專利名稱：等離子體處理裝置及其屏蔽環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，特別涉及一種等離子體處理裝 置的等離子體屏蔽環(huán)。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用該等離子體屏蔽環(huán)的等 離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
等離子體處理裝置是在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的加工設(shè)備。
請(qǐng)參考圖1,圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的等離子體處理裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖。
等離子體處理裝置1通常包括殼體11，殼體11中具有反應(yīng)腔室
12。反應(yīng)腔室12的頂部和底部分別相對(duì)應(yīng)地設(shè)有上極板13和下極板 14,上極板13與殼體11之間由絕緣部件15隔離；下極板14的頂部 可以支撐待處理加工件。眾所周知，上述加工件應(yīng)當(dāng)包括晶片和玻璃 基板，以及與兩者具有相同加工原理的其他加工件。下文所述加工件 的含義與此相同。
等離子體處理裝置1工作時(shí)，通過干泵等真空獲得裝置(圖中未 示出)在反應(yīng)腔室12中制造并維持接近真空的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，通 過氣體輸入裝置(圖中未示出)向反應(yīng)腔室12中輸入工藝氣體，并在 上極板13和下極板14之間輸入適當(dāng)?shù)纳漕l電壓，從而激活所述工藝 氣體，從而在放置于下極板14頂部加工件的表面產(chǎn)生并維持等離子體 環(huán)境。由于具有強(qiáng)烈的刻蝕以及淀積能力，所述等離子體可以與所述 加工件發(fā)生刻蝕或者淀積等物理化學(xué)反應(yīng)，以獲得所需要的刻蝕圖形 或者淀積層。上述物理化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物由所述真空獲得裝置從反應(yīng) 腔室12中抽出。
如上所述，等離子體具有強(qiáng)烈的刻蝕以及淀積能力，因此其不但 可以與加工件發(fā)生反應(yīng)，而且可以腐蝕等離子體處理裝置1內(nèi)部的其 他部件；顯然，后者是極為有害的。為了盡可能降低所述等離子體對(duì)等離子體處理裝置1的破壞作用，必須采取可靠的措施，將其約束于 適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
為了約束所述等離子體于反應(yīng)腔室12中，通常在所述等離子體 的擴(kuò)散通道中設(shè)置屏蔽環(huán)16,從而將所述等離子體的擴(kuò)散通道截?cái)唷?br> 顯然，屏蔽環(huán)16應(yīng)當(dāng)具有耐等離子體腐蝕的性能，因此，通常在其朝 向反應(yīng)腔室12的表面噴涂耐等離子體的絕緣材料，比如Y203等。反 應(yīng)腔室12內(nèi)部也可以設(shè)置內(nèi)襯17,用以隔離所述等離子體，等等。
請(qǐng)參考圖2及圖3，圖2為圖1中屏蔽環(huán)的軸測(cè)示意圖；圖3為 圖1中屏蔽環(huán)的局部剖視示意圖。
屏蔽環(huán)16的主體為導(dǎo)體層162。安裝于等離子體處理裝置1后， 導(dǎo)體層162可以通過導(dǎo)體環(huán)18 (示于圖1中)接地。導(dǎo)體層162朝向 反應(yīng)腔室12的表面具有絕緣的耐等離子體噴涂層161,其厚度通常為 幾十到幾百微米。由于等離子體與加工件的反應(yīng)產(chǎn)物必須抽出，因此 屏蔽環(huán)16設(shè)有至少一個(gè)軸向貫通的排氣通道163。
排氣通道163為直通孔，其縱剖面為矩形。排氣通道163的長(zhǎng)度， 也即導(dǎo)體層162的軸向厚度，通常略大所述于等離子體中帶電粒子的 平均自由程。平均自由程是指氣態(tài)粒子發(fā)生兩次連續(xù)碰撞所經(jīng)過的直 線距離。
