等离子设备及其控制方法

等离子设备及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种等离子设备及其控制方法，涉及等离子【技术领域】，可实现耦合窗的均匀加热，减少等离子反应室初始化稳定时间，提高连续工艺过程的稳定性及设备的产出率。所述等离子设备包括：等离子反应室；等离子反应室包括：用于对耦合窗进行温度控制的温控装置，温控装置包括：主加热器，用于从耦合窗的边缘对耦合窗进行加热；辅助加热器，用于对述耦合窗的中心区域进行加热；第一测温单元，设置于耦合窗的边缘，用于测量耦合窗边缘的温度；第二测温单元，设置于耦合窗的中心区域，用于测量耦合窗中心区域的温度；温控器，用于根据第一测温单元及第二测温单元反馈的测量值，控制主加热器和辅助加热器，以使耦合窗的温度维持在预设值。
【专利说明】等离子设备及其控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及等离子【技术领域】，尤其涉及一种等离子设备及其控制方法。

【背景技术】
[0002] 等离子刻蚀是干法刻蚀中最常见的一种形式，其原理是暴露在电子区域的气体形 成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子， 电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表 面。
[0003] 等离子刻蚀工艺对温度非常敏感，等离子体反应室精确的温度控制对刻蚀工 艺结果起到至关重要的作用，直接影响刻蚀速率的均匀性和特征尺寸（⑶，Critical dimension)的均匀性，而且保持合适的温度还可以减少反应室侧壁的颗粒沉积，促使挥发 性的残留物及时排出反应室，从而有效延长预防性维护的周期。
[0004] 目前，如图1所示，等离子反应室通常采用对等离子反应室2侧壁及静电卡盘4进 行精确温度控制。衬底3通过静电引力固定在静电卡盘4正上方，静电卡盘4外接温度控 制模块（图中未显示），温度控制模块中的冷却液通过进口 6流入静电卡盘4内部，在静电 卡盘4内部进行热量交换后，从出口 7返回温度控制模块，从而实现对衬底3的精确温度 控制，反应室2侧壁通过加热器5、热电偶和过温开关的组合形成对反应室2侧壁的温度控 制。但是反应室上方的耦合窗1 一般没有单独的温度控制，在刻蚀工艺开始时，耦合窗1的 温度会低于腔室以及静电卡盘4的温度，为了得到满意的工艺结果，在实际工艺过程中，通 过增加预热等离子体启辉的工艺过程来实现耦合窗1温度的升高，但这种加热方式极不稳 定，且控温不准确；而且，因增加预热等离子体启辉的步骤，必然延长单片工艺的时间，从而 降低设备的产出率；此外，在进行大批量生产过程中，等离子体启辉会使得耦合窗1温度上 升，由于热量的累积效应会使得耦合窗1的温度高于腔室温度，无法精确控制等离子体反 应室的温度。
[0005] 在申请号为CN200810118767. 9的专利申请文件中，公开了一种耦合窗1的温度控 制方法，该方法通过在耦合窗1圆周方向包裹图2所示的加热带来实现加热，同时通过在耦 合窗1上部增加热电偶对耦合窗1的温度进行监控。但发明人发现：在圆周方向给耦合窗 1加热，而耦合窗是热的不良导体，这种圆周方向的加热方式会在耦合窗1的径向形成较大 温度梯度，中心区域升温较慢，整个耦合窗1的盘面温度梯度较大（当加热带的温度控制到 120度时中心区域的温度只有109度，温度梯度达到11度），不利于精确控温，无法满足工 艺对于温控均匀性的要求，同时温度梯度大也会影响耦合窗1的使用寿命。


【发明内容】

