电感耦合等离子体处理装置及其加热部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电感I禹合等离子体(ICP, Inductive Coupled Plasma)处理装置,如ICP刻蚀装置、ICP薄膜沉积装置等，尤其涉及应用在上述装置中为其反应腔室顶部的绝缘窗(dielectric window)提供温度控制的加热装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着半导体制造工艺的发展，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。
[0003]如图1所示，电感耦合型等离子处理装置通常包括一个反应腔室100，反应腔室100内部的下方设置有用于放置待加工基片的基座20，一个低频偏置射频电源(如2Mhz/400KHz)通过一个匹配网络I连接到基座20。一个排气装置(未图示)联通到基座20周围,抽走反应过程中的新生成气体以及部分未来得及参与反应的反应气体，以控制反应腔室100内的气压。反应腔室100顶部为一绝缘窗110，由于其为电绝缘材料制成，因而上方的电磁场可透过其进入反应腔室100，以激发反应腔室100内的反应气体解离生成等离子体，进行工艺处理。
[0004]由于绝缘窗110内不同区域间的温度差异会影响反应腔室100内反应进行速度的均一性，温度梯度太大时甚至会造成绝缘窗110的开裂破损，因而绝缘窗110的上表面设置有加热部件，其通常为电热丝(也可称之为电热线圈)120，以对绝缘窗110的温度进行控制。电热丝120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)。
[0005]电热丝120上方设置有至少一个感应线圈140，感应线圈140通过一个匹配网络2连接到高频射频电源(如13MHz)。感应线圈140在被施加高频射频功率后产生一个高频电磁场，这个高频电磁场向下穿过电热丝120和绝缘窗110进入反应腔室100内部,激励反应腔室100内的反应气体产生并维持需要的等离子体。
[0006]然而，电热丝120在形成闭合回路以实现对绝缘窗110加热时，其在感应线圈140所产生的高频电磁场作用下，会感应产生一个与感应线圈140高频电磁场反向的电磁场。该反向电磁场作用至反应腔室100内部时，会抵消一部分感应线圈140所产生的高频电磁场的作用(相当于抵消了一部分高频射频功率耦合至反应腔室100的能量)，从而降低了等离子体密度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于改善甚至是完全避免绝缘窗上方的电热丝对感应线圈解离等离子体作用的削弱。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种电感耦合等离子体处理装置，包括:
[0009]反应腔室，所述反应腔室的顶部设置有一绝缘窗；
[0010]加热部件，所述加热部件包括设置在所述绝缘窗的上表面的电热丝，所述电热丝整体呈中心对称，所述电热丝具有用于与加热电源电性连接以形成回路的两个接点；所述电热丝环绕形成多个图形，每一图形和与该图形中心对称的图形中的加热电流方向相反；[0011 ] 感应线圈，所述感应线圈设置在所述电热丝的上方，并与射频电源电性连接；所述感应线圈产生的电磁场于所述每一图形所在区域内的磁通量，于与该图形中心对称的图形所在区域内的磁通量，两者总是相等。
[0012]可选的，所述感应线圈呈圆形，其圆心为所述电热丝的对称中心。
[0013]可选的，所述电热丝包括多段相互平行的横向延伸部以及连接相邻横向延伸部的连接部。
[0014]可选的，所述横向延伸部的端点位于所述绝缘窗的边缘处，以使所述电热丝在所述绝缘窗上占据较大的区域。
[0015]可选的，相邻横向延伸部之间的距离相等。
