CN120221370A - 等离子体处理设备、上电极组件及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种上电极组件，设置在等离子体处理设备的反应腔的顶部，包括：安装基板和气体喷淋头，所述安装基板和气体喷淋头通过紧固装置连接固定；设置在所述安装基板和气体喷淋头之间的热电连接组件，所述热电连接组件包括凸起环和覆盖膜，所述覆盖膜设在气体喷淋头的顶面，所述凸起环沿安装基板的周向设置，所述凸起环包括相对的第一端和第二端，所述第一端固定在安装基板的底面，所述第二端嵌入所述覆盖膜中，且该第二端始终与所述覆盖膜保持接触，用于将所述上电极组件分隔为至少两个通气区域；本发明节省了材料消耗，且通过始终接触的凸起环和覆盖膜稳定实现安装基板和气体喷淋头之间的热电传导以及各通气区域之间的相互隔离。

Description

等离子体处理设备、上电极组件及其装配方法

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种等离子体处理设备、上电极组件及其装配方法。

背景技术

真空处理设备广泛应用于半导体工业，等离子体处理设备是常用的一种真空处理设备。等离子体处理设备的工作原理是借助射频耦合放电产生等离子体，进而利用等离子体进行沉积、刻蚀等加工工艺。

其中，具有上下两个电极的电容耦合等离子体(CCP)刻蚀设备是主要的等离子体处理器之一。下电极一般为基座上方的静电吸盘，上电极组件一般包括安装基板和设置在该安装基板下方的气体喷淋头，该安装基板和气体喷淋头通过螺栓连接，多条气体通道由上至下地贯穿该安装基板和气体喷淋头，所述气体通道用于向反应腔内部输送工艺气体，该工艺气体在上下电极的作用下解离为等离子体，与基片的表面发生反应使得基片表面的形貌发生改变，从而完成刻蚀过程。

目前，为了对基片表面不同区域分别进行气体调节，在安装基板和气体喷淋头之间设置橡胶圈，将下电极组件分隔为至少两个同心的通气区域，从而实现不同区域之间气体的独立控制。为了实现对气体喷淋头温度以及整个射频回路的稳定控制，又会在安装基板和气体喷淋头之间放置特殊的导热垫片(shim)来实现热和电的传导。这种橡胶圈以及导热垫片的分隔方式在常温组装等离子体设备时，安装基板和气体喷淋头能够紧密贴合，但在等离子体设备使用中，由于安装基板和气体喷淋头的热膨胀系数不同(安装基板一般为金属，气体喷淋头为硅或碳化硅)，从而在工艺高温下，安装基板和气体喷淋头之间会产生间隙，气体喷淋头下方的等离子体扩散进入该间隙中，进而接触到橡胶圈和导热垫片，随着CCP刻蚀设备的长时间多次使用，橡胶圈和导热垫片会逐渐被等离子体腐蚀，不仅增加材料的消耗，橡胶圈和导热垫片被腐蚀还会影响安装基板与气体喷淋头的接触，影响二者之间的导热和导电效果，进而影响气体喷淋头下方的等离子体对基片的处理效果。

综上所述，等离子体处理设备中需要开发一种新的上电极组件，能够在不同温度下稳定实现上电极组件不同区域之间的气体隔离，且安装基板和气体喷淋头之间也能实现稳定的热电传导。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体处理设备、上电极组件及其装配方法，以解决目前的上电极组件在分隔不同气体区域时，安装基板和气体喷淋头之间产生明显间隙，等离子体进入该间隙内消耗热电连接组件，进而影响安装基板和气体喷淋头之间的接触导致二者之间导热和导电效果变差的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种上电极组件，设置在等离子体处理设备的反应腔的顶部，包括：安装基板和气体喷淋头，所述安装基板和气体喷淋头通过紧固装置连接固定；设置在所述安装基板和气体喷淋头之间的热电连接组件，所述热电连接组件包括金属的凸起环和覆盖膜，所述覆盖膜设在气体喷淋头的顶面，所述凸起环沿安装基板的周向设置，所述凸起环包括相对的第一端和第二端，所述第一端固定在安装基板的底面，所述第二端嵌入所述覆盖膜中，且该第二端始终与所述覆盖膜保持接触，用于将所述上电极组件分隔为至少两个通气区域。

