电极组件和半导体工艺设备的制作方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种电极组件和半导体工艺设备。


背景技术：

2.在集成电路制造工艺中，刻蚀机一般用于在晶圆表面通过等离子体轰击的方式刻出各式各样的沟槽。在刻蚀过程中，需要在工艺腔室内形成强电场，以使工艺腔室内的工艺气体可以在强电场的作用下被电离分解，以产生等离子体。产生的等离子体在电场及流场的作用下高速移动，轰击晶圆表面。
3.为了产生理想强度和方向的电场，相关技术中，工艺腔室包括匹配器、多个射频连接柱和线圈。具体的，匹配器通过多个射频连接柱与线圈相连，以通过匹配器向线圈输入一定强度的电流，使得线圈产生的电场可以穿过介质窗进入工艺腔室内部。射频连接柱包括上连接柱和下连接柱，其中，上连接柱设置有插头，下连接柱设置有插槽。上连接柱通过插头插入插槽与下连接柱相连。
4.在对工艺腔室进行维护的过程中，需要打开工艺腔室，通过分离上连接柱和下连接柱进而将匹配器和线圈分离。维护结束后合腔过程当中，上、下连接柱的连接处又需要接合在一起，但是多个射频连接柱难以同时完美对中，合腔较为困难。


技术实现要素：

5.本发明公开一种电极组件和半导体工艺设备，以解决半导体工艺设备合腔困难的问题。
6.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
7.本发明所述的电极组件包括线圈和匹配器，线圈和匹配器至少一者的连接端上设有导电弹片，且线圈通过导电弹片选择性的与匹配器相连。
8.基于本发明所述的电极组件，本发明还提供一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备本发明所述的电极组件。半导体工艺设备还包括反应腔室，反应腔室包括腔体和设置于腔体上方的介质窗，线圈设置于介质窗的背离腔体的一侧，电极组件用以向反应腔室加载射频能量。
9.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
10.本发明实施例公开的电极组件中，线圈和匹配器中至少一者的连接段设置有导电弹片，以使线圈的连接端和匹配器的连接端可以通过导电弹片抵触相连。在半导体工艺设备合腔的过程中，无需线圈的连接端和匹配器的连接端相互对中，也能够实现线圈的连接端和匹配器的连接端相连，进而可以降低线圈的连接端与匹配器的连接端连接的难度。进而降低半导体工艺设备合腔的难度。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
12.图1为本发明一种实施例公开的线圈的连接端和匹配器的连接端分离的示意图；
13.图2为本发明一种实施例公开的线圈的连接端和匹配器的连接端连接的示意图；
14.图3为本发明第一种实施例公开的线圈的连接端的俯视图；
15.图4为本发明第一种实施例公开的线圈的连接端的局部示意图；
16.图5为本发明第一种实施例公开的线圈的连接端或匹配器的连接端与导电弹片的装配示意图；
17.图6为本发明第二种实施例公开的线圈的连接端或匹配器的连接端的局部示意图；
18.图7为本发明第二种实施例公开的线圈的连接端或匹配器的连接端与导电弹片的装配示意图；
19.图8为本发明一种实施例公开的导电弹片的连接部展开后的示意图；
20.图9为本发明一种实施例公开的导电弹片的连接部弯折后的示意图；
21.图10为本发明第二种实施例公开的线圈的连接端或匹配器的连接端的俯视图；
22.图11为本发明一种实施例公开的半导体工艺设备的示意图；
23.图12为相关技术的射频连接柱的示意图；
24.图13为相关技术中射频连接柱各位置的电场强度。
25.图中：101-上射频柱；102-下射频柱；103-导向套筒；100-安装槽；110-定位槽；200-连接柱；300-导电弹片；310-连接部；311-安装部；312-子连接部；320-抵接部；400-缓冲腔；500-连接头；600-反应腔室；610-腔体；620-介质窗；700-线圈；800-匹配器。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.以下结合图1至图13，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
28.参照图1、图2和图11，本发明所述的电极组件包括线圈700和匹配器800，线圈700和匹配器800至少一者的连接端上设有导电弹片300，且线圈700通过导电弹片300选择性的与匹配器800相连。
