一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體等離子刻蝕領域，特別涉及一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體處理領域廣泛應用電感耦合型(ICP)等離子處理設備，ICP等離子處理設備具有反應氣體解離率高這一優(yōu)點，相比電容耦合型同樣功率的RF電源能夠產(chǎn)生濃度更高的等離子體，在硅刻蝕領域被廣泛采用。如圖3所示為典型的ICP反應器結構，ICP反應器包括反應腔100，反應腔內(nèi)包括基座20，基座上方固定有待處理的基片?；型ǔ＿€通過一個匹配網(wǎng)絡I連接到一個低頻的射頻電源，以控制刻蝕中的等離子能量。反應腔頂部包括絕緣材料制成的射頻窗110，射頻窗通常由氧化硅或者氧化鋁制成，能夠讓高頻磁場穿過同時密封反應器頂部。由于反應器內(nèi)部等離子分布不均勻，射頻窗的熱量也會不均勻的被導走，所以射頻窗上整體會出現(xiàn)不均勻的溫度分布，這對下方等離子處理均一性的改善帶來不利影響，嚴重時溫度梯度過大還會造成射頻窗開裂。為了改善溫度均一性通常會在射頻窗上設置一個加熱裝置120以補償下方溫度的不均勻。加熱裝置120上方還可以設置一個法拉第屏蔽板以屏蔽電場對反應器內(nèi)部造成的影響。一個高頻射頻電源通過匹配網(wǎng)絡2和導線142連接到設置于屏蔽板上方的電感線圈以激勵通入反應器內(nèi)的氣體產(chǎn)生等離子體。射頻窗口(RF window)對于刻蝕過程中是至關重要的，因為射頻窗口表面直接接觸等離子體，且沉積在射頻窗口表面上的化學物質會影響半導體晶片上的刻蝕質量。另一方面，等離子體能夠升溫射頻窗口，使得溫射頻窗口溫度上下波動，并導致射頻窗口溫度不均勻?，F(xiàn)有技術中加熱器通常采用較厚電阻絲，連接到外部電源進行加熱。但是電阻絲無法有效地將產(chǎn)生的熱量傳導到整個射頻窗表面上，所以對溫度均勻性的改善有限，所以需要一種低成本的改善射頻窗溫度均勻性的加熱裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置，該裝置使得射頻窗口受熱均勻，可以避免射頻窗口由于等離子體引起的溫度波動及不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0004]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置，該裝置加熱射頻窗口，其特點是，該加熱裝置包含:至少一個加熱器，其貼合設置在射頻窗口上，所述的加熱器包含電阻絲、包裹在電阻絲上的絕緣薄膜，且所述加熱器厚度小于Imm ；
所述加熱器的電阻絲包括多個從射頻窗口中心向射頻窗口邊緣延展的電阻絲段，每個電阻絲段在兩個端點通過一個連接部與相鄰的電阻絲端連接，所述多個電阻絲段與多個連接部共同構成加熱器。
[0005]所述的絕緣薄膜采用聚酰亞胺。
[0006]所述的加熱器呈環(huán)狀部分覆蓋在所述的射頻窗口上，圍繞射頻窗口上表面外圍。
[0007]所述的加熱器全部覆蓋在所述的射頻窗口上。
[0008]在所述的射頻窗口上部設有射頻線圈。
[0009]所述加熱器的電阻絲沿著射頻窗口徑向分布，防止射頻線圈產(chǎn)生的電磁場在電阻絲中產(chǎn)生感應電流。
[0010]所述多個電阻絲段的長度總和大于所述多個連接部長度總和的3倍以上。
[0011 ] 所述加熱器覆蓋所述射頻窗口頂部外圍圓周。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明由于在射頻窗口設有散熱器，可以避免射頻窗口由于等離子體引起的溫度波動及不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0013]本發(fā)明在電阻絲上包裹一層聚酰亞胺薄膜，該材料具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐高溫性、堅韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性，使得電阻絲體積小、形變大。
[0014]本發(fā)明電阻絲沿著射頻窗口徑向分布，防止射頻線圈產(chǎn)生的電磁場在電阻絲產(chǎn)生感應電流。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種用于射頻窗口的加熱裝置的結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一種用于射頻窗口的加熱裝置中電阻絲沿射頻窗口周向分布的示意圖。
[0017]圖3是現(xiàn)有技術電感耦合(ICP)等離子處理器結構圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。
[0019]如圖1所示，一種用于射頻窗口的加熱裝置，該裝置加熱射頻窗口 I，該裝置包含:一個或多個加熱器2，加熱器2貼合設置在射頻窗口 I上方，該加熱器2將射頻窗口 I分割成若干個溫控區(qū)，保證溫控區(qū)受熱均勻。
[0020]加熱器2包含薄層電阻絲、包裹在電阻絲上下的絕緣薄膜，該絕緣薄膜采用聚酰亞胺(PI)，整體加熱器2呈薄圓環(huán)片狀。從而使得加熱器具有體積小，形變大，易彎曲的特點，加熱器2設計成圓環(huán)狀，布置時加熱器2部分覆蓋或全部覆蓋在射頻窗口 I上(即覆蓋射頻窗口 I的中心、中部和邊緣區(qū)域)。該上下薄膜的夾固能夠保持中間電阻絲的形狀同時能夠更好的擴散電阻絲產(chǎn)生的熱量到射頻窗口。