可选地，所述凸起环的纵截面为锥形，其第一端面积大于第二端面积。

可选地，所述凸起环的第二端在嵌入所述覆盖膜中后，所述凸起环的第二端与所述气体喷淋头的顶面之间具有所述覆盖膜。

可选地，所述覆盖膜均匀覆盖在所述气体喷淋头的顶面，该覆盖膜的厚度大于100μm。

可选地，所述覆盖膜和所述安装基板的材质相同。

可选地，所述凸起环的硬度不小于所述覆盖膜的硬度。

可选地，所述凸起环和覆盖膜均由铝制成，所述凸起环与所述安装基板一体成型，所述覆盖膜通过热蒸发或气相沉积的方式覆盖在所述气体喷淋头的顶面。

可选地，所述安装基板的底面由第一部分和第二部分组成，所述第一部分设有所述凸起环，所述安装基板暴露在反应腔内的部分和所述安装基板底面与覆盖膜之间在工艺温度下产生间隙的位置对应处的第二部分均覆盖有阳极氧化涂层。

可选地，所述上电极组件中分散地设有多个气体通道，每个气体通道均贯穿所述安装基板和气体喷淋头，所述气体通道用于向所述反应腔内输入工艺气体。

可选地，所述凸起环可设置为N个，所述凸起环与所述安装基板同心设置，该些凸起环将所述上电极组件分隔为N+1个同心的通气区域，所述气体通道分布在所述通气区域中。

可选地，外圈的凸起环的第一端面积大于内圈的凸起环的第一端面积。

可选地，每个所述凸起环包括至少两个同心的凸起子环。

本发明第二方面提出了一种等离子体处理设备，包括：反应腔，反应腔内具有一用于放置待处理基片的基座，一与所述基座相对设置的位于反应腔顶部的上述的上电极组件；一射频电源连接到所述基座，一反应气体供应通道连通所述上电极组件的气体通道，所述凸起环将上电极组件分隔为多个通气区域，以实现不同通气区域的气体独立控制。

本发明第三方面提出了一种上电极组件的装配方法，包括以下步骤：

在气体喷淋头的顶面覆盖一层覆盖膜，在安装基板的底面沿周向设置凸起环；

将所述凸起环压合嵌入所述覆盖膜中，从而将安装基板和气体喷淋头分隔为多个通气区域；

通过紧固装置连接固定气体喷淋头和安装基板，形成上电极组件；

其中，所述气体喷淋头和安装基板上设有多个贯穿的气体通道，连接所述气体喷淋头和安装基板时将对应的气体通道对齐。

可选地，在气体喷淋头的顶面通过热蒸发或气相沉积的方式均匀覆盖所述覆盖膜。

可选地，在安装基板的底面设置凸起环后、将所述凸起环嵌入所述覆盖膜中前，在所述安装基板暴露在反应腔内的部分和安装基板底面与覆盖膜之间在工艺温度下产生间隙的位置对应处的第二部分覆盖阳极氧化涂层。

可选地，在安装基板的底面设置多个同心的凸起环。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

本发明提出的上电极组件中，通过在安装基板和气体喷淋头之间设置热电连接组件，其中热电连接组件包括凸起环和覆盖膜，所述覆盖膜设在气体喷淋头的顶面，所述凸起环沿安装基板的周向设置，所述凸起环的第二端嵌入覆盖膜中并控制二者在室温和工艺温度下始终保持接触，从而起到分隔通气区域的目的；并且通过始终接触的凸起环和覆盖膜稳定实现安装基板和气体喷淋头之间的热电传导以及各通气区域之间的相互隔离；本方案通过金属材质的热电连接组件代替有机材质的热电连接组件，避免了等离子体对有机材质的热电连接组件的消耗；

