上电极组件及反应腔室制造技术

本发明专利技术提供一种上电极组件及反应腔室，包括介质桶、环绕在该介质桶周围的线圈以及用于冷却介质桶的冷却机构，该冷却机构包括冷却通道，该冷却通道位于线圈的内侧，通过向冷却通道内通入冷却介质，来冷却介质桶；并且冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与介质桶相接触；冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口。本发明专利技术提供的上电极组件，其不仅可以提高对介质桶的冷却效果，而且还可以提高介质桶的温度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种上电极组件及反应腔室。
技术介绍
目前，等离子体加工设备越来越广泛地应用于集成电路(IC)、功率器件、MEMS器件等的制造工艺中。其中一个显著的应用就是电感耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma，简称ICP)设备，其由电流通过射频线圈产生的电磁场激发反应气体产生等离子体。随着高刻蚀速率的需求不断增高，要求等离子体的密度也随之增大，为此，采用立体线圈环绕在陶瓷桶外侧已成必然。然而，在进行工艺的过程中，加载有高功率的立体线圈的温度可达460℃，由其辐射出的热量致使陶瓷桶内的温度过高，从而导致晶片糊胶。此外，陶瓷桶内的温度往往会超过密封圈的使用温度，导致其可靠性及寿命大大降低。为此，就需要设置冷却装置对陶瓷桶进行冷却。图1为现有的上电极组件的剖视图。请参阅图1，上电极组件安装在反应腔室的腔室顶盖1上，且包括陶瓷桶2、上盖板5和立体线圈3和冷却机构。其中，上盖板5设置在陶瓷桶2的顶部，并且在上盖板5与陶瓷桶2之间设置有密封圈4，用以对二者之间的间隙进行密封。立体线圈3环绕设置在陶瓷桶2的外侧。冷却机构包括上冷却件7、下冷却件8和支撑件6，其中，下冷却件8设置在腔室顶盖1上，且环绕在立体线圈3的外侧；上冷却件7通过支撑件6设置在下冷却件8的上方，且与上盖板5相接触。并且，分别在上冷却件7和下冷却件8内设置有两条环形的冷却通道，两条冷却通道的入口(71，81)和出口(72，82)分别位于两个冷却通道的两侧。冷却水自入口(71，81)分别流入两个冷却通道，并在环绕陶瓷桶2半圈之后自出口(72，82)流出，从而形成循环水路。上述上电极组件在实际应用中不可避免地存在以下问题：其一，由于两条冷却通道分别位于陶瓷桶2的两端，这不仅冷却效果有限，而且由于冷却水主要带走了陶瓷桶2两端附近的热量，导致陶瓷桶2的中心部分的温度高于两端部分的温度，从而造成陶瓷桶2的温度不均匀，进而影响工艺的均匀性。其二，由于冷却水是通过上盖板5间接冷却陶瓷桶2，而在上盖板5与陶瓷桶2之间设置有密封圈4，导致上盖板5与陶瓷桶2之间的热阻较高、传热系数较低，从而冷却效果有限。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种上电极组件及反应腔室，其不仅可以提高对介质桶的冷却效果，而且还可以提高介质桶的温度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。为实现本专利技术的目的而提供一种上电极组件，包括介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于冷却所述介质桶的冷却机构，所述冷却机构包括冷却通道，所述冷却通道位于所述线圈的内侧，通过向所述冷却通道内通入冷却介质，来冷却所述介质桶；并且所述冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与所述介质桶相接触；所述冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口。优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；在所述冷却部件的内周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述介质桶的外周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；在所述介质桶的外周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述冷却部件的内周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；分别对应地在所述介质桶的外周壁和所述冷却部件的内周壁上形成有两个环形凹部，所述两个环形凹部对接组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。优选的，在所述介质桶的桶体内部形成有环形空腔，所述环形空腔用作所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述介质桶的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔。优选的，所述入口的数量为一个或多个，且多个所述入口沿所述介质桶的轴向间隔设置；所述出口的数量和位置与所述入口的数量和位置一一对应。优选的，还包括冷却管路和冷却介质源，其中，所述冷却管路包括主路和至少一个支路，所述支路的数量与所述入口的数量相对应，且各个支路的输出端一一对应地与各个入口连接，各个支路的输入端均与所述主路的输出端连接；所述主路的输入端与所述冷却介质源连接；所述冷却介质源用于提供冷却介质。优选的，还包括测温单元、控制单元和流量调节单元，其中，所述测温单元用于实时检测所述介质桶的实际温度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述实际温度和预设的目标温度进行计算，而获得所述冷却介质的所需流量值，并根据该所需流量值向所述流量调节单元发送控制信号；所述流量调节单元用于根据所述控制信号将通入所述冷却通道内的冷却介质的流量调节至所述所需流量值。优选的，所述冷却介质包括冷却水、冷却液或者冷却气体。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种反应腔室，在所述反应腔室的顶部设置有上电极组件，用于激发所述反应腔室内的反应气体形成等离子体，所述上电极组件采用本专利技术提供的上述上电极组件。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的上电极组件，其借助位于线圈内侧的冷却通道，该冷却通道可以使通入其内的冷却介质直接与介质桶相接触，而且冷却介质与介质桶的接触面面积更大，这不仅可以有效提高对介质桶的冷却效果，而且冷却更均匀，从而可以提高介质桶的温度均匀性，进而可以提高工艺均匀性。本专利技术提供的反应腔室，其通过采用本专利技术提供的上述上电极组件，不仅可以提高对介质桶的冷却效果，而且还可以提高介质桶的温度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。附图说明图1为现有的上电极组件的剖视图；图2为本专利技术第一实施例提供的上电极组件的剖视图；图3为本专利技术第二实施例提供的上电极组件的剖视图；图4为本专利技术第三实施例提供的上电极组件的剖视图；图5为本专利技术第四实施例提供的上电极组件的剖视图；以及图6为本专利技术实施例提供的上电极组件的温控原理框图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的上电极组件及反应腔室进行详细描述。本专利技术提供的上电极组件包括介质桶、环绕在该介质桶周围的线圈以及用于冷却介质桶的冷却机构，其中，该冷却机构包括冷却通道，该冷却通道位于线圈的内侧，通过向冷却通道内通入冷却介质，来冷却介质桶，并且冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与介质桶相接触；冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上电极组件，包括介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于冷却所述介质桶的冷却机构，其特征在于，所述冷却机构包括冷却通道，所述冷却通道位于所述线圈的内侧，通过向所述冷却通道内通入冷却介质，来冷却所述介质桶；并且所述冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与所述介质桶相接触；所述冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口。

【技术特征摘要】
1.一种上电极组件，包括介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于冷却所述介质桶的冷却机构，其特征在于，所述冷却机构包括冷却通道，所述冷却通道位于所述线圈的内侧，通过向所述冷却通道内通入冷却介质，来冷却所述介质桶；并且所述冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与所述介质桶相接触；所述冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口。2.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；在所述冷却部件的内周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述介质桶的外周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。3.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；在所述介质桶的外周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述冷却部件的内周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道
\t进行密封。4.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；分别对应地在所述介质桶的外周壁和所述冷却部件的内周壁上形成有两个环形凹部，所述两个环形凹部对接组成所述冷却通道；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷婷，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11