NL1013954C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode voor een plasmareactor en een dergelijke elektrode. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode voor een plasmareactor en een dergelijke elektrode.

BESCHRIJVING

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode voor een plasmareactor, omvattende de stap van het door een krimpverbinding mechanisch en elektrisch met elkaar verbinden van een dragerring en een van doorlopende gaten voorziene elektrodeplaat.

10 Een dergelijke werkwijze en elektrode zijn bekend uit het

Amerikaanse octrooi schrift 5.674.367.

Bij de bekende elektrode worden de dragerring en de elektrodeplaat door een krimpverbinding mechanisch met elkaar verbonden. Het elektrische contact tussen de elektrode en de elektrodeplaat wordt 15 daarbij gevormd door de tegen elkaar liggende delen hiervan op de verbi ndi ngsovergang.

Met name de elektrische overgangsweerstand tussen de elektrode en de elektrodeplaat bij de bekende elektrode is voor verbetering vatbaar.

20 De uitvinding beoogt de bekende werkwijze en elektrode zodanig te verbeteren, dat dit resulteert in een elektrode met een aanzienlijk lagere elektrische overgangsweerstand tussen de elektrodeplaat en de dragerring.

De uitvinding voorziet daartoe in een werkwijze van de in 25 de aanhef genoemde soort, welke het kenmerk heeft, dat de verbindingsstap verder omvat het aanbrengen van een elektrisch geleidende laag op de verbindingsovergang tussen de elektrodeplaat en de dragerring.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze volgens de uitvinding het aanbrengen van een elektrisch geleidende laag in de 30 hoek tussen de elektrodeplaat en de dragerring.

Door de krimpverbindingsstap in combinatie met het 101 39 54

Y

2 toepassen van de elektrisch geleidende laag, kan de elektrische weerstand tussen de elektrodeplaat en de dragerring met een factor 1000 worden verminderd.

De geleidende laag kan bij voorkeur een geleidende pasta, 5 zoals een zilverpasta, kool pasta of nikkel pasta omvatten.

De elektrisch geleidende laag bezit, in de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, een zodanige warmtebestendige samenstelling, dat de laag bij gebruikstemperaturen in een plasmareactor niet onthecht, deeltjes vormt of afbladdert.

10 De dragerring en de elektrodeplaat kunnen van in elkaar grijpende delen zijn voorzien, waarbij de elektrisch geleidend laag op één of beide van deze delen wordt aangebracht, bij voorkeur in de hoekgebieden van de in elkaar grijpende delen.

Wanneer voor de dragerring een grafietring wordt gebruikt, 15 wordt voor de grafietring gebruik gemaakt van grafiet met een hoge warmte-uitzettingscoëfficiënt. De elektrodeplaat kan een siliciumplaat zijn.

In een uitvoeringsvorm van de elektrode is de dragerring voorzien van een opstaand ringvormig gedeelte en is de elektrodeplaat 20 voorzien van een opstaand centraal gedeelte, waarbij het opstaande centrale gedeelte van de elektrodeplaat passend in het opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring is bevestigd.

De verbindingsstap omvat in de voorkeursuitvoeringsvorm een mechanische vergrendelingsstap ("interlocking"). De krimpverbindingsstap 25 en de vergrendelingsstap worden bij voorkeur gelijktijdig uitgevoerd.

In een uitvoeringsvorm omvat de krimpverbindingsstap de stappen van het verwarmen van de dragerring, het in of op de dragerring leggen van de elektrodeplaat en het afkoel en van de dragerring.

In een uitvoeringsvorm van de elektrode is het vrije 30 oppervlak van het opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring evenwijdig aan het oppervlak van een het opstaande centrale gedeelte 1 01 39 54 3 omgevend ringvormige gedeelte van de elektrodeplaat.

In een uitvoeringsvorm van de elektrode is het opstaande centrale gedeelte van de elektrodeplaat voorzien van een buiten- omtreksflens en is het opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring 5 voorzien van een binnenomtreksuitsparing, waarbij de buitenomtreksflens en binnenomtreksuitsparing met elkaar in ingrijping zijn.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een tekening, waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede door een eerste 10 uitvoeringsvorm van een elektrode volgens de uitvinding laat zien; en figuur 2 schematisch een doorsnede door een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding toont.

In een plasmareactor van bijvoorbeeld bepaalde halfgeleiderproductieapparatuur wordt gebruik gemaakt van een in het 15 Angelsaksisch taalgebied "shower head" genoemde elektrode. Deze bestaat uit een grafietring, waarop een siliciumplaat met daarin een patroon van gaten is aangebracht. Het geheel wordt in de plasmareactor ingeklemd en fungeert als een elektrode in het uit te voeren plasmaproces. Via het gatenpatroon wordt gas over een onderliggende siliciumplak geleid, en 20 door het geïnioniseerde gas wordt een laag op de siliciumplak verwijderd. De elektrode dient te voldoen aan een aantal eisen. Naast de resistentie tegen de toegepaste procesgassen dient de elektrische geleidbaarheid goed te zijn, teneinde als elektrode te kunnen fungeren. Daarnaast dient de mechanische verbinding of hechting tussen grafietring en siliciumplaat 25 zeer goed te zijn, teneinde de elektrische overgangsweerstand tot een minimum te beperken, en om te voorkomen dat de siliciumplaat van de grafietring loslaat.

