CN116364522A - 一种隔离装置及等离子刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种隔离装置及等离子刻蚀设备，设置在等离子刻蚀设备的反应腔体内，反应腔体由顶盖和主体连接形成，隔离装置用于将顶盖与反应腔体内的等离子体隔离，隔离装置包括从上到下重叠设置的挡板、加热板和隔离板；其中，加热板上设置有加热件。本申请提供的隔离装置通过在挡板和隔离板设置加热板，具有较高的寿命，能够进行较好的散热。

Description

一种隔离装置及等离子刻蚀设备

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种隔离装置及等离子刻蚀设备

背景技术

电容耦合等离子体(Capacitive Coupled Plasma，CCP)等离子刻蚀技术是半导体芯片加工制造过程中的一种重要工艺。等离子刻蚀工艺由等离子刻蚀设备完成。等离子刻蚀工艺的步骤包括刻蚀气体的导入、等离子体的生成、等离子体扩散至待刻蚀样品表面、等离子体在待刻蚀表面的扩散、等离子体与表面物质的反应以及反应产物的解吸附并排出等过程。其中，在等离子体生成时，为了避免等离子刻蚀设备的反应腔体的顶盖以及顶盖上设置的部件被等离子体攻击而造成损坏以及造成高的金属污染物率，反应腔体内一般会设置隔离装置，以将顶盖即顶盖上设置的部件与等离子体隔离。由于在生成等离子体时，为了避免与等离子体沉积在隔离组件上，需要提前将隔离装置加热到一定温度，但由于隔离装置加热后会发生的热变形而导致隔离装置的寿命下降。

因此，如何降低或避免隔离装置的热变形对其寿命的影响是目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例之一提供一种隔离装置，设置在等离子刻蚀设备的反应腔体内，所述反应腔体由顶盖和主体连接形成，所述隔离装置用于将所述顶盖与所述反应腔体内的等离子体隔离，所述隔离装置包括从上到下重叠设置的挡板、加热板和隔离板；其中，所述加热板上设置有加热件。

在一些实施例中，所述挡板、所述加热板和所述隔离板上均设有若干通孔，轴线在同一直线方向上的所述挡板上的通孔、所述加热板上的通孔和所述隔离板上的通孔形成气流通道。

在一些实施例中，所述加热件避开所述加热板上的通孔在所述加热板上呈U型迂回分布。

在一些实施例中，所述加热件避开所述加热板上的通孔在所述加热板上呈螺旋型分布。

在一些实施例中，所述加热板的材料为聚酰亚胺。

在一些实施例中，所述隔离板的材料为硅、玻璃纤维或聚四氟乙烯。

在一些实施例中，所述隔离装置还包括冷却装置，所述冷却装置包括冷却液和循环管路，所述循环管路分布在所述挡板上，当所述冷却液在所述循环管路中流动时，能够对所述挡板进行散热。

在一些实施例中，所述加热件为一根或多根加热丝，所述加热丝连接有加热装置，所述加热装置用于对所述加热丝进行加热。

在一些实施例中，所述隔离装置还包括控制装置，所述控制装置与所述冷却装置和所述加热装置连接，用于控制所述冷却装置对所述挡板进行散热以及控制所述加热装置对所述加热丝进行加热。

本申请实施例之一提供一种等离子刻蚀设备，包括：反应腔体，由顶盖和主体连接形成；如上述任一实施例所述的隔离装置，所述隔离装置设置在所述反应腔体内，用于将所述顶盖与所述反应腔体内的等离子体隔离。

本申请实施例提供的隔离装置及等离子刻蚀设备，在隔离装置中，挡板和隔离板之间设置有加热板，可以为挡板和隔离板加热时发生的热变形提供变形空间，避免挡板和隔离板加热所发生的热变形受限，有利于增加挡板和隔离板的寿命，从而能够增加整个隔离装置的寿命；同时加热板上的加热件能够实现均匀加热，从而能够使得挡板和隔离板的受热比较均匀，而不会发生较大的热变形翘曲，有利于增加挡板和隔离板的寿命，从而能够增加整个隔离装置的寿命。除此之外，加热板设置在挡板和隔离板之间，可以减小挡板和隔离板之间的温度传导热阻，从而增大隔离板和挡板之间的热传递效率，以便于隔离板能够进行更好地散热。

