[发明专利]下电极组件及半导体加工设备

说明书

本发明提供一种下电极组件及半导体加工设备，其包括由上而下依次设置的下电极板、绝缘介质层和金属基座，其中，在绝缘介质层中设置有沿其厚度方向贯穿的绝缘塞，该绝缘塞具有气体通道，该气体通道的出气端和进气端分别位于绝缘塞的上端面和下端面，通过向气体通道内通入热交换气体，而实现对下电极板的温度控制，并且气体通道为非线性通道。本发明提供的下电极组件，其不仅可以在相同气压的条件下，延长输送热交换气体的长度，而且还可以避免非线性通道内的热交换气体的流动方向与电场方向一致，从而可以降低热交换气体发生打火的风险。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种下电极组件及半导体加工设备。

背景技术

在目前的等离子体刻蚀设备的反应腔室内，下电极组件作为射频电极和承载晶片的载体，是一个极为重要的组件。在进行工艺的过程中，由于晶片的温度会逐渐升高，当温度超过一定阈值时，势必会影响工艺结果，为此，通过使用气体输送管路朝向下电极组件中的下电极板输送冷却气体，可以冷却该下电极板，从而可以间接对置于该下电极板上的晶片进行控温。

由于在进行工艺的过程中，通常需要向下电极板加载射频偏压，而气体输送管路接地，这使得下电极板与气体输送管路之间形成高电势差，根据典型的气体击穿放电理论，气体输送管路中的冷却气体就有放电打火的风险，一旦发生放电打火，往往会对下电极板造成电损伤甚至严重损坏。为了防止打火，通常需要在气体输送管路内，或者气体输送管路与下电极板之间设置绝缘电介质层，用以进行介质阻挡，增加绝缘距离和强度。

图1为现有的下电极的结构示意图。图2为现有的绝缘塞的仰视图。请一并参阅图1和图2，下电极组件由上而下依次包括下电极板1、绝缘介质层2和金属底座4。其中，在绝缘介质层2中设置有贯穿其厚度的通孔，且在该通孔内设置有绝缘塞3，该绝缘塞3内具有多个竖直设置的直通孔31，各个直通孔31的上端位于绝缘介质层2的上表面，下端与气体输送管路5(其贯穿金属底座4)的出气端连接。冷却气体依次通过气体输送管路5和各个直通孔31流动至下电极板1的下表面，并与之进行热量交换。

上述下电极在实际应用中不可避免地存在以下问题：

冷却气体发生打火的难易程度通常与气压、气体流动的路程以及气流方向与电场方向的夹角有关。具体地，在气压一定的前提下，气体流动的路程越短，越容易发生打火；当气流方向与电场方向一致时，最易发生打火。由此可知，由于上述绝缘塞3是采用竖直设置的直通孔31输送冷却气体，这使得在工艺时冷却气体的流动方向(直通孔31的轴向)平行于电场方向(竖直向下)，同时竖直设置的直通孔31输送冷却气体的路程较短，从而很容易出现打火现象。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种下电极组件及半导体加工设备，其可以降低热交换气体发生打火的风险。

为实现本发明的目的而提供一种下电极组件，包括由上而下依次设置的下电极板、绝缘介质层和金属基座，其中，在所述绝缘介质层中设置有沿其厚度方向贯穿的绝缘塞，所述绝缘塞具有气体通道，所述气体通道的出气端和进气端分别位于所述绝缘塞的上端面和下端面，通过向所述气体通道内通入热交换气体，而实现对所述下电极板的温度控制，所述气体通道为非线性通道。

优选的，所述非线性通道包括一条或多条螺旋通路，所述螺旋通路采用立体螺旋结构，且所述螺旋通路的出气端和进气端分别位于所述绝缘塞的上端面和下端面；对于多条螺旋通路，围绕所述绝缘塞在竖直方向上的中心线间隔、且均匀分布。

优选的，所述非线性通道包括一条或多条螺旋通路，所述螺旋通路采用立体螺旋结构，且所述螺旋通路的出气端和进气端分别位于所述绝缘塞的上端面和下端面；所述螺旋通路为多条时，均以所述绝缘塞在竖直方向上的中心线为轴线，且相互嵌套；并且，所述多条螺旋通路的外径相同或不同。