藉由热隔离工艺环与静电夹盘的隔离圆片，以及藉由提供热传导及电绝缘的热环，来阻止半导体工艺环的不希望的加热，其中该热传导及电绝缘的热环接触半导体工艺环及底层的金属基底两者，该底层的金属基底具有内部冷却剂流动通道。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】藉由热隔离工艺环与静电夹盘的隔离圆片，以及藉由提供热传导及电绝缘的热环，来阻止半导体工艺环的不希望的加热，其中该热传导及电绝缘的热环接触半导体工艺环及底层的金属基底两者，该底层的金属基底具有内部冷却剂流动通道。【专利说明】具有冷却工艺环与加热工作件支撑表面的等离子体反应器 静电夹盘 相关申请案的交叉引用 本申请案主张由Michael D. Willwerth等人于2012年10月1日提出申请的标 题为 "PLASMA REACTOR ELECTROSTATIC CHUCK WITH COOLED PROCESS RING AND HEATED WORKPIECE SUPPORT SURFACE(具有冷却工艺环与加热工作件支撑表面的等离子体反应 器静电夹盘）"的美国专利申请案第13/632, 306号的优先权，该申请案主张由Michael D. Willwerth 等人于 2012 年 4 月 24 日提出申请的标题为"PLASMA REACTOR ELECTROSTATIC CHUCK WITH COOLED PROCESS RING AND HEATED WORKPIECE SUPPORT SURFAC(具有冷却工艺 环与加热工作件支撑表面的等离子体反应器静电夹盘）"的美国临时申请案第61/637, 448 号的权益。 Michael D. Willwerth 等人提出 "PLASMA REACTOR ELECTROSTATIC CHUCK WITH COOLED PROCESS RING AND HEATED WORKPIECE SUPPORT SURFAC (具有冷却工艺环与加热工 作件支撑表面的等离子体反应器静电夹盘）" 背景 本公开关于用于在诸如半导体晶圆的工作件上蚀刻诸如介电膜的薄膜的反应性 离子蚀刻工艺及反应器腔室。此类工艺可使用诸如氟碳或氟烃气体的蚀刻工艺气体，该蚀 刻工艺气体的等离子体副产物包括蚀刻物种及聚合物物种。使用此类气体的等离子体增强 反应性离子蚀刻工艺产生薄膜的蚀刻及聚合物的沉积两种效果。我们已发现工作件的边缘 附近的蚀刻速率分布及聚合物沉积速率分布的均匀性受环绕工作件的边缘的工艺环的温 度的影响。最开始，在紧邻等离子体处理之前，工艺环的温度与阴极的温度相同，工作件被 固持在该阴极上。位于阴极下方的金属基底层包括用于冷却阴极的冷却剂流动通道。在等 离子体处理期间，工艺环温度增加，使得连续的工作件经受不同的工艺条件，这影响工作件 表面上的蚀刻速率分布。在点燃等离子体后处理连续的工作件时，第一工作件的工作件表 面上的蚀刻速率分布将不同于后续工作件的蚀刻速率分布，引起工作件之间的非均匀性。 工艺环温度增加到高于工作件的温度，影响工作件外围附近的蚀刻速率。另外，工 艺环的较高温度与工作件相对较低温度影响工作件外围附近的聚合物沉积。此变化不利地 影响工作件外围附近蚀刻速率及聚合物沉积速率的分布均匀性。 概要 -种使用聚合蚀刻物种在诸如半导体晶圆的工作件上执行等离子体增强蚀刻的 方法。该方法提供对工作件的外围附近的聚合物沉积速率及蚀刻速率的控制。在等离子 体反应器的腔室中执行该方法，该腔室包括形成工作件支撑表面的隔离圆片（insulating puck)及接触隔离圆片的金属基底层。该方法包括以下步骤：提供半导体工艺环，该半导体 工艺环覆盖隔离圆片的外围部分，以及维持工艺环及隔离圆片之间的缝隙，以防止工艺环 与隔离圆片之间的直接热接触。该方法进一步包括以下步骤：提供热环，该热环介于基底层 与半导体工艺环之间且与基底层及半导体工艺环接触，该热环是热导体及电绝缘体。该方 法亦包括以下步骤：将工作件固持在隔离圆片的工作件支撑表面上，将工艺气体引入腔室 中且将等离子体源功率耦合至腔室内部。该方法亦包括以下步骤：藉由使冷却剂流动通过 基底层中的冷却剂流动通道，而将工艺环冷却至低于第一温度，以及藉由将电功率施加于 隔离圆片内部的加热组件，而将工作件加热至高于第二温度。 附图简述 因此，以可详细理解获得本专利技术的示范性实施例的方式，可参照于附图中图示的 实施例来进行上文简要概述的本专利技术的更特定描述。应领会本文不论述某些熟知工艺以免 模糊本专利技术。 