TW202203712A

TW202203712A - 等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法

Info

Publication number: TW202203712A
Application number: TW110122218A
Authority: TW
Inventors: 龐曉貝; 丁冬平
Original assignee: 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-01-16
Also published as: TWI795810B; CN113921360B; CN113921360A

Abstract

本發明提供一種等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法，將用於抗射頻干擾的電感性元件或電容性元件，接入到加熱裝置的加熱絲區域，使加熱絲所在的供電迴路對射頻信號等效爲開路或短路，减少耦合降低干擾，避免損壞加熱絲的電源控制部分。

Description

等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法

本發明涉及半導體製造領域，特別涉及一種等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法。

近年來，隨著半導體製造工藝的發展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體技術（Plasma Technology）得到了極爲廣泛的應用。等離子體技術通過在等離子體處理裝置的反應腔室內通入反應氣體並引入電子流，利用射頻電場使電子加速，與反應氣體發生碰撞使反應氣體發生電離而産生等離子體，産生的等離子體可被用於各種半導體製造工藝，例如沉積工藝（如化學氣相沉積）、刻蝕工藝（如乾式刻蝕）等。

等離子體處理設備包括常見的電容耦合型和電感耦合型等離子體處理裝置。在需要較高等離子濃度的應用場合，電感耦合型等離子處理裝置是主流。通常地，傳統的電感耦合等離子反應腔包括一個腔體，腔體內下部設置有基座，基座上可以放置待處理的基板。反應腔頂部爲絕緣材料窗，通常絕緣材料窗是由石英等陶瓷材料製成。絕緣材料窗上方設置有連接到射頻電源的射頻線圈，這些線圈作爲天線産生射頻電磁場，電磁場能够穿過絕緣材料窗進入反應腔內電離反應氣體以形成高濃度等離子體。通常地，在射頻線圈和絕緣材料窗之間還設置有加熱器。在基板處理的過程中，絕緣材料窗的溫度從室溫逐漸升高到超過100度的處理溫度並維持在該處理溫度。

本發明提供一種等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法，將用於抗射頻干擾的元件，接入到加熱裝置的加熱絲區域，使加熱絲所在的供電迴路對射頻信號等效爲開路或短路，减少耦合降低干擾，避免損壞加熱絲的電源控制部分。

爲了達到上述目的，本發明的一個技術方案是提供一種等離子體處理裝置中的加熱裝置，所述等離子體處理裝置包含：

感應線圈，與射頻源連接，在射頻源的激勵下産生感應磁場；

真空的反應腔；反應腔內的反應氣體在感應磁場的作用下産生等離子體，對反應腔內的基板進行處理；

介質窗，位於反應腔的頂部，將位於介質窗上方的感應線圈與反應腔隔開；

加熱裝置，位於介質窗的上方，感應線圈的下方；所述加熱裝置包含一個或多個加熱組件，每個加熱組件的兩端與電源連接形成供電迴路，使加熱組件中的加熱絲産生熱量，對介質窗進行加熱，

其中，每個加熱組件，包含：

一個或多個電感性元件；所述電感性元件串聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使所述供電迴路對射頻信號等效爲開路；或者，

一個或多個電容性元件；所述電容性元件並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使供電迴路對射頻信號等效爲短路。

可選地，每個供電迴路接入有一個電感性元件時，所述電感性元件的感抗值，使所述供電迴路對於射頻源的射頻頻率等效爲開路；

每個供電迴路接入有多個電感性元件時，使供電迴路中對應每個電感性元件的接入點，對於射頻源的射頻頻率均等效爲開路，實現多點開路。

可選地，每個供電迴路接入有一個電容性元件時，所述電容性元件的阻抗值，使所述供電迴路對於射頻源的射頻頻率等效爲短路；

每個供電迴路接入有多個電容性元件時，使供電迴路中對應每個電容性元件的接入點，對於射頻源的射頻頻率均等效爲短路，實現多點短路。

可選地，每個供電迴路接入有一個電感性元件時，所述電感性元件的阻抗值，是該供電迴路中的加熱絲在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上；

