CN103258761A - 一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔体及其方法，等离子体刻蚀腔体包括：连接接地线的上电极和连接射频源的下电极，以及位于上、下电极之间的静电吸盘，在上电极下方设有石英窗，在石英窗与上电极之间设有加热装置，在静电吸盘内部设有冷却剂循环装置，在加热装置与上电极之间设有反射装置，或在加热装置与上电极相对的内表面或侧面的内表面涂有反射涂层，利用反射涂层或反射装置可以将加热装置的光线集聚到晶圆上并且在晶圆表面均匀分布，提高了加热装置的热量的利用率，再利用静电吸盘下方的冷却剂循环装置进一步精确控制晶圆表面的温度，实现了对晶圆温度的良好控制，并且该等离子体刻蚀腔室的结构简单，易于维护。

Description

一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法。

背景技术

在等离子刻蚀过程中，对晶圆及其表面的刻蚀，常采用较高等离子体源实现较高的刻蚀速率，然而，这样将会增加晶圆的热负荷。此外，随着晶圆中堆叠结构越来越复杂，反应腔需要承担更多的工艺内容，由于复杂堆叠结构中包含有大量的转换，因此刻蚀工艺程序更加繁复，造成不同反应腔体之间匹配的更大难度，为了达到反应腔和这些工艺程序的精确匹配，确保每一个反应腔中出来的每一片晶圆都拥有相同的性能，要求对每项工艺中最敏感的工艺参数准确控制。在半导体刻蚀应用中，晶圆温度的控制是一个关键参数，晶圆表面温度分布的均匀性相当重要，如果晶圆表面上的温度分布不均匀，将会影响晶圆的不同位置的刻蚀速率，可能造成工艺制程不稳定，从而对晶圆的结构造成损害。

通常在等离子体刻蚀腔内，对晶圆温度控制的加热部件设置在晶圆底部的静电吸盘下，通过对静电吸盘进行加热或者降温等温度控制，通过静电吸盘和晶圆之间的热传导效应，对晶圆的温度进行控制。静电吸盘可以为单一区域，内外环双区域，多区域等不同的种类，从而控制晶圆不同位置的温度，但是由于接触式热传导的控温机理，对晶圆的温度控制使接触式且非直接的，造成反应时间过长，均匀性较差的问题。

采用非接触式且直接作用于晶圆表面的控温方式能够避免上述问题的发生。专利US2008/0170842 A1提供了用于处理衬底的腔室以及用于均匀加热衬底到目标温度的方法，其所提供的腔室包括：在腔体，设置在腔体中的衬底支架，设置在衬底指甲上的边缘环，用于支撑衬底，第一热源，用于加热衬底，第二热源用于加热边缘环，第一热源与第二热源相互独立；在其中的一个实施例中，第一和第二热源设置在边缘环的同侧上。在上电极下方设有石英窗18，石英窗18与上电极之间设有加热部件，加热部件采用辐射加热的方式，加热部件中部为第一热源37，加热部件两端也即是第一热源的两侧设置有第二热源38，第二加热源连接有加热功率控制器，第一或第二加热热源可以是紫外灯、激光二极、电阻加热器、发光二级管或任何其它合适的安格或组合的加热元件。另外，加热部件可以设置在反射体53的垂直空腔中，冷却通道设置于反射体53中。该专利中，采用非接触式且直接作用于晶圆的加热方式，通过第一热源37对衬底的加热和第二热源38对衬底边缘的加热，达到晶圆表面温度均匀分布的目的，并且设置有反射体53，可以将热源进一步反射到晶圆上。加热部件是直接与上电极相连接，反射体53设置于加热部件的两侧，这样只能将两侧的热量反射到晶圆上，而在加热部件的后侧没有反射体，不能将该部分热量反射到晶圆上，并且反射体53不能自由移动，造成热源的损失；并且该方法采用两个热源来达到多点控温的目的，增加了腔体的结构和工艺复杂度，增加了对腔体的维护的难度。

