一种电感耦合等离子体处理装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电感耦合等离子体处理装置，本发明通过在电感耦合等离子体处理装置的绝缘窗口上方设置一多区温度控制的热交换装置，所述热交换装置包括至少两个热交换区，每个热交换区连接一个温度控制装置，所述温度控制装置可以单独对每个热交换区的温度进行控制，从而实现对所述绝缘窗口的分区温度控制。通过采用本发明所述的技术方案，避免了所述绝缘窗口的温度波动产生的微粒，减少所述微粒沉积在基片上对所述基片造成污染，同时，多个热交换区的设置可以有效地控制绝缘窗口不同区域的温度，避免了由于中心-边缘区域温差过大导致的绝缘窗口的破裂，实现等离子体加工工艺的稳定和均匀。
【专利说明】一种电感耦合等离子体处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及等离子体处理工艺设备，更具体地说，涉及一种电感耦合等离子体处理工艺设备。
【背景技术】
[0002]利用射频电感式耦合等离子体进行刻蚀或沉积是制备半导体薄膜器件的一种关键工艺，包括各种微电子器件、薄膜光伏电池、发光二极管等的制备都离不开刻蚀或沉积工艺。等离子体刻蚀或沉积的基本过程是:将反应气体从气源引入反应腔室，在等离子体中进行电离和分解形成离子和自由基。这些具有高度反应活性的粒子依靠气气流运输到达待加工物体表面进行表面反应。
[0003]目前常用的一种等离子体反应器是电感耦合等离子体反应器，这种反应器中的等离子体通过RF线圈在真空室内部产生，RF线圈通常位于一绝缘窗口的上方和/或周围。在真空室内进行的基片表面刻蚀或沉积反应的均匀性，与等离子体的均匀性直接相关。而等离子体的分布除了取决于射频线圈的RF电流外还包括但不限于偏压功率和频率、离子种类以及等离子体密度。除此之外，绝缘窗口的温度波动也是影响等离子体均匀分布的因素。绝缘窗口的温度波动可以产生微粒，其沉积在基片上对所述基片造成污染，同时，绝缘窗口上温度的变化可以导致额外的热应力，最终会导致绝缘窗口的破裂。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种电感耦合等离子体处理装置，包括一射频线圈和位于射频线圈下方的绝缘窗口，所述绝缘窗口上方设置一热交换装置，所述热交换装置包括第一热交换区和第二热交换区。
[0005]优选的，所述热交换装置还包括第三热交换区。
[0006]优选的，所述热交换装置为内部填充热交换液的管道，所述管道材料为介电材料。
[0007]优选的，所述热交换装置的管道和所述绝缘窗口一体设置。
[0008]优选的，所述热交换装置包括电加热丝，所述电加热丝上表面和下表面分别设置介电层。
[0009]优选的，所述第一热交换区和第二热交换区分别连接一个温度控制装置，所述温度控制装置可以独立的控制所述第一热交换区和第二热交换区的温度。
[0010]优选的，所述热交换装置到所述绝缘窗口的距离大于等于零，所述射频线圈到所述热交换装置的距离大于零。
[0011]优选的，所述第一热交换区位于所述绝缘窗口的中心区域，所述第二热交换区为环绕所述第一热交换区的区域，所述第三热交换区为环绕所述第二热交换区的区域。
[0012]优选的，所述热交换装置在所述绝缘窗口上表面均匀设置。
[0013]优选的，所述热交换装置还包括第四热交换区。
[0014]本发明的优点在于:本发明通过在电感耦合等离子体处理装置的绝缘窗口上方设置一多区温度控制的热交换装置，所述热交换装置包括至少两个热交换区，每个热交换区连接一个温度控制装置，所述温度控制装置可以单独对每个热交换区的温度进行控制，从而实现对所述绝缘窗口的分区温度控制。通过采用本发明所述的技术方案，避免了所述绝缘窗口的温度波动产生的微粒，减少所述微粒沉积在基片上对所述基片造成污染，同时，多个热交换区的设置可以有效地控制绝缘窗口不同区域的温度，避免了由于中心-边缘区域温差过大导致的绝缘窗口的破裂，实现等离子体加工工艺的稳定和均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0016]如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不同的实施例，以解释和阐明本发明的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。
[0017]图1示出本发明所述的电感耦合等离子体处理装置的结构示意图
[0018]图2示出所述电感耦合等离子体处理装置绝缘窗口及射频线圈结构示意图；
[0019]图3示出一种设有三个热交换区的实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本发明公开了一种电感耦合等离子体处理装置，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0021]图1示出本发明所述的电感耦合等离子体处理装置的结构示意图，如图1所示，等离子体处理工艺在反应腔室101中进行，反应气体微粒进行电离和分解形成等离子体和自由基，最终作用于反应腔室底部放置的基片103上。反应腔室101顶部设置有射频线圈120，反应腔室101上方具有一个介电窗口 102，在介电窗口 102与射频线圈120之间设有法拉第屏蔽装置110，射频线圈120、法拉第屏蔽装置110和介电窗口 102基本成平行设置；射频线圈120与法拉第屏蔽装置110经由一分接头122而电连接。反应气体从气体导入口(附图未示出)流经反应腔室101至气体排出口(附图未示出)，然后电源将射频功率施加至射频线圈120，并在射频线圈120周围产生电磁场；法拉第屏蔽装置110上设置有至少一个射频通道，由射频线圈120产生的磁场能够通过所述射频通道耦合到反应腔室内部。电磁场在反应腔室101内产生感应电流，作用于反应气体并产生等离子体。
