CN105722261B - 一种icp刻蚀器件中的加热组件及加热组件设置方法 - Google Patents

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Abstract

一种ICP刻蚀器件中的加热组件及加热组件设置方法，将一根完整的电阻丝组件分层设置，每一层电阻丝部分形成电阻丝层，电阻丝连接部分连接位于相邻电阻丝层内的电阻丝部分，相邻电阻丝层之间设置绝缘材料层，所有电阻丝层上的电阻丝部分形状相同且位置上下重合，使闭合回路的面积无限趋近0。本发明可避免在加热组件形成的闭合回路内产生感应电动势，大大降低了对感应线圈形成的感应磁场的影响，提高了加热的能力和均匀性。

Description

一种ICP刻蚀器件中的加热组件及加热组件设置方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种ICP刻蚀器件中的加热组件及加热组件设置方法。
背景技术
如图1所示，是ICP刻蚀器件1的结构示意图，该ICP刻蚀器件中包含平面螺旋感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3，感应线圈2在射频源3的激励下，产生感应磁场（磁感线7如图1中虚线所示）。陶瓷射频窗103将平面螺旋感应线圈2和真空腔101隔离开来，真空腔101内充满反应气体，在电磁场的作用下，气体放电产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀。加热组件4包含电阻丝401（如图2所示），电阻丝401设置在陶瓷射频窗103上方，位于平面螺旋感应线圈2下方，该电阻丝401的两端连接电源6。如图2所示，输入电流Iin从电源6流入电阻丝401的一端，输出电流Iout从电阻丝的另一端流出回到电源6，形成完整的闭合回路。电流通过电阻丝401产生热量，对陶瓷射频窗103进行加热，从而使真空腔101维持恒定的温度来提供刻蚀速率的一致性和均一性。
根据楞次定律，闭合线圈内产生的感应电动势是正比于磁场强度（磁通量）和线圈内闭合区域面积的变化率。ICP刻蚀器件1的加热组件4中的电阻丝401和电源6组成闭合回路，在进行刻蚀的过程中，虽然电阻丝401形成的闭合线圈的面积固定，不会发生变化，但是由于射频源3采用交流射频源，因此感应线圈2产生的感应磁场的方向会随着电流方向的改变而改变，这就引起穿过电阻丝401形成的闭合回路内的磁通量发生变化，从而产生感应电动势和感应电流，这些感应电流又进一步产生感应磁场，产生的感应磁场的方向与感应线圈2产生的电磁场方向相反，就抵消了一部分感应线圈2产生的本来会向下穿过陶瓷射频窗103进入真空腔101的电磁场，这会导致耦合效率的大幅降低。这些感应电流流过电阻丝401也会发热，形成的热量受感应电流大小影响，最终使得加热组件4上产生的热量既要受外部加热源6的控制，也受感应线圈2产生的电磁场强度的影响。感应线圈2产生的电磁场强度是需要根据等离子处理工艺的需要随意设置的，但是陶瓷射频窗103上的温度分布确需要相对较稳定的控制，不能快速突变，否则会因为频繁的热膨胀收缩而开裂。所以业界需要能够避免感应线圈2产生的电磁场对加热组件的干扰的技术，以实现对陶瓷射频窗上温度的精确控制。
发明内容
本发明提供一种ICP刻蚀器件中的加热组件及加热组件设置方法，可避免在加热组件形成的闭合回路内产生感应电动势，大大降低了对感应线圈形成的感应磁场的影响，提高了加热的能力和均匀性。
为了达到上述目的，本发明提供一种ICP刻蚀器件中的加热组件，该加热组件设置在ICP刻蚀器件中，所述的ICP刻蚀器件包含：
感应线圈，感应线圈的两端通过引线连接射频源，在射频源的激励下，感应线圈产生感应磁场；
真空腔，真空腔内的反应气体在感应线圈产生的感应磁场的作用下产生等离子体，对半导体基片进行刻蚀；
陶瓷射频窗，其将感应线圈和真空腔隔离开来；
所述的加热组件包含电阻丝组件和隔离组件，所述的电阻丝组件和隔离组件设置在陶瓷射频窗上表面，位于感应线圈下方；
所述的电阻丝组件包含：
多层上下相叠设置的电阻丝部分，每一层电阻丝部分形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分的电阻丝连接部分；所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
所有电阻丝层上的电阻丝部分形状相同且位置上下重合。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
所述电阻丝组件的电流入口端位于第一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件的电流入口端位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于第一层电阻丝层。
所述的加热组件还包含连接电阻丝组件的电流入口端和电流出口端的电源。