因此，需要对处理腔室中的加热部件进行改进，从而提高加热部件的热量利用率，以及使得晶圆表面的温度分布均匀，并且简化腔体结构使其易于维护。

发明内容

为了克服上述问题的不足，本发明旨在提高加热部件的热量利用率，使晶圆表面的温度分布均匀，并达到简化腔体的结构复杂度和易于维护的目的。

本发明提供一种等离子体刻蚀腔室，含有连接接地线的上电极和连接射频源的下电极，以及位于上、下电极之间的静电吸盘，包括：

在所述上电极下方设有石英窗；

在所述石英窗与所述上电极之间设有加热装置；

在所述静电吸盘内部设有冷却剂循环装置；其中，

在所述加热装置与所述上电极之间设有反射装置，或在所述加热装置与上电极相对的内表面或侧面的内表面涂有反射涂层。

优选地，所述反射装置为反射罩。

优选地，所述反射装置能够以任意角度旋转，或沿水平或垂直方向移动。

优选地，所述反射装置的中心位置与所述晶圆的中心位置对准。

优选地，所述反射装置连接有活动装置，所述活动装置连接有位置调节器。

优选地，所述位置调节器控制所述活动装置能够以任意角度旋转，或者沿水平或垂直方向移动，从而带动所述反射装置能够以所述活动装置竖直中心线为轴进行旋转，或者所述反射装置沿水平或垂直方向移动。

优选地，所述反射装置的中心位置连接所述活动装置。

优选地，所述反射装置的边缘带有辅助标记。

优选地，所述反射装置的辅助标记为所述反射装置的边缘的四个凸起或刻度线，所述四个凸起将所述反射装置的边缘四等分。

优选地，所述反射装置包括上、下两层，在所述上、下两层之间装有发光装置。

优选地，所述反射装置的横截面为弧形，所述反射装置的水平投影面为圆形。

优选地，所述反射装置的内表面涂有反射涂层。

优选地，所述反射装置的内表面反射涂层为透明或半透明或不透明。

优选地，所述反射装置的材料为无机非金属材料。

优选地，所述反射装置的材料为树脂或玻璃。

优选地，所述反射装置的水平投影面积大于等于所述加热装置的水平截面面积。

优选地，在所述加热装置与上电极相对的内表面且在侧面的内表面涂有反射涂层。

优选地，所述静电吸盘的外侧表面带有辅助标记。

优选地，所述静电吸盘的外侧表面的辅助标记为所述静电吸盘的外侧表面的刻度线。

优选地，所述静电吸盘的外侧表面的辅助标记为所述静电吸盘的外侧表面带有四个凸起，所述四个凸起的中心线将所述晶圆的圆周四等分。

优选地，所述加热装置为红外加热器。

优选地，所述加热装置连接有功率调节装置。

本发明还提供一种采用上述的等离子体刻蚀腔室控制晶圆温度的方法，包括：

步骤S01：将晶圆装入所述静电吸盘上；

步骤S02：开启所述加热装置，调节所述加热装置的所述功率调节装置，设定温度对晶圆进行加热；

步骤S03：经反射过程，将所述加热装置的光线集聚在所述晶圆上且在所述晶圆上均匀分布；

步骤S04：打开所述冷却剂循环装置，保持所述静电吸盘和所述晶圆的温度在所设定的温度。

优选地，所述步骤S02中，所述反射过程是采用所述反射涂层将所述加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。

优选地，所述步骤S02中，采用反射装置进行所述反射过程，在所述反射过程之前还包括调整过程，具体为：首先调整所述反射装置的位置或角度，使所述反射装置的中心位置与所述晶圆的中心位置对准；然后，所述反射装置将所述加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。

优选地，所述步骤S02中，所述调整过程采用位置调整装置控制所述反射装置的位置或角度。

优选地，所述步骤S02中，所述调整过程中，所述反射装置的边缘和所述静电吸盘的边缘带有四个凸起，将所述反射装置的四个凸起的中心线，与所述静电吸盘的四个凸起的中心线或所述静电吸盘的刻度线所在直线一一对准。

优选地，所述步骤S02中，所述反射装置含有发光装置，所述调整过程中，打开所述反射装置的发光装置，使所述反射装置在所述晶圆上的水平投影的中心位置与所述晶圆的中心位置对准。

