[发明专利]一种绝缘材料窗及其制造方法以及电感耦合等离子体处理装置

说明书

提供了一种用于电感耦合等离子体处理装置的绝缘材料窗部件，包括：绝缘材料窗、电感耦合线圈和加热器层，所述电感耦合线圈的底面贴合在所述绝缘材料窗的上表面，所述加热器层设置在所述电感耦合线圈上方，其中，所述电感耦合线圈与所述加热器层之间包括一绝缘层。该绝缘材料窗部件使得电感耦合线圈的射频耦合不会受到加热器层的影响，使得等离子分布保持均匀性。

技术领域

本发明涉及等离子处理装置，特别涉及一种等离子体处理装置的绝缘窗。

背景技术

近年来，随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体技术(Plasma Technology)得到了极为广泛的应用。等离子体技术通过在等离子体处理装置的反应腔室内通入反应气体并引入电子流，利用射频电场使电子加速，与反应气体发生碰撞使反应气体发生电离而等离子体，产生的等离子体可被用于各种半导体制造工艺，例如沉积工艺(如化学气相沉积)、刻蚀工艺(如干法刻蚀)等。

等离子体处理设备包括常见的电容耦合型和电感耦合型等离子体处理装置。在需要较高等离子浓度的应用场合，电感耦合型等离子处理装置是主流。通常地，传统的电感耦合等离子反应腔包括一个腔体，腔体内下部设置有基座，基座上可以放置待处理的基片。反应腔顶部为绝缘材料窗，通常绝缘材料窗是由石英等陶瓷材料制成。绝缘材料窗上方设置有连接到射频电源的射频线圈，这些线圈作为天线产生射频电磁场，电磁场能够穿过绝缘材料窗进入反应腔内电离反应气体以形成高浓度等离子体。通常地，在射频线圈和绝缘材料窗之间还设置有加热器。在基片处理的过程中，绝缘材料窗的温度从室温逐渐升高到大约为120度的处理温度并维持在该处理温度。由于绝缘材料窗的温度变化，使得基片的处理效果前后不均一。为了弥补这种不均一性，需要加热器在基片处理的初始阶段就将绝缘材料窗加热到并保持在处理温度。

发明内容

一方面，本发明提供一种用于电感耦合等离子体处理装置的绝缘材料窗部件，包括：绝缘材料窗；电感耦合线圈，所述电感耦合线圈的底面贴合在所述绝缘材料窗的上表面；加热器层，所述加热器层设置在所述电感耦合线圈上方，其中，所述电感耦合线圈与所述加热器层之间包括一绝缘层。

可选地，所述电感耦合线圈通过涂敷方式直接形成在所述绝缘材料窗的上表面，所述涂敷方式包括等离子溅射涂敷。

可选地，所述电感耦合线圈通过沉积方式直接形成在所述绝缘材料窗的上表面，所述沉积方式包括物理气相沉积或化学气相沉积。

可选地，所述电感耦合线圈通过印刷方式直接形成在所述绝缘材料窗的上表面，所述印刷方式包括丝网印刷或3D印刷。

可选地，所述绝缘层覆盖所述电感耦合线圈和电感耦合线圈之间的间隙。

可选地，所述绝缘层与所述电感耦合线圈之间存在间隙。

可选地，所述绝缘层的厚度大于0.5mm。

可选地，所述绝缘层为氧化铝或氮化铝。

可选地，所述电感耦合线圈为铜或钨。

可选地，所述电感耦合线圈是平面结构。

可选地，所述电感耦合线圈是包括多层线圈的立体结构。

可选地，所述电感耦合线圈包括三层结构，其中，底部线圈位于底部层，中间层是介质层，第一线圈和第二线圈位于顶部层；第一线圈的第一端连接到射频电源，第一线圈的第二端通过第一连接部连接到底部线圈的第一端，底部线圈的第二端通过第二连接部连接到第二线圈的第一端，第二线圈的第二端连接到接地端，第一连接部和第二连接部分别穿过介质层；第一线圈和第二线圈之间在径向上存在间隙，并且第一线圈和第二线圈在底部层上的投影处于底部线圈内。