實(shí)現(xiàn)快速散熱的法拉第屏蔽裝置及等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)快速散熱的法拉第屏蔽裝置及等離子體處理裝置，通過將等離子體反應(yīng)腔上方的介電窗口靠近射頻線圈的表面涂覆金屬法拉第屏蔽裝置，避免了傳統(tǒng)的板狀法拉第屏蔽裝置受熱發(fā)生變形導(dǎo)致的和介電窗口貼合不緊密，不能迅速的把介電窗口的熱量傳送到反應(yīng)腔外部的技術(shù)問題，通過采用噴涂或蒸鍍等方法，將法拉第屏蔽裝置和介電窗口緊密貼合在一起，同時(shí)在法拉第屏蔽裝置表面或內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)熱部件，快速降低等離子體反應(yīng)腔的溫度，實(shí)現(xiàn)等離子體加工工藝的穩(wěn)定和均勻。
【專利說明】實(shí)現(xiàn)快速散熱的法拉第屏蔽裝置及等離子體處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體處理工藝設(shè)備，更具體地說，涉及一種法拉第屏蔽裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]利用射頻電感式耦合等離子體進(jìn)行刻蝕或沉積是制備半導(dǎo)體薄膜器件的一種關(guān)鍵工藝，包括各種微電子器件、薄膜光伏電池、發(fā)光二極管等的制備都離不開刻蝕或沉積工藝。等離子體刻蝕或沉積的基本過程是:將反應(yīng)氣體從氣源引入反應(yīng)腔室，在等離子體中進(jìn)行電離和分解形成離子和自由基。這些具有高度反應(yīng)活性的粒子依靠氣體運(yùn)輸?shù)竭_(dá)待加工物體表面進(jìn)行表面反應(yīng)。
[0003]在等離子體中進(jìn)行的表面刻蝕或沉積反應(yīng)的均勻性，與等離子體的均勻性直接相關(guān)。而等離子體的均勻性又取決于通過射頻線圈進(jìn)行的能量耦合的均勻性以及反應(yīng)腔的尺寸及形狀。通過射頻線圈進(jìn)行的能量耦合一般包括交流和直流兩部分，交流部分用于產(chǎn)生等離子體，而直流部分用于增加離子對(duì)反應(yīng)腔表面的轟擊能量。由于離子對(duì)反應(yīng)腔表面的轟擊會(huì)造成表面的腐蝕，必須加以減少?，F(xiàn)有技術(shù)中的法拉第屏蔽裝置的主要用途，是減少或消除直流部分的能量耦合。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，所述的法拉第屏蔽裝置通常為一帶有射頻通道的金屬板，其放置在在介電窗口上方，與介電窗口貼合，便于帶走介電窗口處的熱量。在刻蝕工藝進(jìn)行過程中，由于等離子體反應(yīng)腔溫度較高，法拉第屏蔽裝置在工作中溫度升高，發(fā)生變形，不能很好的與介電窗口貼合，導(dǎo)致熱量不能及時(shí)傳到到外部；法拉第屏蔽裝置溫度的升高會(huì)影響到其所產(chǎn)生的屏蔽效果，對(duì)反應(yīng)工藝造成干擾。本發(fā)明希望提供一種具有快速導(dǎo)熱功能的法拉第屏蔽裝置來解決這一問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)快速散熱的法拉第屏蔽裝置，所述法拉第屏蔽裝置用于一電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)包括至少一個(gè)反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括一介電窗口，所述介電窗口上方設(shè)置有射頻線圈，所述介電窗口和所述法拉第屏蔽裝置一體設(shè)置，所述法拉第屏蔽裝置涂覆在所述介電窗口靠近所述射頻線圈的表面。
[0006]優(yōu)選的，所述的法拉第屏蔽裝置通過噴涂或蒸鍍與所述介電窗口一體設(shè)置。
[0007]優(yōu)選的，所述法拉第屏蔽裝置上設(shè)置有至少一個(gè)射頻通道，由射頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠通過所述射頻通道耦合到反應(yīng)腔室內(nèi)部。
[0008]優(yōu)選的，所述射頻通道的形狀包括至少一個(gè)徑向槽，所述徑向槽以相同的徑向角度間隔均勻分布于所述法拉第屏蔽裝置上。
[0009]優(yōu)選的，所述徑向槽包括第一長(zhǎng)度和第二長(zhǎng)度，所述第一長(zhǎng)度徑向槽和第二長(zhǎng)度徑向槽間隔設(shè)置。
[0010]優(yōu)選的，所述的射頻線圈上方設(shè)置一風(fēng)扇。
[0011]優(yōu)選的，所述法拉第屏蔽裝置表面設(shè)置一導(dǎo)熱部件，所述導(dǎo)熱部件內(nèi)裝有冷卻液，所述導(dǎo)熱部件至少包括一輸入接口以及一輸出接口，用于輸入及輸出冷卻液。
[0012]優(yōu)選的，所述的導(dǎo)熱部件為一導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管在所述法拉第屏蔽裝置表面呈扇葉形均勻分布。