反應(yīng)腔室12中的等離子體擴(kuò)散至屏蔽環(huán)16的設(shè)置位置時(shí)，其中 一部分將受到噴涂層161的阻擋而返回，另一部分將進(jìn)入排氣通道 163。所述等離子體進(jìn)入排氣通道163后，由于排氣通道163的長(zhǎng)度大 于所述等離子體中帶電粒子的平均自由程，因此，多數(shù)帶電粒子將與 排氣通道163的內(nèi)壁發(fā)生碰撞；加之導(dǎo)體層162接地，與排氣通道163 的內(nèi)壁生碰撞的帶電粒子因此將失去其所攜帶的電荷，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的 中性粒子，繼而從排氣通道163排出。顯然，排氣通道163的長(zhǎng)度越 長(zhǎng)，與其發(fā)生碰撞的帶電粒子的比例越大，屏蔽環(huán)16的屏蔽效果就越 好。
然而，上述平均自由程僅為一個(gè)平均值，各個(gè)具體帶電粒子實(shí)際 自由程之間的差異比較大，排氣通道163的長(zhǎng)度永遠(yuǎn)只能大于部分帶電粒子的自由程；此外，受等離子體處理裝置1的整體結(jié)構(gòu)的限制，
排氣通道163的長(zhǎng)度不能過長(zhǎng)；再者，.隨著排氣通道163長(zhǎng)度的增加， 其生產(chǎn)制造成本將顯著提高。
在上述因素的影響下，占有相當(dāng)大比例的帶電粒子的自由程將大 于排氣通道163的長(zhǎng)度，因此很可能不與排氣通道163的內(nèi)壁發(fā)生碰 撞，而通過排氣通道163形成的直通道直接穿越屏蔽環(huán)16,導(dǎo)致等離 子體泄露。
因此，現(xiàn)有技術(shù)的屏蔽環(huán)16不能有效地約束等離子體，導(dǎo)致等 離子體處理裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)容易受到損壞，其使用壽命也顯著縮短。 如何將等離子體有效地約束于反應(yīng)腔室中，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需 要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效地將等離子體約束于反應(yīng)腔 室中的等離子體屏蔽環(huán)。本發(fā)明的另一目的是提供一種應(yīng)用上述等離 子體屏蔽環(huán)的等離子體處理裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體屏蔽環(huán)，包括固 定連接于一體的上、下兩層，其上層為耐等離子體的絕緣層，其下層 為導(dǎo)體層；至少一個(gè)軸向延伸的排氣通道貫穿所述絕緣層和導(dǎo)體層； 所述排氣通道為彎折通道。
優(yōu)選地，所述排氣通道包括豎直地貫穿所述絕緣層的第一軸向通 孔，和傾斜地貫穿所述導(dǎo)體層的第二軸向通孔；所述排氣通道的彎折 部分形成于所述第一軸向通孔與所述第二軸向通孔的連通部位。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)體層的底部進(jìn)一步固定連接輔助層；所述排氣通 道進(jìn)一步包括傾斜地貫穿所述輔助層的第三軸向通孔，所述第三軸向 通孔的傾斜方向與所述第二軸向通孔的傾斜方向相反；所述排氣通道 的彎折部分還形成于所述第二軸向通孔與所述第三軸向通孔的連通部 位。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)體層的底部進(jìn)一步固定連接輔助層，所述排氣通 道進(jìn)一步包括豎直地貫穿所述輔助層的第三軸向通孔；所述排氣通道的彎折部分還形成于所述第二軸向通孔與所述第三軸向通孔的連通部 位。、
優(yōu)選地，所述排氣通道包括豎直貫穿所述絕緣層的第一軸向通
孔，和豎直貫穿所述導(dǎo)體層的第二軸向通孔；所述第一軸向通孔與第 二軸向通孔的開口相錯(cuò)離；所述排氣通道的彎折部分形成于所述第一 軸向通孔與所述第二軸向通孔的連通部位。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)體層的底部進(jìn)一步固定連接輔助層，所述排氣通 道進(jìn)一步包括貫穿所述輔助層的第三軸向通孔；所述第三軸向通孔與 第二軸向通孔的開口相錯(cuò)離；所述排氣通道的彎折部分還形成于所述 第二軸向通孔與第三軸向通孔的連通部位。
優(yōu)選地，所述排氣通道包括貫穿所述絕緣層的第一軸向通孔，和
貫穿所述導(dǎo)體層的第二軸向通孔；所述排氣通道的彎折部分形成于所 述第二軸向通孔。
優(yōu)選地，所述排氣通道的彎折部分為彎孔。
優(yōu)選地，所述排氣通道的彎折部分為折孔。
優(yōu)選地，所述絕緣層為耐等離子體材料的噴涂層或者氧化層。
優(yōu)選地，所述排氣通道進(jìn)氣口中任意一點(diǎn)與其排氣口中任意一點(diǎn) 的連線，與所述排氣通道的內(nèi)壁存在至少一個(gè)交點(diǎn)。