29.一种或多种可选的实施例中，线圈700的连接端设置导电弹片300。示例性地，线圈700的连接端可通过导电弹片300止抵于匹配器800的连接端，以实现线圈700与匹配器800相连。
30.一种或多种可选的实施例中，匹配器800的连接端设置导电弹片300。示例性地，匹配器800的连接端可通过导电弹片300止抵于线圈700的连接端，以实现匹配器800与线圈700相连。
31.一种或多种可选的实施例中，匹配器800的连接端和线圈700的连接端均设置有导电弹片300。在匹配器800的连接端与线圈700的连接端相连的情况下，匹配器800的连接端的导电弹片300可与线圈700的连接端的导电弹片300止抵相连。
32.需要说明的是，线圈700通过导电弹片300选择性的与匹配器800相连，即线圈700与匹配器800通过导电弹片300可拆卸相连，以使线圈700和匹配器800之间可以根据需要拆断或连接。
33.上述实施例所述的电极组件中，匹配器800的连接端和线圈700的连接端通过导电弹片300止抵相连。即只需匹配器800的连接端和线圈700的连接端至少部分相对，即可通过导电弹片300连接匹配器800的连接端和线圈700的连接端。因此，在匹配器800与线圈700连接的过程中，上述实施例所述的电机组件对匹配器800的连接端和线圈700的连接端的对中要求低，进而降低半导体工艺设备的合腔难度。
34.另外，匹配器800的连接端和线圈700的连接端通过导电弹片300止抵相连，可以直接观察导电弹片300是否与匹配器800的连接端或线圈700的连接端抵触相连，进而便于作业人员检测匹配器800的连接端和线圈700的连接端的连接状态。因此，上述实施例中所述的电极组件可以降低合腔过程中，匹配器800的连接端和线圈700的连接端连接状态的检测难度。
35.示例性地，在合腔完成后，如果作业人员观测到匹配器800的连接端和线圈700的连接端之间具有隔断匹配器800的连接端和线圈700的连接端的间隙，可直接调整对应的匹配器800的连接端和/或线圈700的连接端，以使匹配器800的连接端和线圈700的连接端之间可以抵触相连。
36.一种可选地实施例中，匹配器800的连接端和/或线圈700的连接端在匹配器800连接端和线圈700的连接端对接的方向上的高度可调节。示例性地，匹配器800连接端和线圈700的连接端对接的方向第一方向。匹配器800的连接端与匹配器800主体结构之间活动配合，以使匹配器800的连接端可相对匹配器800主体结构沿第一方向移动，进而实现匹配器800的连接端在第一方向上的高度可调节。
37.需要说明的是，线圈700的连接端和匹配器800的连接端的对接方向是指：线圈700的连接端和匹配器800的连接端相连接的过程中，匹配器800的连接端和线圈700的连接端相对移动的方向。
38.参照图11，一种可选的实施例中，匹配器800设置于线圈700的上方。因此，线圈700的连接端和匹配器800的连接端的对接方向可以为竖直方向。
39.示例性地，匹配器800的连接端与匹配器800主体结构之间活动配合的方式有很多，例如：滑动配合、螺纹配合和/或弹性配合等，为此，本实施例不限定匹配器800的连接端与匹配器800主体结构之间活动配合的具体方式。
40.并且，在匹配器800的连接端与线圈700的连接端出现偏差的情况下，匹配器800的连接端与线圈700的连接端在连接的过程中，只有水平接触，不会出现沿第一方向的摩擦力，进而可以避免开腔过程中，匹配器800的连接端和线圈700的连接端之间的摩擦力扯坏线圈700。
41.在实际生产过程中，在线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间完全偏离的情况下，即线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间无相对的部分。作业人员可以通过调整线圈700的连接端和/或匹配器800的连接端，以使线圈700的连接端和匹配器800的连接端至少部分对。
42.需要说明的是，由于线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间是通过弹性导电
片300抵触相连，进而作业人员可以在合腔后直接观察各线圈700的连接端和匹配器800的连接端的位置关系判断线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间是否完全偏离。示例性地，在实际生产过程中，作业人员发现线圈700的连接端和匹配器800的连接端完全偏离，并且可以手动调节线圈700的连接端和匹配器800的连接端，使得线圈700的连接端和匹配器800的连接端至少部分相对。
