CN109767968A - 下电极结构及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种下电极结构，包括：底座；绝缘环，所述绝缘环放置于所述底座之上，且二者之间存在间隙；隔热环，所述隔热环完全嵌入在所述底座内；保护环，所述保护环位于所述底座与所述绝缘环之间的间隙内，且环绕在所述隔热环的外侧。保护环将隔热环与反应腔室隔断，从而能保护隔热环，使隔热环不会因接触到外部环境中的活性粒子而被刻蚀，提高了隔热环的使用寿命。

Description

下电极结构及反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种下电极结构以及具有该下电极结构的反应腔室。

背景技术

随着半导体元器件制造工艺的迅速发展，对元器件性能与集成度要求越来越高，使得等离子体技术得到了极广泛的应用。在等离子体刻蚀或沉积系统中，通过在真空反应腔室内引入各种反应气体，例如Cl₂,SF₆,C4F₈,O₂等，利用外加电磁场使气体原子内束缚电子摆脱势能成为自由电子，获得动能的自由电子，再与分子、原子或离子产生碰撞使得气体完全解离，形成等离子体。等离子体中含有大量电子、离子(包括正离子和负离子)、激发态原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于腔体并曝露在等离子体中的晶圆表面相互作用，使晶圆材料表面发生各种物理化学反应，从而使材料表面性能发生变化，完成刻蚀或其他工艺过程。

目前等离子体工艺处理设备多采用电感耦合等离子体(Inductively CoupledPlasma,ICP)与电容耦合等离子体(Capacitively Coupled Plasma,CCP)结合型等离子体发生装置。在真空反应腔室中，以感应放电的形式，将能量耦合至真空反应腔室，产生高密度等离子体(保证高刻蚀或沉积速率)。电极在真空反应腔室中，起到至关重要的作用，主要用于承载晶片(吸附)、射频馈入、控温等。

在现有技术中，电极结构如图1a所示，电极包括基座底座110、基座120、隔热环130、绝缘环140、基环150、聚焦环160、静电吸盘(Electrostatic Chuck,ESC)组件170和接口盘组件180。在工艺过程中，由于热胀原因，基座120和绝缘环140之间必需留有间隙H，如图1b所示，否则绝缘环140在工艺过程中由于温度升高会发生胀裂。但真空反应腔室中的活性粒子会通过间隙H接触到隔热环130，从而将其刻蚀，影响隔热环130的使用寿命。进一步地，活性粒子刻蚀隔热环130而产生的微粒会与活性粒子混合，从而影响获得的等离子体的质量。

因此，亟需对现有的设计进行进一步改进，以解决隔热环被刻蚀，导致隔热环寿命受损以及等离子体质量受影响的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电极及反应腔室，其中，电极为下电极，包括保护环和隔热环，保护环位于隔热环外侧，从而使隔热环不会被刻蚀。

根据本发明的一方面，提供一种下电极结构，其特征在于，包括：

底座；

绝缘环，所述绝缘环放置于所述底座之上，且二者之间存在间隙；

隔热环，所述隔热环完全嵌入在所述底座内；

保护环，所述保护环位于所述底座与所述绝缘环之间的间隙内，且环绕在所述隔热环的外侧，用于防止所述隔热环被刻蚀。

优选地，所述底座包括自所述底座的内壁沿径向向内形成的第一阶梯状结构，所述第一阶梯状结构的最高位置处的台阶面为所述底座的顶面；

所述绝缘环包括自所述绝缘环的外壁沿径向向内形成的第二阶梯状结构，所述第二阶梯状结构的最低位置处的台阶面为所述绝缘环的底面。

优选地，所述第一阶梯状结构与对应的所述第二阶梯状结构之间形成多条间隙，所述多条间隙依次连通，所述间隙用于为所述绝缘环受热膨胀时预留空间且延长反应腔室内的粒子运动至所述保护环的路径；

