电极固定装置、电极固定装置的维护方法及刻蚀设备与流程

1.本技术涉及刻蚀技术领域，尤其涉及一种电极固定装置、电极固定装置的维护方法及刻蚀设备。


背景技术：

2.刻蚀是半导体制造工艺、微电子ic制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的工艺步骤，是与光刻相联系的图形化(pattern)处理的一种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。刻蚀最简单最常用分类是干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀种类很多，包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。其优点是：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。缺点是：成本高，设备复杂。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式，下游式，桶式)，纯物理过程(如离子铣)，物理化学过程，常用的有反应离子刻蚀rie，离子束辅助自由基刻蚀icp等。下电极不仅是刻蚀系统刻蚀基片的支撑，而且为刻蚀腔中等离子体系统通过下偏压，使等离子体下基片加速运动从而对基片进行物理轰击，与化学腐蚀配套进行刻蚀。进一步来说，是上电极与下电极相互配合，加速等离子运动从而对基片进行物理轰击。
3.现有技术中，刻蚀设备的上电极通过连接件与腔体固定，该连接件的工作原理是：螺母安装在上电极表面，金属杆头穿过螺母中心孔形成过盈配合，金属杆头与抓钩咬合后拉伸带动螺母完成固定。但是由于气体具有强腐蚀性，会腐蚀螺母中心孔使孔径变大，此时金属杆与螺母失去固定作用，需要周期性更换整个连接件，因此增加了成本。此外，连接件失效时会使电极脱落，增加损坏机台的风险，造成很高的经济损失。


