[发明专利]具有可替换内壁的反应器的冷却系统

说明书

技术领域

本发明有关一种具有可替换内壁的反应器的冷却系统，特别是有关一种直接使用气体冷却内壁的冷却系统。

背景技术

由于在反应器(chamber)内会有许多的半导体制造程序进行，而且半导体制造程序的进行会影响到整个反应器内的空间。因此，仅管半导体制造程序是处理位于反应器的基板上方的晶片，并且通常是由与基板相对的顶板控制半导体制造程序中的晶片反应，但反应器的侧壁(wall)仍会发生污染、损伤等，特别是当反应器所进行的是蚀刻程序时。而其直接的影向便是反应器(至少侧壁)必须常常清洗，甚至反应器(或说侧壁)的使用期限会因损伤而缩短。

针对此问题，如图1A的横截面示意图所示，一种常见的作法是在反应器的侧壁13面对晶片12的一面放置可拆卸的内壁14(liner)，使得半导体制造程序仅影响到基板10、顶板11与内壁14而不会造成侧璧13的污染与损伤。由于内壁14可拆卸，因此只要清洗或更换内壁14即可，基本上不会受到半导体制造程序影响的侧壁13的使用期限与品质都可以得到保障。一般而言，由于内壁14通常只是用来保护侧壁13，控制反应器的温度与电场等参数的装置还是放在侧壁13内，借以简化可作为消耗品的内壁14的构造并降低成本。此外，内壁14通常是以吊挂或锁扣等方式固定在侧壁13上。若内壁14与侧壁13完全密合，如图1A所示的情形，二者间的热传播管道便只有接触传播；而当内壁14与侧壁13未完全密合，如图1B所示的情形，二者间的热传播管道便有接触传播与辐射传播二种可能。

显然，由于内壁14及侧壁13会与反应器内所进行的半导体制造程序相互影响，因此内壁14及侧壁13的温度必须能有效地控制，特别是当可以线圈或微波等方式加热反应器时，内壁14与侧壁13的温度控制(如冷却)便成为控制反应器内温度不可缺少的一环。如图1C的横截面示意图与图1D的俯视图所示，现有技术大多是以位于侧壁13内且环绕晶片12的冷冻器15(chiller)来控制温度，特别是控制直接受到半导体制造程序影响的内壁14的温度，而且一般都是使用液体作为冷冻器15运作所需的冷媒。

无论如何，下列的缺点几乎是无法避免的。首先，由于侧壁13与内壁14间的热传播管道只有接触传播与辐射传播，而辐射传播在反应器抽真空(特别是高真空)时的效率不佳，并且接触传播受限于内壁14与侧壁13间的连接所使用的材料与形状，因此侧壁13与内壁14间的热传播效率并不高。其次，由于冷冻器15并未直接接触到内壁14而是位于侧壁13内，必须通过改变侧壁13的温度来改变内壁14的温度，因此无法精确地调整内壁14的温度。再者，冷冻器15所使用液体的温度变化需要较长的时间，无法对内壁14温度的变化作出实时的反应，因此无法实时地调整内壁14的温度。

综上所述，由于内壁的使用确实可以降低维修成本与延长反应器内壁的使用期限，但现有技术并无法有效地控制内壁的温度，因此发展新的控制内壁温度的方式便成为内壁应用的重要课题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可以直接调整内壁温度的冷却系统。

本发明的另一目的在于提供一种具有气体冷却功能的反应器，借以克服现有技术中使用液体冷媒的冷却器所无法避免的问题。

本发明的又一目的在于提供一种可以有效地且弹性地控制反应器内壁温度的冷却系统。

根据本发明一方面所提出的一种适用于具有可替换的内壁的反应器的冷却系统，至少包括气体调节温度总成、气体供应总成与气体控制总成，气体调节温度总成是位于内壁与反应器的侧壁间，气体供应总成与气体调节温度总成相连接，并供应气体调节温度总成运作所需的气体，气体控制总成与气体供应总成相连接，并控制自气体供应总成进入气体调节温度总成的气体的流量与流速。

根据本发明另一方面所提出的一种具有气体冷却功能的反应器，至少包括：基板、顶板、侧壁、内壁、气体管道以及止泄装置，基板可用以承载晶片；顶板与基板位于晶片相对的两侧，侧壁连接底板与基板并围绕晶片，而内壁则位于侧壁与晶片之间，并且内壁与侧壁相接触并可以拆卸替换，内壁与侧壁并未密合而存在封闭空间于内壁与侧壁之间，气体管道连接至封闭空间并可供应气体至封闭空间，而止泄装置则位于内壁与侧壁之间并位于封闭空间的边缘，借以使得封闭空间为内壁、侧壁与止泄装置所封闭，而仅与气体管道导通。