CN218450573U - 一种等离子体刻蚀设备及介质窗加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等离子体刻蚀设备及介质窗加热装置，该介质窗加热装置包括介质窗和设置于所述介质窗上表面的加热板，本实用新型中加热板包括至少两个分部，每一分部对应介质窗不同的表面区域，每一分部内部的加热丝与加热电路一一对应，这样各分部的加热丝可以独立控制，根据介质窗不同表面区域的实际温度调控分部内部加热丝的工作状态，实现介质窗多区独立加热，介质窗各处温度可以快速处于相同温度范围，匀温效果好且结构简单。

Description

一种等离子体刻蚀设备及介质窗加热装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种等离子体刻蚀设备及介质窗加热装置。

背景技术

目前，现有等离子体刻蚀机陶瓷介质窗加热有采用风暖加热的方式，但这种加热方式由于暖风四散加热效率低，而且容易使陶瓷介质窗以外的侧壁也产生高温，容易使操作者烫伤、元器件易损等问题，需要使用很复杂的保护装置，成本高又不利于散热。

如图1为现有的等离子体刻蚀机陶瓷介质窗加热技术，所示主要组成部分为，等离子体线圈001，陶瓷介质窗002，金属内屏蔽罩003，加热网004，送热风扇005，外屏蔽罩006。等离子体线圈001产生等离子体穿过介质窗002进行工艺，加热网004产生热量，经所述送热风扇005按示意图箭头所示方向吹送至所述陶瓷介质窗002进行加热，所述金属内屏蔽罩003会随着风热四散而温度越来越高，易对操作者产生伤害，进而设置所述外屏蔽罩006进行保护。此方法的缺点为一方面风扇送热热量四散，加热效率低，另一方面会同时对线圈及其他电器元件如匹配器等同时进行加热，造成电器件高温而易损，还会造成屏蔽罩高温伤人，在外面设置其他屏蔽罩，结构复杂，既占用额外空间又会增加成本。

因此，如何克服上述缺陷，是本领域内技术人员始终关注的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种介质窗温度比较均匀的介质窗加热装置及等离子体刻蚀设备。

本实用新型提供了一种介质窗加热装置，包括介质窗和设置于所述介质窗上表面的加热板，所述加热板包括至少两个分部，分别固定于所述介质窗上表面的不同区域，每一所述分部均设置有至少一条加热丝；

还包括与所述分部一一对应设置的加热电路，用于对相应所述分部内部的加热丝供电，各所述加热电路上均设置有温控部件，用于连通或者断开其所述的加热电路。

本实用新型中加热板包括至少两个分部，每一分部对应介质窗不同的表面区域，每一分部内部的加热丝与加热电路一一对应，这样各分部的加热丝可以独立控制，根据介质窗不同表面区域的实际温度调控分部内部加热丝的工作状态，实现介质窗多区独立加热，介质窗各处温度可以快速处于相同温度范围，匀温效果好且结构简单。

可选的，所述介质窗的上表面划分为至少两个依次嵌套的环形区域，每一环形区域设置有至少一个所述分部。

可选的，同一环形区域内的分部为一个，所述分部内部的加热丝为一条，所有所述加热丝以法拉第缠绕方式布置。

可选的，同一环形区域内的分部为两个或者两个以上，所述分部内部的加热丝为一条，所有所述加热丝以法拉第缠绕方式布置。

可选的，每一所述环形区域布置有两个分部，两所述分部内部的加热丝对称设置，所述加热板的所有加热丝的连接外部加热电路的两端位于所述加热板的同一区域。

可选的，所述加热丝的两端相对折叠形成连接的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段均沿所述环形区域的周向延伸，所述第一段和所述第二段均具有N个依次相连接的径向段，所述第一段和所述第二段的外端部连接相应所述加热电路以形成回路。

