用于等离子体处理的电极组件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及等离子体处理技术领域，更具体地，涉及用于等离子体处理的内部组件技术领域，特别是指一种用于等离子体处理的电极组件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]众所周知,等离子体反应室(plasma chamber)应用于半导体制造工艺中，用以在半导体衬底、基片或晶片上沉积和刻蚀各种物质层。为了在等离子体反应室中产生等离子体，该等离子体反应室内部需要被抽成真空，然后再注入前驱气体(precursor gas)，并将射频能量耦合到等离子体反应室内。大体来说，等离子体刻蚀反应室分为两大类:电感耦合型等离子体反应室(inductive-coupled plasma chambers)和电容稱合型等离子体反应室(capacitive-coupled plasma chambers)。在电感稱合型等离子体反应室中，射频能量主要是以电感耦合的方式耦合到等离子体中，而在电容耦合型等离子体反应室中，射频主要通过在射频放电表面(比如，气体喷头(shower head)或阴极(cathode))上通过电容放电率禹合到等离子体中。
[0003]在等离子体处理中，必须严格控制反应室内部的处理温度，比如，反应气体温度或等离子体温度。这可以部分地通过控制同时作用为气体喷头的电极的温度来实现。通常，电极会被连接在一支撑部件上，业界也有人采用直接将电极与一温度控制元件连接在一起，该温度控制元件同时作用为支撑部件。温度控制元件通常由金属(如铝)或其他具有高热传导性的材料制成，其内部会设置若干加热线圈或液体冷却通道或气体冷却通道。为了控制电极的温度，温度控制元件与电极通过机械连接方式或其他方式连接在一起。但是，已经发现，在等离子体处理过程中，由于支撑部件和电极材质较硬，接触面难以完全贴合，导致其热量传导效率降低，同时由于电极和支撑部件之间具有不同的热膨胀/收缩，这会引起电极变形或弯曲，更有甚者，会使电极破裂，从而影响等离子体处理的均一性和加工稳定性。
[0004]现有技术中公开了可以在支撑部件和所述电极之间设置一层软性的粘接层，其可以允许电极和支撑部件相对运动，避免了电极可能发生的破裂，然而，由于所述电极在等离子体环境中工作一定时间会遭到等离子体轰击或腐蚀等损害，需要对其进行替换，为减少浪费，节约成本，通常选择仅替换所述电极的方式，但是，带有粘接层的电极很难从所述支撑部件上拆卸下来，如果将支撑部件和所述电极一同置于高温环境中对粘接层进行熔化，由于支撑部件材质通常为铝，而铝的熔点较低，有可能会对支撑部件也造成损害，因此，难以操作。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明公开了一种用于等离子体处理的电极组件，包括:具有第一结合面的支撑部件，所述支撑部件为金属材质；一电极，具有与所述第一结合面配合的第二结合面；一设置于所述支撑部件和所述电极之间的连接层，所述连接层包括一弹性连接层和一安装层，所述安装层的材质与所述支撑部件材质相同或与所述电极材质相同，所述安装层与材质相同的所述支撑部件的第一结合面或所述电极的第二结合面固定结合，所述弹性连接层与另一结合面固定结合。
[0006]优选的，所述安装层的材质与所述金属部件材质相同，为一金属层，所述安装层和所述支撑部件的第一结合面固定结合，所述弹性连接层与所述电极的第二结合面固定结口 ο
[0007]优选的，所述支撑部件的第一结合面材质为铝或铝合金，所述安装层材质与所述支撑部件的材质相同。
[0008]优选的，所述安装层的材质与所述电极材质相同，所述安装层与所述电极的第二结合面固定结合，所述弹性连接层与所述支撑部件的所述第一结合面固定结合。
[0009]优选的，所述电极的材质为硅、碳化硅、石英或铝中的一种，所述安装层的材质与所述电极材质相同。
[0010]优选的，所述电极组件为气体喷头式电极，所述支撑部件上设置第一组喷气孔，所述电极上设置第二组喷气孔，所述连接层上设置容许所述第一组喷气孔和所述第二组喷气孔气体贯通的通道。
[0011]优选的，所述连接层上的通道设置为与所述第一组喷气孔和第二组喷气孔相匹配的第三组喷气孔，所述第三组喷气孔的孔径大于等于所述第一组喷气孔和所述第二组喷气孔的孔径。
