CN103137402A - 一种电极改造方法、装置及用于刻蚀的机台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电极改造方法，用于提升机台保养效率，增加机台稳定性。所述方法包括：将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化；将氧化后的下电极安装在所述机台上。本发明还公开了用于实现所述方法的装置及一种用于刻蚀的机台。

Description

一种电极改造方法、装置及用于刻蚀的机台
技术领域
本发明涉及电子及半导体领域，特别涉及一种电极改造方法、装置及用于刻蚀的机台。
背景技术
LAM(半导体刻蚀设备制造商)公司生产的LAM4600机台用于半导体刻蚀。目前的LAM4600机台的出厂配置的下电极是表面裸露的铝合金下电极，再在其表面贴一层聚酰亚胺薄膜，以进行绝缘保护及将下电极表面与等离子体进行隔离后进行刻蚀。LAM原厂的贴聚酰亚胺薄膜的方法是在LAM4600机台下电极表面往复碾压聚酰亚胺薄膜，一点点从中心处向边缘推出，直至在整个直径150毫米的下电极表面贴出一张完整的没有任何残存空气的聚酰亚胺薄膜。
在70度的工作条件下，聚酰亚胺薄膜边缘胶层极易脱出，在真空环境下形成鼓包，导致晶片与下电极接触不良，使刻蚀工作无法正常进行，因此平均2至3周需更换一次聚酰亚胺薄膜。再次贴聚酰亚胺薄膜时要求在直径150毫米的下电极表面完成，且不能在聚酰亚胺薄膜下表面残存空气，否则在真空环境下会形成气泡，影响刻蚀工作。按照LAM原厂的贴聚酰亚胺薄膜方法，操作复杂，一次耗时约2小时，且因为需要手工完成，又对精确度要求很高，导致成功率较低。且聚酰亚胺薄膜寿命有限，需要频繁更换，较为麻烦。
发明内容
本发明实施例提供一种电极改造方法、装置及用于刻蚀的机台，用于提升机台保养效率，增加机台稳定性。
一种电极改造方法，包括以下步骤：
将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化；
将氧化后的下电极安装在所述机台上。
一种电极改造装置，包括：
处理模块，用于将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化；
操作模块，用于将氧化后的下电极安装在所述机台上。
一种用于刻蚀的机台，包括下电极，所述下电极表面覆盖有一层氧化物膜。
本发明实施例通过将下电极表面进行氧化，将氧化后的下电极安装在机台上。从而可以使LAM4600机台的下电极表面无需贴聚酰亚胺薄膜，节省操作时间。且因为无需贴膜，则不存在贴膜所产生的气泡问题，也不存在贴胶与下电极表面的脱层问题。提升机台的保养效率，增加机台的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中电极改造方法的主要流程图；
图2为本发明实施例中电极改造装置的主要结构图。
具体实施方式
本发明实施例通过将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化，将氧化后的下电极安装在所述机台上。从而可以使LAM4600机台的下电极表面无需贴聚酰亚胺薄膜，节省操作时间。且因为无需贴膜，则不存在贴膜所产生的气泡问题，也不存在贴胶与下电极表面的脱层问题。提升机台的保养效率，增加机台的稳定性。
参见图1，本发明实施例中电极改造方法的主要流程如下：
步骤101：将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化。其中，可以采用阳极氧化的方式，这种金属表面加工方法是将电极材料置于阳极，藉由电流的作用使其表面氧化，形成一层氧化物膜，从而使电极材料坚硬耐磨，抗腐蚀性极高，绝缘性好，且表面色泽优美。所述机台为用于刻蚀的机台，较佳的，所述机台为LAM4600机台。
步骤102：将氧化后的下电极安装在所述机台上。
采用阳极氧化处理后的下电极，可以进行绝缘保护及将下电极表面与等离子体进行隔离，从而保证刻蚀工作的正常进行。且正常情况下，阳极氧化后的下电极使用寿命较长，一般可达到2-3年，减少了更换的次数，在保养时用无尘布沾水擦拭即可，操作简便，耗时较短。即使因为其表面氧化物膜出现严重损伤等原因而需要更换下电极，更换作业也只需30分钟左右，十分方便快捷。
以下介绍电极改造装置。
参见图2，本发明实施例中电极改造装置包括处理模块201及操作模块202。
处理模块201用于将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化。其中，可以采用阳极氧化的方式。
以需进行阳极氧化的所述机台的下电极材料为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化物薄膜的过程，称为阳极氧化过程。在阳极氧化过程中作为阴极的材料为在电解溶液中化学稳定性较高的材料，如铅、不锈钢、铝等。阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。将阳极材料及阴极材料置于电解液中，当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧(O)和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的下电极材料被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化物膜，但生成的氧并不是全部与下电极材料作用，一部分以气态的形式析出。
阳极氧化物膜生长的一个先决条件是，电解液对氧化物膜应有溶解作用。但这并非说在所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成氧化物膜或生成的氧化物膜性质相同。
阳极氧化根据电流形式可划分为：直流电阳极氧化，交流电阳极氧化，脉冲电流阳极氧化。阳极氧化根据不同电解液可划分为：硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。阳极氧化根据生成的氧化物膜的不同性质分为：普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。其中以直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍。
