用于等离子处理装置的加热器制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于等离子处理装置的加热器，该等离子反应器包括反应腔，反应腔顶部为绝缘窗，绝缘窗上依次设有加热器和线圈，加热器包括金属屏蔽防护层和加热电阻层；金属屏蔽防护层完全覆盖加热电阻层，等离子处理装置的线圈发出的射频功率依次穿过金属屏蔽防护层与加热电阻层进入等离子处理装置的反应腔；金属屏蔽防护层的电阻小于电热器的电阻。本发明专利技术在加热电阻层上覆盖电阻低于加热电阻层阻抗的金属屏蔽防护层，金属屏蔽防护层替代加热电阻层对线圈射频功率产生电容耦合，金属屏蔽防护层的低阻抗减小射频功率由于电容耦合在金属屏蔽防护层上产生的耦合电流，降低射频功率因电容耦合而造成的功率损失，避免了对源功率的磁场造成更多影响。

【技术实现步骤摘要】
用于等离子处理装置的加热器
本专利技术涉及一种半导体刻蚀技术，具体涉及一种用于电感耦合等离子体反应腔上的加热器。
技术介绍
电感耦合等离子体（Inductivelycoupledplasma，ICP）反应腔需要维持恒定的温度来提供一致的刻蚀速率和晶圆表面刻蚀的均一性，其中对反应腔顶棚（chamberlid）的加热也是非常重要的环节。目前，现有技术中对反应腔盖子的加热方式主要采用电阻加热方式，在反应腔盖子上设置加热组件（heaterelement），对加热组件通电使其产生热能从而进行加热，这种加热方式能够提供优良的加热能力，但其缺点在于，会吸收电感耦合等离子体线圈（ICPcoil）一部分的源功率（sourcepower），从而导致耦合效率的大幅降低。如图1所示，当电感耦合等离子体线圈101在工作的时候，线圈101所产生的射频（RF）会有电压分布，在线圈输出的射频（RF）电场的作用下，线圈101和阻值为R的加热组件102（heaterelement）之间会产生电容耦合（capacitorcoupling）r1和r2，会造成源功率（sourcepower）损失。在线圈101上A、B两点之间有电压差，A点电压为V1，B点电压为V2，设V1>V2，在A和B两点之间和对应的加热组件102会产生耦合电流I=（V1-V2）/(r1+r2+R)。因为r1和r2是电容耦合产生的等效电阻，电阻值远大于加热组件102的电阻R，所以耦合电流I的大小与加热组件102的电阻大小几乎无关，而由于耦合电流发热I2R会导致的ICP源功率损失，所以想要减少源功率损失即需要减少R的电阻值，然而减小加热组件102的电阻值会影响加热组件102的加热效果，影响刻蚀速率和刻蚀均一性。所以业界需要一种既能使更多的射频功率耦穿过加热电阻合到下方反应腔，同时还要不影响加热电阻的加热效果的加热器设计。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于等离子处理装置的加热器，可以有效降低反应腔加热对电感耦合等离子体源功率电场产生的影响和损耗，提高耦合效率。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于等离子处理装置的加热器，该等离子反应器包括反应腔，反应腔顶部为一个绝缘窗，绝缘窗上依次设置有加热器和线圈，其特点是，所述加热器包括金属屏蔽防护层和加热电阻层，金属屏蔽防护层与加热电阻层之间设有内绝缘层；上述金属屏蔽防护层完全覆盖加热电阻层，等离子处理装置的线圈发出的射频功率依次穿过金属屏蔽防护层与加热电阻层进入等离子处理装置的反应腔；上述金属屏蔽防护层的电阻小于电热器的电阻。上述金属屏蔽防护层的形状结构与加热电阻层的形状结构相同；金属屏蔽防护层的面积等于或大于加热电阻层的面积。上述金属屏蔽防护层的电阻小于加热电阻层的电阻的二分之一。上述金属屏蔽防护层的电阻比加热电阻层的电阻小两个数量级。上述金属屏蔽防护层为薄膜状的金属层，金属屏蔽防护层的材料包含有铝和/或铜。上述加热器还包含有外绝缘层，其包覆于金属屏蔽防护层与线圈之间。上述加热器还包含有连接层，其设置于加热器朝向绝缘窗的一侧，连接层贴设于绝缘窗上；加热器通过连接层连接绝缘窗；连接层由绝缘材料制成。本专利技术加热器的金属屏蔽防护层及设有金属屏蔽防护层的加热膜和等离子处理装置和现有技术的电感耦合等离子体反应腔的加热装置相比，其优点在于，本专利技术在加热器上覆盖电阻低于加热器阻抗的金属屏蔽防护层，使等离子处理装置的线圈发出的射频功率先接触金属屏蔽防护层，金属屏蔽防护层与射频功率产生电容耦合后，射频功率再穿过电热器进入等离子处理装置的反应腔，金属屏蔽防护层用于替代加热器对线圈射频功率产生电容耦合，在金属屏蔽防护层上产生耦合电流，金属屏蔽防护层的低阻抗可以大大减小射频功率由于电容耦合在金属屏蔽防护层上产生的耦合电流，从而降低射频功率因电容耦合而造成的功率损失，同时也避免了对源功率的磁场造成更多影响。附图说明图1为线圈与发热器之间电容耦合造成功率损失的示意图；图2为电感耦合等离子体的等离子处理装置的结构示意图；图3为本专利技术设有金属屏蔽防护层的加热器的结构示意图；图4为本专利技术中加热器的局部结构示意图。