附图说明

以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。

其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的隔离装置的结构示意图；

图2是根据本申请一些实施例所示的加热板的平面示意图；

图3是根据本申请另一些实施例所示的加热板的平面示意图；

图4是根据本申请一些实施例所示的等离子刻蚀设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

在等离子刻蚀的过程中，含有适当刻蚀剂源气体的反应气体从等离子刻蚀设备的反应腔体的顶部通入到反应腔体内，具体地，反应腔体由顶盖和主体连接形成，反应气体可以从开设在顶盖上的入口进入到反应腔体内，反应腔体内包括相互平行设置的上电极和下电极，上电极和下电极之间能够产生射频能量，该射频能量能够激发反应腔体内的反应气体以生成等离子体，等离子体扩散到晶圆的待刻蚀表面以及待刻蚀表面的物质发生反应从而完成刻蚀。在等离子生成的过程中，为了避免等离子体攻击反应腔体的顶盖以及顶盖上设置的部件(例如，上电极)而产生高的金属污染物率以及造成顶盖以及顶盖上设置的部件损坏，反应腔体内需要设置隔离装置来将顶盖以及设置在顶盖上的部件与等离子体隔离。

在一些实施例中，隔离装置可以包括从上到下重叠设置的挡板和隔离板，隔离板由非金属材料制成，不会受到等离子体攻击而产生金属污染物，因此可以起到隔离等离子体的作用。挡板上可以设置有加热丝，在生成等离子体时，可以提前通过加热丝对挡板进行加热，热量可以通过挡板传递给隔离板，使得隔离板温度升高，这样可以避免生成等离子体时等离子体沉积在隔离板上，然而随着等离子体的生成，由于等离子体具有高能量，会导致隔离板的温度进一步升高，为了降低隔离板的温度，挡板还具有散热功能，隔离板上的热量可以传递给挡板以进行散热。

然而，目前隔离装置中的挡板和隔离板之间的温度传导热阻较大，隔离板上的热量不能传递到挡板以进行散热，而且通过加热丝对挡板的加热并不均匀会导致挡板以及隔离板的受热不均匀，而容易发生热变形翘曲，导致整个隔离装置的寿命降低，同时由于挡板和隔离板之间热膨胀系数不同，在加热后热变形也不同，而挡板和隔离板之间缺少供挡板和隔离板热变形的变形空间，使得挡板和隔离板加热后发生的热变形受限，而使得整个隔离装置的寿命降低。

本申请实施例提供了一种隔离装置，该隔离装置可以设置在等离子刻蚀设备的反应腔体内，用于将反应腔体的顶盖和反应腔体内的等离子体进行隔离，该隔离装置包括从上到下重叠设置的挡板、加热板和隔离板；其中，所述加热板上设置有加热件。本申请实施例提供的隔离装置通过在挡板和隔离板之间设置加热板，通过对加热板进行加热来使得隔离板温度升高，可以避免等离子体沉积在隔离板上。其中，加热板能够减小挡板和隔离板之间的温度传导热阻，以便于隔离板能够进行较好地散热，而加热板能够为挡板和隔离板加热后发生的热变形提供变形空间，有利于增加隔离装置的寿命，同时通过加热板的加热均匀，还能保证挡板和隔离板的受热比较均匀，而不会发生较大的热变形翘曲，从而有利于增加隔离装置的寿命。在一些实施例中，本申请实施例提供的隔离装置中的挡板可以是等离子刻蚀设备的反应腔体内设置的上电极，也可以是上电极的一部分，或是相对于上电极设置在上电极下方的独立部件。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。

图1是根据本申请一些实施例所示的隔离装置的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供了一种隔离装置100，隔离装置100可以设置在等离子刻蚀设备的反应腔体内，用于将反应腔体的顶盖与反应腔体内的等离子体隔离，以避免等离子体扩散到顶盖上，攻击顶盖造成顶盖及设置在顶盖上的部件损坏以及产生金属污染物。具体地，隔离装置100可以包括从上到下重叠设置的挡板110、加热板120和隔离板130。其中，加热板120上设置有加热件121，加热件121可以用于实现对加热板120的加热，而加热板120可以将热量传递到隔离板130，使得隔离板130的温度升高，以避免等离子刻蚀设备的反应腔体内生成等离子体时等离子体沉积在隔离板130上。

在本申请实施例提供的隔离装置100中，隔离板130是对反应腔体的顶盖和等离子体进行隔离的重要部件。具体地，隔离板130可以采用非金属材料制成，当等离子刻蚀设备的反应腔体内生成等离子体时，隔离板130可以阻挡等离子体向上扩散到反应腔体的顶盖上，等离子体向上扩散时只能扩散到隔离板130上，但不会与隔离板130发生反应而产生金属污染物，因此，隔离板130可以隔离反应腔体的顶盖与反应腔体内的等离子体的作用。在一些实施例中，为了保证隔离板130能够充分将等离子体与顶盖隔离，隔离板130的边缘与反应腔体(主体)的内侧壁贴合，这样可以避免隔离板130的边缘与反应腔体的内侧壁之间存在间隙，等离子体通过间隙扩散到顶盖上，对顶盖进行攻击造成顶盖损坏和产生金属污染物。

