CN105097402A - 等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件，其中，所述等离子体处理腔室下部包括一基台，基台下方设置有若干冷却液通道，在所述冷却液通道上方设置有一隔热层，其特征在于，在所述隔热层上方设置有绝缘层，在所述绝缘层上方设置有电热合金制成的复合组件，同时充当直流电极和加热装置。本发明提供的等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件能够同时充当直流电极和加热装置，并且同时发挥两者的作用而不相互串扰，简化了机构，节约了能源。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件。
背景技术
等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。
所述等离子体处理腔室包括一腔体，腔体下部设置有一基台，基台上放置有基片。基台中依次设置有加热装置和若干冷却液通道，其中，加热装置设置于临近于基片的基台之中，用于对基片进行加热，冷却液通道设置于所述加热装置下方，用于将基片进行冷却。加热装置和若干冷却液通道共同组成了基片和基台的温度调节系统。
现有技术的等离子体处理腔室通常还在加热装置之上设置一直流电极，用于产生用于夹持基片的静电吸附力。因此，基片和系统的加热必须通过直流电极的阻力才能达到。
发明内容
针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件。
本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室下电极的直流电极和加热装置的复合组件，其中，所述等离子体处理腔室下部包括一基台，基台下方设置有若干冷却液通道，在所述冷却液通道上方设置有一隔热层，其特征在于，在所述隔热层上方设置有绝缘层，在所述绝缘层上方设置有电热合金制成的复合组件，同时充当直流电极和加热装置。
进一步地，所述电热合金包括钨、铁、铬、镍。
进一步地，所述复合组件上包括第一接入点和第二接入点，在第一接入点设置有直流电极，在该直流电源和该第一接入点之间的通路以及第二介入点之间设置有变压器。
进一步地，所述变压器并联有一个交流电源。
进一步地，所述变压器还串联有一第一开关，用于控制该变压器的开关。
进一步地，所述直流电极还串联有一第二开关，用于控制该直流电源的开关。
进一步地，所述绝缘层为陶瓷。
本发明第二方面提供了一种等离子体处理腔室，其中，所述等离子体处理腔室包括本发明第一方面所述的复合组件。
进一步地，所述等离子体处理腔室还包括一冷却液循环装置，所述冷却液循环装置连接至冷却液通道，用于循环提供冷却液至冷却液通道。
进一步地，所述冷却液通道和所述冷却液循环装置之间还设置有一冷却液供给通道和冷却液回收通道，分别用于供给冷却液至冷却液通道以及回收冷却液至冷却液循环装置。
本发明提供的等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件能够同时充当直流电极和加热装置，并且同时发挥两者的作用而不相互串扰，简化了机构，节约了能源。
附图说明
图1是等离子体处理腔室的结构示意图；
图2是现有技术的等离子体处理腔室的基台结构示意图；
图3是根据本发明的一个具体实施例的等离子体处理腔室的基台以及复合组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
要指出的是，“半导体工艺件”、“晶圆”和“基片”这些词在随后的说明中将被经常互换使用，在本发明中，它们都指在处理反应室内被加工的工艺件，工艺件不限于晶圆、衬底、基片、大面积平板基板等。为了方便说明，本文在实施方式说明和图示中将主要以“基片”为例来作示例性说明。
本文所述等离子体处理腔室典型地为等离子体刻蚀机台，下文就以等离子体刻蚀机台为例进行说明。但是，本领域技术人员应当理解，本发明不限于此，所述等离子体处理腔室还包括CVD机台等。其中，任何能够应用于本发明的等离子体处理腔室都应涵盖在本发明的保护范围之内。
图1示出了等离子体处理腔室的结构示意图。等离子体处理腔室100具有一个处理腔体(未示出)，处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁102基本上垂直，处理腔体内具有相互平行设置的上电极和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域P，该区域P将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在基台106上方放置待要加工的基片W，该基片W可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述基台106用于夹持基片W。反应气体从气体源103中被输入至处理腔体内的气体喷淋头109，一个或多个射频电源104可以被单独地施加在下电极上或同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的处理区域P内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室100的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置(例如真空泵105)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。其中，等离子体约束环107用于将等离子体约束于处理区域P内。腔室侧壁102上连接有接地端，其中设置有一电阻108。
