CN202651058U - 一种控制基座外缘聚焦环温度的组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种控制基座外缘聚焦环温度的组件，所述组件位于等离子体处理室内，所述等离子体处理室内包括一基座，用以支撑待加工晶片，所述待加工晶片外缘环绕设置一聚焦环，所述聚焦环下方设置一导热环，所述聚焦环的下表面与所述导热环之间设置第一导热垫，所述导热环与所述基座之间设置第二导热垫。通过在所述聚焦环下方设置多层导热层，最大效率的保证聚焦环的热量快速传递到所述基座上，由于所述基座内部设置有冷却系统，所述聚焦环的热量传递到所述基座后可以被基座内的冷却系统带走，从而可以保持所述基座温度控制在要求范围内。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种控制基座外缘聚焦环温度的技术领域。
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或淀积源气体的反应气体，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，来点燃和维持等离子体，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。在等离子处理装置中，设置了一个承载基片的载置台，在载置台的外围部分通常设置了一个聚焦环。聚焦环一般设置在基片的外围，并包围基片，用以调节等离子体刻蚀室内的电场强度，从而保证晶片中心区域和边缘区域刻蚀的均匀性。聚焦环能提高制程的均匀性（uniformity）。
随着反应的进行，在等离子体的作用下，基座和聚焦环的温度会不断升高，为了保证待处理晶片的刻蚀均匀性，基座内部设置有维持基座温度恒定的冷却系统，为了降低聚焦环的温度，现有技术中采用各种方案来提高聚焦环的热量传递，其中包括在聚焦环下方设置导热层等方法。
现有技术方案能在一定程度上增加聚焦环的冷却速度，然而，由于聚焦环的温度恒定对于整个刻蚀反应的均匀性有很大影响，必须要始终控制聚焦环的温度恒定，即最大效率的增加聚焦环的冷却速度。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种控制基座外缘聚焦环温度的组件，所述控制基座外缘聚焦环温度的组件位于等离子体处理室内，所述等离子体处理室内包括一基座，用以支撑待加工晶片，所述待加工晶片外缘环绕设置一聚焦环，所述聚焦环包括一上表面和一下表面，所述上表面与所述等离子体处理室内的等离子体接触，所述下表面下方设置一导热环，所述导热环坐落于所述基座上，所述聚焦环的下表面与所述导热环之间设置第一导热垫，所述第一导热垫的厚度小于2毫米；所述导热环与所述基座之间设置第二导热垫，所述第二导热垫的厚度小于2毫米。
所述第一导热垫和所述第二导热垫包括弹性硅胶材料。由于弹性硅胶材料具有一定的弹性和黏粘性，能极好的和上下接触面贴合。
所述的导热环包括陶瓷材料，在很好的传导热量的同时避免了对所述等离子体刻蚀室内的电场造成干扰。
进一步的，所述第一导热垫的厚度小于0.2毫米，所述第二导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米。
进一步的，所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述导热环上形成一凹面，所述凹槽的凹面上设置可自由拆卸的第二导热垫，所述第二导热垫与所述基座接触，所述凹槽的凹入深度小于第二导热垫的厚度。
进一步的，所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述基座的接触面上形成一凹面，所述凹槽的凹面上设置可自由拆卸的第二导热垫，所述第二导热垫另一面与所述导热环接触，所述凹槽的凹入深度小于第二导热垫的厚度。
进一步的，所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述导热环和所述基座的接触面上分别形成一上下对应的凹面，所述凹槽的两个凹面之间设置可自由拆卸的第二导热垫，所述两个凹面凹入深度之和小于第二导热垫的厚度。
进一步的，所述的凹槽宽度小于所述导热环的宽度。
进一步的，所述的导热环外缘设有一台阶，所述台阶上设置一具有一定重量的绝缘环。
进一步的，所述第一导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，所述第二导热垫的厚度小于0.2毫米。
进一步的，所述第一导热垫的厚度小于0.2毫米，所述第二导热垫的厚度也小于0.2毫米。
进一步的，所述第一导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，所述第二导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米。
