塞子与气孔第一内壁之间设置有间隙，用于防止高温时塞子膨胀破裂；所述塞子的材质为具有防刻蚀气体及等离子体腐蚀的材料；所述塞子的下端具有向内的倾角，且塞子的底面高于所述喷头本体下部表面，用于防止插入塞子时破坏所述第二保护涂层。2.如权利要求1所述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其特征在于，所述喷头本体的材质为铝、硅和碳化硅中的一种。3.如权利要求1所述的用于等离子体刻蚀设备的喷头，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金全，徐朝阳，雷仲礼，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31