可选的，所述第一段中各径向段的内端到圆心距离相等，外端到圆心距离也相等；所述第二段中的各径向段的内端到圆心等距，外端到圆心也等距。

可选的，所述加热板远离所述介质窗的一侧还设置有均温板，所述均温板与所述加热板结构相同。

可选的，还包括温度传感器，用于检测所述介质窗的温度，所述温控部件根据所述温度传感器连通或断开相应加热电路。

此外，本实用新型还提供了一种等离子体刻蚀设备，包括上述任一项所述的介质窗加热装置。

本实用新型的等离子体刻蚀设备包括上述介质窗加热装置，故也具有介质窗加热装置的上述技术效果。

附图说明

图1为现有的等离子体刻蚀机陶瓷介质窗加热技术；

图2为本实用新型一种具体实施例中等离子刻蚀设备的示意图；

图3为图2中仅示出部分加热装置和介质窗的示意图；

图4为本实用新型一种具体实施例中加热板及加热电路的俯视结构示意图；

图5为本实用新型另一种具体实施例中加热板的俯视图。

图1中：

001等离子体线圈，002陶瓷介质窗，003金属内屏蔽罩，004加热网，005送热风扇，006外屏蔽罩；

图2至图4中附图标记与部件名称之间一一对应关系如下：

1加热板；1-1分部一；1-2分部二；1-3分部三；1-4分部四；

1-5分部五；1-6分部六；11第一段；111第一径向段；12第二

段；121第二径向段；

31第一温度控制部件；32第二温度控制部件；311固态继电器；312温度控制器；313辅助温度控制器；16-1温度传感器；

16-2辅助温度传感器；4电源；

01射频线圈；02介质窗；08屏蔽罩；010匹配网络；011激励视频电源；012气体源；17等离子体；18衬底片；20偏压电极；022反应腔室；23压力控制阀；021偏置射频电源；24真空泵；25匹配网络装置。

具体实施方式

本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，除非本申请中另有说明，否则本申请中所述的“多个”是指两个或两个以上。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2至图5，图2为本实用新型一种具体实施例中等离子刻蚀设备的示意图；图3为图2中仅示出部分加热装置和介质窗的示意图；图4为本实用新型一种具体实施例中加热板及加热电路的俯视结构示意图；图5为本实用新型另一种具体实施例中加热板的俯视图。

本实用新型提供了一种介质窗加热装置，用于等离子体刻蚀设备，等离子体刻蚀设备的陶瓷介质窗02位于等离子体反应腔室22上方，射频线圈01通过激励射频电源011及匹配网络010的共同作用下产生等离子体17，气体源012通入反应气体，共同对位于偏压电极20的衬底片18进行刻蚀，刻蚀过程的反应产物会不断沉积到陶瓷介质窗02上，在陶瓷介质窗02上面贴多区可控加热板1，射频线圈01位于热板1的上方。其中，偏压电极20通过偏置射频电源021和匹配网络25共同控制。等离子体刻蚀设备还包括对反应腔室022进行抽真空的真空泵24，所述真空泵24的管路上可以进一步设置压力控制阀23等控制部件。

本实用新型中的一种介质窗加热装置包括介质窗和设置于介质窗上表面的加热板，加热板包括至少两个分部，请参考图4和图5，图4中示出了包括2个分部：分部一1-1和分部二1-2的具体实施例，可以实现介质窗02的两区独立控温，图5中示出了包括4个分部：分部三1-3、分部四1-4、分部五1-5和分部六1-6的具体实施方式，可以实现介质窗02的四区独立控温，当然分部的数量不局限本文所列，还可以为其他数量。

本实用新型中的每一个分部固定于介质窗上表面的不同区域，每一分部均设置有至少一条加热丝，也就是说，每一个分部在介质窗上表面的投影不重叠，每一分部能够对介质窗上表面不同区域进行加热。

并且，本实用新型中的介质窗加热装置还包括与分部一一对应设置的加热电路，用于对相应分部内部的加热丝供电，各加热电路上均设置有温控部件，用于连通或者断开其的加热电路。以图4为例，分部一1-1对应第一加热电路21，第一加热电路21上设置有第一温控部件31，分部二1-2对应第二加热电路22，第二加热电路22设置有第二温控部件32。

温控部件可以包括温度控制器和继电器，其中继电器可以为固态继电器，分部对应的介质窗区域还可以安装有温度传感器16-1，用于检测介质窗该区域的温度，温度控制器与温度传感器16-1电连接，能够获取温度传感器16-1所检测的温度信号，并根据预存目标温度和温度传感器16-1所检测的温度控制固态继电器311的断开或者连通，以实现电源4对该分部的加热丝断开或通电，例如当分部当前温度低于目标温度时，温度控制器312控制固态继电器311处于连通状态，此时电源4对该分部供电，该分部的加热丝持续放热提升介质窗该区域的温度，反之，当分部当前温度高于目标温度时，温度控制器312控制固态继电器311处于断开状态，电源不对加热丝供电。

当然，为了提高控制的可靠性，还可以进一步设置辅助温度控制器313和辅助温度传感器16-2，控制逻辑与上述相同，图4中仅示出一个分部的加热电路，其他加热电路设置与之相同。

本实用新型中加热板1包括至少两个分部，每一分部对应介质窗不同的表面区域，每一分部内部的加热丝与加热电路一一对应，这样各分部的加热丝可以独立控制，根据介质窗不同表面区域的实际温度调控分部内部加热丝的工作状态，实现介质窗多区独立加热，介质窗各处温度可以快速处于相同温度范围，匀温效果好且结构简单。

其中，加热板1远离介质窗的一侧还可以设置均温板40，均温板40可以为导热性比较好的金属，例如铜或铝，当然均温板也可以为导热性比较好的非金属，例如硅胶等。

本申请中加热板1朝向介质窗的表面可以根据与其配合的介质窗的上表面形状而定，通常介质窗的上表面为平面结构，加热板1朝向介质窗的表面也设置为平面结构，以便二者面面贴合。均温板背离介加热板1另一表面可以露置于反应腔室内部，当然也可以在均温板40背离加热板1的一侧设置绝缘层41，当然均温板40背离加热板1的侧面也可以不设置绝缘层41，直接裸露在反应腔室内部。

