[0001] 本发明属于合金表面膜层处理领域，具体地涉及一种镀膜装置。

[0002] 加热盘为薄膜沉积过程中直接与晶圆接触的部件，通过本身加热，为薄膜沉积提供合适的工艺环境温度，并充当射频回路中的下极板；薄膜沉积工艺中，阳极膜为铝加热盘提供了保护，阳极膜的均匀程度影响了工艺过程中的系统阻抗，影响了薄膜沉积的质量。

[0003] 常规阳极氟化或氧化方法使用金属极板作为阴极，待氟化或氧化材料作为阳极，反应生成阳极膜；而加热盘尺寸大且形状复杂，表面布有盲孔；常规的金属极板只能放置于加热盘的一侧，导致电极侧和无电极侧的阳极膜厚度与质量不一致，影响加热盘的使用；且加热盘的盲孔内不易生成阳极膜。

[0038] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

[0039] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0040] 另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

[0041] 能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

[0042] 镀膜装置

[0043] 为了解决形状各异的待加工件表面镀膜厚度不均一的问题，本发明提供了一种镀膜装置。本发明镀膜装置，包括：电源，其正极连接待加工件，而其负极连接定制电极，用于提供阳极镀膜反应所需的电压；反应槽，用于盛放电解液，并容纳所述待加工件和所述定制电极；以及所述定制电极，其朝向所述待加工件的待加工表面的一侧，与所述待加工表面的多个位置保持相同的目标间距，以在所述多个位置生成相同厚度的阳极膜。

[0044] 在一些实施方案中，所述电源为阳极电源，优选为微弧电源。

[0045] 在一些实施方案中，所述目标间距可为20mm～50mm，例如25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm，或在任意两个数值组成的范围之间。目标间距可以根据阳极镀膜反应和待加工件镀膜的实际需要进行调整。

[0046] 在一些实施方案中，所述待加工件为半导体器件加工的工艺腔室内部的零件。所述待加工件为铝制待加工件，例如待加工件为铝合金制品，铝合金可选自1系铝合金(例如1050铝合金)、3系铝合金(例如3003铝合金)、5系铝合金(例如5083铝合金)和6系铝合金(例如6061铝合金)。待加工件可选自加热盘、喷淋板、腔体、分气铝块、喷淋挡板中的至少一者。
在另一些实施方案中，所述待加工件为选自铝及其合金、钛及其合金和镁及其合金的半导体设备的零件。铝及其合金上可制得氧化膜或氟化膜。钛及其合金上可制得氧化膜。镁及其合金上可制得氟化膜。

[0047] 本发明镀膜装置可以包括一个或多个定制电极。在镀膜装置中设置多个定制电极，可以用于同时进行多个相同或不同种类的待加工件的阳极镀膜反应。

[0048] 所述阳极镀膜反应为阳极氧化反应或阳极氟化反应。阳极氧化反应会在阳极的待加工件表面制得氧化膜。阳极氟化反应会在阳极的待加工件表面制得氟化膜。

[0049] 可以通过改变电解条件在本发明镀膜装置中进行不同的阳极镀膜反应。当发生阳极氧化反应时，反应槽中的电解液被配置为硫酸溶液和/或草酸溶液。电解过程中，所述电2 2
源根据所述电解液的电导率调节输出电压，以向其提供电流密度在0A/dm ～20A/dm的电
流。当发生阳极氟化反应，反应槽内的电解液被配置为氟化钠溶液、氟化钾溶液、氟化铵溶液、氟化氢铵溶液中的至少一者。电解过程中，所述电源根据所述电解液的电导率调节输出
2 2
电压，以向其提供电流密度在0A/dm～30A/dm的电流。

[0050] 在一些实施方案中，阳极氧化反应和/或阳极氟化反应在稳流条件下进行。在另一些实施方案中，阳极氧化反应和/或阳极氟化反应在稳压条件下进行。总而言之，阳极氧化反应和/或阳极氟化反应可采用本领域已知的反应条件进行。