图2是现有技术的等离子体处理腔室的基台结构示意图。如图2所示，用于放置基片的基台106包括一基底1060，其中设置有若干冷却通道1066。冷却通道1066中流动着冷却液，以冷却系统以及基片。在隔热层1065的上层即是基片温度控制系统的升温部分，在该隔热层1065上方设置有一第一绝缘层1064，其中设置有加热装置1063。在该第一绝缘层的上方设置有第二绝缘层1061，其中设置有直流电极1062，其用于产生静电吸附力，将基片夹持于第二绝缘层1061之上。
因此，现有技术通常将直流电极1062设置于加热装置1063之上，然而，由于加热装置1063将温度传递至基片需要克服较多材料层的阻力，因此升温速度较慢。
为了解决上述技术问题，提出本发明。图3是根据本发明的一个具体实施例的等离子体处理腔室的基台以及复合组件的结构示意图。下面结合图3对本发明进行说明。
本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室下电极的直流电极和加热装置的复合组件2067，其中，所述等离子体处理腔室下部包括一基台206，基台下方的基底2060之中设置有若干冷却液通道2066，在所述冷却液通道2066上方设置有一隔热层2065。隔热层2065用于阻隔系统的加热装置以及冷却装置，冷却装置即是前文所述的冷却通道2066。其中，在所述隔热层2065上方设置有绝缘层2068，在所述绝缘2068层上方设置有电热合金制成的复合组件2067，同时充当直流电极和加热装置。
其中，电热合金是指有一定的阻值，在施加电压以后容易被加热的金属。示例性地，所述电热合金包括钨、铁、铬、镍。
其中，在复合组件2067包括第一接入点A和第二接入点B，在第一接入点设置有直流电源DC，在该直流电源DC和该第一接入点A之间的通路以及第二介入点B之间设置有变压器T。本发明提供的电源电路是实现本发明复合组件2067兼顾直流电极和加热装置的关键。
具体地，本领域技术人员应当理解，静电夹盘的直流电极的电源连接方式是只需要一个接入点，也即本发明的第一接入点A，在该第一接入点A上连接一直流电源DC，直流电极DC的一端接地。然而，加热装置需要在两个接入点之间施加电源电压，也就是在第一接入点A和第二接入点B之间设置一变压器T，变压器T由第一电感P1和第二电感P2耦合而成，其中，所述第二电感还串联有一交流电源AC，交流电源AC的一段接地。其中，当交流电源AC产生交变电压，第二电感P2中流动电流产生电磁场，处于电磁场中的第一电感P1也感应了相应的感应电流，从而对复合组件2067加热。因此，复合组件2067在上述电路的作用下能兼顾直流电极和加热装置的功能。
其中，变压器还兼顾隔离的功能，使得直流电压DC和交流电源AC不会相互串扰。
进一步地，所述变压器T还串联有一第一开关C1，用于控制该变压器T的开关。
进一步地，所述直流电极还串联有一第二开关C2，用于控制该直流电源DC的开关。
进一步地，所述绝缘层2068的材料包括陶瓷。
本发明第二方面提供了一种等离子体处理腔室，其特征在于，所述等离子体处理腔室包括前文所述的复合组件。
进一步地，所述等离子体处理腔室还包括一冷却液循环装置，所述冷却液循环装置连接至冷却液通道，用于循环提供冷却液至冷却液通道。
进一步地，所述冷却液通道和所述冷却液循环装置之间还设置有一冷却液供给通道和冷却液回收通道，分别用于供给冷却液至冷却液通道以及回收冷却液至冷却液循环装置。
本发明提供的等离子体处理腔室及其直流电极和加热装置的复合组件能够同时充当直流电极和加热装置，并且同时发挥两者的作用而不相互串扰，简化了机构，节约了能源。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (10)
1.一种用于等离子体处理腔室下电极的直流电极和加热装置的复合组件，其中，所述等离子体处理腔室下部包括一基台，基台下方设置有若干冷却液通道，在所述冷却液通道上方设置有一隔热层，其特征在于，在所述隔热层上方设置有绝缘层，在所述绝缘层上方设置有电热合金制成的复合组件，同时充当直流电极和加热装置。
2.根据权利要求1所述的复合组件，其特征在于，所述电热合金包括钨、铁、铬、镍。
3.根据权利要求2所述的复合组件，其特征在于，所述复合组件上包括第一接入点和第二接入点，在第一接入点设置有直流电极，在该直流电源和该第一接入点之间的通路以及第二介入点之间设置有变压器。
4.根据权利要求3所述的复合组件，其特征在于，所述变压器并联有一个交流电源。
5.根据权利要求4所述的复合组件，其特征在于，所述变压器还串联有一第一开关，用于控制该变压器的开关。
6.根据权利要求3所述的复合组件，其特征在于，所述直流电极还串联有一第二开关，用于控制该直流电源的开关。
7.根据权利要求1所述的复合组件，其特征在于，所述绝缘层为陶瓷。
8.一种等离子体处理腔室，其特征在于，所述等离子体处理腔室包括权利要求1至7任一项所述的复合组件。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理腔室，其特征在于，所述等离子体处理腔室还包括一冷却液循环装置，所述冷却液循环装置连接至冷却液通道，用于循环提供冷却液至冷却液通道。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理腔室，其特征在于，所述冷却液通道和所述冷却液循环装置之间还设置有一冷却液供给通道和冷却液回收通道，分别用于供给冷却液至冷却液通道以及回收冷却液至冷却液循环装置。
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