图1A、1B及1C描绘根据一个实施例的等离子体反应器，其中： 图1A是描绘等离子体反应器的整个腔室的剖面正视图； 图1B是描绘工作件支撑基座的图1A的一部分的放大视图； 图1C是详细图示工艺环及热环的图1B的一部分的放大视图。 为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同的组件符号指示诸图所共有的相同 的组件。应考虑一个实施例的组件及特征结构可有利地并入其它实施例而无需进一步详 述。然而应注意，附图仅图示本专利技术的示范性实施例且因此不视为对本专利技术的范围具有限 制性，因为本专利技术可允许其它等效实施例。 详细描述 参照图1A、1B及1C，等离子体反应器具有由圆柱形侧壁102、顶板104及底板106 界定的腔室100,底板106的周边边缘接触侧壁102。顶板104可为接收来自工艺气体供 应108的工艺气体的气体分配板。等离子体源功率可电感性地耦合或电容性地耦合进腔室 100。 举例而言，在等离子体源功率的电感性耦合的情况下，各自的内部及外部线圈天 线110U12经由各自的射频阻抗匹配组件118U20连接至各自的射频源功率产生器114、 116。在此情况下，顶板或气体分配板104可由非导电材料制成以允许来自线圈天线110、 112的射频功率经由顶板104电感性耦合进入腔室100。 在射频源功率的电容性耦合的情况下，不存在线圈天线110及112,且顶板104是 导电电极。射频产生器122经由阻抗匹配124耦接至顶板104。一般而言，侧壁102及底板 106可由金属制成并接地连接。真空泵132经由底板106抽空腔室100。 工作件支撑基座200被提供在腔室100内，且具有顶工作件支撑表面200a及低于 底板106的底端200b，以及自底端200b向上延伸并穿过底板106的轴向杆235。 基座200包括形成顶工作件支撑表面200a的圆盘形的隔离圆片或顶层205。圆片 205包含接近顶表面200a的内部静电夹持（ESC)电极210。圆片205亦包含内部及外部电 阻加热组件215、216。圆片205下方是圆盘形的金属基底220,金属基底220可由铝制成。 工作件支撑表面200a是用于支撑诸如半导体晶圆的工作件206的圆片205的顶表面。内 部冷却剂通道225被提供在金属基底220中。圆盘形的绝缘体或平面的绝缘体层230位于 金属基底220下方，且圆盘形的绝缘体或平面的绝缘体层230可由例如二氧化硅或氮化硅 材料制成。导电支撑碟237位于绝缘体230下方且可支撑环绕绝缘体230、基底220及圆片 205的圆柱形壁239。 射频偏压功率产生器240经由阻抗匹配244耦接至ESC电极210。或者，射频偏压 产生器可耦接至金属基底220。 工艺环218覆盖圆片205的边缘。工艺环218可由诸如结晶体的半导体材料制成。 绝缘环222提供基底220与基座侧壁239之间的电绝缘。裙部224自底板延伸并环绕基座 侧壁239。 冷却剂供应器289耦接至内部冷却剂通道225。直流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在等离子体反应器的腔室内的工作件上执行等离子体增强蚀刻工艺的方法，所述等离子体反应器包含：位于所述腔室中的隔离圆片，以及位于所述隔离圆片中的ESC电极；金属基底层，所述金属基底层位于所述隔离圆片下方并接触所述隔离圆片，且所述金属基底层的直径超过所述隔离圆片的直径，所述金属基底层耦合至共同电位；射频等离子体偏压功率产生器，所述射频等离子体偏压功率产生器具有耦接至所述ESC电极的功率端子以及耦合至所述共同电位的回程端子；所述方法包含以下步骤：提供覆盖所述隔离圆片的外围部分的半导体工艺环以及提供所述工艺环与所述隔离圆片之间的缝隙，所述缝隙阻止所述工艺环与所述隔离圆片之间的直接热接触；在所述基底层与所述半导体工艺环之间提供热环，且所述热环与所述基底层及所述半导体工艺环接触，所述热环是热导体与电绝缘体；将工作件固持在所述隔离圆片的表面上，将工艺气体引入到所述腔室中并将等离子体源功率耦合至所述腔室的内部；藉由使冷却剂流动通过所述基底层中的冷却剂流动通道来冷却所述工艺环至低于第一温度；以及藉由将电功率施加于所述隔离圆片内部的加热组件来加热所述工作件至高于第二温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·威尔沃斯，D·帕拉加斯维勒，M·G·查芬，Ys·林，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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