本实用新型中的介质窗加热装置的介质窗的上表面划分为至少两个依次嵌套的环形区域，每一环形区域设置有至少一个分部。如图4所示，分部一1-1设置于介质窗的内环形区，分部二1-2设置于介质窗的外环形区，内环形区位于外环形区的内圈。图5中分部四1-4和分部五1-5位于内环形区，分部三1-3和分部六1-6位于外环形区。当然，介质窗上表面环形区的划分数量不局限于本文描述，可以为一个或者三个或者更多个。

以图4所示为例，同一环形区域内的分部为一个，分部内部的加热丝为一条，所有加热丝以法拉第缠绕方式布置。

当然，如图5所示，同一环形区域内的分部为两个或者两个以上，分部内部的加热丝为一条，所有加热丝以法拉第缠绕方式布置。

对于图5而言，每一环形区域布置有两个分部，两分部内部的加热丝对称设置，加热板1的所有加热丝的连接外部加热电路的两端位于加热板1的同一区域。

具体地，加热丝的两端相对折叠形成连接的第一段和第二段，第一段和第二段均沿环形区域的周向延伸，第一段和第二段均具有N个依次相连接的径向段，第一段和第二段的外端部连接相应加热电路以形成回路。请参考图4理解，以分部一1-1为例，分部一1-1包括第一段11和第二段12，其中第一段11具有N个间隔分布且依次首尾相连的第一径向段111，第二段12具有N个间隔分布且依次首尾相连的第二径向段121。如图4和图5所示，加热丝形成花瓣状结构，靠近中心O越近，径向段之间的距离越小。

在一种示例中，第一段中各径向段的内端到圆心距离相等，外端到圆心距离也相等；第二段中的各径向段的内端到圆心等距，外端到圆心也等距。该结构加热板1有利于介质窗各处均温。

在上述介质窗加热装置的基础上，本实用新型还提供了一种等离子体刻蚀设备，包括上述任一实施例所述的介质窗加热装置。

本实用新型的等离子体刻蚀设备的其他结构请参考现有技术，本文不做详述。

本实用新型的等离子体刻蚀设备包括上述介质窗加热装置，故也具有介质窗加热装置的上述技术效果。

以上对本实用新型所提供的一种等离子体刻蚀设备及介质窗加热装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种介质窗加热装置，其特征在于，包括介质窗和设置于所述介质窗上表面的加热板，所述加热板包括至少两个分部，分别固定于所述介质窗上表面的不同区域，每一所述分部均设置有至少一条加热丝；

还包括与所述分部一一对应设置的加热电路，用于对相应所述分部内部的加热丝供电，各所述加热电路上均设置有温控部件，用于连通或者断开其所述的加热电路。

2.如权利要求1所述的介质窗加热装置，其特征在于，所述介质窗的上表面划分为至少两个依次嵌套的环形区域，每一环形区域设置有至少一个所述分部。

3.如权利要求2所述的介质窗加热装置，其特征在于，同一环形区域内的分部为一个，所述分部内部的加热丝为一条，所有所述加热丝以法拉第缠绕方式布置。

4.如权利要求2所述的介质窗加热装置，其特征在于，同一环形区域内的分部为两个或者两个以上，所述分部内部的加热丝为一条，所有所述加热丝以法拉第缠绕方式布置。

5.如权利要求4所述的介质窗加热装置，其特征在于，每一所述环形区域布置有两个分部，两所述分部内部的加热丝对称设置，所述加热板的所有加热丝的连接外部加热电路的两端位于所述加热板的同一区域。

6.如权利要求3至5任一项所述的介质窗加热装置，其特征在于，所述加热丝的两端相对折叠形成连接的第一段和第二段，所述第一段和所述第二段均沿所述环形区域的周向延伸，所述第一段和所述第二段均具有N个依次相连接的径向段，所述第一段和所述第二段的外端部连接相应所述加热电路以形成回路。

7.如权利要求6所述的介质窗加热装置，其特征在于，所述第一段中各径向段的内端到圆心距离相等，外端到圆心距离也相等；所述第二段中的各径向段的内端到圆心等距，外端到圆心也等距。

8.如权利要求6所述的介质窗加热装置，其特征在于，所述加热板远离所述介质窗的一侧还设置有均温板，所述均温板与所述加热板结构相同。

9.如权利要求1所述的介质窗加热装置，其特征在于，还包括温度传感器，用于检测所述介质窗的温度，所述温控部件根据所述温度传感器连通或断开相应加热电路。

10.一种等离子体刻蚀设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的介质窗加热装置。

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