[发明专利]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

权利要求书

1.一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。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第二温度高于所述第一温度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述引入工艺气体的步骤包含以下步骤：引入工艺气体，所述工艺气体的等离子体副产物包含蚀刻剂物种及聚合物种，藉此所述生成等离子体的步骤在所述腔室中产生所述等离子体副产物。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述引入工艺气体的步骤包含以下步骤：引入包含氟碳物种或氟烃物种的工艺气体。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述缝隙是热隔离缝隙。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述缝隙是气隙。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述热环具有超过约100瓦特/m-°K的热传导率及高于10¹³Ω-m的电阻率。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述热环包含氮化铝。

9.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含以下步骤：周期性地感测所述半导体工艺环的温度及所述工作件的温度，以及比较所述温度与各自的目标温度。

10.如权利要求9所述的方法，所述方法进一步包含以下步骤：响应于所述比较步骤，调整通过所述金属基底层的所述冷却剂的流动速率并调整施加至所述加热组件的所述电功率。

11.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述第一温度及所述第二温度之间的差异在5℃至15℃的范围中。

12.一种等离子体反应器，包含：

腔室、在所述腔室中的隔离圆片以及在所述隔离圆片中的ESC电极；

金属基底，所述金属基底位于所述隔离圆片下方并接触所述隔离圆片，且所述金属基底的直径超过所述隔离圆片的直径，所述金属基底耦合至共同电位；

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电极的功率端子及耦合至所述共同电位的回程端子；

工艺环，所述工艺环覆盖所述隔离圆片的外围部分，以及缝隙，所述缝隙使所述工艺环与所述隔离圆片分离，藉此所述工艺环不机械地接触所述隔离圆片；

热环，所述热环位于所述金属基底及所述半导体工艺环之间且与所述金属基底及所述半导体工艺环接触，所述热环是热导体及电绝缘体；

等离子体源功率施用器、工艺气体源以及耦合至所述工艺气体源的气体分配孔；

位于所述金属基底层中的冷却剂流动通道，以及耦合至所述冷却剂流动通道的冷却剂源；

位于所述圆片中的电加热器组件，以及耦合至所述加热器组件的电功率源。

13.如权利要求12所述的等离子体反应器，其特征在于所述缝隙是气隙。

14.如权利要求12所述的等离子体反应器，其特征在于所述工艺环包含半导体材料。