每個供電迴路接入有多個電感性元件時，每個電感性元件的阻抗值，是該供電迴路中的加熱絲在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上。

可選地，每個供電迴路接入有一個電容性元件時，所述電容性元件的電容值在2200pf以上；每個供電迴路接入有多個電容性元件時，每個電容性元件的電容值在2200pf以上。

可選地，所述射頻源的射頻頻率爲13.56MHz、2MHz或60MHz。

可選地，每個所述加熱組件中的加熱絲，包含：

形狀相同的第一層加熱絲和第二層加熱絲，兩者位置接近且在同一平面錯開；

加熱絲連接部分，將第一層加熱絲與第二層加熱絲導電連接；

其中，第一層加熱絲的第一端爲電源輸入端，第二層加熱絲的第一端爲電源輸出端，分別與電源連接；第一層加熱絲的第二端、第二層加熱絲的第二端，與加熱絲連接部分的兩端分別連接。

可選地，所述電容性元件一端連接至第一層加熱絲，另一端連接至第二層加熱絲。

可選地，所述電感性元件通過以下至少一種形式接入供電迴路中：

串聯在第一層加熱絲中；

串聯在第二層加熱絲中；

作爲加熱絲連接部分，將第一層加熱絲與第二層加熱絲導電連接。

可選地，所述加熱組件包含多個電感性元件時，所述多個電感性元件周期性地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域；

所述加熱組件包含多個電容性元件時，所述多個電容性元件周期性地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域。

可選地，所述加熱組件包含多個電感性元件時，所述多個電感性元件周期性地接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲或第二層加熱絲的區域；

所述加熱組件包含多個電容性元件時，所述多個電容性元件周期性地接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲或第二層加熱絲的區域。

可選地，所述供電迴路對射頻信號等效爲開路或短路的同時，所述供電迴路對加熱絲的供電保持通路。

可選地，與所述加熱組件連接的電源是交流或者直流供電的電源。

可選地，所述電感性元件包含射頻扼流圈。

本發明的另一個技術方案是提供一種等離子體處理裝置中抗射頻干擾的方法，感應線圈與射頻源連接，在射頻源的激勵下所産生的感應磁場，透過將感應線圈與反應腔隔開的介質窗，耦合到真空的反應腔內，使腔內的反應氣體受到激發産生用於處理基板的等離子體；位於介質窗上方、感應線圈下方的加熱裝置，包含一個或多個加熱組件，每個加熱組件的兩端與電源連接形成供電迴路，使加熱組件中的加熱絲産生熱量，對介質窗進行加熱；

所述加熱裝置是上述任意一種等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中的每個加熱組件包含：

一個或多個電感性元件；所述電感性元件串聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使所述供電迴路對射頻信號等效爲開路，以避免所述感應磁場耦合到供電迴路中形成感應電動勢；或者，

一個或多個電容性元件；所述電容性元件並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使供電迴路對射頻信號等效爲短路，以降低所述感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢。

可選地，每個加熱組件包含的電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將供電迴路所對應的磁通面積减小，以降低所述感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢。

可選地，每個加熱組件有一個電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低所述感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；

所述子區域，包含：

第一子區域，對應於由爲加熱組件供電的電源一端、加熱組件的第一端到電容性元件的第一端之間的加熱絲、電容性元件、電容性元件的第二端到加熱組件的第二端，及該電源另一端所圍成的區域；

第二子區域，從電容性元件的第一端，經由第一子區域以外的加熱絲，到電容性元件的第二端所圍成的區域。

可選地，每個加熱組件有多個電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低所述感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；

所述子區域，包含：

第一子區域，對應於由爲加熱組件供電的電源一端、加熱組件的第一端到最近一個電容性元件的第一端之間的加熱絲、所述最近一個電容性元件、所述最近一個電容性元件的第二端到加熱組件的第二端，及該電源另一端所圍成的區域；

若干個第二子區域，每個第二子區域對應於由相鄰的兩個電容性元件及連接在其之間的加熱絲圍成的區域；

第三子區域，對應於從最遠一個電容性元件的第一端，經由第一子區域、第二子區域以外剩餘的加熱絲、所述最遠一個電容性元件，到所述最遠一個電容性元件的第二端所圍成的區域；

