一种等离子体处理设备及其机台外罩制造技术

本发明专利技术公开了一种等离子体处理设备及其机台外罩，通过在机台外罩的侧壁安装与介电窗呈一定角度的风扇，并在未安装风扇的侧壁设置若干气孔，可以实现对介电窗口的快速均匀降温。同时，在环盖上设置隔热/绝热材料的隔热圈与介电窗相接触，能够有效阻止热量从介电窗的边缘区域向环盖方向传导，因此，介电窗的中心区域到边缘区域的温度相对更为平均，温度梯度减小，从而避免介电窗因温差所造成的开裂现象，提供了一种安全性能更高的等离子处理设备。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体处理设备及其机台外罩
本专利技术涉及半导体制造设备领域，特别涉及一种等离子体处理设备及其中的温度调节装置。
技术介绍
目前，在半导体制造工艺中广泛实施以进行薄膜沉积或蚀刻等作为目的的等离子体处理。例如在图1所示的电感耦合型等离子体处理设备中，设置有真空的腔室300，在腔室300内的底部设有基座600，基座600上设有静电夹具700，被处理的基板500 (例如是半导体晶圆，玻璃基板等)放置于所述静电夹具700上。腔室300的顶部设置为介电窗100，一般由陶瓷材料(A1203)构成。在所述腔室300的环形侧壁顶部设置有环盖200，由环盖200上由内边缘向外延伸的一部分顶面，与介电窗100上由外边缘向内延伸的一部分底面相接触(标号110示出的即是两者的接触面位置)，从而通过环盖200对介电窗100进行支撑。在腔室300外，一般在介电窗100的上方，设置有线圈状的感应天线400。向所述感应天线400施加RF射频电流,从而在感应天线400周围产生磁场,该磁场的磁力线贯穿介电窗100,在腔室300内，位于被处理基板500上方与介电窗100底部之间的反应区域产生感应电场，进而通过所述感应电场对导入腔室300内的反应气体的分子或原子发生电离碰撞，从而在反应区域内形成反应气体的等离子体对基板500进行处理。 腔室300内产生的等离子体会在反应区域中高效地向四周扩散，则在长时间的处理过程中等离子体会轰击介电窗100的底面，从而在介电窗100中蓄积足够多的热量，以使介电窗100及其周边的温度升高。然而，由于支撑介电窗100的环盖200以及环盖200下方的腔室300侧壁一般是由金属(例如是铝Al或者其合金等)材料制成，具有良好的导热能力，介电窗100边缘处的热量很容易经由介电窗100与环盖200相接触的边缘区域向环盖200进行传导。其结果是在介电窗100的中心区域与该介电窗100上接触环盖200的边缘区域之间产生巨大的温度梯度，一方面使得在介电窗100下方反应区域内形成的等离子体在中心及边缘区域不均匀分布的问题发生，影响对基片处理的均匀性；另一方面所具有的温度差还使得介电窗100发生变形，从而导致介电窗100开裂并打碎腔室300内的基板或其他设备，特别是当射频功率源功率超过5千瓦时，介电窗100非常容易碎裂，严重影响整个等离子体处理装置的安全性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种机台外罩，用于等离子体处理设备；所述等离子体处理设备设置有能够密闭的腔室，所述腔室的顶部由介电窗构成，所述机台外罩设置于所述介电窗上方，所述机台外罩包括环绕所述介电窗的侧壁和侧壁上方的顶壁；所述机台外罩上设置至少一吹气扇，所述吹气扇所在平面与所述介电窗所在平面间设置一角度α，α的范围在40度一50度之间；所述侧壁上还设置若干气体通道。 优选的，所述机台外罩上设置两个并列的吹气扇，每个吹气扇吹向机台外罩内部的风速大于等于400立方英尺每分钟。 优选的，所述吹气扇安装于所述机台外罩的一侧壁处，所述吹气扇所在的侧壁相对的侧壁设置至少一吸气扇。 优选的，所述机台外罩未安装吹气扇和吸气扇的侧壁设置若干气体通道。 优选的，所述气体通道为气孔或气槽。 优选的，所述吸气扇所在平面与所述介电窗所在平面间设置一角度β，β的范围在80度-100度间。 优选的，所述吹气扇和所述吸气扇的数量分别为2，所述两吹气扇所在平面与所述介电窗所在平面间的角度相同，均为46度，所述两吸气扇所在平面与所述介电窗所在平面间的角度相同，均为90度。 优选的，所述吹气扇和所述吸气扇位于机台外罩内部的区域周围设置金属网罩。 进一步的，本专利技术还公开了一种等离子体处理设备，包括一反应腔室，所述腔室的顶部由介电窗构成；所述介电窗上方设置一机台外罩，所述机台外罩具有上文描述的技术特征。 进一步的，所述反应腔室包括腔室侧壁，所述腔室侧壁与所述介电窗间设置隔热圈。 优选的，所述隔热圈是由绝热材料制成。 优选的，所述等离子体处理设备为电感耦合型等离子体处理设备。 本专利技术提供等离子体处理设备及其散热机台外罩，其优点在于:通过在机台外罩的侧壁安装与介电窗呈一定角度的吹气扇，并在未安装吹气扇的侧壁设置若干气孔，可以实现对介电窗口的快速均匀降温。