所述绝缘环的底面上在与所述第一阶梯状结构的台阶面对应的位置处开设有环形凹槽，所述保护环位于所述环形凹槽内。

优选地，所述隔热环位于所述第一阶梯状结构的最低位置处的台阶面上，所述绝缘环的底面位于所述隔热环上方。

优选地，所述保护环与所述隔热环之间间隔预设距离。

优选地，所述多条间隙包括横向间隙和纵向间隙，所述横向间隙和所述纵向间隙依次连通形成阶梯状结构。

优选地，所述横向间隙的宽度范围为2mm-2.5mm，所述纵向间隙的宽度范围为1mm-2mm。

优选地，所述保护环的数量为多个，多个所述保护环从大到小依次从外到内的设置在所述间隙中。

优选地，所述保护环包括O型密封圈。

根据本发明的另一方面，提供一种反应腔室，包括：

腔室主体，所述腔室主体内设置有如上所述下电极结构。

本发明的一实施例具有以下优点或有益效果：保护环设置在隔热环的外侧，保护环将隔热环与反应腔室隔断，从而保护隔热环，使隔热环不会因接触到反应腔室中产生的活性粒子而被刻蚀，提高了隔热环的使用寿命。进一步地，在隔热环外侧设置有保护环，隔热环不会被刻蚀，就不会产生影响等离子体质量的杂质微粒，从而提高了工艺获得的等离子体的质量。

本发明的另一优选实施例具有以下优点或有益效果：本发明提供的底座和绝缘环之间具有迷宫式间隙，因此绝缘环不会因为工艺过程中温度过高而发生热胀而导致胀裂。进一步的，所述间隙为迷宫式间隙，从而延长了反应腔室中的活性粒子运动到隔热环(下电极结构内部)的路径，减缓了保护环被刻蚀的速度，提高了保护环的使用寿命，减少了保护环的更换次数。

进一步地，本发明提供的电极中，将隔热环嵌入到底座中，从而在电极整体高度不变的情况下，增加了绝缘环的厚度，从而增加了绝缘环的机械强度，减小了绝缘环发生碎裂的概率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a示出了现有技术的电极的截面图。