[0013]優(yōu)選的，所述法拉第屏蔽裝置材料為金屬材料，所述介電窗口為陶瓷材料。
[0014]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)包括至少一對(duì)被處理基板進(jìn)行蝕刻的反應(yīng)腔室,所述反應(yīng)腔室包括一介電窗口，所述介電窗口上方設(shè)置一上文描述的法拉第屏蔽裝置。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過將等離子體反應(yīng)腔上方的介電窗口靠近射頻線圈的表面涂覆金屬法拉第屏蔽裝置，避免了傳統(tǒng)的板狀法拉第屏蔽裝置受熱發(fā)生變形導(dǎo)致的和介電窗口貼合不緊密，不能迅速的把介電窗口的熱量傳送到反應(yīng)腔外部的技術(shù)問題，通過采用噴涂或蒸鍍等方法，將法拉第屏蔽裝置和介電窗口緊密貼合在一起，同時(shí)在法拉第屏蔽裝置表面設(shè)置導(dǎo)熱部件，快速降低等離子體反應(yīng)腔的溫度，實(shí)現(xiàn)等離子體加工工藝的穩(wěn)定和均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述等離子體處理工藝所用的反應(yīng)腔室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所述法拉第屏蔽裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所述法拉第屏蔽裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例所述法拉第屏蔽裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]如圖1所示，等離子體處理工藝在反應(yīng)腔室101中進(jìn)行，反應(yīng)氣體微粒進(jìn)行電離和分解形成等離子體和自由基，最終作用于反應(yīng)腔室底部放置的基片103上。反應(yīng)腔室101頂部設(shè)置有射頻線圈120，反應(yīng)腔室101上方具有一個(gè)介電窗口 102，在介電窗口 102與射頻線圈120之間設(shè)有法拉第屏蔽裝置110，射頻線圈120、法拉第屏蔽裝置110和介電窗口 102基本成平行設(shè)置；射頻線圈120與法拉第屏蔽裝置110經(jīng)由一分接頭122而電連接。反應(yīng)氣體從氣體導(dǎo)入口(附圖未示出)流經(jīng)反應(yīng)腔室101至氣體排出口(附圖未示出)，然后電源將射頻功率施加至射頻線圈120，并在射頻線圈120周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)；法拉第屏蔽裝置110上設(shè)置有至少一個(gè)射頻通道，由射頻線圈120產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠通過所述射頻通道耦合到反應(yīng)腔室內(nèi)部。電磁場(chǎng)在反應(yīng)腔室101內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，作用于反應(yīng)氣體并產(chǎn)生等離子體。
[0022]本發(fā)明中所述的法拉第屏蔽裝置110與介電窗口 102—體設(shè)置，其通過熱噴涂、絲印以及蒸鍍等方法涂覆在介電窗口 102靠近射頻線圈120的表面，使得法拉第屏蔽裝置110能完全與介電窗口 102貼合在一體，解決了現(xiàn)有技術(shù)中法拉第屏蔽板受熱變形導(dǎo)致的與介電窗口貼合不緊密，介電窗口的熱量不能及時(shí)傳到外部的技術(shù)問題。為了使法拉第屏蔽裝置110具有良好的導(dǎo)熱性，選用的材料為鋁、鋁合金、銅、銅合金等金屬材料。射頻線圈120上方設(shè)置一電扇150,用于降低介電窗口的溫度。
[0023]圖2示出本發(fā)明所述法拉第屏蔽裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中，所述的射頻通道為在法拉第屏蔽裝置上貫通設(shè)置的多條徑向槽112，徑向槽112周圍為金屬板111，若干徑向槽112以相同的徑向角度間隔均勻地分布在法拉第屏蔽裝置上，由于本發(fā)明所述的法拉第屏蔽裝置是通過熱噴涂、絲印以及蒸鍍等方法涂覆在介電窗口 102上表面，為了設(shè)置均勻的徑向槽112，在介電窗口上表面涂覆法拉第屏蔽裝置時(shí)，可以將需要制作徑向槽的位置設(shè)置掩膜層。
[0024]為了提高所述徑向槽在法拉第屏蔽裝置上的分布密度，圖3示出本發(fā)明另一實(shí)施例所述的法拉第屏蔽裝置結(jié)構(gòu)示意圖，在本實(shí)施例中，法拉第屏蔽裝置包括第一長(zhǎng)度徑向槽212和第二長(zhǎng)度徑向槽213，第一長(zhǎng)度徑向槽212和第二長(zhǎng)度徑向槽213間隔設(shè)置，且第一長(zhǎng)度徑向槽212長(zhǎng)度大于第二長(zhǎng)度徑向槽213長(zhǎng)度。由于本發(fā)明所述的法拉第屏蔽裝置大致為圓形，同時(shí)，由于所述的徑向槽具有相同的徑向角度，導(dǎo)致靠近圓形法拉第屏蔽裝置中心位置處射頻通道密度較大，邊緣處射頻通道密度較小。本實(shí)施例通過設(shè)置兩組長(zhǎng)度不同的徑向槽，使得射頻通道在法拉第屏蔽裝置上分布均勻。
