[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體處理裝置及處理基片的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610258929.3
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107305832A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃允文
• 申請（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 張靜潔,徐雯瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電感耦合等離子體裝置的加熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

等離子體反應(yīng)器或反應(yīng)腔在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，并廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路、平板顯示器，發(fā)光二極管（LED），太陽能電池等的制造工業(yè)內(nèi)。在等離子體反應(yīng)腔中通常會施加一個射頻電源以產(chǎn)生并維持等離子體于反應(yīng)腔中。其中，有許多不同的方式施加射頻功率，每個不同方式的設(shè)計都將導(dǎo)致不同的特性，比如效率、等離子解離、均一性等等。其中，一種設(shè)計是電感耦合（ICP）等離子體反應(yīng)腔腔。

在電感耦合等離子反應(yīng)腔中，一個通常是線圈狀的天線用于向反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)射射頻能量。為了使來自天線的射頻功率耦合到反應(yīng)腔內(nèi)，在天線下方放置一個射頻窗。射頻窗通常由氧化硅或者氧化鋁制成，能夠讓高頻磁場穿過同時密封反應(yīng)器頂部。反應(yīng)腔內(nèi)可以處理各種基片，比如硅基片等，基片被固定在靜電夾盤上，等離子體在基片上方產(chǎn)生。由于反應(yīng)器內(nèi)部等離子體分布不均勻，射頻窗的熱量也會不均勻的被導(dǎo)走，所以射頻窗上整體會出現(xiàn)不均勻的溫度分布，這對下方等離子體處理均一性的改善帶來不利影響，嚴(yán)重時溫度梯度過大還會造成射頻窗開裂。為了改善溫度均一性通常會在射頻窗上設(shè)置一個加熱裝置以補(bǔ)償下方溫度的不均勻。

射頻窗（RF window）對于刻蝕工藝的順利進(jìn)行至關(guān)重要，因為射頻窗下表面直接接觸等離子體，且沉積在射頻窗下表面上的化學(xué)物質(zhì)會影響半導(dǎo)體晶片上的刻蝕質(zhì)量。另一方面，等離子體能夠升溫射頻窗，使得溫射頻窗溫度上下波動，并導(dǎo)致射頻窗溫度不均勻。現(xiàn)有技術(shù)中加熱器通常采用較厚加熱絲，連接到外部電源進(jìn)行加熱。但是加熱絲無法有效地將產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到整個射頻窗表面上，所以對溫度均勻性的改善有限。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還有利用導(dǎo)熱膠將加熱部件黏貼在射頻窗的上表面進(jìn)行加熱的方式。這種方式能夠增加加熱部件與射頻窗的貼合程度，提高加熱部件的熱量傳導(dǎo)到射頻窗的效率。但是，由于對基片進(jìn)行等離子體處理工藝中，位于反應(yīng)腔內(nèi)部的射頻窗下表面會沉積顆粒污染物，需要定期進(jìn)行清潔，清潔的方法通常為高溫烘烤或化學(xué)液體浸泡等，都會對加熱部件造成損傷。因此，加熱裝置也需要定期進(jìn)行替換，不僅大大增加了設(shè)備的成本，同時由于黏貼加熱部件的黏貼物附著在射頻窗的上表面難以去除，使得后續(xù)加熱部件與射頻窗之間存在孔隙，降低了加熱部件的熱傳導(dǎo)率。

發(fā)明內(nèi)容

一種半導(dǎo)體處理裝置，包括由頂板及反應(yīng)腔側(cè)壁圍成的密封的反應(yīng)腔，所述頂板構(gòu)成射頻窗；基片支撐裝置，其設(shè)置于所述反應(yīng)腔內(nèi)的所述射頻窗下方；射頻功率發(fā)射裝置，其設(shè)置于所述反應(yīng)腔外部，以發(fā)射射頻能量到所述反應(yīng)腔內(nèi)；反應(yīng)氣體注入裝置，其用于向所述反應(yīng)腔內(nèi)供應(yīng)反應(yīng)氣體；加熱薄膜，緊鄰所述射頻窗上表面設(shè)置，包括加熱絲及包覆所述加熱絲的絕緣材料層；所述加熱薄膜上設(shè)置開口，一排氣裝置通過所述開口將所述加熱薄膜與所述射頻窗上表面間的氣體排出，使所述加熱薄膜在大氣壓強(qiáng)的作用下與所述射頻窗貼合在一起。

優(yōu)選的，所述開口與所述排氣裝置之間設(shè)置一連接頭，所述連接頭與所述開口之間密封設(shè)置。

優(yōu)選的，所述加熱薄膜面積小于等于所述射頻窗的面積。

優(yōu)選的，所述加熱絲為薄片狀結(jié)構(gòu)，所述薄片狀加熱絲厚度小于1mm。

優(yōu)選的，所述加熱薄膜上設(shè)置若干個開口，每個開口連接一個連接頭。

優(yōu)選的，所述若干個開口均勻分布在所述加熱薄膜上。

優(yōu)選的，所以若干個連接頭分別連接一個排氣裝置或者連接同一個排氣裝置。

優(yōu)選的，所述加熱薄膜的邊緣區(qū)域設(shè)置密封部件，所述密封部件阻止加熱薄膜邊緣區(qū)域的氣體進(jìn)入所述加熱薄膜與射頻窗之間。

優(yōu)選的，所述密封部件上方設(shè)置壓板。

優(yōu)選的，所述加熱薄膜的邊緣區(qū)域設(shè)置壓板。

優(yōu)選的，所述排氣裝置為真空泵或真空發(fā)生器。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種在半導(dǎo)體處理裝置內(nèi)處理基片的方法，所述方法在上述反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，包括下列步驟：

放置待處理基片于基片支撐裝置上，向反應(yīng)腔內(nèi)提供反應(yīng)氣體；

施加射頻功率至射頻窗上方的天線，射頻功率經(jīng)射頻窗耦合到反應(yīng)腔內(nèi)將反應(yīng)氣體激發(fā)為等離子體；

在等離子體對基片進(jìn)行處理過程中，保持排氣裝置對加熱薄膜的開口抽真空，以保證所述加熱薄膜在大氣壓強(qiáng)的作用下與所述射頻窗的緊密貼合。