[发明专利]一种聚焦环的温度调整装置及方法

说明书

本发明提供一种聚焦环的温度调整装置及方法，等离子体辐射到聚焦环上的热量，通过与聚焦环下表面接触的第一导热垫、与第一导热垫下表面接触的绝缘环、与绝缘环下表面接触的第二导热垫，向下传递到与第二导热垫接触的基座，通过基座设置的冷却系统进行冷却降温；开启接地的屏蔽环中所设置的加热器来产生可控的外加热源，所述外加热源的热量通过屏蔽环、与屏蔽环接触的第三导热垫、与第三导热垫接触的绝缘环、第一导热垫传递到聚焦环，对聚焦环实施可控升温。本发明通过提供良好的导热冷却路径，并结合可控参数的加热方式，实现对聚焦环工作温度的精细控制，使其在刻蚀等处理中可调谐，从而满足工艺需求。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，特别涉及一种聚焦环的温度调整装置及方法。

背景技术

等离子处理装置是在真空反应腔室中通入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该真空反应腔室进行射频能量输入，以激活反应气体，来点燃和维持等离子体，以便通过等离子体刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片或等离子平板等进行加工。

如图1所示，在现有的一种电容耦合型等离子体处理装置中，包含真空的反应腔室1，反应腔室1内的顶部设有气体喷淋头2等进气装置，并可同时实现上电极的功能，使其耦接于大地或者射频电位。反应腔室1内的底部设有基座3，通过基座3设置的静电吸盘在制程中对基片4进行承载；基座3处设有下电极并对其施加射频功率，从而在反应腔室1内形成射频电场，将引入的反应气体生成等离子体。在基片4外缘环绕设置有聚焦环5，其通过调节反应腔室1内整个射频电场的分布，尤其是在基片3边缘的电场分布，实现对等离子体均一性的控制。

除了电学效应，聚焦环5的温度也会影响到基片4边缘聚合物的沉积，从而导致微观关键尺寸的差异。随着刻蚀工艺对高深宽比的需求，高功率（低频）刻蚀得到广泛应用。高功率（低频）刻蚀会使反应腔室1内温度急剧升高，基片4与聚焦环5都将获得大量热量。为了保证待处理基片4的刻蚀均匀性，基座3内部设置有维持基座3温度恒定的冷却系统的冷却介质管路，基片4直接通过基座3上的静电吸盘进行快速散热。与此同时，聚焦环5如无优良散热路径，将会使其与基片4之间的温差拉大。这将导致基片4边缘刻蚀工艺失谐。

通常在聚焦环5下方设置有绝缘环6等作为导热层，将聚焦环5的热量传递至基座3。然而，不同的工艺制程中对聚焦环5的工作温度的要求不同，现有技术仅考虑到如何提高聚焦环5的传热性能或如何保持其温度恒定，但缺乏有效手段能够对聚焦环5的工作温度做进一步的控制调整。此外，聚焦环5处在射频区域内，如果直接在聚焦环5中设置加热器等温度调节装置，不仅线路布置复杂，而且必须设置滤波器将高频过滤，否则会产生射频干扰，影响整个装置的处理反应效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚焦环的温度调整装置及方法，通过提供良好的导热冷却路径，并结合可控参数的加热方式，实现对聚焦环工作温度的精细控制，使其在刻蚀等处理中可调谐，从而满足工艺需求。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种聚焦环的温度调整装置，其设置于等离子体处理装置；

所述等离子体处理装置包含可被抽真空的反应腔室，其内部形成有对基片进行处理的等离子体；所述反应腔室内的底部设有承载基片的基座，在所述基片的外缘环绕设置有聚焦环；所述聚焦环下方设置有绝缘环，该绝缘环位于基座边缘的台阶上；

其特征在于，所述温度调整装置中包含产生外加热源的加热器，其设置在接地的屏蔽环中；所述屏蔽环环绕着基座边缘的台阶外缘及绝缘环的外缘；所述屏蔽环与绝缘环相互接触的位置设有导热垫，使得所述外加热源的热量经由屏蔽环、导热垫、绝缘环传递给聚焦环，对聚焦环 的温度进行调整。

优选地，称在所述屏蔽环与绝缘环 相互接触位置所设的导热垫，为第三导热垫；则，所述温度调整装置进一步包含：设置在所述聚焦环与绝缘环相互接触位置的第一导热垫，所述外加热源的热量经由屏蔽环、第三导热垫、绝缘环、第一导热垫传递给聚焦环，对聚焦环 的温度进行调整。