優(yōu)選地，所述排氣通道排氣口的面積占所述絕緣層頂面面積的比 例范圍為20%-95%。
優(yōu)選地，所述排氣通道排氣口的面積占所述絕緣層頂面面積的比 例范圍為50°/。-70%。
本發(fā)明還提供一種等離子體處理裝置，包括上述等離子體屏蔽環(huán)。
相對(duì)上述背景技術(shù)，本發(fā)明所提供的等離子體屏蔽環(huán)以及等離子 體處理裝置，改變了排氣通道的結(jié)構(gòu)，將其由豎直通道更改為彎折通 道。眾所周知，在自由程內(nèi)，等離子體中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡大體為 直線；在排氣通道為彎折通道的情況下，絕大多數(shù)帶電粒子在排氣通 道中運(yùn)動(dòng)時(shí)將不可避免地與其彎折的內(nèi)壁發(fā)生碰撞，進(jìn)而失去所攜帶
7的電荷，轉(zhuǎn)化為無害的中性粒子排出。因此，本發(fā)明所提供的等離子
體屏蔽環(huán)對(duì)等離子體的約束效果顯著提高；本發(fā)明所提供的等離子體
處理裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易受到破壞，其使用壽命顯著延長(zhǎng)。隨著排氣
通道彎折程度的進(jìn)一步加大，上述技術(shù)效果更為突出。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中屏蔽環(huán)的軸測(cè)示意圖3為圖2中屏蔽環(huán)的局部剖視示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第一種具體實(shí)施方式
的局部 剖視示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供排氣通道最佳彎折程度的示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第二種具體實(shí)施方式
的局部 剖視示意圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第三種具體實(shí)施方式
的局部 剖視示意圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第四種具體實(shí)施方式
的局部 剖視示意圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第五種具體實(shí)施方式
的局部 剖視示意圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第六種具體實(shí)施方式
的局 部剖一見示意圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第七種具體實(shí)施方式
的局 部剖一見示意圖12為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第八種具體實(shí)施方式
的局 部剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是提供一種能夠有效約束等離子體的等離子體屏 蔽環(huán)，以及應(yīng)用上述等離子體屏蔽環(huán)的等離子體處理裝置。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請(qǐng)參考圖4,圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第一種具體實(shí) 施方式的局部剖^L示意圖。
在第一種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)2大體 為具有環(huán)形橫截面的柱體，包括上、下兩層，其上層為絕緣層21,其 材料具體可以采用石英、陶瓷以及Si3N4等常見的耐等離子體材料； 其下層為導(dǎo)體層22,具體可以采用常見的金屬以及金屬合金等導(dǎo)體材 料。絕緣層21與導(dǎo)體層22以常規(guī)的方式固定連接，比如，可以將兩 者鉚接于一體。
屏蔽環(huán)2還包括至少一個(gè)在其軸向延伸的排氣通道23,以便將上 述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物排出；排氣通道23貫穿所述絕緣層21和導(dǎo) 體層22。為了取得較好的屏蔽效果，排氣通道23長(zhǎng)度可以略大于被 約束等離子體中帶電粒子的平均自由程。
