CN109844925A - 基板处理腔室的冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备于基板处理腔室而冷却腔室壁和护罩的冷却器。根据本发明的一个实施例的基板处理腔室的冷却器，其用于冷却内部具备基板支撑件和圆筒形护罩的基板处理腔室的圆筒形护罩和腔室侧壁，所述冷却器包括：冷却器本体，其配置于腔室侧壁与圆筒形护罩之间，且以与圆筒形护罩配合(fit)的方式形成；以及冷却流路，其形成于冷却器本体的内部，且贯通形成以使冷却流体沿着冷却器本体的周围流动，冷却流路形成为高度比宽度更大，冷却流路配置于圆筒形护罩的下部周围，且以包围基板支撑件的方式形成，冷却流路的上端部分的剖面为弧形。

Description

基板处理腔室的冷却器
技术领域
本发明涉及一种冷却器，更详细地讲，涉及一种具备于基板处理腔室而冷却腔室壁和护罩的冷却器。
背景技术
在制造半导体和显示器的处理中，基板配置于处理腔室内，且设定各种处理条件而将物质在基板上沉积或蚀刻。通常的基板处理腔室具备包围处理区域的腔室壁、向腔室内供给气体的气体供给部、支撑基板的基板支撑部以及用于维持腔室内的气体压力的气体排气部等。作为这种基板处理腔室的例子有CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)腔室、溅射(sputtering)腔室、蚀刻(Etching)腔室等。
通常的溅射腔室能够具备处理套件(process kit)以减少沉积物形成于内部腔室壁或基板以外的区域。在这种处理套件中，如沉积环、覆盖环(coverring)、阴影环(shadowring)那样位于基板周围的处理套件防止溅射沉积物沉积于基板的暴露的后方表面或基板支撑部的侧面。而且，保护腔室的侧壁的护罩(shield)防止溅射沉积物沉积于腔室的侧壁。即、处理套件发挥减少溅射沉积物蓄积于上述各表面的作用，若溅射沉积物蓄积，则溅射沉积物终究剥离而在腔室内成为汚染源。这种处理套件设计成能够容易地分离，从而能够去除蓄积的沉积物。
然而，在高温下进行处理的情况下，热通过如护罩那样的处理套件而会快速地传递至腔室壁，因而存在如O形环(O-ring)那样易受热影响的配件受损的问题。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基板处理腔室的冷却器，该冷却器用于在基板处理腔室进行高温处理的情况下也防止由于通过护罩传递的热而造成的损坏。
解决问题的方案
旨在解决上述技术问题的、对于根据本发明的基板处理腔室的冷却器的一个实施例是一种基板处理腔室的冷却器，其用于冷却内部具备基板支撑件和圆筒形护罩的基板处理腔室的圆筒形护罩和腔室侧壁，上述冷却器包括：冷却器本体，其配置于上述腔室侧壁与上述圆筒形护罩之间，且以与上述圆筒形护罩配合(fit)的方式形成；以及冷却流路，其形成于上述冷却器本体的内部，且贯通形成以使冷却流体沿着上述冷却器本体的周围流动，上述冷却流路形成为高度比宽度更大，上述冷却流路配置于上述圆筒形护罩的下部周围，且以包围上述基板支撑件的方式形成，上述冷却流路的上端部分的剖面为弧形。
在对于根据本发明的基板处理腔室的冷却器的一些实施例中，上述冷却流路的宽度与上述冷却流路的高度之比可以是1：2至1：3。
发明效果
根据本发明，增加在冷却器内部流动的冷却流体，另外，将冷却流体所流动的冷却流路配置成更靠近热源，使得圆筒形护罩和基板处理腔室的侧壁的冷却效果优良。因此，防止O形环或基板处理腔室内部配件受损，且减少蓄积于圆筒形护罩的沉积物剥离。另外，若冷却流路的上端部分形成为弧形，则即使冷却流体的压力增加，压力也被分散，从而冷却器被破损的可能性显著降低。
附图说明
图1是概略地示出了具备处理套件和冷却器的基板处理腔室的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。本发明的各实施例是为了向本领域普通技术人员更完整地说明本发明而提供的，下述实施例能够以各种其它方式进行变形，本发明的范围并不限定于下述实施例。相反，这些实施例是为了使本公开更加充实且完整，并为了向本领域技术人员完整地传递本发明的思想而提供的。
在各图中，例如，根据制造技术和/或公差(tolerance)能够预料所图示形状的各种变形。因此，本发明的实施例不得解释为局限于本说明书中所图示的区域的特定形状，应当包括例如制造上导致的形状变化。相同的附图标记始终表示相同的要素。进而，附图中的各种要素和区域是概略地绘制的。因此，本发明并不由附图中所绘制的相对大小或间距所限制。
图1示出了具备处理套件和冷却器的基板处理腔室的一个例子。
基板处理腔室100用来处理基板104，并包括包围处理区域106的腔室侧壁105。如图1中所图示，基板处理腔室100可以是溅射腔室，就这种溅射腔室而言，能够将如金属、金属氮化物、金属氧化物那样的物质溅射而沉积在基板104上。
基板处理腔室100具备支撑基板104的基板支撑部110。基板104位于基板支撑部110的上表面，通过静电卡盘等而能够固定基板104。基板支撑部110能够包括在处理期间能够增加温度的加热器。
基板处理腔室100具备与基板支撑部110相对的溅射靶120。溅射靶120包括溅射到基板104上的物质。溅射靶120通过由绝缘物质制成的绝缘部123而与基板处理腔室100电绝缘。溅射靶120由背板125所支撑。若在基板处理腔室100内产生等离子体，则所产生的等离子体溅射溅射靶120的物质，所溅射的物质沉积于基板104。