图1b示出了现有技术的电极截面图的局部放大图。

图2a示出了本发明第一实施例的电极的截面图。

图2b示出了本发明第一实施例的电极截面图的局部放大图。

图2c示出了本发明第二实施例的电极截面图的局部放大图。

图3a示出了本发明第二实施例的电极的部分部件的爆炸图。

图3b示出了本发明第二实施例的电极的部分部件的截面图。

图4a示出了本发明第二实施例的底座的示意图。

图4b示出了本发明第二实施例的底座的截面图。

图5a示出了本发明第二实施例的隔热环的示意图。

图5b示出了本发明第二实施例的隔热环的截面图。

图6a示出了本发明第二实施例的绝缘环的示意图。

图6b示出了本发明第二实施例的绝缘环的截面图及局部放大图。

图7示出了本发明第二实施例的电极的部分部件的截面图。

图8示出了本发明第三实施例的电极的部分部件的截面图。

图9示出了本发明第四实施例的电极的部分部件的截面图。

附图标记列表

110 基座底座

120 基座

130 隔热环

140 绝缘环

150 基环

160 聚焦环

170 静电吸盘组件

180 接口盘组件

220 底座

2201 基座底座

2202 基座

221 凹陷

222 第一阶梯状结构

2221 第一台阶面

2222 第二台阶面

2223 第三台阶面

223 固定螺钉孔

230 隔热环

231 通孔

232 阶梯结构

240 绝缘环

241 凹槽

242 第二阶梯状结构

2421 第六台阶面

2422 第五台阶面

2423 第四台阶面

243 螺钉孔

250 基环

260 聚焦环

270 静电吸盘组件

280 接口盘组件

290 保护环

291 第一保护环

292 第二保护环

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1a和图1b分别示出了现有技术的下电极结构的截面图和截面图的局部放大图。如图1a所示，在现有技术中，下电极结构包括基座底座110、基座120、隔热环130、绝缘环140、基环150、聚焦环160、静电吸盘组件170和接口盘组件180。基座底座110、基座120、静电吸盘组件170和接口盘组件180构成了下电极结构的基本结构。基座底座110和基座120可拆卸连接，两者组合后共同构成了下电极结构的底座，基座底座110、基座120和接口盘组件180之间形成容纳空间，用于容纳从静电吸盘组件170中穿过的部件。基座底座110和基座120采用分离式结构，能够方便地安装从静电吸盘组件170中穿过的部件以及拆卸静电吸盘组件170。静电吸盘组件170包括主体静电加热层和边缘静电加热层，主体静电加热层用以静电吸附待加工工件，并调节待加工工件的温度，边缘静电加热层用以静电吸附聚焦环160，并调节聚焦环160的温度。聚焦环160是安装于反应腔室内的下电极结构的周缘部上的聚焦环，与静电吸盘组件170邻接，用以调节反应腔室内的电场强度，从而保证待加工工件中心区域和边缘区域刻蚀或沉积的均匀性。聚焦环160的上表面暴露在外部环境，下表面设置有基环150，基环150环绕设置在外周壁上，基环150用于支撑聚焦环160，并且保护静电吸盘组件170的外壁不被等离子体刻蚀。绝缘环140设置在基环150下方，二者之间例如通过黏合材料连接在一起，绝缘环140用于支撑接口盘组件180。基座120、隔热环130、绝缘环140三者之间通过螺栓连接，绝缘环140设置在基座120上方，绝缘环140和基座120的边缘部分相邻，两者之间设置有隔热环130，用于防止下电极结构表面加热而导致基座120过热。基座底座110、基座120为金属材料制成，例如为铝；绝缘环130、基环150、聚焦环160的材料为绝缘材料，例如为石英、陶瓷、氮化硅等，且三者的材料可以相同或者不同，也可以包括一种或多种材料；隔热环130的材料例如为聚醚酰亚胺塑料(ULTEM)。

在工艺过程中，待加工工件例如为晶片，将晶片置于静电吸盘组件170之上，将下电极结构置于反应腔室中，以感应放电的形式，将能量耦合至真空反应腔室，产生高密度等离子体，高密度等离子体用以保证高刻蚀或高沉积速率。随着反应的进行，在等离子体的作用下，基座120和聚焦环160的温度会不断升高，为了保证待加工工件的蚀刻或沉积的均匀性，需要使基座120和聚焦环160的温度保持恒定，因此在下电极结构中设置了隔热环130和绝缘环140。下电极结构的外部环境为包含大量活性粒子的真空环境，因此下电极结构外壁需要采用耐刻蚀的材料，避免下电极结构在工艺过程中被刻蚀。

如图1b所示，绝缘环140设置在基环150下方，二者之间例如通过黏合材料连接在一起，绝缘环140用于支撑接口盘组件180。基座120、隔热环130、绝缘环140三者之间通过螺栓连接，当然地，其也可通过铆钉或其余类似方式连接。绝缘环140设置在基座120上方，绝缘环140和基座120的边缘部分相邻，两者之间设置有隔热环130，用于防止下电极结构表面加热而导致基座120过热。在基座120和绝缘环140之间留有间隙H。在现有技术的工艺过程中，由于热胀原因，基座120和绝缘环140之间必需留有间隙H，否则绝缘环140在工艺过程中由于温度升高而发生胀裂。反应腔室中的活性粒子会通过间隙H接触到隔热环130，从而将其刻蚀，影响隔热环130的使用寿命。进一步地，活性粒子刻蚀隔热环130而产生的微粒会与活性粒子混合，从而影响获得的等离子体的质量。

进一步地，在现有技术中，绝缘环140和接口盘组件180位于同一水平面上，二者通过铆钉连接，隔热环130嵌入绝缘环140，会导致绝缘环140的厚度过小，机械强度不够，从而在使用铆钉连接至接盘口组件180时，容易发生碎裂。

本发明提供了一种下电极结构及反应腔室以改善现有技术所面临的上述问题，并提供了多个具体实施例，以下将针对各个实施例分别进行详细描述。

第一实施例

图2a和2b分别示出了本发明第一实施例的下电极结构的截面图及截面图的局部放大图。如图2a所示，在该实施例中，下电极结构包括底座220、隔热环230、绝缘环240、基环250、聚焦环260、静电吸盘组件270、接口盘组件280和保护环290(见图2b)。

其中，底座220可以为包括基座底座2201和基座2202的分体式设计。底座220、静电吸盘组件270和接口盘组件280构成了下电极结构的基本结构。底座220和接口盘组件280之间形成容纳空间，用于容纳从静电吸盘组件270中穿过的部件。

底座220采用了包括基座底座2201和基座2202的分离式结构，从而能够很方便地安装和拆卸需要从静电吸盘组件270中穿过的部件以及静电吸盘组件270。

静电吸盘组件270包括主体静电加热层和边缘静电加热层，主体静电加热层用以静电吸附待加工工件，并调节待加工工件的温度，边缘静电加热层用以静电吸附聚焦环260，并调节聚焦环260的温度。

