一种加热器及等离子刻蚀设备的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种加热器及等离子刻蚀设备。


背景技术：

2.电感耦合等离子体(inductive coupled plasma，icp)刻蚀技术是半导体芯片加工制造过程中的一种重要工艺。等离子刻蚀工艺由等离子刻蚀设备完成。等离子刻蚀工艺的步骤包括刻蚀气体的导入、等离子体的生成、等离子体扩散至待刻蚀样品表面、等离子体在待刻蚀表面的扩散、等离子体与表面物质的反应以及反应产物的解吸附并排出等过程。在这个过程中，为了保证刻蚀过程的效率及稳定性，等离子体的状态十分重要。其中加热器产生的稳定热量传输到刻蚀气体上对于等离子体的产生起到关键作用。
3.然而目前的等离子体刻蚀设备中的加热器存在加热效率低以及温度均匀性较差等问题。因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案，提高加热器的加热效率以及温度均匀性。


技术实现要素：

4.本技术提供一种加热器及等离子刻蚀设备，可以提高加热器的加热效率以及温度均匀性。
5.本技术的一个方面提供一种加热器，用于等离子刻蚀设备，包括：若干连接部和若干长度不同的指状凸出部，所述若干连接部和若干指状凸出部均匀布满所述加热器；所述连接部设置在所述加热器的边缘，与所述指状凸出部交替设置，一体化连接；若干长度不同的所述指状凸出部交错排布，且分别从与所述连接部的连接端指向所述加热器的中心。
6.在本技术的一些实施例中，所述若干连接部和若干长度不同的指状凸出部规则排布，形成至少两个相同排布的加热单元。
7.在本技术的一些实施例中，所述指状凸出部包括第一凸出部、第二凸出部和第三凸出部，每个加热单元包括一个第二凸出部以及位于所述第二凸出部两侧的两个第三凸出部和位于所述两个第三凸出部两侧的两个第一凸出部，所述加热单元为以所述第二凸出部为对称轴的对称结构，所述第一凸出部将所述加热器均分为不同的加热单元，相邻的加热单元共用一个第一凸出部。
8.在本技术的一些实施例中，所述第一凸出部的长度大于所述第二凸出部的长度大于所述第三凸出部的长度。
9.在本技术的一些实施例中，所述加热器的轮廓呈圆形。
10.在本技术的一些实施例中，所述第一凸出部的长度为所述加热器的直径的40％至50％；所述第二凸出部的长度为所述加热器的直径的20％至33％；所述第三凸出部的长度为所述加热器的直径的15％至19％。
11.在本技术的一些实施例中，所述加热器由至少一根金属线弯折形成，所述加热器通过所述金属线连接至电源。
12.在本技术的一些实施例中，所述指状凸出部为由金属线弯折而成的双层“u”字形，所述连接部为由金属线弯折而成的单层“工”字形。
13.在本技术的一些实施例中，在所述加热器的轮廓图形中，所述金属线的轮廓的面积为所述加热器的轮廓面积的85％至95％。
14.本技术的另一个方面提供一种等离子刻蚀设备，包括：反应腔；承载台，设置于所述反应腔底部，用于承载晶圆；如上述所述的加热器，设置于所述反应腔上部，位于所述承载台正上方，所述加热器的尺寸与所述反应腔的尺寸匹配。
15.本技术提供一种加热器及等离子刻蚀设备，对加热器的结构进行改进，可以提高加热器的加热效率以及温度均匀性。
附图说明
16.以下附图详细描述了本技术中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本技术的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本技术中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。
17.其中：
18.图1为本技术实施例所述的加热器的结构示意图；
19.图2为本技术实施例所述的等离子刻蚀设备的结构示意图。
具体实施方式
20.以下描述提供了本技术的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本技术中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本技术不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
21.下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。
22.在半导体刻蚀加工领域，icp刻蚀是干法刻蚀中的一种较新型的刻蚀技术。该技术使用真空环境下等离子体与被刻蚀材料的反应作为刻蚀设备制。在应用icp刻蚀技术的等离子刻蚀设备内部，通入的混合刻蚀气体于真空环境下在耦合线圈内发生高频辉光放电反应产生等离子体；进一步地，这些等离子体在电场作用下冲击到被刻蚀材料表面与材料发生反应；随后使用特定溶液进行表面清洗或直接完成刻蚀过程。
23.在应用现有技术的刻蚀过程中，存在刻蚀气体的加热效率亟待提升及刻蚀过程中的温度均匀性较差的问题。因此本技术提供一种加热器以及应用所述加热器的等离子刻蚀设备，来提高刻蚀过程中温度场的稳定性，提高加热器的加热效率，减少刻蚀过程设备用电量，降低刻蚀设备的使用成本。
24.图1为本技术实施例所述的加热器的结构示意图。下面结合附图对本技术实施例所述的加热器的结构进行详细说明。
25.本技术的实施例提供一种加热器100，用于等离子刻蚀设备，参考图1所示，所述加热器100包括：若干连接部110和若干长度不同的指状凸出部120，所述若干连接部110和若
干指状凸出部120均匀布满所述加热器100；所述连接部110设置在所述加热器100的边缘，与所述指状凸出部120交替设置，一体化连接；若干长度不同的所述指状凸出部120交错排布，且分别从与所述连接部110的连接端指向所述加热器100的中心。
26.在本技术的技术方案中，通过应用该特殊结构的加热器，能够实现实现加热效率及均匀性的提升。所述的特殊结构加热管材料用量较少于常规结构，也具有较低的功率，但能够实现相同的加热效率，因而具有较高的材料使用效率。均匀性的提升主要体现在刻蚀气体空间上的均匀性在应用所述结构加热器后能够得到改善。使用普通结构加热器时，加热器上方的中间部位常常具有相对于周围区域更高的温度，温度的中心点位于加热器平面中心的位置。该特殊结构的加热器中间局部加热部件较疏松，外围较密集，能够使温度的中心点处于加热器上方，实现加热器上方区域保持较均匀的温度分布。应用改善后的结构则可以改善普通加热器出现的中间温度高，四周温度低的温度不均匀情况。