[0051] 本发明定制电极为网状结构。在一些实施方案中，定制电极由不锈钢丝或钛丝制成。在另一些实施方案中，定制电极为金属板或不锈钢板带镂空网眼的结构。网状电极被根据所述待加工件的至少一个所述待加工表面的第一形状，而加工为对应的第二形状。本发明定制电极的形状与待加工件的形状相关，具体地，与待加工件的待加工面的形状相关。待加工面可为待加工件的上表面、下表面、前表面、后表面、左表面、右表面或内表面。当所述待加工表面为待加工件含有的孔的表面时，定制电极根据该孔的第一形状设置有与该孔的形状相匹配且能伸入到孔内部的结构，该结构所具有的第二形状与第一形状相匹配。

[0052] 在一些实施方案中，所述第二形状的网状结构上的多个第二位置，与各所述待加工表面上对应的多个第一位置保持所述相同的目标间距。为了保证待加工件的待加工面上的任意一点与定制电极之间的距离均相同，本发明镀膜装置的定制电极根据待加工件待加工面的形状进行定制，以实现待加工面的任意一点到定制电极的最小距离均相同。

[0053] 当所述待加工件仅有1个上表面、下表面、前表面、后表面、左表面或右表面作为待加工面时，定制电极可为与这些表面相匹配的面状或板状电极。当所述待加工面为孔的表面时，所述定制电极可具有能伸入到孔中的结构。当所述待加工件的上表面、下表面、前表面、后表面、左表面和右表面中的至少两个表面为待加工面时，定制电极具有包裹待加工表面的结构。当所述待加工件的上表面、下表面、前表面、后表面、左表面和右表面都属于待加工面时，定制电极具有能够整体包裹待加工件的结构。当所述待加工件的上表面、下表面、前表面、后表面、左表面和右表面都属于待加工面，且待加工面还包括待加工件的孔的表面时，定制电极具有能够整体包裹待加工件的结构，且该结构上还设置有能伸入到孔中的结构。在一些实施方案中，所述定制电极可被分为多个网状壳体。各所述网状壳体相互拼接固定来进行所述阳极镀膜反应，或相互分离来装入或拆出所述待加工件。

[0054] 如图5所示，所述待加工件为加热盘，其承载晶圆的表面设有多个支撑柱安装孔。镀膜工艺进行时，设置有支撑柱安装孔的表面朝下放置。支撑柱在加热盘工作时用于支持晶圆。

[0055] 如图1、2和4所示，所述定制电极为网状电极。所述网状电极的整体结构为内部中空的圆柱形，内部用于放置待加工件加热盘。为了操作方便，该网状电极被分为两个网状壳体。镀膜工艺开始前，两个网状壳体分开并将加热盘放置在两个网状壳体的内部，之后将两个网状壳体拼接固定；在镀膜工艺进行时，两个网状壳体拼接固定为一个定制电极；镀膜工艺结束后，将两个网状壳体拆开取出已镀膜的加热盘。两个网状壳体的两个半壳边缘均设有连接孔，合起后可通过螺栓固定。

[0056] 如图4所示，所述定制电极还对应地包括多个柱状结构，用于伸入各所述支撑柱安装孔，并与所述支撑柱安装孔内壁的多个所述第二位置，保持所述相同的目标间距。所述柱状结构的形状和设置位置与加热盘的支撑柱安装孔相匹配。所述柱状结构可以根据安装孔的孔径以及目标间距进行调整。

[0057] 在另一些实施方案中，加热盘上设有第一数量的支撑柱安装孔，其中只有第二数量个支撑柱安装孔需要镀膜，相应地，定制电极对应地配置第二数量个柱状结构。例如，当加热盘上设置有一定数量的支撑柱安装孔，但是无需为支撑柱安装孔镀膜时，定制电极上无需设置柱状结构。

[0058] 在一些实施方案中，所述柱状结构不为针尖状，避免定制电极在柱状结构位置对待加工件放电。

[0059] 如图1～3所示，本发明镀膜装置包括电解系统和吊装系统。电解系统包括电源、盛放电解液并容纳所述待加工件和所述定制电极的反应槽8、与电源正极连接作为阳极的待加工件1和与电源负极相连作为阴极的定制电极2。所述吊装系统用于将待加工件1和定制电极2吊装在反应槽8的腔内并浸入所述反应槽中的电解液中。

