上电极组件及半导体加工设备制造技术

本发明专利技术提供一种上电极组件及半导体加工设备，其包括设置在腔室盖板上的介质桶、环绕在该介质桶周围的线圈、用于加热介质桶的加热机构、上加热带和下加热带，其中，上加热带和下加热带分别套设在介质桶的外周壁的顶部和底部，且分别位于线圈的上方和下方。本发明专利技术提供的上电极组件，其不仅可以提高介质桶的温控准确性和温度均匀性，而且还可以提高热传递效率，从而可以提高工艺质量。

Upper electrode assembly and semiconductor processing apparatus

The invention provides an electrode assembly and semiconductor processing equipment, which is the chamber cover on the medium barrel, around the coil, the surrounding medium barrel for barrel heating mechanism, heating medium on the tropical, with tropical and which add tropical and tropical and medium barrel are respectively sheathed the peripheral wall of the top and bottom, and respectively positioned above and below the coil. The upper electrode assembly provided by the invention not only can improve the temperature control accuracy and temperature uniformity of the medium barrel, but also can improve the heat transfer efficiency, thereby improving the quality of the process.

【技术实现步骤摘要】
上电极组件及半导体加工设备
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半导体加工设备。
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。在进行工艺的过程中，温度是保证高质量工艺结果和反应腔室稳定性的重要参数，温度的准确性直接影响刻蚀速率的均匀性和CD的均匀性。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和加热机构7。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。加热机构7通常由多个加热棒组成，且设置在上盖板5上，用以通过加热上盖板5间接加热陶瓷桶2。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，由于加热机构7是通过加热上盖板5间接加热陶瓷桶2，而且设置在上盖板5与陶瓷桶2之间的密封圈4的导热性很差，因而通过控制上盖板5的温度来间接控制陶瓷桶2的温度，这种控温方式非常不准确。其二，由于加热机构7设置在上盖板5上，由加热机构7产生的热量，需要自上而下逐渐地传递至陶瓷桶2的底部，这不仅热传递效率较低，而且导致陶瓷桶2在其轴向上的温度分布不均匀。专利
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半导体加工设备，其不仅可以提高介质桶的温控准确性和温度均匀性，而且还可以提高热传递效率，从而可以提高工艺质量。为实现本专利技术的目的而提供一种上电极组件，包括设置在腔室盖板上的介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于加热所述介质桶的加热机构，所述加热机构包括上加热带和下加热带，二者分别套设在所述介质桶的外周壁的顶部和底部，且分别位于所述线圈的上方和下方。优选的，还包括用于冷却所述介质桶的冷却机构。优选的，所述冷却机构包括冷却盖板、冷却套筒和风扇，其中，所述冷却套筒环绕在所述介质桶的周围，且位于所述线圈的外侧，并且在所述冷却套筒的底部设置有排气孔；所述冷却盖板设置在所述冷却套筒的顶部，在所述冷却盖板、冷却套筒和所述介质桶之间形成环形空间，并且在所述冷却盖板中设置有进气通道，所述进气通道与所述环形空间相连通；所述风扇用于通过所述进气通道向所述环形空间内送风。优选的，所述进气通道包括匀流腔和多个进气孔，其中，所述风扇设置在所述冷却盖板上，且位于所述匀流腔顶部的中心位置处，用以向所述匀流腔送风；所述多个进气孔设置在所述冷却盖板上，且位于所述匀流腔的底部；并且所述多个进气孔沿所述环形空间的周向均匀分布；每个所述进气孔分别与所述匀流腔和所述环形空间相连通。优选的，所述上电极组件还包括用于向所述介质桶所括空间内输送工艺气体的进气管路，所述进气管路的出气端设置在所述介质桶的内周壁上，所述进气管路的进气端自所述冷却盖板延伸出去。优选的，所述冷却机构还包括上冷却件和下冷却件，其中，所述下冷却件环绕设置在所述腔室盖板与所述冷却套筒之间；所述上冷却件环绕设置在所述冷却盖板与所述冷却套筒之间；分别在所述上冷却件和下冷却件内设置有两条环形的冷却通道，通过分别向所述两条冷却通道内通入冷却水来冷却所述介质桶。优选的，所述上电极组件还包括：温度传感器，用于检测所述介质桶的实时温度；过热传感器，用于检测所述介质桶的实时温度。优选的，在所述介质桶的内周壁或者外周壁上设置有采用树脂制作的固定件，所述固定件用于分别将所述温度传感器和所述过热传感器固定在所述介质桶的内周壁或者外周壁上，且使二者与所述线圈之间保持预设的安全间隔。优选的，所述温度传感器和所述过热传感器均为具有电磁屏蔽功能、且接地的热电偶。优选的，所述上电极组件还包括控制单元、温度调节单元和通断开关，其中，所述通断开关用于分别接通或断开所述上加热带和下加热带的加热通路；所述控制单元用于接收由所述温度传感器发送而来的实时温度，并基于该实时温度和预设的目标温度进行计算，然后根据计算结果控制所述温度调节单元调节所述上加热带和/或下加热带的加热功率；以及所述控制单元还用于接收由所述过温传感器发送而来的实时温度，并判断其是否超出预设阈值，若是，则断开所述通断开关。优选的，所述温度传感器包括上传感器和下传感器，二者分别位于靠近所述上加热带和下加热带的位置处；所述通断开关包括分别接通或断开所述上加热带和下加热带的加热通路的第一开关和第二开关；所述控制单元用于分别接收由所述上传感器和下传感器发送而来的实时温度，并基于所述上传感器和下传感器的实时温度和预设的目标温度计算所述上加热带和下加热带各自的加热功率占空比，并根据该加热功率占空比控制所述温度调节单元分别接通或断开所述上加热带和下加热带的加热通路。优选的，所述温度调节单元包括固态继电器和接触器。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室的顶部设置有上电极组件，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，其通过在介质桶的外周壁的顶部和底部，且分别位于线圈的上方和下方套设上加热带和下加热带，可以直接加热介质桶，从而可以提高介质桶的温控准确性。而且，由于上加热带和下加热带可以分别自介质桶的顶部和底部传递热量，这不仅可以提高热传递效率，而且还可以提高介质桶的温度均匀性。本专利技术提供的半导体加工设备，其通过采用本专利技术提供的上述上电极组件，不仅可以提高介质桶的温控准确性和温度均匀性，而且还可以提高热传递效率，从而可以提高工艺质量。附图说明图1为现有的上电极组件的剖视图；图2为本专利技术实施例提供的上电极组件的剖视图；图3为本专利技术实施例的温控方式的原理框图。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半导体加工设备进行详细描述。图2为本专利技术实施例提供的上电极组件的剖视图。请参阅图2，上电极组件包括介质桶19、线圈18、加热机构和冷却机构。其中，介质桶19设置在腔室盖板8上，其采用诸如陶瓷等的绝缘材料制作，用于将等离子产生环境与大气环境进行隔绝；线圈18为立体线圈，且环绕设置在介质桶19的周围，用于在高射频功率的作用下，激发介质桶19内的工艺气体转化为具有高能的等离子体。加热机构包括上加热带15和下加热带21，二者分别套设在介质桶19的外周壁顶部和底部，且分别位于线圈18的上方和下方，用以直接加热介质桶19，从而可以提高介质桶19的温控准确性。而且，由于上加热带15和下加热带21可以分别自介质桶19的顶部和底部传递热量，这不仅可以提高热传递效率，而且还可以提高介质桶的温度均匀性。此外，通过使上加热带15和下加热带21分别位于线圈18的上方和下方，可以避免干扰由线圈18产生的磁场。冷却机构用于冷却介质桶19。在本实施例中，该冷却机构包括冷却盖板11、冷却套筒16和风扇9，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上电极组件，包括设置在腔室盖板上的介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于加热所述介质桶的加热机构，其特征在于，所述加热机构包括上加热带和下加热带，二者分别套设在所述介质桶的外周壁的顶部和底部，且分别位于所述线圈的上方和下方。