[0006] 本发明提供一种等离子设备及其控制方法，可实现耦合窗均匀加热的问题，从而 减少等离子反应室初始化稳定时间，提高连续工艺过程的稳定性及设备的产出率。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008] -种等离子设备，包括：等离子反应室；所述等离子反应室包括：耦合窗；还包括： 用于对所述耦合窗进行温度控制的温控装置，所述温控装置包括：
[0009] 主加热器，设置在所述耦合窗的边缘，用于从所述耦合窗的边缘对所述耦合窗进 行加热；
[0010] 辅助加热器，设置在所述耦合窗外表面的中心区域，用于对所述耦合窗的中心区 域进行加热；
[0011] 第一测温单元，设置于所述耦合窗的边缘，用于测量所述耦合窗边缘的温度；
[0012] 第二测温单元，设置于所述耦合窗的中心区域，用于测量所述耦合窗中心区域的 温度；
[0013] 温控器，用于根据所述第一测温单元及所述第二测温单元反馈的测量值，控制所 述主加热器和所述辅助加热器，以使所述耦合窗的温度维持在预设值。
[0014] 可选地，所述第二测温单元集成在所述辅助加热器内。
[0015] 进一步地，所述等离子设备还包括：提升装置和内置有射频源的线圈盒；
[0016] 所述线圈盒设置在所述耦合窗之上；
[0017] 所述提升装置包括：提升柄，所述提升柄的末端穿过所述线圈盒的上壁延伸至所 述线圈盒内，所述辅助加热器及所述第二测温单元设置在所述提升柄的末端，所述提升柄 的提升高度使得所述提升柄提升后所述辅助加热器及所述第二测温单元被提升至所述线 圈盒上壁，或者，
[0018] 所述线圈盒的上壁设置有过孔，所述提升柄的提升高度使得所述提升柄提升后， 所述辅助加热器及所述第二测温单元经所述过孔被提升至所述线圈盒的外部。
[0019] 优选地，所述线圈盒的上壁设置有容纳所述辅助加热器及所述第二测温单元的凹 槽，
[0020] 所述提升柄的提升高度使得所述提升柄提升后，所述辅助加热器及所述第二测温 单元恰位于所述线圈盒上壁的所述凹槽内。
[0021] 进一步优选地，所述凹槽的大小、形状与所述辅助加热器及所述第二测温单元相 对应，以使所述辅助加热器及所述第二测温单元位于所述凹槽内时，所述线圈盒的上壁平 整。
[0022] 可选地，所述提升装置还包括：电机驱动器、电机、联轴器和制动器；
[0023] 所述提升柄的前端与所述联轴器相连接，所述驱动器控制所述电机运转，所述电 机输出的扭矩驱动所述联轴器转动，所述联轴器带动所述提升柄上升，所述提升柄上升后 所述制动器抱闸使得的所述提升柄的末端位置保持固定。
[0024] 可选地，所述线圈盒上壁的外侧设置有隔热棉。
[0025] 可选地，所述辅助加热器包括多个片状加热器。
[0026] 进一步可选地，所述片状加热器均匀分布在所述耦合窗的中心区域。
[0027] 可选地，所述主加热器为沿所述耦合窗圆周方向包裹的加热带，或者，
[0028] 所述主加热器为沿所述耦合窗圆周方向等间距分布的多个加热棒。
[0029] 可选地，所述第一测温单元和第二测温单元均为抗射频干扰的热电偶或光纤测温 装直。
[0030] 本发明实施例一种基于上述等离子设备的控制方法，包括：
[0031] 进行启辉前的准备工作，其中包括：
[0032] 设定所述离子反应室的耦合窗温度，通过温控装置控制耦合窗达到并稳定在设定 的奉禹合窗温度，
[0033] 关闭所述辅助加热器，并提升所述辅助加热器及所述第二测温单元至所述线圈盒 上壁，或者，
[0034] 所述线圈盒的上壁设置有过孔，提升所述辅助加热器及所述第二测温单元，使所 述辅助加热器及所述第二测温单元穿过所述过孔位于所述线圈盒的外部；