生成的阳极氧化物膜覆盖在下电极材料表面，其为两层结构，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上上成长起来的，后者称为阻挡层(也称活性层)。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化物膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴，周围是致密的氧化物构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是由无数个这样的晶胞组成。阻挡层是由无水的氧化物所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜厚度的0.5％-2.0％。氧化物膜多孔的外层主要是由非晶型的氧化物及小量的水合氧化物所组成，此外还含有电解液中的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13％-17％。氧化物膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。
以直流电硫酸阳极氧化为例来说明阳极氧化的过程。
在硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的下电极材料，在阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化，生成极薄而有非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用，膜的最弱点(如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结构变形处)发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部溶解的旧膜如同得到“修补”一样。随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，氧化反应得以向纵深发展，从而使下电极材料表面生成又薄而致密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化物膜。其内层(阻挡层、介电层、活性层)厚度至氧化过程结束都基本不变，位置却不断向深处推移，而外层在一定的氧化时间内随时间而增厚。
在下电极材料表面生成的氧化物膜改变了电极材料的表面状态和性能，可以使电极材料表面色泽更加优美，使其具有更为优良的绝缘性能，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，可以有效保护金属表面。
操作模块202用于将氧化后的下电极安装在所述机台上。
本发明实施例通过将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化，将氧化后的下电极安装在所述机台上。从而可以使LAM4600机台的下电极表面无需贴聚酰亚胺薄膜，节省操作时间。且因为无需贴膜，也就不存在贴膜是否会产生气泡及粘胶会与下电极表面脱层等问题。本发明实施例中阳极氧化后的下电极，表面层结构稳定。坚固耐用。机台使用氧化后的下电极后，在很大程度上节省了机台的保养时间。采用本发明实施例中的下电极，其电极表面的氧化物膜的寿命较长，大概可达到一年，而现有技术中聚酰亚胺薄膜的寿命大概只有2-3周。相对于现有技术来说，采用本发明实施例的下电极后更换下电极的频率降低，且更换操作较为方便。且因为无需贴膜，则不存在贴膜所产生的气泡问题，也不存在贴胶与下电极表面的脱层问题。提升机台的保养效率，增加机台的稳定性。将下电极表面进行阳极氧化后，可以使电极材料表面色泽更加优美，使其具有更为优良的绝缘性能，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，可以有效保护金属表面。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种电极改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化；
将氧化后的下电极安装在所述机台上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化方式为阳极氧化。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，阳极氧化过程中，将所述下电极置为阳极。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化的过程包括：将阳极材料及阴极材料置于电解液中，当电流通过时，在阴极释放出氢气，在阳极析出氧分子，作为阳极的所述下电极材料被其上析出的氧所氧化，形成氧化物膜。
5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述氧化物膜形成在下电极表面。
6.一种电极改造装置，其特征在于，包括：
处理模块，用于将用于刻蚀的机台的下电极表面置于电解液中，对所述下电极表面进行氧化；
操作模块，用于将氧化后的下电极安装在所述机台上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块采用阳极氧化的方式对所述下电极表面进行氧化。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块在阳极氧化过程中将所述下电极置为阳极。
9.一种用于刻蚀的机台，包括下电极，其特征在于，所述下电极表面覆盖有一层氧化物膜。
10.如权利要求9所述的机台，其特征在于，所述氧化物膜为将所述下电极表面进行阳极氧化后生成。
11.如权利要求10所述的机台，其特征在于，所述氧化物膜的厚度范围为[6μm，25μm]。
12.如权利要求11所述的机台，其特征在于，所述氧化物膜包括阻挡层及多孔的外层。
13.如权利要求12所述的机台，其特征在于，
所述阻挡层由无水氧化物所组成，用于阻挡电流通过；
所述外层由非晶型的氧化物及小量的水合氧化物所组成，用于防止所述氧化物膜被腐蚀。
14.如权利要求12所述的机台，其特征在于，所述阻挡层的厚度范围为[0.03μm，0.05μm]。
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