[0025]圖4示出本發(fā)明另一實(shí)施例所述法拉第屏蔽裝置結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明所述的法拉第屏蔽裝置上貫通設(shè)置多條徑向槽312，徑向槽312周圍為金屬板311，在金屬板311表面上方設(shè)置導(dǎo)熱部件313，導(dǎo)熱部件313與金屬板311相貼，導(dǎo)熱部件313內(nèi)裝有冷卻液，導(dǎo)熱部件313至少包括一輸入接口 314以及一輸出接口 315，用于輸入及輸出冷卻液。所述冷卻液通過所述導(dǎo)熱部件313的熱量傳遞將熱量從法拉第屏蔽裝置轉(zhuǎn)移。具體的，所述導(dǎo)熱部件313為一根導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管313在金屬板311表面上呈扇葉形布置，并且所述導(dǎo)熱管313均勻地分布于金屬板311的表面上，其可以使所述法拉第屏蔽裝置上的溫度均勻地傳遞給所述導(dǎo)熱管313，避免造成所述法拉第屏蔽裝置的溫度均衡而局部溫度高的情況。更進(jìn)一步地，在不同的變化例中，所述導(dǎo)熱管313的布置形狀也可以是不同的。通過采用本實(shí)施例所述的技術(shù)方案，可以快速的降低法拉第屏蔽裝置及其下方介電窗口的溫度，保證刻蝕工藝的均勻穩(wěn)定。
[0026]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)快速散熱的法拉第屏蔽裝置，所述法拉第屏蔽裝置用于一電感耦合等離子體處理系統(tǒng)，所述等離子體處理系統(tǒng)包括至少一個(gè)反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括一介電窗口，所述介電窗口上方設(shè)置有射頻線圈，其特征在于，所述介電窗口和所述法拉第屏蔽裝置一體設(shè)置，所述法拉第屏蔽裝置涂覆在所述介電窗口靠近所述射頻線圈的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述的法拉第屏蔽裝置通過噴涂或蒸鍍與所述介電窗口 一體設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述法拉第屏蔽裝置上設(shè)置有至少一個(gè)射頻通道，由射頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能夠通過所述射頻通道耦合到反應(yīng)腔室內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述射頻通道的形狀包括至少一個(gè)徑向槽，所述徑向槽以相同的徑向角度間隔均勻分布于所述法拉第屏蔽裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述徑向槽包括第一長(zhǎng)度和第二長(zhǎng)度，所述第一長(zhǎng)度徑向槽和第二長(zhǎng)度徑向槽間隔設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述的射頻線圈上方設(shè)置一風(fēng)扇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述法拉第屏蔽裝置表面設(shè)置一導(dǎo)熱部件，所述導(dǎo)熱部件內(nèi)裝有冷卻液，所述導(dǎo)熱部件至少包括一輸入接口以及一輸出接口，用于輸入及輸出冷卻液。
8.如權(quán)利要求7所述的法拉第屏蔽裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)熱部件為一導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管在所述法拉第屏蔽裝置表面呈扇葉形均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一權(quán)利要求所述法拉第屏蔽裝置，其特征在于:所述法拉第屏蔽裝置材料為金屬材料，所述介電窗口為陶瓷材料。
10.一種等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體處理裝置包括對(duì)被處理基板進(jìn)行蝕刻的反應(yīng)室，所述反應(yīng)室上方設(shè)置一介電窗口，所述介電窗口上方設(shè)置一根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的法拉第屏蔽裝置。
【文檔編號(hào)】H01J37/02GK104183451SQ201310193642
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】左濤濤, 吳狄 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司