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt de mechanische verbinding door een zogenaamde krimppassing tot stand 30 gebracht. Gebruik wordt gemaakt van een type grafiet met een hoge warmte-uitzettingscoëfficiënt. De maatvoering van de grafietring is zodanig, dat 1 01 3954 t ' 4 een siliciumplaat met een aangepaste vormgeving daarin kan worden gekrompen. De grafietring wordt daarbij op hoge temperatuur (bijvoorbeeld 350°C) verwarmd, de siliciumplaat wordt in de grafietring gelegd en het geheel wordt afgekoeld, hetgeen leidt tot een zeer goed verbonden 5 elektrode. Het is ook mogelijk de grafietring in de siliciumplaat te krimpen.

Een verdere verbetering kan worden bereikt door de grafietring aan te passen en door de siliciumplaat verder aan te passen. Deze aanpassingen maken het noodzakelijk dat de temperatuur tot waar de 10 grafietring wordt opgewarmd, wordt verhoogd (bijvoorbeeld 500°C). Door de aanpassing van de siliciumplaat en grafietring wordt de mechanische verbinding verder verbeterd door wat in het Angelsaksisch spraakgebied "mechanical interlocking" wordt genoemd.

In beide gevallen ligt de krimppassingstemperatuur ver 15 boven de toepassingstemperatuur, waardoor bij de toepassing loslating van de siliciumplaat en grafietring niet optreedt.

De dimensionering van de grafietring is zodanig, dat na het tot stand brengen van de krimppassing de onderzijde van de grafietring evenwijdig aan het oppervlak van de siliciumplaat loopt.

20 Naast mechanische verbinding wordt door middel van de krimppassing eveneens een elektrische verbinding tot stand gebracht. Overeenkomstig de uitvinding wordt een verdere verbetering verwezenlijkt door het, na het voltooien van de krimppassing, aanbrengen van een elektrisch geleidende laag in de hoek tussen de siliciumplaat en de 25 grafietring. Door het aanbrengen van een geleidende laag, die bestand is tegen de procesgassen, is het mogelijk de elektrische weerstand met een factor 1000 te verbeteren. De samenstelling van de geleidende laag dient zodanig te worden gekozen, dat deze het proces niet beïnvloedt, geen deeltjes genereert en bestand is tegen de gebruikstemperatuur, d.w.z. de 30 temperatuur die in de plasmareactor heerst wanneer deze in bedrijf is. Bijvoorbeeld kan de geleidende laag een geleidende pasta, zoals een 1 01 395 4 5 zilverpasta, koolpasta of nikkelpasta zijn. De manier van aanbrengen van de geleidende laag dient zodanig te zijn, dat de hechting van de geleidende laag niet in het geding komt en onthecht, deeltjes vormt, of afbladdert. Het aanbrengen kan bijvoorbeeld met een injectiesysteem of 5 airbrushsysteem geschieden.

In figuren 1 en 2 zijn met de verwijzingscijfers 1 en 2 respectievelijk een dragerring en een elektrodeplaat aangegeven. Elektrodeplaat 2 is voorzien van doorlopende gaten 3. Dragerring 1 en elektrodeplaat 2 zijn mechanisch en elektrisch met elkaar verbonden 10 om een elektrode voor een plasmareactor te vormen. Dragerring 1 en elektrodeplaat 2 van figuren 1 en 2 zijn mechanisch en elektrisch met elkaar verbonden door krimpverbinding (krimppassing). In figuur 2 is bovendien mechanische vergrendeling toegepast, die op hetzelfde moment als de krimpverbinding kan worden uitgevoerd.

15 Voordeligerwijze kan een elektrisch geleidende laag 9 in de hoek tussen de elektrodeplaat 2 en de dragerring 1 worden aangebracht.

De krimpverbindingsstap kan de stappen omvatten van het verwarmen van de dragerring 1, het in de dragerring 1 leggen van de elektrodeplaat 2 en het afkoel en van de dragerring 1.

20 Voor de dragerring 1 wordt een materiaal met hoge warmte- uitzettingscoëfficiënt gebruikt. Het materiaal van de dragerring 1 kan grafiet zijn en dat van de elektrodeplaat 2 silicium.

