專利名稱：腔室加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種加熱裝置及腔室加熱裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝中所用的加熱具有多種形式，選擇合理可靠的加熱裝置，對(duì)于提高載 片臺(tái)芯片的溫度均勻性，去除工藝污染物，減少反應(yīng)副產(chǎn)物有很重要的影響，對(duì)于半導(dǎo)體工 藝的可靠性和穩(wěn)定性有著重要的作用。
例如在等離子體刻蝕工藝中芯片溫度不均勻，表面刻蝕的速率不一致，易出現(xiàn)表 面形貌不均勻，容易產(chǎn)生等離子體局部不均勻現(xiàn)象，使芯片周圍熱場(chǎng)、流場(chǎng)的波動(dòng)，從而影 響等離子體工藝的均勻性與可靠性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能提高半導(dǎo)體工藝的可靠性和穩(wěn)定性的腔室加熱裝置。
本發(fā)明提供的一種腔室加熱裝置，包括:
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)和/或載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)；
所述腔室壁加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上；
所述載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在載片臺(tái)底部。
進(jìn)一步，所述的腔室加熱裝置，所述腔室壁加熱結(jié)構(gòu)包括:
第一加熱線圈、引出電極及設(shè)有空腔的腔室內(nèi)襯套；
所述腔室內(nèi)襯套是一中空的圓柱體，所述腔室內(nèi)襯套安裝在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上；
所述空腔設(shè)置在所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)、外壁之間；
所述第一加熱線圈呈螺旋狀，設(shè)置在所述空腔內(nèi)部。
進(jìn)一步，所述第一加熱線圈的圈數(shù)是2 200圈，所述第一加熱線圈的管徑為I 200_，直徑范圍為10 10000mm，螺旋間距為I IOOOmm ；
所述第一加熱線圈的管壁到腔室內(nèi)襯套壁的距離為0.5 IOmm ;
所述腔室內(nèi)襯套外壁與反應(yīng)腔室內(nèi)壁之間的距離為I 20mm ;
所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)、外壁厚均為0.5 30mm ；
所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)壁的直徑為100 5000mm ；
所述引出電極電壓Vt為5V 2000V，加熱功率Pt為I 10000W。
進(jìn)一步，所述的腔室加熱裝置，所述載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)包括:
第二加熱線圈和引出電極；所述第二加熱線圈呈平面螺旋狀，與所述引出電極連 接。
進(jìn)一步，所述第二加熱線圈的圈數(shù)是I 50圈，所述第二加熱線圈管徑為0.5 100_，直徑范圍為10 5000mm，螺旋間距為I IOOOmm ；
所述弓I出電極電壓Vs為5V 2000V，加熱功率為IW 5000W。
進(jìn)一步，所述加熱載片臺(tái)和腔室內(nèi)襯套的溫度為20 2000°C。
進(jìn)一步，所述第一加熱線圈和第二加熱線圈為內(nèi)置金屬絲加熱管、紅外加熱管、陶 瓷加熱管或石墨加熱盤。
進(jìn)一步，所述第一加熱線圈和第二加熱線圈外部的絕緣材料包括陶瓷、石英或聚 碳酸酯。
進(jìn)一步，所述腔室內(nèi)襯套采用陽極氧化鋁合金、SiC、鑰、石墨材料制作；
所述引出電極包括銅、石墨、鑰或鍍鋅鋁。
本發(fā)明提供的一種腔室加熱裝置，例如在等離子體刻蝕工藝中可以減小或避免等 離子體啟輝由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱引起的不均勻現(xiàn)象的出現(xiàn)；在等離子體啟輝條件下，本發(fā)明的 電極固定結(jié)構(gòu)沒有放氣現(xiàn)象，可以保持真空腔室對(duì)真空度的要求。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種腔室加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)的立體圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的一種腔室加熱裝置，包括腔室壁加熱結(jié)構(gòu)和/或載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)。 腔室壁加熱結(jié)構(gòu)安裝在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上；載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)安裝在載片臺(tái)底部。
