[发明专利]用于等离子处理装置的加热器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

电感耦合等离子体（Inductively coupled plasma，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（chamber lid）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（heater element），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（source power），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（heater element）之间会产生电容耦合（capacitor coupling）r1和r2，会造成源功率（source power）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。

发明内容

本发明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，本发明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。