[发明专利]上电极组件及反应腔室

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种上电极组件及反应腔室。

背景技术

目前，等离子体加工设备越来越广泛地应用于集成电路(IC)、功率器件、MEMS器件等的制造工艺中。其中一个显著的应用就是电感耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma，简称ICP)设备，其由电流通过射频线圈产生的电磁场激发反应气体产生等离子体。随着高刻蚀速率的需求不断增高，要求等离子体的密度也随之增大，为此，采用立体线圈环绕在陶瓷桶外侧已成必然。然而，在进行工艺的过程中，加载有高功率的立体线圈的温度可达460℃，由其辐射出的热量致使陶瓷桶内的温度过高，从而导致晶片糊胶。此外，陶瓷桶内的温度往往会超过密封圈的使用温度，导致其可靠性及寿命大大降低。为此，就需要设置冷却装置对陶瓷桶进行冷却。

图1为现有的上电极组件的剖视图。请参阅图1，上电极组件安装在反应腔室的腔室顶盖1上，且包括陶瓷桶2、上盖板5和立体线圈3和冷却机构。其中，上盖板5设置在陶瓷桶2的顶部，并且在上盖板5与陶瓷桶2之间设置有密封圈4，用以对二者之间的间隙进行密封。立体线圈3环绕设置在陶瓷桶2的外侧。冷却机构包括上冷却件7、下冷却件8和支撑件6，其中，下冷却件8设置在腔室顶盖1上，且环绕在立体线圈3的外侧；上冷却件7通过支撑件6设置在下冷却件8的上方，且与上盖板5相接触。并且，分别在上冷却件7和下冷却件8内设置有两条环形的冷却通道，两条冷却通道的入口(71，81)和出口(72，82)分别位于两个冷却通道的两侧。冷却水自入口(71，81)分别流入两个冷却通道，并在环绕陶瓷桶2半圈之 后自出口(72，82)流出，从而形成循环水路。

上述上电极组件在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于两条冷却通道分别位于陶瓷桶2的两端，这不仅冷却效果有限，而且由于冷却水主要带走了陶瓷桶2两端附近的热量，导致陶瓷桶2的中心部分的温度高于两端部分的温度，从而造成陶瓷桶2的温度不均匀，进而影响工艺的均匀性。

其二，由于冷却水是通过上盖板5间接冷却陶瓷桶2，而在上盖板5与陶瓷桶2之间设置有密封圈4，导致上盖板5与陶瓷桶2之间的热阻较高、传热系数较低，从而冷却效果有限。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种上电极组件及反应腔室，其不仅可以提高对介质桶的冷却效果，而且还可以提高介质桶的温度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种上电极组件，包括介质桶、环绕在所述介质桶周围的线圈以及用于冷却所述介质桶的冷却机构，所述冷却机构包括冷却通道，所述冷却通道位于所述线圈的内侧，通过向所述冷却通道内通入冷却介质，来冷却所述介质桶；并且所述冷却通道被设置为：使通入其内的冷却介质直接与所述介质桶相接触；所述冷却通道具有分别用于输入和输出冷却介质的入口和出口。

优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；在所述冷却部件的内周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述介质桶的外周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。

优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所 述线圈的内侧；在所述介质桶的外周壁上形成有环形凹部，所述环形凹部与所述冷却部件的内周壁组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。

优选的，所述冷却机构包括环形的冷却部件，所述冷却部件采用绝缘材料制作，且环绕设置在所述介质桶的外周壁上，并且位于所述线圈的内侧；分别对应地在所述介质桶的外周壁和所述冷却部件的内周壁上形成有两个环形凹部，所述两个环形凹部对接组成所述冷却通道；所述入口和出口为相对设置在所述冷却部件的外周壁上、且与所述冷却通道相连通的两个通孔；在所述冷却部件的内周壁与所述介质桶的外周壁之间、且分别位于所述冷却通道的上方和下方设置有密封圈，用于对所述冷却通道进行密封。