其中，所述最近一個電容性元件是位置最靠近加熱組件與電源連接端的一個電容性元件；所述最遠一個電容性元件是位置最遠離加熱組件與電源連接端的一個電容性元件。

與現有技術相比，本發明所述等離子體處理裝置中的加熱裝置及抗射頻干擾方法，其優點在於：

ICP裝置的感應線圈産生的電磁場耦合到下方的加熱組件中，本發明在每個加熱組件對應的供電迴路中，串聯地接入電感性元件，使所述供電迴路對耦合來的射頻信號等效爲開路，避免産生感應電動勢。或者，本發明在每個加熱組件對應的供電迴路中，將電容性元件並聯地接入到所述供電迴路中，使供電迴路對射頻信號等效爲短路；與原先一個加熱組件由一長段加熱絲圍成的區域相比，本發明通過電容性元件的並聯接入，將加熱絲分成了多段，使得一個加熱組件的供電迴路被劃分形成多個閉合迴路，每個閉合迴路的磁通面積，遠遠小於整段加熱絲圍成的區域所對應的磁通面積，從而本發明可以有效降低整個供電迴路所産生的感應電動勢。因此，本發明可以降低或消除射頻干擾，避免高電壓或高電流沿著加熱絲進入到供電迴路，對電源控制部分産生干擾。

與原先在加熱組件及其電源之間單獨設置濾波裝置相比，本發明的示例，將電感性元件或電容性元件接入到供電迴路中對應於加熱絲的區域，與加熱絲直接電性連接。還可以使多個電感性元件或多個電容性元件在對應於加熱絲的區域內分散地布置，形成多點開路或多點短路的狀態，使供電迴路整體的等效開路或短路效果更好，並且可以更好地適應元件及其接入加熱絲時的布置空間、發熱情况等，使元件選擇的範圍更大，也更容易布置，减少對ICP裝置原有布置的改動。

圖1是一電感耦合型的等離子體處理裝置（ICP）的結構示意圖。ICP處理裝置設有真空的反應腔，其包含一大致爲圓柱形的反應腔側壁50；反應腔側壁50上方設置一介質窗40（例如以陶瓷材料製成），介質窗40上方設置平面的感應線圈30（例如是螺旋型），射頻源32通過射頻匹配網路31將射頻電壓施加到感應線圈30上；在射頻源32激勵下産生的感應磁場透過介質窗40進入反應腔，並在反應腔中産生變化的電場，該電場將充入到反應腔內的反應氣體電離形成等離子體60，用於對放置在反應腔內底部基座70處的基板80進行蝕刻、沉積等各種工藝處理。反應腔的下方還設置一排氣泵90，用於將反應副産物排出真空反應腔，維持反應腔的真空環境。

在介質窗40的上方、感應線圈30的下方設置一個或多個加熱組件10；每個加熱組件10包含加熱絲12（如電阻絲），加熱絲12的兩端連接直流或交流的電源20，如圖2所示，輸入電流I_in 從電源20流入加熱絲12的一端，輸出電流I_out 從加熱絲12的另一端流出回到電源20，形成完整的閉合迴路。電流通過加熱絲12産生熱量，對介質窗進行加熱，使反應腔處於恆定的溫度，保持基板處理速率的一致性和均一性。

根據楞次定律，閉合線圈內産生的感應電動勢是正比於磁場强度（磁通量）和線圈內閉合區域面積的變化率。上述的ICP處理裝置中，每個加熱組件的加熱絲12與其電源20組成閉合迴路X，雖然該閉合迴路X的面積（大部分對應於加熱絲12圍成的區域）是固定的，一般不會發生變化；但是，如圖3所示，由於采用交流射頻源，經感應線圈30産生較强的高頻交變磁場E，磁場方向會隨著電流方向的改變而改變，這就引起穿過加熱絲所在閉合迴路內的磁通量發生變化，從而産生感應電動勢和感應電流，這些感應電流又進一步感應産生次生交變磁場F，其磁場方向與感應線圈30産生的電磁場方向相反，抵消了一部分感應線圈30産生的本來會向下穿過介質窗進入反應腔的電磁場，這會導致耦合效率的大幅降低。

