CN104299875A - 一种电感耦合等离子体处理装置 - Google Patents

一种电感耦合等离子体处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104299875A
CN104299875A CN201310300681.9A CN201310300681A CN104299875A CN 104299875 A CN104299875 A CN 104299875A CN 201310300681 A CN201310300681 A CN 201310300681A CN 104299875 A CN104299875 A CN 104299875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchange
heat
plasma processing
processing device
exchange zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310300681.9A
Other languages
English (en)
Inventor
左涛涛
吴狄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc
Original Assignee
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai filed Critical Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority to CN201310300681.9A priority Critical patent/CN104299875A/zh
Publication of CN104299875A publication Critical patent/CN104299875A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

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。

Description

一种电感耦合等离子体处理装置
技术领域
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
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。
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
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。
优选的，所述热交换装置还包括第三热交换区。
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。
优选的，所述热交换装置的管道和所述绝缘窗口一体设置。
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。
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。
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。
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。
优选的，所述热交换装置在所述绝缘窗口上表面均匀设置。
优选的，所述热交换装置还包括第四热交换区。
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。
附图说明
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：
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。
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
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；
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
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。
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。
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。
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102一体设置。
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。
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。
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。
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。

Claims (10)

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。
CN201310300681.9A 2013-07-17 2013-07-17 一种电感耦合等离子体处理装置 Pending CN104299875A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310300681.9A CN104299875A (zh) 2013-07-17 2013-07-17 一种电感耦合等离子体处理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310300681.9A CN104299875A (zh) 2013-07-17 2013-07-17 一种电感耦合等离子体处理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104299875A true CN104299875A (zh) 2015-01-21

Family

ID=52319553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310300681.9A Pending CN104299875A (zh) 2013-07-17 2013-07-17 一种电感耦合等离子体处理装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104299875A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106653549A (zh) * 2015-11-03 2017-05-10 中微半导体设备(上海)有限公司 一种半导体加工设备
CN110491761A (zh) * 2019-08-23 2019-11-22 北京北方华创微电子装备有限公司 射频线圈、反应腔室及半导体加工设备
CN110519905A (zh) * 2018-05-21 2019-11-29 北京北方华创微电子装备有限公司 温控装置和等离子设备
CN111063603A (zh) * 2019-12-30 2020-04-24 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备
CN113571399A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 北京鲁汶半导体科技有限公司 一种等离子刻蚀机及其使用方法
CN114520138A (zh) * 2020-11-18 2022-05-20 中国科学院微电子研究所 一种绝缘窗、反应腔及电感耦合等离子体处理装置
CN114551200A (zh) * 2020-11-19 2022-05-27 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种绝缘窗及其控制方法、及等离子体处理装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020007794A1 (en) * 2000-06-01 2002-01-24 Hong-Sik Byun Plasma processing apparatus
CN101656194A (zh) * 2008-08-21 2010-02-24 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种等离子腔室及其温度控制方法
CN102804931A (zh) * 2009-06-19 2012-11-28 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及等离子体处理装置用冷却装置
CN102808152A (zh) * 2011-06-01 2012-12-05 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置、腔室装置和基片处理设备
CN202616187U (zh) * 2012-05-15 2012-12-19 中微半导体设备(上海)有限公司 一种具有降温功能的法拉第屏蔽装置及等离子体处理设备
CN103165368A (zh) * 2011-12-16 2013-06-19 中微半导体设备(上海)有限公司 一种温度可调的等离子体约束装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020007794A1 (en) * 2000-06-01 2002-01-24 Hong-Sik Byun Plasma processing apparatus
CN101656194A (zh) * 2008-08-21 2010-02-24 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种等离子腔室及其温度控制方法
CN102804931A (zh) * 2009-06-19 2012-11-28 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及等离子体处理装置用冷却装置
CN102808152A (zh) * 2011-06-01 2012-12-05 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置、腔室装置和基片处理设备
CN103165368A (zh) * 2011-12-16 2013-06-19 中微半导体设备(上海)有限公司 一种温度可调的等离子体约束装置
CN202616187U (zh) * 2012-05-15 2012-12-19 中微半导体设备(上海)有限公司 一种具有降温功能的法拉第屏蔽装置及等离子体处理设备

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106653549A (zh) * 2015-11-03 2017-05-10 中微半导体设备(上海)有限公司 一种半导体加工设备
CN110519905A (zh) * 2018-05-21 2019-11-29 北京北方华创微电子装备有限公司 温控装置和等离子设备
CN110519905B (zh) * 2018-05-21 2022-07-22 北京北方华创微电子装备有限公司 温控装置和等离子设备
CN110491761A (zh) * 2019-08-23 2019-11-22 北京北方华创微电子装备有限公司 射频线圈、反应腔室及半导体加工设备
CN110491761B (zh) * 2019-08-23 2022-06-14 北京北方华创微电子装备有限公司 射频线圈、反应腔室及半导体加工设备
CN111063603A (zh) * 2019-12-30 2020-04-24 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备
CN111063603B (zh) * 2019-12-30 2023-01-17 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备
CN113571399A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 北京鲁汶半导体科技有限公司 一种等离子刻蚀机及其使用方法
CN114520138A (zh) * 2020-11-18 2022-05-20 中国科学院微电子研究所 一种绝缘窗、反应腔及电感耦合等离子体处理装置
CN114551200A (zh) * 2020-11-19 2022-05-27 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种绝缘窗及其控制方法、及等离子体处理装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104299875A (zh) 一种电感耦合等离子体处理装置
US11830747B2 (en) Plasma reactor having a function of tuning low frequency RF power distribution
US20230268160A1 (en) Antenna unit for inductively coupled plasma, inductively coupled plasma processing apparatus and method therefor
TWI603367B (zh) 用以選擇性修改電漿處理系統中之射頻電流路徑的方法及設備
CN102893705B (zh) 使用磁场集中器的具有金属喷淋头的电感应式等离子体源
CN1312727C (zh) 改进蚀刻率均一性的设备和方法
CN102844854B (zh) 宽范围晶圆温度控制的多功能加热器/冷却器基座
CN101420816B (zh) 容性耦合等离子体反应器
CN103081086A (zh) 具有对称馈给结构的基板支架
CN103890928A (zh) 静电夹盘
CN103155118A (zh) 腔室盖加热器环组件
CN102439685A (zh) 电感等离子体涂敷器
US10276349B2 (en) Plasma processing device
CN104752136A (zh) 一种等离子体处理装置及其静电卡盘
CN110574142B (zh) 基板处理设备
CN104717817A (zh) 一种用于电感耦合型等离子处理器射频窗口的加热装置
KR101753620B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버에서의 에칭 프로세스의 방위 방향 균일성 제어
CN111095476B (zh) 用于等离子体处理设备的冷却聚焦环
US11846011B2 (en) Lid stack for high frequency processing
KR20080103130A (ko) 플라즈마 발생장치
CN104183451A (zh) 实现快速散热的法拉第屏蔽装置及等离子体处理装置
CN104752143B (zh) 一种等离子体处理装置
CN103811262B (zh) 电感耦合等离子体处理装置
TWI830225B (zh) 用於基板處理腔室的磁耦接射頻濾波器
CN104752130A (zh) 等离子体处理装置及其静电卡盘

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150121

RJ01 Rejection of invention patent application after publication