專利名稱：一種用于等離子反應室的層疊型組件及其制造方法
技術領域：
本發明 涉及半導體制造領域，尤其涉及一種用于等離子反應室的層疊型組件及其制造方法。
背景技術：
等離子子反應室具有許多層疊型組件，層疊型組件需要將至少兩個部分按照各種方式層疊在一起。本發明就是為了尋求一種高效低耗，而又不影響層疊型組件機能的制造方法。

發明內容
針對背景技術中的上述問題，本發明提出了一種用于等離子反應室的層疊型組件及其制造方法。本發明第一方面提供了一種制造用于等離子體反應室的層疊型組件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步驟:提供一個具有至少一個接合面的第一部分；提供一個具有至少一個和所述第一部分的所述接合面配合的接合面的第二部分；在所述第一部分的接合面上施加一層硬性結合層；軟化所述結合層；形成包括所述第一部分和所述第二部分的層疊型組件，使得所述結合層結合所述第一部分和所述第二部分的各接合面。進一步地，所述硬性結合層由金屬制成。進一步地，所述硬性結合層是金屬鋁制成。可選地，在所述第一部分的接合面上采用PVD、CVD或者蒸發電鍍工藝淀積所述結
口 /Z^ O進一步地，在結合層金屬熔點溫度下軟化所述結合層。其中第二部分是鋁合金材料，其熔點高于結合層的純鋁材料。可選地，所述軟化所述結合層的方法包括真空黏合、真空焊接。 進一步地，所述制造方法還包括如下步驟:向所述第二部分施加一個力，使得其接合面緊密結合于位于所述第一部分上的結合層。進一步地，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。進一步地，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。本發明第二方面提供了一種用于等離子體反應室的層疊型組件，其中，所述層疊型組件按照本發明第一方面所述的制造方法制成。進一步地，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。進一步地，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。
本發明第三方面提供了一種等離子體反應室，其中，所述等離子體反應室包括本發明第二方面提供的層疊型組件。進一步地，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。進一步地，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。由于本發明采用硬性結合層結合層疊型組件的第一部分和第二部分，使得所述層疊型組件不易形變，結合層不易在制程過程中出現物理或化學變化，使得制成的層疊型組件更加穩定、可靠性強。


圖1是等離子體處理裝置的結構示意圖；圖2是等離子體處理裝置的氣體噴淋頭和上部接地環的結構示意圖；圖3是本發明的第一具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件制造方法的步驟流程圖；圖4a 4c是本發明的第一具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件制造方法不意圖；圖5是本發明的第二具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件制造方法的步驟流程圖；圖6是本發明的第二具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發明的具體實施方式
進行說明。圖1是等離子體處理裝置的結構示意圖。等離子體反應室包括一腔室，其中，設置了一制程區。處理氣體和其他輔助氣體從腔室頂部進入，射頻能量連接于下電極，并提供能量在制程區激發并產生等離子，使得其與其中的基片進行各種物理或化學反應，從而完成預定的制程。其中，還設置了一個真空泵，用于將制程冗余的雜質氣體等抽出腔室以外。其中，所述等離子體反應室還包括一位于所述頂部的氣體噴淋頭I和位于所述氣體噴淋頭(showerhead) I 外圍的上部接地環(upper ground ring) 2 圖2示出了等離子體處理裝置的氣體噴淋頭和上部接地環的結構示意圖。如圖2所示，氣體噴淋頭I是具有一定厚度的圓盤形組件，其中設置有若干個通孔11，用于向反應室內輸入和噴射反應氣體。所述通孔11由已經制備成的導電基體經超聲波鉆孔形成，其可以為直線性的孔徑均勻的通孔，其也可以為非均勻孔徑的通孔，比如，通孔11具有孔徑較大的上端部以及孔徑較小的下端部。應當理解，所述通孔11也可以被制造成其它各種非均勻孔徑形狀:例如上大下小的錐形通孔，或者是上小下大的倒錐形通孔，也可以是上下孔徑一樣而中間有一段較小孔徑的通孔，還可以是上下孔徑一樣或不一樣的非直線性(彎曲)的通孔等等。如圖2所示，結合圖1，氣體噴淋頭I周圍還設置有一上部接地環2，其用于對氣體噴淋頭I起支撐作用或用于加大氣體噴淋頭橫向面積以改善等離子體蝕刻的均勻性。氣體噴淋頭I除了向反應腔體通入氣體外，還被用作為電極以及射頻通道。圖3示出了根據本發明的第一具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件制造方法的步驟流程圖，圖4示出了根據本發明的第一具體實施例的用于等離子體處理裝置的層疊型組件制造方法示意圖。下面以氣體噴淋頭為例，結合附圖3和附圖4，對本發明進行說明。本領域技術人員應當理解，氣體噴淋頭至少包括圓盤形的具有一定厚度的兩部分層疊而成，即前板和后板。