[0035] 进行启辉，并在启辉后开启所述辅助加热器，并使所述辅助加热器及所述第二测 温单元降落至所述耦合窗的外表面。
[0036] 优选地，所述线圈盒的上壁设置有容纳所述辅助加热器及所述第二测温单元的凹 槽，所述提升所述辅助加热器及所述第二测温单元至所述线圈盒上壁，具体为：
[0037] 提升所述辅助加热器及所述第二测温单元，使得所述辅助加热器及所述第二测温 单元恰位于所述线圈盒上壁的所述凹槽内。
[0038] 进一步优选地，所述辅助加热器及所述第二测温单元位于所述凹槽内时，所述线 圈盒的整个上壁保持平整，不影响所述线圈盒内的电磁场分布。
[0039] 具体地，所述通过温控装置控制耦合窗达到并稳定在设定的耦合窗温度，具体包 括：
[0040] 通过所述温控装置的主加热器对所述耦合窗的边缘进行加热使所述耦合窗升温， 并且通过所述温控器控制所述耦合窗边缘的升温速度，所述第一测温单元监控所述耦合窗 边缘的实际温度，当实际温度达到设定的耦合窗温度后，使所述耦合窗边缘的温度稳定在 设定值；
[0041] 通过所述温控装置的辅助加热器对所述耦合窗的中心区域进行加热使所述耦合 窗升温，并且通过所述温控器控制所述耦合窗的中心区域的升温速度，第二测温单元监控 所述耦合窗中心区域的实际温度，当实际温度达到设定的耦合窗温度后，使所述耦合窗的 温度稳定在设定值。
[0042] 本发明提供一种等离子设备及其控制方法，在耦合窗圆周方向包裹加热带作为主 加热器，在径向方向比较靠近中心的区域增加辅助加热器来补偿耦合窗的温度梯度，同时 对耦合窗采用双区控温，圆周方向设置的第一测温单元测量负责测量外圈的温度，中心区 域的第二测温单元负责内圈的温度测量，温控器用于根据第一、第二测温单元反馈的测量 值，控制所述主加热器和所述辅助加热器，从而实现耦合窗的均匀加热，减少等离子反应室 初始化稳定时间，提高连续工艺过程的稳定性及设备的产出率。

【专利附图】

【附图说明】
[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0044] 图1为等离子反应室的结构示意图；
[0045] 图2为等离子反应室耦合窗的加热带；
[0046] 图3为本发明实施例一中等离子反应室的结构示意图；
[0047] 图4为本发明实施例一中耦合窗的温控装置的框架示意图；
[0048] 图5为本发明实施例一中提升柄提升后线圈盒上壁的局部放大示意图；
[0049] 图6为本发明实施例二中等离子设备的控制方法流程图；
[0050] 图7为本发明实施例二中等离子设备的工艺流程。
[0051] 附图标记说明
[0052] 1-耦合窗，2-等离子反应室，3-衬底，4-静电卡盘，5-加热器，
[0053] 6-进口，7-出口，8-主加热器，9-线圈盒，10-温控装置，
[0054] 11-第一测温单元，12-第二测温单元，13-辅助加热器，14-温控器，
[0055] 15-提升柄，16-隔热棉。

【具体实施方式】
[0056] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0057] 实施例一
[0058] 参照图3和4所示，本发明实施例提供一种等离子设备，包括：等离子反应室2;等 离子反应室2包括：耦合窗1 ;还包括：用于对耦合窗1进行温度控制的温控装置10,温控 装置10包括：
[0059] 主加热器8,设置在耦合窗1的边缘，用于从耦合窗1的边缘对耦合窗1进行加热；
[0060] 辅助加热器13,设置在耦合窗1外表面的中心区域，用于对耦合窗1的中心区域进 行加热；
[0061] 第一测温单元11，设置于耦合窗1的边缘，用于测量耦合窗1边缘的温度；