【技术特征摘要】
1.一种上电极组件，包括设置在腔室盖板上的介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于加热所述介质桶的加热机构，其特征在于，所述加热机构包括上加热带和下加热带，二者分别套设在所述介质桶的外周壁的顶部和底部，且分别位于所述线圈的上方和下方。2.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，还包括用于冷却所述介质桶的冷却机构。3.根据权利要求2所述的上电极组件，其特征在于，所述冷却机构包括冷却盖板、冷却套筒和风扇，其中，所述冷却套筒环绕在所述介质桶的周围，且位于所述线圈的外侧，并且在所述冷却套筒的底部设置有排气孔；所述冷却盖板设置在所述冷却套筒的顶部，在所述冷却盖板、冷却套筒和所述介质桶之间形成环形空间，并且在所述冷却盖板中设置有进气通道，所述进气通道与所述环形空间相连通；所述风扇用于通过所述进气通道向所述环形空间内送风。4.根据权利要求3所述的上电极组件，其特征在于，所述进气通道包括匀流腔和多个进气孔，其中，所述风扇设置在所述冷却盖板上，且位于所述匀流腔顶部的中心位置处，用以向所述匀流腔送风；所述多个进气孔设置在所述冷却盖板上，且位于所述匀流腔的底部；并且所述多个进气孔沿所述环形空间的周向均匀分布；每个所述进气孔分别与所述匀流腔和所述环形空间相连通。5.根据权利要求3所述的上电极组件，其特征在于，所述上电极组件还包括用于向所述介质桶所括空间内输送工艺气体的进气管路，所述进气管路的出气端设置在所述介质桶的内周壁上，所述进气管路的进气端自所述冷却盖板延伸出去。6.根据权利要求3所述的上电极组件，其特征在于，所述冷却机构还包括上冷却件和下冷却件，其中，所述下冷却件环绕设置在所述腔室盖板与所述冷却套筒之间；所述上冷却件环绕设置在所述冷却盖板与所述冷却套筒之间；分别在所述上冷却件和下冷却件内设置有两条环形的冷却通道，通过分别向所述两条冷却通道内通入冷却水来冷却所述介质桶。7.根据权利要求1-6任意一项所述的上电极组件，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪菲，
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