基板处理腔室100具备向基板处理腔室100内供给气体的气体供给部130。气体供给部130向基板处理腔室100内供给用于产生等离子体的处理气体。处理气体可以是如氩(Ar)那样的惰性气体还可以是如氧气(O2)、氨气(NH3)那样的气体以进行反应性溅射。所消耗的处理气体和副产物通过排气泵135而从基板处理腔室100排气。
基板处理腔室100具备处理套件140。处理套件140设置成能够从基板处理腔室100分离以便清洗蓄积于表面的沉积物或者更换或修理腐蚀的配件。处理套件140包括设置于基板支撑部110的周围的环组件143和设置于基板处理腔室100的侧壁105内的圆筒形护罩145。环组件143用于防止沉积物沉积于暴露的基板104的背面或基板104的侧面，或者，防止沉积物沉积于基板支撑部110的侧面，环组件143能够包括沉积环和覆盖环。圆筒形护罩145发挥减少溅射沉积物沉积于基板支撑部110的表面、基板处理腔室100的侧壁105以及底壁的作用。为此，圆筒形护罩145以包围基板支撑部110的方式形成于基板处理腔室100的侧壁105内侧，且下端部能够形成为U字形圆筒形状。
基板处理腔室100具备冷却圆筒形护罩145和/或基板处理腔室100的侧壁105的冷却器150。冷却器150包括冷却器本体153和冷却流路155。
冷却器本体153配置于圆筒形护罩145与基板处理腔室100的侧壁105之间，冷却器本体153和圆筒形护罩145以配合(fit)的方式形成。即、圆筒形护罩145以几乎靠近的方式贴近冷却器本体153的内部外侧面而形成。圆筒形护罩145即使以与冷却器本体153靠近的方式形成也设置成能够与冷却器本体153分离。在冷却器本体153的上部形成有绝缘部123，从而配置于绝缘部123上部的溅射靶120与冷却器本体153电绝缘。而且，在绝缘部123与冷却器本体153之间插入O形环(O-ring)124。
冷却流路155形成于冷却器本体153内部。冷却流体在冷却流路155内部流动而冷却圆筒形护罩145和基板处理腔室100的侧壁105。冷却流路155呈环形形状且贯通形成以使冷却流体沿着冷却器本体153的周围流动。
圆筒形护罩145会由形成于处理区域106的等离子体所过度加热。在为高温处理工序的情况下，圆筒形护罩145的温度还会由基板支撑部100的加热器所增加。尤其，若执行600℃以上的高温处理工序，则圆筒形护罩145的温度变得非常高。若执行这样的高温处理工序，则由如铝(Al)那样的熔点低的物质制成的配件就会发生变形。另外，圆筒形护罩145由于过度的加热而发生热膨胀，导致沉积于圆筒形护罩145的溅射沉积物剥离而形成颗粒(particle)，由此基板104也会被汚染。而且，插入于冷却器150与绝缘部123之间的O形环124由于从圆筒形护罩145传递的热而会受损。
冷却器150用于防止圆筒形护罩145被过度加热，冷却流路155以包围基板支撑部110的方式形成于在高温处理工序中成为热源的圆筒形护罩154的下部周围。优选增加冷却流路155的体积而增加流动的冷却流体的量以提高冷却器150的冷却效率。为此，冷却流路155能够形成为高度比宽度更大。此时，冷却流路155的宽度与高度之比可以是1：2至1：3。若冷却流路155的宽度与高度之比小于1：2，则不能充分地包围基板支撑部110的周围，因而冷却效果会降低。而且，将冷却流路155的宽度与高度之比加工成大于1：3，则实际上存在困难。
这样，冷却流路155形成为高度大于宽度的环形大流路并配置成更靠近热源，从而在内部有更多的冷却流体能够靠近热源而流动，使得圆筒形护罩145和基板处理腔室100的侧壁105的冷却效果优良。
另外，冷却流路155的上端部分的剖面可以是弧形。若冷却流路155的上端部分成角，则在冷却流体的压力变大的情况下，成角部分的压力比其它部分急剧增加而导致破损，从而冷却流体会流入基板处理腔室100内。然而，若冷却流路155的上端部分形成为弧形，则即使冷却流体的压力增加，压力也被分散，从而冷却器150被破损的可能性显著降低。
以上虽然对本发明的实施例进行了图示以及说明，但本发明并不限定于上述的特定的实施例。当然，在不逸出权利要求书中所要求保护的本发明的要旨的情况下，本领域普通技术人员无论是谁都能够实施各种变形，而与其等同的变更均落入权利要求书中所记载的范围内。

Claims (2)

1.一种基板处理腔室的冷却器，其用于冷却内部具备基板支撑件和圆筒形护罩的基板处理腔室的圆筒形护罩和腔室侧壁，所述基板处理腔室的冷却器的特征在于，
上述冷却器包括：
冷却器本体，其配置于上述腔室侧壁与上述圆筒形护罩之间，且以与上述圆筒形护罩配合的方式形成；以及，
冷却流路，其形成于上述冷却器本体的内部，且贯通形成以使冷却流体沿着上述冷却器本体的周围流动，
上述冷却流路形成为高度比宽度更大，
上述冷却流路配置于上述圆筒形护罩的下部周围，且以包围上述基板支撑件的方式形成，
上述冷却流路的上端部分的剖面为弧形。
2.根据权利要求1所述的基板处理腔室的冷却器，其特征在于，
上述冷却流路的宽度与上述冷却流路的高度之比为1：2至1：3。
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