本方案通过采用与安装基板相同材质的覆盖膜，进一步加强安装基板与气体喷淋头之间的热传导，所述覆盖膜与安装基板的膨胀系数和热传导系数相同，从而热量更快地从气体喷淋头传导至安装基板，进而气体喷淋头和安装基板的形变程度小，二者之间形成的间隙也较小，进入该间隙的等离子体随之变少，进一步减少等离子体对热电连接组件的消耗；

本方案通过设置包括至少两个凸起子环的凸起环，扩大气体喷淋头与安装基板之间的热传导面积，进一步加快二者之间的热量传导速率，减小热量累积对气体喷淋头与安装基板的形变影响，减小二者之间的间隙，且进一步保证了凸起环与覆盖膜之间的接触，从而更好地隔离不同通气区域；

本方案设置外圈的凸起环的第一端面积大于内圈的凸起环的第一端面积，加快上电极组件外圈的热量传导速度，减少热量在气体喷淋头外圈的累积，从而减小气体喷淋头与安装基板的外圈形变度，使二者的外圈之间也不易产生明显间隙，减少进入间隙的等离子体。

附图说明

图1为一种电容耦合等离子体(CCP)处理设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的反应腔和上电极组件的结构示意图；

图3为本发明实施例的热电连接组件的部分结构示意图；

图4为本发明实施例的上电极组件的部分结构示意图；

图5为本发明实施例的安装基板的仰视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

目前的电容耦合等离子体(CCP)处理设备，如图1所示，包括反应腔100，所述反应腔100内包括一气体喷淋头150和一与所述气体喷淋头150相对设置的基座180，该气体喷淋头150与基座180之间形成反应区域。所述气体喷淋头150与其上方的安装基板120连接固定，该气体喷淋头150与安装基板120共同作为反应腔的上电极组件，多条气体通道130由上至下的贯穿该上电极组件。

其中，为实现反应区域内不同区域的气体独立控制，通过多个热电连接组件140将上电极组件分隔为多个通气区域，该热电连接组件140一般包括：开设在安装基板120的下表面的多个同心的环形槽141，设置在每个环形槽141内并与该环形槽141匹配的环形橡胶圈142，以及设置在安装基板120下表面与气体喷淋头150上表面之间的导热垫片143，且该导热垫片143与橡胶圈142在水平方向上错开；通过将多个环形槽141和橡胶圈142设置在安装基板120与气体喷淋头150之间，将上电极组件分隔为多个同心的通气区域，所述多条气体通道130分布在该些通气区域中，不同通气区域内的气体通道130互不相通，并通过所述导热垫片143实现安装基板120与气体喷淋头150之间的热电传导。

在室温下组装上述等离子体处理设备时，可以控制安装基板120的下表面与气体喷淋头150的上表面紧密贴合，但在工艺过程中，反应腔100的温度升高至工艺温度时，气体喷淋头150下方的等离子体接触气体喷淋头150，高温等离子体将热量传导至气体喷淋头150内，由于安装基板120与气体喷淋头150相接触以及热电连接组件140的存在，热量又从气体喷淋头150传导至安装基板120，所述安装基板120中设有制冷管路，从而将传导至安装基板120的热量带走，上述过程中，安装基板120和气体喷淋头150均受热升温，但由于安装基板120与气体喷淋头150的材质不相同，安装基板120一般为金属，比如铝等，气体喷淋头150一般为硅或碳化硅，二者的热传导系数和热膨胀系数均不同(铝的热传导系数和热膨胀系数均大于硅或碳化硅)，因此安装基板120的受热膨胀幅度大于气体喷淋头150，从而安装基板120与气体喷淋头150之间会出现分布不均匀的间隙，此时热量从气体喷淋头150传递至安装基板120时，需要更多地依靠热电连接组件140，但由于热电连接组件140主要是有机材质的橡胶圈142和导热垫片143，其热传导速率明显降低，导致热量在气体喷淋头150内累积，该累积在气体喷淋头150内的热量还会影响安装基板120的下部，从而使气体喷淋头150和安装基板120的下部形变增大，导致安装基板120与气体喷淋头150之间的间隙扩大，反应区域内的等离子体扩散进入二者之间的间隙中，进而接触到导热垫片143和橡胶圈142，由于等离子体中包括C₄F₈、O₂等气体解离形成的活性基团，该些活性基团会腐蚀有机材质的橡胶圈142和导热垫片143；随着等离子体处理设备的长时间、多次使用，该导热垫片143和橡胶圈142逐渐被等离子体中的活性基团腐蚀，导致热电连接组件140材料(导热垫片143和橡胶圈142)的损耗，随着导热垫片143和橡胶圈142的腐蚀愈加严重，还会影响安装基板120与气体喷淋头150之间的接触与热电传导。当橡胶圈142被腐蚀的更严重时，还会影响不同通气区域之间的气体通道130的隔离，从而无法独立控制不同区域内的气体。