具体实施方式以下结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施例。本专利技术公开了一种用于电感耦合等离子体（ICP）的等离子处理装置的加热器。如图2所示，在电感耦合等离子体的等离子处理装置的一种实施例中，等离子处理装置包含有电感耦合等离子体反应腔（ICPchamber）110，该反应腔110的形状并非限定于圆筒状，例如也可以是角筒状。在反应腔110的底部设有用于放置晶圆的支撑台120，支撑台120中可根据需要设置有用于吸附晶圆的静电卡盘，电极以及加热器或制冷剂流路等的温度调制机构等。在进行半导体处理过程中，处理室内部充满有等离子体（plasma）。反应腔110的顶部设有绝缘窗口（insulatorwindow）130，该窗口130采用石英玻璃、陶瓷或氧化铝（AL2O3）等构成。该窗口130气密安装于反应腔110顶棚（chamberlid）所形成的开口。支撑台120电路连接高压电源200和匹配网络180，并通过180电路连接偏置射频电源190。在反应腔110外部（通常为反应腔的外部上方）设有电感耦合等离子体线圈（ICPcoil）150，电感耦合等离子体线圈150电路连接匹配网络160，并通过匹配网络160电路连接高频射频电源170，电感耦合等离子体线圈150用于向反应腔发出高频射频功率，与偏置射频电源190输入反应腔110的偏置射频功率配合工作，于反应腔110内部产生耦合作用，从而使反应腔110内的晶圆进行电感耦合等离子体刻蚀工艺。线圈150的形状可以采用靠近反应腔绝缘窗的平面线圈，或采用垂直线圈。平面线圈具体可采用螺旋线圈状，该线圈对应设置于处理室的绝缘窗口150处。线圈与绝缘窗口150之间间隔设置。该线圈可采用例如铜、铝、不锈钢等的导体构成。平面线圈对线圈与反应腔窗口150之间的距离具有一定要求，在保证绝缘的前提下，平面线圈与反应腔窗口150之间的距离越小反应效果越好。而垂直线圈对线圈与反应腔窗口150之间的距离大小没有特别要求。反应腔110需要维持恒定的温度来提供一致的刻蚀速率和均一性，其中对反应腔顶棚的加热就很重要。本实施例中，采用在反应腔顶棚窗口上贴设一种薄膜状的电阻式式加热器140，来对反应腔顶棚窗进行加热。但是根据上述可知，由于电容耦合，电阻式的加热器140会吸收电感耦合等离子体线圈射频一部分的源功率（sourcepower），导致电感耦合等离子体刻蚀工艺耦合效率的大幅降低，同时导致加热器140上产生的热量受射频功率干扰，无法精确控制。如图3所示，为解决上述的问题，本专利技术公开了一种用于电感耦合等离子体（ICP）的等离子处理装置的加热器，该加热器设置于反应腔顶棚上用于接收射频功率的窗口处。该加加热器含有依次层叠设置的外绝缘层250、金属屏蔽防护层240、内绝缘层230、加热电阻层220和连接层210，该加热器的总体厚度小于1毫米。加热器设为一种薄膜结构，并贴设于反应腔顶棚的窗口上，加热器的薄膜结构为反应腔顶棚的窗口上面节省了空间。鉴于平面线圈与窗口之间的距离越小，射频功率对反应腔的耦合效率越高，加热器的薄膜结构为平面线圈提供了充足的调整空间，利于调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子处理装置的加热器，所述等离子反应器包括反应腔，反应腔顶部为一个绝缘窗，绝缘窗上依次设置有加热器和线圈，其特征在于，所述加热器包括金属屏蔽防护层和加热电阻层，金属屏蔽防护层与加热电阻层之间设有内绝缘层；所述金属屏蔽防护层完全覆盖加热电阻层，等离子处理装置的线圈发出的射频功率依次穿过金属屏蔽防护层与加热电阻层进入等离子处理装置的反应腔；所述金属屏蔽防护层的电阻小于电热器的电阻。

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子处理装置的加热器，所述等离子处理装置包括反应腔，反应腔顶部为一个绝缘窗，绝缘窗上依次设置有加热器和线圈，其特征在于，所述加热器包括金属屏蔽防护层和加热电阻层，金属屏蔽防护层与加热电阻层之间设有内绝缘层；所述金属屏蔽防护层完全覆盖加热电阻层，等离子处理装置的线圈发出的射频功率依次穿过金属屏蔽防护层与加热电阻层进入等离子处理装置的反应腔；所述金属屏蔽防护层的电阻小于电热器的电阻；所述金属屏蔽防护层与射频功率产生电容耦合。2.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述金属屏蔽防护层的形状结构与加热电阻层的形状结构相同；所述金属屏蔽防护层的面积等于或大于加热电阻层的面积。3.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，梁洁，倪图强，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31