用于等離子體處理的電極組件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及用于等離子體處理的內(nèi)部組件技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種用于等離子體處理的電極組件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知,等離子體反應(yīng)室(plasma chamber)應(yīng)用于半導(dǎo)體制造工藝中，用以在半導(dǎo)體襯底、基片或晶片上沉積和刻蝕各種物質(zhì)層。為了在等離子體反應(yīng)室中產(chǎn)生等離子體，該等離子體反應(yīng)室內(nèi)部需要被抽成真空，然后再注入前驅(qū)氣體(precursor gas)，并將射頻能量耦合到等離子體反應(yīng)室內(nèi)。大體來說，等離子體刻蝕反應(yīng)室分為兩大類:電感耦合型等離子體反應(yīng)室(inductive-coupled plasma chambers)和電容稱合型等離子體反應(yīng)室(capacitive-coupled plasma chambers)。在電感稱合型等離子體反應(yīng)室中，射頻能量主要是以電感耦合的方式耦合到等離子體中，而在電容耦合型等離子體反應(yīng)室中，射頻主要通過在射頻放電表面(比如，氣體噴頭(shower head)或陰極(cathode))上通過電容放電率禹合到等離子體中。
[0003]在等離子體處理中，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)室內(nèi)部的處理溫度，比如，反應(yīng)氣體溫度或等離子體溫度。這可以部分地通過控制同時作用為氣體噴頭的電極的溫度來實現(xiàn)。通常，電極會被連接在一支撐部件上，業(yè)界也有人采用直接將電極與一溫度控制元件連接在一起，該溫度控制元件同時作用為支撐部件。溫度控制元件通常由金屬(如鋁)或其他具有高熱傳導(dǎo)性的材料制成，其內(nèi)部會設(shè)置若干加熱線圈或液體冷卻通道或氣體冷卻通道。為了控制電極的溫度，溫度控制元件與電極通過機械連接方式或其他方式連接在一起。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在等離子體處理過程中，由于支撐部件和電極材質(zhì)較硬，接觸面難以完全貼合，導(dǎo)致其熱量傳導(dǎo)效率降低，同時由于電極和支撐部件之間具有不同的熱膨脹/收縮，這會引起電極變形或彎曲，更有甚者，會使電極破裂，從而影響等離子體處理的均一性和加工穩(wěn)定性。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中公開了可以在支撐部件和所述電極之間設(shè)置一層軟性的粘接層，其可以允許電極和支撐部件相對運動，避免了電極可能發(fā)生的破裂，然而，由于所述電極在等離子體環(huán)境中工作一定時間會遭到等離子體轟擊或腐蝕等損害，需要對其進行替換，為減少浪費，節(jié)約成本，通常選擇僅替換所述電極的方式，但是，帶有粘接層的電極很難從所述支撐部件上拆卸下來，如果將支撐部件和所述電極一同置于高溫環(huán)境中對粘接層進行熔化，由于支撐部件材質(zhì)通常為鋁，而鋁的熔點較低，有可能會對支撐部件也造成損害，因此，難以操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種用于等離子體處理的電極組件，包括:具有第一結(jié)合面的支撐部件，所述支撐部件為金屬材質(zhì)；一電極，具有與所述第一結(jié)合面配合的第二結(jié)合面；一設(shè)置于所述支撐部件和所述電極之間的連接層，所述連接層包括一彈性連接層和一安裝層，所述安裝層的材質(zhì)與所述支撐部件材質(zhì)相同或與所述電極材質(zhì)相同，所述安裝層與材質(zhì)相同的所述支撐部件的第一結(jié)合面或所述電極的第二結(jié)合面固定結(jié)合，所述彈性連接層與另一結(jié)合面固定結(jié)合。
[0006]優(yōu)選的，所述安裝層的材質(zhì)與所述金屬部件材質(zhì)相同，為一金屬層，所述安裝層和所述支撐部件的第一結(jié)合面固定結(jié)合，所述彈性連接層與所述電極的第二結(jié)合面固定結(jié)口 ο
[0007]優(yōu)選的，所述支撐部件的第一結(jié)合面材質(zhì)為鋁或鋁合金，所述安裝層材質(zhì)與所述支撐部件的材質(zhì)相同。
[0008]優(yōu)選的，所述安裝層的材質(zhì)與所述電極材質(zhì)相同，所述安裝層與所述電極的第二結(jié)合面固定結(jié)合，所述彈性連接層與所述支撐部件的所述第一結(jié)合面固定結(jié)合。
[0009]優(yōu)選的，所述電極的材質(zhì)為硅、碳化硅、石英或鋁中的一種，所述安裝層的材質(zhì)與所述電極材質(zhì)相同。
[0010]優(yōu)選的，所述電極組件為氣體噴頭式電極，所述支撐部件上設(shè)置第一組噴氣孔，所述電極上設(shè)置第二組噴氣孔，所述連接層上設(shè)置容許所述第一組噴氣孔和所述第二組噴氣孔氣體貫通的通道。