其中，腔室壁加熱結(jié)構(gòu)包括第一加熱線圈、引出電極及設(shè)有空腔的腔室內(nèi)襯套。腔 室內(nèi)襯套是一中空的圓柱體，腔室內(nèi)襯套安裝在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上?？涨辉O(shè)置在腔室內(nèi)襯 套內(nèi)、外壁的之間，兩端密封。第一加熱線圈呈螺旋狀，設(shè)置在腔室內(nèi)襯套的空腔內(nèi)部，由 2 200圈組成。第一加熱線圈的管徑為I 200mm，直徑范圍為10 10000mm，螺旋間距 為I 1000mm。第一加熱線圈的管壁到腔室內(nèi)襯套壁的距離為0.5 IOmm,根據(jù)情況可調(diào) 整。腔室內(nèi)襯套外壁與反應(yīng)腔室6內(nèi)壁之間的距離為I 20mm。腔室內(nèi)襯套內(nèi)、外壁厚度 均為0.5 30_，采用陽極氧化鋁合金、SiC、鑰、石墨材料制作。腔室內(nèi)襯套內(nèi)壁的直徑為 100 5000_。弓丨出電極電壓Vt為5V 2000V，加熱功率Pt為I 10000W。
載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)包括第二加熱線圈和引出電極。第二加熱線圈呈平面螺旋結(jié)構(gòu)， 由I 50圈組成，等間距的設(shè)置在載片臺(tái)底部，與引出電極連接。第二加熱線圈的管徑為0.5 100mm，直徑范圍為10 5000mm，螺旋間距為I 1000mm。引出電極電壓Vs為5V 2000V，加熱功率為IW 5000W。
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)和載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)中，加熱載片臺(tái)和腔室內(nèi)襯套的溫度為20 2000°C，加熱均勻性根據(jù)腔室內(nèi)襯套和載片臺(tái)的有效厚度變化。第一加熱線圈和第二加熱 線圈為內(nèi)置金屬絲加熱管、紅外加熱管、陶瓷加熱管或石墨加熱盤，外部的絕緣材料包括陶 瓷、石英或聚碳酸酯。引出電極包括銅、石墨、鑰或鍍鋅鋁。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一:
結(jié)合圖1、圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種腔室加熱裝置，包括載片臺(tái)1、載片 臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2，腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3、上電極4、腔室上蓋5、反應(yīng)腔室為6、支撐盤7、上進(jìn)氣口8、下進(jìn)氣口 9及支撐環(huán)10。其中，載片臺(tái)I設(shè)置腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3的中心位置。腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3安裝在反應(yīng)腔室6的內(nèi)壁上。載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2設(shè)置在載片臺(tái)底端。上進(jìn)氣口 8 設(shè)置在腔室上蓋5上。上電極4與腔室上蓋5連接。支撐盤7固定在腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3的 底端，且通過支撐環(huán)10與載片臺(tái)I連接。
其中，腔室壁加熱結(jié)構(gòu)包括第一加熱線圈12、引出電極及設(shè)有空腔的腔室內(nèi)襯套11。腔室內(nèi)襯套11是一中空的圓柱體，腔室內(nèi)襯套11安裝在反應(yīng)腔室6的內(nèi)壁上?？涨?設(shè)置在腔室內(nèi)襯套11內(nèi)、外壁之間，兩端密封。第一加熱線圈12為螺旋狀，由2圈組成，等 間距設(shè)置在空腔中。第一加熱線圈12的管徑為1mm，螺旋直徑為50mm，螺旋間距為5mm。第 一加熱線圈12的管壁到腔室內(nèi)襯套11壁的距離為0.5mm，根據(jù)情況可調(diào)整。腔室內(nèi)襯套11外壁與反應(yīng)腔室6內(nèi)壁之間的距離為1_。腔室內(nèi)襯套11內(nèi)、外壁厚度均為2_，采用陽 極氧化鋁合金制作。腔室內(nèi)襯套11的內(nèi)壁的直徑為100mm。引出電極電壓Vt為48V，加熱 功率Pt為IOOff0
載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)包括第二加熱線圈13和引出電極。第二加熱線圈13呈平面螺旋 結(jié)構(gòu)，由2圈組成，設(shè)置在載片臺(tái)I底端的中心位置，與引出電極連接。第二加熱線圈13的 管徑為5mm，直徑為50mm。引出電極電壓Vs為48V，加熱功率為100W。
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3和載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，加熱載片臺(tái)I和腔室內(nèi)襯套11的溫度 為30°C，加熱均勻性根據(jù)腔室內(nèi)襯套11和載片臺(tái)I的有效厚度變化。第一加熱線圈12和 第二加熱線圈13均為內(nèi)置金屬絲加熱管，外部的絕緣材料為陶瓷。引出電極為銅。
當(dāng)反應(yīng)氣體由上進(jìn)氣口 8通過腔室上蓋5，進(jìn)入反應(yīng)腔室6，為防止啟輝時(shí)反應(yīng)氣 體因溫度較低，或不均勻造成反應(yīng)生成物聚合沉積在反應(yīng)腔室6表面，污染芯片，使工藝加 工的芯片質(zhì)量下降，需要啟用本實(shí)施例的加熱結(jié)構(gòu)對(duì)腔室壁和載片臺(tái)I上的芯片進(jìn)行加 熱，使芯片表面溫度和腔室壁具有恒定均勻的溫度。然后，上電極4加載射頻，使氣體啟輝 放電，對(duì)芯片進(jìn)行處理，刻蝕后產(chǎn)生的氣體和反應(yīng)物，從支撐環(huán)10和支撐盤7，經(jīng)過出口 9排 出。