[0062] 第二测温单元12,设置于耦合窗1的中心区域，用于测量耦合窗1中心区域的温 度；
[0063] 温控器14,用于根据第一测温单元11及第二测温单元12反馈的测量值，控制主加 热器8和辅助加热器13,以使耦合窗1的温度维持在预设值。
[0064] 本实施例中的等离子设备广泛应用于集成电路、微机电系统或太阳能电池板的制 造工艺中。等离子中含有的大量电子、离子、激发态原子、分子和自由基等活性粒子，当这些 活性粒子和被加工的衬底相互作用，在衬底表面发生复杂的物理和化学反应，从而使衬底 表面的结构和性能发生变化，等离子设备利用这种变化在半导体制造方面完成多种工艺， 例如各向异性、等向性刻蚀和化学气相沉积等。
[0065] 为保证得到高质量的工艺结果，必须精确控制等离子反应室2的温度。本实施例 除对等离子反应室2侧壁及静电卡盘4的温度进行控制外，还对耦合窗1的温度进行控制。 其中，等离子反应室2侧壁及静电卡盘4的温度控制与现有技术大致类似，本实施例不再赘 述，对此也不做限定。
[0066] 本实施例在等离子反应室2的耦合窗1的边缘设置主加热器8,从耦合窗1的边缘 对耦合窗1进行加热；耦合窗1的材质一般为石英等热的不良导体，为避免在径向形成大的 温度梯度，本实施例还在耦合窗1上靠近中心的区域设置辅助加热器13,从而实现耦合窗1 的均匀加热。
[0067] 具体而言，所述主加热器8可以为沿耦合窗1圆周方向包裹的加热带，或者，所述 主加热器8还可以为沿耦合窗1圆周方向等间距分布的多个加热棒。优选地，所述辅助加 热器13可包括多个片状加热器，且所述片状加热器均匀分布在耦合窗1的中心区域。具体 实施时，可对主加热器8和辅助加热器13的功率、分布位置进行优化，以能实现耦合窗1均 匀加热为目的。
[0068] 具体地，本实施例所述的第一测温单元11和第二测温单元12均为抗射频干扰的 热电偶或光纤测温装置。例如，本实施例所述【具体实施方式】中，第一测温单元11为红外测 温探头，设置在耦合窗1的边缘；第二测温单元12为热电偶，而且将作为第二测温单元12 的热电偶集成在辅助加热器13上，辅助加热器13的出线上增加一个热电偶出线（几乎所 有的加热器制造商都能轻易实现），这样辅助加热器13的出线就有交流加热出线和热电偶 出线两根线缆。
[0069] 温控器14根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特 殊效应，产生导通或者断开动作或者功率调节的一系列自动控制元件，可达到理想的温度 及节能效果，广泛应用在家电、电机、制冷或制热等众多产品中。
[0070] 本实施例中用温控器14控制主加热器8和辅助加热器13,具体而言，耦合窗1分 别采用两路独立的控温回路对主加热器8和辅助加热器13进行控制（简称双区控温），其 原理如图4所示：实际工作中，计算机把温度的设定值（例如120度）传给温控器14,第 二测温单元12把中心区域（内圈）目前的温度传递给温控器14,温控器14根据预设值和 当前温度的关系，输出一个控制信号，这个信号控制继电器的通断，从而控制辅助加热器13 是否得电，也就是是否加热（当然，具体实施中，这个信号也可以用来控制辅助加热器13的 功率，从而控制升温速度），最终把中心区域的温度控制在预设值。主加热器8控制耦合窗 1边缘（外圈）的温度，主加热器8所在的控温回路的工作过程，与上述辅助加热器13所在 的控温回路工作过程大致类似，在此不再详细叙述。
[0071] 需要注意的是，本实施例采用一个温控器14同时控制主加热器8和辅助加热器 13,当然，也可以采用两个独立的温控器14分别控制主加热器8和辅助加热器13。
