[發明專利]一種用于晶圓處理的反應腔

有效

• 申請號: 201611245188.1
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108257839B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 張輝;杜冰潔
• 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: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明提供一種用于晶圓處理的反應腔，反應腔內包括一個基座用于支撐待處理晶圓，基座中包括至少一條用于冷卻液流動的熱交換管道，所述熱交換管道包括一個入口端和一個出口端；一個基座溫度控制系統包括一個冷卻液容器，冷卻液容器包括一個輸出端，所述輸出端通過第一冷卻液輸送管道聯通到所述熱交換管道的入口端，所述熱交換管道的出口端通過第二冷卻液輸送管道聯通到冷卻液容器的回流端。所述冷卻液容器中容納有具有預設溫度的蓄熱混合液，所述蓄熱混合液中包括冷卻液和懸浮在冷卻液中的相變材料微膠囊，所述微膠囊的直徑為1?500um，所述蓄熱混合液流過所述熱交換管道使得所述基座具有均一的溫度。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，具體涉及一種晶圓處理反應腔，能夠使得晶圓安裝基座具有均一的溫度。

背景技術

等離子處理裝置被廣泛應用于半導體晶圓加工處理流程中，如圖1所示為典型的等離子處理裝置結構圖。等離子處理裝置包括可以抽真空的反應腔100，反應腔包括側壁以及底壁，整個反應腔100都由金屬制成且接地，實現對射頻電磁場的屏蔽與氣密。反應腔內底部包括基座22用于支撐待處理的晶圓，基座同時作為下電極連接到下方的至少一個射頻電源。射頻電源也可以設置多個，比如第一射頻電源31通過匹配器1連接到基座22，第二射頻電源32通過匹配器2連接到基座22。射頻電源輸出的射頻頻率可以是2MHz或13MHz或者60MHz，可以根據等離子濃度和離子濃度的需要調節射頻電源輸出到下電極的功率。基座22上方還包括一個靜電夾盤21，通過靜電夾盤21固定待處理晶圓20。在電容耦合等離子(CCP)反應腔中與基座相對的反應腔上方包括上電極11，上電極11中還集成了反應氣體進氣裝置連接到氣源110，用于均勻輸入反應氣體到下方的晶圓。在電感耦合等離子(ICP)反應腔頂部不需要設置上電極，代之以一個電感線圈設置在反應腔頂蓋上方，一個射頻電源連接到該電感線圈，線圈產生的電磁場穿過反應腔頂蓋進入反應腔100內形成等離子體。基座22上方還設置有邊緣環10，該邊緣環10圍繞靜電夾盤和待處理晶圓20，實現對晶圓邊緣區域電場和氣流和溫度的調節。

圖2為現有技術中基座的溫度控制系統示意圖，圖中基座22設置有熱交換管道220，管道包括入口端220b和出口端220a。基座溫度控制系統還包括冷卻液容器31和輸入閥門V1，具有設定溫度的冷卻液30通過閥門V1被送入入口端220b，隨后從出口端220a經過閥門V3回流到冷卻液容器31中，通過控制冷卻液容器31內冷卻液30的溫度和流入基座22的冷卻液流量來控制基座的溫度，最終使得基座22具有穩定、可控的溫度。實際使用中由于熱交換管道220具有很長的長度，冷卻液在進入入口端220b時的具有較低溫度，隨著冷卻液在管道內流動逐漸吸收管道壁上傳入的熱量，最終從出口端220a流出的溫度會遠高于入口端的溫度，所以基座實際的溫度分布會受冷卻液管道長度、分布的影響。同時，冷卻液30從冷卻液容器31出口流出，經過閥門V1到達管道入口220b的過程中實際也是在和周圍大氣空間進行熱量交換的，冷卻液30的溫度也會與設計要求發生偏移。所以現有技術中基座溫度控制系統無法在整個基座上表面獲得均一的溫度分布，無法滿足溫度均一性要求越來越高的工藝需求。

所以業內需要開發一種新的裝置既能夠實現基座內部不同部位的溫度均勻分布，也能保證從冷卻液容器到基座的傳輸過程中溫度不發生偏移。

發明內容

本發明公開一種用于晶圓處理的反應腔，所述反應腔包括反應腔體，反應腔體是由側壁和頂蓋、底壁圍繞構成的氣密腔體，反應腔內包括一個基座用于支撐待處理晶圓，基座中包括至少一條用于冷卻液流動的熱交換管道，所述熱交換管道包括一個入口端和一個出口端；一個基座溫度控制系統用于控制基座的溫度，基座溫度控制系統包括一個冷卻液容器，冷卻液容器包括一個輸出端，所述輸出端通過第一冷卻液輸送管道聯通到所述熱交換管道的入口端，所述熱交換管道的出口端通過第二冷卻液輸送管道聯通到冷卻液容器的回流端，其特征在于，所述冷卻液容器中容納有具有預設溫度的蓄熱混合液，所述蓄熱混合液中包括冷卻液和懸浮在冷卻液中的相變材料微膠囊，所述微膠囊的直徑為1-500um，所述蓄熱混合液流過所述熱交換管道使得所述基座具有均一的溫度。