其中，所述前板典型地是由硅或者碳化硅制成的，用于充當等離子體處理裝置的上電極；所述后板典型地是由鋁合金制成的，用于充當安裝板和電極連接板。本發明第一方面提供了一種制造用于等離子反應室的層疊型組件的制造方法，所述制造方法包括如下步驟:首先，執行步驟S11，參見圖4a，提供一個具有至少一個第一接合面14a的前板14，其典型地由硅或者碳化硅制成的，用于充當等離子體處理裝置的上電極；并且，執行步驟S12，提供一個具有至少一個和所述前板14的所述第一接合面14a配合的第二接合面12a的后板12。所述后板12用于充當安裝板和電極連接板。需要說明的是，雖然在本實施例中示例性地按照先執行步驟Sll再執行S12，可是應當理解，執行步驟Sll和S12并沒有具體的順序關系，也可以先執行步驟S12再執行步驟S11，也可以同時執行步驟Sll和步驟S12，兩者之間并沒有必然的先后順序。同時，由于前板和后板的制造方法及其結構在現有技術中已有成熟的技術支持，為簡明起見，在此不在贅述。然后，執行步驟S13，參見圖4b，在前板14的第一接合面14a上施加一層硬性結合層13。典型地，可以PVD、CVD或者蒸發電鍍工藝淀積所述結合層13于所述前板14的第一結合面14a。進一步地，所述結合層13由金屬制成。典型地，所述結合層13是金屬鋁制成。接著，執行步驟S14，并且軟化所述結合層13。在本實施例中，由于金屬鋁具有熔點低，質地軟的特性，在制程中只要采用相對低的溫度就能達到軟化的效果。進一步地，軟化所述結合層所需的溫度范圍為660度左右。可選地，所述軟化所述結合層13的方法選自真空黏合、真空焊接。其中，所述結合層13的厚度取值范圍為0.1mm 2mm。接著，執行步驟S15，參見圖4c，形成包括所述前板14和后板12的氣體噴淋頭1，使得所述結合層13結合所述前板14和后板12的各接合面。具體地，由于結合層13已經得到軟化，其質地變軟并能夠容易產生形變，可選地，可向所述后板12施加一個向下的力，使得其第二接合面12a緊密結合于位于所述前板14上的結合層13。最后，執行步驟S16，將由上述步驟所得的組件冷卻至室溫，再在其上經超聲波鉆孔形成依次穿過所述前板14、結合層13和所述后板12的若干個通孔11，即得到了包括前板14和后板12，并通過結合層13結合所述前板14和后板12的氣體噴淋頭I。根據本發明的一個變化例，參照圖5和圖6，再結合圖1和圖2，本制造方法還可以應用于位于氣體噴淋頭I外圍的上部絕緣環2，其制造方法和氣體噴淋頭I的制造方法類似，其中，包括如下步驟:首先，執行步驟S21，提供一個具有至少一個第一接合面24a的前板24，其典型地由硅或者碳化硅制成的，其可以為整片的，也可以由若干個硅或碳化硅組成的一個圓環。所述前板24用于充當等離子體處理裝置的上部接地電極。并且，執行步驟S22，提供一個具有至少一個和所述前板24的所述第一接合面24a配合的第二接合面22a的后板22。所述后板22是由鋁合金制成的，用于充當連接板和接地連接板。制成后板22的鋁合金選用熔點高于純鋁的材料，使其熔點高于鋁如680度等，所以在兩者結合時只有加熱到鋁熔化溫度再將兩者緊壓就可實現貼合。需要說明的是，雖然在本實施例中示例性地按照先執行步驟S21再執行S22，可是應當理解，執行步驟S21和S22并沒有具體的順序關系，也可以先執行步驟S22再執行步驟S21，也可以同時執行步驟S21和步驟S22，兩者之間并沒有必然的先后順序。同時，由于前板和后板的制造方法及其結構在現有技術中已有成熟的技術支持，為簡明起見，在此不在贅述。然后，執行步驟S23，在前板24的第一接合面24a上施加一層硬性結合層23。典型地，可以PVD、CVD或者蒸發電鍍工藝淀積所述結合層13于所述前板24的第一結合面24a。進一步地，所述結合層23由金屬制成。典型地，所述結合層23是金屬鋁制成。接著，執行步驟S24，并且軟化所述結合層23。在本實施例中，由于金屬鋁具有熔點低，質地軟的特性，在制程中只要采用高溫就能達到軟化的效果。進一步地，軟化所述結合層所需的金屬鋁的熔點為。可選地，所述軟化所述結合層23的方法選自真空黏合、真空焊接。接著，執行步驟S25，參見圖6，形成包括所述前板24和后板22的上部接地環2，使得所述結合層23結合所述前板24和后板22的各接合面。具體地，由于結合層23已經得到軟化，其質地變軟并能夠容易產生形變，可選地，可向所述后板22施加一個向下的力，使得其第二接合面22a緊密結合于位于所述前板24上的結合層23。最后，冷卻至室溫，即得到了上部接地環2。本發明第二方面還提供了一種用于等離子體反應室的層疊型組件，其中，所述層疊型組件按照前述的制造方法制成。典型地所述層疊型組件為一氣體噴淋頭或一上部接地環。進一步地，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。進一步地，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。本發明第三方面還提供了一種等離子體反應室，其中，所述等離子體反應室包括前述的層疊型組件。進一步地，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。進一步地，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。其中背板是是由合金材料制成的厚度大于4mm，鋁金屬結合層厚度小于2mm，第一部件由耐等離子腐蝕的半導體材料制成。