一种等离子体处理装置中移动部件的加热装置和加热方法与流程

本说明书涉及半导体设备，具体而言，涉及一种等离子体处理装置中移动部件的加热装置和加热方法。

背景技术：

1、目前，在ccp等离子刻蚀设备中，工艺气体经射频解离形成等离子体后对晶圆进行刻蚀处理。在工艺过程中，工艺气体中分解出的碳氟化合物小分子容易扩散至温度较低的移动部件（如移动环、屏蔽环）表面并沉积形成聚合物。这些聚合物在后续工艺中会污染晶圆表面。因此，需要对移动部件进行加热，以抑制聚合物在移动部件上沉积。

2、相关技术中，采用电阻加热件对移动部件进行加热，会将电阻加热件的供电导线沿移动部件的支撑结构引入ccp等离子刻蚀设备的腔室内。对于ccp等离子刻蚀设备，由于腔室内存在较强的射频场，供电导线、支撑结构及波纹管等金属构件之间容易发生射频耦合，从而使波纹管附近形成非预期的射频电位。由于波纹管的位置通常靠近主射频回路或接地回路，在高射频功率的工况下，该非预期的射频电位与邻近构件的电位之间可能形成较大的局部电位差，从而增加放电风险。

技术实现思路

1、为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

2、第一方面，本说明书实施例提供一种等离子体处理装置中移动部件的加热装置，包括：加热部和至少一个励磁部；

3、所述加热部由导磁材料制成，且构成环形磁场回路；

4、所述移动部件一侧朝向所述等离子体处理装置的反应空间，另一侧与所述加热部紧贴，使得所述移动部件与所述加热部热耦合；

5、所述励磁部设置在所述等离子体处理装置的腔室侧壁上；

6、在所述等离子体处理装置工作过程中，所述加热部随着所述移动部件移动，并与所述励磁部磁耦合，以在所述励磁部产生的交流磁场作用下感应发热，对所述移动部件进行加热。

7、第二方面，本说明书实施例还提供一种等离子体处理装置中移动部件的加热方法，所述等离子体处理装置的腔室侧壁上设置有至少一个励磁部，所述等离子体处理装置的移动部件的外侧设置有加热部，所述励磁部与所述加热部电隔离；所述方法包括：

8、在所述等离子体处理装置工作过程中，所述励磁部产生交流磁场；

9、所述加热部随所述移动部件移动，并与所述励磁部磁耦合，以在所述励磁部产生的交流磁场作用下感应发热，对所述移动部件进行加热。

10、本说明书实施例提供的等离子体处理装置中移动部件的加热装置，可以实现以下技术效果：

11、通过使移动部件的一侧朝向反应空间，另一侧与由导磁材料制成且构成环形磁场回路的加热部紧贴，使移动部件与加热部热耦合，并使加热部随移动部件移动；同时，将励磁部设置在腔室侧壁上，使励磁部产生的交流磁场与加热部磁耦合，以在加热部内产生感应电流。由此，加热部能够感应发热，并通过与移动部件之间的热耦合将热量传递至移动部件，以对移动部件进行加热。由于加热能量通过交流磁场传递至随移动部件运动的加热部，加热部无需通过随动供电线路与外部电源连接，向励磁部供电的线路也无需随移动部件运动，从而减少射频信号沿随动供电线路传输至真空密封波纹管附近的路径，在适应移动部件运动并对其进行加热的同时，降低加热供电路径与上电极射频功率传输路径之间发生放电的风险。

12、进一步地，使励磁部产生的交流磁场相对于环形加热部沿周向分布，并在加热部内形成闭合磁路时，交流磁场能够沿该闭合磁路发生变化，使加热部沿周向感应发热，从而提高加热部以及移动部件沿周向受热的均匀性。

13、进一步地，在加热部朝向励磁部的一侧设置沿移动部件的移动方向延伸的容置槽时，容置槽能够为随移动部件运动的加热部相对于固定设置的励磁部移动提供空间；当移动部件移动至工艺位置并使励磁部位于容置槽的上端时，励磁部产生的交流磁场能够与容置槽周围的导磁材料耦合并被约束在加热部中，从而在不妨碍移动部件运动的情况下，减少交流磁场向移动部件内侧的等离子体反应空间扩散，降低该交流磁场对等离子体处理过程的干扰。

14、进一步地，使加热部沿径向的厚度大于励磁部沿径向的厚度时，与励磁部对应的加热部区域能够提供厚度较大的导磁材料，使励磁部产生的交流磁场主要分布在加热部内，从而减少交流磁场向加热部以外的区域扩散，降低交流磁场对等离子体反应空间的干扰。

15、进一步地，将至少两个励磁部沿加热部的周向间隔设置在腔室侧壁上时，各励磁部能够在不同的周向位置分别与同一环形加热部磁耦合，从多个周向位置对加热部进行励磁，从而减小加热部不同周向位置之间的发热差异，提高移动部件沿周向受热的均匀性。

