CN202058689U - 一种用于等离子处理器的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于等离子处理器的加热装置包括：一个等离子反应腔，反应腔内包括一个基座以放置待加工工件，一个气体分布装置安装在反应腔顶部与基座相对，该气体分布装置与反应气体气源连接，气体分布装置上方包括一控温板，控温板上包括一加热装置，该加热装置包含发热器和导热块，发热器安装在导热块中，导热块具有一与控温板上沟槽形状匹配的接触界面，该接触界面与控温板平面具有倾斜角度，且该角度大于5度小于70度。该加热装置的发热器嵌设在导热块中，通过加热导热块，从而完成对控温板的加热，使控温板的温度上升的均匀。

Description

一种用于等离子处理器的加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种加热装置，具体涉及一种用于等离子处理器的气体分布装置的加热装置。

背景技术

现有等离子反应腔通常都包括一个放置待加工晶圆的基座，基座内通有连接到射频电源的电极和其它控温装置。于基座相对的是一个气体分布装置比如典型的气体喷淋头，通过气体喷淋头将混合好的反应气体按要求向晶圆表面均匀的喷射出去。由于等离子加工过程中反应腔内温度会被射频能量加热而升高，所以气体喷淋头以及周围会被加热的部件都会随着温度的变化而热胀冷缩。每个等离子加工步骤完成后都会熄灭等离子，将加工好的晶圆送出并准备好加工下一片晶圆，或者对反应腔清洗。但是中间的这段非等离子处理的时间段由于反应腔工作状态不同，射频能量供应不同所以气体喷淋头的温度不同。随着加工周期的进行这样的温度交替变化会造成反应腔内部件交替的伸缩，这会造成部件之间的磨损。对于气体喷淋头造成影响更大，因为气体喷淋头的气体喷口现在直径都是毫米级，甚至只有1-2个毫米，相对于整个气体喷淋头大于300mm的直径来说，这样的伸缩很容易造成摩擦颗粒物堵塞喷口或者造成不同气体喷口之间贯穿漏气。要防止这一问题的产生，现有技术通常需要对气体喷淋头及其附属部件进行控温，使其在运行状态维持在一个稳定的温度。这些控温装置通常安装在气体喷淋头背面，由大面积的控温板组成，控温板上安装有加热装置如电阻丝或者散热装置。加热装置可以安装在控温板内，但是这样就对控温板的加工提高了难度。加热装置也可以安装在控温板上方与控温板背面也就是上表面紧贴。现有技术常见的加热装置的下表面为了与控温板上表面匹配都是平面的。但是这样的结构存在一些缺陷，加热装置和控温板之间导热能力不够，且需要额外固定装置以防止加热装置在控温板上移动。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于刻蚀芯片的加热装置，可以增加加热器与控温板的接触面积，同时使加热器对基座加热时温度上升均匀。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于等离子处理器的加热装置包括：一个等离子反应腔，反应腔内包括一个基座以放置待加工工件，一个气体分布装置安装在反应腔顶部与基座相对，该气体分布装置与反应气体气源连接，气体分布装置上方包括一控温板，其特点是：

所述控温板上包括一加热装置，该加热装置包含发热器和导热块，发热器安装在导热块中，导热块具有一与控温板上沟槽形状匹配的接触界面，该接触界面与控温板平面具有倾斜角度，且该角度大于5度小于70度。

所述的导热块接触界面与控温板平面具有倾斜角度大于15度小于60度。

所述的导热块与控温板接触界面的截面形状呈V形或U形。

所述的发热器采用电热丝。

所述的导热块采用铝材料，与发热器通过钎焊或浇铸为一体。

所述导热块安装在控温板上表面。

一种用于等离子处理器的加热装置包括：一个等离子反应腔，反应腔内包括一个基座以放置待加工工件，一个气体分布装置安装在反应腔顶部与基座相对，该气体分布装置与反应气体气源连接，气体分布装置上方包括一控温板，其特点是：

所述控温板上包括一散热装置，该散热装置包含散热器和导热块，散热器安装在导热块中，导热块具有一与控温板上沟槽形状匹配的接触界面，该接触界面与控温板平面具有倾斜角度，且该角度大于5度小于75度。

所述的导热块接触界面与控温板平面具有倾斜角度大于15度小于60度。

本实用新型提供的一种用于等离子处理器的加热装置与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型由于采用发热器嵌设在导热块中，通过加热导热块，从而完成对控温板的加热，使控温板的温度上升的均匀。

本实用新型由于导热块与控温板接触界面的截面形状呈V形或U形，增加了导热面积。

附图说明

图1为本实用新型一种用于等离子处理器的加热装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种用于等离子处理器的加热装置的细节放大图。

具体实施方式

下面结合图1~图2对本实用新型做进一步阐述，详细描述本实用新型的一个优选实施例

图1显示了本实用新型等离子反应器的基本结构，其中包括反应腔壁100，反应腔下方还包括一个抽气装置106。反应腔内包括安装晶圆的基座10，基座上可以是晶圆固定装置如静电夹盘11晶圆12固定在静电夹盘11上。反应腔上部有一个气体分布装置包括气体分布板如业界常用的气体喷淋头20，气体喷淋头上方包括一控温板21，控温板上方包括气密部件101。反应气体源41通过气体管道43流入气体分布板20。控温板上还包括加热装置23对控温板21进行加热。