优选地，所述的反射装置为反射罩。

优选地，所述加热装置为红外加热器。

本发明的一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法，将现有技术中的加热装置改进为：在加热装置与上电极之间设置反射装置比如反射罩，或在加热装置与上电极相对的内表面涂有反射涂层，可以将加热装置的光线汇聚到晶圆上并且在晶圆表面均匀分布，提高了加热装置的热量的利用率，通过调节反射罩的位置或角度，可以进一步提高加热装置的热量利用率以及热量在晶圆表面的均匀分布；再利用静电吸盘下方的冷却剂循环装置进一步精确控制晶圆表面的温度，实现了对晶圆温度的良好控制，并且提高了加热装置的热量的利用率，使腔室的结构简单，易于维护。

附图说明

图1是现有技术中的处理腔室的局部剖面结构示意图

图2是本发明的一个较佳实施例的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室的局部剖面结构示意图

图3是本发明的一个较佳实施例的控制晶圆温度的方法的流程示意图

图4是本发明的另一个较佳实施例的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室的局部剖面结构示意图

图5是本发明的另一个较佳实施例的控制晶圆温度的方法的流程示意图

具体实施方式

体现本发明特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本发明。

在半导体制造中，分为湿法和干法刻蚀，干法刻蚀是将被加工的基片置于等离子体中，在带有腐蚀性、具有一定能量离子的轰击下，反应生成气态物质，去除被刻蚀薄膜。目前常采用的有电感耦合等离子(ICP)、变压耦合等离子（TCP）,电容耦合等离子(CCP)刻蚀技术等，因其具有可独立控制离子密度和离子能量的优点，已成为目前较为理想的干法刻蚀技术。本发明采用的是等离子体源功率和偏压功率分离的等离子发生器，所有去耦合的等离子发生器，比如上述的ICP、TCP、CCP等均可以应用于本发明中。

下面将结合附图2-5，通过具体实施例对本发明的一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、明晰地达到辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

本发明的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室可以应用于任何等离子体发生器中，请参阅图2，图2是本发明的一个较佳实施例的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室的局部剖面结构示意图，该等离子体刻蚀腔室的结构包括：含有连接接地线的上电极1和连接射频源的下电极6，以及位于上、下电极之间的静电吸盘5，在上电极1下方设有石英窗2，在石英窗2与上电极1之间设有加热装置3，在静电吸盘5内部设有冷却剂循环装置8；在本发明中，可以在加热装置与上电极之间设有反射装置，也可以在加热装置与上电极相对的内表面或侧面的内表面涂覆反射涂层，本实施例中，在加热装置3与上电极1相对的内表面并且在侧面的内表面均涂覆反射涂层4，如图2中虚线所示，虚线表示反射涂层4反射的光线的边界路径，反射涂层4可以对加热装置3在后侧和侧面发射的光线进行反射，使光线集聚到晶圆7上，从而提高了热量利用率，减少了热量的损失，并且由于反射涂层4的面积较大，起到了将光线在晶圆7表面较为均匀分布的作用。反射涂层4的材料可以是任意不含金属成分的具有抗腐蚀性且稳定性较高的材料。由于红外加热装置不仅加热效率较高，而且可以避免紫外线照射对半导体器件或光刻胶产生的不利影响，比如，某些绝缘层和光刻胶的变性等，所以加热装置3可以采用为红外加热器，比如，近红外加热器、远红外加热器等；加热装置3可以但不限于为单点圆形加热灯管、多点环形加热灯管、螺旋形加热灯管或“之”字形加热灯管或异形管。加热装置3还连接有功率调节装置，用以调节和控制加热装置对晶圆的加热温度；冷却剂循环装置8可以但不限于是冷却剂循环管道，该冷却剂循环管道从静电吸盘5的一端进入，从另一端导出，用以控制晶圆7的温度过高，与加热装置3配合从而达到控制晶圆7温度的目的。可以看出，和现有的刻蚀腔室相比，本发明的本实施例的刻蚀腔室不仅可以提高热利用率，而且结构简单，易于维护。

