[发明专利]等离子体处理装置中气体输送系统的耐腐蚀结构

说明书

本发明涉及一种等离子体处理装置中气体输送系统的耐腐蚀结构，在衬套的气体通道等处设有耐腐蚀性材料的镀层，避免与所输送的腐蚀性气体反应，减少金属污染和颗粒。本发明反向地安装喷嘴，使其可靠地覆盖出气孔内的镀层，以防止耐腐蚀性材料被腔体内产生的等离子体破坏。本发明在喷嘴暴露于腔体一侧的表面形成有耐腐蚀的氧化钇涂层，阻挡等离子体对喷嘴的侵蚀。本发明还在衬套与介质窗及腔体接触的密封面也使用了柔韧的耐腐蚀性材料，如特氟龙，来提高衬套整体的密封效果。本发明可以有效提升衬套的耐腐蚀性、密封性，增加其服役寿命，提高等离子体处理装置的运行稳定性。

技术领域

本发明涉及等离子体处理装置，特别涉及一种等离子体处理装置中气体输送系统的耐腐蚀结构。

背景技术

如图1所示，现有的一种电感耦合等离子体处理装置(ICP)中，加载到电感耦合线圈500上的射频功率，通过介质窗400耦合至反应腔100内，将通过气体输送系统供应到反应腔100的工艺气体电离形成等离子体，对放置在静电卡盘600上的晶片700进行工艺处理。

从气体盒(gas box)输出的工艺气体，先经过分流器(splitter)分成中间进气和边缘进气两路，中间的一路通过介质窗400处安装的进气装置向反应腔100供气；边缘的一路进入到衬套200(liner)的气体通道210中，再通过分布安装在衬套200内壁的多个喷嘴300横向地输送到反应腔100中。所述衬套200位于反应腔100的腔体上，再由衬套200对介质窗400的边缘进行支撑。所述衬套200通过接触腔体而接地。从衬套200主体的内壁向下延伸设置的挡板，环绕布置于反应腔100的腔体内侧，通过该挡板来约束等离子体，保护腔壁等不被侵蚀。

然而，衬套200使用铝合金材料制成，并经过阳极氧化处理。该衬套200在使用过程中需要加热到约120摄氏度，如果传输的是腐蚀性气体，尤其是强氧化性气体和酸性气体，会与衬套200基材直接发生化学反应，极易造成气体通道210等腐蚀，引起金属和颗粒污染。例如，所传输的Cl₂对气体通道210腐蚀产生的AlCl₃进入反应腔100后，沉积在腔体中，对静电卡盘600或晶片700表面造成污染，影响最终的刻蚀精度和良率。由于腐蚀问题，在长期使用中，衬套200也需要频繁更换，带来极高的成本。

图2所示是现有的一种喷嘴插入结构，所述的喷嘴300，包含外径较大的限位段和外径较小的插入段，内部有贯通限位段及插入段的管道来输送气体。该喷嘴300是从气体通道210所在的一侧插入衬套200内壁的，即喷嘴300的插入段穿过衬套200内壁上的出气孔，使该插入段末端位于腔体所在的一侧，该插入段末端的端面可以与衬套200在这一侧的内表面齐平；该喷嘴300的限位段的外径大于出气孔的孔径而使该限位段留在气体通道210内。这样的结构，无法避免反应腔100内产生的等离子体，从喷嘴300与出气孔之间的装配缝隙渗入，而对出气孔、气体通道210等造成侵蚀。

发明内容

本发明提供一种等离子体处理装置中气体输送系统的耐腐蚀结构，在气体流径的衬套部位及衬套的密封面处分别设置耐腐蚀性材料的镀层，有效地解决输气过程中的金属污染和颗粒问题，提高衬套整体的密封效果，并通过在出气孔反向安装喷嘴，有效地阻止等离子体对耐腐蚀性材料的破坏。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种气体输送系统的耐腐蚀结构，所述气体输送系统包含衬套，所述衬套的外壁开设有若干进气孔，该衬套内环绕地设置有气体通道与所述进气孔连通，该衬套内壁还分布开设有若干出气孔与所述气体通道连通，各出气孔上对应安装有喷嘴，工艺气体从所述衬套的进气孔输送到气体通道，进而通过出气孔处的喷嘴输送到反应腔内；

所述衬套的气体通道、进气孔、出气孔，分别设有耐腐蚀性材料的镀层；

所述喷嘴，包含外径较大的限位段和外径较小的插入段，所述喷嘴内部设有贯通限位段及插入段的工艺气体输送管道；