圖3中符號A表示感應線圈30在結構圖（左）與磁場形成原理圖（中）的對應關係，符號B表示加熱裝置在上述兩圖中的對應關係；符號C表示其中一個加熱組件10的加熱絲，在加熱絲圖案（右）與磁場形成原理圖（中）的對應關係，符號D表示加熱絲所在閉合迴路在上述兩圖中的對應關係。

感應線圈産生的電磁場會耦合到加熱組件中，使感應電流沿著加熱絲進入到其供電迴路的電源控制部分，産生差模干擾。這些感應電流流過加熱絲還會發熱，形成的熱量受感應電流大小影響，最終使得加熱組件産生的熱量既要受外部加熱源的控制，也受感應線圈産生的電磁場强度的影響。感應線圈産生的電磁場强度，需要能根據等離子處理工藝的要求進行隨意設置，但是介質窗上的溫度分布需要相對較穩定的控制，不能快速突變，否則會因爲頻繁的熱膨脹收縮而開裂。所以業界需要可以避免感應線圈處的電磁場對加熱組件産生干擾的技術，以實現對介質窗上溫度的精確控制。

通常地，一方面通過改變加熱絲的布線圖案（pattern），例如盡可能地减少每個加熱絲所在閉合迴路的面積，來减少耦合降低干擾。另一方面，通過在加熱絲及爲其供電的電源之間，額外增加一個獨立的濾波裝置（圖4），以阻斷耦合到加熱絲的電磁場進入到供電迴路的電源控制部分，來减少或消除上述的差模干擾。可見，目前對加熱絲的布線圖案設計，與對濾波裝置的設計是相互獨立的，沒有將兩者集成到一個電路設計中進行考慮。這樣不僅增加了設備結構的複雜性，而且獨立的濾波裝置必須能承受住沿加熱絲耦合過來的高電壓或高電流的射頻干擾，則對該濾波裝置中的元件要求更高（如需要更高的阻抗值、更長久的使用壽命等等），成本也將相應提高。

配合參見圖1所示，本發明提供一種電感耦合型的等離子體處理裝置（ICP），設有真空的反應腔；該反應腔包含一大致爲圓柱形的反應腔側壁50，側壁一側開設有傳片口（圖未示出），用於取放基板80；反應腔側壁50上方設有一介質窗40（例如以陶瓷材料製成）；介質窗40上方設有平面的感應線圈30（如螺旋型），射頻源32通過射頻匹配網路31將射頻電壓施加到感應線圈30上；在射頻源32激勵下産生的感應磁場，以磁場耦合形式透過介質窗40進入反應腔，在反應腔中由該感應磁場産生的變化電場將充入到反應腔內的反應氣體電離形成等離子體60，用於對放置在反應腔內底部基座70處的基板80進行蝕刻、沉積等各種工藝處理。反應腔的下方還設置一排氣泵90，用於將反應副産物排出真空反應腔，維持反應腔的真空環境。

本發明提供的一種加熱裝置，位於介質窗40的上方，感應線圈30的下方；所述加熱裝置包含一個或多個加熱組件10，每個加熱組件10的兩端與電源20連接，形成加熱組件10的供電迴路，使加熱組件10中的加熱絲産生熱量，對介質窗40進行加熱。設有多個加熱組件10時，每個加熱組件10有各自對應的電源20；這些電源20，可以是獨立的多個供電裝置，也可以是同一個電源裝置中的多個供電單元。所述電源20是交流或者直流供電的電源。

爲了减少或消除射頻干擾，每個加熱組件10中，如圖7或圖8所示，將電感性元件13串聯地接入到供電迴路中，使供電迴路對射頻源耦合過來的射頻信號等效爲開路，避免産生感應電動勢；或者，如圖9或圖10所示，將電容性元件14並聯地接入到供電迴路中，使供電迴路對射頻信號等效爲短路，由此在供電迴路內劃分形成面積較小的多個閉合迴路，從而减少了磁通面積，降低整個供電迴路所産生的感應電動勢（圖9中同時示出其中一個電容性元件14接入時的放大圖G，對圖9、圖10的示例均可適用）。供電迴路對射頻信號等效爲開路或短路的同時，供電迴路對加熱絲12的供電仍保持通路，使加熱絲12可以産生熱量，對介質窗的溫度進行控制。