同时，在环盖上设置隔热/绝热材料的隔热圈与介电窗相接触，能够有效阻止热量从介电窗的边缘区域向环盖方向传导，因此，介电窗的中心区域到边缘区域的温度相对更为平均，温度梯度减小，从而避免介电窗因温差所造成的开裂现象，提供了一种安全性能更高的等离子处理设备。 【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显。如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不同的实施例，以解释和阐明本专利技术的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。 图1是现有等离子体处理设备的总体结构示意图； 图2是本专利技术所述带机台外罩的等离子体处理设备结构示意图； 图3是本专利技术所述实施例一种机台外罩的结构示意图； 图4是沿图3Α-Α处切割得到的剖面结构示意图； 图5示出另一种实施例的带机台外罩的等离子体刻蚀设备的结构示意图。 【具体实施方式】 本专利技术公开了一种等离子体处理设备及其机台外罩，为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。 图2示出本专利技术所述带机台外罩的等离子体处理设备结构示意图，本实施例提供的等离子体处理设备是一种电感耦合型等离子体处理设备，设置有一个腔室101，该腔室侧壁30的内部和外部能够密闭隔离，使得腔室内部的压力可以设置为真空或低压环境，而腔室外部一般为大气环境。所述腔室的顶部由介电窗10构成,介电窗10通常为陶瓷材料,侧壁30顶部设置一环盖20,用于支撑介电窗10,环盖20和介电窗10的接触区域称为介电窗10的边缘区域，介电窗的边缘区域环绕中心区域设置。腔室内的底部设有基座60，基座60上还设有静电夹具70，被处理的基板50 (例如是半导体晶圆，玻璃基板等)放置于静电夹具70的顶面上。位于腔室外、介电窗10上方设置有线圈状的感应天线40，向感应天线40施加RF射频电流，从而在腔室内位于被处理基板50上方与介电窗10底部之间的反应区域产生反应气体的等离子体，等离子体对基板50进行作用，完成对基板50的刻蚀过程。 腔室101内产生的等离子体会在反应区域中高效地向四周扩散，在长时间的处理过程中等离子体会轰击介电窗10的底面，从而在介电窗10中蓄积过多热量，导致介电窗10及其周边的温度升高。由于介电窗10的边缘区域与环盖20接触，而环盖20与侧壁30通常由金属材料(例如是铝Al或其合金)制成，具有良好的导热性，使得介电窗10边缘区域的温度被降低，与中心区域存在较大的热梯度，导致介电窗10的破碎。为了解决该技术问题，本实施例提供一具有良好散热功能的机台外罩80。 图3示出本专利技术实施例描述的一种机台外罩的结构示意图；机台外罩80设置于介电窗10上方，包括环绕介电窗10的侧壁81和侧壁上方的顶壁82 (为清楚展示机台外罩80与介电窗10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机台外罩，用于等离子体处理设备；所述等离子体处理设备设置有能够密闭的腔室，所述腔室的顶部由介电窗（10）构成，其特征在于：所述机台外罩（80）设置于所述介电窗（10）上方，所述机台外罩（80）包括环绕所述介电窗（10）的侧壁（81）和侧壁上方的顶壁（82）；所述机台外罩（80）上设置至少一吹气扇（85），所述吹气扇（85）所在的平面与所述介电窗（10）所在的平面间的角度范围为40度—50度；所述侧壁（81）上设置若干气体通道（83）。

【技术特征摘要】
1.一种机台外罩，用于等离子体处理设备；所述等离子体处理设备设置有能够密闭的腔室，所述腔室的顶部由介电窗(10)构成，其特征在于: 所述机台外罩(80)设置于所述介电窗(10)上方，所述机台外罩(80)包括环绕所述介电窗(10)的侧壁(81)和侧壁上方的顶壁(82);所述机台外罩(80)上设置至少一吹气扇(85)，所述吹气扇(85)所在的平面与所述介电窗(10)所在的平面间的角度范围为40度一50度；所述侧壁(81)上设置若干气体通道(83)。2.根据权利要求1所述机台外罩，其特征在于:所述机台外罩上设置两个并列的吹气扇(85)，每个吹气扇吹向机台外罩内部的风速大于等于400立方英尺每分钟。3.根据权利要求1所述机台外罩，其特征在于:所述吹气扇(85)安装于所述机台外罩(80)的一侧壁(81)处，所述吹气扇(85)所在的侧壁相对的侧壁设置至少一吸气扇(86)。4.根据权利要求3所述机台外罩，其特征在于:所述机台外罩未安装吹气扇(85)和吸气扇(86)的侧壁设置若干气体通道。5.根据权利要求4所述机台外罩，其特征在于:所述气体通道为气孔或气槽。6.根据权利要求3所述机台外罩，其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亦涛，左涛涛，陆科杰，周宁，徐朝阳，倪图强，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31