[实用新型]一种上电极组件

说明书

本实用新型属于半导体制造技术领域，具体涉及一种上电极组件。该上电极组件，包括设置有上电极的腔体以及用于为所述腔体降温用的冷却装置，其中，所述冷却装置包括冷却介质道以及设置于所述冷却介质道两端的冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质道为连续多圈管道式，且围绕所述腔体外表面设置。该上电极组件疏热性能好，并能保证上腔室中间和两端温度均衡。

技术领域

本实用新型属于半导体制造技术领域，具体涉及一种上电极组件。

背景技术

等离子装置广泛地应用于集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中。其中一个显著的用途就是电感耦合等离子体(ICP)装置。等离子体(Plasma) 中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和衬底相互作用使材料表面发生各种物理和化学反应,从而使材料表面性能获得变化。在基于半导体装置的制造中，可以将多层材料交替的沉积到衬底表面并从衬底表面刻蚀该多层材料。

上电极组件(Up-electrode Assembly)广泛应用于集成电路(IC)制造工艺过程中，特别是等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等工艺，提供反应气体并产生等离子体。根据上电极组件的设置方式，包括立体源方式和平面源方式。

立体源上电极组件中某些部件采用了陶瓷筒形式(例如图1中上腔室 3)，随着刻蚀速率要求得越来越高，立体源上电极的输出功率也越大，导致立体源陶瓷筒的功率密度增大，使得陶瓷筒温度较高。该温度接近或者超过真空密封结构(在上腔室3与上盖板2和腔室盖板5之间密封采用的橡胶材料的O-Ring)的许用温度，不利于真空密封。

现有技术中立体源冷却(Cool ing)装置如图1所示，其中上盖板2、上腔室3和上腔室外罩4、腔室盖板5、上腔室支撑板6、下腔室7自上至下组成等离子装置。工艺气体从位于上盖板2中心的进气管1进入上腔室3，产生等离子体；等离子体进入下腔室7，从而对衬底进行反应工艺。RF天线10(射频天线，也为Plasma Antenna)位于上腔室3外部。静电卡盘9位于下腔室7 内部，其上面放置晶圆8。冷却水从“入口”进入，然后分为两路分别进入位于上盖板2和腔室盖板5内部的环形水腔(如图1中上冷却水环A和下冷却水环C所示)。之后，从另一端出水，汇流后从“出口”排出。

这种冷却方式集中在对上腔室3顶端和底端的热量疏散，在高温(HighTemperature)环境下存在如下问题：

实际结构中，上腔室外罩4的受热辐射面积(角系数)较其他零件大，是辐射能量的主要流动通道。而上腔室外罩4的能量流向主要包括：向上盖板2和腔室盖板5的热传导和自身温升。由于上腔室外罩4与上盖板2和腔室盖板5之间是平面接触，热传递系数较低，故主要是自身温升。温度升的越高，对周围的热辐射越大，这样上腔室外罩4内侧的热辐射导致了对上腔室 3的加热，导致陶瓷筒温度进一步升高，削弱了冷却效果。该温度接近或者超过真空密封结构(例如橡胶材料的O-Ring)的许用温度，不利于真空密封；此外，上腔室3的材料一般为脆性材料(例如氧化铝陶瓷、石英)本身导热性差，该结构中间和两端的温度差大，容易断裂。

可见，设计一种疏热性能好，并能保证上腔室中间和两端温度均衡的冷却装置成为目前上电极组件亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种上电极组件，至少部分解决现有上电极组件集中在对上腔室顶端和底端的热量疏散的问题。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该上电极组件，包括设置有上电极的腔体以及用于为所述腔体降温用的冷却装置，其中，所述冷却装置包括冷却介质道以及设置于所述冷却介质道两端的冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷却介质道为连续多圈管道式，且围绕所述腔体外表面设置。

优选的是，所述冷却介质道呈螺旋状环绕在所述腔体从顶端至底端的外表面。