顯然，上述"軸向延伸"是指排氣通道23的進(jìn)氣口 231和排氣 口 232分別位于屏蔽環(huán)2的頂面和底面，排氣通道23中氣體的總體流 向平行于屏蔽環(huán)2的中心軸；而不能理解為排氣通道23的每一部分均 與屏蔽環(huán)2的中心軸平行。下文所述"軸向延伸"的含義與此相同。
排氣通道23進(jìn)一步包括貫穿絕緣層21的第一軸向通孔211,以 及貫穿導(dǎo)體層22的第二軸向通孔221;第一軸向通孔211與第二軸向 通孔221均為直通道，前者豎直設(shè)置，而后者傾斜設(shè)置，因此兩者的 連通部位形成一彎折部分，排氣通道23即為彎折通道。
上述"豎直設(shè)置"，顯然應(yīng)當(dāng)理解為當(dāng)屏蔽環(huán)2水平放置時(shí)第一 軸向通孔211處于豎直方向；此處以及下文關(guān)于相對(duì)位置關(guān)系的描述， 比如"頂面"、"底面"、"頂部"、"底部"，均以屏蔽環(huán)2水平放置時(shí)所 處的狀態(tài)為基準(zhǔn)。
安裝于等離子體擴(kuò)散通道中時(shí)，絕緣層21朝向充滿等離子體的 反應(yīng)腔室。自所述反應(yīng)腔室中向外擴(kuò)散的等離子體中的一部分受到絕 緣層21阻擋并返回；另一部分則進(jìn)入排氣通道23中，并與排氣通道 23的彎折內(nèi)壁發(fā)生碰撞。所述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物則可以經(jīng)由排氣通道23順利穿越屏蔽環(huán)2。
上述第一種具體實(shí)施方式
中的屏蔽環(huán),.改變了排氣通道的結(jié)構(gòu)， 將其由豎直通道更改為彎折通道。由于在自由程內(nèi)等離子體中帶電粒
子的運(yùn)動(dòng)軌跡大體為直線；在將排氣通道設(shè)為彎折通道的情況下，絕
撞，進(jìn)而失去所攜帶的電荷，轉(zhuǎn)化為無害的中性粒子。因此，上述第 一種具體實(shí)施方式
中的屏蔽環(huán)對(duì)等離子體的約束效果顯著提高；等離 子體處理裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易受到破壞，其使用壽命顯著延長(zhǎng)。
需要指出的是，無論排氣通道23的彎折程度如何，將其設(shè)為彎 折通道即可以在相同通道長(zhǎng)度下增加等離子體中帶電粒子與排氣通道 23內(nèi)壁發(fā)生碰撞的概率，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的；為了進(jìn)一步增大上述碰 撞概率、取得更好的等離子體隔離效果，應(yīng)當(dāng)增加排氣通道23的彎折 程度。
但是，排氣通道23達(dá)到某一特定的彎折程度后，已經(jīng)可以保證 進(jìn)入其中的全部帶電粒子均與其內(nèi)壁發(fā)生碰撞，等離子體隔離效果達(dá) 到最好；此時(shí)再增加排氣通道23的彎折程度已無實(shí)際意義，反而會(huì)增 力口力口王命J* 。
請(qǐng)參考圖5,圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供排氣通道最佳彎折程度 的示意圖。
圖5中點(diǎn)A表示排氣通道23的進(jìn)氣口 231中的任意一點(diǎn)，點(diǎn)B 表示排氣通道23的排氣口 232中的任意一點(diǎn)；顯然，線段AB為上述 兩點(diǎn)的連線。
當(dāng)線段AB與排氣通道23的內(nèi)壁不存在交點(diǎn)，且線段AB的長(zhǎng)度 小于其自由程時(shí)，位于A點(diǎn)的帶電粒子可能沿射線AB方向直接經(jīng)由 排氣通道23而穿越屏蔽環(huán)2。
當(dāng)線段AB與排氣通道23的內(nèi)壁存在至少一個(gè)交點(diǎn)時(shí)，無論線段 AB的長(zhǎng)度是否大于其自由程，位于A點(diǎn)的帶電粒子在穿越屏蔽環(huán)2 的過程中均必然與排氣通道23的內(nèi)壁發(fā)生碰撞；也即此時(shí)屏蔽環(huán)2 在理論上可以屏蔽所有進(jìn)入排氣通道23的等離子體。基于此，可以對(duì)上述第一種具體實(shí)施方式
中的屏蔽環(huán)2進(jìn)行改進(jìn)，
加大排氣逸道23的彎折程度，使其進(jìn)氣口 231中任意一點(diǎn)與其排氣口 232中任意一點(diǎn)的連線，與其內(nèi)壁均存在至少一個(gè)交點(diǎn)。這樣，即使 排氣通道23的長(zhǎng)度小于所述帶電粒子的平均自由程，屏蔽環(huán)2也可以 徹底屏蔽所有進(jìn)入排氣通道23的等離子體，將上述等離子體嚴(yán)格約束 于反應(yīng)腔室中。因此， 一方面屏蔽環(huán)2的厚度可以減小，另一方面其 約束效果又可以顯著提高，應(yīng)用上述屏蔽環(huán)2的等離子體處理裝置的 使用壽命也將得到進(jìn)一步延長(zhǎng)。