为解决上述问题，本发明公开一种上电极组件，通过在安装基板的底面设置与安装基板同心的金属凸起环，并在气体喷淋头的顶面设置金属覆盖膜，从而将安装基板和气体喷淋头压合固定时，凸起环陷入覆盖膜中，并在工艺过程中，保持凸起环与覆盖膜接触形成密封，将上电极组件分隔为至少两个通气区域，由于本发明的安装基板和气体喷淋头之间无需使用有机材质的橡胶圈和导热垫片作为热电连接组件分隔不同通气区域，本发明的热电连接组件不存在易被等离子体中的C₄F₈、O₂等气体解离形成的活性基团腐蚀的缺陷，减少了热电连接组件的材料损耗，同时该上电极组件还能在不同温度(尤其是工艺温度)下均能稳定实现不同通气区域之间的气体隔离，为实现不同通气区域的气体独立控制提供了基础，以及，金属材质的热电连接组件实现了安装基板与气体喷淋头之间稳定的热电传导。

以下将结合附图对本发明实施例进行具体描述。

如图2所示，本实施例的一种等离子体设备的反应腔200，包括大致为圆柱形的反应腔侧壁160，该反应腔200内包括上方的上电极组件和一与所述上电极组件相对设置的基座180，所述基座180上方设有一静电吸盘，用于承载待处理的基片170，该静电吸盘同时作为下电极，所述上电极组件和下电极之间为反应区域；多条气体通道230由上至下的贯穿该上电极组件，每条气体通道230均连通气体缓冲器110与气体喷淋头150下方的所述反应区域，所述气体缓冲器110还通过外部的反应气体供应通道与工艺气体源连接，进而通过气体通道230向反应区域喷射工艺气体；低频和高频功率通过匹配网络190施加到上电极组件或下电极之一，在反应区域内产生射频电场，将所述工艺气体解离为等离子体，在基片170的表面发生刻蚀反应。

所述上电极组件包括：安装基板220，连接在该安装基板220下方的圆盘形的气体喷淋头250，以及，设置在该安装基板220与气体喷淋头250之间的热电连接组件240；所述热电连接组件240包括：设置在气体喷淋头250顶面的覆盖膜242，以及，沿所述安装基板220的周向设置的环形凸起环241，所述凸起环241与安装基板220同心；如图3所示，所述凸起环241包括相对的第一端2411和第二端2412，所述第一端2411固定在安装基板220的底面，所述第二端2412压合嵌入所述覆盖膜242中，且该第二端2412始终与所述覆盖膜242保持接触，从而将所述上电极组件分隔为至少两个通气区域，多条所述气体通道230分布在该些通气区域中，不同通气区域内的气体通道230不相通。

