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

背景技術：

等離子體反應器或反應腔在現有技術中是公知的，并廣泛應用于半導體集成電路、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。在等離子體反應腔中通常會施加一個射頻電源以產生并維持等離子體于反應腔中。其中，有許多不同的方式施加射頻功率，每個不同方式的設計都將導致不同的特性，比如效率、等離子解離、均一性等等。其中，一種設計是電感耦合（icp）等離子體反應腔腔。

在電感耦合等離子反應腔中，一個通常是線圈狀的天線用于向反應腔內發(fā)射射頻能量。為了使來自天線的射頻功率耦合到反應腔內，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器頂部。反應腔內可以處理各種基片，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生。由于反應器內部等離子體分布不均勻，射頻窗的熱量也會不均勻的被導走，所以射頻窗上整體會出現不均勻的溫度分布，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置一個加熱裝置以補償下方溫度的不均勻。

射頻窗（rfwindow）對于刻蝕工藝的順利進行至關重要，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物質會影響半導體晶片上的刻蝕質量。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，并導致射頻窗溫度不均勻?，F有技術中加熱器通常采用較厚加熱絲，連接到外部電源進行加熱。但是加熱絲無法有效地將產生的熱量傳導到整個射頻窗表面上，所以對溫度均勻性的改善有限。此外，現有技術中還有利用導熱膠將加熱部件黏貼在射頻窗的上表面進行加熱的方式。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到射頻窗的效率。但是，由于對基片進行等離子體處理工藝中，位于反應腔內部的射頻窗下表面會沉積顆粒污染物，需要定期進行清潔，清潔的方法通常為高溫烘烤或化學液體浸泡等，都會對加熱部件造成損傷。因此，加熱裝置也需要定期進行替換，不僅大大增加了設備的成本，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率。

技術實現要素：

一種半導體處理裝置，包括由頂板及反應腔側壁圍成的密封的反應腔，所述頂板構成射頻窗；基片支撐裝置，其設置于所述反應腔內的所述射頻窗下方；射頻功率發(fā)射裝置，其設置于所述反應腔外部，以發(fā)射射頻能量到所述反應腔內；反應氣體注入裝置，其用于向所述反應腔內供應反應氣體；加熱薄膜，緊鄰所述射頻窗上表面設置，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置一連接頭，所述連接頭與所述開口之間密封設置。

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構，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置壓板。

優(yōu)選的，所述加熱薄膜的邊緣區(qū)域設置壓板。

優(yōu)選的，所述排氣裝置為真空泵或真空發(fā)生器。

進一步的，本發(fā)明還公開了一種在半導體處理裝置內處理基片的方法，所述方法在上述反應腔內進行，包括下列步驟：

放置待處理基片于基片支撐裝置上，向反應腔內提供反應氣體；

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

在等離子體對基片進行處理過程中，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的作用下與所述射頻窗的緊密貼合。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過在射頻窗的上表面設置一加熱薄膜，利用射頻窗上表面暴露于大氣環(huán)境中，受大氣壓強的壓力，然后將加熱薄膜與射頻窗上表面之間抽真空使得加熱薄膜在大氣壓強的作用下緊密貼合在射頻窗的上表面。由于大氣壓強超過100kpa，可以保證加熱薄膜牢固的貼合在射頻窗上表面，當基片處理工藝結束后需要對射頻窗進行高溫清潔或者化學溶液浸泡時，只需要停止對加熱薄膜上的開口抽真空或者向加熱薄膜與射頻窗上表面之間吹入一定量氣體即可輕松實現二者分離。保證了加熱薄膜的重復利用，同時避免了現有技術中需要在專門的車間黏貼加熱薄膜帶來的時間成本和工藝成本的產生。

附圖說明

附圖作為本發(fā)明說明書的一部分，例證了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起解釋和說明本發(fā)明的原理。附圖用圖解的方式來解釋舉例實施例的主要特征。附圖不是用于描述實際實施例所有特征也不用于說明圖中元素間的相對尺寸，也不是按比例繪出。

圖1示出本發(fā)明所述的半導體處理裝置的截面圖；

圖2示出一種實施例所述加熱裝置和射頻窗的結構示意圖；

圖3示出另一種實施例所述加熱裝置和射頻窗的結構示意圖；

圖4示出另一種實施例所述加熱裝置和射頻窗的結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種半導體處理裝置及在所述裝置內制造半導體基片的方法。本發(fā)明涉及的技術方案致力于降低所述裝置的設備使用成本并獲得均勻性良好的基片刻蝕結果，下文將結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的裝置和方法進行詳細描述。