技术实现要素：

4.本发明的目的是至少解决更换连接件的成本大的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
5.本发明的第一方面提出了一种电极固定装置，包括：
6.连接件，所述连接件开设有通孔；
7.分体式固定杆，所述分体式固定杆包括杆头和杆体，所述杆头以可拆卸的方式固定于所述杆体位于所述通孔的外侧的一端，所述杆头不穿过所述通孔。
8.根据本发明的电极固定装置，杆头和杆体之间以可拆卸的方式固定连接，当连接件的通孔因为气体的腐蚀而孔径变大后，可以拆卸杆头和杆体，单独更换更大一些的杆头，这样可以继续保证连接件和分体式固定杆之间的固定连接关系，防止电极固定装置失效，电极脱落。这样单独更换杆头，使用寿命可以预期，到期更换杆头即可，可以大幅降低维护所需的成本。另外，因为采用了分体式固定杆，保证了杆体和连接件之间的过盈量，使热量
传导更均匀，电极固定的更稳定，使用寿命得以延长，适用范围更广泛，降低生产成本。
9.另外，根据本发明的电极固定装置，还可具有如下附加的技术特征：
10.在本发明的一些实施例中，所述连接件的底部开设有凹槽，所述凹槽与所述通孔连通设置。
11.在本发明的一些实施例中，所述杆体包括第一分段体、第二分段体、第三分段体和第四分段体，所述第一分段体、所述第二分段体、所述第三分段体和所述第四分段体沿着所述杆体从顶端到底端的方向依次设置，并且所述第一分段体、所述第二分段体、所述第三分段体和所述第四段杆的直径依次增大。
12.在本发明的一些实施例中，所述第一分段体与所述杆头螺纹连接，所述第二分段体收容于所述通孔内，所述第三分段体收容于所述凹槽内，所述第四分段体设置在所述凹槽的外侧。
13.在本发明的一些实施例中，所述分体式固定杆为金属材质。
14.在本发明的一些实施例中，所述连接件的材质为塑料。
15.在本发明的一些实施例中，所述分体式固定杆的外表面设有保护层。
16.在本发明的一些实施例中，所述保护层的材质为氧化钇。
17.本发明的第二方面提出了一种电极固定装置的维护方法，用于维护上述的电极固定装置，包括如下步骤：
18.分离杆体和杆头；
19.更换新的杆头；
20.将杆体的顶端穿过连接件的通孔，并将杆体的顶端与新的杆头固定。
21.根据本发明的电极固定装置的维护方法，该维护方法使得维护成本降低。
22.本发明的第三方面提出了一种刻蚀设备，包括：
23.设备本体，具有内腔；
24.上电极，所述上电极设于所述设备本体的内腔中；
25.抓钩，所述抓钩设于所述设备本体的内腔中；
26.电极固定装置，所述电极固定装置为上述的电极固定装置，所述电极固定装置设于设备本体的内腔中，所述抓钩与杆头咬合，所述电极固定装置的连接件安装在所述上电极的表面。
27.根据本发明的刻蚀设备，抓钩通过电极固定装置固定连接上电极，使得上电极与内腔中的固定基座更紧密的贴合，延长了使用寿命，降低了维护的成本。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
29.图1示意性地示出了根据本发明实施方式的电极固定装置的结构剖视图；
30.图2示意性地示出了根据本发明实施方式的分体式固定杆的结构剖视图；
31.图3示意性地示出了根据本发明实施方式的分体式固定杆的剖视爆炸图；
32.图4示意性地示出了根据本发明实施方式的刻蚀设备的局部结构剖视图。
33.附图标记如下：
34.100为电极固定装置；
35.10为分体式固定杆，11为杆头，12为杆体，121为第一分段体，122为第二分段体，123为第三分段体，124为第四分段体；
36.20为连接件，21为通孔，22为凹槽；
37.200为抓钩；
38.300为上电极；
39.400为密封垫片。
具体实施方式
40.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
41.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
42.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
43.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
44.如图1至图3所示，根据本发明的实施方式，提出了一种电极固定装置100，包括连接件20和分体式固定杆10，连接件20开设有通孔21。分体式固定杆10包括杆头11和杆体12，杆体12的顶端穿过通孔21，杆体12的中间部分收容在通孔21内。杆头11以可拆卸的方式与杆体12穿过通孔21的一端固定连接。杆头11不穿过通孔21，杆头11外围的最大直径大于等
于通孔21的直径，这样杆头11可以和通孔21过盈配合或者根本就不能进入通孔21内。根据实施方式的电极固定装置100，杆头11和杆体12之间以可拆卸的方式固定连接，当连接件20的通孔21因为气体的腐蚀而孔径变大后，可以拆卸杆头11和杆体12，单独更换更大一些的杆头11，这样可以继续保证连接件20和杆头11之间的固定连接关系，防止电极固定装置100失效，这样单独更换杆头11，可以大幅降低维护所需的成本。
45.可以理解的是，连接件20的底部开设有凹槽22，凹槽22和通孔21连通设置，凹槽22可以为圆形凹槽。杆体12的底端收容在连接件20的凹槽22内。
46.具体的，通孔21是开设在连接件20的顶部，凹槽22是开设在连接件20的底部，凹槽22和通孔21连通设置，当凹槽22为圆形凹槽时，凹槽22与通孔21可以同轴设置。通孔21靠近凹槽22的一端设置有倒角，方便杆体12插入进通孔内。
47.在一些实施方式中，杆头11和杆体12之间可以采用螺纹连接的方式进行固定。这样方便操作过程中拆卸杆头11和杆体12，并且在加工过程中螺纹连接的方式更稳紧固，不易脱落，同时导热效果良好，不会导致分体式固定杆10的局部热量过大。
48.具体的，杆体12包括第一分段体121、第二分段体122、第三分段体123和第四分段体124，第一分段体121、第二分段体122、第三分段体123和第四分段体124沿着杆体12从顶端到底端的方向依次设置，并且第一分段体121、第二分段体122、第三分段体123和第四分段体124的直径依次增大。第一分段体121、第二分段体122的直径小于通孔21的直径，第三分段体123的直径略微大于通孔21直径，第四分段体124的直径要大于通孔21直径且小于凹槽22的直径。第一分段体121的作用是配合杆头11进行固定连接，第二分段体122是为了在第一分段体121和第三分段体123之间起到过渡的作用，第三分段体123收容在凹槽22内，用于对连接件20和分体式固定杆10之间进行限位，第四分段体124的作用同样是限位，第四分段体124收容在连接件20的凹槽22内，防止分体式固定杆10从通孔21内穿过，导致连接件20和分体式固定杆10之间发生脱落。
49.具体的，第三分段体123在与第二分段体122的连接处设置有倒角，为了使第三分段体123与连接件20的通孔21相互抵接。
50.可以理解的是，第一分段体121与杆头11采用螺纹连接。
51.在一些实施方式中，分体式固定杆10为金属材质，首先金属材质具有硬度大、耐磨损、耐腐蚀等优点，可以提升分体式固定杆10耐磨性能。
52.在一些实施方式中，连接件20的材质为塑料。可以选择适合刻蚀加工的塑料，这种塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面更能达到更高的要求。并且这种塑料的隔热性能较好，不会影响上电极300的热量传导。
53.在一些实施方式中，分体式固定杆10的外表面设有保护层。由于气体会和金属或氧化膜发生反应，在分体式固定杆10的外表面设有保护层可以避免分体式固定杆10被腐蚀导致产生颗粒物的作用。
54.具体的，保护层的材质可以为氧化钇，氧化钇的化学性能比较稳定，不易与气体发生反应。
55.本实施方式中还提出了一种电极固定装置的维护方法，包括如下步骤：
56.分离杆体12和杆头11；
57.更换新的杆头11；
58.将杆体穿过连接件20的通孔21，并将杆体12的顶端与新的杆头11固定。
59.根据实施方式中的电极固定装置的维护方法，该维护方法使得维护成本降低。在连接件20中间的通孔21受到气体腐蚀而变大后，不再需要更换全部的零件了，只需要更换更大一些的杆头11，这样可以继续保证连接件20和分体式固定杆10之间的固定连接关系，降低了维护的成本。
60.如图4所示，本实施方式中还提出了一种刻蚀设备，包括：
61.设备本体，具有内腔；
62.上电极300，上电极300设于设备本体的内腔中；
63.抓钩200，抓钩200设于设备本体的内腔中；
64.电极固定装置100，电极固定装置100为上述的电极固定装置100，电极固定装置100设于设备本体的内腔中，抓钩200与杆头11咬合，连接件20安装在上电极300的表面。
65.根据本发明的刻蚀设备，抓钩200通过电极固定装置100固定连接上电极300，使得上电极300与内腔中的固定基座更紧密的贴合，延长了使用寿命降低了维护的成本。
66.可以理解的是，在抓钩200和上电极300的中间和设置有可导热的密封垫片400，密封垫片400上有开孔，开孔用于让电极固定装置100穿过。上电极300和可导热的密封垫片400紧密贴合，使热量传导均匀，提升晶圆加工的良品率。
67.具体的，连接件20的外表面上设置有螺纹，上电极300的上表面开设有内部带有螺纹的凹槽，连接件20通过螺纹连接与上电极300的凹槽配合固定。
68.可以理解的是，内腔的上方还设置有加热器，加热器用于加热气体和上电极等零部件，因此设置密封垫片400可以进一步使热量传导均匀。
69.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。