[0072] 本发明实施例提供的等离子设备，在等离子反应室耦合窗的圆周方向设置主加热 器，在耦合窗的比较靠近中心的区域设置辅助加热器，同时采用两路独立的控温回路对主 加热器和辅助加热器进行控制，实现了耦合窗的均匀加热，从而减少等离子反应室初始化 稳定时间，提高连续工艺过程的稳定性及设备的产出率。
[0073] 进一步地，所述等离子设备还包括：提升装置和内置有射频源的线圈盒9 ;
[0074] 线圈盒9设置在耦合窗1之上，线圈盒9的上壁设置有容纳辅助加热器13及第二 测温单元12的凹槽（图中未示出）；
[0075] 提升装置包括：提升柄15,提升柄15的末端穿过线圈盒9的上壁延伸至线圈盒9 内，辅助加热器13及第二测温单元12设置在提升柄15的末端，提升柄15的提升高度使得 提升柄15提升后辅助加热器13及第二测温单元12恰位于线圈盒9上壁的凹槽内，如图5 所示。
[0076] 考虑到金属对线圈产生的电磁场有影响，将主加热器8设置在耦合窗1的边缘，主 加热器8不会影响线圈盒9内的射频环境（即启辉时线圈盒9内的电磁场），）；而辅助加 热器13设置线圈盒9内耦合窗1的上表面，而加热器一般为金属制成，为避免辅助加热器 13影响线圈盒9内的射频环境，本发明实施例将辅助加热器13及第二测温单元12设置在 提升柄15的末端，只在设备不启辉时辅助加热器13及第二测温单元12才贴近耦合窗1的 上表面，对耦合窗进行加热。具体而言，先使得设备在启辉前达到好的温度均匀性，，在准备 启辉之时前，由位于线圈盒9外部的提升装置将辅助加热器13及第二测温单元12提升到 线圈盒9的顶部后，再进行启辉，这样既能避免辅助加热器13对线圈盒9内的启辉时形成 的射频环境产生影响，又可实现对耦合窗1整个表面的均匀加热，保证做工艺时耦合窗1表 面的温度均匀性。而且，启辉时间一般最多几分钟，启辉后，可将辅助加热器13落下来继续 对耦合窗1进行加热，保证真个耦合窗1盘面的温度均匀性。其中，提升辅助加热器13及 第二测温单元12( -般为集成有测温功能的辅助加热器13)时，可从线圈间隙之间升至线 圈盒9上壁凹槽处，以避免辅助加热器13在上下升降运动时与线圈发生干涉。
[0077] 其中，优选地，将辅助加热器13及第二测温单元12被提升至线圈盒9上壁的凹槽 内，并且，所述凹槽的大小、形状与辅助加热器13及第二测温单元12 ( -般为集成有测温功 能的辅助加热器13)相对应，以使辅助加热器13及第二测温单元12位于凹槽内时，线圈盒 9的整个上壁平整，不对线圈盒9内的电磁场分布造成影响。
[0078] 次选地，将辅助加热器13及第二测温单元12提升至线圈盒9的上壁附近，或者， 线圈盒9的上壁设置有过孔，辅助加热器13及第二测温单元12经该过孔被提升至线圈盒 9的外部。这两种方法，第一种在效果上比提升至凹槽的方案稍微差些，第二种在具体实现 上较复杂。
[0079] 辅助加热器13用于补偿耦合窗1的温度梯度，其功率一般不需要很大，例如在一 种【具体实施方式】中，主加热器8的功率2000瓦，辅助加热器13的功率500瓦，因此辅助加 热器13的大小可以设计得比较小。优选地，辅助加热器13可选择宽度有2?3厘米，厚 度0. 5厘米左右的片状金属加热器，且进一步优选地，将第二测温单元12也集成在该片状 金属加热器内，而线圈盒9上壁的厚度在两厘米左右，因此在线圈盒9上壁设计一个（或多 个）用以容纳〇. 5厘米厚加热器的凹槽不成问题。这样，在使得辅助加热器13提升至凹槽 内后，线圈盒的上表面平滑，降低辅助加热器13对电磁场的影响。
