[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，特别涉及一种改进的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体刻蚀工艺中，等离子体处理装置的温度控制对刻蚀工艺结果起着至关重要的作用，其直接影响到刻蚀速率的均匀性和刻蚀关键尺寸（CD）的均匀性。

目前，如图1所示，常用的等离子体处理装置通常对腔室1'的侧壁和晶圆承载装置4'进行温度控制。具体而言，该等离子体设备包括设置在腔室1'的侧壁的发热部件51'以及热电偶和过温开关（未示出），从而利用发热部件51'、热电偶和过温开关对腔室1'的侧壁进行温度控制。晶圆承载装置4'外接温度控制器（未图示），从而在工艺过程中，温度控制器中的冷却液在通过进液口41'流入晶圆承载装置4'的内部而与晶圆承载装置4'内部发生热量交换后，从排液口42'返回温度控制器，从而实现对固定在晶圆承载装置4'正上方的衬底3'的温度控制。

然而，图1中所示的等离子体处理装置的腔室1'的介质窗2'上没有加热装置，在工艺过程中，介质窗2'的温度控制只能通过利用等离子启辉过程中产生的离子轰击介质窗2'的方式产生热量来加热介质窗2'，这种介质窗加热方式极不稳定，并且对温度的控制也非常不准确。

为了解决上述技术问题，现有技术中也提出了一种改进的等离子体腔室，该等离子腔室中的介质窗的周向方向上包裹有如图2'所示的环状加热带6'，从而通过加热带在圆周方向对介质窗加热。

这种利用加热带的加热方式易于实现，可以在一定程度上实现对介质窗的温度控制，但由于构成介质窗的材料石英是热的不良导体，因此这种圆周方向的加热会在介质窗的径向方向形成较大的温度梯度，介质窗中心的温度上升得较慢，既不利于精确的温控，同时还会影响介质窗的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题或至少提供一种有用的商业选择。

有鉴于此，本发明提供一种等离子体处理装置，所述等离子体腔室中的介质窗能够被均匀地加热。

根据本发明的实施例的等离子体处理装置，包括：腔体，所述腔体内限定有反应腔室；介质窗，所述介质窗设置为所述反应腔室的顶板；晶圆承载装置，其设置于所述反应腔室的底部且与所述介质窗相对；射频线圈，所述射频线圈放置于所述介质窗上方，用于在反应腔室内生成等离子体；以及加热器，所述加热器构造成对所述介质窗进行均匀加热。

根据本发明的实施例的等离子体处理装置，在不影响等离子体正常起辉的前提下，加热器可以实现对介质窗的均匀加热，由于加热器构造成是对介质窗进行均匀加热，因此介质窗上不会形成较大的温度梯度，从而有利于延长介质窗的使用寿命，降低等离子处理装置的维护成本。

另外，根据本发明上述实施例的等离子体处理装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述加热器设置于所述介质窗的上表面、所述介质窗的下表面和所述介质窗的内部中的至少一处，且所述加热器由绝缘材料包覆。

根据本发明的一个实施例，所述加热器设置于所述介质窗与所述射频线圈之间，用于对所述介质窗进行加热，所述加热器由绝缘材料包覆。

根据本发明的一个实施例，所述加热器包括：多个加热片，所述多个加热片呈放射状地分布。

根据本发明的一个实施例，所述加热器包括：加热环；和多个加热片，所述多个加热片自所述加热环的中心沿径向延伸与所述加热环相连，所述多个加热片在所述加热环的周向方向上彼此间隔设置。

根据本发明的一个实施例，所述多个加热片在所述加热环的周向方向上均匀分布。

根据本发明的一个实施例，所述绝缘材料为聚酰亚胺。

根据本发明的一个实施例，本发明提供的等离子体处理装置还包括：温度检测部件，所述温度检测部件用于检测所述介质窗的温度；加热器电源，所述加热器电源用于对所述多个加热片供电；以及控制部件，所述控制部件与所述温度检测部件和所述加热器电源相连，从而在所述温度检测部件的检测值低于预定值时启动所述加热器电源且在所述温度检测部件的检测值高于预定值时关闭所述加热器电源。

根据本发明的一个实施例，所述温度检测部件为红外线测温传感器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有的一种等离子体处理装置的结构示意图。