[发明专利]等离子体处理腔室部件的温度受控窗

说明书

本发明涉及一种等离子体处理腔室部件的温度受控窗，具体地，一种电感耦合等离子体处理腔室的温度受控介电窗包括介电窗，所述介电窗形成所述等离子体处理腔室的顶壁，所述介电窗中具有至少第一和第二通道。液体循环系统包括在不与通道流体连通的第一闭环中循环的冷液体源、在与通道流体连通的第二闭环中循环的热液体源以及第一和第二换热器。冷液体以可控流速通过第一换热器，并且随着热液体通过第一换热器且然后通过第一通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。冷液体以可控流速通过第二换热器，并且随着热液体通过第二换热器且然后通过第二通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。

技术领域

本公开涉及等离子体处理腔室的窗的温度控制。更具体地，本公开涉及通过使热液体循环通过窗中的通道且单独地控制每个通道中的热液体的温度来进行窗的温度控制。

背景技术

等离子体处理装置用于借助包括蚀刻、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、离子注入和去胶的技术来处理衬底。在等离子体处理中使用的一种等离子体处理装置包括电感耦合等离子体（ICP）腔室，其具有将处理气体激励成等离子体状态以处理腔室中的衬底的一个或多个RF线圈形式的RF天线。由于缩小的特征尺寸和新材料的实现，要求等离子体处理装置改进以控制等离子体处理的条件。

在ICP腔室中，陶瓷窗将腔室与诸如RF天线或RF线圈等RF源分隔开。陶瓷窗材料的易碎本质对所使用的RF功率提出了限制，因为随着RF功率增加，进入陶瓷窗的热通量增加。热通量导致产生温度梯度，并且因此导致陶瓷窗的内部应力。而且，热通量的分布可具有高度的非均匀分布，这加剧了热应力问题。

发明内容

在一实施例中，利用液体循环系统来控制电感耦合等离子体处理腔室的介电窗的温度。窗包括其中的至少第一和第二通道，第一和第二通道中的每一个都具有使温度受控液体在通道中循环的入口和出口。液体循环系统具有：在不与通道流体连通的第一闭环中循环的冷液体源；在与通道流体连通的第二闭环中循环的热液体源；以及至少第一和第二换热器。第一换热器连接至冷液体源、热液体源和第一通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第一换热器并且随着热液体通过第一换热器且随后通过第一通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。第二换热器连接至冷液体源、热液体源和第二通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第二换热器并且随着热液体通过第二换热器且随后通过第二通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。

在一实施例中，温度受控介电窗还包括第一闭环，所述第一闭环包括主线路、与所述主线路和第一换热器流体连通的第一分支线路、与主线路和第二换热器流体连通的第二分支线路、沿着所述第一和第二分支线路的阀以及使来自第一和第二换热器的冷液体返回到冷液体源的返回线路，所述液体循环系统包括控制系统，所述控制系统接收来自嵌入到介电窗的热电偶的信号以及来自测量冷液体通过第一和第二换热器的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制冷液体通过第一和第二换热器的流速。

在一实施例中，温度受控介电窗还包括覆于介电窗的上表面上的歧管，歧管具有与介电窗的入口和出口垂直对准的水平对准的流道以及与介电窗的上表面中的安装孔垂直对准的水平对准的安装孔。