请参阅图3，图3是本实施例的控制晶圆温度的方法的流程示意图，如图3所示，本发明的控制晶圆温度的方法，包括：

步骤S01：将晶圆装入刻蚀腔室的静电吸盘上；

步骤S02：开启加热装置，调节加热装置的所述功率调节装置，设定温度对晶圆进行加热；

步骤S03：经反射过程，将加热装置的光线集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布；这里，反射过程是采用反射涂层将加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。对晶圆的加热温度的设定通过调节功率调节装置进行设定，可以用于不同等离子体刻蚀条件下对晶圆温度的控制。加热装置可以采用红外加热装置，比如，近红外加热器，远红外加热器等，加热装置可以但不限于为单点圆形加热灯管、多点环形加热灯管、螺旋形加热灯管或“之”字形加热灯管或异形管。

由于在加热装置与上电极相对的内表面且在侧面的内表面涂覆了反射涂层，比如，加热装置是多点环形的加热灯管，产生红外线辐射加热，该反射层可以避免加热装置产生的热量从加热装置的后侧散失掉，利用该反射层可以将加热装置产生的热量收集并且聚集在晶圆上，从而提高了加热装置的热量利用率，并且通过反射层的大面积反射，热量可以较为均匀的分布在晶圆上。在这里，与前述的图1所示的反应腔室的加热装置相比，本发明的本实施例，采用一个加热装置再利用反射层就可以达到晶圆表面温度均匀分布的目的，而且提高了能量利用率，节省了能源消耗。

步骤S03：打开冷却剂循环装置，保持所述静电吸盘和所述晶圆的温度在所设定的温度。由于冷却剂循环装置设置在静电吸盘内部，冷却剂比如水等，可以从冷却剂循环装置的一端流入，另一端流出，在此过程中，由于冷却剂的循环冷却，如果静电吸盘温度过高，其热量就会被冷却剂循环系统带走，从而保持其温度在设定温度表附近，当晶圆的温度高于静电吸盘温度时，由于静电吸盘温度低于晶圆温度，晶圆的部分热量传递给静电吸盘，再由静电吸盘传递给冷却剂循环系统，依此循环，保证晶圆温度不会过高，并且保持在设定温度附近。

实施例2

本发明的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室可以应用于任何等离子体发生器中，请参阅图4，图4是本发明的另一个较佳实施例的控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室的局部剖面结构示意图，该等离子体刻蚀腔室的结构包括：含有连接接地线的上电极1’和连接射频源的下电极6’，以及位于上、下电极之间的静电吸盘5’，在上电极1’下方设有石英窗2’，在石英窗2’与上电极1’之间设有加热装置3’，在静电吸盘5’内部设有冷却剂循环装置8’；在本发明中，可以在加热装置与上电极之间设有反射装置，也可以在加热装置与上电极1’相对的内表面或侧面的内表面涂覆反射涂层，本实施例中，在加热装置3’与上电极1’之间设有反射装置，该反射装置可以为反射罩4’，在本实施例中，以采用反射罩4’作为反射装置对本发明进行描述，但这不用于限制本发明的范围。反射罩4’能够以任意角度旋转，或沿水平或垂直方向移动。本实施例中，反射罩4’的横截面可以但不限于为弧形，水平投影面可以但不限于为圆形。

在本实施例中，可以但不限于采用一个固定装置将活动装置固定起来，这里，固定装置可以但不限于是固定轴，其可以但不限于固定在上电极1’上，也可以固定在等离子体刻蚀腔室的其它位置，比如加热装置3’上等，再在固定装置上安装活动装置，安装的方法可以但不限于采用螺栓固定。反射罩4’连接在活动装置上，活动装置连接有位置调节器。

位置调节器控制活动装置能够以任意角度旋转，或者沿水平或垂直方向移动，从而带动反射罩4’能够以活动装置所在竖直线为轴在水平面内进行任意角度的旋转，或者沿水平或垂直方向移动，比如，通过位置调节器来控制活动装置旋转一定角度，然后再向下移动一定的距离，从而带动反射罩4’也做出相同的运动。这里，活动装置可以连接于反射罩4’中心位置，那么反射罩4’的中心位置所在的竖直线可以是反射罩4’的对称轴，反射罩4’可以沿此对称轴进行旋转。