顯然，在下面即將描述的其他具體實(shí)施方式
中，排氣通道23均 可以以上段所描述的方式設(shè)置，下文對(duì)此將不再另行說明。
請(qǐng)參考圖6,圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第二種具體實(shí) 施方式的局部剖視示意圖。
在上述第一種具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上，可以在導(dǎo)電層22的底部 進(jìn)一步固定連接輔助層24。如同導(dǎo)體層22，輔助層24可以選用金屬 或者金屬合金等導(dǎo)體材料，其具有與導(dǎo)體層22的第二軸向通孔221 相連通的第三軸向通孔241。第三軸向通孔241為豎直地貫穿輔助層 24的直通孔，因此，其與第二軸向通孔221相連通的部位形成另一彎 折部分。
因此，在本具體實(shí)施方式
中，排氣通道23包括上述依次連通的 第一軸向通孔211、第二軸向通孔221以及第三軸向通孔241;相鄰的 兩個(gè)軸向通孔之間形成了兩個(gè)所述彎折部分。
由于排氣通道23為具有兩處彎折部分的彎折通道，這進(jìn)一步增 大了等離子體中帶電粒子與排氣通道23的內(nèi)壁發(fā)生碰撞的概率，使屏 蔽環(huán)2對(duì)等離子體的約束效果獲得進(jìn)一步的提升。
請(qǐng)參考圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第三種具體實(shí) 施方式的局部剖3見示意圖。
本發(fā)明實(shí)施例第三種具體實(shí)施方式
所提供的屏蔽環(huán)2，是在上述 第二種具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)。具體地說，是將上述第二
種具體實(shí)施方式
中的第三軸向通孔241,由豎直設(shè)置更改為傾斜設(shè)置；第三軸向通孔241的傾斜角度應(yīng)當(dāng)不同于第二軸向通孔221的傾斜角 度；如圖7所示，最好將第三軸向通孔241的傾斜角度設(shè)為與第二軸 向通孔221相反，以進(jìn)一步增加排氣通道23的彎折程度。
由于第二軸向通孔221與第三軸向通孔241的傾斜角度相反，因 此排氣通道23將更為曲折，等離子體中帶電粒子與排氣通道23的內(nèi) 壁發(fā)生碰撞的概率進(jìn)一步增大。
請(qǐng)參考圖8,圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第四種具體實(shí) 施方式的局部剖視示意圖。
在第四種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)2大體 為具有環(huán)形橫截面的柱體，包括上、下兩層，其上層為由耐等離子體 材料制成的絕緣層21;其下層為導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)體層22,兩者以常 規(guī)的方式固定連接。
屏蔽環(huán)2還包括至少一個(gè)在其軸向延伸的排氣通道23,以便于上 述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物從中排出；排氣通道23貫穿所述絕緣層21 和導(dǎo)體層22。為了取得較好的屏蔽效果，排氣通道23長(zhǎng)度可以略大 于被約束等離子體中帶電粒子的平均自由程。
排氣通道23進(jìn)一步包括貫穿絕緣層21的第一軸向通孔211，以 及貫穿導(dǎo)體層22的第二軸向通孔221,兩者均為直通道，可以豎直設(shè) 置，也可以傾斜適當(dāng)?shù)慕嵌仍O(shè)置；第一軸向通孔211的底部開口與第 二軸向通孔221的頂部開口相錯(cuò)離，即，兩者在橫向相距適當(dāng)?shù)木嚯x。 為了保證排氣通道23的暢通，第一軸向通孔211的底部開口與第二軸 向通孔221的頂部開口之間由第一連接孔251連通，因此，第一軸向 通孔211的底部、第一連接孔251以及第二軸向通孔221的頂部形成 一彎折部分，排氣通道23因此成為彎折通道。
為了方^f更加工，上述第一軸向通孔211與第二軸向通孔221均可 以是豎直設(shè)置的直孔；上述第一連接孔251可以設(shè)置于絕緣層21與導(dǎo) 體層22之間。顯然，當(dāng)上述第一軸向通孔211與第二軸向通孔221 僅偏離一個(gè)較小的距離時(shí)，第一連接孔251也可以省略。