圖1示出一種電感耦合等離子體處理裝置（icp）的截面示意圖。icp反應腔100包括基本呈圓筒狀的金屬側壁105和頂板160，構成可被抽真空器125抽真空的氣密空間?；?10支撐靜電夾盤115，所述靜電夾盤115支撐待處理的基片120。來自射頻功率源145的射頻功率被施加到呈線圈狀的天線140。天線140設置在頂板160上方并與頂板160之間保持一定間隙。頂板160能夠容許射頻功率耦合到反應腔內，因此，頂板160材料需為絕緣材料，頂板160又稱作射頻窗。在標準電感耦合反應腔中，來自反應氣體源150的反應氣體通過管線155及反應腔周圍噴頭130和/或中間噴頭注入供應到真空反應腔內，在射頻能量的作用下點燃并維持等離子，并由此對基片120進行加工。

在利用圖1所示的電感耦合等離子體反應腔對基片進行加工處理過程中，為保證基片處理工藝的有效進行，反應腔需要維持在一定溫度。通常反應腔內設置溫度控制系統(tǒng)的部件至少包括靜電夾盤115，金屬側壁105及射頻窗160。靜電夾盤115內的溫度控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，以配合實現靜電夾盤溫度的調整。為了對不同區(qū)域的靜電夾盤分別進行溫度控制，靜電夾盤內的溫度控制系統(tǒng)可以設置為若干區(qū)域，分別可以實現溫度的調整。

射頻窗160上的溫度分布也是影響基片處理結果的一個重要因素，根據背景技術描述，直接放置加熱絲在射頻窗上方無法有效地將加熱絲產生的熱量傳導到整個射頻窗表面上，所以對溫度均勻性的改善有限。而將加熱裝置直接黏貼在射頻窗上表面會導致在清潔射頻窗的過程中對加熱裝置造成損傷，增加工藝處理的成本。由于射頻窗160的面積較大，為了保證射頻窗160溫度分布的均勻性，通常選擇薄膜狀的加熱裝置對其進行加熱。本發(fā)明公開一種在射頻窗上設置加熱裝置的技術方案，能夠保證工藝過程中加熱裝置與射頻窗緊密貼合，同時在需要清潔射頻窗時容易的實現加熱裝置與射頻窗的分離。

圖2示出本發(fā)明所述加熱裝置和射頻窗160的結構示意圖，在本實施例中，加熱裝置包括按照一定規(guī)則排布的加熱絲及包覆所述加熱絲的上下絕緣薄膜，形成本發(fā)明所述的加熱薄膜170。所述加熱薄膜面積小于等于所述射頻窗的面積。加熱絲呈薄片型，優(yōu)選的，加熱絲的厚度小于1mm。從而使得加熱絲具有體積小，形變大，易彎曲的特點，布置時加熱絲部分覆蓋或全部覆蓋在射頻窗160上（即覆蓋射頻窗的中心、中部和邊緣區(qū)域）。加熱絲的排布可以有多種實施方式，本發(fā)明所述的加熱薄膜適用于任何形式的加熱絲排布，在此不再予以贅述。該上下絕緣薄膜的夾固能夠保持中間加熱絲的形狀同時能夠更好的擴散加熱絲產生的熱量到射頻窗。絕緣薄膜可以采用聚酰亞胺（pi）等材料。

圖2所示實施例公開的加熱薄膜170上設置一開口175，連接頭171一端與開口175連接，另一端連接一排氣裝置172，本實施例選擇的排氣裝置172為真空泵。將加熱薄膜170平鋪在射頻窗上方，利用真空泵將加熱薄膜170與射頻窗160之間的氣體排空，由于射頻窗160的上表面暴露在大氣環(huán)境中，利用大氣壓強實現加熱薄膜170與射頻窗160的緊密貼合。為了保證真空泵實現快速排光加熱薄膜170與射頻窗160之間的氣體的目的，連接頭171與加熱薄膜上的開口175之間的連接密封設置。在對基片加工處理的過程中，只要真空泵一直保持將加熱薄膜與射頻窗之間抽真空的狀態(tài)，即可保證加熱薄膜與射頻窗的緊密貼合，當需要對射頻窗進行清潔時，只需要停止真空泵的工作，或者通過連接頭171向加熱薄膜與射頻窗之間鼓入一定氣體即可實現二者的分離。

傳統(tǒng)技術中，利用導熱膠將加熱薄膜黏貼在射頻窗上的工藝控制難度較大，黏貼工藝中經常會有很多氣泡存在與貼合面，這些小氣泡在常溫下不易發(fā)現，但隨著對射頻窗的加熱，小氣泡會聚集和膨脹從而造成加熱薄膜局部與射頻窗的貼合不嚴密，進而導致加熱溫度不均勻，而貼合不好部分的加熱薄膜也可能因為干燒而發(fā)生損壞。而采用本實施描述的技術后，由于在加熱薄膜工作的過程中，真空泵172始終處于工作狀態(tài)，因此，即便在加熱薄膜與射頻窗貼合初期存在小氣泡，當小氣泡由于溫度升高聚集膨脹后，氣泡內的氣體也會被真空泵抽走，保持該區(qū)域加熱薄膜與射頻窗的良好貼合。