聚焦环260安装于反应腔室内的下电极结构的周缘上，位于静电吸盘组件270的外侧，用以调节反应腔室内的电场强度，从而保证待加工工件中心区域和边缘区域刻蚀或沉积的均匀性。聚焦环260的上表面暴露在外，下表面设置有基环250，基环250环绕静电吸盘组件270设置，基环250用于支撑聚焦环260，并且保护静电吸盘组件270的外壁不被等离子体刻蚀。

绝缘环240设置在基环250下方，二者之间例如通过黏合材料连接在一起，绝缘环240用于支撑接口盘组件280。底座220、隔热环230、绝缘环240三者之间通过铆钉连接，绝缘环240设置在底座220上方，绝缘环240和底座220的边缘部分相邻，两者之间设置有隔热环230，用于防止下电极结构表面加热而导致底座220过热。

底座220的材料例如为金属，例如其采用金属铝制成；绝缘环240、基环250、聚焦环260的材料为绝缘材料，例如为石英、陶瓷、氮化硅等，且三者的材料可以相同或者不同，也可以包括一种或多种材料；隔热环230的材料例如为耐高温有机聚合物，例如为聚醚酰亚胺塑料，隔热环230包括阶梯状结构；保护环290的材料包括橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯中的至少一种，保护环290的纵截面形状例如为O形、D形、V形、U形、Y形、楔形中的至少一种。

在工艺过程中，待加工工件例如为晶片，将晶片置于静电吸盘组件270之上，将下电极结构置于反应腔室中，以感应放电的形式，将能量耦合至真空反应腔室，产生高密度等离子体，高密度等离子体用以保证高刻蚀或高沉积速率。随着反应的进行，在等离子体的作用下，底座220和聚焦环260的温度会不断升高，为了保证待加工工件的蚀刻或沉积的均匀性，需要使底座220和聚焦环260的温度保持恒定，因此在下电极结构中设置了隔热环230和绝缘环240。下电极结构的外部环境为包含大量活性粒子的真空环境，因此下电极结构外壁需要采用耐刻蚀的材料，避免下电极结构在工艺过程中被刻蚀。

图2b示出了本发明第一实施例的下电极结构的截面图及截面图的局部放大图。如图2b所示，基环250设置在静电吸盘组件270的外围，保护静电吸盘组件270的外壁不被等离子体刻蚀。

绝缘环240设置在基环250下方，并用于支撑接口盘组件280。绝缘环240位于底座220上方，绝缘环240和底座220的边缘部分相邻，两者之间设置有隔热环230，用于防止下电极结构表面加热而导致底座220过热。其中，隔热环230完全嵌入底座220中，从而在下电极结构整体高度不变的情况下，增加了绝缘环240的厚度，并使其拥有一个平整的底面，从而增加了绝缘环240的机械强度，减小了绝缘环240发生碎裂的概率。

保护环290位于隔热环230外侧，嵌入设置在绝缘环240的下表面，用于将隔热环230与下电极结构外的反应腔室隔断，从而使隔热环230不会被反应腔室中的活性粒子刻蚀，延长了隔热环230的使用寿命。保护环290例如为O型圈，当然地，所述保护环290的截面也可为D形、V形、U形、Y形、楔形中的任意一种。所述保护环290的材料包括橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯中的至少一种。

进一步地，底座220的顶面与绝缘环240的底面之间留有间隙H1，间隙H1的尺寸例如为1mm-2mm，当然地，根据绝缘环240和底座220的材料及径向和轴向的尺寸，可以进一步更改其间隙H1的尺寸，从而确保绝缘环240在工艺过程中不因受热而发生胀裂，同时又保证保护环290可以阻断隔热环230与反应腔室之间的路径，防止隔热环230被等离子体刻蚀，从而延长隔热环230的使用寿命。

第二实施例

图2c示出了本发明第二实施例的下电极结构的截面图及截面图的局部放大图。类似地，如图2c所示，基环250设置在静电吸盘组件270的外围，保护静电吸盘组件270的外壁不被等离子体刻蚀。

绝缘环240设置在基环250下方，并用于支撑接口盘组件280。绝缘环240位于底座220上方，绝缘环240和底座220在边缘部分相邻，两者之间设置有隔热环230，用于防止下电极结构表面加热而导致底座220过热。在该实施例中，隔热环230完全嵌入所述底座220中，从而在下电极结构整体高度不变的情况下，增加了绝缘环240的厚度，从而增加了绝缘环240的机械强度，减小了绝缘环240发生碎裂的概率。