如图3和图4所示，对于组装完成的反应腔200，所述第二端2412嵌入所述覆盖膜242中后，该覆盖膜242的顶面与安装基板220的底面贴合，且凸起环241的第二端2412与所述气体喷淋头250的顶面之间具有所述覆盖膜242，即所述第二端2412与覆盖膜242接触，对通气区域进行隔离，且该第二端2412与所述气体喷淋头250不接触，安装基板220与气体喷淋头250能够通过二者之间的凸起环241和覆盖膜242进行热电传导。

如附图2至4所示，所述凸起环241的纵截面为锥形，且其第一端2411的面积大于所述第二端2412的面积，从而在组装上电极组件时，第二端2412处的覆盖膜242受到的压强更大，该第二端2412更容易压合陷入覆盖膜242中，从而将上电极组件分隔为至少两个通气区域(图4中的A、B、C、D)。进一步的，为使所述第二端2412更易嵌入覆盖膜242中，设置所述凸起环241的硬度不小于覆盖膜242的硬度。

在工艺温度下，气体喷淋头250下方的高温等离子体接触气体喷淋头250，将热量传导至气体喷淋头250内，由于安装基板220与气体喷淋头250相接触以及热电连接组件240的存在，热量从气体喷淋头250传导至安装基板220，所述安装基板220中设有制冷管路，将传导至安装基板220的热量带走，该过程中，由于气体喷淋头250的顶面覆盖有金属的覆盖膜242，该金属覆盖膜242与金属材质的安装基板220之间的热传导速率比现有技术中的金属安装基板与硅基气体喷淋头之间直接进行热传导的速率快，且本发明的热电连接组件240中的覆盖膜242与凸起环241也均为金属，该热电连接组件240热传导的速率也大于现有技术中的有机材质的橡胶圈142和导热垫片143，因此热量能够更快地从气体喷淋头250传导至安装基板220进而被制冷管路带走，该热量传导过程迅速，减少了气体喷淋头250中的热量累积，从而安装基板220下部和气体喷淋头250的形变程度均较现有技术中的形变程度小，二者之间不易产生间隙；即使气体喷淋头250与安装基板220由于受热产生轻微形变，使得二者之间的间隙影响覆盖膜242与安装基板220之间的热传导，由于凸起环241始终与覆盖膜242接触，其材质均为金属，能继续快速地将气体喷淋头250的热量传递给安装基板220，不会使热量累积导致气体喷淋头250与安装基板220的形变度增大，从而将二者之间的间隙维持在较小的程度。上述过程中，由于凸起环241在工艺温度下始终与覆盖膜242保持接触，快速地在气体喷淋头250与安装基板220之间传导热量的同时，起到隔离不同通气区域中的气体通道230的作用。

本实施例通过设置金属材质的热电连接组件240，通过该热电连接组件240在气体喷淋头250与安装基板220之间传导热量，使安装基板220与气体喷淋头250之间的热传导速率相比现有技术加快，从而二者之间的间隙相比现有技术减小，进入该间隙的等离子体也就变少了，并且等离子体进入间隙后，由于热电连接组件240没有使用有机材质的部件，等离子体对热电连接组件240的腐蚀影响较现有技术减小，从而不会出现现有技术中的热电连接组件被腐蚀从而影响安装基板220与气体喷淋头250之间的热电传导以及不同通气区域之间的气体隔离的情况。

所述安装基板220的底面由第一部分和第二部分组成，所述第一部分设有所述凸起环241，所述第二部分为安装基板220底面上未设有凸起环241的部分，所述安装基板220底面与覆盖膜242之间在工艺温度下会产生间隙，在该产生间隙的位置对应处的第二部分和安装基板220暴露在反应腔200内的部分均覆盖有阳极氧化涂层，由于阳极氧化涂层具有耐等离子体腐蚀的特点，因此通过覆盖阳极氧化涂层能够保护所述安装基板220底面和安装基板220暴露在反应腔200内的部分不被等离子体腐蚀；在安装基板220与覆盖膜242之间不产生间隙的位置对应处的第二部分上不覆盖阳极氧化涂层，由于该处不覆盖阳极氧化涂层，从而此处的安装基板220与覆盖膜242之间可直接导电，加强了安装基板220与气体喷淋头250之间的电传导，且由于此处在工艺温度下不产生间隙，在此处不设置阳极氧化涂层，能够尽可能减少等离子体对安装基板220的腐蚀影响；另外，所述第一部分，即凸起环241处，也不覆盖阳极氧化涂层以免影响安装基板220与气体喷淋头250之间的电传导。其中，所述安装基板220与覆盖膜242之间产生间隙与不产生间隙的具体位置根据实际情况确定。