本实施例中，反射罩4’能够以任意角度旋转并且能够沿水平或垂直方向移动，这样，可以调节反射罩4’的位置和角度，使反射罩4’的中心位置与晶圆7’的中心位置对准，从而更加有效的收集加热装置3’散发的热量以及将光线均匀分布在晶圆7’的表面上。

本实施例中，反射罩4’的边缘带有辅助标记，较佳的，在反射罩4’的边缘的辅助标记为刻度线，或在反射罩4’的边缘带有四个凸起，这四个凸起将反射罩4’的边缘四等分。静电吸盘5’的外侧表面带有辅助标记，比如在静电吸盘5’的外侧表面带有刻度，由于晶圆置于静电吸盘上，晶圆的中心位置与静电吸盘的中心位置相对应，通过将静电吸盘的中心与反射罩的中心将对准，也就是将静电吸盘的中心与反射罩的中心相对准，例如，静电吸盘5’的外侧表面上的刻度带有四个零刻线，这四个零刻线所在直线的交叉点与晶圆的中心对准，将反射罩4’的四个凸起的中心线与静电吸盘5’的外侧表面的四个零刻线所在直线一一对准，根据十字中心对准原理，这就等同于将反射罩4’的中心位置与晶圆的中心位置相对准；再比如，静电吸盘5’外侧表面的辅助标记可以是四个凸起，这四个凸起的中心线将晶圆的圆周四等分，那么这四个凸起的中心线的交叉点与晶圆的中心对准，将静电吸盘5’的四个凸起的中心线与反射罩4’的四个凸起的中心线相对准，也就等同于将晶圆反射罩7’的中心位置与反射罩4’的中心位置相对准。

本实施例中，反射罩4’还包括上、下两层，在上、下层之间设有发光装置。反射罩4’在晶圆7’水平投影面积大于等于加热装置的水平截面面积，反射罩4’可以但不限于是弯曲的，其曲率可以根据加热装置3’的形状设定，使反射罩4’能够将加热装置除了面对石英窗2’的那侧的热量之外的其它发射面的热量都收集起来，并积聚在晶圆7’上，如图4中虚线所示，虚线表示反射罩4’反射的光线的边界路径。由于反射罩4’可以移动，可以通过移动反射罩4’的位置，调节并对准其覆盖在加热装置上方，从而提高热量利用率，由于反射罩4’面积较大，所以其发射的面积也大，起到了对光线的分布作用，因此可以使热量在晶圆7’上均匀分布。

本实施例中，反射罩的内表面涂有反射涂层，反射罩的材料为无机非金属材料，较佳地，反射罩的材料可以为树脂或玻璃，因为在等离子体刻蚀腔中，如果是金属材料，金属材料会影响反应腔内电磁场分布。反射罩的内表面反射涂层可以是透明，也可以是半透明或不透明。本实施例中，由于红外加热装置不仅加热效率较高，而且可以避免紫外线照射对半导体器件或光刻胶产生的不利影响，比如，某些绝缘层和光刻胶的变性等，所以加热装置3’可以采用红外加热器，比如，近红外加热器、远红外加热器等；加热装置3’可以但不限于为单点圆形加热灯管、多点环形加热灯管、螺旋形加热灯管或“之”字形加热灯管或异形管。加热装置3’还连接有功率调节装置，用以调节和控制加热装置3’对晶圆7’的加热温度；冷却剂循环装置8’可以但不限于是冷却剂循环管道，该冷却剂循环管道从静电吸盘5’的一端进入，从另一端导出，用以控制晶圆7’的温度过高，与加热装置3’配合从而达到控制晶圆7’温度的目的。可以看出，和现有的刻蚀腔室相比，本发明的本实施例的刻蚀腔室不仅可以提高热利用率，而且结构简单，易于维护。

请参阅图5，图5是本实施例的控制晶圆温度的方法的流程示意图，如图3所示，本发明的控制晶圆温度的方法，包括：

步骤S01：将晶圆装入刻蚀腔室的静电吸盘上；

步骤S02：开启加热装置，调节加热装置的功率调节装置，设定温度对晶圆进行加热；

步骤S03：经调整过程，通过位置调整装置调节反射罩的角度和位置，使反射罩的中心位置与晶圆的中心位置对准；为了达到精确对准的目的，可以采用边缘带有辅助标记的反射罩，较佳的，反射罩的边缘带有刻度线，或带有四个凸起，这四个凸起将反射罩的边缘四等分，这四个凸起的中心线的交叉点与反射罩的中心位置对准。

