CN101196750A - 反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应腔室，包括恒温装置，所述的恒温装置包括温控装置、加热装置和冷却装置；所述温控装置包括温控器和温度传感器，温控器接收温度传感器传来的温度信号，并根据设定的温度控制加热装置及冷却装置的运行，使反应腔室的温度保持在设定的温度。能够精确控制腔室内部的温度，有利于工艺反应的稳定，并减少高温对器件寿命和安全的影响。主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体硅片加工设备的部件，尤其涉及一种对半导体硅片进行刻蚀及CVD(化学气相沉积)加工的设备的反应腔室。
背景技术
在半导体硅片刻蚀加工中，多个材料层可以交替沉积在硅片表面上，并通过光刻技术在硅片表面刻出图形，经过刻蚀过程刻蚀出剖面结构。通常设置适当的掩膜，例如：光刻胶掩膜，通过光刻在晶片表面形成所需的图形。在等离子体刻蚀过程中，采用合适的刻蚀源气体形成等离子体，用等离子体刻蚀没有光刻掩膜的区域，形成所需的图形。
如图1所示，是目前常用的等离子体刻蚀设备的结构示意图，通过喷嘴1往反应腔室中通入反应气体，同时在石英窗3上部的线圈2中通入射频电流使得喷入反应腔室内部的工艺气体激发成为等离子体，并在支撑硅片16的静电卡盘15中通入射频电流，产生偏置电压，使等离子体轰击硅片16表面，并形成一系列物理和化学过程，使硅片16刻出所需的图形。为了保证等离子体刻蚀工艺的稳定性，刻蚀反应通常需要在恒定的温度下(例如60℃)进行。
反应腔室由腔室外壁6、内衬5和调整支架9依次安装组成，腔室外壁6和调整支架9上都装有加热器4、7及测温装置用来保持腔室内的温度，而散热主要依靠自然散热。由于反应腔室内衬5与等离子体直接接触，刻蚀反应产生的热量大部分传导至内衬5。而设计要求内衬5与腔室外壁6不能紧密接触(需要留有空隙以便于安装)，这使得内衬5的热量无法有效的传导给腔室外壁6(大部分热量通过热辐射的方式传导，而这种方式的散热效率很低)。当刻蚀反应需求的功率较低时，反应腔室内能够维持相对恒定的温度，而当刻蚀反应需求的功率较大时，反应腔室内的热量就会大量积累造成温度的升高，从而影响那些对温度变化较为敏感的工艺结果。同时，较高的温度也会影响刻蚀设备部分器件的寿命和安全(例如密封圈8)。
发明内容
本发明的目的是提供一种容易控制腔室内温度恒定的反应腔室。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的反应腔室，包括腔室主体，还包括恒温装置，所述的恒温装置包括温控装置、加热装置和冷却装置；
所述温控装置包括温控器和温度传感器，所述温度传感器设于反应腔室主体内，用于检测反应腔室内的温度；所述加热装置和冷却装置设于腔室主体上，并与温控器电连接；
所述温控器接收温度传感器传来的温度信号，并根据设定的温度控制加热装置及冷却装置的运行，使反应腔室的温度保持在设定的温度。
所述的冷却装置包括冷却管路，冷却管路的内部可通入冷却介质，所述冷却管路的进口和/或出口处设有流量计，所述流量计与温控器电连接，并由温控器控制流量计的运行。
所述的腔室主体包括腔室外壁、内衬和调整支架，所述冷却管路设于腔室外壁和/或内衬和/或调整支架上。
所述的腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面设有管路槽，所述冷却管路敷设于管路槽内。
所述冷却管路包裹在所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面。
所述的冷却管路将所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面全部包裹。
所述的冷却管路将所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面部分包裹。
所述的冷却管路的横截面的形状为圆形或椭圆形或长方形。
所述的冷却介质为水或油。
所述的加热装置包括加热器、继电器，所述温控器通过继电器控制加热器的运行。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的反应腔室，由于包括恒温装置，所述的恒温装置包括温控装置、加热装置和冷却装置；所述温控装置根据设定的温度控制加热装置及冷却装置的运行，使反应腔室的温度保持在设定的温度。能够精确控制腔室内部的温度，有利于工艺反应的稳定，并减少高温对器件寿命和安全的影响。
主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
附图说明
图1为现有技术的反应腔室的结构示意图；
图2为本发明的反应腔室的结构示意图；
图3为本发明的反应腔室的恒温装置的布置示意图。
具体实施方式
本发明的反应腔室，主要指半导体加工设备的反应腔室，也可以是其它类似的腔室，其较佳的具体实施方式是：包括腔室主体，还包括恒温装置，所述的恒温装置包括温控装置、加热装置和冷却装置。
如图2、图3所示，所述温控装置包括温控器12和温度传感器14，所述温度传感器14可以设于反应腔室内，也可以设于腔室主体上，用于检测反应腔室内的温度，这里的温度传感器14可以是热电偶、热电阻等，也可以是其它的温度传感器。所述加热装置和冷却装置设于腔室主体上，并与温控器12电连接。
