[发明专利]一种电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及TSV刻蚀工艺装置，具体涉及一种电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置。

背景技术

在TSV刻蚀工艺中，有对硅材料进行沟槽（Trench）刻蚀，也有斜孔（TaperVia）刻蚀。刻蚀后的剖面有两个很重要的参数是深度和倾斜的角度。要同时满足这两个要求，必须要求TSV刻蚀设备对该工艺有很好的刻蚀均匀性控制，包括深度的均匀性（Uniformity）和角度的均匀性。

经研究发现，TSVICP等离子体中，电感产生的源等离子体可以提供很高的等离子体浓度，同时其分布受到电感的形状，位置和反应器的形状和体积等因素的影响。电感通了射频电源后，在其通路上形成交变的电场和磁场。电场和磁场共同作用在反应腔体内将低压工艺气体形成等离子体。

在一个电感耦合的等离子体反应器中，有两个独立的电感同时作用，既可以提供等离子体的密度，有可以调节硅片表面的等离子体均匀性。而这两个电感的形状和位置都不一样。一个电感是水平电感，一个电感是垂直电感。这样的电感配置，可以在硅片的上面形成两个区域的等离子体。但是陶瓷材料窗（ceramicwindow）的冷却成了重要的问题。传统手段是的设置一个风扇在陶瓷材料窗上方向下吹气，通过气流带走热量，这在只有单一线圈时是有效的。在需要多个不同形状线圈组合来电离下方反应器中气体时，无论怎样改变风扇的大小、位置、角度都无法有效且均匀的带走不同形状的陶瓷材料窗上的热量。热量积累不均衡会导致陶瓷材料窗上温度梯度过大，材料窗会出现裂缝甚至破裂，同时材料窗上不同区域温度不同还会同步造成反应器内不同区域的反应速度不同，这对改善等离子处理的效果很不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置，通过设置导流环组件及多个导流环，使得该冷却装置的风扇产生的冷却气流能够充分与第二线圈、绝缘柱接触，实现在TSV刻蚀工艺中，能够产生等离子体均匀分布的电磁场的电感耦合等离子体陶瓷窗充分冷却，提高TSV刻蚀工艺效率，及产品质量。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置，该冷却装置设置于电感耦合等离子体反应器的容器腔体顶部，使得容器腔体内部密封；其特点是，该冷却装置包含：

圆柱筒支架，所述圆柱筒支架横截面呈环形；

绝缘板，所述绝缘板与所述的圆柱筒支架底部通过支撑部件固定连接，所述绝缘板与所述圆柱筒支架之间设有间隙；

第一线圈，设置在所述的圆柱筒支架内的所述绝缘板上；

第二线圈组件，设置在所述的绝缘板上方中部，且所述第二线圈组件包括圆柱状的绝缘柱腔体以及绕置在绝缘柱腔体外部的第二线圈；

风扇，固定设置在所述的圆柱筒支架内顶部；

多个导流环，均匀环绕设置在所述的圆柱筒支架内壁，环绕设置在所述的第二线圈组件周边。

优选地，所述的第一线圈均匀平铺设置在所述的绝缘板上。

优选地，所述的风扇设置在所述的第二线圈组件上方的所述的圆柱筒支架上。

优选地，所述的该绝缘柱腔体内部空间通过该绝缘板上的开口与所述容器腔体相通；所述的第一线圈设置在该绝缘柱腔体周边；所述绝缘柱腔体内部设有反应气体注入口。

优选地，每个所述的导流环截面呈三角形。

优选地，所述的导流环截面呈梯形。

优选地，所述的多个导流环分别等间距叠加设置在所述的圆柱筒支架内壁。

优选地，所述的多个导流环的斜表面与所述的第二线圈相对应设置；所述的多个导流环与所述的第二线圈之间设有间隙。

优选地，每个所述的导流环采用塑料制成。

一种电感耦合等离子体反应器，设有容器腔体，其特点是，该反应器还设有电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置；所述的电感耦合等离子体陶瓷窗冷却装置包含：

圆柱筒支架；

绝缘板，所述的绝缘板的顶部与所述的圆柱筒支架底部通过支撑部件固定连接，该绝缘板与该圆柱筒支架之间设有间隙；该绝缘板的底部与所述的容器腔体顶部匹配连接；

第一线圈，设置在所述的圆柱筒支架内；

第二线圈组件，设置在所述的绝缘板中部；

风扇，固定设置在所述的圆柱筒支架内顶部；

多个导流环，均匀环绕设置在所述的圆柱筒支架内壁，环绕设置在所述的第二线圈组件周边。

优选地，所述的第一线圈均匀平铺设置在所述的绝缘板上。