[發明專利]一種用于等離子反應裝置的噴淋頭加熱冷卻裝置及方法

有效

• 申請號: 201510985474.0
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN106922071B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 徐朝陽;雷仲禮;楊金全
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H05H1/26
• 分類號: H05H1/26;H05H1/28
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

本發明的公開了一種用于等離子反應裝置的噴淋頭加熱冷卻裝置及方法，采用噴淋頭結構、加熱結構及冷卻結構建立形成噴淋頭加熱冷卻裝置；上述部件的組合能夠實現反應氣體在進入等離子反應腔之前，反應氣體在噴淋頭結構、加熱結構及冷卻結構中進行充分混合、預熱；并且能夠在等離子反應腔內進行晶片刻蝕的過程中，根據實時探測加熱結構的溫度以及冷卻結構不斷地對該加熱結構進行降溫，從而保證反應氣體溫度保持不變，提高刻蝕效率、產品質量。

技術領域

本發明涉及半導體加工領域，具體涉及一種用于等離子反應裝置的噴淋頭加熱冷卻裝置及方法。

背景技術

在半導體制造領域，廣泛使用向待處理基片以噴淋狀供氣的噴淋頭。例如在等離子體刻蝕處理設備中，在處理室內設置有用于載置基片的載置臺，與該載置臺相對的位置設置有噴淋頭，該噴淋頭的表面設置有多個氣體噴出孔，以噴淋狀供給反應氣體來產生等離子體。為了精確控制對載置臺上固定的基片的加工效果，獲得更高的均一性需要對通入反應腔的氣體分區控制。在反應氣體被氣體分離裝置分離為兩種氣體后分別通入氣體噴淋頭的不同區域，比如中心區域和外圍區域。氣體噴淋頭包括上下兩層氣體分布板，上層板與下層板具有相對應的氣孔，其中上層板上的氣孔口徑大于下層板上的氣孔。為了避免中心區域和外圍區域的氣體互相串擾，在兩個區域之間要設置隔離裝置如氣密的環形墊圈，環形墊圈放置在墊圈槽內使墊圈內外的氣體通路互相氣體隔離，其中墊圈槽可以開設在上層氣體分布板也可以開設在下層氣體分布板。為了保證中心區域和外圍區域氣體的隔離，墊圈需要足夠厚度使得上層板與下層板用螺栓相互緊固時產生足夠的壓力。但是較厚的墊圈在保證氣體隔離的同時也使得上層板和下層板之間的接觸壓力不夠或者存在間隙，而上層板和下層板之間的間隙會造成上下層板之間的導熱能力急劇惡化，最終導致整塊氣體噴淋頭上溫度分布的不均勻。氣體噴淋頭溫度分布不均會導致器件變形，以及等離子處理時沉積的聚合物分布的不均勻，這些都會導致等離子處理效果的不均勻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于等離子反應裝置的噴淋頭加熱冷卻裝置及方法，采用噴淋頭結構、加熱結構及冷卻結構建立形成噴淋頭加熱冷卻裝置；上述部件的組合能夠實現反應氣體在進入等離子反應腔之前，反應氣體在噴淋頭結構、加熱結構及冷卻結構中進行充分混合、預熱；并且能夠在等離子反應腔內進行晶片刻蝕的過程中，根據實時探測加熱結構的溫度以及冷卻結構不斷地對該加熱結構進行降溫，從而保證反應氣體溫度保持不變，提高刻蝕效率、產品質量。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種用于等離子反應裝置的噴淋頭加熱冷卻裝置，該噴淋頭加熱冷卻裝置設置于等離子反應裝置的反應腔頂部，使得該反應腔內部密封，其特點是，該噴淋頭加熱冷卻裝置包含：

噴淋頭結構，所述噴淋頭結構設置在所述反應腔上方，該噴淋頭結構內設置有多個噴淋氣道；

加熱結構，設置在所述噴淋頭結構上方，并且加熱結構的下表面與噴淋頭結構的上表面接觸；

冷卻結構，設置在所述加熱結構上方；

所述冷卻結構的下表面與該加熱結構的上表面在貼合區域內互相貼合，所述貼合區域包括中心區域和外圍區域，冷卻結構下表面和加熱結構之間還包括隔離區域，所述隔離區域位于所述中心區域和外圍區域之間，隔離區域內設有至少一個環形氣體槽將冷卻結構的下表面和加熱結構的上表面互相隔離，所述環形氣體槽與所述噴淋頭結構內的多個噴淋氣到互相聯通；

所述加熱結構的中心區域內包括第一加熱器，外圍區域內包括第二加熱器，所述第一加熱器和第二加熱器獨立控制。

優選地，所述加熱結構包含：

第一殼體，設置在所述噴淋頭結構上；

多個第一反應氣體通道，分別間隔設置在所述第一殼體內，并與所述多個噴淋氣道相貫通；

多個第一冷卻液管道，分別環繞設置在所述第一殼體頂部內。