安裝于等離子體處理裝置中時(shí)，絕緣層21朝向充滿等離子體的反應(yīng)腔室。自所述反應(yīng)腔室中向外擴(kuò)散的等離子體中的一部分受到絕
緣層21阻擋并返回；另一部分則進(jìn)入排氣通道23中，并與排氣通道 23的彎折內(nèi)壁發(fā)生碰撞。所述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物則可以經(jīng)由排氣 通道23順利穿越屏蔽環(huán)2。
請(qǐng)參考圖9,圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第五種具體實(shí) 施方式的局部剖一見示意圖。
在上述第四種具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上，可以在導(dǎo)電層22的底部 進(jìn)一步固定連接輔助層24。如同導(dǎo)體層22,輔助層24可以選用金屬 或者金屬合金等導(dǎo)體材料，其具有與第二軸向通孔221連通的第三軸 向通孔241。第三軸向通孔241的頂部開口與第二軸向通孔221的底 部開口相錯(cuò)離，即，兩者在橫向相距適當(dāng)?shù)木嚯x。為了保證排氣通道 23的暢通，第二軸向通孔221的底部開口與第三軸向通孔241的頂部 開口之間由第二連^妄孔252連通，因此，第二軸向通孔221的底部、 第二連接孔252以及第三軸向通孔241的頂部形成另一彎折部分，排 氣通道23因此為具有兩個(gè)彎折部分的彎折通道。
因此，在本具體實(shí)施方式
中，排氣通道23包括上述依次連通的 第一軸向通孔211、第二軸向通孔221以及第三軸向通孔241;相鄰的 兩個(gè)軸向通孔之間形成了兩個(gè)所述彎折部分。
為了方便加工，上述第三軸向通孔241可以是豎直設(shè)置的直孔； 上述第二連接孔252可以設(shè)置于導(dǎo)體層22輔助層23之間。
由于排氣通道23為具有兩處彎折部分的彎折通道，這進(jìn)一步增 大了等離子體中帶電粒子與排氣通道2 3的內(nèi)壁發(fā)生碰撞的概率，使屏 蔽環(huán)2對(duì)等離子體的約束效果得到進(jìn) 一 步的提升。
請(qǐng)參考圖10，圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第六種具體 實(shí)施方式的局部剖視示意圖。
在第六種具體實(shí)施方式
中，本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)2大體 為具有環(huán)形橫截面的柱體，包括上、下兩層，其上層為由耐等離子體 材料制成的絕緣層21;其下層為導(dǎo)體材料制成的導(dǎo)體層22,兩者以常 規(guī)的方式固定連接。屏蔽環(huán)2還包括至少一個(gè)在其軸向延伸的排氣通道23,以便于上 述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物從中排出；排氣通道？3貫穿所述絕緣層21 和導(dǎo)體層22。為了取得較好的屏蔽效果，排氣通道23長(zhǎng)度可以略大 于被約束等離子體中帶電粒子的平均自由程。
排氣通道23進(jìn)一步包括貫穿絕緣層21的第一軸向通孔211,以 及貫穿導(dǎo)體層22的第二軸向通孔221,兩者相連通。排氣通道23為 彎折通道，其彎折部分位于上述第二軸向通孔221中。
具體地，第二軸向通孔221可以是弧形彎孔。
安裝于等離子體處理裝置中時(shí)，絕緣層21朝向充滿等離子體的 反應(yīng)腔室。自所述反應(yīng)腔室中向外擴(kuò)散的等離子體中的一部分受到絕 緣層21阻擋并返回；另一部分則進(jìn)入排氣通道23中，并與排氣通道 23的彎折內(nèi)壁發(fā)生碰撞。所述反應(yīng)腔室中的反應(yīng)產(chǎn)物則可以經(jīng)由排氣 通道23順利穿越屏蔽環(huán)2。
請(qǐng)參考圖11,圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第七種具體 實(shí)施方式的局部剖一見示意圖。
本發(fā)明實(shí)施例第七種具體實(shí)施方式
所提供的屏蔽環(huán)2，是在上述 第六種具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)。具體地說，是將上述第六
種具體實(shí)施方式
中的第二軸向通孔221,由弧形彎孔更改為折孔。其 他特征均與第六種具體實(shí)施方式
相同，不再贅述。
