反应腔室及等离子体加工设备制造技术

本发明专利技术提供的反应腔室及等离子体加工设备，包括热交换媒介源和介质窗，介质窗设置在反应腔室的顶部，并且在介质窗的上表面均匀分布有凹道，并且在介质窗的上表面上叠置有密封板，密封板与凹道形成封闭的通道，并且在密封板上设置有分别与通道的首尾两端连通的入口和出口，热交换媒介源与入口连接，用以经由入口向通道内输送热交换媒介，热交换媒介自出口排出通道，并在沿通道流动的过程中与介质窗进行热交换。本发明专利技术提供的反应腔室可以实现对介质窗进行均匀加热，从而提高了工艺的均匀性，进而提高等离子体加工设备的工艺质量。

【技术实现步骤摘要】
反应腔室及等离子体加工设备
本专利技术属于微电子加工
，具体涉及反应腔室及等离子体加工设备。
技术介绍
在采用等离子体加工设备对被加工工件进行刻蚀工艺的过程中，精确地控制等离子体加工设备中的诸如腔室壁、静电卡盘等部件或装置的温度对工艺质量起着至关重要的作用。图1为现有的等离子体加工设备的结构简图。如图1所示，等离子体加工设备包括反应腔室1、射频线圈9和射频电源5。其中，在反应腔室1内设置有静电卡盘4，用以采用静电引力的方式将被加工工件3的吸附在其上表面上；而且，在反应腔室1的顶壁上内嵌有石英窗2，射频线圈9设置在石英窗2的上方，且与射频电源5电连接，在射频电源5接通后，射频线圈9激发反应腔室1中的工艺气体生成等离子体6，以对被加工工件4进行刻蚀。此外，在反应腔室1的腔室壁和静电卡盘4内均设置有温控装置(图中未示出)，用以分别调节腔室壁和静电卡盘4的温度，以使反应腔室1的工艺温度能够保证刻蚀速率和刻蚀深度的均匀性，从而提高工艺质量。然而，由于在石英窗2内未设置温控装置，导致在进行工艺的过程中，石英窗2的温度往往低于腔室壁和静电卡盘4的温度，从而给工艺质量带来一定的不良影响。为此，人们通常采用下述方法调节石英窗2的温度。具体地，在上述石英窗2的外周壁上包覆有加热带8，用以对石英窗2进行加热，以使其达到工艺所需的温度，如图2所示。然而，由于加热带8仅与石英窗2的外周壁直接接触，加热带8产生的热量需要自石英窗2的边缘向中心传导，又由于石英窗2为热的不良导体，导致热量很难到达石英窗2的中心区域，这使得石英窗2的边缘区域的温度与中心区域的温度存在差异，从而造成石英窗2的温度不均匀，进而给工艺的均匀性带来不良影响。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种反应腔室及等离子体加工设备，其可以实现对介质窗进行均匀加热，从而可以提高工艺的均匀性，进而可以提高等离子体加工设备的工艺质量。本专利技术提供一种反应腔室，包括热交换媒介源、介质窗、感应线圈和射频电源，所述介质窗设置在所述反应腔室的顶部，并且在所述介质窗的上表面均匀分布有凹道，并且在所述介质窗的上表面上叠置有密封板，所述密封板与所述凹道形成封闭的通道，并且在所述密封板上分别设置有与所述通道的首尾两端连通的入口和出口，所述热交换媒介源与所述入口连接，用以经由所述入口向所述通道内输送热交换媒介，并且流入所述通道内的所述热交换媒介自所述出口排出所述通道，并在沿所述通道流动的过程中与所述介质窗进行热交换；所述感应线圈设置在所述密封板的上方，且与所述射频电源电连接，用以激发所述反应腔室中的工艺气体生成等离子体；并且所述密封板采用抗磁材料制作。其中，所述凹道为环绕所述介质窗的上表面中心均匀缠绕的螺旋状结构。其中，所述凹道包括至少两个环形子凹道，所述至少两个环形子凹道以所述介质窗的上表面的中心为圆心，且半径不同。其中，所述凹道由彼此独立的至少两条凹道段组成；并且所述入口和出口的数量与所述凹道段的数量相对应，且所述入口和出口一一对应地与所述凹道段的首尾两端连通。