本实用新型的优点在于：通过在所述聚焦环下方设置多层导热层，最大效率的保证聚焦环的热量快速传递到所述基座上，由于所述基座内部设置有冷却系统，所述聚焦环的热量传递到所述基座后可以被基座内的冷却系统带走，从而可以保持所述基座温度控制在要求范围内。本实用新型在聚焦环下方设置一包含陶瓷材料的导热环，在很好的传导热量的同时避免了对所述等离子体刻蚀室内的电场造成干扰；在所述聚焦环和所述导热环之间设置第一导热垫，在所述导热环与所述基座之间设置第二导热垫，所述第一导热垫和第二导热垫包括弹性硅胶材料，由于弹性硅胶材料具有一定的弹性和黏粘性，能极好的和上下接触面贴合，从而使得热量迅速的向下传递到所述基座上，提高了所述聚焦环的热传导效率，有效的控制了所述聚焦环的温度，使得等离子体处理室内的刻蚀过程均匀性得到提高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出本实用新型所述的等离子体处理室结构示意图；
图2示出本实用新型所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件的结构示意图；
图3示出本实用新型所述的另一实施例的控制基座外缘聚焦环温度的组件的结构示意图；
图4示出本实用新型所述的另一实施例的控制基座外缘聚焦环温度的组件的结构示意图；
图5示出本实用新型所述的另一实施例的控制基座外缘聚焦环温度的组件的结构示意图；
具体实施方式
本实用新型描述了一种控制基座外缘聚焦环温度的组件，位于等离子体处理室100内，等离子体处理室100内包括一基座20，用以支撑待加工晶片30，基座20同时作为等离子体处理室100的下电极；晶片30上方设置一气体喷淋头40，同时作为等离子体处理室100的上电极,气体喷淋头40同时连接反应气体源120。上电极40和下电极20之间产生刻蚀所需的等离子体110。待加工晶片30外缘环绕设置一聚焦环10，聚焦环10包括一上表面10a和一下表面10b，上表面10a与等离子体处理室100内的等离子体110接触，下表面10b下方设置一导热环14，导热环14坐落于基座20上，导热环14包括陶瓷材料，便于聚焦环的热量快速的向下传递同时又不影响等离子体处理室100内的电场分布。
在聚焦环10的下表面10b与导热环14之间设置第一导热垫12，在导热环14与基座20之间设置第二导热垫16，第一导热垫12和第二导热垫16包括弹性硅胶材料，由于弹性硅胶材料具有一定的弹性和黏粘性，能极好的和上下接触面贴合，从而使得热量迅速的向下传递到基座20上，提高了聚焦环10的热传导效率。
第一导热垫12和第二导热垫16的厚度在0到2毫米之间；不同实施例可以选择不同厚度的导热垫，在实际应用中，导热垫的厚度越小，导热性能越好，然而，导热垫使用一定时间后由于老化等原因需要更换，而厚度太小的导热垫由于很难成型给更换带来了不便。
在本实施例中，第一导热垫12的厚度小于0.2毫米，为一层薄薄的导热膜；第二导热垫16的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，厚度大于第一导热垫12的厚度。随着导热垫厚度的增加，为了使得第二导热垫16的导热效果更好，可以在第二导热垫16上增加作用力，使得第二导热垫16与导热环14和基座20之间的接触面更好的贴合。然而由于弹性硅胶材料的导热系数随着对其施加的作用力的不同而变化，为了在快速传递热量的同时，实现第二导热垫16的导热系数可控，可以在导热环14的下表面设置一具有一定宽度的凹槽18，第二导热垫16的上表面16a和凹槽18在导热环14上的凹面18a相接触，第二导热垫16的下表面16b和基座20的上表面20a相接触。凹槽18的宽度小于等于导热环14的宽度，凹槽18的凹入深度小于第二导热垫16的厚度，从而作用在第二导热垫16上的作用力可以对其进行压迫，使其更好的和上下接触面贴合。
本实施例中，作用于第二导热垫16的作用力主要为聚焦环10和导热环14的压力，由于作用于第二导热垫16的压力越大，导热效果越好，为了增加作用于第二导热垫16的压力，可以在导热环14的外缘设置一圈连续或者不连续的台阶22，在台阶22上设置一具有一定重量的绝缘环24。绝缘环24包括一个突出部分26坐落于台阶22上表面。绝缘环24的材料可以为陶瓷，氧化铝等材质。
同理，可以在基座20的上表面20a上设置凹槽19，第二导热垫16的上表面16a和导热环14的下表面14b相接触，第二导热垫16的下表面16b和凹槽19在基座20上的凹面19a相接触。凹槽19的宽度小于等于导热环14的宽度，凹槽19的凹入深度小于第二导热垫16的厚度，从而作用在第二导热垫16上的作用力可以对其进行压迫，使其更好的和上下接触面贴合。
同理，可以分别在导热环14的下表面14b和基座20的上表面20a上设置上下对应的两个凹槽18’和19’。第二导热垫16的上表面16a和凹槽18’在导热环14上的凹面18a’相接触，第二导热垫16的下表面16b和凹槽19在基座20上的凹面19a’相接触。凹槽18’和凹槽19’的凹入深度之和小于第二导热垫16的厚度。从而作用在第二导热垫16上的作用力可以对其进行压迫，使其更好的和上下接触面贴合。