請(qǐng)參考圖12，圖12為本發(fā)明實(shí)施例所提供的屏蔽環(huán)第八種具體 實(shí)施方式的局部剖視示意圖。
在上述第一至五種具體實(shí)施方式
中，絕緣層21的厚度顯著大于 現(xiàn)有技術(shù)中作為絕緣層的噴涂層或者氧化層，后者的厚度通常僅為幾 十到幾百微米。將其加厚是為了在其中形成上述第一軸向通孔211, 從而在第一軸向通孔211與第二軸向通孔221的連接部位形成排氣通 道21的彎折部分。
然而，在上述第六、第七種具體實(shí)施方式
中，排氣通道21的彎 折部分形成于導(dǎo)體層22的第二軸向通孔221中，因此絕緣層21的厚 度可以顯著減小。基于此，可以在上述第六以及第七種具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上，將
絕緣層21設(shè)為耐等離子體材料的噴涂層或者氧化層，比如Y203, A1203。其厚度可以僅為幾十到幾百微米，這顯著降低了整個(gè)屏蔽環(huán)2 的厚度，節(jié)省了材料，降低了成本。本具體實(shí)施方式
中，第二軸向通 孔221可以為弧形彎孔，也可以是折孔。
如前所述，排氣通道3通常設(shè)置多個(gè)。由于等離子體處理裝置反 應(yīng)腔室中的產(chǎn)物應(yīng)當(dāng)及時(shí)排出，因此希望增加排氣通道3數(shù)目以及每 一排氣通道3進(jìn)氣口 231的面積；然而，為了約束等離子體，又需要 合理限制排氣通道3數(shù)目以及每一排氣通道3進(jìn)氣口 231的面積。綜 合考慮上述兩者，可以將所有排氣通道3進(jìn)氣口 231的面積之和，占 屏蔽環(huán)2頂面總面積的比例，設(shè)置于20%至95%的范圍內(nèi)，最好進(jìn)一 步將其設(shè)置于50%-70%,以便使屏蔽環(huán)2在有效約束等離子體的同時(shí)， 能夠?qū)⑺龇磻?yīng)腔室中的產(chǎn)物及時(shí)排出。
將上述各具體實(shí)施方式
所提供的屏蔽環(huán)2設(shè)置于等離子體擴(kuò)散通 道中，即可形成本發(fā)明所提供的等離子體處理裝置。由于上述屏蔽環(huán) 2可以有效地約束等離子體的擴(kuò)散，應(yīng)用了上述屏蔽環(huán)2的等離子體 處理裝置的可靠性得到顯著提高，使用壽命得到顯著延長(zhǎng)。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的等離子體屏蔽環(huán)以及應(yīng)用了該屏蔽環(huán)的 等離子體處理裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明 的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解 本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干 改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種等離子體屏蔽環(huán)，包括固定連接于一體的上、下兩層，其上層為耐等離子體的絕緣層(21)，其下層為導(dǎo)體層(22)；至少一個(gè)軸向延伸的排氣通道(23)貫穿所述絕緣層(21)和導(dǎo)體層(22)，其特征在于，所述排氣通道(23)為彎折通道。
2、 如權(quán)利要求1所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述排 氣通道(23 )包括豎直地貫穿所述絕緣層(21 )的第一軸向通孔(211 ), 和傾斜地貫穿所述導(dǎo)體層(22)的第二軸向通孔(221);所述排氣通 道(23)的彎折部分形成于所述第一軸向通孔(211 )與所述第二軸向 通孔(221 )的連通部位。
3、 如權(quán)利要求2所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述導(dǎo) 體層(22)的底部進(jìn)一步固定連接輔助層(24);所述排氣通道(23) 進(jìn)一步包括傾斜地貫穿所述輔助層(24)的第三軸向通孔(241),所 述第三軸向通孔(241)的傾斜方向與所述第二軸向通孔(221)的傾 斜方向相反；所述排氣通道(23)的彎折部分還形成于所述第二軸向 通孔(221)與所述第三軸向通孔(241)的連通部位。
4、 如權(quán)利要求2所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述導(dǎo) 體層(22)的底部進(jìn)一步固定連接輔助層(24)，所述排氣通道(23) 進(jìn)一步包括豎直地貫穿所述輔助層(24)的第三軸向通孔(241);所 述排氣通道(23)的彎折部分還形成于所述第二軸向通孔(221 )與所 述第三軸向通孔(241)的連通部位。