[0080] 其中，提升装置用于在启辉前将辅助加热器13及第二测温单元12提升到线圈盒 9上壁的凹槽内，其具体实现原理及装置存在多种可能，本实施例对此不做限定。
[0081] 在一种可选的实施方式中，所述提升装置还包括：电机驱动器、电机、联轴器和制 动器；提升柄15的前端与联轴器相连接，驱动器控制电机运转，电机输出的扭矩驱动联轴 器转动，联轴器带动提升柄15上升，提升柄15上升后制动器抱闸使得的提升柄15的末端 位置保持固定，此时辅助加热器13及第二测温单元12恰位于线圈盒9上壁的凹槽内。
[0082] 其中，由于耦合窗1到线圈盒9上壁的距离是固定的，所以电机采用步进电机由试 验确认步数即可。传动技术是通用技术，本发明对此不做限定。
[0083] 实际结构设计中，将第二测温单元12集成在辅助加热器13上，辅助加热器13的 出线上增加一个热电偶出线，辅助加热器13的出线就有交流加热出线和热电偶出线两根 线缆。在提升柄15上设计一个凹槽容纳这两根线缆，也就是说线缆的引入不增加提升柄15 的直径，线缆及辅助加热器13跟随提升柄15 -起升降。此外，在设计辅助加热器13时，在 与提升炳14末端衔接的位置设置一个卡套，提升炳14插入卡套后通过使用内陷螺钉固定。
[0084] 此外，提升柄15要穿过线圈盒9的上壁，因此需要在线圈盒9上壁开孔，所开孔的 直径与提升柄15直径相同，且采用正公差即可，这样提升柄15能够自由升降，线圈盒9不 属于真空端不用考虑密封，空隙不大时对电磁屏蔽的影响可忽略。
[0085] 可选地，本发明实施例还在线圈盒9的上壁安装隔热棉16,保护线圈盒外部的部 件以及人员安全。
[0086] 实际使用中，设备第一次启机（从冷态启机）时，需要抽真空，测漏率等准备性工 作，这些准备性工作需要时间较长（一个小时以上），而把耦合窗1的内外圈温度控在预设 温度一般短于这个时间，因此在准备性工作的同时，对耦合窗1进行加热并将温度控在预 设温度，本发明的设计不会增加设备的启机时间。
[0087] 而且，本实施例离子设备，可实现耦合窗的均匀、快速加热，并且不影响等离子体 耦合，可减少等离子反应室初始化稳定时间，提高连续工艺过程的稳定性及设备的产出率。
[0088] 实施例二
[0089] 本发明实施例一种等离子设备的控制方法，如图6所示，包括：
[0090] 101、进行启辉前的准备工作，其中包括：
[0091] 设定所述离子反应室的耦合窗温度，通过温控装置控制耦合窗达到并稳定在设定 的耦合窗温度，关闭辅助加热器，并提升辅助加热器及第二测温单元至线圈盒上壁，或者， 线圈盒的上壁设置有过孔，提升加热器及第二测温单元，使辅助加热器及第二测温单元穿 过所述过孔位于线圈盒的外部；
[0092] 102、进行启辉；
[0093] 103、在启辉后开启辅助加热器，并使辅助加热器及第二测温单元降落至耦合窗的 外表面，即最终使辅助加热器及第二测温单元靠贴在线圈盒上壁的外表面，对耦合窗进行 温控。
[0094] 其中，优选地，线圈盒的上壁设置有容纳辅助加热器及第二测温单元的凹槽，提升 辅助加热器及第二测温单元，使得辅助加热器及第二测温单元恰位于线圈盒上壁的所述凹 槽内。而且，辅助加热器及第二测温单元位于凹槽内时，所述线圈盒的上壁平整，不影响线 圈盒内的电磁场分布。
[0095] 此外，上面所述的通过温控装置控制耦合窗达到并稳定在设定的耦合窗温度，具 体包括：
[0096] 通过所述温控装置的主加热器对所述耦合窗的边缘进行加热使所述耦合窗升温， 并且通过温控器控制耦合窗边缘的升温速度，第一测温单元监控耦合窗边缘的实际温度， 当实际温度达到设定的耦合窗温度后，通过温控器使耦合窗边缘的温度稳定在设定值；
