道151的进口和出口均从冷却筒15的上端伸出顶盖131而以输入和输出冷却介质。本实施例的冷却通道151在冷却筒15内弯折多次，增加了冷却筒内流通的冷却介质容量，使冷却筒的冷却作用发挥更大，在其他实施例中，冷却通道151也可仅弯折一次。进一步地，为了提高热传导效率，可将冷却筒15的主体部分都采用导热系数较好的金属材料，而仅在暴露于等离子体的表面涂覆抗等离子体涂层，以期更加快速地使等离子体和绝缘套筒15降温。
[0027]本实施例中，工艺气体是从绝缘套筒13顶部导入，但也可以考虑从处理腔室10侧壁顶部，即绝缘盖板12下方导入。这样等离子体产生在绝缘套筒13内靠近绝缘盖板的开口处或绝缘套筒13下方，第一冷却元件15同样可以对等离子体加以冷却，减小因等离子体轰击绝缘套筒内壁产生的热量。当然，在此情况下为增加工艺气体的解离时间，可通过气体导流环的设计将工艺气体的喷出方向设置为倾斜向上，使工艺气体具有向上的初始速度。
[0028]图4所示为本发明另一实施例的等离子体处理装置。本实施例中，在绝缘盖板12下方的处理腔室侧壁上设置工艺气体输入口，在绝缘盖板12上设置第二电感耦合线圈17。第二电感耦合线圈17嵌套在第一电感耦合线圈14之外，其可通过匹配器(图中未示)与射频功率源(图中未示)连接，该匹配器与射频功率源可与第一电感耦合线圈所配套连接的不同或相同。通过向第二电感耦合线圈通入射频电流在绝缘盖板12下方将反应腔侧壁的气体输入口所导入的工艺气体激发为等离子体。虽然图中未示，但在本实施例中绝缘套筒的顶板上也可设置另一工艺气体输入口，本发明并不加以限制。在等离子体工艺过程中，第一电感耦合线圈14和第二电感耦合线圈同时作用，可以形成两个区域的等离子体，既可以提供所需的等离子体的密度，又可以调节等离子体均匀性。在其他实施例中，工艺气体也可仅从绝缘套筒的顶板上的输入口输入，则第二电感耦合线圈14对等离子体中的气体分子进行二次轰击，进一步将气体分子解离成自由基。
[0029]图5所示为本发明另一实施例的等离子体处理装置的结构示意图。本实施例中，为进一步降低绝缘套筒13，或同时降低绝缘套筒15和绝缘盖板12的温度，还设置第二冷却元件。如图所示，第二冷却元件包括交流/直流驱动的风扇181、从风扇181向下延伸并容纳绝缘套筒的风扇外罩182。风扇外罩182底部并未延伸至绝缘盖板12，而是悬空在绝缘盖板12上方与之顶面保留一定间隔。风扇181从绝缘套筒的上方吹入气体，该气体沿风扇外罩182向下流动以冷却绝缘套筒13，并从风扇外罩182与绝缘盖板12的间隔处水平吹出进一步冷却绝缘盖板12。进一步地，为了更好实现风扇冷却绝缘套筒13的目的，在风扇外罩182内设置多个导流叶片183，导流叶片形成了引导风扇吹出气体流动的导流路径，使得风扇181吹出的气体能够沿导流路径流动而增加与绝缘套筒13外壁的接触。本实施例中，导流叶片183具有朝向绝缘套筒13向下倾斜的表面，使得原本垂直下降的吹出气体能够吹向绝缘套筒13。虽然图中未示，但本实施例的绝缘盖板12上也可设置第二电感耦合线圈，工艺气体输入口也可设置在绝缘盖板下方或同时设置于绝缘盖板下方和绝缘套筒顶部，本发明并不加以限制。
[0030]综上所述，本发明的等离子体处理装置通过在绝缘套筒中设置第一冷却元件，对绝缘套筒中的等离子体以及绝缘套筒本身予以降温，从而防止等离子体在工艺过程中对光刻胶的损伤，提高绝缘套筒的使用寿命。进一步地，通过第二冷却元件与第一冷却元件配合作用，起到更好的冷却效果。
[0031]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【主权项】