43.参照图12，相关技术中，射频连接柱包括上射频柱101、下射频柱102和导向套筒103。具体的，下射频柱102与上射频柱101相连的一端设置有插槽，以使上射频柱101可以插入插槽与下射频柱102相连。为了保证上射频柱101和下射频柱102连接的稳定性，插槽的口径与上射频柱101的外径的差值不能够太大。为此，在上射频柱101和下射频柱102连接的过程中，需要将上射频柱101与下射频柱102的插槽对中，以确保上射频柱101能够插入插槽内。
44.并且为了降低将上射频柱101与插槽对中的难度。在下射频柱102上套设有导向套筒103。导向套筒103靠近上射频柱101的一端设置有倒角倾斜面。参照图11，在上射频柱101插入插槽的过程中，如果上射频柱101与插槽出现偏差，上射频柱101先抵触于导向套筒103的倒角倾斜面上，使得上射频柱101可沿倒角倾斜面滑动，直至上射频柱101插入插槽内。
45.图13为工艺过程中，安装导向套筒103和无导向套筒103的情况下，射频连接柱各位置的电场强度。其中，实线为安装有导向套筒103的情况下，电场强度随位置变化关系。虚线为不安装导向套筒103的情况下，电场强度随位置变化关系。显然，安装有导向套筒103的情况下电场强度的峰值远高于没有安装导向套筒103的情况下电场强度的峰值。一般情况下，安装有导向套筒103的情况下的电场强度的峰值比没有安装导向套筒103的情况下电场强度的峰值约高出150000v/m。
46.由于导向套筒103通过装配的方式安装于下射频柱102上，进而使得导向套筒103的内侧壁与下射频柱102的外侧壁之间具有安装间隙。在工艺过程中，导向套筒103与下射频柱102之间的间隙导致下射频柱102与导向套筒103之间的电场强度增加，进而增加了射频连接柱产生电弧的几率。
47.需要说明的是，电弧的发生伴随着放热。由于相关技术中为了保证导向套筒103的绝缘性，导向套筒103采用树脂材料。因此，射频连接柱发生电弧容易导致导向套筒103碳化，甚至冒烟起火，带来安全隐患。
48.本发明所述的电极组件中，无需设置导向套筒103。因此，上述实施例有益于减小电场强度的峰值，避免线圈700和匹配器800的连接处产生电弧，消除或降低线圈700和匹配器800的连接处因为产生电弧而升温起火的风险。
49.需要说明的是，在线圈700的连接端向靠近匹配器800的连接端的方向移动过量的情况下，导电弹片300会在线圈700的连接端和匹配器800的连接端的挤压下形变，进而避免线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间出现刚性挤压，保护线圈700和匹配器800的连接端。并且，由于线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间是通过导电弹片300抵触连接，即线圈700与匹配器800的连接处只有垂直于线圈700和匹配器800的拆离方向的表面接触。因此，在线圈700的连接端相对匹配器800的连接端出现偏移的情况下，线圈700的连接端与匹配器800的连接端之间不会产生沿线圈700的连接端和匹配器800的连接端的拆离方向的摩擦阻力。需要说明的是，线圈700的连接端和匹配器800的连接端的拆离方向是指：线
圈700和匹配器800的连接关系在拆断的过程中，匹配器800的连接端相对线圈700的连接端移动的方向。
50.示例性地，上述实施例所述的电极组件可以用于半导体工艺设备。示例性地，匹配器800通过导电弹片300与线圈700相连，以使匹配器800输出的电流可传输至线圈700。示例性地，半导体工艺设备可以为刻蚀机。
51.参照图4至图7，线圈700和匹配器800至少一者的连接端部具有安装槽100，导电弹片300位于安装槽100，且导电弹片300止抵于安装槽100的内侧壁，导电弹片300的顶部的表面高于安装槽100的侧壁的顶面，以使导电弹片300至少部分凸出于安装槽100。
52.上述实施例中，安装槽100的槽壁对导电弹片300实施限位，以防止导电弹片300的边缘受力后沿线圈700或匹配器800的连接端滑动，进而避免导电弹片300沿其边缘的延伸方向展开，防止导电弹片300的形变量过大。并且，安装槽100的槽壁对导电弹片300实施限位还有益于导电弹片300在线圈700和匹配器800拆断后恢复形变。
53.一种可选的实施例中，导电弹片300的顶部的表面为背离与其对应设置的安装槽100的槽底，且凸出于安装槽100的弧形曲面。参照图5、图6和图8，导电弹片300可以设置为弧形弹片，以使导电弹片300可以与线圈700的连接端或匹配器800的连接端之间形成缓冲腔400。