[0016]可选的，所述电热丝包括两层，其中，所述横向延伸部与所述延伸部位于靠近所述绝缘窗的下层，一竖直部位于远离所述绝缘窗的上层；所述竖直部的一端连接至所述下层的一横向延伸部或连接部，另一端连接至所述两个接点中的一个。
[0017]可选的，与所述竖直部相连的所述横向延伸部或连接部，以及与所述竖直部相连的所述接点，分别位于所述电热丝的两端。
[0018]可选的，所述电热丝整体位于同一层内，所述电热丝实体穿过它的对称中心。
[0019]可选的，所述加热电源为交变电源或直流电源。
[0020]可选的，所述电热丝以这样的方式遍布于所述绝缘窗的上表面:在绝缘窗所在的平面或与该平面平行的平面内定义相互垂直的两个方向，即P方向与Q方向；所述电热丝沿P方向自所述绝缘窗的一侧延伸至绝缘窗之相对的另一侧，而后于所述另一侧沿Q方向延伸至另一位置处；在所述另一位置处，所述电热丝沿P方向的反方向又自所述绝缘窗的所述另一侧延伸至所述一侧；以此方式，所述电热丝逐步自Q方向上的一端延伸至另一端。
[0021]可选的，自所述Q方向上的所述另一端处，所述电热丝又折返至所述Q方向上的所述一端；折返的电热丝与折返点之前的电热丝不位于同一平面内。
[0022]可选的，所述折返的电热丝呈直线型。
[0023]可选的，所述两个接点均位于所述Q方向上的所述一端。
[0024]可选的，折返的电热丝与折返点之前的电热丝之间以绝缘材料隔离。
[0025]可选的，折返的电热丝为外周包覆绝缘皮的芯线。
[0026]可选的，折返的电热丝的导电性优于折返点之前的电热丝。
[0027]可选的，折返的电热丝与折返点之前的电热丝之间以隔热材料隔离。
[0028]可选的，折返的电热丝悬空于折返点之前的电热丝上方。
[0029]可选的，所述电热丝整体位于同一层内，包括设置于绝缘窗不同区域的左上部分、右上部分、左下部分与右下部分；其中，所述右下部分于对称中心处与所述左上部分相连，所述左上部分与所述右上部分相连，所述右上部分于对称中心处与所述左下部分相连。
[0030]可选的，所述电热丝的所述左上部分、右上部分、左下部分与右下部分中的任一个或全部以这样的方式设置:在绝缘窗所在的平面或与该平面平行的平面内定义相互垂直的两个方向，即P方向与Q方向；所述电热丝沿P方向自所述绝缘窗的一侧延伸至绝缘窗之相对的另一侧，而后于所述另一侧沿Q方向延伸至另一位置处；在所述另一位置处，所述电热丝沿P方向的反方向又自所述绝缘窗的所述另一侧延伸至所述一侧；以此方式，所述电热丝逐步自Q方向上的一端延伸至另一端。
[0031]根据本发明的另一个方面，提供一种用于电感耦合等离子体处理装置的加热部件，所述加热部件用来对反应腔室顶部的绝缘窗进行温度控制，所述加热部件包括设置在所述绝缘窗的上表面的电热丝，所述电热丝整体呈中心对称，所述电热丝具有用于与加热电源电性连接以形成回路的两个接点；所述电热丝环绕形成多个图形，每一图形和与该图形中心对称的图形中的加热电流方向相反。
[0032]可选的，所述感应线圈呈圆形，其圆心为所述电热丝的对称中心。
[0033]可选的，所述电热丝包括多段相互平行的横向延伸部以及连接相邻横向延伸部的连接部。
[0034]可选的，所述横向延伸部的端点位于所述绝缘窗的边缘处，以使所述电热丝在所述绝缘窗上占据较大的区域。
[0035]可选的，相邻横向延伸部之间的距离相等。
[0036]可选的，所述电热丝包括两层，其中，所述横向延伸部与所述延伸部位于靠近所述绝缘窗的下层，一竖直部位于远离所述绝缘窗的上层；所述竖直部的一端连接至所述下层的一横向延伸部或连接部，另一端连接至所述两个接点中的一个。
[0037]可选的，与所述竖直部相连的所述横向延伸部或连接部，以及与所述竖直部相连的所述接点，分别位于所述电热丝的两端。
[0038]可选的，所述电热丝整体位于同一层内，所述电热丝实体穿过它的对称中心。
[0039]可选的，所述加热电源为交变电源或直流电源。
[0040]可