[0021]為了將等離子體引入到晶片上，在射頻窗口 I上部設有射頻線圈3，該射頻線圈3采用純銀材料或者其它導體制成。
[0022]由于本發(fā)明薄膜加熱器2中電阻絲非常薄，其厚度小于1mm，典型的小于0.5mm，所以電感線圈3產(chǎn)生的高頻電磁場在電阻絲上產(chǎn)生的感應電流相對現(xiàn)有技術中較厚的電阻絲更容易在整個加熱電阻絲圖形回路中流動?，F(xiàn)有技術中較厚的電阻絲感應產(chǎn)生的電流只有一部分會沿著電阻絲圖形形成的回路流動，大部分都會在導體截面內(nèi)部流動消耗熱能。這些受射頻磁場感應而產(chǎn)生的電流會嚴重影響加熱器2內(nèi)溫度均勻性的控制，所以本發(fā)明在采用薄膜加熱器的同時需要減小因感應了射頻磁場而產(chǎn)生的電阻絲內(nèi)部加熱影響。加熱器2的電阻絲沿著射頻窗口 I徑向分布，防止射頻線圈3產(chǎn)生的電磁場在電阻絲產(chǎn)生感應電流；如果加熱器2的電阻絲沿著射頻窗口 I的周向分布(參見圖2)，射頻線圈3產(chǎn)生的電磁場,并根據(jù)電磁學右手法則,在電阻絲產(chǎn)生感應電流,此感應電流干擾電阻絲的工作電流，影響電阻絲加熱工作效率，布置時應盡量避免這種分布。
[0023]如圖1所示的本發(fā)明加熱器2中包括電阻絲，其中的電阻絲主體是多個在圓形射頻窗上呈放射狀分布的電阻絲段，每個電阻絲端在端點處通過一個較短的連接部與另一個電阻絲段相連接，多個電阻絲段相連接構成整體的加熱器2，由于整體電阻絲段是放射狀的，整個電阻絲上感應產(chǎn)生的電場只相當于一匝線圈的電場強度。所以電阻絲上流過的電流很小，但是由于實際電阻絲長度很長所以加熱的效果并沒有受到影響。本發(fā)明電阻絲形狀不限于圖1所示的形狀，比如電阻絲段中包括一些轉折、或圓弧線段或者一部分是呈放射狀的另一部分與放射線成一定角度，兩種電阻絲段組合形成整體的電阻絲。只要是包括多個從射頻窗口中心到邊緣排布的電阻絲端，電阻絲段的兩個端點通過一個連接部與相鄰的電阻絲段相連，最后組合形成圍繞在整個射頻窗上的的加熱器均屬于本發(fā)明保護范圍，其中多個連接部的長度總和遠小于多個電阻絲段長度的總和，比如連接部的長度總和小于多個電阻絲段長度總和的1/3。
[0024]一種等離子刻蝕機，包含上述的加熱裝置。
[0025]綜上所述，本發(fā)明一種用于射頻窗口的加熱裝置，該裝置使得射頻窗口受熱均勻，可以避免射頻窗口由于等離子體引起的溫度波動及不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0026]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置，該裝置加熱射頻窗口(I )，其特征在于，該加熱裝置包含:至少一個加熱器(2)，其貼合設置在射頻窗口( I)上，所述的加熱器(2)包含電阻絲、包裹在電阻絲上的絕緣薄膜，且所述加熱器厚度小于Imm ； 所述加熱器的電阻絲包括多個從射頻窗口中心向射頻窗口邊緣延展的電阻絲段，每個電阻絲段在兩個端點通過一個連接部與相鄰的電阻絲端連接，所述多個電阻絲段與多個連接部共同構成加熱器(2)。
2.如權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述的絕緣薄膜采用聚酰亞胺。
3.如權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述的加熱器(2)呈環(huán)狀部分覆蓋在所述的射頻窗口( I)上，圍繞射頻窗口( I)上表面外圍。
4.如權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述的加熱器(2)全部覆蓋在所述的射頻窗口(I)上。
5.如權利要求2所述的加熱裝置，其特征在于，在所述的射頻窗口(I)上部設有射頻線圈(3)。
6.如權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述加熱器(2)的電阻絲沿著射頻窗口(I)徑向分布，防止射頻線圈(3 )產(chǎn)生的電磁場在電阻絲中產(chǎn)生感應電流。
7.如權利要求6所述的加熱裝置，其特征在于，所述多個電阻絲段的長度總和大于所述多個連接部長度總和的3倍以上。
8.如權利要求6所述的加熱裝置，其特征在于，所述加熱器(2)覆蓋所述射頻窗口頂部外圍圓周。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電感耦合型等離子處理器射頻窗口的加熱裝置，該裝置加熱射頻窗口，該加熱裝置包含：至少一個加熱器，其貼合設置在射頻窗口上，加熱器包含電阻絲、包裹在電阻絲上的絕緣薄膜，且加熱器厚度小于1mm。絕緣薄膜采用聚酰亞胺。該裝置使得射頻窗口受熱均勻，可以避免射頻窗口由于等離子體引起的溫度波動及不穩(wěn)定現(xiàn)象。
【IPC分類】H05H1-20
【公開號】CN104717817
【申請?zhí)枴緾N201310671759
【發(fā)明人】吳狄, 倪圖強
【申請人】中微半導體設備(上海)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日