27.继续参考图1所示，在本技术的一些实施例中，所述若干连接部110和若干长度不同的指状凸出部120规则排布，形成至少两个相同排布的加热单元130。
28.具体地，在本技术的一些实施例中，所述指状凸出部120包括第一凸出部121、第二凸出部122和第三凸出部123，每个加热单元130包括一个第二凸出部122以及位于所述第二凸出部122两侧的两个第三凸出部123和位于所述两个第三凸出部123两侧的两个第一凸出部121，所述加热单元130为以所述第二凸出部122为对称轴的对称结构，所述第一凸出部121将所述加热器100均分为不同的加热单元130，相邻的加热单元130共用一个第一凸出部121。
29.也就是说，每个加热单元130包括五个指状凸出部120以及连接它们的连接部110。这五个指状凸出部120依次的连接顺序为：第一凸出部121、第三凸出部123、第二凸出部122、第三凸出部123、第一凸出部121。
30.继续参考图1所示，相邻的加热单元130以第一凸出部121为分界点。但是相邻的加热单元130共用一个第一凸出部121，也就是一个第一凸出部121既属于前一个加热单元，也属于后一个加热单元。
31.继续参考图1所示，在本技术的一些实施例中，所述加热器100的轮廓呈圆形。具体地，所述加热器100的边缘轮廓(也就是所述若干连接部110的外圈连接起来的轮廓)为圆形；所述若干第三凸出部123的顶部(指向加热器100圆心的一端)连起来的轮廓也为圆形；所述若干第二凸出部122的顶部(指向加热器100圆心的一端)连起来的轮廓也为圆形；所述若干第一凸出部121的顶部(指向加热器100圆心的一端)连起来的轮廓也为圆形。
32.在本技术的一些实施例中，所述第一凸出部121的长度大于所述第二凸出部122的长度大于所述第三凸出部123的长度。
33.在本技术的一些实施例中，所述第一凸出部的长度为所述加热器的直径的40％至50％；所述第二凸出部的长度为所述加热器的直径的20％至33％；所述第三凸出部的长度为所述加热器的直径的15％至19％。使用这种尺寸的配置可以最大化提高加热器的分布密度和均匀性。
34.在本技术的一些实施例中，作为优选方案，在直径为6英寸的加热器中，可以将第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部的长度分别设置为3英寸，2英寸以及1英寸。
35.在本技术的一些实施例中，所述加热器100由至少一根金属线弯折形成，所述加热
器100通过所述金属线连接至电源。
36.在本技术的一些实施例中，所述指状凸出部120为由金属线弯折而成的双层“u”字形，所述连接部110为由金属线弯折而成的单层“工”字形。所述指状凸出部120的“u”字形上端开口处与所述连接部110的“工”字形上端的短横连接。
37.在本技术的一些实施例中，在所述加热器100的轮廓图形中，所述金属线的轮廓的面积为所述加热器100的轮廓面积的85％至95％，例如88％、90％或92％等。所述金属线占据的面积不能太大，否则空隙太小，等离子体的通过会受到影响；所述金属线占据的面积也不能太小，否则加热器100实际是由于金属线通电产生热量实现加热功能的，金属线太少会降低加热效率。
38.在本技术的一些实施例中，所述金属线的界面图形包括圆形或正多边形，例如等边三角形、正方形等。
39.在本技术的另一些实施例中，所述加热器100也可以是由单层金属管弯折形成。金属管内部中空，增大金属材料表面积，提高产热能力。
40.在一个具体实施例中，参考图1所示，所述加热器100中加热单元130的数量为六个，每个加热单元130包括如上述所述的五个指状凸出部120。但是应当理解的是，所述加热单元130的数量、加热单元130包括的指状凸出部120的数量以及指状凸出部120的种类和排布方式是不受限制的，可以是其他任意能够均匀布满所述加热器100的结构。
41.本技术提供一种加热器及等离子刻蚀设备，对加热器的结构进行改进，可以提高加热器的加热效率以及温度均匀性。
42.图2为本技术实施例所述的等离子刻蚀设备的结构示意图。
43.本技术的实施例还提供一种等离子刻蚀设备200，参考图2所示，包括：反应腔210；承载台220，设置于所述反应腔210底部，用于承载晶圆230；如上述所述的加热器100，设置于所述反应腔210上部，位于所述承载台220正上方，所述加热器100的尺寸与所述反应腔210的尺寸匹配。
44.所述加热器100的结构前文已经详细说明过，在此不再赘述。
45.需要说明的是，附图2中展示的并不是等离子刻蚀设备200的完整结构。至少所述反应腔210以及加热器100的上方还包括产生等离子体的腔体。所述加热器100正是用于加热产生的等离子体。而所述等离子体会穿过所述加热器100落到所述晶圆230表面。
46.本技术提供一种加热器及等离子刻蚀设备，对加热器的结构进行改进，可以提高加热器的加热效率以及温度均匀性。
47.综上所述，在阅读本技术内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本技术意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本技术的示例性实施例的精神和范围内。
48.应当理解，本实施例使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
49.还应当理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”或者“包括着”，在本技术文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个
或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
50.还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本技术的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
51.此外，本技术说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。