本发明还提供一种设置ICP刻蚀器件中的加热组件的方法，该方法将一根完整的电阻丝组件分层设置，该电阻丝组件分为电阻丝部分和电阻丝连接部分，所述的电阻丝部分多层上下相叠设置，每一层电阻丝部分形成电阻丝层，电阻丝连接部分连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分，该方法还设置隔离组件，所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
要保证分层设置的电阻丝组件满足以下条件：
所有电阻丝层上的电阻丝部分形状相同且位置上下重合，将电阻丝组件的闭合回路的面积减小到趋近为0。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
所述电阻丝组件的电流入口端位于第一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件的电流入口端位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于第一层电阻丝层。
本发明还提供一种ICP刻蚀器件，该ICP刻蚀器件包含：
感应线圈，感应线圈的两端通过引线连接射频源，在射频源的激励下，感应线圈产生感应磁场；
真空腔，真空腔内的反应气体在感应线圈产生的感应磁场的作用下产生等离子体，对半导体基片进行刻蚀；
陶瓷射频窗，其将感应线圈和真空腔隔离开来；
加热组件，其设置在ICP刻蚀器件中；
所述的加热组件包含电阻丝组件和隔离组件，所述的电阻丝组件和隔离组件设置在陶瓷射频窗上表面，位于感应线圈下方；
所述的电阻丝组件包含：
多层上下相叠设置的电阻丝部分，每一层电阻丝部分形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分的电阻丝连接部分；所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
所有电阻丝层上的电阻丝部分形状相同且位置上下重合。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
所述电阻丝组件的电流入口端位于第一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件的电流入口端位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件的电流出口端位于第一层电阻丝层。
所述的加热组件还包含连接电阻丝组件的电流入口端和电流出口端的电源。
本发明可避免在加热组件形成的闭合回路内产生感应电动势，大大降低了对感应线圈形成的感应磁场的影响，提高了加热的能力和均匀性。
附图说明
图1是背景技术中ICP刻蚀器件的结构示意图。
图2是背景技术中加热组件中电阻丝的布置形式示意图。
图3是包含本发明提供的加热组件的ICP刻蚀器件的结构示意图。
图4是本发明提供的加热组件中的电阻丝组件的剖面图。
图5是本发明提供的加热组件中的电阻丝组件的俯视图。
具体实施方式
以下根据图3～图5，具体说明本发明的较佳实施例。
如图3所示，所述的ICP刻蚀器件1包含：
感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3，在射频源3的激励下，感应线圈2产生感应磁场；
真空腔101，真空腔101内的反应气体在感应线圈2产生的感应磁场的作用下产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀；
陶瓷射频窗103，其将感应线圈2和真空腔101隔离开来，该陶瓷射频窗103是平板状的，或者是穹顶形的；
加热组件8包含电阻丝801和连接电阻丝两端的电源9，所述的电阻丝801设置在陶瓷射频窗103上，位于感应线圈2下方。
根据楞次定律，闭合线圈内产生的感应电动势是正比于磁场强度（磁通量）和线圈内闭合区域面积的变化率。在ICP刻蚀器件1中，难以控制穿过电阻丝801组成的闭合回路内的磁通量发生变化，那么如果能够尽量减小电阻丝801的闭合回路的面积，就能减少产生的感应电动势和感应电流的影响，如果能将电阻丝801的闭合回路的面积减小到趋近为0，就完全没有感应电动势和感应电流产生，也就不会对感应线圈2产生的感应磁场带来任何影响。
按此思路，本发明提供一种ICP刻蚀器件中的加热组件，该加热组件设置在ICP刻蚀器件中，加热组件8包含电阻丝组件801和隔离组件，还包含连接电阻丝组件801的电流入口端83和电流出口端84的电源9，所述的电阻丝组件801和隔离组件设置在陶瓷射频窗103上，位于感应线圈2下方。
如图4所示，所述的电阻丝组件801是分层设置的一根完整电阻丝，该电阻丝组件801包含：
多层上下相叠置的电阻丝部分81，每一层电阻丝部分81形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分81的电阻丝连接部分82。
所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
如图5所示，所有电阻丝层上的电阻丝部分81形状相同且位置上下重合，将电阻丝组件801的闭合回路的面积减小到趋近为0。
