本发明专利技术提供了一种等离子体加工装置的硬而脆部件的延性模式机加工方法，即一种等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法，其中所述部件是由非金属的硬而脆材料制成的，其中所述方法包括：使用金刚石切削刀具单点车削所述部件，使得所述非金属的硬而脆材料的一部分在切屑形成期间经历高压相变以形成所述硬而脆材料的延性相部分，其中车削表面是由相变材料形成的并且所述车削表面是所述相变材料的槽纹表面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机加工等离子体加工装置的部件，并且更具体地讲，涉及对用于等离子体加工装置的、由非金属的硬而脆材料形成的部件进行单点车削。
技术介绍
在半导体材料加工领域中，例如，包括真空加工室的半导体材料加工装置用于实现多种加工，诸如在衬底上蚀刻和沉积各种材料以及脱胶。随着半导体技术的演化，减小晶体管的大小要求晶片加工和工艺设备具有越来越高的精确度、可重复性和洁净度。存在用于半导体加工的多种设备，包括涉及使用等离子体的应用，诸如等离子体蚀刻、反应离子蚀亥IJ、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和脱胶。这些工艺所需的设备类型包括设置在等离子体室内且必须在这种环境下工作的部件。等离子体室内部的环境可以包括暴露于等离子体、暴露于蚀刻剂气体、暴露于紫外线和热循环。用于这种部件的材料必须适于承受等离子体室内的环境条件，并且如此实现许多晶片的加工，每个晶片的加工过程可能包括多个工艺步骤。为了具有成本效益，这种部件通常必须承受成百上千次晶片周期，同时保持它们的功能和洁净度。对于产生颗粒的部件的容忍度一般极低，即使这些颗粒很少且不大于几十个纳米也不行。被选择在等离子体加工室内部使用的部件还必需以最具成本效益的方式满足这些要求。为此，形成例如喷头电极的脆性部件经过机械加工操作，以便精车部件的表面。然而，使用机械加工操作完成的表面处理会在脆性部件的表面上造成很小的、几乎不可见的微裂纹或坑洞。这些微裂纹或亚表面损伤不利地影响不同的后续半导体制造过程(例如，半导体层沉积或高温退火)，因为所有类型的污染物会累积在所述的微裂纹中，这些污染物在半导体制造过程中会从所述的微裂纹中释放出来，从而污染晶片上的半导体层沉积。例如，具有亚表面损伤的室内部件的表面会由于造成亚表面微裂纹而结合并放出颗粒的表面的腐蚀和/或蚀刻而释放颗粒。后者会导致产品质量大大显著降低或产品报废。
技术实现思路
本文公开了一种等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法，其中所述部件是由非金属的硬而脆材料制成的。所述方法包括:使用金刚石切削刀具单点车削所述部件，使得所述非金属的硬而脆材料的一部分在切屑形成期间经历高压相变以形成所述硬而脆材料的延性相部分，其中车削表面是由相变材料形成的并且所述车削表面是所述相变材料的槽纹表面。【附图说明】图1图示了可以包括根据本文中公开的延性模式机加工方法形成的非金属的硬而脆材料部件的半导体等离子体加工装置的喷头电极组件。图2图示了可以包括根据本文中公开的延性模式机加工方法形成的非金属的硬而脆材料部件的半导体等离子体加工装置。图3A和图3B图示了可以包括根据本文中公开的延性模式机加工方法形成的表面的介电窗和气体喷射器。图4A图示了在延性模式机加工硬而脆材料部件期间发生的高压相变的示例性模型；图4B图不了娃部件的α菱形晶体结构；图4C图不了娃部件的β-Sn晶体结构；并且图4D图示了对延性模式机加工区域的出现了脆性裂纹的外部进行机加工的实施例。图5Α、图5Β图示了在完成本文中公开的延性模式机加工的实施例之前和之后的娃组分。【具体实施方式】本文公开了一种等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法，其中所述部件是由非金属的硬而脆材料制成的。本文中使用的“非金属的硬而脆材料”意指适合用作半导体加工室的部件的陶瓷、含硅(含单晶或多晶硅)材料和/或石英材料，并且更具体地讲，包含石英、硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化铝、碳化硼、氧化钇、氧化锆、金刚石、蓝宝石、玻璃等。在正常条件下，半导体和陶瓷材料硬而脆，并且不容易发生塑性变形。为了使这些硬而脆材料实现塑性变形(即，延性模式)，部件的一部分表面优选地经历高压相变。延性模式机加工方法的这些实施例优选地在单点车削过程期间通过控制诸如相对于部件的一部分的切削深度、进给速率、部件转速和刀具几何形状的参数来利用小尺度的塑韧性响应，其中执行单点车削过程使得非金属的硬而脆材料部件的一部分经历高压相变，从而形成脆性材料的延性相部分。单点车削过程使用单点金刚石切割刀具，优选为单晶金刚石切割刀具，其中单点车削过程形成非金属的硬而脆材料部件的塑性变形部分。非金属的硬而脆材料部件的延性相部分在单点车削过程中被去除，使得车削表面由相变材料形成，其中车削表面是相变材料的槽纹表面。车削过程可以从部件去除非金属的硬而脆材料的延性相部分，使得部件的车削表面以延性模式被机加工成预定的形状，其中无定形相的剩余部分可以形成槽纹表面。部件的车削表面的相变材料形成精加工的(finished)表面，其中如果部件是由高纯硅制成的，那么相变材料可以包括α -S1、S1-1I1、S1-XII或它们的混合物，并且可以包括预定轮廓的表面几何形状和预定的表面粗糙度(Ra)。部件的车削表面的预定表面粗糙度形成车削部件的槽纹表面。