[实用新型]射频线圈温度控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体工艺领域，特别涉及等离子体清洗腔室的射频线圈温度控制装置。

背景技术

等离子体清洗技术广泛应用于半导体工艺领域，例如，在物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)或者化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)前，通常需要用等离子体对晶片进行预清洗处理以得到完全洁净和无氧化层的晶片表面。一般，待清洗的晶片送入等离子体清洗腔室中加以固定，再抽空腔室使其达到一定标准的真空度，然后向腔室中导入等离子体清洗用气体，气体在射频功率的激发下击穿，并通过辉光放电发生电离进而形成等离子体。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性基团，这些活性基团轰击待清洗的晶片并与其表面发生各种物理化学反应，从而达到表面清洗的作用。

现有技术中已经有使用射频偏置功率(RF bias power)和射频源功率(RFsource power)的等离子体清洗腔室，如图1所示。等离子体清洗腔室包括腔体(chamber body)11、放置待清洗的晶片13的晶座12以及石英钟罩(quartz belljar)14。石英钟罩14能通过微波并将等离子体清洗腔室与大气隔离以形成真空环境。腔室中导入有等离子体清洗用气体。清洗用气体可以是氩气(Ar)、氮气(N₂)、氟化氮(NF₃)、四氟化碳(CF₄)等。提供射频偏置功率RF1给晶座12，频率为13.56MHz，这使得晶片13的表面偏置在一个绝对值不大的负电位从而成为正离子轰击的目标，进而达到清洗晶片13的表面的目的。通过调整射频偏置功率RF1的频率可以控制正离子的轰击能量及轰击能量分布。环绕石英钟罩14的射频线圈15提供射频源功率RF2，频率为2MHz，在石英钟罩14内形成电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)。通过调整射频源功率RF2的频率可以控制等离子体密度(plasma density)。顶盖17盖住射频线圈15，其上表面具有多个缝隙18以保持内外气压平衡。射频线圈15具有反射功率(reflectpower)，反射功率过大会导致实际用来电离气体产生等离子体的正向功率过小，这会影响等离子体的形成。由于射频线圈的反射功率与其温度紧密相关，温度越低则反射功率越小，因此控制射频线圈的温度成为控制反射功率的重要途径。在图1中，射频线圈15的上方设有顶部风扇16，以降低射频线圈15的温度。然而，仅仅依靠射频线圈上方的风扇来控制射频线圈的温度是不够的，如何更精确有效地控制射频线圈的温度显得尤其重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种射频线圈温度控制装置，以更有效地控制射频线圈的温度，从而降低射频线圈的反射功率。

本实用新型提供一种射频线圈温度控制装置，用于控制等离子体清洗腔室的射频线圈的温度，所述射频线圈采用中空的铜管制成，且其内部流通有气体，该装置包括：至少一个顶部风扇，位于所述射频线圈的上方；质量流量控制器，调节所述气体的流量；至少一个温度传感器，检测所述射频线圈的温度；可编程控制器，根据所述温度传感器的温度检测结果控制所述质量流量控制器。

进一步的，所述装置还包括第一风扇控制器，通过所述可编程控制器控制所述第一风扇控制器以调节所述顶部风扇的转速。

进一步的，所述装置还包括至少一个位于所述射频线圈的四周的侧面风扇；

进一步的，所述装置还包括第二风扇控制器，通过所述可编程控制器控制所述第二风扇控制器以调节所述侧面风扇的转速。

进一步的，所述装置控制所述射频线圈的温度为15～30℃。

进一步的，所述气体为氩气、氮气、氟化氮、四氟化碳中的一种或者至少两种以上的组合。

进一步的，所述气体的温度为35～45℃。

与现有技术相比，本实用新型提供的射频线圈温度控制装置具有以下优点：

1、通过在中空的射频线圈内流通气体，并在射频线圈的上方和四周分别设置顶部风扇和侧面风扇，从而能够更有效地控制射频线圈的温度。

2、在本实用新型的控制装置中，还设置了质量流量控制器、风扇控制器、温度传感器以及可编程控制器，通过将温度传感器的温度检测结果反馈给可编程控制器后，可编程控制器根据温度控制的需要对质量流量控制器和风扇控制器发出指令，指示质量流量控制器和风扇控制器的动作，从而能够更精确地控制射频线圈的温度。

附图说明