具体地，绝缘环240位于底座220之上，底座220包括自底座220的内壁沿径向向内形成的第一阶梯状结构222，第一阶梯状结构222位于底座220的边缘，包括从内到外依次设置的第一台阶面2221、第二台阶面2222和第三台阶面2223，其中，第一台阶面2221和第三台阶面2223为横向，第二台阶面2222为纵向，其中，第三台阶面2223为底座220的顶面。

绝缘环240包括自绝缘环240的外壁沿径向向内形成的第二阶梯状结构242，第二阶梯状结构242与第一阶梯状结构222相匹配，位于绝缘环240的边缘，第二阶梯状结构242包括从外到内依次设置的第四台阶面2423、第五台阶面2422和第六台阶面2421，其中，第四台阶面2423和第六台阶面2421为横向，第五台阶面2422为纵向，其中，第六台阶面2421为绝缘环240的底面。

隔热环230完全嵌入底座220中，即隔热环230位于第一阶梯状结构222的最低位置处的台阶面上，绝缘环240的底面(第六台阶面2421)位于隔热环230上方。

底座220与绝缘环240在边缘部分相邻，且二者之间形成间隙，具体地，底座220的顶面即第三台阶面2223与第四台阶面2423之间形成间隙H1，第二台阶面2222与第五台阶面2422之间形成间隙H2，第三台阶面2221与绝缘环240底面即第六台阶面2421之间形成间隙H3，其中，间隙H1的尺寸例如为1mm-2mm，间隙H2的尺寸例如为2mm-2.5mm，间隙H3的尺寸例如为1mm-2mm。

第一阶梯状结构222与对应的第二阶梯状结构242之间形成多条间隙(H1、H2、H3)，多条间隙依次连通，间隙用于为绝缘环240受热膨胀时预留空间且该折线状的间隙延长了反应腔室内的粒子运动至保护环290的路径，增加了反应腔室内的粒子运动至保护环290和隔热环230所需的时间，从而延长隔热环230的使用寿命减少保护环290的更换频次。

保护环290位于隔热环240外侧，嵌入设置在绝缘环240的下表面241，用于将隔热环230与下电极结构外的反应腔室隔断，从而隔热环230不会被反应腔室中的活性粒子刻蚀，延长了隔热环230的使用寿命。保护环290例如为O型圈，当然地，保护环290的截面也可为D形、V形、U形、Y形、楔形中的任意一种。保护环290的材料包括橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯中的至少一种。

进一步地，绝缘环240和底座220的阶梯状结构还可包括多级台阶，例如，可以是两级台阶结构，也可以是三级、四级、五级、甚至更多级台阶结构，具体数量根据实际使用需求设定，可以肯定的是，级数越高，粒子运动至隔热环230的路径越长，越能减缓其被刻蚀的速度，也可以根据该原则设置阶梯状结构。当然地，其阶梯状结构仅为一种实施例，在实际应用中，间隙的形状还可设置为其余的迷宫式间隙，例如为锯齿形、折线形或曲线型。还可根据绝缘环240和底座220的材料及径向和轴向的尺寸，进一步更改其间隙的尺寸，从而确保绝缘环240在工艺过程中不因受热而发生胀裂，同时又保证保护环290可以阻断隔热环230与下电极结构外的反应腔室之间的路径。

阶梯状结构形成的间隙(或其余迷宫式间隙)延长了在工艺过程中产生的活性粒子运动到保护环290和隔热环230的路径，从而减缓了保护环290和隔热环230被刻蚀的速度，延长保护环290和隔热环230的使用寿命，减少了保护环290的更换频次。

以下将针对本发明的技术方案所直接涉及的部分进行详细说明，因此暂时略去下电极结构中的基环250、聚焦环260、静电吸盘组件270、接口盘组件280等部件。

图3a和图3b分别示出了本发明第二实施例的下电极结构的部分部件的爆炸图和截面图。图中示出了下电极结构中的底座220，隔热环230、保护环290和绝缘环240，四者同圆心依次堆叠，其中，底座220与绝缘环240在边缘部分相邻，其相邻的边缘部分具有间隙，间隙例如为台阶状或锯齿状等迷宫式间隙。保护环290的直径大于隔热环230最外侧边的直径，从而使得保护环290围绕在隔热环230的外侧，两者之间间隔一定距离。隔热环230采用嵌入式设计，嵌入底座220的上表面，类似地，保护环290部分嵌入绝缘环240的下表面，以将间隙提供的从外部延伸至隔热环230的路径进行封堵，防止位于保护环290内侧的隔热环230被外部的等离子体刻蚀，延长隔热环230的使用寿命。保护环290例如为O型圈，当然地，其还可以是截面形状为D形、V形、U形、Y形、楔形或其他形状的密封圈，以替隔热环230承受外部等离子体的刻蚀，保护环290更换方便，且成本低。