1.一种电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，包括: 反应腔室，所述反应腔室顶部具有绝缘盖板，所述绝缘盖板具有一开口 ； 垂直设置于所述绝缘盖板上通过所述开口与所述反应腔室连通的绝缘套筒； 卷绕于所述绝缘套筒上的第一电感耦合线圈，所述第一电感耦合线圈中通入射频电流以将引入所述反应腔室的工艺气体在所述绝缘套筒内和/或其下方激发为等离子体；以及 设置于所述绝缘套筒中的第一冷却元件，其与所述等离子体接触的部分具有抗等离子体涂层，所述第一冷却元件中流通冷却介质以冷却所述等离子体。2.根据权利要求1所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述第一冷却元件为一冷却筒，其中嵌设有流通所述冷却介质的冷却通道，所述冷却通道的进口和出口均位于所述绝缘套筒外部。3.根据权利要求2所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述冷却通道在所述冷却筒中弯折一次或多次。4.根据权利要求3所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述冷却元件一端固定于所述绝缘套筒的顶部，所述冷却通道的进口和出口均从所述冷却元件的固定端伸出所述绝缘套筒的顶部。5.根据权利要求1所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述工艺气体通过所述绝缘套筒的顶部边缘处引入所述反应腔室。6.根据权利要求1所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述工艺气体通过位于所述反应腔室侧壁顶部的气体输入口弓I入所述反应腔室。7.根据权利要求6所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述绝缘盖板上设置嵌套于所述第一电感耦合线圈之外的第二电感耦合线圈，所述第二电感耦合线圈中通入射频电流以将引入所述反应腔室的工艺气体在所述绝缘盖板下方激发为等离子体。8.根据权利要求1所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，还包括第二冷却元件，所述第二冷却元件包括设置于所述绝缘套筒上方的风扇以及从所述风扇向下延伸并容纳所述绝缘套筒的风扇外罩，所述风扇外罩底部与所述绝缘盖板顶面具有间隔，所述风扇从所述绝缘套筒顶部吹入气体，用于冷却所述绝缘套筒及所述绝缘盖板。9.根据权利要求8所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述风扇外罩内设置导流叶片，所述导流叶片形成引导由所述风扇吹出的气体流动的导流路径，使所述气体沿所述导流路径流动以增加与所述绝缘套筒的接触。10.根据权利要求1所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述第一冷却元件包括金属主体部及位于所述金属主体部外表面、与所述等离子体接触的抗等离子体涂层。11.根据权利要求1-10所述的电感耦合型等离子体处理装置，其特征在于，所述绝缘套筒材料为陶瓷介电材料或石英材料。
【专利摘要】本发明公开了一种电感耦合型等离子体处理装置，包括反应腔室，所述反应腔室顶部具有绝缘盖板，所述绝缘盖板具有一开口；垂直设置于所述绝缘盖板上通过所述开口与所述反应腔室连通的绝缘套筒；卷绕于所述绝缘套筒上的第一电感耦合线圈，所述第一电感耦合线圈中通入射频电流以将引入所述反应腔室的工艺气体在所述绝缘套筒内和/或其下方激发为等离子体；以及设置于所述绝缘套筒中的第一冷却元件，其与所述等离子体接触的部分具有抗等离子体涂层，所述第一冷却元件中流通冷却介质以冷却所述等离子体。本发明能够降低等离子体温度，避免等离子体对基片表面损伤。
【IPC分类】H05H1/46, H01J37/32
【公开号】CN105655220
【申请号】
【发明人】周旭升, 吴狄, 倪图强
【申请人】中微半导体设备(上海)有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月12日