CN104347339A - 用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器 - Google Patents

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Abstract

一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器，为镂空结构，该加热器包含上绝缘层、下绝缘层、以及设置在上绝缘层和下绝缘层之间的电热丝，该加热器还包含镂空部分。本发明将加热器上无电热丝部分切除，尽可能使射频窗直接暴露于风扇的冷却范围下，射频窗的导热性要好于加热器的聚酰亚胺材料，有利于风扇快速的带走加热器和等离子体作用于射频窗上的部分热，能使射频窗快速的达到热平衡，实现对射频窗的温度控制，同时也可以避免由于聚酰亚胺加热器的散热不良造成的射频窗中间边缘温度差过大而导致的射频窗破裂。

Description

用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器。
背景技术
在半导体刻蚀制程中，会使用等离子体对晶元进行处理，而ICP（inductively couple plasma）感应耦合等离子体处理是一种比较常用的方法，图1是通常的感应耦合等离子体腔室的结构示意图，线圈222连接射频电源4，真空泵5排气使反应腔100成为真空腔，气体源33通过输气管道104将反应气体注入反应腔100内，反应腔100的上部设置射频窗（RF window）3，射频窗3和线圈222之间设置有屏蔽板7，射频电源4对线圈222施加高频电压，反应腔内的反应气体发生离子化，产生等离子体，对放置在载片台6上的晶元1进行处理，如图2所示，射频窗3上设置聚酰亚胺加热器，该聚酰亚胺加热器包含加热器2和风扇1，加热器2加热射频窗3，对射频窗3进行温度控制，风扇1带走加热器2产生的部分热以及等离子体对射频窗3产生的热，使射频窗3达到期望的热平衡状态。
如图3和图4所示，该加热器2为三明治结构，该加热器2包含上绝缘层21、下绝缘层22、以及设置在上绝缘层21和下绝缘层22之间的电热丝23。该电热丝23螺旋盘绕设置在加热器2上，上绝缘层21和下绝缘层22将电热丝23完整地包覆住。
加热器2整个覆盖在射频窗3上，由于加热器2的上绝缘层21和下绝缘层22都采用聚酰亚胺材料，导热系数很低，不利于射频窗3的散热以使射频窗3难以到达热平衡，不利于对射频窗3的温度控制，同时不良的散热效果可能会放大射频窗3中间和边缘的温度差，导致射频窗3破裂。
发明内容
本发明提供的一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器，有利于风扇快速的带走加热器和等离子体作用于射频窗上的部分热，能使射频窗快速的达到热平衡，实现对射频窗的温度控制，同时也可以避免由于聚酰亚胺加热器的散热不良造成的射频窗中间边缘温度差过大而导致的射频窗破裂。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，该聚酰亚胺加热器设置在感应耦合等离子体腔室顶部，该感应耦合等离子体腔室包含反应腔和设置在反应腔顶部的射频窗，连接气体源的输气管道穿过射频窗，将反应气体注入反应腔内，反应腔内设置有载片台，载片台用于放置待处理的晶元，反应腔连接真空泵，该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈，以及连接线圈的射频电源；所述的聚酰亚胺加热器设置在射频窗上，该聚酰亚胺加热器包含加热器和风扇，所述的加热器为镂空三明治结构，该加热器包含上绝缘层、下绝缘层、以及设置在上绝缘层和下绝缘层之间的电热丝，该加热器还包含镂空部分，切除加热器上未设置电热丝的部分，形成镂空部分，作为风扇冷却沟道。
所述的电热丝螺旋盘绕设置在加热器上，上绝缘层和下绝缘层将电热丝完整地包覆住。
加热器的尺寸小于等于射频窗的尺寸。
所述的加热器的上绝缘层和下绝缘层都采用聚酰亚胺材料。
所述的加热器和风扇分别独立供电。
本发明还提供一种具有控温装置的感应耦合等离子体腔室，该感应耦合等离子体腔室包含反应腔和设置在反应腔顶部的射频窗，连接气体源的输气管道穿过射频窗，将反应气体注入反应腔内，反应腔内设置有载片台，载片台用于放置待处理的晶元，反应腔连接真空泵，该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈，以及连接线圈的射频电源，该控温装置设置在感应耦合等离子体腔室顶部的射频窗上，该控温装置包含加热器和风扇，所述的加热器包含上绝缘层、下绝缘层、以及设置在上绝缘层和下绝缘层之间的电热丝，该加热器还包含镂空部分，切除加热器上未设置电热丝的部分，形成镂空部分，使电热丝之间的部分射频窗暴露于风扇形成的气流。
加热器的尺寸小于等于射频窗的尺寸。
所述的电热丝螺旋盘绕设置在加热器上，上绝缘层和下绝缘层将电热丝完整地包覆住。
所述的加热器的上绝缘层和下绝缘层都采用高分子聚合物。
所述的加热器和风扇分别独立供电。
本发明将加热器上无电热丝部分切除，尽可能使射频窗直接暴露于风扇的冷却范围下，射频窗的导热性要好于加热器的聚酰亚胺材料，有利于风扇快速的带走加热器和等离子体作用于射频窗上的部分热，能使射频窗快速的达到热平衡，实现对射频窗的温度控制，同时也可以避免由于聚酰亚胺加热器的散热不良造成的射频窗中间边缘温度差过大而导致的射频窗破裂。
附图说明
图1是背景技术中感应耦合等离子体腔室的结构示意图。
图2是背景技术中聚酰亚胺加热器的结构示意图。
图3是背景技术中聚酰亚胺加热器中的加热器的结构示意图。
图4是背景技术中聚酰亚胺加热器中的加热器的剖视图。
图5是本发明的加热器的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图5具体说明本发明的较佳实施例。