本實(shí)施例提供的一種腔室加熱裝置中的腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3和載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2， 對(duì)于提高載片臺(tái)芯片的溫度均勻性，去除工藝污染物，減少反應(yīng)副產(chǎn)物有很重要的作用，對(duì) 于等離子工藝的可靠性和穩(wěn)定性有著重要的作用?？梢詼p小或避免等離子體啟輝由于結(jié)構(gòu) 不對(duì)稱引起的不均勻現(xiàn)象的出現(xiàn)；在等離子體啟輝條件下，本發(fā)明實(shí)施例的加熱結(jié)構(gòu)沒有 放氣現(xiàn)象，可以保持真空腔室對(duì)真空度的要求；在電場(chǎng)內(nèi)部，保持加熱結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)的對(duì) 稱性，從而使其物理特性保持場(chǎng)對(duì)稱性，從而有效提高了等離子體工藝的均勻一致性。
實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，腔室壁加熱結(jié)構(gòu)中，第一加熱線圈12由100 圈組成。第一加熱線圈12的管徑為200mm,直徑為10000mm,螺旋間距為1000mm。第一加熱 線圈的管壁到腔室內(nèi)襯套壁的距離為10mm。腔室內(nèi)襯套11外壁與反應(yīng)腔室6內(nèi)壁之間的 距離為20mm。腔室內(nèi)襯套11內(nèi)、外壁厚度均為30mm，采用鑰制作。腔室內(nèi)襯套11的內(nèi)壁 的直徑為5000mm。引出電極電壓Vt為2000V，加熱功率Pt為5000W。
載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，第二加熱線圈13的圈數(shù)是5圈。第二加熱線圈13的管徑 為5mm,第二加熱線圈13最里層線圈的直徑為100mm,螺旋間距為60mm。引出電極電壓Vs 為2000V，加熱功率為5000W。
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3和載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，加熱載片臺(tái)I和腔室內(nèi)襯套11的溫度為2000°C，加熱均勻性根據(jù)腔室內(nèi)襯套11和載片臺(tái)I的有效厚度變化。第一加熱線圈12 和第二加熱線圈13均為石墨加熱盤。加熱線圈外部的絕緣材料為聚碳酸酯。引出電極為 鍍鋅鋁。其他地方與實(shí)施例一完全一致。
實(shí)施例三:
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，腔室壁加熱結(jié)構(gòu)中，第一加熱線圈12由25圈 組成。第一加熱線圈12的管徑為100mm,直徑為5000mm,螺旋間距為500mm。第一加熱線 圈12壁到腔室內(nèi)襯套壁的距離為5mm。腔室內(nèi)襯套11外壁與反應(yīng)腔室6內(nèi)壁之間的距離 為10mm。腔室內(nèi)襯套11內(nèi)、外壁厚均為15mm，采用SiC材料制作。腔室內(nèi)襯套11內(nèi)壁的 直徑為2500mm。引出電極電壓Vt為1000V，加熱功率Pt為5000W。
載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)中，第二加熱線圈13由25圈組成。第二加熱線圈13的管徑為 50mm,第二加熱線圈13最外層線圈的直徑為2500mm,螺旋間距為10mm。引出電極電壓Vs 為1000V，加熱功率為2500W。
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3和載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，加熱載片臺(tái)I和腔室內(nèi)襯套11的溫度 為1000°C，加熱均勻性根據(jù)腔室內(nèi)襯套11和載片臺(tái)I的有效厚度變化。第一加熱線圈12 和第二加熱線圈13均為陶瓷加熱管。加熱線圈外部的絕緣材料為石英。引出電極為鑰。其 他地方與實(shí)施例一完全一致。
實(shí)施例四:
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種腔室加熱裝置不包 括載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2，且腔室壁加熱結(jié)構(gòu)中，第一加熱線圈12由40圈組成。第一加熱線圈 12的管徑為50mm，直徑范圍為3000mm，螺旋間距為300mm。第一加熱線圈12的管壁到腔室 內(nèi)襯套壁的距離為4mm。腔室內(nèi)襯套11外壁與反應(yīng)腔室6內(nèi)壁之間的距離為8mm。腔室內(nèi) 襯套11內(nèi)、外壁的厚度均為10mm，采用SiC材料制作。腔室襯套11內(nèi)壁的直徑為3000mm。 引出電極電壓Vt為800V，加熱功率Pt為IOOOff0
腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3中，腔室內(nèi)襯套23的溫度為800°C，加熱均勻性根據(jù)腔室內(nèi)襯套 11的有效厚度變化。第一加熱線112為紅外加熱管。第一加熱線圈12外部的絕緣材料為 石英。引出電極材料為石墨。其他地方與實(shí)施例一完全一致。
實(shí)施例五:
本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種腔室加熱裝置不包 括腔室壁加熱結(jié)構(gòu)3。其中，載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，第二加熱管線圈13由5圈組成。第二加 熱線圈13的管徑為20mm,第二加熱線圈13的最里層線圈的直徑為50mm,螺旋間距為30mm。 引出電極電壓Vs為1000V，加熱功率為3500W。
載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)2中，加熱載片臺(tái)I的溫度為1200°C，加熱均勻性根據(jù)載片臺(tái)I的 有效厚度變化。第二加熱線圈13為內(nèi)置金屬絲加熱管。第二加熱線圈13外部的絕緣材料 為陶瓷。引出電極為銅。其他地方與實(shí)施例一完全一致。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種腔室加熱裝置，其特征在于，包括:腔室壁加熱結(jié)構(gòu)和/或載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)；所述腔室壁加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上；所述載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在載片臺(tái)底部。
2.如權(quán)利要求1所述的腔室加熱裝置，其特征在于，所述腔室壁加熱結(jié)構(gòu)包括:第一加熱線圈、引出電極及設(shè)有空腔的腔室內(nèi)襯套；所述腔室內(nèi)襯套是一中空的圓柱體，所述腔室內(nèi)襯套安裝在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上； 所述空腔設(shè)置在所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)、外壁之間；所述第一加熱線圈呈螺旋狀，設(shè)置在所述空腔內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求2所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述第一加熱線圈的圈數(shù)是2 200圈,所述第一加熱線圈的管徑為I 200mm,直徑 范圍為10 10000mm，螺旋間距為I IOOOmm ；所述第一加熱線圈的管壁到腔室內(nèi)襯套壁的距離為0.5 IOmm ;所述腔室內(nèi)襯套外壁與反應(yīng)腔室內(nèi)壁之間的距離為I 20mm ;所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)、外壁厚均為0.5 30mm ；所述腔室內(nèi)襯套內(nèi)壁的直徑為100 5000mm ；所述引出電極電壓Vt為5V 2000V，加熱功率Pt為I 10000W。
4.如權(quán)利要求3所述的腔室加熱裝置，其特征在于，所述載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)包括:第二加熱線圈和引出電極；所述第二加熱線圈呈平面螺旋狀，與所述引出電極連接。
5.如權(quán)利要求4所述的所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述第二加熱線圈的圈數(shù)是I 50圈,所述第二加熱線圈管徑為0.5 100mm,直徑范 圍為10 5000mm，螺旋間距為I IOOOmm ；所述引出電極電壓Vs為5V 2000V，加熱功率為IW 5000W。
6.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述加熱載片臺(tái)和腔室內(nèi)襯套的溫度為20 2000°C。
7.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述第一加熱線圈和第二加熱線圈為內(nèi)置金屬絲加熱管、紅外加熱管、陶瓷加熱管或 石墨加熱盤。
8.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述第一加熱線圈和第二加熱線圈外部的絕緣材料包括陶瓷、石英或聚碳酸酯。
9.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的腔室加熱裝置，其特征在于:所述腔室內(nèi)襯套采用陽極氧化鋁合金、SiC、鑰、石墨材料制作；所述引出電極包括銅、石墨、鑰或鍍鋅鋁。
全文摘要
公開了一種腔室加熱裝置，包括腔室壁加熱結(jié)構(gòu)和/或載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)；所述腔室壁加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁上；所述載片臺(tái)加熱結(jié)構(gòu)設(shè)置在載片臺(tái)底部。本發(fā)明提供的一種腔室加熱裝置，例如在等離子體刻蝕工藝中可以減小或避免等離子體啟輝由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱引起的不均勻現(xiàn)象的出現(xiàn)；在等離子體啟輝條件下，本發(fā)明的電極固定結(jié)構(gòu)沒有放氣現(xiàn)象，可以保持真空腔室對(duì)真空度的要求。
文檔編號(hào)H01J37/32GK103208440SQ201210014888
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者席峰, 李楠, 李勇滔, 張慶釗, 夏洋 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所