进一步的，设置外圈的凸起环241的第一端面积大于内圈的凸起环242的第一端面积，以图4为例，最外圈的凸起环241c的第一端面积大于中间圈的凸起环241b的第一端面积，中间圈的凸起环241b的第一端面积大于内圈的凸起环241a的第一端面积。由于上电极组件的外圈侧壁也能接触到等离子体，从而其外圈的形变度大于内圈，外圈的安装基板220与气体喷淋头250之间更易产生间隙，因此通过在外圈设置面积更大的凸起环242以在覆盖膜242与安装基板220之间传导热量，加快外圈的热传导速率，减少热量在气体喷淋头250外圈的累积，从而减小气体喷淋头250与安装基板220的外圈形变度，使二者的外圈之间也不易产生明显间隙，减少进入间隙的等离子体。

所述覆盖膜242均匀覆盖在气体喷淋头250的顶面且具有一定厚度以容纳所述凸起环241，其中，所述覆盖膜242始终与凸起环241接触以保证上电极组件的热电传导性能以及气体隔离效果，即：无论上电极组件处理常温还是工艺高温环境，凸起环241均嵌入所述覆盖膜242内，因此，能够保证安装基板220与气体喷淋头250之间的导电导热性能的同时隔离不同通气区域的气体通道230。本实施例中，设置所述覆盖膜242的厚度大于100μm。

由于硅基的气体喷淋头250一般为单晶，因此设置凸起环241的第二端2412在室温下与气体喷淋头250的顶面之间具有所述覆盖膜242，且工艺温度下，安装基板220与气体喷淋头250产生轻微形变后，凸起环241的第二端2412也始终不接触气体喷淋头250，从而避免凸起环241的第二端2412在上电极组件形变时碰触到气体喷淋头250顶部导致其碎裂。

进一步的，设置凸起环241与安装基板220的材质相同，以减少对反应腔100内的金属污染。所述安装基板220一般由金属制成，例如本实施例中的安装基板220由铝制成，因此设置凸起环241的材质也是铝，且该凸起环241与安装基板220一体成型，减少焊接或其他连接方式对安装基板220的热电传导系数的影响。在其他实施例中，也可以设置其他硬度不小于覆盖膜242的金属材质作为凸起环241。

进一步的，设置所述覆盖膜241的材质也与安装基板220相同，即所述覆盖膜241为铝膜，使得安装基板220和覆盖膜241的膨胀系数和热传导系数相同，此时所述覆盖膜241与凸起环241的材质也相同，从而气体喷淋头250的热量依次通过铝材质的覆盖膜241、铝材质的凸起环241，到达铝材质的安装基板220上，且所述覆盖膜241与气体喷淋头250紧密贴合，该过程中，热量在同种金属材质中传递，热传导速率快速，不会产生热量累积，安装基板220与气体喷淋头250的形变微小，安装基板220与气体喷淋头250之间不易产生间隙。

在组装上电极组件前，在气体喷淋头250的顶面通过热蒸发或气相沉积的方式覆盖所述覆盖膜241。

所述安装基板220和气体喷淋头250通过紧固装置连接固定，本实施例中，通过在安装基板220的底面和气体喷淋头250的顶面设置多个位置对应的连接孔，其中气体喷淋头250顶面的覆盖膜242上也设有所述连接孔，室温下，采用螺栓穿过该些连接孔，将安装基板220和气体喷淋头250连接，使安装基板220的底面与覆盖膜242贴合。