本发明提供一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器，该加热器设置在感应耦合等离子体腔室顶部，该感应耦合等离子体腔室包含反应腔100和设置在反应腔100顶部的射频窗3，连接气体源33的输气管道104穿过射频窗3，将反应气体注入反应腔100内，反应腔100内设置有载片台6，载片台6用于放置待处理的晶元，反应腔100连接真空泵5，该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈222，以及连接线圈222的射频电源4。
所述的加热器设置在射频窗3上，如图5所示，该加热器包含加热器2和风扇1，加热器2和风扇1分别独立供电。所述的加热器2的尺寸小于等于射频窗3的尺寸。
所述的加热器2为镂空三明治结构，该加热器2包含上绝缘层21、下绝缘层22、以及设置在上绝缘层21和下绝缘层22之间的电热丝23。该电热丝23螺旋盘绕设置在加热器2上，上绝缘层21和下绝缘层22将电热丝23完整地包覆住，切除加热器2上未设置电热丝23的部分，形成镂空部分24，作为风扇冷却沟道。
所述的加热器2为镂空结构，该加热器2包含上绝缘层21和设置在上绝缘层21下的电热丝23。该电热丝23螺旋盘绕设置在加热器2上，上绝缘层21将电热丝23覆盖住，切除加热器2上未设置电热丝23的部分，形成镂空部分24，作为风扇冷却沟道。
加热器2的上绝缘层21和下绝缘层22的材料为高分子聚合物，如特氟龙，或其他绝缘能量足够强的高分子聚合物，优选采用聚酰亚胺材料。
上绝缘层21和下绝缘层22的厚度为0.25mm左右。
加热器2的电热丝23的材料为钨。
将加热器上无电热丝部分切除，尽可能使射频窗直接暴露于风扇的冷却范围下，射频窗的导热性要好于加热器的聚酰亚胺材料，有利于风扇快速的带走加热器和等离子体作用于射频窗上的部分热，能使射频窗快速的达到热平衡，实现对射频窗的温度控制，同时也可以避免由于聚酰亚胺加热器的散热不良造成的射频窗中间边缘温度差过大而导致的射频窗破裂。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，该聚酰亚胺加热器设置在感应耦合等离子体腔室顶部，该感应耦合等离子体腔室包含反应腔（100）和设置在反应腔（100）顶部的射频窗（3），连接气体源（33）的输气管道（104）穿过射频窗（3），将反应气体注入反应腔（100）内，反应腔（100）内设置有载片台（6），载片台（6）用于放置待处理的晶元，反应腔（100）连接真空泵（5），该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈（222），以及连接线圈（222）的射频电源（4）；所述的聚酰亚胺加热器设置在射频窗（3）上，其特征在于，该聚酰亚胺加热器包含加热器（2）和风扇（1），所述的加热器（2）为镂空三明治结构，该加热器（2）包含上绝缘层（21）、下绝缘层（22）、以及设置在上绝缘层（21）和下绝缘层（22）之间的电热丝（23），该加热器（2）还包含镂空部分（24），切除加热器（2）上未设置电热丝（23）的部分，形成镂空部分（24），作为风扇冷却沟道。
2.如权利要求2所述的用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，其特征在于，所述的电热丝（23）螺旋盘绕设置在加热器（2）上，上绝缘层（21）和下绝缘层（22）将电热丝（23）完整地包覆住。
3.如权利要求2所述的用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，其特征在于，加热器（2）的尺寸小于等于射频窗（3）的尺寸。
4.如权利要求3所述的用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，其特征在于，所述的加热器（2）的上绝缘层（21）和下绝缘层（22）都采用聚酰亚胺材料。
5.如权利要求4所述的用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的聚酰亚胺加热器，其特征在于，所述的加热器（2）和风扇（1）分别独立供电。
6.一种具有控温装置的感应耦合等离子体腔室，其特征在于，该感应耦合等离子体腔室包含反应腔（100）和设置在反应腔（100）顶部的射频窗（3），连接气体源（33）的输气管道（104）穿过射频窗（3），将反应气体注入反应腔（100）内，反应腔（100）内设置有载片台（6），载片台（6）用于放置待处理的晶元，反应腔（100）连接真空泵（5），该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈（222），以及连接线圈（222）的射频电源（4），该控温装置设置在感应耦合等离子体腔室顶部的射频窗（3）上，该控温装置包含加热器（2）和风扇（1），所述的加热器（2）包含上绝缘层（21）、下绝缘层（22）、以及设置在上绝缘层（21）和下绝缘层（22）之间的电热丝（23），该加热器（2）还包含镂空部分（24），切除加热器（2）上未设置电热丝（23）的部分，形成镂空部分（24），使电热丝之间的部分射频窗（3）暴露于风扇形成的气流。
7.如权利要求6所述的具有控温装置的感应耦合等离子体腔室，其特征在于，加热器（2）的尺寸小于等于射频窗（3）的尺寸。
8.如权利要求7所述的具有控温装置的感应耦合等离子体腔室，其特征在于，所述的电热丝（23）螺旋盘绕设置在加热器（2）上，上绝缘层（21）和下绝缘层（22）将电热丝（23）完整地包覆住。
9.如权利要求8所述的具有控温装置的感应耦合等离子体腔室，其特征在于，所述的加热器（2）的上绝缘层（21）和下绝缘层（22）都采用高分子聚合物。
10.如权利要求9所述的具有聚酰亚胺加热器的感应耦合等离子体腔室，其特征在于，所述的加热器（2）和风扇（1）分别独立供电。
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