[发明专利]实现快速散热的法拉第屏蔽装置及等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理工艺设备，更具体地说，涉及一种法拉第屏蔽装置。

背景技术

利用射频电感式耦合等离子体进行刻蚀或沉积是制备半导体薄膜器件的一种关键工艺，包括各种微电子器件、薄膜光伏电池、发光二极管等的制备都离不开刻蚀或沉积工艺。等离子体刻蚀或沉积的基本过程是：将反应气体从气源引入反应腔室，在等离子体中进行电离和分解形成离子和自由基。这些具有高度反应活性的粒子依靠气体运输到达待加工物体表面进行表面反应。

在等离子体中进行的表面刻蚀或沉积反应的均匀性，与等离子体的均匀性直接相关。而等离子体的均匀性又取决于通过射频线圈进行的能量耦合的均匀性以及反应腔的尺寸及形状。通过射频线圈进行的能量耦合一般包括交流和直流两部分，交流部分用于产生等离子体，而直流部分用于增加离子对反应腔表面的轰击能量。由于离子对反应腔表面的轰击会造成表面的腐蚀，必须加以减少。现有技术中的法拉第屏蔽装置的主要用途，是减少或消除直流部分的能量耦合。

现有技术中，所述的法拉第屏蔽装置通常为一带有射频通道的金属板，其放置在在介电窗口上方，与介电窗口贴合，便于带走介电窗口处的热量。在刻蚀工艺进行过程中，由于等离子体反应腔温度较高，法拉第屏蔽装置在工作中温度升高，发生变形，不能很好的与介电窗口贴合，导致热量不能及时传到到外部；法拉第屏蔽装置温度的升高会影响到其所产生的屏蔽效果，对反应工艺造成干扰。本发明希望提供一种具有快速导热功能的法拉第屏蔽装置来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现快速散热的法拉第屏蔽装置，所述法拉第屏蔽装置用于一电感耦合等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括至少一个反应腔室，所述反应腔室包括一介电窗口，所述介电窗口上方设置有射频线圈，所述介电窗口和所述法拉第屏蔽装置一体设置，所述法拉第屏蔽装置涂覆在所述介电窗口靠近所述射频线圈的表面。

优选的，所述的法拉第屏蔽装置通过喷涂或蒸镀与所述介电窗口一体设置。

优选的，所述法拉第屏蔽装置上设置有至少一个射频通道，由射频线圈产生的磁场能够通过所述射频通道耦合到反应腔室内部。

优选的，所述射频通道的形状包括至少一个径向槽，所述径向槽以相同的径向角度间隔均匀分布于所述法拉第屏蔽装置上。

优选的，所述径向槽包括第一长度和第二长度，所述第一长度径向槽和第二长度径向槽间隔设置。

优选的，所述的射频线圈上方设置一风扇。

优选的，所述法拉第屏蔽装置表面设置一导热部件，所述导热部件内装有冷却液，所述导热部件至少包括一输入接口以及一输出接口，用于输入及输出冷却液。

优选的，所述的导热部件为一导热管，所述导热管在所述法拉第屏蔽装置表面呈扇叶形均匀分布。

优选的，所述法拉第屏蔽装置材料为金属材料，所述介电窗口为陶瓷材料。

进一步的，本发明还公开了一种等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括至少一对被处理基板进行蚀刻的反应腔室，所述反应腔室包括一介电窗口，所述介电窗口上方设置一上文描述的法拉第屏蔽装置。

本发明的优点在于：通过将等离子体反应腔上方的介电窗口靠近射频线圈的表面涂覆金属法拉第屏蔽装置，避免了传统的板状法拉第屏蔽装置受热发生变形导致的和介电窗口贴合不紧密，不能迅速的把介电窗口的热量传送到反应腔外部的技术问题，通过采用喷涂或蒸镀等方法，将法拉第屏蔽装置和介电窗口紧密贴合在一起，同时在法拉第屏蔽装置表面设置导热部件，快速降低等离子体反应腔的温度，实现等离子体加工工艺的稳定和均匀。

附图说明

图1为本发明所述等离子体处理工艺所用的反应腔室结构示意图；

图2为本发明所述法拉第屏蔽装置剖面结构示意图；

图3为本发明另一实施例所述法拉第屏蔽装置剖面结构示意图；

图4为本发明另一实施例所述法拉第屏蔽装置剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。