图4a和图4b分别示出了本发明第二实施例的底座的示意图和截面图。底座220例如为包括具有一定壁厚的环状，底座220包括凹陷221，第一阶梯状结构222和固定螺钉孔223。凹陷221位于底座220的上表面，凹陷221的尺寸与隔热环230相匹配，使隔热环230可设置在凹陷221中。第一阶梯状结构222位于所述底座220的边缘部分，用以延长从下电极结构外部到隔热环230的路径的长度。固定螺钉孔223例如包括4个具有一定深度沿圆周均匀设置的圆形孔，固定螺钉孔223设置在凹陷221上。

图5a和图5b分别示出了本发明第二实施例的隔热环的示意图和截面图。隔热环230例如为具有一定厚度和宽度的环状，隔热环230包括通孔231和阶梯结构232，通孔231例如为4个沿圆周均匀设置的圆形通孔。隔热环230在径向方向上，其内侧的厚度大于外侧的厚度，从而形成阶梯结构232，厚度较小的外侧的底面设置在底座220的凹陷221中。

图6a和图6b分别示出了本发明第二实施例的绝缘环的示意图和截面图。绝缘环240例如为具有一定厚度和宽度的环状，绝缘环240包括凹槽241、第二阶梯状结构242和螺钉孔243，凹槽241位于绝缘环240与底座220相邻的边缘部分，凹槽的直径与保护环290的直径相同，凹槽241的纵截面例如为半圆形或介于半圆与圆形之间的形状以容纳保护环290，保护环290例如为O型圈，保护环290的纵截面与凹槽241的纵截面相匹配，从而使保护环290能嵌入绝缘环240的下表面，且部分突出于绝缘环240的下表面，使保护环290可以封堵通过间隙形成的从外部延伸至隔热环230的路径。保护环290也可为具有其他截面形状的密封圈，相应的，凹槽241也设置为与保护环290相匹配的形状。第二阶梯状结构242用于与第一阶梯状结构222相匹配，位于绝缘环240的边缘部分。螺钉孔243例如为4个沿圆周均匀设置的圆形台阶孔，螺钉孔243位于凹槽241的内侧。

图7示出了本发明第二实施例的下电极结构的部分部件的截面图，在该实施例中，底座220与绝缘环240在边缘部分设置有台阶状间隙。底座220的最外侧直径与绝缘环240的最外侧直径相同，且均大于保护环290的直径，保护环290的直径大于隔热环230的直径。隔热环230厚度较薄的部分嵌入设置在底座220的凹陷221中，保护环290部分嵌入绝缘环240下表面的凹槽241中，将绝缘环240与底座220组合，使两者边缘部分形成台阶状间隙，保护环290封堵由间隙形成的从外部延伸至隔热环230的路径。固定螺钉孔223、通孔231以及螺钉孔243对齐，通过螺栓将底座220、隔热环230和绝缘环240固定连接。

第三实施例

图8示出了本发明第三实施例的下电极结构的部分部件的截面图。在该实施例中，底座220与绝缘环240在边缘部分包括相互匹配的斜面(即台阶状间隙中相互匹配的竖直的面变为斜面)，凹槽241例如位于斜面上，相应地，保护环290也设置在绝缘环240边缘斜面的凹槽241中。其余各部件与第二实施例相类似，在此不再赘述。通过将凹槽241及保护环290设置在斜面上，可以使得保护环290的安装、更换及检查更为便捷，相比于设置在绝缘环240的底面，在侧面即可观察到保护环290的状态，更便于人员的查看。