在另外的实施例中，为了增大作用于第二导热垫16上的作用力，可以在导热环14上增加一个紧固装置28，如将一个螺钉穿过导热环14固定到基座20上，使得作用于第二导热垫16上的作用力由上述实施例中的由单纯的重力转变为重力加挤压力，更好的增加了第二导热垫16上的作用力，提高了导热效率，在不同的应用场合中，可以采用多种本领域技术人员容易想到的技术方案来增大作用于第二导热垫16上的作用力，本实用新型不予穷举，此处不再赘述。
在另外的实施例中，第一导热垫12的厚度小于0.2毫米，第二导热垫16的厚度也小于0.2毫米。第二导热垫16直接与导热环14和基座20贴合，无需设置凹槽。
在另外的实施例中，第一导热垫12的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，所述第二导热垫的厚度小于0.2毫米。为了提高第一导热垫的导热效率，达到更好的导热效果，可以在不改变等离子体处理室100内的电场的前提下，在聚焦环10上增加作用力，使得第一导热垫12更好的和上下接触面贴合。同上述实施例，可以在聚焦环10或导热环14上设置安装第一导热垫12的凹槽，不再赘述。
在另外的实施例中，第一导热垫12的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，第二导热垫16的厚度大于0.2毫米，小于2毫米。同上述实施例，可以在聚焦环10或导热环14或基座20上设置安装第一导热垫12和第二导热垫16的凹槽，同时在不影响等离子体处理室100内的电场的前提下，增加作用于聚焦环10或者导热环14上的作用力，如设置一定重量的绝缘环或者设置螺钉等紧固装置，具体设置方式如上述实施例，不再赘述。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种控制基座外缘聚焦环温度的组件，位于一等离子体处理室内，所述等离子体处理室内包括一基座，用以支撑待加工晶片，所述待加工晶片外缘环绕设置一聚焦环，所述聚焦环包括一上表面和一下表面，所述上表面与等离子体处理室内的等离子体接触，所述下表面下方设置一导热环，所述导热环坐落于所述基座上，
其特征在于：所述聚焦环的下表面与所述导热环之间设置第一导热垫，所述第一导热垫的厚度小于2毫米；所述导热环与所述基座之间设置第二导热垫，所述第二导热垫的厚度小于2毫米。
2.根据权利要求1所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述第一导热垫和所述第二导热垫包括弹性硅胶材料。
3.根据权利要求1所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述第一导热垫的厚度小于0.2毫米，所述第二导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米。
4.根据权利要求3所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述导热环上形成一凹面，所述凹槽的凹面上设置可自由拆卸的第二导热垫，所述第二导热垫与所述基座接触，所述凹槽的凹入深度小于第二导热垫的厚度。
5.根据权利要求3所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述基座的接触面上形成一凹面，所述凹槽的凹面上设置可自由拆卸的第二导热垫，所述第二导热垫另一面与所述导热环接触，所述凹槽的凹入深度小于第二导热垫的厚度。
6.根据权利要求3所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述的导热环与所述基座的接触面之间设置一具有一定宽度的凹槽，所述凹槽在所述导热环和所述基座的接触面上分别形成一上下对应的凹面，所述凹槽的两个凹面之间设置可自由拆卸的第二导热垫，所述两个凹面凹入深度之和小于第二导热垫的厚度。
7.根据权利要求4、5或6所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：
所述的凹槽宽度小于所述导热环的宽度。
8.根据权利要求4、5或6所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：
所述的导热环外缘设有一台阶，所述台阶上设置一具有一定重量的绝缘环。
9.根据权利要求1所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述第一导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，所述第二导热垫的厚度小于0.2毫米。
10.根据权利要求1所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述第一导热垫的厚度小于0.2毫米，所述第二导热垫的厚度也小于0.2毫米。
11.根据权利要求1所述的控制基座外缘聚焦环温度的组件，其特征在于：所述第一导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米，所述第二导热垫的厚度大于0.2毫米，小于2毫米。
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