[發明專利]一種絕緣材料窗及其制造方法以及電感耦合等離子體處理裝置

在審

• 申請號: 201910499413.1
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN112071734A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 左濤濤;龐曉貝
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01J9/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

提供了一種用于電感耦合等離子體處理裝置的絕緣材料窗部件，包括：絕緣材料窗、電感耦合線圈和加熱器層，所述電感耦合線圈的底面貼合在所述絕緣材料窗的上表面，所述加熱器層設置在所述電感耦合線圈上方，其中，所述電感耦合線圈與所述加熱器層之間包括一絕緣層。該絕緣材料窗部件使得電感耦合線圈的射頻耦合不會受到加熱器層的影響，使得等離子分布保持均勻性。

技術領域

本發明涉及等離子處理裝置，特別涉及一種等離子體處理裝置的絕緣窗。

背景技術

近年來，隨著半導體制造工藝的發展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體技術(Plasma Technology)得到了極為廣泛的應用。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并引入電子流，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等離子體，產生的等離子體可被用于各種半導體制造工藝，例如沉積工藝(如化學氣相沉積)、刻蝕工藝(如干法刻蝕)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片。反應腔頂部為絕緣材料窗，通常絕緣材料窗是由石英等陶瓷材料制成。絕緣材料窗上方設置有連接到射頻電源的射頻線圈，這些線圈作為天線產生射頻電磁場，電磁場能夠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。在基片處理的過程中，絕緣材料窗的溫度從室溫逐漸升高到大約為120度的處理溫度并維持在該處理溫度。由于絕緣材料窗的溫度變化，使得基片的處理效果前后不均一。為了彌補這種不均一性，需要加熱器在基片處理的初始階段就將絕緣材料窗加熱到并保持在處理溫度。

發明內容

一方面，本發明提供一種用于電感耦合等離子體處理裝置的絕緣材料窗部件，包括：絕緣材料窗；電感耦合線圈，所述電感耦合線圈的底面貼合在所述絕緣材料窗的上表面；加熱器層，所述加熱器層設置在所述電感耦合線圈上方，其中，所述電感耦合線圈與所述加熱器層之間包括一絕緣層。

可選地，所述電感耦合線圈通過涂敷方式直接形成在所述絕緣材料窗的上表面，所述涂敷方式包括等離子濺射涂敷。

可選地，所述電感耦合線圈通過沉積方式直接形成在所述絕緣材料窗的上表面，所述沉積方式包括物理氣相沉積或化學氣相沉積。

可選地，所述電感耦合線圈通過印刷方式直接形成在所述絕緣材料窗的上表面，所述印刷方式包括絲網印刷或3D印刷。

可選地，所述絕緣層覆蓋所述電感耦合線圈和電感耦合線圈之間的間隙。

可選地，所述絕緣層與所述電感耦合線圈之間存在間隙。

可選地，所述絕緣層的厚度大于0.5mm。

可選地，所述絕緣層為氧化鋁或氮化鋁。

可選地，所述電感耦合線圈為銅或鎢。

可選地，所述電感耦合線圈是平面結構。

可選地，所述電感耦合線圈是包括多層線圈的立體結構。

可選地，所述電感耦合線圈包括三層結構，其中，底部線圈位于底部層，中間層是介質層，第一線圈和第二線圈位于頂部層；第一線圈的第一端連接到射頻電源，第一線圈的第二端通過第一連接部連接到底部線圈的第一端，底部線圈的第二端通過第二連接部連接到第二線圈的第一端，第二線圈的第二端連接到接地端，第一連接部和第二連接部分別穿過介質層；第一線圈和第二線圈之間在徑向上存在間隙，并且第一線圈和第二線圈在底部層上的投影處于底部線圈內。