[發明專利]下電極組件及半導體加工設備

有效

• 申請號: 201510867912.3
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN106816352B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 蘇恒毅;韋剛;李興存;欒大為
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

本發明提供一種下電極組件及半導體加工設備，其包括由上而下依次設置的下電極板、絕緣介質層和金屬基座，其中，在絕緣介質層中設置有沿其厚度方向貫穿的絕緣塞，該絕緣塞具有氣體通道，該氣體通道的出氣端和進氣端分別位于絕緣塞的上端面和下端面，通過向氣體通道內通入熱交換氣體，而實現對下電極板的溫度控制，并且氣體通道為非線性通道。本發明提供的下電極組件，其不僅可以在相同氣壓的條件下，延長輸送熱交換氣體的長度，而且還可以避免非線性通道內的熱交換氣體的流動方向與電場方向一致，從而可以降低熱交換氣體發生打火的風險。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種下電極組件及半導體加工設備。

背景技術

在目前的等離子體刻蝕設備的反應腔室內，下電極組件作為射頻電極和承載晶片的載體，是一個極為重要的組件。在進行工藝的過程中，由于晶片的溫度會逐漸升高，當溫度超過一定閾值時，勢必會影響工藝結果，為此，通過使用氣體輸送管路朝向下電極組件中的下電極板輸送冷卻氣體，可以冷卻該下電極板，從而可以間接對置于該下電極板上的晶片進行控溫。

由于在進行工藝的過程中，通常需要向下電極板加載射頻偏壓，而氣體輸送管路接地，這使得下電極板與氣體輸送管路之間形成高電勢差，根據典型的氣體擊穿放電理論，氣體輸送管路中的冷卻氣體就有放電打火的風險，一旦發生放電打火，往往會對下電極板造成電損傷甚至嚴重損壞。為了防止打火，通常需要在氣體輸送管路內，或者氣體輸送管路與下電極板之間設置絕緣電介質層，用以進行介質阻擋，增加絕緣距離和強度。

圖1為現有的下電極的結構示意圖。圖2為現有的絕緣塞的仰視圖。請一并參閱圖1和圖2，下電極組件由上而下依次包括下電極板1、絕緣介質層2和金屬底座4。其中，在絕緣介質層2中設置有貫穿其厚度的通孔，且在該通孔內設置有絕緣塞3，該絕緣塞3內具有多個豎直設置的直通孔31，各個直通孔31的上端位于絕緣介質層2的上表面，下端與氣體輸送管路5(其貫穿金屬底座4)的出氣端連接。冷卻氣體依次通過氣體輸送管路5和各個直通孔31流動至下電極板1的下表面，并與之進行熱量交換。

上述下電極在實際應用中不可避免地存在以下問題：

冷卻氣體發生打火的難易程度通常與氣壓、氣體流動的路程以及氣流方向與電場方向的夾角有關。具體地，在氣壓一定的前提下，氣體流動的路程越短，越容易發生打火；當氣流方向與電場方向一致時，最易發生打火。由此可知，由于上述絕緣塞3是采用豎直設置的直通孔31輸送冷卻氣體，這使得在工藝時冷卻氣體的流動方向(直通孔31的軸向)平行于電場方向(豎直向下)，同時豎直設置的直通孔31輸送冷卻氣體的路程較短，從而很容易出現打火現象。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種下電極組件及半導體加工設備，其可以降低熱交換氣體發生打火的風險。

為實現本發明的目的而提供一種下電極組件，包括由上而下依次設置的下電極板、絕緣介質層和金屬基座，其中，在所述絕緣介質層中設置有沿其厚度方向貫穿的絕緣塞，所述絕緣塞具有氣體通道，所述氣體通道的出氣端和進氣端分別位于所述絕緣塞的上端面和下端面，通過向所述氣體通道內通入熱交換氣體，而實現對所述下電極板的溫度控制，所述氣體通道為非線性通道。

優選的，所述非線性通道包括一條或多條螺旋通路，所述螺旋通路采用立體螺旋結構，且所述螺旋通路的出氣端和進氣端分別位于所述絕緣塞的上端面和下端面；對于多條螺旋通路，圍繞所述絕緣塞在豎直方向上的中心線間隔、且均勻分布。

優選的，所述非線性通道包括一條或多條螺旋通路，所述螺旋通路采用立體螺旋結構，且所述螺旋通路的出氣端和進氣端分別位于所述絕緣塞的上端面和下端面；所述螺旋通路為多條時，均以所述絕緣塞在豎直方向上的中心線為軸線，且相互嵌套；并且，所述多條螺旋通路的外徑相同或不同。