圖3示出另一種實施例的加熱裝置170和射頻窗160的結構示意圖，在本實施例中，為了防止加熱薄膜與射頻窗貼合的邊緣區(qū)域有氣體進入，提高二者之間的貼合緊密性，可以在加熱薄膜的邊緣區(qū)域設置密封裝置。密封裝置可以包括一壓板174，通過設置具有一定重量的壓板或者對壓板施加一定壓力實現加熱薄膜邊緣區(qū)域與射頻窗的密封設置。進一步的，可以先在加熱薄膜與射頻窗接觸的邊緣區(qū)域設置一密封環(huán)173，如具有彈性的絕緣材料環(huán)，通過在密封環(huán)173上設置具有一定重量的壓板174或者對壓板174施加一定壓力實現加熱薄膜邊緣區(qū)域與射頻窗的密封設置。

本實施例由于設置了邊緣區(qū)域的密封部件，使得加熱薄膜和射頻窗之間的貼合效果更好，當真空泵對二者之間抽真空后，由于二者之間不存在氣體的泄露，即便真空泵停止工作一段時間，加熱薄膜與射頻窗的上表面也能保持良好的貼合。

本發(fā)明所述的加熱薄膜上的開口在理想情況下，可以設置在加熱薄膜的中心區(qū)域位置，但在某些等離子體處理裝置中，射頻窗的中心區(qū)域需要設置中心噴頭以對中心區(qū)域的反應氣體濃度進行補充，在這種情況下，可以設置開口175位于加熱薄膜中心區(qū)域外的其他位置。在圖4所示的加熱裝置和射頻窗的結構示意圖中，為了保證加熱薄膜270與射頻窗260上表面的貼合效果，可以在加熱薄膜270上設置多于一個的開口，例如開口275a和275b。本實施例中射頻窗260的中心區(qū)域設置與反應氣體源250連接的中心噴頭，因此，多個開口設置在中心區(qū)域以外的其他區(qū)域，優(yōu)選的，多個開口可以在加熱薄膜上均勻分布或者對稱分布。連接在本實施例中，加熱薄膜上設置的若干個開口分別與一連接頭連接，即開口275a與連接頭271a相連，開口275b與連接頭271b相連，同時分別確保連接頭與開口之間密封連接。在本實施例中，連接頭271a和271b分別連接真空泵272a和272b，在另外的實施例中，若干個連接頭也可以連接一個共同的真空泵，以節(jié)約設備成本。

進一步的，為了防止加熱薄膜與射頻窗貼合的邊緣區(qū)域有氣體進入，提高二者之間的貼合緊密性，可以在加熱薄膜的邊緣區(qū)域設置密封裝置。密封裝置可以包括一壓板274，通過設置具有一定重量的壓板或者對壓板施加一定壓力實現加熱薄膜邊緣區(qū)域與射頻窗的密封設置。進一步的，可以先在加熱薄膜與射頻窗接觸的邊緣區(qū)域設置一密封環(huán)273，如具有彈性的絕緣材料環(huán)，通過在密封環(huán)273上設置具有一定重量的壓板274或者對壓板274施加一定壓力實現加熱薄膜邊緣區(qū)域與射頻窗的密封設置。

本發(fā)明所述的排氣裝置除了可以為真空泵外，還可以為其他結構，如：真空發(fā)生器，真空發(fā)生器只要設備能夠提供壓縮空氣源就可以使用，非常方便安全和環(huán)保。

本發(fā)明利用射頻窗上表面暴露于大氣環(huán)境中，受大氣壓強的壓力，通過將加熱裝置設置為加熱薄膜，通過將加熱薄膜平鋪在射頻窗上表面，并將二者之間抽真空使得加熱薄膜在大氣壓強的作用下緊密貼合在射頻窗的上表面。由于大氣壓強超過100kpa，可以保證加熱薄膜牢固的貼合在射頻窗上表面，當基片處理工藝結束后需要對射頻窗進行高溫清潔或者化學溶液浸泡時，只需要停止對加熱薄膜上的開口抽真空或者向加熱薄膜與射頻窗上表面之間吹入一定量氣體即可輕松實現二者分離。保證了加熱薄膜的重復利用，同時避免了現有技術中需要在專門的車間黏貼加熱薄膜帶來的時間成本和工藝成本的產生。

除了本發(fā)明上文所述的電感耦合等離子體處理裝置外，本發(fā)明所述技術方案還適用于電容耦合等離子體處理裝置的氣體注入裝置加熱及其他有加熱需要的半導體處理裝置，尤其適用于利用加熱薄膜對某一平面或曲面部件結構進行加熱的處理裝置。

此外，本領域技術人員通過對本發(fā)明說明書的理解和對本發(fā)明的實踐，能夠容易地想到其它實現方式。本文所描述的多個實施例中各個方面和/或部件可以被單獨采用或者組合采用。需要強調的是，說明書和實施例僅作為舉例，本發(fā)明實際的范圍和思路通過下面的權利要求來定義。