54.上述实施例中，在导电弹片300受到挤压的情况下，导电弹片300的顶部发生形变，进而使得导电弹片300的顶部可以向靠近线圈700的连接端的端面或匹配器800的连接端的端面的方向移动，即缓冲腔400被压缩。该方案不仅可以弥补线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间的装配误差，还可以利用导电弹片300产生的弹力提高线圈700和匹配器800之间连接的稳固性。
55.一种可选的实施例，安装槽100的形状与导电弹片300的形状相适配，即导电弹片300的边缘均可与安装槽100的内侧壁止抵限位。该实施例可提高导电弹片300各方向上的抗挤压的能力以及增强导电弹片300各方向上恢复形变的能力，有益于提高导电弹片300在各方向上抗压性能的一致性。
56.参照图5、图6和图8，一种可选的实施例中，导电弹片300包括连接部310和抵接部320，连接部310环绕抵接部320设置，连接部310远离抵接部320的一侧止抵于安装槽100的内侧壁，线圈700通过抵接部320与匹配器800相连。示例性地，连接部310沿抵接部320的边缘设置。
57.上述实施例中，在导电弹片300受到挤压的情况下，连接部310发生形变，进而使得抵接部320可以向靠近安装槽100的底面的方向移动。该方案可以利用连接部310的形变弥补线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间在其对接方向的装配误差，还可以利用连接部310产生的弹力使得抵接部320可以与线圈700的连接端或匹配器800的连接端保持抵触状态，进而提高线圈700的连接端和匹配器800的连接端通过导电弹片300止抵相连的稳固性。
58.参照图8，连接部310包括多个子连接部312，相邻两个子连接部312相互拼接形成连接部310。示例性地，在导电弹片300的连接部310展开后，即多个子连接部312与抵接部320齐平的情况下，相邻的两个子连接部312之间形成有间隙或开口。为此，在制作导电弹片300的过程中，可以沿导电弹片300的边缘开设多个开口，以形成多个子连接部312。进一步
地，将多个子连接部312弯折，以形成导电弹片300。进一步地，多个子连接部312沿子连接部312与抵接部320连接处弯折后，子连接部312中形成相邻的两个子连接部312之间的间隙的边缘相互拼接。
59.参照图3，相邻两个子连接部312相互拼接，使得各子连接部312之间可以相互分散自身受到的作用力，进而提高抵接部320各侧受力的均匀性，有益于增加抵接部320中与两个子连接部312之间相对部分的强度，提高导电弹片300的恢复形变的性能。
60.上述实施例中，多个子连接部312沿抵接部320的周向均匀分布，可以提高抵接部320延其外周方向受力的均匀性。一种可选的实施例中，抵接部320背离安装槽100的一侧设置为平面，以增加导电弹片300中止抵连接的部分的面积，提高线圈700与匹配器800连接处的稳定性。
61.一种可选的实施例中，子连接部312拼接成的连接部310形状为弧形，且连接部310背离安装槽100底部的一侧形成弧形凸面。参照图3、图5和图7，在抵接部320为圆形导电片的情况下，连接部310在沿抵接部320直径方向的截面为弧形。该实施例可以增加连接部310的弹性，可以有效避免抵接部320向缓冲腔400内凹陷。
62.参照图10，抵接部320的形状的种类有很多。示例性地，抵接部320还可以为四边形、椭圆形或六边形等形状的导电片。为此，本实施例不限抵接部320的具体形状。
63.参照图8和图9，连接部310和抵接部320为一体结构。连接部310和抵接部320形成一体结构的加工方法有很多。示例性地，连接部310和抵接部320之间可以通过注塑、冲压或焊接形成一体结构。为此，本实施例不限定连接部310和抵接部320形成一体结构的具体方法。
64.一种可选的实施例中，安装槽100的深度为1mm至2mm。示例性地，抵接部320的中心距离安装槽100的底面的距离为2mm至4mm。该实施例可以使抵接部320与安装槽100的底面之间可以形成足够的缓冲空间。并且，可以使抵接部320至少部分凸出于安装槽100的侧壁的顶面，以使线圈700的连接端和匹配器800的连接端通过弹性导电片300连接后，线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间可以形成间隙，进而可以避免线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间刚性挤压。