[0060] 吊装系统包括固定于所述反应槽8的至少一侧的吊具座7、固定连接于吊具座7并跨越反应槽上方的吊杆6、和第一端固定连接于吊杆6且第二端固定连接于待加工件1的吊具4。所述吊具座7的吊装高度决定了吊装系统其他组件的吊装高度。吊具座7可以直接固定在反应槽上，也可以和反应槽一起被固定于机台上。在一些实施方案中，吊具座7通过螺栓直接固定连接于反应槽的侧壁上。如图1所示，吊具座7通过螺栓连接于所述反应槽上，共计两个，对称放置。吊杆6固定连接在吊具座7上，例如可搭接于吊具座7的楔槽内。吊杆6跨越所述反应槽的上方，用于吊装所述待加工件和所述定制电极。吊具4的第一端固定连接于所述吊杆6上，第二端固定连接于所述待加工件1上，从而将所述待加工件1吊装到所述吊杆6上，并浸入所述反应槽8中的电解液中。在一些实施方案中，所述吊具4为一钣金折弯件，与所述转接座3通过螺栓连接，并挂于所述吊杆6之上。定制电极2通过绝缘挂钩吊装在所述吊杆6上。当所述定制电极2被分为多个部分时，定制电极2的每个部分上均设置有绝缘挂钩，定制电极2的各个部分通过绝缘挂钩吊装在吊杆6上。在一些实施方案中，如图2和图4所示，所述定制电极被分为两部分，且每部分上均设置有绝缘挂钩，定制电极2通过两个绝缘挂钩吊装在吊杆6上。

[0061] 在一些实施方案中，待加工件与定制电极之间具有至少一个绝缘的连接处，以保证电流不从吊装系统上通过，而只能通过反应槽中的电解液进行放电。绝缘的连接处可以位于吊具与吊杆之间和/或定制电极与吊杆之间。

[0062] 本发明镀膜装置还包括至少一个转接座3。转接座3的第一位置设有固定连接所述吊具4的第二端的第一装配结构，转接座的第二位置设有固定连接所述待加工件1的第二装配结构。第一装配结构可通过螺孔与吊具4的第二端连接。本发明镀膜装置可以配置多种不同的转接座，以满足多种不同种类的待加工件的装配需求。

[0063] 在一些实施方案中，所述待加工件1为加热盘，所述加热盘的柄部的底面设有多个用于连接机台的第一螺纹孔。例如加热盘通过第一螺纹孔与机台的加热盘固定座相连。至少一个所述转接座3的第二位置设有与第一螺纹孔对应数量的多个第二通孔，以经由多个螺栓来固定连接所述柄部的各所述第一螺纹孔。复用加热盘柄部的多个第一螺纹孔来固定加热盘，从而取消对加热盘结构的额外加工需求，以适用于各种现有的加热盘。

[0064] 待加工件1可以直接或间接与电源的正极相连。为了避免将待加工件1直接与正极相连导致的产品损伤，优选通过间接的方式将待加工件1与正极相连。在一些实施方案中，加热盘通过转接座3与正极相连，即正极连接在转接座3上，而加热盘与转接座3相连。

[0065] 本发明镀膜装置还包括绝缘垫5，该绝缘垫由绝缘材料制成。该绝缘垫5设于所述吊杆6与所述吊具座7之间，以实现所述待加工件1与所述吊具座7之间的电隔离。在一些实施方案中，所述绝缘垫5通过沉头螺钉安装于所述吊具座7上。例如，所述吊杆6搭接于所述吊具座7的楔槽内，并与所述绝缘垫5接触。

[0066] 本发明镀膜装置还包括搅拌装置。该搅拌装置设于所述反应槽8的底部，用于搅拌所述电解液，以避免其沉淀分层。

[0067] 镀膜装置还包括冷却装置。该冷却装置连接所述反应槽8，用于冷却所述电解液，以保证电解液的温度在设定范围内。通过冷却装置对电解液进行冷却从而满足生产工艺对电解液温度的要求。如果不对电解液进行冷却，电解过程中会产生大量的热，造成电解液温度的持续上升，会影响工艺的质量。

[0068] 在一些实施方案中，需生长阳极膜时，将需生长阳极膜的加热盘挂装在转接座上，通过吊具吊装在吊杆上；分别安装两个半盘型的网状电极，将网状电极的柱状结构插入到加热盘的支撑柱安装孔内，以此固定网状电极位置，将网状电极挂在吊杆上；吊杆以两端的吊具座支撑，吊具座安装在反应槽的边缘；吊具座上安装绝缘垫，隔离吊具座与吊杆；向反应槽内添加电解槽液；将转接座连接电源正极，网状电极连接电源负极；反应电源通电，氧离子或氟离子由网状电极流向加热盘，与加热盘表面的铝发生反应，表面及盲孔内将生长阳极膜。