其中，还包括温度传感器和温控单元，其中所述温度传感器包括中心传感器和边缘传感器，所述中心传感器和边缘传感器用于分别测量所述介质窗的中心区域和边缘区域的实时温度值，并将其发送至所述温控单元；所述热交换媒介源包括中心热交换媒介源和边缘热交换媒介源，所述中心热交换媒介源经由相应的入口与位于所述介质窗的中心区域的凹道段连通；所述边缘热交换媒介源经由相应的入口与位于所述介质窗的边缘区域的凹道段连通；所述温控单元用于将中心区域的实时温度值与预定的中心区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述中心热交换媒介源输出的流量值；以及，将边缘区域的实时温度值与预定的边缘区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述边缘热交换媒介源输出的流量值。其中，还包括加热带，所述加热带沿所述介质窗的外周壁环绕设置，用以采用热传导的方式对所述介质窗进行加热。其中，还包括温度传感器和温控单元，其中所述温度传感器包括中心传感器和边缘传感器，所述中心传感器和边缘传感器用于分别测量所述介质窗的中心区域和边缘区域的实时温度值，并将其发送至所述温控单元；并且所述温控单元用于将中心区域的实时温度值与预定的中心区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述热交换媒介源输出的流量值；以及，将边缘区域的实时温度值与预定的边缘区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述加热带的输出功率。其中，所述中心传感器和边缘传感器均为接触式温度传感器，且二者分别设置在所述介质窗内的中心区域和边缘区域，且位于靠近所述介质窗的下表面的位置处。其中，所述中心传感器和边缘传感器均为非接触式温度传感器，并且，在所述密封板的上表面且对应于所述介质窗的中心区域和边缘区域，分别设置有中心测温孔和边缘测温孔，且所述中心测温孔和边缘测温孔的下端均延伸至所述介质窗的内部；所述中心传感器和边缘传感器设置在所述密封板的上方，且分别与中心测温孔和边缘测温孔相对应的位置处。其中，还包括温度传感器和温控单元，其中所述温度传感器用于测量所述介质窗的实时温度值，并将其发送至所述温控单元；所述温控单元用于将所述实时温度值与预定的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述热交换媒介源输出的流量值。其中，所述温度传感器为接触式温度传感器，所述接触式温度传感器设置在所述介质窗内，且位于靠近所述介质窗下表面的位置处。其中，所述温度传感器为非接触式温度传感器，并且，在所述密封板的上表面设置有测温孔，且所述测温孔的下端延伸至所述介质窗的内部；所述温度传感器设置在所述密封板的上方，且位于与所述测温孔的相对应的位置处。其中，所述抗磁材料为树脂。其中，所述热交换媒介为热交换气体或者热交换液体。其中，在所述介质窗的上表面与所述密封板之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。其中，所述介质窗的材料为石英、三氧化二铝陶瓷或者氮化铝陶瓷。本专利技术还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室，该反应腔室采用了本专利技术提供的反应腔室。本专利技术具有下述有益效果：本专利技术提供的反应腔室，其在介质窗的上表面均匀分布有凹道，该凹道与叠置在介质窗的上表面的密封板形成封闭的通道，并且，在密封板上分别设置有与该通道的首尾两端连通的入口和出口，热交换媒介源与入口连接，用以经由入口向通道内输送热交换媒介，并且流入通道内的热交换媒介自出口排出通道，并在沿通道流动的过程中与介质窗进行热交换。由于凹道与密封板所形成的通道相对于介质窗的上表面均匀分布，这使得通道内的热交换媒介可以均匀地与介质窗进行热交换，从而不仅可以使介质窗的温度达到工艺所需的温度，而且可以保证介质窗的温度均匀性，从而可以提高工艺的均匀性。本专利技术提供的等离子体加工设备，其通过采用本专利技术提供的反应腔室，可以提高工艺的均匀性，从而可以提高等离子体加工设备的工艺质量。