優選的示例中，每個電感性元件13的兩端或每個電容性元件14的兩端，分別與加熱絲12直接電性連接，將每個加熱組件10中的加熱絲12分成若干段。即，本例是將電感性元件13或電容性元件14，接入到供電迴路中對應於加熱絲12的區域。而這不是對電感性元件13或電容性元件14接入位置的限制，可以根據需要，將一部分電感性元件13或者電容性元件14接入到供電迴路中加熱絲12區域以外的其他位置，例如設置到電源20處，或接入到電源20與加熱組件10之間，等等。

每個供電迴路中，可以串聯地接入一個或多個電感性元件13（分別參見圖7、圖8）。如圖8所示，有多個電感性元件13時，將其在對應於加熱絲12的區域內分散地布置，形成多點開路的狀態，使供電迴路整體的等效開路效果更好。一些示例中，電感性元件13是周期性布置的。

爲了能在接入電感性元件13的接入點等效爲開路，電感性元件13需有足够大的阻抗值。若某供電迴路接入一個電感性元件13時，該電感性元件13的阻抗值，例如是該供電迴路中的加熱絲12在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上。若某個供電迴路接入有多個電感性元件13時，每個電感性元件13的阻抗值，分別是該供電迴路中的加熱絲12在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上。

假設沒有接入電感性元件13時，一個加熱組件10包含的加熱絲12，在射頻源的射頻頻率下的阻抗值爲5Ω；則，所接入的每個電感性元件13的阻抗值優選在500Ω以上。一個供電迴路中的多個電感性元件13，其各自的阻抗值可以是相同的，也可以是不同的。

每個供電迴路中，可以並聯地接入一個或多個電容性元件14。如圖9或圖10所示，多個電容性元件14在對應於加熱絲12的區域內分散地布置；一些示例中，電容性元件14是周期性布置的。

爲了能在接入電容性元件14的接入點等效爲短路，電容性元件14需有足够大的阻抗值。某個供電迴路接入一個電容性元件14時，該電容性元件14的阻抗值，足以使其所在的供電迴路相對於射頻源的射頻頻率等效爲短路。某個供電迴路接入有多個電容性元件14時，使該供電迴路中對應每個電容性元件14的接入點，對於射頻源的射頻頻率均等效爲短路，實現多點短路。

ICP裝置中，射頻源的射頻頻率例如爲13.56MHz、2MHz或60MHz等。可以使用阻抗值在千歐級的電感性元件13或電容性元件14。可以使用射頻扼流圈（RF choke）作爲所述的電感性元件13。如果以電感性元件13或電容性元件14所在的接入點等效爲開路或短路的效果爲主，則電感性元件13的電感值或電容性元件14的電容值可以設計的盡可能大。

示例地，電感性元件13的電感值是幾十微亨（μH）。電容性元件的電容值例如在2200pf以上，某供電迴路接入一個電容性元件時，該電容性元件的電容值在2200pf以上；接入有多個電容性元件時，每個電容性元件的電容值在2200pf以上。

在實際應用時，還可以考慮這些接入元件的體積及在ICP裝置中布置加熱絲和這些元件的空間位置，考慮元件本身的發熱情况、元件接入後通過加熱絲的電流值和加熱絲的發熱情况，考慮對元件參數要求不同造成的成本差異等因素，來選擇合適的電感性元件或電容性元件接入。類似地，除了實現多點開路或多點短路狀態，使供電迴路整體有更好的抗干擾效果以外，設置多個電感性元件或電容性元件並使其分散（如周期性）布置，也是考慮了上述實際應用時的情况。這樣使得元件選擇的範圍更大，也更方便將其布置到ICP裝置現有的空間中，避免對ICP裝置的其他設備做過多的改動。