再配合静电吸盘的外侧表面带有辅助标记，比如在静电吸盘的外侧表面带有刻度，由于晶圆置于静电吸盘上，晶圆的中心位置与静电吸盘的中心位置相对应，通过将静电吸盘的中心与反射罩的中心将对准，也就是将静电吸盘的中心与反射罩的中心相对准，例如，静电吸盘的外侧表面上的刻度带有四个零刻线，这四个零刻线所在直线的交叉点与晶圆的中心对准，将反射罩的四个凸起的中心线与静电吸盘的外侧表面的四个零刻线所在直线一一对准，根据十字中心对准原理，这就等同于将反射罩的中心位置与晶圆的中心位置相对准；再比如，静电吸盘外侧表面的辅助标记可以是四个凸起，这四个凸起的中心线将晶圆的圆周四等分，那么这四个凸起的中心线的交叉点与晶圆的中心对准，将静电吸盘的四个凸起的中心线与反射罩的四个凸起的中心线相对准，也就等同于将晶圆反射罩的中心位置与反射罩的中心位置相对准。

本实施例中，反射罩包括上、下两层，在上、下层之间设有发光装置，在调整过程中，将发光装置打开，如果反射罩带有反射涂层处于不透明或半透明状态，反射罩的水平投影落在晶圆上，通过位置调整装置，调整反射罩的角度和位置，使反射罩的水平投影的中心与晶圆的中心对准，可以采用辅助标记，比如上述的反射罩的四个凸起的中心线，与静电吸盘的四个凸起的中心线相互对准或静电吸盘的外侧表面的刻度线所在直线相对准，即可达到反射罩的水平投影的中心位置与晶圆的中心位置对准的目的。

步骤S04：经反射过程，将加热装置的光线集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布；这里，反射过程是调整反射罩的位置或角度，将加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。加热装置对晶圆的加热温度通过调节功率调节装置进行设定，可以用于不同等离子体刻蚀条件下对晶圆温度的控制。

由于反射罩连接有活动装置，活动装置连接有位置调节器，利用位置调节器可以控制活动装置的位置或角度，从而控制反射罩的位置或角度，使反射罩的中心位置与晶圆的中心位置对准，并且调节反射罩使其覆盖在加热装置上方，可以避免加热装置产生的热量从加热装置的后侧散失掉，利用该反射罩可以将加热装置产生的热量收集并且聚集在晶圆上，从而提高热量利用率，由于反射罩面积较大，所以其发射的面积也大，起到了对光线的分布作用，因此可以使热量在晶圆上均匀分布。在这里，与前述的图1所示的反应腔室的加热装置相比，本发明的本实施例，采用一个加热装置再利用可移动的反射罩就可以达到晶圆表面温度均匀分布的目的，而且提高了能量利用率，节省了能源消耗。

步骤S05：打开冷却剂循环装置，保持静电吸盘和晶圆的温度在所设定的温度。由于冷却剂循环装置设置在静电吸盘内部，冷却剂比如水等，可以从冷却剂循环装置的一端流入，另一端流出，在此过程中，由于冷却剂的循环冷却，如果静电吸盘温度过高，其热量就会被冷却剂循环系统带走，从而保持其温度在设定温度表附近，当晶圆的温度高于静电吸盘温度时，由于静电吸盘温度低于晶圆温度，晶圆的部分热量传递给静电吸盘，再由静电吸盘传递给冷却剂循环系统，依此循环，保证晶圆温度不会过高，并且保持在设定温度附近。

本发明的一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔室及其方法，通过在加热装置与上电极之间设置反射装置比如反射罩，或在加热装置与上电极相对的内表面涂有反射涂层，可以将加热装置的光线汇聚到晶圆上并且在晶圆表面均匀分布，提高了加热装置的热量的利用率，通过调节反射罩的位置或角度，可以进一步提高加热装置的热量利用率以及热量在晶圆表面的均匀分布；再利用静电吸盘下方的冷却剂循环装置进一步精确控制晶圆表面的温度，实现了对晶圆温度的良好控制，并且提高了加热装置的热量的利用率，使腔室的结构简单，易于维护。