其中本發明典型的可以用在上電極也就是氣體噴淋頭上時還需要進一步在疊成材料上鉆取大量氣孔。這些氣孔作為等離子處理時反應氣體分布進入反應腔的擴散通道，為了防止中間結合層的鋁被反應氣體腐蝕，可以選擇在該疊成組件完成并打完孔后再對形成的小孔側壁進行防護處理。防護處理可以是在鋁表面形成陽極化保護層等。由于本發明采用硬性結合層結合層疊型組件的第一部分和第二部分，使得所述層疊型組件不易形變，結合層不易在制程過程中出現物理或化學變化，使得制成的層疊型組件更加穩定、可靠性強。以采用本發明機制制造的氣體噴淋頭為例，如果采用彈性材料作為結合層結合其前板和后板。由于彈性材料的延展性強，容易在制程過程中(例如刻蝕、沉積)受到氣體等物質的腐蝕。并且，由于制程工藝中需要在一定溫度下進行，這也會對彈性材料結合層的性質產生一定影響。由此，甚至導致某些顆粒從彈性材料脫落，游離于在等離子體反應室的制程空間，如果顆粒掉落到制程中的基片上將對基片造成不可逆轉的破壞。而本發明提供的氣體噴淋頭使用壽命長，性能穩定，更加可靠，并且功耗更低。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種制造用于等離子體反應室的層疊型組件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步驟: 提供一個具有至少一個接合面的第一部分； 提供一個第二部分具有至少一個和所述第一部分的所述接合面配合的接合面； 在所述第一部分的接合面上施加一層金屬結合層； 第二部分的結合面緊貼所述金屬結合層； 加溫軟化所述金屬結合層； 冷卻所述疊成型組件，形成包括所述第一部分和所述第二部分的層疊型組件，使得所述結合層結合所述第一部分和所述第二部分的各接合面。
2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金屬結合層材料的熔點小于等于所述第一部分和第二部分的材料的熔點。
3.根據權利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述結合層是金屬鋁，第二部分是由招合金制成。
4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述第一部分的接合面上采用PVD、CVD或者蒸發電鍍工藝淀積所述金屬結合層，厚度大于0.1mm小于2_。
5.根據權利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述金屬結合層熔點溫度下軟化所述結合層。
6.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述軟化所述結合層的方法包括真空黏合、真空焊接、聞溫鍛接。
7.根據權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分是由碳化硅或硅材料制成。
8.根據權利要求1至7任一項所述的制造方法，其特征在于，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。
9.根據權利要求1至7任一項所述的制造方法，其特征在于，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。
10.一種用于等離子體反應室的層疊型組件，其特征在于，所述層疊型組件按照權利要求I至7任一項所述的制造方法制成。
11.根據權利要求10所述的層疊型組件，其特征在于，所述層疊型組件包括氣體噴淋頭，其中，所述第一部分包括用于充當所述等離子反應室的上電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和電極連接的后板。
12.根據權利要求10所述的層疊型組件，其特征在于，所述層疊型組件包括上部接地環，其中，所述第一部分包括充當上部接地電極的前板，所述第二部分包括用于充當安裝板和接地連接的后板。
13.一種用于等離子體反應室的層疊型組件，其特征在于，所述等離子體反應室包括一個反應腔，所述反應腔包括圍繞一等離子加工區，所述的層疊型組件包括第一部件，所述第一部件包括第一表面面向等離子加工區，以及一第二表面背向等離子加工區， 還包括一個第二部件通過中間的金屬結合層與第一部件的第二表面相結合固定，其中第二部件是由金屬材料制成的厚度大于4mm，金屬結合層厚度小于2mm，第一部件由耐等離子腐蝕的半導體材料制成。
14. 根據權利要求13所述的等離子體反應室，其特征在于，所述金屬結合層是鋁，所述第二部件是有熔點高于鋁的金屬材料制成。
全文摘要
本發明提供了一種用于等離子體反應室的層疊型組件的制造方法，其中，包括如下步驟提供一個具有至少一個接合面的第一部分；提供一個具有至少一個和所述第一部分的所述接合面配合的接合面的第二部分；在所述第一部分的接合面上施加一層硬性結合層；軟化所述結合層；形成包括所述第一部分和所述第二部分的層疊型組件，使得所述結合層結合所述第一部分和所述第二部分的各接合面。本發明還提供了依上述制造方法制造的層疊型組件，以及包括該層疊型組件的等離子體反應室。本發明提供的層疊型組件穩定性更好，可靠性強。
文檔編號H01J37/02GK103177912SQ201110431488
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者周旭升, 徐朝陽, 賀小明, 王曄 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司