[发明专利]一种耦合窗加热装置及具有其的电感耦合等离子处理装置

说明书

本发明公开一种耦合窗加热装置及具有其的电感耦合等离子处理装置。耦合窗加热装置紧密贴合于耦合窗的上表面，包括：加热丝，加热丝外包覆有铜板，加热丝和铜板之间设置有第一绝缘层，耦合窗加热装置整体在一个平面内呈等螺距的螺旋状排布，加热丝的两端与加热电源的正负极相连接，铜板的两端与射频电源的正负极相连接。本发明的耦合窗加热装置，在为耦合窗提供均匀加热的同时，还能够起到增强感应线圈高频磁场的作用。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种耦合窗加热装置及具有其的电感耦合等离子处理装置。

背景技术

近年来，随着半导体设备及其制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子工艺被广泛应用于半导体器件的制造中。其中主要的等离子处理装置包括电容耦合型(CCP)和电感耦合型(ICP)两种，其中电感耦合型的等离子处理装置具有等离子浓度高，刻蚀速率快等优点。

电感耦合型等离子处理装置通常包括一个反应腔室，反应腔室内部的下方设置有用于放置待加工基片的基座。反应腔室顶部为一耦合窗，由于耦合窗内不同区域间的温度差异会影响反应腔室内反应进行速度的均一性，温度梯度太大时甚至会造成耦合窗的开裂破损，因而耦合窗的上表面设置有加热部件，其通常为电热线圈，以对耦合窗的温度进行控制。电热线圈通过导线连接到一个加热电源(其既可为交变电源，也可为直流电源)。电热线圈上方设置有感应线圈，感应线圈通过一个匹配网络连接到高频射频电源(如13MHz)，感应线圈在被施加高频射频功率后产生一个高频电磁场，由于耦合窗为电绝缘材料制成，这个高频电磁场向下穿过电热线圈和耦合窗进反应腔室内部，激励反应腔室内的反应气体产生并维持需要的等离子体，对基片进行工艺处理。

然而，电热线圈成闭合回路以实现对耦合窗加热时，其在感应线圈所产生的高频电磁场作用下，会感应产生一个与感应线圈高频电磁场反向的电磁场。该反向电磁场作用至反应腔室内部时，会抵消一部分感应线圈所产生的高频电磁场的作用(相当于抵消了一部分感应线圈解离等离子体的能量)，从而降低了等离子体密度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种耦合窗加热装置及具有其的电感耦合等离子处理装置。此耦合窗加热装置不仅不会感应产生一个和感应线圈高频电磁场反向的电磁场，反而会产生与高频电磁场同向的电磁场，也即对高频电磁场不削弱反而有一定的增强。

本发明的耦合窗加热装置，紧密贴合于耦合窗的上表面，包括：加热丝，所述加热丝外包覆有铜板，所述加热丝和所述铜板之间设置有第一绝缘层，所述耦合窗加热装置整体在一个平面内呈等螺距的螺旋状排布，所述加热丝的两端与加热电源的正负极相连接，所述铜板的两端与射频电源的正负极相连接。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述耦合窗加热装置的螺旋中心与所述耦合窗的中心重合。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述加热丝在铜板中以相同螺距均匀分布。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，处于螺旋中心的加热丝的一端通过引线从上方向外引出，所述引线外包覆有铜板，所述引线和所述铜板之间设置有第一绝缘层。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述引线与以螺旋状方式排布的加热丝间存在交叉点，所述引线与所述加热丝采用不同的材料，所述引线的导电率比所述加热丝的导电率更高。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述引线的材质为铜。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述引线悬置在耦合窗上方。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述引线与以螺旋状方式排布的的加热丝的上表面的距离大于5mm。

本发明的耦合窗加热装置中，优选为，所述引线与以螺旋状方式排布的加热丝之间设置有第二绝缘层。