一种等离子体处理腔室及其冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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冷却装置。
【背景技术】
[0002]等离子处理腔室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。
[0003]等离子体处理腔室的系统温度控制是非常关键的问题。等离子体处理腔室系统本身除了腔室以外还包括许多组件，组件本身会产生热量，如果热量得不到疏散就会造成系统过热，甚至对基片制程产生影响。以电感耦合型等离子体处理腔室(ICP)为例，其顶部的温度控制从来都是业内工程师持续关注的对象。这是由于电感耦合型等离子体处理腔室的顶部设置有若干个电感耦合射频发射装置，例如射频线圈。其中，射频线圈连接有射频功率源，当电感耦合型等离子体处理腔室内部制程需要而点燃等离子体时，射频功率源通过向射频线圈发送射频能量，从而绝缘顶板上所有射频线圈都会感应热量。射频线圈感应的射频能量再加上腔室内部的等离子体热量会使得电感耦合型等离子体处理腔室的顶板部分达到非常高的温度，甚至引起绝缘顶板破裂，组件时效或者制程的工艺参数漂移(processdrift)。
[0004]图1是现有技术的电感耦合型等离子体处理腔室及其冷却系统的结构示意图。如图1所示，电感耦合型等离子体处理腔室100对应了一个冷却装置102。基片W放置于基台107上进行制程。冷却装置102是传统的风扇，通过扇叶的高速旋转带走腔室热量。
[0005]但是由于传统风扇的扇叶总是处于高速旋转，因此也具有不可避免的缺陷。例如，传统风扇的噪音水平总是正比于空气流量。传统风扇的扇叶部分也会占用很多系统空间，如图1所示，由于传统风扇是一整片，并且电感耦合型等离子体处理腔室100的顶部还必须设置很多其他组件，例如电感耦合型线圈104和射频功率源105等。因此，冷却装置102只能与腔室呈一定角度倾斜地设置于腔室侧面部分。这样的位置并不善于冷却装置102带走腔室顶部106的热量，会造成一定的资源浪费。其次，冷却装置102由于是传统风扇结构，因此也需要考虑安全方面的因素，应该被保护起来。
[0006]本发明正是基于此提出的。
【发明内容】
[0007]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冷却装置。
[0008]本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室的冷却装置，其中，所述冷却装置包括:
[0009]中空框状的出风组件，其主体上设置有多个出风口 /出风带，固定于所述等离子体处理腔室的顶板上；
[0010]动力装置，其连接于出风组件，用于驱动所述出风组件产生风力。
[0011]进一步地，所述中空框状的出风组件包括以下任一形状:
[0012]-三角形；
[0013]-环形；
[0014]-矩形；
[0015]-梯形。
[0016]进一步地，所述主体上的多个出风口分别包括对应于基片中央区域的中央出风口和对应于基片边缘区域的边缘出风口/出风带。
[0017]进一步地，所述主体上的多个出风带包括设置于所述中空框状的出风组件的内边沿和/或外边沿的出风口/出风带。
[0018]进一步地，所述出风组件包括相互连接的对应于绝缘顶板上方的第一部分和/或对应于腔室侧面区域的第二部分。
[0019]进一步地，所述主体上的多个出风口分别包括分别对应于基片中央区域和边缘区域、射频线圈和射频电源以及临近制程区域的腔室侧壁的出风口 /出风带。
[0020]进一步地，所述主体上的多个出风带包括设置于所述中空框状的出风组件的内边沿和/或外边沿的出风口/出风带。
[0021]进一步地,所述动力装置包括:
[0022]增压叶轮组件，用于产生风力并输送至出风口 ；
[0023]电机，其连接于所述增压叶轮组件并驱动所述增压叶轮组件产生风力。
[0024]进一步地，所述动力装置包括控制装置，所述控制装置用于控制增压叶轮组件产生风力并输送至出风口。
[0025]进一步地，所述控制装置用于控制增压叶轮组件产生风力并输送至所述出风组件的任一出风口 /出风带，并控制每个出风口 /出风带产生的气流强度。
[0026]进一步地，所述动力装置包括进风口，在所述进风口处设置有噪音减少装置。
[0027]进一步地，所述动力装置包括进风口包括出风区域，在所述出风口区域设置有抽风装置。
[0028]进一步地,所述出风组件是无扇叶的。
[0029]本发明第二方面提供了一种等离子体处理腔室，其中，包括本发明第一方面所述的冷却装置，所述冷却装置设置于所述等离子体处理腔室的顶板之上。