如图2至图4所示，本实施例中每个凸起环241均包括两个同心的凸起子环，两个凸起子环内外圈分布，用于提高热电连接组件240的热电传导性能和气体隔离效果，具体的，通过设置双圈凸起子环，扩大气体喷淋头250与安装基板220之间的热量传导面积，进一步加快热传导速率，减小热量累积对气体喷淋头250与安装基板220的形变影响，从而进一步减小二者之间的间隙，且通过设置两圈凸起子环，进一步保证凸起环241与覆盖膜242之间的接触，从而更好地隔离不同通气区域。在其他实施例中，还可以设置更多个凸起子环，以获得更好的热电连接组件240的热电传导性能和气体隔离效果。

本实施例的热电连接组件240将上电极组件分隔为四个同心的通气区域，如图4和图5所示，第一凸起环241a内的区域为第一通气区域A，第二凸起环241b与第一凸起环241a之间的区域为第二通气区域B，第三凸起环241c与第二凸起环241b之间的区域为第三通气区域C，第三凸起环241c以外的区域为第四通气区域D。多条气体通道230分布在该些通气区域内，不同通气区域内的气体通道230不相通，正如上面所述，由于金属材质的热电连接组件240的存在，安装基板220与覆盖膜242之间不易产生间隙，且由于凸起环241与覆盖膜242始终保持接触，即使安装基板220与覆盖膜242之间产生间隙，某一气体通道230内的气体也不能通过该间隙进入其他通气区域的气体通道230内，从而实现通气区域的隔离，为不同通气区域的气体独立控制提供了基础。在其他实施例中，还可以设置N个与所述安装基板220同心的凸起环241，将上电极组件分隔为N+1个同心的通气区域，多条气体通道230分布在该些通气区域中。

本发明还提供了一种等离子体处理设备，包括：反应腔200，所述反应腔200内具有一用于放置待处理基片170的基座180，一与所述基座180相对设置的位于反应腔200顶部的所述上电极组件；一射频电源连接到所述基座180，一反应气体供应通道连通所述上电极组件的气体通道230，从而将外部的工艺气体输送至气体通道230内，进而进入反应腔200内；至少一个凸起环242将所述上电极组件分隔为至少两个通气区域，以实现不同通气区域的气体独立控制。

本发明还提供一种上电极组件的装配方法，用于装配上述的上电极组件，包括以下步骤：

在气体喷淋头250的顶面通过热蒸发或气相沉积的方式均匀覆盖一层覆盖膜242，在安装基板220的底面一体成型的沿周向设置多个与安装基板220同心的凸起环241；

在所述安装基板220底面与覆盖膜242之间在工艺温度下产生间隙的位置对应处的第二部分和安装基板220暴露在反应腔200内的部分覆盖阳极氧化涂层；其中，所述安装基板220底面由该第二部分和设有凸起环241的第一部分组成；

将所述凸起环241压合嵌入所述覆盖膜242中，从而将安装基板220和气体喷淋头250分隔为多个通气区域；

通过螺栓穿过气体喷淋头220和安装基板250上对应的连接孔，连接固定气体喷淋头220和安装基板250，形成上电极组件。

其中，所述气体喷淋头220和安装基板250上设有多个贯穿的气体通道230，连接所述气体喷淋头220和安装基板250时将对应的气体通道230对齐，使得每条气体通道230均由上至下的贯穿所述上电极组件。

将上述上电极组件装配至反应腔200中，并使用该反应腔200进行等离子体刻蚀工艺，工艺过程中，高温等离子体的热量传导至气体喷淋头250上，并依次通过金属覆盖膜241、金属凸起环241，到达金属材质的安装基板220上，被安装基板220中的制冷管路带走，该过程中，热传导速率快速，不会产生热量累积，安装基板220与气体喷淋头250的形变微小，安装基板220与气体喷淋头250之间不易产生间隙，且凸起环241与覆盖膜242始终保持接触，从而实现气体隔离和稳定的热电传导。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种上电极组件，设置在等离子体处理设备的反应腔的顶部，其特征在于，包括：