在一些实施例中，隔离板130的材料可以为硅、玻璃纤维、聚四氟乙烯、改性聚甲醛、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯醚、液晶聚合物、聚醚醚酮等，这样可以让隔离板130不会被等离子体攻击，能够对等离子体进行阻挡，防止等离子体扩散到顶盖上造成顶盖损坏和产生金属污染物，同时可以让隔离板130具有较好的抗热变形的能力，减小隔离板130加热时的热变形量，保证隔离板130具有较高的寿命。

在本申请实施例提供的隔离装置100中，通过在挡板110和隔离板130之间设置加热板120，利用加热板120上的加热件121来实现加热板120的加热，加热板120可以将热量传递到隔离板130，以实现对隔离板130的加热，这样可以避免等离子刻蚀设备的反应腔体内生成等离子体时等离子体沉积在隔离板130上，同时热量也会传递到挡板110，从而也会对挡板110进行加热。其中，当挡板110和隔离板130加热时，挡板110和隔离板130会发生热变形，但由于挡板110和隔离板130的热膨胀系数不同，挡板110和隔离板130所发生的热变形量也会不同，而加热板120能够为挡板110和隔离板130加热后发生的热变形提供变形空间，使得挡板110和隔离板130加热后发生的热变形不会受限，从而有利于增加挡板110和隔离板130的寿命，进而可以增加整个隔离装置100的寿命。

在一些实施例中，挡板110、加热板120以及隔离板130可以通过螺钉固定在一起。在一些实施例中，如图1所示，挡板110、加热板120以及隔离板130上均设有若干通孔，轴线在同一直线方向上的挡板110上的通孔、加热板120上的通孔以及隔离板130上的通孔能够形成气流通道140，从反应腔体的顶部进入到反应腔体内的含有适当刻蚀剂源气体的反应气体可以通过气流通道140向下运动，然后被射频能量的激发下为等离子体。

图2是根据本申请一些实施例所示的加热板的平面示意图。图3是根据本申请另一些实施例所示的加热板的平面示意图。

在一些实施例中，如图2所示，加热件121可以避开加热板120上的通孔在加热板120呈U型迂回分布。在一些实施例中，如图3所示，加热件121可以避开加热板120上的通孔在加热板120上呈螺旋型分布。加热件121在加热板120上呈U型迂回分布或螺旋型分布，可以在加热件121加热时，使得加热板120受热均匀，从而使得挡板110和隔离板130受热均匀，如此可以减小挡板110和隔离板130加热时发生的热变形翘曲，有利于提高挡板110和隔离板130的寿命，从而增加整个隔离装置100的寿命。

在一些实施例中，加热件121可以包括一根或多根加热丝，加热丝可以连接有加热装置(图中未示出)，加热装置可以用于对加热丝进行加热。作为示例性说明，加热装置可以是电源，电源与加热丝电连接，用于向加热丝施加电压，从而实现对加热丝的加热。在一些实施例中，当加热件121包括一整根加热丝时，该加热丝可以仅与一个电源连接。在一些实施例中，当加热件121包括多根加热丝时，每根加热丝可以均连接一个电源，以用于分别对每根加热丝进行加热，使得每根加热丝可以具有不同的温度，从而使得加热板120上设置加热丝的不同区域也具有不同的温度，进而使得隔离板130上的不同区域的温度也不同，以满足相应的等离子刻蚀的制程需求。

在一些实施例中，隔离装置100还可以包括冷却装置(图中未示出)，冷却装置可以包括冷却液和循环管路，循环管路可以分布在挡板110上，当冷却液在循环管路中流动时，可以将挡板110上的热量带走，从而实现对挡板110上的散热。在一些实施例中，冷却装置还可以包括与循环管路连接的泵，泵可以将冷却液泵送到循环管路中并为冷却液提供在循环管路中流动的动力。在一些实施例中，冷却装置还可以包括设置在泵与循环管路之间的电磁阀，电磁阀可以控制泵与循环管路之间的通断以及进入到循环管路中的冷却液流量等。

在一些实施例中，随着等离子体的生成，高能量的等离子体会导致隔离板130的温度升高，因此在刻蚀过程中，需要对隔离板130进行散热，以避免隔离板130温度过高影响刻蚀和自身的寿命。进一步地，隔离板130上的热量可以传递到挡板110，由挡板110上的冷却装置进行散热。其中，加热板120设置在挡板110和隔离板130之间，可以减小挡板110和隔离板130之间的温度传导热阻，从而增大隔离板130和挡板110之间的热传递效率，以便于隔离板130能够进行更好地散热。在一些实施例中，加热板120的材料可以为聚酰亚胺，这样可以使得加热板120具有较小的温度传导热阻，同时使得加热板120具有较好的变形能力，能够更好地为挡板110和隔离板130加热后发生的热变形提供变形空间，使得挡板110和隔离板130加热后发生的热变形不会受限，从而有利于增加挡板110和隔离板130的寿命，进而可以增加整个隔离装置100的寿命。

