[发明专利]温控热边缘环组合件

说明书

背景技术

等离子体处理仪器用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子注入以及抗蚀去除(resist removal)的技术处理基底。一类用于等离子体处理的等离子体处理仪器包括含有顶电极和底电极的反应室。电极之间建立电场以将处理气体激发成等离子体状态，从而处理反应室中的基底。

发明内容

根据一项实施方式，适用于环绕等离子体反应室中受到支撑的半导体基底的温控热边缘环组合件包括具有环绕基底支撑面的环形支撑面的基底支撑件。射频(RF)联接环叠置于环形支撑面之上。环形支撑面和RF联接环之间具有下垫片。该下垫片可导热、导电。热边缘环叠置于RF联接环之上。该基底支撑件适用于支撑基底使得基底的外边缘悬于热边缘环之上。该热边缘环和该RF联接环之间具有上层导热介质。

根据另一实施方式，适用于环绕等离子体反应室中受到支撑的半导体基底的温控热边缘环组合件包括具有环绕基底支撑面的环形支撑面的基底支撑件。射频(RF)联接环被机械地夹至该环形支撑面，该环形支撑面与该RF联接环之间具有隔热介质。热边缘环被机械地夹至该RF联接环，该热边缘环和该RF联接环之间具有导热介质。

根据另一实施方式，适用于环绕等离子体反应室中受到支撑的半导体基底的温控热边缘环组合件包括具有环绕基底支撑面的环形支撑面的基底支撑件。射频(RF)联接环被机械地夹至该环形支撑面，该环形支撑面和该RF联接环之间具有下层导热介质。热边缘环被机械地夹至该RF联接环，该热边缘环和该RF联接环之间具有上层导热介质。该基底支撑件适用于支撑基底使得基底的外边缘悬于热边缘环之上。

附图说明

图1A-1B示出淋浴头状电极组合件的实施方式的一部分以及等离子体处理仪器中基底支撑件，包括热边缘环组合件。

图2A-2B示出具有热边缘环、RF联接环以及含环形支撑件的基底支撑件的热边缘环组合件的实施方式，包括下层导热介质和上层导热介质。

图3A-3C示出具有热边缘环、RF联接环以及基底支撑件的热边缘环组合件的另一实施方式，包括作为导热介质的加压传热气体。

图4A-4C示出具有热边缘环、含加热元件的RF联接环以及基底支撑件的热边缘环组合件的另一实施方式，包括作为导热介质的加压传热气体。

图5示出使用不同下层导热介质和上层导热介质的多个等离子体处理循环过程中热边缘环的温度曲线。

图6A-6B示出氦传热气体的静压变化所得到的热边缘环的温度曲线。

图7A-7B示出环形通道中氦传热气体的静压变化所得到的热边缘环的温度曲线。

图8示出O-环对热边缘环的温度曲线的影响。

图9A-9C示出使用具有不同下层导热介质和上层导热介质的热边缘环组合件进行光刻胶的蚀刻率均匀性。

具体实施方式

集成电路设备的制造包括能够蚀刻由光刻胶开口限定的选定层的等离子体蚀刻室的使用。当射频(RF)电源应用于处理室中一个或多个电极时，配置该处理室来接收处理气体(即蚀刻化学物质)。对特定工艺而言，该处理室内部压强也受到控制。应用所需RF电源到电极后，室内处理气体被激活从而产生了等离子体。所生成的等离子体用于晶片等半导体基底选定层的所需的蚀刻。然而，与晶片的等离子体处理相关的挑战之一，包括等离子体不均匀性(即一定时间内处理性能的变化)导致的工艺漂移。

为了控制晶片等半导体基底的蚀刻速率均匀性，特别是为了使晶片中央和边缘的蚀刻速率一致，考虑到晶片边缘的化学暴露、处理压力以及RF场强，晶片边界条件优先设计为保证整个晶片的连续性。众所周知，RF偏压可通过静电夹紧电极之下的供电电极施加到进行等离子体处理的晶片上。然而，由于来自供电电极通过静电夹紧电极和晶片到达等离子体的RF阻抗路径和来自外部供电电极到达等离子体的RF阻抗路径不同，晶片边缘发生的不均匀等离子体密度会导致晶片处理的不均匀。

为了尽量减小这种不均匀性，围绕晶片安装实施了热边缘环和RF联接环。通过提供与进行等离子体处理的晶片的中央和边缘类似的RF阻抗路径可实现改善的等离子体均匀性。通过选择RF联接环材料可控制RF阻抗路径。该叠置的热边缘环是保护RF联接环免受等离子体侵蚀的易耗部件。