[发明专利]一种半导体处理装置及处理基片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体装置技术领域，特别是涉及电感耦合等离子体装置的加热技术领域。

背景技术

等离子体反应器或反应腔在现有技术中是公知的，并广泛应用于半导体集成电路、平板显示器，发光二极管（LED），太阳能电池等的制造工业内。在等离子体反应腔中通常会施加一个射频电源以产生并维持等离子体于反应腔中。其中，有许多不同的方式施加射频功率，每个不同方式的设计都将导致不同的特性，比如效率、等离子解离、均一性等等。其中，一种设计是电感耦合（ICP）等离子体反应腔腔。

在电感耦合等离子反应腔中，一个通常是线圈状的天线用于向反应腔内发射射频能量。为了使来自天线的射频功率耦合到反应腔内，在天线下方放置一个射频窗。射频窗通常由氧化硅或者氧化铝制成，能够让高频磁场穿过同时密封反应器顶部。反应腔内可以处理各种基片，比如硅基片等，基片被固定在静电夹盘上，等离子体在基片上方产生。由于反应器内部等离子体分布不均匀，射频窗的热量也会不均匀的被导走，所以射频窗上整体会出现不均匀的温度分布，这对下方等离子体处理均一性的改善带来不利影响，严重时温度梯度过大还会造成射频窗开裂。为了改善温度均一性通常会在射频窗上设置一个加热装置以补偿下方温度的不均匀。

射频窗（RF window）对于刻蚀工艺的顺利进行至关重要，因为射频窗下表面直接接触等离子体，且沉积在射频窗下表面上的化学物质会影响半导体晶片上的刻蚀质量。另一方面，等离子体能够升温射频窗，使得温射频窗温度上下波动，并导致射频窗温度不均匀。现有技术中加热器通常采用较厚加热丝，连接到外部电源进行加热。但是加热丝无法有效地将产生的热量传导到整个射频窗表面上，所以对温度均匀性的改善有限。此外，现有技术中还有利用导热胶将加热部件黏贴在射频窗的上表面进行加热的方式。这种方式能够增加加热部件与射频窗的贴合程度，提高加热部件的热量传导到射频窗的效率。但是，由于对基片进行等离子体处理工艺中，位于反应腔内部的射频窗下表面会沉积颗粒污染物，需要定期进行清洁，清洁的方法通常为高温烘烤或化学液体浸泡等，都会对加热部件造成损伤。因此，加热装置也需要定期进行替换，不仅大大增加了设备的成本，同时由于黏贴加热部件的黏贴物附着在射频窗的上表面难以去除，使得后续加热部件与射频窗之间存在孔隙，降低了加热部件的热传导率。

发明内容

一种半导体处理装置，包括由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔，所述顶板构成射频窗；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述射频窗下方；射频功率发射装置，其设置于所述反应腔外部，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入装置，其用于向所述反应腔内供应反应气体；加热薄膜，紧邻所述射频窗上表面设置，包括加热丝及包覆所述加热丝的绝缘材料层；所述加热薄膜上设置开口，一排气装置通过所述开口将所述加热薄膜与所述射频窗上表面间的气体排出，使所述加热薄膜在大气压强的作用下与所述射频窗贴合在一起。

优选的，所述开口与所述排气装置之间设置一连接头，所述连接头与所述开口之间密封设置。

优选的，所述加热薄膜面积小于等于所述射频窗的面积。

优选的，所述加热丝为薄片状结构，所述薄片状加热丝厚度小于1mm。

优选的，所述加热薄膜上设置若干个开口，每个开口连接一个连接头。

优选的，所述若干个开口均匀分布在所述加热薄膜上。

优选的，所以若干个连接头分别连接一个排气装置或者连接同一个排气装置。

优选的，所述加热薄膜的边缘区域设置密封部件，所述密封部件阻止加热薄膜边缘区域的气体进入所述加热薄膜与射频窗之间。

优选的，所述密封部件上方设置压板。

优选的，所述加热薄膜的边缘区域设置压板。

优选的，所述排气装置为真空泵或真空发生器。

进一步的，本发明还公开了一种在半导体处理装置内处理基片的方法，所述方法在上述反应腔内进行，包括下列步骤：

放置待处理基片于基片支撑装置上，向反应腔内提供反应气体；

施加射频功率至射频窗上方的天线，射频功率经射频窗耦合到反应腔内将反应气体激发为等离子体；

在等离子体对基片进行处理过程中，保持排气装置对加热薄膜的开口抽真空，以保证所述加热薄膜在大气压强的作用下与所述射频窗的紧密贴合。