電感耦合等離子體處理裝置及其加熱部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電感I禹合等離子體(ICP, Inductive Coupled Plasma)處理裝置,如ICP刻蝕裝置、ICP薄膜沉積裝置等，尤其涉及應用在上述裝置中為其反應腔室頂部的絕緣窗(dielectric window)提供溫度控制的加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子工藝被廣泛應用于半導體器件的制造中。其中主要的等離子處理裝置包括電容耦合型(CCP)和電感耦合型(ICP)兩種，其中電感耦合型的等離子處理裝置具有等離子濃度高，刻蝕速率快等優(yōu)點。
[0003]如圖1所示，電感耦合型等離子處理裝置通常包括一個反應腔室100，反應腔室100內(nèi)部的下方設(shè)置有用于放置待加工基片的基座20，一個低頻偏置射頻電源(如2Mhz/400KHz)通過一個匹配網(wǎng)絡(luò)I連接到基座20。一個排氣裝置(未圖示)聯(lián)通到基座20周圍,抽走反應過程中的新生成氣體以及部分未來得及參與反應的反應氣體，以控制反應腔室100內(nèi)的氣壓。反應腔室100頂部為一絕緣窗110，由于其為電絕緣材料制成，因而上方的電磁場可透過其進入反應腔室100，以激發(fā)反應腔室100內(nèi)的反應氣體解離生成等離子體，進行工藝處理。
[0004]由于絕緣窗110內(nèi)不同區(qū)域間的溫度差異會影響反應腔室100內(nèi)反應進行速度的均一性，溫度梯度太大時甚至會造成絕緣窗110的開裂破損，因而絕緣窗110的上表面設(shè)置有加熱部件，其通常為電熱絲(也可稱之為電熱線圈)120，以對絕緣窗110的溫度進行控制。電熱絲120通過導線連接到一個加熱電源(其既可為交變電源，也可為直流電源)。
[0005]電熱絲120上方設(shè)置有至少一個感應線圈140，感應線圈140通過一個匹配網(wǎng)絡(luò)2連接到高頻射頻電源(如13MHz)。感應線圈140在被施加高頻射頻功率后產(chǎn)生一個高頻電磁場，這個高頻電磁場向下穿過電熱絲120和絕緣窗110進入反應腔室100內(nèi)部,激勵反應腔室100內(nèi)的反應氣體產(chǎn)生并維持需要的等離子體。
[0006]然而，電熱絲120在形成閉合回路以實現(xiàn)對絕緣窗110加熱時，其在感應線圈140所產(chǎn)生的高頻電磁場作用下，會感應產(chǎn)生一個與感應線圈140高頻電磁場反向的電磁場。該反向電磁場作用至反應腔室100內(nèi)部時，會抵消一部分感應線圈140所產(chǎn)生的高頻電磁場的作用(相當于抵消了一部分高頻射頻功率耦合至反應腔室100的能量)，從而降低了等離子體密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于改善甚至是完全避免絕緣窗上方的電熱絲對感應線圈解離等離子體作用的削弱。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種電感耦合等離子體處理裝置，包括:
[0009]反應腔室，所述反應腔室的頂部設(shè)置有一絕緣窗；
[0010]加熱部件，所述加熱部件包括設(shè)置在所述絕緣窗的上表面的電熱絲，所述電熱絲整體呈中心對稱，所述電熱絲具有用于與加熱電源電性連接以形成回路的兩個接點；所述電熱絲環(huán)繞形成多個圖形，每一圖形和與該圖形中心對稱的圖形中的加熱電流方向相反；[0011 ] 感應線圈，所述感應線圈設(shè)置在所述電熱絲的上方，并與射頻電源電性連接；所述感應線圈產(chǎn)生的電磁場于所述每一圖形所在區(qū)域內(nèi)的磁通量，于與該圖形中心對稱的圖形所在區(qū)域內(nèi)的磁通量，兩者總是相等。
[0012]可選的，所述感應線圈呈圓形，其圓心為所述電熱絲的對稱中心。
[0013]可選的，所述電熱絲包括多段相互平行的橫向延伸部以及連接相鄰橫向延伸部的連接部。
[0014]可選的，所述橫向延伸部的端點位于所述絕緣窗的邊緣處，以使所述電熱絲在所述絕緣窗上占據(jù)較大的區(qū)域。