[0097] 通过温控装置的辅助加热器对耦合窗的中心区域进行加热使所述耦合窗升温，并 且通过温控器控制耦合窗的中心区域的升温速度，第二测温单元监控耦合窗中心区域的实 际温度，当实际温度达到设定的耦合窗温度后，通过温控器使耦合窗的温度稳定在设定值。
[0098] 为了本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的等离子设备的控制方法的 技术方案，下面通过具体的实施例对本发明提供的等离子设备的控制方法进行详细说明。 如图7所示，等离子设备的使用时的具体流程包括：
[0099] 201、抽真空；
[0100] 202、当等离子反应室达到工艺要求的真空度后，通入工作气体；
[0101] 203、调节工作气体的压强至工艺要求的压强设定值；
[0102] 204、进行启辉前的检测，主要包括判断辅助加热器是否提升完毕。如果辅助加热 器提升完毕，则进行步骤206 ;若没有则进行步骤205 ;
[0103] 205、关闭辅助加热器，并通过提升装置进行提升；
[0104] 206、进行启辉；
[0105] 207、通过提升装置将辅助加热器下降，贴近耦合窗，开启辅助加热器开始加热。
[0106] 如前所述，等离子设备从冷态启动，在机台抽真空测漏率的过程中，温控装置使得 耦合窗的温度稳定在设定温度，在等离子反应室具备工艺条件后（包括但不限于耦合窗温 度），将辅助加热器提升进行启辉，启辉后通过提升装置将辅助加热器下降贴近耦合窗，开 启辅助加热器开始加热，温控装置继续使得耦合窗的温度稳定在设定温度，然后再进行流 片制程，对衬底进行加工。在辅助加热器提升前，要通过计算机给温控器一个命令，温控器 的输出端关断对加热器的交流电，辅助加热器停止加热。启辉结束后，辅助加热器降落后， 同样的办法，辅助加热器开始加热。
[0107] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1. 一种等离子设备，包括：等离子反应室；所述等离子反应室包括：耦合窗；其特征在 于， 所述等离子设备还包括：用于对所述耦合窗进行温度控制的温控装置，所述温控装置 包括： 主加热器，设置在所述耦合窗的边缘，用于从所述耦合窗的边缘对所述耦合窗进行加 执. 辅助加热器，设置在所述耦合窗外表面的中心区域，用于对所述耦合窗的中心区域进 行加热； 第一测温单元，设置于所述耦合窗的边缘，用于测量所述耦合窗边缘的温度； 第二测温单元，设置于所述耦合窗的中心区域，用于测量所述耦合窗中心区域的温 度； 温控器，用于根据所述第一测温单元及所述第二测温单元反馈的测量值，控制所述主 加热器和所述辅助加热器，以使所述耦合窗的温度维持在预设值。
2. 根据权利要求1所述的等离子设备，其特征在于， 所述第二测温单元集成在所述辅助加热器内。
3. 根据权利要求1所述的等离子设备，其特征在于，还包括：提升装置和内置有射频源 的线圈盒； 所述线圈盒设置在所述耦合窗之上； 所述提升装置包括：提升柄，所述提升柄的末端穿过所述线圈盒的上壁延伸至所述线 圈盒内，所述辅助加热器及所述第二测温单元设置在所述提升柄的末端，所述提升柄的提 升高度使得所述提升柄提升后所述辅助加热器及所述第二测温单元被提升至所述线圈盒 上壁，或者， 所述线圈盒的上壁设置有过孔，所述提升柄的提升高度使得所述提升柄提升后，所述 辅助加热器及所述第二测温单元经所述过孔被提升至所述线圈盒的外部。
4. 根据权利要求3所述的等离子设备，其特征在于， 所述线圈盒的上壁设置有容纳所述辅助加热器及所述第二测温单元的凹槽， 所述提升柄的提升高度使得所述提升柄提升后所述辅助加热器及所述第二测温单元 恰位于所述线圈盒上壁的所述凹槽内。