[0011]優(yōu)選的，所述連接層上的通道設(shè)置為與所述第一組噴氣孔和第二組噴氣孔相匹配的第三組噴氣孔，所述第三組噴氣孔的孔徑大于等于所述第一組噴氣孔和所述第二組噴氣孔的孔徑。
[0012]優(yōu)選的，所述連接層上的通道設(shè)置為環(huán)繞所述第一組噴氣孔和所述第二組噴氣孔的窄縫，所述窄縫的寬度大于所述第一組噴氣孔和所述第二組噴氣孔的孔徑。
[0013]優(yōu)選的，所述支撐部件內(nèi)部或上方設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述彈性連接層具有良好的導(dǎo)熱性能。
[0014]優(yōu)選的，所述彈性連接層的材料為有機硅膠，所述有機硅膠中包含氧化鋁或氮化招等導(dǎo)熱材料。
[0015]優(yōu)選的，所述彈性連接層的材料為可熔性含氟聚合物，所述含氟聚合物包括以下材料中的一種:PFA、PTFE、ETFE、FEP、PEEK、PCTFE。
[0016]優(yōu)選的，所述安裝層的厚度小于等于0.5mm，所述彈性連接層的厚度小于等于3mm ο
[0017]進一步的，本發(fā)明還公開了一種制作電極組件的方法，包括下列步驟:
[0018]提供一具有第一結(jié)合面的金屬支撐部件，在所述金屬支撐部件上設(shè)置第一組噴氣孔；提供一具有第二結(jié)合面的電極，在所述電極上設(shè)置與所述第一組噴氣孔相匹配的第二組噴氣孔；
[0019]提供一連接層，在所述連接層上設(shè)置一組氣體通道，所述連接層包括一安裝層和一彈性連接層，所述安裝層的材質(zhì)與所述金屬支撐部件或所述電極之一材質(zhì)相同；
[0020]將所述安裝層和與其材質(zhì)相同的述支撐部件或所述電極固定結(jié)合，將所述彈性連接層與未與所述安裝層連接的一結(jié)合面固定結(jié)合，并使得所述第一組噴氣孔，所述氣體通道和所述第二組噴氣孔貫通。
[0021]優(yōu)選的，所述安裝層與所述金屬支撐部件的材質(zhì)相同，所述彈性連接層具有粘性，將所述安裝層和所述金屬支撐部件的第一結(jié)合面固定結(jié)合，將所述彈性連接層的一面與所述安裝層黏接，另一面與所述電極的第二結(jié)合面粘接固定。
[0022]優(yōu)選的，所述金屬支撐部件和所述電極機械方式夾緊連接，所述安裝層通過所述機械方式與所述金屬支撐部件夾緊結(jié)合。
[0023]優(yōu)選的，所述安裝層與所述金屬支撐部件的材質(zhì)相同，所述彈性連接層不具有粘性，將所述安裝層靠近所述金屬支撐部件放置，所述彈性連接層靠近所述電極放置，將所述金屬支撐部件和所述電極機械方式夾緊連接，將所述安裝層和所述彈性連接層機械固定結(jié)合到所述金屬支撐部件和所述電極之間。
[0024]優(yōu)選的，所述安裝層與所述電極材質(zhì)相同，所述彈性連接層具有粘性，將所述安裝層和所述電極的第二結(jié)合面固定結(jié)合，將所述彈性連接層的一面與所述安裝層黏接，另一面與所述金屬支撐部件的第一結(jié)合面粘接固定。
[0025]優(yōu)選的，所述金屬支撐部件和所述電極機械方式夾緊連接，所述安裝層通過所述機械方式與所述金屬支撐部件夾緊結(jié)合。
[0026]優(yōu)選的，所述安裝層與所述電極材質(zhì)相同，所述彈性連接層不具有粘性，將所述安裝層靠近所述電極放置，所述彈性連接層靠近所述金屬支撐部件放置，將所述金屬支撐部件和所述電極機械方式夾緊連接，將所述安裝層和所述彈性連接層機械固定結(jié)合到所述金屬支撐部件和所述電極之間。
[0027]優(yōu)選的，所述安裝層的厚度小于等于0.5mm，所述彈性連接層的厚度小于等于3mm ο
[0028]本發(fā)明采用一安裝層和一彈性連接層構(gòu)成一連接層，置于一電極和一支撐部件之間，設(shè)置所述安裝層的材料與所述電極和所述支撐部件之一的材質(zhì)相同，并將所述安裝層與與之材質(zhì)相同的電極或支撐部件固定結(jié)合，將彈性連接層與未與所述安裝層連接的一結(jié)合面固定結(jié)合，實現(xiàn)支撐部件和所述電極的可拆卸連接。所述彈性連接層允許所述電極和所述支撐部件之間由于熱膨脹而導(dǎo)致的相對運動，從而避免電極和支撐部件之間由于兩者的熱膨脹系數(shù)差而導(dǎo)致電極的彎曲或開裂的問題，延長了電極使用壽命，降低了使用成本，提高了等離子體反應(yīng)室的穩(wěn)定性，當(dāng)需要更換部件如電極時，可方便地將電極更換下來，換上新的電極，同時，彈性連接層和安裝層組成的連接層可以提高所述支撐部件和所述電極間的熱傳導(dǎo)，能夠?qū)崿F(xiàn)更好地溫度控制。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的電極組件的一具體實施例的主視剖視示意圖；
[0030]圖2a是本發(fā)明的電極組件的另一具體實施例的主視剖視示意圖；
[0031]圖2b是圖2a所述實施例未連接電極時的仰視示意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明的電極組件的另一具體實施例的主視剖視示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明的電極組件