优选的是，部件的车削表面所形成的表面粗糙度具有约0.001 μ m至0.2 μ m的粗糙度。本文中使用术语“表面粗糙度”表示为表面粗糙度测量结果的算术平均值(Ra)。另外，本文中使用的术语“约”指的是±10%。优选地，等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法的实施方式会形成具有从高压相变形成的精车削表面(finished turned surface)的部件,其中相变材料形成精车削表面，并且其中形成精车削表面的相变材料具有约0.01 μ m至2 μ m的厚度并且更优选地具有约0.01 μ m至0.5 μ m的厚度。等离子体加工装置中适合使用的部件是由陶瓷、含硅的材料和/或石英材料形成的，并且可以包括边缘环、喷头电极、室窗、室内衬、气体喷射器、等离子体约束环和静电夹盘。图1描绘了平行板电容式耦合等离子体室(真空室)的喷头组件100的二分之一，所述喷头组件包括顶电极103和固定在顶电极103上任选的背衬构件102以及热控板101和顶板111。可以在热控板101的上表面上设置热壅塞112。此外，喷头组件100可以包括等离子体约束环110。顶电极103定位在衬底支撑件160的上方，衬底支撑件160中嵌有静电夹盘。衬底支撑件160被配置为支撑半导体衬底162 (例如，半导体晶片)，并且边缘环163可以安装在半导体衬底162周围以在加工半导体衬底162期间提高蚀刻均匀性。衬底支撑件160的上表面(其中包括静电夹盘)可以是平表面，其中所述表面优选地是使用本文中所述的延性模式机加工方法形成的。在替代实施例中，衬底支撑件160的上表面可以包括用于供应氮气到衬底背面的凹槽，其中所述上表面优选地是使用本文中所述的延性模式机加工方法形成的。在通过引用的方式全部并入本文中的共同转让的美国专利N0.7，869，184中可以找出包括用于供应氮气到衬底背面的凹槽的衬底支撑件的细节。顶板111可以形成等离子体加工装置(例如等离子体蚀刻室)的可拆除的顶壁。如图所示，顶电极103可以是喷头电极，所述喷头电极包括内部电极构件105和任选的外部电极构件107。内部电极构件105典型地是由单晶硅制成的。如果需要，内部电极105和外部电极107可以是由单件材料制成的，该材料例如CVD碳化硅、单晶硅或例如包含氧化铝等硅基电极材料之类的其他合适材料等。单晶硅是用于内部电极构件105和外部电极构件107的等离子体暴露表面的优选材料。高纯度的单晶硅由于它仅仅引入了最本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法，其中所述部件是由非金属的硬而脆材料制成的，所述方法包括：使用金刚石切削刀具单点车削所述部件，使得所述非金属的硬而脆材料的一部分在切屑形成期间经历高压相变以形成所述硬而脆材料的延性相部分，其中车削表面是由相变材料形成的并且所述车削表面是所述相变材料的槽纹表面。
【技术特征摘要】
2013.02.20 US 13/771,9331.一种等离子体加工装置的部件的延性模式机加工方法，其中所述部件是由非金属的硬而脆材料制成的，所述方法包括: 使用金刚石切削刀具单点车削所述部件，使得所述非金属的硬而脆材料的一部分在切屑形成期间经历高压相变以形成所述硬而脆材料的延性相部分，其中车削表面是由相变材料形成的并且所述车削表面是所述相变材料的槽纹表面。2.如权利要求1所述的方法，其中(a)所述部件的所述车削表面的预定表面粗糙度(Ra)形成所述车削部件的所述槽纹表面；(b)所述车削表面的所述预定表面粗糙度约为0.0Ol μ m至0.2 μ m ; (c)所述车削表面的所述槽纹表面具有螺旋图案；(d)所述车削表面的所述槽纹表面显现出光衍射图案；(e)所述车削表面的所述槽纹表面形成精车削表面；并且/或者(f)所述部件是由硅形成的，并且形成所述车削表面的所述相变材料包括无定形硅、S1-1II 和 S1-XII。3.如权利要求1所述的方法，其中所述槽纹表面没有亚表面损伤。4.如权利要求1所述的方法，其中所述高压转变部分用激光辐射照射，使得(a)所述激光辐射被延性相材料吸收以加热所述延性相材料并使其硬度减小；并且/或者(b)所述激光辐射具有约400纳米至1500纳米的波长。5.如权利要求1所述的方法，其中(a)切削深度约为0.25 μ m至50 μ m，进给速率约为0.1 μ m/转至50 μ m/转，并且所述部件以约500转每分钟至1500转每分钟的速度旋转；(b)所述切削深度约为0.25 μ m至50 μ m,所述进给速率为约0.2 μ m/转至3 μ m/转,并且所述部件以500转每分钟至1000转每分钟的速度旋转；并且/或者(C)所述切削深度在单点车削所述部件时增大和/或 减小；并且/或者(d)所述进给速率在单点车削所述部件时增大和/或减小。6.如权利要求1所述的方法，其中所述脆性材料是选自由陶瓷、含硅材料和石英材料组成的组。7.如权利要求1所述的方法，其中所述部件包括边缘环、喷头电极、窗、气体喷射器、等离子体约束环、室内衬或静电夹盘。8.如权利要求1所述的方法，其中所述部件是等离子体加工装置的...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·F·斯顿夫，蒂莫西·戴尔，大卫·艾伦·鲁伯格，利华·L·黄，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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