附图说明图1为现有的等离子体加工设备的结构简图；图2为带有加热带的石英窗的俯视图；图3为本专利技术第一实施例提供的反应腔室的结构简图；图4为图3中反应腔室的介质窗的俯视图；图5为图3中反应腔室的介质窗和密封板的剖视图；图6为本专利技术第一实施例提供的反应腔室对介质窗进行温度控制的原理框图；图7为本专利技术第二实施例提供的反应腔室对介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应腔室，其特征在于，包括热交换媒介源和介质窗，所述介质窗设置在所述反应腔室的顶部，并且在所述介质窗的上表面均匀分布有凹道，并且在所述介质窗的上表面上叠置有密封板，所述密封板与所述凹道形成封闭的通道，并且在所述密封板上分别设置有与所述通道的首尾两端连通的入口和出口，所述热交换媒介源与所述入口连接，用以经由所述入口向所述通道内输送热交换媒介，并且流入所述通道内的所述热交换媒介自所述出口排出所述通道，并在沿所述通道流动的过程中与所述介质窗进行热交换。

【技术特征摘要】
1.一种反应腔室，其特征在于，包括热交换媒介源、介质窗、感应线圈和射频电源，所述介质窗设置在所述反应腔室的顶部，并且在所述介质窗的上表面均匀分布有凹道，并且在所述介质窗的上表面上叠置有密封板，所述密封板与所述凹道形成封闭的通道，并且在所述密封板上分别设置有与所述通道的首尾两端连通的入口和出口，所述热交换媒介源与所述入口连接，用以经由所述入口向所述通道内输送热交换媒介，并且流入所述通道内的所述热交换媒介自所述出口排出所述通道，并在沿所述通道流动的过程中与所述介质窗进行热交换；所述感应线圈设置在所述密封板的上方，且与所述射频电源电连接，用以激发所述反应腔室中的工艺气体生成等离子体；并且所述密封板采用抗磁材料制作。2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述凹道为环绕所述介质窗的上表面中心均匀缠绕的螺旋状结构。3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述凹道包括至少两个环形子凹道，所述至少两个环形子凹道以所述介质窗的上表面的中心为圆心，且半径不同。4.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述凹道由彼此独立的至少两条凹道段组成；并且所述入口和出口的数量与所述凹道段的数量相对应，且所述入口和出口一一对应地与所述凹道段的首尾两端连通。5.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，还包括温度传感器和温控单元，其中所述温度传感器包括中心传感器和边缘传感器，所述中心传感器和边缘传感器用于分别测量所述介质窗的中心区域和边缘区域的实时温度值，并将其发送至所述温控单元；所述热交换媒介源包括中心热交换媒介源和边缘热交换媒介源，所述中心热交换媒介源经由相应的入口与位于所述介质窗的中心区域的凹道段连通；所述边缘热交换媒介源经由相应的入口与位于所述介质窗的边缘区域的凹道段连通；所述温控单元用于将中心区域的实时温度值与预定的中心区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述中心热交换媒介源输出的流量值；以及，将边缘区域的实时温度值与预定的边缘区域的理想温度值进行比较，并根据比较结果调节所述边缘热交换媒介源输出的流量值。6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，还包括加热带，所述加热带沿所述介质窗的外周壁环绕设置，用以采用热传导的方式对所述介质窗进行加热。7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，还包括温度传感器和温控单元，其中所述温度传感器包括中心传感器和边缘传感器，所述中心传感器和边缘传感器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂淼，
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