16、进一步地，将励磁部与加热部彼此相向的表面之间的距离限定为1mm至5mm时，能够使励磁部与加热部保持较小的磁耦合距离，减少励磁部产生的交流磁场在二者之间向外扩散，使更多交流磁场与加热部耦合，从而提高励磁部与加热部之间的磁耦合效果。

17、进一步地，将电源模块设置在腔室侧壁外的大气侧，并通过导线向固定设置在腔室侧壁上的励磁部输出交流电时，电源模块、励磁部以及连接二者的供电线路均无需随移动部件运动，从而避免形成由大气侧延伸至随动加热部的供电线路，进一步降低射频环境下加热供电路径发生漏电或放电的风险。

18、进一步地，设置贯穿腔室侧壁的绝缘装置，并使电源模块引出的导线穿过绝缘装置后与励磁部连接时，能够使导线和励磁部均与腔室侧壁电隔离，从结构上阻断励磁部供电线路与腔室侧壁之间的导电路径，从而降低励磁部供电过程中发生漏电或放电的风险。

19、进一步地，采用电气隔离馈通结构作为绝缘装置时，能够在导线贯穿腔室侧壁并连接大气侧的电源模块与真空侧的励磁部的同时，使导线和励磁部保持与腔室侧壁电隔离，从而为励磁部的穿墙供电及电隔离提供具体的结构实现方式。

20、进一步地，使电源模块包括交流电源和设置在交流电源与励磁部之间的射频滤波器时，交流电源能够向励磁部提供用于产生交流磁场的交流电，射频滤波器能够抑制射频信号沿励磁部的供电线路进入交流电源，从而降低射频信号进入电源模块所引起的漏电风险。

21、进一步地，将励磁部设置为包围有铁芯的励磁线圈时，励磁线圈能够在交流电流作用下产生交流磁场，位于励磁线圈所围区域内的铁芯能够为交流磁场提供导磁路径，使励磁部产生并引导用于与加热部磁耦合的交流磁场，从而形成励磁部的一种具体实现方式。

22、进一步地，采用纯铁、铁素体不锈钢或钴铁类软磁合金中的至少一种导磁材料制成加热部时，加热部能够与励磁部产生的交流磁场磁耦合，并在交流磁场作用下感应发热，从而将经磁耦合传递的能量转化为用于加热移动部件的热量。

23、进一步地，将移动部件设置为移动环、屏蔽环或者内衬时，能够使随动加热部与固定励磁部之间的磁耦合加热方式分别适用于上述不同类型的移动部件，从而在无需为相应移动部件设置随动供电线路的情况下，对相应移动部件进行加热。

24、进一步地，将励磁部设置在腔室侧壁上与移动环升降行程中的高位相对应的位置时，当移动环移动至该高位时，随移动环运动的加热部能够到达与励磁部相对应的位置并与励磁部磁耦合，从而在移动环处于该高位时对移动环进行加热。

25、进一步地，将移动部件加热至高于80℃或者高于100℃时，能够提高移动部件表面的温度；当移动部件为用于碳氟化合物刻蚀工艺的移动环时，可以抑制碳氟化合物小分子在移动环内侧表面形成聚合物，减少聚合物开裂和脱落造成的晶圆颗粒污染。

26、本说明书提供的等离子体处理装置中移动部件的加热方法，可以实现以下技术效果：

27、通过使固定设置在腔室侧壁上的励磁部产生交流磁场，并使设置在移动部件外侧的加热部随移动部件移动至能够与励磁部磁耦合的位置，使彼此电隔离的励磁部与加热部以交流磁场作为能量传递媒介，使加热部在交流磁场作用下感应发热并将产生的热量传递至移动部件。由此，加热部无需通过导电连接从外部电源直接获得供电，向励磁部供电的线路也无需随移动部件运动，从而在适应移动部件运动并对其进行加热的同时，减少通向随动加热部的供电线路，降低加热供电路径与上电极射频功率传输路径之间发生放电的风险。

28、进一步地，使励磁部产生的交流磁场相对于加热部沿周向分布，并在加热部内形成闭合磁路时，交流磁场能够沿该闭合磁路发生周期性变化，使加热部沿周向感应发热并将热量传递至移动部件，从而提高移动部件沿周向受热的均匀性。

29、进一步地，在加热部朝向励磁部的一侧设置沿移动部件的移动方向延伸的容置槽，并在加热部随移动部件移动至工艺位置时使励磁部位于容置槽内时，容置槽能够为加热部相对于固定励磁部的移动提供空间，励磁部产生的交流磁场能够与容置槽周围的加热部磁耦合并被约束在加热部中，从而使加热部在工艺位置感应发热，同时减少交流磁场向移动部件内侧的等离子体反应空间扩散。

30、以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本说明书。