安装基板和气体喷淋头，所述安装基板和气体喷淋头通过紧固装置连接固定；设置在所述安装基板和气体喷淋头之间的热电连接组件，所述热电连接组件包括凸起环和覆盖膜，所述覆盖膜设在气体喷淋头的顶面，所述凸起环沿安装基板的周向设置，所述凸起环包括相对的第一端和第二端，所述第一端固定在安装基板的底面，所述第二端嵌入所述覆盖膜中，且该第二端始终与所述覆盖膜保持接触，用于将所述上电极组件分隔为至少两个通气区域。

2.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述凸起环的纵截面为锥形，其第一端面积大于第二端面积。

3.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述凸起环的第二端在嵌入所述覆盖膜中后，所述凸起环的第二端与所述气体喷淋头的顶面之间具有所述覆盖膜。

4.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述覆盖膜均匀覆盖在所述气体喷淋头的顶面，该覆盖膜的厚度大于100μm。

5.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述覆盖膜和所述安装基板的材质相同。

6.如权利要求5所述的上电极组件，其特征在于，所述凸起环和覆盖膜均由铝制成，所述凸起环与所述安装基板一体成型，所述覆盖膜通过热蒸发或气相沉积的方式覆盖在所述气体喷淋头的顶面。

7.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述安装基板的底面由第一部分和第二部分组成，所述第一部分设有所述凸起环，所述安装基板暴露在反应腔内的部分和所述安装基板底面与覆盖膜之间在工艺温度下产生间隙的位置对应处的第二部分均覆盖有阳极氧化涂层。

8.如权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述上电极组件中分散地设有多个气体通道，每个气体通道均贯穿所述安装基板和气体喷淋头，所述气体通道用于向所述反应腔内输入工艺气体。

9.如权利要求8所述的上电极组件，其特征在于，所述凸起环可设置为N个，所述凸起环与所述安装基板同心设置，该些凸起环将所述上电极组件分隔为N+1个同心的通气区域，所述气体通道分布在所述通气区域中。

10.如权利要求9所述的上电极组件，其特征在于，外圈的凸起环的第一端面积大于内圈的凸起环的第一端面积。

11.如权利要求9所述的上电极组件，其特征在于，每个所述凸起环包括至少两个同心的凸起子环。

12.一种等离子体处理设备，其特征在于，包括：

反应腔，反应腔内具有一用于放置待处理基片的基座，一与所述基座相对设置的位于反应腔顶部的如权利要求1-11任一项所述的上电极组件；

一射频电源连接到所述基座，一反应气体供应通道连通所述上电极组件的气体通道，所述凸起环将上电极组件分隔为多个通气区域，以实现不同通气区域的气体独立控制。

13.一种上电极组件的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

在气体喷淋头的顶面覆盖一层覆盖膜，在安装基板的底面沿周向设置凸起环；将所述凸起环压合嵌入所述覆盖膜中，从而将安装基板和气体喷淋头分隔为多个通气区域；

通过紧固装置连接固定气体喷淋头和安装基板，形成上电极组件；

其中，所述气体喷淋头和安装基板上设有多个贯穿的气体通道，连接所述气体喷淋头和安装基板时将对应的气体通道对齐。

14.如权利要求13所述的上电极组件的装配方法，其特征在于，在气体喷淋头的顶面通过热蒸发或气相沉积的方式均匀覆盖所述覆盖膜。

15.如权利要求13所述的上电极组件的装配方法，其特征在于，在安装基板的底面设置凸起环后、将所述凸起环嵌入所述覆盖膜中前，在所述安装基板暴露在反应腔内的部分和安装基板底面与覆盖膜之间在工艺温度下产生间隙的位置对应处的第二部分覆盖阳极氧化涂层。

16.如权利要求13所述的上电极组件的装配方法，其特征在于，在安装基板的底面设置多个同心的凸起环。