[0030]进一步地，所述等离子体处理腔室包括电感耦合型等离子体处理腔室，所述冷却装置位于设置了电感耦合线圈和射频功率源的绝缘顶板以上。
[0031]本发明提供的等离子体处理腔室及其冷却装置噪音小，易于清洁，节省腔室面积，降低功耗。本发明尤其适用于电感耦合型等离子体处理装置。
【附图说明】
[0032]图1是现有技术的电感耦合型等离子体处理腔室及其冷却装置的结构示意图；
[0033]图2是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室及其冷却装置的结构示意图；
[0034]图3a?3b是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室及其冷却装置的出风组件的结构示意图；
[0035]图4是根据本发明另一具体实施例的等离子体处理腔室及其冷却装置的结构示意图；
[0036]图5是根据本发明另一具体实施例的等离子体处理腔室及其冷却装置的出风组件的结构示意图；
[0037]图6是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的冷却装置的动力装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0039]本发明适用于等离子体处理腔室，下文将以电感耦合型等离子体处理腔室为例进行说明，但是这不视为对本发明的限制。本领域技术人员应当理解，本发明适用于任何真空处理腔室，包括等离子体处理腔室，例如电容耦合性等离子体处理腔室(CCP)以及金属有机气相沉积(MOCVD)腔室等。
[0040]图2是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室及其冷却装置的结构示意图。图2示出根据本发明一个实施例的电感耦合型等离子处理腔室200。应当理解，其中的电感耦合型等离子体处理腔室200仅仅是示例性的，所述200实际上也可以包括更少或额外的部件，部件的排列也可以不同于图2中所示出。
[0041]电感耦合等离子体处理腔室200包括金属侧壁201和绝缘顶板206，构成一个气密的真空封闭壳体,并且由抽真空泵208抽真空。所述绝缘顶板206仅作为示例，也可以采用其它的顶板样式，比如穹顶形状的，带有绝缘材料窗口的金属顶板等。基座207包括一静电夹盘(未示出)，所述静电夹盘上放置着待处理的基片W。偏置功率被施加到所述静电夹盘上，以产生对基片W的夹持力。所述电感耦合型等离子体处理腔室200包括位于所述绝缘顶板206上的电感耦合射频线圈204，用于发射射频能量到所述封闭壳体内，反应气体从气体源202进入腔室内并在射频能量的作用下激发成等离子体，从而对基片进行制程。其中，所述反应气体可以分别通过腔室的不同区域进入腔室内部，例如从中心气体注入口 203a或若干个边缘气体主入口 203b。
[0042]其中，所述冷却装置包括中空框状的出风组件209，其主体上设置有多个出风口，固定于电感耦合等离子体处理腔室200的绝缘顶板206上。所述冷却装置还包括动力装置210，其连接于出风组件209，用于驱动所述出风组件209产生风力。
[0043]可选地，所述中空框状的出风组件可以具有形状，例如三角形、环形、矩形、梯形等。附图3a示出了环形的出风组件2091，如图所示，可选地，在环形的出风组件2091的环形主体上可以设置若干个出风口 a。出风口 a可以以特定距离均匀地排布在环形主体上，也可以离散地没有规律地排布在环形主体上的任何位置。可选地，环形的出风组件2091也可以在环形主体内环边沿设置一个出风带2091a，也可以在环形主体的外环边沿设置一个出风带2091b，或者也可以在内环边沿和外环边沿之间的某个区域设置一个环形出风带。附图3b示出了矩形的出风组件2092，如图所示，可选地，在矩形的出风组件2092的矩形主体上可以设置若干个出风口 b。出风口 b可以以特定距离均匀地排布在矩形主体上，也可以离散地没有规律地排布在矩形主体上的任何位置。可选地，矩形的出风组件2092也可以在矩形主体内内边沿设置一个出风带2092a，也可以在矩形主体的外边沿设置一个出风带2092b，或者也可以在内边沿和外边沿之间的某个区域设置一个矩形出风带。
[0044]需要说明的是，上述实施例中提及的出风口或者出风带可以以择一的方式设置于出风组件上，也可以将几种类型的出风口或者出风带同时设置在出风组件上。具体出风区域的设置应当适应于腔室硬件要求或者工艺需求。例如，由于电感耦合型等离子体处理腔室200的顶部设置有若干个电感耦合射频发射装置，例如射频线圈。
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