[发明专利]应用于刻蚀设备内的聚焦环、其形成方法及刻蚀设备

说明书

本发明涉及刻蚀设备内的聚焦环，涉及半导体集成电路制造技术，采用具有不同导热系数的第一子聚焦环与第二子聚焦环及将其连接的连接件形成聚焦环，可根据期望的导热系数选择第一子聚焦环、第二子聚焦环和连接件的材质，而使形成的聚焦环具有期望的导热系数，而利于控制晶圆边缘的温度。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种刻蚀设备内的聚焦环。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件尺寸越做越小，半导体工艺规格也越来越严格，诸如片间差异、lot间差异、以及面内差异等等要达到最小化，甚至彻底消除。这意味着除了对工艺调节(process tuning)能力提出更高的挑战外，硬件设备(Hard ware)的设计也需要结合process tuning的需求做出不断地改进。

刻蚀工艺是半导体器件制造过程中的关键工艺，刻蚀包括干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀被用于半导体制造工艺中先进电路的小特征尺寸的精细刻蚀，是指以反应气体为主要媒体，在射频(RF)电场的作用下形成等离子体，对半导体材料进行刻蚀，得到所需要的器件外形结构。干法刻蚀主要包括等离子体刻蚀、离子铣和反应离子刻蚀等形式，并制造出多种不同种类的刻蚀设备。

请参阅图1，图1为现有技术的干法刻蚀设备的局部结构侧视示意图。如图1所示，一般在各种干法刻蚀设备的反应腔体中，晶圆120可通过机械法或静电力作用固定在静电吸盘(Electro Static Chuck，简称ESC)110上，静电吸盘110也可被成为阴极或下部电极。静电吸盘110的周侧还设置有聚焦环(Focus Ring)130，聚焦环有时又被称为边缘环(EdgeRing)，聚焦环130与静电吸盘110共同承载晶圆120。

请参阅图2并请结合图1，图2为一聚焦环结构示意图，聚焦环130具有平面结构的上表面131、下表面132和竖直等高侧面133，聚焦环130还具有环绕晶圆的中心通孔134，下表面接触静电吸盘110。现有技术中，聚焦环130一般为单一材质，如硅(Si)或铝(Al)，单一材质的聚焦环130决定其本身热传导系数固定为单一值。对于热传导系数高的聚焦环130，在等离子体Plasma on的微观环境下，聚焦环130温度会急剧升高，由于热导系数高，导热快，聚焦环130温度会急剧降低，同时使晶圆120的边缘温度降低，如图3所示的晶圆面内温度变化示意图，其纵坐标为晶圆温度，横坐标为晶圆半径，在晶圆的靠近中心位置的温度基本一致，而晶圆边缘温度急剧下降，使晶圆面内温度不一致，导致晶圆面内工艺规格不一致，且聚合物(Polymer)容易在聚焦环130上团聚，并晶圆边缘(wafer far edge)上聚合物(Polymer)会减少而导致晶圆边缘刻蚀速率变快，profile变直。若聚焦环130热导系数低则现象相反。

显而易见，单一材质的聚焦环不利于晶圆边缘工艺的稳定性，急需通过硬件优化设计，满足不同工艺tuning的需要。

发明内容

本发明提供的应用于刻蚀设备内的聚焦环，其特征在于，包括：第一子聚焦环、第二子聚焦环以及连接件，连接件将第一子聚焦环和第二子聚焦环连接为一整体而构成用于刻蚀设备内的聚焦环，并使聚焦环具有一聚焦环中心通孔，其中第一子聚焦环与第二子聚焦环的导热系数不同。

更进一步的，第一子聚焦环和第二子聚焦环均包括一中心通孔，而使形成的聚焦环具有所述聚焦环中心通孔。

更进一步的，第一子聚焦环和第二子聚焦环的材质不同。

更进一步的，子聚焦环的个数大于两个，相邻子聚焦环之间通过连接件结合，其中至少两子聚焦环之间的材质不同。

更进一步的，连接件为粘合剂。

更进一步的，第一子聚焦环具有第一高度H1，第二子聚焦环具有第二高度H2，连接件将第一子聚焦环和第二子聚焦环沿其高度方向结合。