以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (30)

1.一种等离子体刻蚀腔室，含有连接接地线的上电极和连接射频源的下电极，以及位于上、下电极之间的静电吸盘，其特征在于，

在所述上电极下方设有石英窗；

在所述石英窗与所述上电极之间设有加热装置；

在所述静电吸盘内部设有冷却剂循环装置；其中，

在所述加热装置与所述上电极之间设有反射装置，或在所述加热装置与上电极相对的内表面或侧面的内表面涂有反射涂层。

2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置为反射罩。

3.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置能够以任意角度旋转，或沿水平或垂直方向移动。

4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的中心位置与所述晶圆的中心位置对准。

5.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置连接有活动装置，所述活动装置连接有位置调节器。

6.根据权利要求5所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述位置调节器控制所述活动装置能够以任意角度旋转，或者沿水平或垂直方向移动，从而带动所述反射装置能够以所述活动装置竖直中心线为轴进行旋转，或者所述反射装置沿水平或垂直方向移动。

7.根据权利要求5所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的中心位置连接所述活动装置。

8.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的边缘带有辅助标记。

9.根据权利要求8任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的辅助标记为所述反射装置的边缘的四个凸起或刻度线，所述四个凸起将所述反射装置的边缘四等分。

10.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置包括上、下两层，在所述上、下两层之间装有发光装置。

11.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的横截面为弧形，所述反射装置的水平投影面为圆形。

12.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的内表面涂有反射涂层。

13.根据权利要求12所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的内表面反射涂层为透明或半透明或不透明。

14.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的材料为无机非金属材料。

15.根据权利要求14任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的材料为树脂或玻璃。

16.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述反射装置的水平投影面积大于等于所述加热装置的水平截面面积。

17.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，在所述加热装置与上电极相对的内表面且在侧面的内表面涂有反射涂层。

18.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述静电吸盘的外侧表面带有辅助标记。

19.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述静电吸盘的外侧表面的辅助标记为所述静电吸盘的外侧表面的刻度线。

20.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述静电吸盘的外侧表面的辅助标记为所述静电吸盘的外侧表面带有四个凸起，所述四个凸起的中心线将所述晶圆的圆周四等分。

21.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述加热装置为红外加热器。

22.根据权利要求1任意一项所述的等离子体刻蚀腔室，其特征在于，所述加热装置连接有功率调节装置。

23.一种采用上述权利要求1-22任意一项所述的等离子体刻蚀腔室控制晶圆温度的方法，其特征在于，包括：

步骤S01：将晶圆装入所述静电吸盘上；

步骤S02：开启所述加热装置，调节所述加热装置的所述功率调节装置，设定温度对晶圆进行加热；

步骤S03：经反射过程，将所述加热装置的光线集聚在所述晶圆上且在所述晶圆上均匀分布；

步骤S04：打开所述冷却剂循环装置，保持所述静电吸盘和所述晶圆的温度在所设定的温度。

24.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述反射过程是采用所述反射涂层将所述加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。

25.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述步骤S02中，采用反射装置进行所述反射过程，在所述反射过程之前还包括调整过程，具体为：首先调整所述反射装置的位置或角度，使所述反射装置的中心位置与所述晶圆的中心位置对准；然后，所述反射装置将所述加热装置的光线反射后集聚在晶圆上且在晶圆上均匀分布。

26.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述调整过程采用位置调整装置控制所述反射装置的位置或角度。

27.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述调整过程中，所述反射装置的边缘和所述静电吸盘的边缘带有四个凸起，将所述反射装置的四个凸起的中心线，与所述静电吸盘的四个凸起的中心线或所述静电吸盘的刻度线所在直线一一对准。

28.根据权利要求25、26或27所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述反射装置含有发光装置，所述调整过程中，打开所述反射装置的发光装置，使所述反射装置在所述晶圆上的水平投影的中心位置与所述晶圆的中心位置对准。

29.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述的反射装置为反射罩。

30.根据权利要求23所述的控制晶圆温度的方法，其特征在于，所述加热装置为红外加热器。

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