在一些实施例中，隔离装置还可以包括控制装置(图中未示出)，控制装置可以与冷却装置和加热装置连接，用于控制冷却装置对挡板110进行散热以及控制加热装置对加热丝进行加热。例如，控制装置可以与冷却装置的泵和电磁阀连接，通过控制泵和电磁阀来控制冷却液在循环管路中的流动(例如，流量、流速等)，从而能够控制冷却装置对挡板110的散热量，从而有利于将挡板110以及隔离板130降低到预定的温度。又例如，控制装置可以控制加热装置(电源)施加到加热丝上的电压，以便于将加热丝加热到预定温度，从而有利于将隔离板130加热到预定温度。

图4是根据本申请一些实施例所示的等离子刻蚀设备的结构示意图。

如图4所示，本申请实施例还提供了一种等离子刻蚀设备400，等离子刻蚀设备100可以包括反应腔体410和隔离装置100。其中，反应腔体410由顶盖411和主体412连接形成，隔离装置100设置在反应腔体410内，用于将顶盖411和反应腔体410内的等离子体隔离，以避免等离子体扩散到顶盖411上攻击顶盖411以及顶盖411上设置的部件而金属污染物，并对顶盖411以及顶盖411上设置的部件造成损坏。关于隔离装置100已在上文进行详细描述，在此不再赘述。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)通过在挡板和隔离板之间设置加热板，可以为挡板和隔离板加热时发生的热变形提供变形空间，避免挡板和隔离板加热所发生的热变形受限，有利于增加挡板和隔离板的寿命，从而能够增加整个隔离装置的寿命；(2)加热板上的加热件能够实现均匀加热，从而能够使得挡板和隔离板的受热比较均匀，而不会发生较大的热变形翘曲，有利于增加挡板和隔离板的寿命，从而能够增加整个隔离装置的寿命；(3)加热板设置在挡板和隔离板之间，可以减小挡板和隔离板之间的温度传导热阻，从而增大隔离板和挡板之间的热传递效率，以便于隔离板能够进行更好的散热。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是转动连接，也可以是滑动连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，当本申请说明书中使用了“第一”、“第二”、“第三”等术语描述各种特征时，这些术语仅用于对这些特征进行区分，而不能理解为指示或暗示特征之间的关联性、相对重要性或者隐含指明所指示的特征数量。

除此之外，本申请说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种隔离装置，设置在等离子刻蚀设备的反应腔体内，所述反应腔体由顶盖和主体连接形成，所述隔离装置用于将所述顶盖与所述反应腔体内的等离子体隔离，其特征在于，所述隔离装置包括从上到下重叠设置的挡板、加热板和隔离板；其中，所述加热板上设置有加热件。

2.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述挡板、所述加热板和所述隔离板上均设有若干通孔，轴线在同一直线方向上的所述挡板上的通孔、所述加热板上的通孔和所述隔离板上的通孔形成气流通道。

3.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述加热件避开所述加热板上的通孔在所述加热板上呈U型迂回分布。

4.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述加热件避开所述加热板上的通孔在所述加热板上呈螺旋型分布。

5.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述加热板的材料为聚酰亚胺。

6.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述隔离板的材料为硅、玻璃纤维或聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1所述的隔离装置，其特征在于，所述隔离装置还包括冷却装置，所述冷却装置包括冷却液和循环管路，所述循环管路分布在所述挡板上，当所述冷却液在所述循环管路中流动时，能够对所述挡板进行散热。

8.根据权利要求7所述的隔离装置，其特征在于，所述加热件为一根或多根加热丝，所述加热丝连接有加热装置，所述加热装置用于对所述加热丝进行加热。

9.根据权利要求8所述的隔离装置，其特征在于，所述隔离装置还包括控制装置，所述控制装置与所述冷却装置和所述加热装置连接，用于控制所述冷却装置对所述挡板进行散热以及控制所述加热装置对所述加热丝进行加热。

10.一种等离子刻蚀设备，其特征在于，包括：

反应腔体，由顶盖和主体连接形成；

如权利要求1至8任一项所述的隔离装置，所述隔离装置设置在所述反应腔体内，用于将所述顶盖与所述反应腔体内的等离子体隔离。

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