一些示例中，如圖11所示，使每個加熱組件10中的加熱絲12，分爲第一層加熱絲181、第二層加熱絲182，和將兩者導電連接的加熱絲連接部分183。第一層加熱絲181的第一端爲電源輸入端，第二層加熱絲182的第一端爲電源輸出端，分別與電源連接；第一層加熱絲181的第二端、第二層加熱絲182的第二端，與加熱絲連接部分183的兩端分別連接。其中，第一層加熱絲181、第二層加熱絲182的形狀大致相同，兩者以極小的間距在同一平面錯開布置，以减少磁通面積。在一個ICP裝置中，可以布置一個或多個這樣的加熱組件10。

圖11是含雙層加熱絲的加熱組件10的一個示例。圖5、圖6是另外的兩個示例，圖7~圖10分別是在這兩個示例基礎上接入電感性元件或電容性元件時的情况。例如，每個加熱組件10的第一層加熱絲181、第二層加熱絲182各自展開時，形成爲連續的若干個凸齒；這些凸齒可以是周期排布的，也可以沒有特定的配布規律；相鄰凸齒的幅度可以是相同的（圖8或圖10），也可以是不同的（圖7或圖9）；凸齒的齒型可以是矩形（圖7~圖10）、梯形（圖11）或其他的形狀。所述加熱組件10（保持其中兩層加熱絲12的凸齒形）再被整體製成適合布置在ICP裝置中的形狀。例如圖4所示，將分別製成半圓弧形的兩個加熱組件10在一個平面相對布置；或者，還可以設置另外兩個半圓弧形的加熱組件10，使其相對並布置在由前兩個加熱組件10圍成的區域之內，形成內外兩圈（圖未示出）。可以用類似的方式，將加熱組件10或其中周期布置的加熱絲單元製成其他形狀，或者在一個ICP裝置中布置其他數量的加熱組件10，本發明對此不作限制。

配合圖11與圖7~圖10所示，上述示例的加熱組件10接入抗射頻干擾的元件時，電感性元件13可以通過以下至少一種方式接入供電迴路：串聯在第一層加熱絲181中（圖未示出）；串聯在第二層加熱絲182中（圖8）；作爲加熱絲連接部分183，將第一層加熱絲181與第二層加熱絲182導電連接（圖7或圖8）。接入電容性元件14時，電容性元件14一端連接至第一層加熱絲181，另一端連接至第二層加熱絲182（圖9或圖10）。

加熱組件10包含多個電感性元件13時，多個電感性元件13分散地（如周期性地）接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲181或第二層加熱絲182的區域（圖18）。加熱組件10包含多個電容性元件14時，多個電容性元件14分散地（如周期性地）接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲181或第二層加熱絲182的區域（圖9或圖10）。

每個加熱組件10包含的多個電容性元件14，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲12的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；如圖10所示，所述子區域，包含：第一子區域15，對應於由爲加熱組件10供電的電源20一端、加熱組件10的第一端到最近一個電容性元件14的第一端之間的加熱絲12、最近一個電容性元件14及其第二端到加熱組件10的第二端，及該電源20另一端所圍成的區域；若干個第二子區域16，每個第二子區域16對應於由相鄰的兩個電容性元件14及連接在其之間的加熱絲12圍成的區域；第三子區域17，對應於從最遠一個電容性元件14的第一端，經由第一子區域15、第二子區域16以外剩餘的加熱絲12，到最遠一個電容性元件14及其第二端所圍成的區域；其中，最近一個電容性元件14是位置最靠近加熱組件10第一、第二端（即加熱組件10與電源20連接端）的一個電容性元件14；最遠一個電容性元件14是位置最遠離加熱組件10第一、第二端（即加熱組件10與電源20連接端）的一個電容性元件14。圖10中標記的第一、第二、第三子區域劃分關係亦可適用於圖9的示例，不再在圖9重複標記。

每個加熱組件10有一個電容性元件14，將其並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲12的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分形成的成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；所述子區域，包含：第一子區域，對應於由爲加熱組件10供電的電源20一端、加熱組件10的第一端到電容性元件14的第一端之間的加熱絲12、電容性元件14及其的第二端到加熱組件10的第二端，及該電源20另一端所圍成的區域；第二子區域，從電容性元件14的第一端，經由第一子區域以外的加熱絲12，到電容性元件14及其的第二端所圍成的區域。

儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認爲是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。

10:加熱組件 12:加熱絲 13:電感性元件 14:電容性元件 15:第一子區域 16:第二子區域 17:第三子區域 181:第一層加熱絲 182:第二層加熱絲 183:加熱絲連接部分 20:電源 30:感應線圈 31:射頻源 32:射頻匹配網路 40:介質窗 50:反應腔側壁 60:等離子體 70:底部基座 80:基板 90:排氣泵

圖1是電感耦合型的等離子體處理裝置的結構示意圖；圖2是加熱絲的示意圖；圖3是磁場發生及形成干擾的原理圖；圖4是現有技術中抗干擾的原理示意圖；圖5、圖6是兩種加熱絲的圖案設計結構；圖7、圖8是本發明中兩種電感性元件接入加熱組件，與圖5、圖6所示加熱絲連接的示意圖；圖9、圖10是本發明中電容性元件接入加熱組件，與圖5、圖6所示加熱絲連接的示意圖；圖11是加熱組件中布置雙層加熱絲的示意圖。

10:加熱組件

12:加熱絲

13:電感性元件

Claims

一種等離子體處理裝置中的加熱裝置，該等離子體處理裝置包含：一感應線圈，與一射頻源連接，在該射頻源的激勵下産生感應磁場；一真空的反應腔，該反應腔內的反應氣體在感應磁場的作用下産生等離子體，對該反應腔內的基板進行處理；一介質窗，位於該反應腔的頂部，將位於該介質窗上方的該感應線圈與該反應腔隔開；以及包含一個或多個加熱組件的該加熱裝置，位於該介質窗的上方，該感應線圈的下方；每個該加熱組件的兩端與電源連接形成供電迴路，使該加熱組件中的加熱絲産生熱量，對該介質窗進行加熱，其中，每個該加熱組件，包含：一個或多個電感性元件；該電感性元件串聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使該供電迴路對射頻信號等效爲開路；或者，一個或多個電容性元件；該電容性元件並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使供電迴路對射頻信號等效爲短路。
如請求項1所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，每個供電迴路接入有一個該電感性元件時，該電感性元件的感抗值，使該供電迴路對於射頻源的射頻頻率等效爲開路；每個供電迴路接入有多個該電感性元件時，使供電迴路中對應每個該電感性元件的接入點，對於射頻源的射頻頻率均等效爲開路，實現多點開路。
如請求項1所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，每個供電迴路接入有一個該電容性元件時，該電容性元件的阻抗值，使該供電迴路對於射頻源的射頻頻率等效爲短路；每個供電迴路接入有多個該電容性元件時，使供電迴路中對應每個該電容性元件的接入點，對於射頻源的射頻頻率均等效爲短路，實現多點短路。
如請求項2所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，每個供電迴路接入有一個該電感性元件時，該電感性元件的阻抗值，是該供電迴路中的加熱絲在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上；每個供電迴路接入有多個該電感性元件時，每個該電感性元件的阻抗值，是該供電迴路中的加熱絲在射頻源的射頻頻率下的阻抗值的100倍以上。
如請求項3所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，每個供電迴路接入有一個該電容性元件時，該電容性元件的電容值在2200pf以上；每個供電迴路接入有多個該電容性元件時，每個該電容性元件的電容值在2200pf以上。
如請求項2~5中任意一項所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該射頻源的射頻頻率爲13.56MHz、2MHz或60MHz。
如請求項1所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，每個該加熱組件中的加熱絲，包含：形狀相同的第一層加熱絲和第二層加熱絲，兩者位置接近且在同一平面錯開；加熱絲連接部分，將第一層加熱絲與第二層加熱絲導電連接；其中，第一層加熱絲的第一端爲電源輸入端，第二層加熱絲的第一端爲電源輸出端，分別與電源連接；第一層加熱絲的第二端、第二層加熱絲的第二端，與加熱絲連接部分的兩端分別連接。
如請求項7所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該電容性元件一端連接至第一層加熱絲，另一端連接至第二層加熱絲。
如請求項7所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該電感性元件通過以下至少一種形式接入供電迴路中：串聯在第一層加熱絲中；串聯在第二層加熱絲中；作爲加熱絲連接部分，將第一層加熱絲與第二層加熱絲導電連接。