所述的腔室主体包括腔室外壁6、内衬5和调整支架9，调整支架9的上方设有石英窗3，各部分相互连接并通过密封圈8密封，构成反应腔室内部空间。
所述温控器12接收温度传感器14传来的温度信号，并根据设定的温度控制加热装置及冷却装置的运行，使反应腔室的温度保持在设定的温度。
所述的冷却装置包括冷却管路10，冷却管路10的内部可通入冷却介质，所述的冷却介质为水或油，也可以用其它的冷却介质。冷却管路的进口及出口处单独或同时设有流量计11，所述流量计11与温控器12电连接，并由温控器12控制流量计11的运行，以便控制冷却介质的流量。
所述冷却管路10可以设于腔室外壁6上、也可以设于内衬5上、也可以设于调整支架9上，可以同时、也可以单独设置在这三个部件上。
设置的时候，可以在腔室外壁6、内衬5及调整支架9的外表面上相应的部位开设管路槽，然后将冷却管路10敷设于管路槽内，管路槽的内壁最好与冷却管路10的外壁相吻合，以便使冷却管路10与管路槽紧密接触，以便更好的散热。
也可以将冷却管路10包裹在所述腔室外壁6、内衬5或调整支架9的外表面。可以将外表面全部包裹，也可以部分包裹。
冷却管路10的横截面的形状可以为圆形或椭圆形或长方形。
所述的加热装置包括调整支架加热器4、腔室外壁加热器7，分别设于调整支架9或腔室外壁6上，也可以设多个加热器。可以在调整支架9上或腔室外壁6上或腔室内部设置多个热电偶，用于检测温度。还包括继电器13。
所述温控器12通过继电器13控制加热器4、7的运行。
本发明的反应腔室通过恒温装置精确控制腔室内部的温度，有利于工艺反应的稳定，并减少高温对器件寿命和安全的影响。
具体控制的过程是：
由热电偶检测腔室温度，并将信号传递给温控器12。若腔室温度低于设定值，温控器12输出“开启”信号给继电器13，控制加热器4、7工作，并输出“关闭”信号给流量计11，停止流量计11工作；
若腔室温度等于或略高于设定值，温控器12输出“关闭”信号给加热继电器13，停止加热器4、7工作，并输出“关闭”信号给流量计11，同时停止流量计11工作；
如果腔室温度高于设定值达一定程度，温控器12输出“关闭”信号给加热继电器13，停止加热器4、7工作，并输出信号控制流量计11工作，流量计11通量的大小由温度超出的程度而定。由此达到使腔室内温度恒定的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反应腔室，包括腔室主体，其特征在于，还包括恒温装置，所述的恒温装置包括温控装置、加热装置和冷却装置；
所述温控装置包括温控器和温度传感器，所述温度传感器设于反应腔室主体内，用于检测反应腔室内的温度；所述加热装置和冷却装置设于腔室主体上，并与温控器电连接；
所述温控器接收温度传感器传来的温度信号，并根据设定的温度控制加热装置及冷却装置的运行，使反应腔室的温度保持在设定的温度。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述的冷却装置包括冷却管路，冷却管路的内部可通入冷却介质，所述冷却管路的进口和/或出口处设有流量计，所述流量计与温控器电连接，并由温控器控制流量计的运行。
3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述的腔室主体包括腔室外壁、内衬和调整支架，所述冷却管路设于腔室外壁和/或内衬和/或调整支架上。
4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述的腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面设有管路槽，所述冷却管路敷设于管路槽内。
5.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述冷却管路包裹在所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面。
6.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，所述的冷却管路将所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面全部包裹。
7.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，所述的冷却管路将所述腔室外壁和/或内衬和/或调整支架的外表面部分包裹。
8.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述的冷却管路的横截面的形状为圆形或椭圆形或长方形。
9.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述的冷却介质为水或油。
10.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述的加热装置包括加热器、继电器，所述温控器通过继电器控制加热器的运行。
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