电阻丝组件801的电流入口端83位于第一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件801的电流入口端83位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于第一层电阻丝层。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分82的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
如图4所示，是本发明的一个实施例，所述的电阻丝组件801设置在两个电阻丝层上，两个电阻丝层上的电阻丝部分81形状相同且位置上下重合（如图5所示），电阻丝组件801的电流入口端83位于第一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于第二层电阻丝层，输入电流Iin从电流入口端83流入电阻丝组件801，输出电流Iout从电流出口端84回到电源9。
利用本发明提供的电阻丝组件801，可以使得闭合回路的面积无限趋近于0，避免了感应电动势和感应电流产生，也就不会对感应线圈2产生的感应磁场带来任何影响。
本发明还提供一种ICP刻蚀器件中的加热组件设置方法，将一根完整的电阻丝组件801分层设置，形成电阻丝部分81和电阻丝连接部分82，所述的电阻丝部分81分层上下相叠设置，每一层电阻丝部分81形成电阻丝层，电阻丝连接部分82连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分81，还设置隔离组件，所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层。
要保证分层设置的电阻丝组件801满足以下条件：
所有电阻丝层上的电阻丝部分81形状相同且位置上下重合，将电阻丝组件801的闭合回路的面积减小到趋近为0。电阻丝组件801的电流入口端83位于第一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件801的电流入口端83位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于第一层电阻丝层。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分82的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
本发明还提供一种ICP刻蚀器件，该ICP刻蚀器件包含：
感应线圈2，感应线圈2的两端通过引线201连接射频源3，在射频源3的激励下，感应线圈2产生感应磁场；
真空腔101，真空腔101内的反应气体在感应线圈2产生的感应磁场的作用下产生等离子体102，对半导体基片5进行刻蚀；
陶瓷射频窗103，其将感应线圈2和真空腔101隔离开来；
加热组件8，其设置在ICP刻蚀器件中；
所述的加热组件8包含电阻丝组件801和隔离组件，还包含连接电阻丝组件801的电流入口端83和电流出口端84的电源9，所述的电阻丝组件801和隔离组件设置在陶瓷射频窗103上，位于感应线圈2下方。
所述的电阻丝组件801是分层设置的一根完整电阻丝，该电阻丝组件801包含：
多层上下相叠设置的电阻丝部分81，每一层电阻丝部分81形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的至少两个电阻丝部分81的电阻丝连接部分82。
所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层。
所有电阻丝层上的电阻丝部分81形状相同且位置上下重合，将电阻丝组件801的闭合回路的面积减小到趋近为0。
电阻丝组件801的电流入口端83位于第一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件801的电流入口端83位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件801的电流出口端84位于第一层电阻丝层。
所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分82的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种ICP刻蚀器件中的加热组件，该加热组件设置在ICP刻蚀器件中，所述的ICP刻蚀器件（1）包含：
感应线圈（2），感应线圈（2）的两端通过引线（201）连接射频源（3），在射频源（3）的激励下，感应线圈（2）产生感应磁场；
真空腔（101），真空腔（101）内的反应气体在感应线圈（2）产生的感应磁场的作用下产生等离子体（102），对半导体基片（5）进行刻蚀；
陶瓷射频窗（103），其将感应线圈（2）和真空腔（101）隔离开来；
其特征在于，
所述的加热组件（8）包含电阻丝组件（801）和隔离组件，所述的电阻丝组件（801）和隔离组件设置在陶瓷射频窗（103）上表面，位于感应线圈（2）下方；