[0015]可選的，相鄰橫向延伸部之間的距離相等。
[0016]可選的，所述電熱絲包括兩層，其中，所述橫向延伸部與所述延伸部位于靠近所述絕緣窗的下層，一豎直部位于遠離所述絕緣窗的上層；所述豎直部的一端連接至所述下層的一橫向延伸部或連接部，另一端連接至所述兩個接點中的一個。
[0017]可選的，與所述豎直部相連的所述橫向延伸部或連接部，以及與所述豎直部相連的所述接點，分別位于所述電熱絲的兩端。
[0018]可選的，所述電熱絲整體位于同一層內(nèi)，所述電熱絲實體穿過它的對稱中心。
[0019]可選的，所述加熱電源為交變電源或直流電源。
[0020]可選的，所述電熱絲以這樣的方式遍布于所述絕緣窗的上表面:在絕緣窗所在的平面或與該平面平行的平面內(nèi)定義相互垂直的兩個方向，即P方向與Q方向；所述電熱絲沿P方向自所述絕緣窗的一側(cè)延伸至絕緣窗之相對的另一側(cè)，而后于所述另一側(cè)沿Q方向延伸至另一位置處；在所述另一位置處，所述電熱絲沿P方向的反方向又自所述絕緣窗的所述另一側(cè)延伸至所述一側(cè)；以此方式，所述電熱絲逐步自Q方向上的一端延伸至另一端。
[0021]可選的，自所述Q方向上的所述另一端處，所述電熱絲又折返至所述Q方向上的所述一端；折返的電熱絲與折返點之前的電熱絲不位于同一平面內(nèi)。
[0022]可選的，所述折返的電熱絲呈直線型。
[0023]可選的，所述兩個接點均位于所述Q方向上的所述一端。
[0024]可選的，折返的電熱絲與折返點之前的電熱絲之間以絕緣材料隔離。
[0025]可選的，折返的電熱絲為外周包覆絕緣皮的芯線。
[0026]可選的，折返的電熱絲的導電性優(yōu)于折返點之前的電熱絲。
[0027]可選的，折返的電熱絲與折返點之前的電熱絲之間以隔熱材料隔離。
[0028]可選的，折返的電熱絲懸空于折返點之前的電熱絲上方。
[0029]可選的，所述電熱絲整體位于同一層內(nèi)，包括設(shè)置于絕緣窗不同區(qū)域的左上部分、右上部分、左下部分與右下部分；其中，所述右下部分于對稱中心處與所述左上部分相連，所述左上部分與所述右上部分相連，所述右上部分于對稱中心處與所述左下部分相連。
[0030]可選的，所述電熱絲的所述左上部分、右上部分、左下部分與右下部分中的任一個或全部以這樣的方式設(shè)置:在絕緣窗所在的平面或與該平面平行的平面內(nèi)定義相互垂直的兩個方向，即P方向與Q方向；所述電熱絲沿P方向自所述絕緣窗的一側(cè)延伸至絕緣窗之相對的另一側(cè)，而后于所述另一側(cè)沿Q方向延伸至另一位置處；在所述另一位置處，所述電熱絲沿P方向的反方向又自所述絕緣窗的所述另一側(cè)延伸至所述一側(cè)；以此方式，所述電熱絲逐步自Q方向上的一端延伸至另一端。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于電感耦合等離子體處理裝置的加熱部件，所述加熱部件用來對反應腔室頂部的絕緣窗進行溫度控制，所述加熱部件包括設(shè)置在所述絕緣窗的上表面的電熱絲，所述電熱絲整體呈中心對稱，所述電熱絲具有用于與加熱電源電性連接以形成回路的兩個接點；所述電熱絲環(huán)繞形成多個圖形，每一圖形和與該圖形中心對稱的圖形中的加熱電流方向相反。
[0032]可選的，所述感應線圈呈圓形，其圓心為所述電熱絲的對稱中心。
[0033]可選的，所述電熱絲包括多段相互平行的橫向延伸部以及連接相鄰橫向延伸部的連接部。
[0034]可選的，所述橫向延伸部的端點位于所述絕緣窗的邊緣處，以使所述電熱絲在所述絕緣窗上占據(jù)較大的區(qū)域。
[0035]可選的，相鄰橫向延伸部之間的距離相等。
[0036]可選的，所述電熱絲包括兩層，其中，所述橫向延伸部與所述延伸部位于靠近所述絕緣窗的下層，一豎直部位于遠離所述絕緣窗的上層；所述豎直部的一端連接至所述下層的一橫向延伸部或連接部，另一端連接至所述兩個接點中的一個。
[0037]可選的，與所述豎直部相連的所述橫向延伸部或連接部，以及與所述豎直部相連的所述接點，分別位于所述電熱絲的兩端。
[0038]可選的，所述電熱絲整體位于同一層內(nèi)，所述電熱絲實體穿過它的對稱中心。
[0039]可選的，所述加熱電源為交變電源或直流電源。
[0040]可