第四实施例

图9示出了本发明第四实施例的下电极结构的部分部件的截面图。在该实施例中，底座220与绝缘环240在边缘部分包括相互匹配的斜面，保护环包括第一保护环291和第二保护环292共两个保护环，相应地，凹槽241也包括对应的两个凹槽，第一保护环291的直径大于第二保护环292的直径，第一保护环例如位于绝缘环240边缘斜面上的凹槽中，第二保护环例如位于绝缘环240边缘内侧下表面的凹槽中。此方案采用两个直径不同的保护环，形成了由外而内的两层密封，进一步封堵了由间隙形成的从外部延伸至隔热环230的路径，使密封更加的牢靠，从而可以使保护环的更换周期更长，更换次数减少，避免频繁的拆装，提高设备利用率。

当然地，保护环290的数量以及安装位置可根据实际情况进行相应的调整，相应地，凹槽241的数量和位置也跟随保护环290对应设置。

本发明的一实施例具有以下优点或有益效果：保护环设置在隔热环的外侧，保护环将隔热环与反应腔室隔断，从而保护隔热环，使隔热环不会因接触到反应腔室中产生的活性粒子而被刻蚀，提高了隔热环的使用寿命。进一步地，在隔热环外侧设置有保护环，隔热环不会被刻蚀，就不会产生影响等离子体质量的杂质微粒，从而提高了工艺获得的等离子体的质量。

本发明的另一优选实施例具有以下优点或有益效果：本发明提供的下电极结构的底座和绝缘环之间具有迷宫式间隙，因此绝缘环不会因为工艺过程中温度过高而发生热胀而导致胀裂。进一步的，所述间隙为迷宫式间隙，从而延长了反应腔室中的活性粒子运动到隔热环(下电极结构内部)的路径，减缓了保护环被刻蚀的速度，提高了保护环的使用寿命，减少了保护环的更换次数。

进一步地，本发明提供的下电极结构中，将隔热环嵌入到底座中，从而在下电极结构整体高度不变的情况下，增加了绝缘环的厚度，从而增加了绝缘环的机械强度，减小了绝缘环发生碎裂的概率。

依照本发明的实施例如上文所述，图示中为突出本发明技术方案的细节，各部件比例并非按照真实比例绘制，其附图中所示的比例及尺寸并不应限制本发明的实质技术方案，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种下电极结构，其特征在于，包括：

底座；

绝缘环，所述绝缘环放置于所述底座之上，且二者之间存在间隙；

隔热环，所述隔热环完全嵌入在所述底座内；

保护环，所述保护环位于所述底座与所述绝缘环之间的间隙内，且环绕在所述隔热环的外侧，用于防止所述隔热环被刻蚀。

2.根据权利要求1所述的下电极结构，其特征在于，

所述底座包括自所述底座的内壁沿径向向内形成的第一阶梯状结构，所述第一阶梯状结构的最高位置处的台阶面为所述底座的顶面；

所述绝缘环包括自所述绝缘环的外壁沿径向向内形成的第二阶梯状结构，所述第二阶梯状结构的最低位置处的台阶面为所述绝缘环的底面。

3.根据权利要求2所述的下电极结构，其特征在于，

所述第一阶梯状结构与对应的所述第二阶梯状结构之间形成多条间隙，所述多条间隙依次连通，所述间隙用于为所述绝缘环受热膨胀时预留空间且延长反应腔室内的粒子运动至所述保护环的路径；

所述绝缘环的底面上在与所述第一阶梯状结构的台阶面对应的位置处开设有环形凹槽，所述保护环位于所述环形凹槽内。

4.根据权利要求3所述的下电极结构，其特征在于，

所述隔热环位于所述第一阶梯状结构的最低位置处的台阶面上，所述绝缘环的底面位于所述隔热环上方。

5.根据权利要求4所述的下电极结构，其特征在于，

所述保护环与所述隔热环之间间隔预设距离。

6.根据权利要求3-5任意一项所述的下电极结构，其特征在于，

所述多条间隙包括横向间隙和纵向间隙，所述横向间隙和所述纵向间隙依次连通形成阶梯状结构。

7.根据权利要求6所述的下电极结构，其特征在于，

所述横向间隙的宽度范围为2mm-2.5mm，所述纵向间隙的宽度范围为1mm-2mm。

8.根据权利要求1所述的下电极结构，其特征在于，

所述保护环的数量为多个，多个所述保护环从大到小依次从外到内的设置在所述间隙中。

9.根据权利要求·1所述的下电极结构，其特征在于，

所述保护环包括O型密封圈。

10.一种反应腔室，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内设置有权利要求1至9任一项所述的下电极结构。