Zoals in figuren 1 en 2 is getoond, heeft de electrode voor een plasmareactor een onderling mechanisch en elektrisch verbonden 25 dragerring 1 en van doorlopende gaten 3 voorziene elektrodeplaat 2, waarbij dragerring 1 is voorzien van een opstaand ringvormig gedeelte 4. Voorts is, verschillend van de conventionele elektrode, elektrodeplaat 2 voorzien van een opstaand centraal gedeelte 5, en is opstaand centraal gedeelte 5 van elektrodeplaat 2 passend in opstaand ringvormig gedeelte 4 30 van dragerring 1 bevestigd.

Zoals ook in figuren 1 en 2 is getoond, is het vrije 1 01 39 54 β 6 bovenoppervlak 6 van opstaand ringvormig gedeelte 4 van dragerring 1 evenwijdig aan het oppervlak 7 van een opstaand centraal gedeelte 5 omgevend ringvormig gedeelte 8 van elektrodeplaat 2.

Bij voorkeur is op oppervlak 7 van opstaand centraal 5 gedeelte 5 omgevend ringvormig gedeelte 8 van elektrodeplaat 2 dat in contact is met vrij oppervlak 6 van opstaand ringvormig gedeelte 4 van dragerring 1 van een elektrisch geleidende laag 9 voorzien.

In de in figuur 2 getoonde uitvoeringsvorm is opstaand centraal gedeelte 5 van elektrodeplaat 2 voorzien van een buiten-10 omtreksflens 10 en is opstaand ringvormig gedeelte 4 van dragerring 1 voorzien van een binnenomtreksuitsparing 11, waarbij de buiten-omtreksflens 10 en binnenomtreksuitsparing 11 met elkaar in ingrijping zijn.

De werking van de elektrode van figuren 1 en 2 binnen een 15 plasmareactor is dezelfde als die van de conventionele elektrode en ook de bevestiging van de in figuren 1 en 2 getoonde elektrode kan conventioneel zijn.

1 01 3954

Claims (16)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode voor een plasmareactor, omvattende de stap van het door een krimpverbinding 5 mechanisch en elektrisch met elkaar verbinden van een dragerring en een van doorlopende gaten voorziene elektrodeplaat, met het kenmerk, dat de verbindingsstap verder omvat het aanbrengen van een elektrisch geleidende laag op de verbindingsovergang tussen de elektrodeplaat en de dragerring.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 10 geleidende laag een geleidende pasta is, zoals een zilverpasta, kool pasta of nikkel pasta.

3. Werkwijze volgens één of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de geleidende laag met behulp van een injectiesysteem of een airbrushsysteem wordt aangebracht.

4. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elektrisch geleidende laag een warmtebestendige samenstelling bezit, zodanig dat de laag bij gebruikstemperaturen in een plasmareactor niet onthecht, deeltjes vormt of afbladdert.

5. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat deze de stap omvat van het aanbrengen van een elektrisch geleidende laag in de hoek tussen de elektrodeplaat en de dragerring.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de elektrisch geleidende laag in hoekgebieden van de in elkaar grijpende 25 delen wordt aangebracht.

7. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbindingsstap een mechanische vergrendelings-stap omvat.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 30 krimpverbindingsstap en de vergrendel ingsstap gelijktijdig worden uitgevoerd. 1 01 39 54

9. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de krimpverbindingsstap de stappen omvat van het verwarmen van de dragerring, het in de dragerring leggen van de elektrodeplaat en het laten afkoel en van de dragerring.

10. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voor de dragerring een grafietring wordt gebruikt en voor de elektrodeplaat een siliciumplaat, waarbij voor de grafietring een grafiet met hoge warmte-uitzettingscoëfficiënt wordt toegepast.

11. Elektrode voor een plasmareactor vervaardigd overeenkomstig 10 een werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies.

12. Elektrode volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de dragerring is voorzien van een opstaand ringvormig gedeelte en de elektrodeplaat is voorzien van een opstaand centraal gedeelte, waarbij het opstaande centrale gedeelte van de elektrodeplaat passend in het 15 opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring is bevestigd.

13. Elektrode volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het vrije oppervlak van het opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring evenwijdig is aan het oppervlak van het opstaande centrale gedeelte omgevend ringvormig gedeelte van de elektrodeplaat.

14. Elektrode volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat in de hoek tussen de elektrodeplaat en de dragerring een elektrisch geleidende laag is aangebracht.

15. Elektrode volgens conclusie 12, 13 of 14, met het kenmerk, dat het opstaande centrale gedeelte van de elektrodeplaat is voorzien van 25 een buitenomtreksflens en het opstaande ringvormige gedeelte van de dragerring is voorzien van een binnenomtreksuitsparing, waarbij de buitenomtreksflens en de binnenomtreksuitsparing met elkaar in ingrijping zijn.

16. Elektrode volgens één of meer van de conclusies 11 tot en 30 met 15, waarbij de elektrodeplaat van silicium en de dragerring van grafiet is, met het kenmerk, dat het grafiet een hoge warmte-uitzettings- 1 01 3954 % coëfficiënt heeft. 5 i 01 3954