65.一种可选的实施例中，线圈700的连接端和匹配器800的连接端为圆柱形。示例性地，线圈700的连接端和匹配器800的连接端的直径为12mm至15mm。进一步地，安装槽100的槽壁厚度为1mm至2mm。
66.示例性地，在导电弹片300的连接部310展开后，子连接部312远离抵接部320的一侧距离抵接部320中心的距离为第一距离。安装槽100的内侧壁中与子连接部312对应相连的位置距离安装槽100中心的距离为第二距离。示例性地，第一距离大于第二距离，以使导电弹片300安装于安装槽100内后，连接部310可凸向远离安装槽100的底面的一侧。即抵接部320与安装槽100的底面之间形成缓冲腔400。
67.示例性地，可以根据抵接部320与安装槽100的底面之间形成缓冲腔400的大小设置第一距离和第二距离的大小。示例性地，第一距离与第二距离之间的差值为2mm。进一步地，抵接部320边缘距离抵接部320中心的距离小于与之对应的安装槽100的内侧壁距离安装槽100中心的距离。示例性地，抵接部320边缘距离抵接部320中心的距离与安装槽100的内侧壁距离安装槽100中心的距离之间的差值为1mm。
68.上述实施例所述的电极组件可以在线圈700的连接端和匹配器800的连接端通过导电弹片300连接后，在线圈700的连接端和匹配器800的连接端之间可以形成1.5mm至2mm的间隙，导电弹片300在安装后能够凸出安装槽100的顶面2mm以上，。
69.参照图3和图5，一种可选的实施例，连接部310与线圈700的连接端焊接固定，和/或连接部310与匹配器800的连接端焊接固定。该实施例可以进一步提高导电弹片300与线圈700的连接端安装的稳固性，或者提高连接部310与匹配器800的连接端安装的稳固性。
70.参照图6和图7，另一种可选的实施例中，连接部310具有安装部311，安装部311沿连接部310的边缘向外延伸，安装槽100的内侧壁设有定位槽110，安装部311至少部分位于定位槽110。该实施例可以利用安装部311至少部分嵌入定位槽110实现导电弹片300可拆卸安装，以便于更换导电弹片300。
71.线圈700和匹配器800的连接端均包括连接柱200和连接头500。示例性地，连接柱200和连接头500。导电弹片300设置于连接头500的背离连接柱200的一端，连接头500的横截面积大于连接柱200的横截面积。
72.上述实施例可以增加线圈700和匹配器800的连接端的端面面积，进而有益于增加导电弹片300的面积，以达到增加线圈700和匹配器800的连接端可偏移的范围，以便于线圈700的连接端和匹配器800的连接端相连。示例性地，连接头500的横截面积为连接头500中垂直于电流经过连接头500的方向的截面面积。同理，连接柱200的横截面积为连接柱200中垂直于电流经过连接柱200的方向的截面面积。
73.一种可选的实施例中，线圈700的连接端和匹配器800的连接端的数量均为多个，且线圈700的连接端与匹配器800的连接端一一对应。
74.一种可选的实施例中，导电弹片300为金属材质制成，例如：铜片。导电弹片设置为铜片，不仅可以保证导电弹片300具较好的导电性能，还可以降低导电弹片的硬度，进而有益于导电弹片300通过形变弥补匹配器800连接端和线圈700连接端之间的装配误差。另外，铜为较为常见的金属材料，进而有益于降低导电弹片300的制造成本。
75.基于本发明所述的电极组件，本发明还提供一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括本发明任意一项实施例所述的电极组件。进一步地，参照图11，该半导体工艺设备还包括反应腔室600，反应腔室600包括腔体610和设置于腔体610上方的介质窗620，线圈700设置于介质窗620的背离腔体610的一侧，电极组件用以向反应腔室600加载射频能量。
76.在半导体工艺设备需要开腔检修的情况下，即需要打开反应腔室600的情况下，需要向将匹配器800抬起。上述实施例中，线圈700的连接端通过导电弹片300选择性的和匹配器800的连接端，即线圈700的连接端通过导电弹片300与匹配器800的连接端可拆卸相连，以便于半导体工艺设备需要开腔检修。
77.示例性地，本发明所述的半导体工艺设备可以为刻蚀机。
78.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
79.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。