[0012]优选的，所述连接层上的通道设置为环绕所述第一组喷气孔和所述第二组喷气孔的窄缝，所述窄缝的宽度大于所述第一组喷气孔和所述第二组喷气孔的孔径。
[0013]优选的，所述支撑部件内部或上方设置温度调节系统，所述弹性连接层具有良好的导热性能。
[0014]优选的，所述弹性连接层的材料为有机硅胶，所述有机硅胶中包含氧化铝或氮化招等导热材料。
[0015]优选的，所述弹性连接层的材料为可熔性含氟聚合物，所述含氟聚合物包括以下材料中的一种:PFA、PTFE、ETFE、FEP、PEEK、PCTFE。
[0016]优选的，所述安装层的厚度小于等于0.5mm，所述弹性连接层的厚度小于等于3mm ο
[0017]进一步的，本发明还公开了一种制作电极组件的方法，包括下列步骤:
[0018]提供一具有第一结合面的金属支撑部件，在所述金属支撑部件上设置第一组喷气孔；提供一具有第二结合面的电极，在所述电极上设置与所述第一组喷气孔相匹配的第二组喷气孔；
[0019]提供一连接层，在所述连接层上设置一组气体通道，所述连接层包括一安装层和一弹性连接层，所述安装层的材质与所述金属支撑部件或所述电极之一材质相同；
[0020]将所述安装层和与其材质相同的述支撑部件或所述电极固定结合，将所述弹性连接层与未与所述安装层连接的一结合面固定结合，并使得所述第一组喷气孔，所述气体通道和所述第二组喷气孔贯通。
[0021]优选的，所述安装层与所述金属支撑部件的材质相同，所述弹性连接层具有粘性，将所述安装层和所述金属支撑部件的第一结合面固定结合，将所述弹性连接层的一面与所述安装层黏接，另一面与所述电极的第二结合面粘接固定。
[0022]优选的，所述金属支撑部件和所述电极机械方式夹紧连接，所述安装层通过所述机械方式与所述金属支撑部件夹紧结合。
[0023]优选的，所述安装层与所述金属支撑部件的材质相同，所述弹性连接层不具有粘性，将所述安装层靠近所述金属支撑部件放置，所述弹性连接层靠近所述电极放置，将所述金属支撑部件和所述电极机械方式夹紧连接，将所述安装层和所述弹性连接层机械固定结合到所述金属支撑部件和所述电极之间。
[0024]优选的，所述安装层与所述电极材质相同，所述弹性连接层具有粘性，将所述安装层和所述电极的第二结合面固定结合，将所述弹性连接层的一面与所述安装层黏接，另一面与所述金属支撑部件的第一结合面粘接固定。
[0025]优选的，所述金属支撑部件和所述电极机械方式夹紧连接，所述安装层通过所述机械方式与所述金属支撑部件夹紧结合。
[0026]优选的，所述安装层与所述电极材质相同，所述弹性连接层不具有粘性，将所述安装层靠近所述电极放置，所述弹性连接层靠近所述金属支撑部件放置，将所述金属支撑部件和所述电极机械方式夹紧连接，将所述安装层和所述弹性连接层机械固定结合到所述金属支撑部件和所述电极之间。
[0027]优选的，所述安装层的厚度小于等于0.5mm，所述弹性连接层的厚度小于等于3mm ο
[0028]本发明采用一安装层和一弹性连接层构成一连接层，置于一电极和一支撑部件之间，设置所述安装层的材料与所述电极和所述支撑部件之一的材质相同，并将所述安装层与与之材质相同的电极或支撑部件固定结合，将弹性连接层与未与所述安装层连接的一结合面固定结合，实现支撑部件和所述电极的可拆卸连接。所述弹性连接层允许所述电极和所述支撑部件之间由于热膨胀而导致的相对运动，从而避免电极和支撑部件之间由于两者的热膨胀系数差而导致电极的弯曲或开裂的问题，延长了电极使用寿命，降低了使用成本，提高了等离子体反应室的稳定性，当需要更换部件如电极时，可方便地将电极更换下来，换上新的电极，同时，弹性连接层和安装层组成的连接层可以提高所述支撑部件和所述电极间的热传导，能够实现更好地温度控制。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的电极组件的一具体实施例的主视剖视示意图；
[0030]图2a是本发明的电极组件的另一具体实施例的主视剖视示意图；
[0031]图2b是图2a所述实施例未连接电极时的仰视示意图；
[0032]图3是本发明的电极组件的另一具体实施例的主视剖视示意图；
[0033]图4是本发明的电极组件