所述的电阻丝组件（801）包含：
多层上下相叠设置的电阻丝部分（81），每一层电阻丝部分（81）形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的两个电阻丝部分（81）的电阻丝连接部分（82）；
所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
所有电阻丝层上的电阻丝部分（81）形状相同且位置上下重合，电阻丝组件（801）的闭合回路的面积趋近为0。
2.如权利要求1所述的ICP刻蚀器件中的加热组件，其特征在于，所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分（82）的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
3.如权利要求2所述的ICP刻蚀器件中的加热组件，其特征在于，所述电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于第一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于第一层电阻丝层。
4.如权利要求3所述的ICP刻蚀器件中的加热组件，其特征在于，所述的加热组件（8）还包含连接电阻丝组件（801）的电流入口端（83）和电流出口端（84）的电源（9）。
5.一种设置如权利要求1-4中任意一个所述的ICP刻蚀器件中的加热组件的方法，其特征在于，该方法将一根完整的电阻丝组件（801）分层设置，该电阻丝组件（801）分为电阻丝部分（81）和电阻丝连接部分（82），所述的电阻丝部分（81）多层上下相叠设置，每一层电阻丝部分（81）形成电阻丝层，电阻丝连接部分（82）连接位于相邻电阻丝层内的两个电阻丝部分（81），该方法还设置隔离组件，所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
要保证分层设置的电阻丝组件（801）满足以下条件：
所有电阻丝层上的电阻丝部分（81）形状相同且位置上下重合，将电阻丝组件（801）的闭合回路的面积减小到趋近为0。
6.如权利要求5所述的设置ICP刻蚀器件中的加热组件的方法，其特征在于，所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分（82）的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
7.如权利要求6所述的设置ICP刻蚀器件中的加热组件的方法，其特征在于，所述电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于第一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于第一层电阻丝层。
8.一种ICP刻蚀器件，其特征在于，该ICP刻蚀器件（1）包含：
感应线圈（2），感应线圈（2）的两端通过引线（201）连接射频源（3），在射频源（3）的激励下，感应线圈（2）产生感应磁场；
真空腔（101），真空腔（101）内的反应气体在感应线圈（2）产生的感应磁场的作用下产生等离子体（102），对半导体基片（5）进行刻蚀；
陶瓷射频窗（103），其将感应线圈（2）和真空腔（101）隔离开来；
加热组件（8），其设置在ICP刻蚀器件中；
所述的加热组件（8）包含电阻丝组件（801）和隔离组件，所述的电阻丝组件（801）和隔离组件设置在陶瓷射频窗（103）上表面，位于感应线圈（2）下方；
所述的电阻丝组件（801）包含：
多层上下相叠设置的电阻丝部分（81），每一层电阻丝部分（81）形成电阻丝层；
连接位于相邻电阻丝层内的两个电阻丝部分（81）的电阻丝连接部分（82）；
所述的隔离组件包含多个设置在相邻电阻丝层之间的绝缘材料层；
所有电阻丝层上的电阻丝部分（81）形状相同且位置上下重合，电阻丝组件（801）的闭合回路的面积趋近为0。
9.如权利要求8所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的电阻丝层的数量M为偶数，所述的电阻丝连接部分（82）的数量N=M-1，所述的绝缘材料层的数量L= N=M-1。
10.如权利要求9所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于第一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于最后一层电阻丝层；或者，电阻丝组件（801）的电流入口端（83）位于最后一层电阻丝层，电阻丝组件（801）的电流出口端（84）位于第一层电阻丝层。
11.如权利要求10所述的ICP刻蚀器件，其特征在于，所述的加热组件（8）还包含连接电阻丝组件（801）的电流入口端（83）和电流出口端（84）的电源（9）。
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