5、 如權(quán)利要求1所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述排 氣通道(23 )包括豎直貫穿所述絕緣層(21 )的第一軸向通孔(211 )， 和豎直貫穿所述導(dǎo)體層(22)的第二軸向通孔(221);所述第一軸向 通孔(211 )與第二軸向通孔(221 )的開口相錯(cuò)離；所述排氣通道(23 ) 的彎折部分形成于所述第一軸向通孔(211 )與所述第二軸向通孔(221 ) 的連通部位。
6、 如權(quán)利要求5所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述導(dǎo) 體層(22)的底部進(jìn)一步固定連接輔助層(24),所述排氣通道(23) 進(jìn)一步包括貫穿所述輔助層(24)的第三軸向通孔(241);所述第三軸向通孔(241)與第二軸向通孔(221)的開口相錯(cuò)離；所述排氣通 道(23)的彎折.部分還形成于所述第二軸向通孔(221 )與第三軸向通 孔(241 )的連通部^f立。
7、 如權(quán)利要求1所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述排 氣通道(23)包括貫穿所述絕緣層(21)的第一軸向通孔(211)，和 貫穿所述導(dǎo)體層(22)的第二軸向通孔(221);所述排氣通道(23) 的彎折部分形成于所述第二軸向通孔(221)。
8、 如權(quán)利要求7所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述排 氣通道(23)的彎折部分為彎孔。
9、 如權(quán)利要求7所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述排 氣通道(23)的彎折部分為折孔。
10、 如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征 在于，所述絕緣層(21)為耐等離子體材料的噴涂層或者氧化層。
11、 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征 在于，所述排氣通道(23)進(jìn)氣口中任意一點(diǎn)與其排氣口中任意一點(diǎn) 的連線，與所述排氣通道(23)的內(nèi)壁存在至少一個(gè)交點(diǎn)。
12、 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征 在于，所述排氣通道(23)排氣口的面積占所述絕緣層(21)頂面面 積的比例范圍為20%-95%。
13、 如權(quán)利要求12所述的等離子體屏蔽環(huán)，其特征在于，所述 排氣通道(23)排氣口的面積占所述絕緣層(21)頂面面積的比例范 圍為50%-70%。
14、 一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求l至 9中任一項(xiàng)所述的等離子體屏蔽環(huán)(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體屏蔽環(huán)，包括固定連接于一體的上、下兩層，其上層為耐等離子體的絕緣層(21)，其下層為導(dǎo)體層(22)；至少一個(gè)軸向延伸的排氣通道(23)貫穿所述絕緣層(21)和導(dǎo)體層(22)，所述排氣通道(23)為彎折通道。本發(fā)明還公開了一種包括所述等離子體屏蔽環(huán)(2)的等離子體處理裝置。在排氣通道(23)為彎折通道的情況下，絕大多數(shù)帶電粒子將不可避免地與其彎折的內(nèi)壁發(fā)生碰撞，進(jìn)而失去所攜帶的電荷，轉(zhuǎn)化為無害的中性粒子。因此，本發(fā)明所提供的等離子體屏蔽環(huán)(2)對(duì)等離子體的約束效果顯著提高；本發(fā)明所提供的等離子體處理裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易受到破壞，其使用壽命顯著延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101452821SQ20071017898
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者南建輝, 宋巧麗 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司