如請求項1或7~9中任意一項所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該加熱組件包含多個該電感性元件時，多個該電感性元件周期性地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域；該加熱組件包含多個該電容性元件時，多個該電容性元件周期性地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域。
如請求項7~9中任意一項所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該加熱組件包含多個該電感性元件時，多個該電感性元件周期性地接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲或第二層加熱絲的區域；該加熱組件包含多個該電容性元件時，多個該電容性元件周期性地接入至供電迴路中對應於第一層加熱絲或第二層加熱絲的區域。
如請求項1所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該供電迴路對射頻信號等效爲開路或短路的同時，該供電迴路對加熱絲的供電保持通路。
如請求項1或7所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，與該加熱組件連接的電源是交流或者直流供電的電源。
如請求項1所述等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中，該電感性元件包含射頻扼流圈。
一種等離子體處理裝置中抗射頻干擾的方法，感應線圈與射頻源連接，在射頻源的激勵下所産生的一感應磁場，透過將感應線圈與反應腔隔開的介質窗，耦合到真空的反應腔內，使腔內的反應氣體受到激發産生用於處理基板的等離子體；位於介質窗上方、感應線圈下方的加熱裝置，包含一個或多個加熱組件，每個加熱組件的兩端與電源連接形成供電迴路，使加熱組件中的加熱絲産生熱量，對介質窗進行加熱；其中，該加熱裝置是請求項1~14中任意一項該等離子體處理裝置中的加熱裝置，其中的每個加熱組件包含：一個或多個電感性元件；該電感性元件串聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使該供電迴路對射頻信號等效爲開路，以避免該感應磁場耦合到供電迴路中形成感應電動勢；或者，一個或多個電容性元件；該電容性元件並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域，使供電迴路對射頻信號等效爲短路，以降低該感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢。
如請求項15所述等離子體處理裝置中抗射頻干擾的方法，其中，每個加熱組件包含的該電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將供電迴路所對應的磁通面積减小，以降低該感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢。
如請求項16所述等離子體處理裝置中抗射頻干擾的方法，其中，每個加熱組件有一個該電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低該感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；該子區域，包含：第一子區域，對應於由爲加熱組件供電的電源一端、加熱組件的第一端到該電容性元件的第一端之間的加熱絲、該電容性元件、該電容性元件的第二端到加熱組件的第二端，及該電源另一端所圍成的區域；第二子區域，從該電容性元件的第一端，經由第一子區域以外的加熱絲，到該電容性元件的第二端所圍成的區域。
如請求項16所述等離子體處理裝置中抗射頻干擾的方法，其中，每個加熱組件有多個該電容性元件，並聯地接入至供電迴路中對應於加熱絲的區域時，將對應於整個供電迴路的磁通面積進一步劃分成多個子區域所對應的磁通面積，從而降低該感應磁場耦合到供電迴路時所形成的感應電動勢；該子區域，包含：第一子區域，對應於由爲加熱組件供電的電源一端、加熱組件的第一端到一最近一個電容性元件的第一端之間的加熱絲、該最近一個電容性元件、該最近一個電容性元件的第二端到加熱組件的第二端，及該電源另一端所圍成的區域；若干個第二子區域，每個第二子區域對應於由相鄰的兩個該電容性元件及連接在其之間的加熱絲圍成的區域；第三子區域，對應於從一最遠一個電容性元件的第一端，經由第一子區域、第二子區域以外剩餘的加熱絲、該最遠一個電容性元件，到該最遠一個電容性元件的第二端所圍成的區域；其中，該最近一個電容性元件是位置最靠近加熱組件與電源連接端的一個該電容性元件；該最遠一個電容性元件是位置最遠離加熱組件與電源連接端的一個該電容性元件。