如图2所示，一种用于等离子处理器的加热装置的细节放大图。气体管道43穿过控温板21向下方的气体分布板20供应气体。加热装置23包含发热器230和导热块231和导热块封闭片232，导热块231和导热快封闭片232构成的空间将发热器固定在导热块中，且实现导热块与发热器良好的热传导。发热器230嵌设在导热块231中，发热器230与导热块231合为一体。发热器230可以是任何可控的产生热量的装置如典型的电阻丝连接外部电源后可控的产生需要的热量。导热块231设置在控温板内与导入块外形匹配的凹槽中。导热块231呈V形或U形。

如图1~图2所示，本实用新型现场应用时，将发热器230嵌设在导热块2中，在本实施例中发热器230采用电热丝，导热块231与封闭片均可采用铝合金材料制成，发热器230与导热块231合为一体，最后将导热块231以呈V形或U形的下凹式设置在控温板21的凹槽中。加热装置23中的发热器230，导热块和封闭片可以通过浇注或钎焊的方法构成整体部件，加热装置23与控温板21也可以通过钎焊或浇铸的方式合为一体。发热器230通过导线与外部的电源电连接。当需要刻蚀芯片时，将发热器230与外部电源接通，芯片设置在基座10的上表面，导热块231随着发热器230的发热也一同发热。 导热块与控温板之间接触的界面并不是所有表面都具有良好的导热性的，两者的界面上存在大量凹凸不平的接触点。如果没有外部压力的紧压，这些接触面仅仅是点接触状态则导热效率很差。为了达到紧压的目的需要额外的机构来将加热装置23压到控温板本21上，这需要额外的机构和成本。本实用新型发现这一问题提出了加热装置23与控温板21之间的界面是倾斜的，在整个倾斜面上都受到加热装置重力分量的挤压所以导热效率很高，所以本实用新型在只改变导热接触面的情况下实现了大幅提高有限效导热面积的功能，提高了导热效率，节约了能源，而且由于接触面嵌入导热板中所以不需要额外的固定装置就可固定加热装置到控温板上。  

综上所述，本实用新型提供的一种等离子处理器的加热装置具有如下优点：

本实用新型由于采用发热器230嵌设在导热块231中，通过加热导热块231，从而完成对控温板21的加热，使控温板21的温度上升的均匀。

本实用新型由于导热块231以呈V形或U形的下凹式嵌设在基座3的凹槽31中，增加了导热面积。也可以是其它类似的导热界面只要存在受压的倾斜界面均可构成本实用新型的高效导热界面。其中倾斜界面与控温板21的平面夹角越大则导热面积越大，但是随着这个夹角的增加加热装置23的重力在倾斜界面上的压力就减小，所以导热效率也会下降，所以本实用新型导热界面与控温板平面的夹角大于5度小于70度时能达到较佳的效果，大于15度小于60能达到最佳的导热效果。导热界面也可以部分是与控温板平面平行部分与控温板平面倾斜的形成如梯形的截面。这样的形状设计仍然大于传统的方型截面的加热装置的导热效率。同样的实用新型原理也可以应用到散热的机构中，如图2所示的加热装置内的发热器230换成散热器，将热导出控温板时也可以应用本实用新型的连接结构，以提高热传导效率，简化安装。散热器可以是内部流有冷却剂的金属管道，这些管道与外部的散热装置相连实现对控温板的高效散热。

尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于等离子处理器的加热装置包括：一个等离子反应腔，反应腔内包括一个基座（10）以放置待加工工件，一个气体分布装置安装在反应腔顶部与基座（10）相对，该气体分布装置与反应气体气源连接，气体分布装置上方包括一控温板，其特征在于：

所述控温板（21）上包括一加热装置（23），该加热装置（23）包含发热器（230）和导热块（231），所述的发热器（230）安装在导热块（231）中，导热块（231）具有一与控温板上沟槽形状匹配的接触界面，该接触界面与控温板（21）平面具有倾斜角度，且该角度大于5度小于70度。

2.根据权利要求1所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述的导热块（231）接触界面与控温板（21）平面具有倾斜角度大于15度小于60度。

3.根据权利要求1所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述的导热块（231）与控温板（21）接触界面的截面形状呈V形或U形。

4.根据权利要求1所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述的发热器（230）采用电热丝。

5.根据权利要求1所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述的导热块（231）采用铝材料，与发热器（230）通过钎焊或浇铸为一体。

6.根据权利要求1所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述导热块（231）安装在控温板（21）上表面。

7.一种用于等离子处理器的加热装置包括：一个等离子反应腔，反应腔内包括一个基座（10）以放置待加工工件，一个气体分布装置安装在反应腔顶部与基座（10）相对，该气体分布装置与反应气体气源连接，气体分布装置上方包括一控温板（21），其特征在于：

所述控温板（21）上包括一散热装置，该散热装置包含散热器和导热块（231），散热器安装在导热块（231）中，导热块（231）具有一与控温板（21）上沟槽形状匹配的接触界面，该接触界面与控温板（21）平面具有倾斜角度，且该角度大于5度小于75度。

8.根据权利要求7所述的用于等离子处理器的加热装置，其特征在于，所述的导热块（231）接触界面与控温板（21）平面具有倾斜角度大于15度小于60度。

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