[0069] 方法

[0070] 本发明镀膜装置可以实现对形状各异的待加工件的镀膜，因此，本发明提供了一种镀膜方法，该方法使用本发明镀膜装置在待加工件的待加工表面的多个位置生成相同厚度的阳极膜。

[0071] 在一些实施方案中，阳极膜选自阳极氟化膜和阳极氧化膜。

[0072] 可通过硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化、铬酸阳极氧化和硬质阳极氧化等工艺制备阳极氧化膜。阳极氧化膜制备前，可对待加工件进行预处理，例如清洗、抛光和遮蔽等。制备阳极氧化膜的具体流程可包括：脱脂、水洗、过热碱、碱水洗、酸洗、酸水洗、阳极氧化反应、水洗等。在一些实施方案中，电解液为质量分数为10～30％的硫酸水溶液。在一些实施方案中，硬质阳极氧化包括以下步骤：1、清洗；2、抛光；3、再次清洗；4、遮蔽不需要氧化的部分；5、安装挂具上挂；6、脱脂清洗；7、水洗；8、过热碱；9、水洗；10、酸洗；11、水洗；12、阳极化(电
2
流密度1～2A/dm，冷却液温度为‑10～10℃，溶液为硫酸，时间根据所需膜厚调整)；13、水洗；14、吹干；15、下挂拆卸挂具；16、去除遮蔽；17、检验；18、清洗；19、烘干。

[0073] 阳极氟化膜的制备方法可以包括：提供溶质为氟盐的电解液，将待加工件作为阳极与电源相连，通过电化学氟化在所述待加工件的表面上制备得到阳极氟化膜。在一些实施方案中，所述氟盐选自氟化钠、氟化钾、氟化铵和氟化氢铵中的一种或多种。

[0074] 应用

[0075] 本发明还提供了本发明镀膜装置在电化学镀膜方法中的应用。在一些实施方案中，所述电化学镀膜方法为阳极镀膜反应。可以通过改变电解条件在本发明镀膜装置中进行不同的阳极镀膜反应。例如可以通过改变电解液，使得镀膜装置的阳极发生氟化反应或者氧化反应。因此，本发明提供了一种本发明镀膜装置在阳极氧化反应中的应用。本发明还提供了一种本发明镀膜装置在阳极氟化反应中的应用。在一些实施方案中，阳极氧化反应和阳极氟化反应如本文任一实施方案所述。

[0076] 在一些实施方案中，本发明提供了本发明镀膜装置在待加工件上制备阳极氟化膜中的应用。在一些实施方案中，本发明提供了本发明镀膜装置在待加工件上制备阳极氧化膜中的应用。在一些实施方案中，所述待加工件如本文任一实施方案所述。在一些实施方案中，阳极氟化膜的成分为氟化铝，其通过阳极氟化反应制得。在一些实施方案中，阳极氧化膜的成分为氧化铝，其通过阳极氧化反应制得。在一些实施方案中，阳极氟化反应和阳极氧化反应如本文任一实施方案所述。

[0077] 本发明具有以下有益效果：

[0078] (1)本发明镀膜装置可以在待加工件的表面及内部盲孔生成厚度均匀的阳极膜(例如在加热盘表面及盲孔内部生成厚度均匀的阳极膜)。

[0079] (2)本发明镀膜装置的定制电极与待加工表面的多个位置保持相同的目标间距，且定制电极为网状电极，可以允许电解液的通过，能够实现生长厚度均匀的高质量阳极膜。
当待加工件为加热盘时，使用可以包裹加热盘轮廓的网状电极，代替传统的金属板状电极，保证网状电极与加热盘各表面间距相等且允许电解液通过。

[0080] (3)本发明镀膜装置的定制电极具有与待加工件的待加工表面的第一形状对应的第二形状，待加工件加热盘的表面有盲孔，定制电极上布置有与盲孔相匹配的柱状电极，用于伸入加热盘的盲孔内，可以使加热盘的盲孔内部与盘面同时获得阳极膜。镀膜结束后，取样进行测试，将加热盘沿一盲孔轴线方向切开，使用扫描电镜观察截面，厚度结果符合工艺要求。