[0022]图2示出本发明所述电感耦合等离子体处理装置绝缘窗口及射频线圈结构示意图，绝缘窗口 102位于反应腔101上方，绝缘窗口 102上方设置射频线圈120用于在反应腔101内产生等离子体，射频线圈120到绝缘窗口 102的距离大于零，绝缘窗口 102上方设置一热交换装置20。
[0023]绝缘窗口的温度是影响等离子体均匀分布的重要因素，现有技术中，绝缘窗口 102上方不设置热交换装置或设置的热交换装置仅为单个热交换区域，不能对绝缘窗口 102进行良好的温度调节，特别是不能分别调节绝缘窗口中心区域和边缘区域的温度。过大的中间-边缘温度差造成绝缘窗口很容易破裂，影响所述电感耦合等离子体处理装置的正常工作。为解决该技术问题，本发明提供一种电感耦合等离子体处理装置，所述等离子体处理装置的绝缘窗口 102上设置一热交换装置20，热交换装置20包括至少两个独立控制温度的热交换区。图3示出一种设有三个热交换区域的实施例结构示意图，热交换装置20包括第一热交换区21，第二热交换区22，第三热交换区23，第一热交换区21位于绝缘窗口 102的中心区域，第二热交换区22为环绕第一热交换区21的区域，第三热交换区23为环绕第二热交换区22的区域。本发明中，热交换装置20结构可以有多种形式，本实施例中，热交换装置20为内部填充热交换液的管道，所述管道材料为介电材料。热交换装置20的三个热交换区的热交换管道末端分别连接一个温度控制装置(图中未示出)，温度控制装置可以独立的控制第一热交换区21、第二热交换区22和第三热交换区23内热交换液的温度，从而实现对绝缘窗口 102的温度分区控制，当绝缘窗口 102边缘区域和中心区域温度不同时，通过调节相应区域的热交换装置，可以实现整个绝缘窗口 102的温度均匀。由于本实施例的热交换装置20的管道和绝缘窗口的材料都为介电材料，为了更好地传导热量，可以将热交换装置20的管道和绝缘窗口 102 —体设置。
[0024]在另外的实施例中，热交换装置20可以为电加热丝的形式，所述电热丝末端分别连接一个温度控制装置(图中未示出)，温度控制装置可以独立的控制不同热交换区的电加热丝温度，实现对绝缘窗口 102的温度分区控制，从而最终控制绝缘窗口的温度均匀稳定，符合刻蚀工艺的要求。所述电加热丝上表面和下表面分别设置介电层，所述电热丝的下表面介电层与所述绝缘窗口 102上表面相接触。在另外的实施例中，所述加热丝的下表面可以距所述绝缘窗口 102的上表面有一定距离。
[0025]根据上文描述，为了便于更均匀的控制绝缘窗口的温度，热交换装置20的多个热交换区均匀分布在绝缘窗口 102上。
[0026]在另外的实施例中，热交换装置20还包括第四热交换区，对应的第四热交换区也连接一温度控制装置。
[0027]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电感耦合等离子体处理装置，包括一射频线圈和位于射频线圈下方的绝缘窗口，其特征在于:所述绝缘窗口上方设置一热交换装置，所述热交换装置包括第一热交换区和第二热交换区。
2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置还包括第三热交换区。
3.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置为内部填充热交换液的管道，所述管道材料为介电材料。
4.根据权利要求3所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置的管道和所述绝缘窗口一体设置。
5.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置包括电加热丝，所述电加热丝上表面和下表面分别设置介电层。
6.根据权利要求3或5所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述第一热交换区和第二热交换区分别连接一个温度控制装置，所述温度控制装置可以独立的控制所述第一热交换区和第二热交换区的温度。
7.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置到所述绝缘窗口的距离大于等于零，所述射频线圈到所述热交换装置的距离大于零。
8.根据权利要求2所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述第一热交换区位于所述绝缘窗口的中心区域，所述第二热交换区为环绕所述第一热交换区的区域，所述第三热交换区为环绕所述第二热交换区的区域。
9.根据权利要求8所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置在所述绝缘窗口上表面均匀设置。
10.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体处理装置，其特征在于:所述热交换装置还包括第四热交换区。
【文档编号】H01J37/32GK104299875SQ201310300681
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】左涛涛, 吴狄 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司