5. 根据权利要求4所述的等离子设备，其特征在于， 所述凹槽的大小、形状与所述辅助加热器及所述第二测温单元相对应，以使所述辅助 加热器及所述第二测温单元位于所述凹槽内时，所述线圈盒的上壁平整。
6. 根据权利要求3所述的等离子设备，其特征在于，所述提升装置还包括：电机驱动 器、电机、联轴器和制动器； 所述提升柄的前端与所述联轴器相连接，所述驱动器控制所述电机运转，所述电机输 出的扭矩驱动所述联轴器转动，所述联轴器带动所述提升柄上升，所述提升柄上升后所述 制动器抱闸使得的所述提升柄的末端位置保持固定。
7. 根据权利要求3所述的等离子设备，其特征在于， 所述线圈盒上壁的外侧设置有隔热棉。
8. 根据权利要求3所述的等离子设备，其特征在于， 所述辅助加热器包括多个片状加热器。
9. 根据权利要求8所述的等离子设备，其特征在于， 所述片状加热器均匀分布在所述耦合窗的中心区域。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的等离子设备，其特征在于， 所述主加热器为沿所述耦合窗圆周方向包裹的加热带，或者， 所述主加热器为沿所述耦合窗圆周方向等间距分布的多个加热棒。
11. 根据权利要求1所述的等离子设备，其特征在于， 所述第一测温单元和第二测温单元为抗射频干扰的热电偶或光纤测温装置。
12. -种基于权利要求1-11任一项所述的等离子设备的控制方法，其特征在于，包括： 进行启辉前的准备工作，其中包括： 设定所述离子反应室的耦合窗温度，通过温控装置控制耦合窗达到并稳定在设定的耦 合窗温度， 关闭所述辅助加热器，并提升所述辅助加热器及所述第二测温单元至所述线圈盒上 壁，或者， 所述线圈盒的上壁设置有过孔，提升所述辅助加热器及所述第二测温单元，使所述辅 助加热器及所述第二测温单元穿过所述过孔位于所述线圈盒的外部； 进行启辉； 在启辉后开启所述辅助加热器，并使所述辅助加热器及所述第二测温单元降落至所述 奉禹合窗的外表面。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述线圈盒的上壁设置有容纳所述辅 助加热器及所述第二测温单元的凹槽，所述提升所述辅助加热器及所述第二测温单元至所 述线圈盒上壁，具体为： 提升所述辅助加热器及所述第二测温单元，使得所述辅助加热器及所述第二测温单元 恰位于所述线圈盒上壁的所述凹槽内。
14. 根据权利要求13所述的等离子设备，其特征在于， 所述辅助加热器及所述第二测温单元位于所述凹槽内时，所述线圈盒的上壁平整。
15. 根据权利要求12所述的等离子设备，其特征在于，所述通过温控装置控制耦合窗 达到并稳定在设定的耦合窗温度，具体包括： 通过所述温控装置的主加热器对所述耦合窗的边缘进行加热使所述耦合窗升温，并且 通过所述温控器控制所述耦合窗边缘的升温速度，所述第一测温单元监控所述耦合窗边缘 的实际温度，当实际温度达到设定的耦合窗温度后，通过温控器使所述耦合窗边缘的温度 稳定在设定值； 通过所述温控装置的辅助加热器对所述耦合窗的中心区域进行加热使所述耦合窗升 温，并且通过所述温控器控制所述耦合窗的中心区域的升温速度，第二测温单元监控所述 耦合窗中心区域的实际温度，当实际温度达到设定的耦合窗温度后，通过温控器使所述耦 合窗的温度稳定在设定值。
【文档编号】H01J37/32GK104124184SQ201310145960
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】武小娟 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司