專利名稱：等離子體處理裝置、聚焦環(huán)和基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置、聚焦環(huán)和基座。
背景技術(shù)：
廣為人知的等離子體處理裝置的示例包括CVD裝置、蝕刻裝置、灰化裝置等等。這樣一種等離子體處理裝置具有一個(gè)等離子體處理腔，其中安裝有一個(gè)基座，在基座上安裝有晶片W，即被處理的對(duì)象。如圖16所示，該基座由盤形靜電卡盤51組成，在卡盤51之上安裝有晶片W，聚焦環(huán)52是由僅僅是導(dǎo)電材料或僅僅是介電材料制成，并且設(shè)置于靜電卡盤51的上表面的外周邊緣上。
當(dāng)在晶片W上執(zhí)行等離子體的處理時(shí)，晶片W安裝于靜電卡盤51之上，然后在保持處理腔在一預(yù)定的真空度，狀態(tài)是處理腔充滿了處理氣體時(shí)(例如，處理氣體由C4F8、O2和Ar組成)，晶片W通過靜電引力被固定在靜電卡盤51上，高頻電能可施加于靜電卡盤51，因而從處理腔的處理氣體可產(chǎn)生等離子體。通過靜電卡盤51之上的聚焦環(huán)52，等離子體被聚焦于晶片W，因此，預(yù)定的等離子體處理(如干蝕刻(反應(yīng)離子蝕刻RIE)處理)在晶片W之上得到執(zhí)行。這時(shí)，晶片W的溫度由于進(jìn)行干蝕刻處理的過程而增加，但晶片W的冷卻是通過內(nèi)置于靜電卡盤51的冷卻機(jī)構(gòu)來完成的。在進(jìn)行冷卻時(shí)，背面的氣體，如氦氣，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱能力，使其從靜電卡盤51的上表面流向晶片W的背面，這樣來改善靜電卡盤51與晶片W之間的導(dǎo)熱能力，因而，晶片W被有效地冷卻。
另一方面，在靜電卡盤51的外周邊緣的上表面與聚焦環(huán)52的背面之間存在幾微米寬度的縫隙，這是由于表面粗糙度所導(dǎo)致的聚焦環(huán)52的背面的波動(dòng)所造成的。當(dāng)降低壓力使處理腔處于真空狀態(tài)時(shí)，這一縫隙也呈真空狀態(tài)，并因此形成一個(gè)真空絕熱層；靜電卡盤51與聚焦環(huán)52之間的導(dǎo)熱能力降低，因而，聚焦環(huán)52連同晶片W不能有效地冷卻，結(jié)果，聚焦環(huán)52的溫度與晶片W相比，進(jìn)一步上升。由于聚焦環(huán)52溫度的上升，晶片W的外周部分比其內(nèi)部溫度變得更高，因而，外周部分的蝕刻性能就減弱了，也就是說，空穴滲透特征(與晶片W的表面有關(guān)的蝕刻所形成的空穴的垂直度)惡化，蝕刻選擇性降低，等等。
尤其是，近年來，晶片W的直徑的增長和超細(xì)處理方面有較快的發(fā)展，因此造成大量的器件是由單一的晶片W生產(chǎn)的。因而在這種情況下，也有器件也由晶片W的外周部分生產(chǎn)的情況。因此有必要防止聚焦環(huán)52的溫度升高，防止晶片W的外周部分的蝕刻特征惡化。
為防止聚焦環(huán)52溫度升高，有必要提高聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的導(dǎo)熱性能；作為其導(dǎo)熱性能得到提高的基座，如圖17所示，已知的一個(gè)基座66包括，靜電卡盤62，具有內(nèi)部的冷卻劑通道61；聚焦環(huán)63，設(shè)置于安裝在靜電卡盤62的表面之上的晶片W的外周邊緣；在靜電卡盤62與聚焦環(huán)63之間插入的導(dǎo)熱介質(zhì)64；以及一個(gè)固定夾具65，它把聚焦環(huán)63擠壓和固定在靜電卡盤62上(參見日本特開(公開)第2002-16126號(hào)公報(bào)(圖1))。
根據(jù)基座66，從固定夾具65通過聚焦環(huán)63向?qū)峤橘|(zhì)64加載一個(gè)負(fù)荷而導(dǎo)致導(dǎo)熱介質(zhì)64變形，因而填充了靜電卡盤62與聚焦環(huán)63之間的縫隙，因此增加了靜電卡盤62與聚焦環(huán)63之間的密切接觸程度，這樣，靜電卡盤62與聚焦環(huán)63之間的導(dǎo)熱能力得到改進(jìn)。
進(jìn)而，作為如圖18所示的防止聚焦環(huán)的溫度升高蝕刻裝置，已知的蝕刻裝置75包括反應(yīng)腔71內(nèi)的靜電卡盤72；設(shè)置于靜電卡盤72上表面部分的外周的聚焦環(huán)73；以及冷卻機(jī)構(gòu)(一個(gè)冷卻單元)74，沿聚焦環(huán)73的下表面設(shè)置，其中，冷卻單元74具有一個(gè)襯底74a，它是由具有良好導(dǎo)熱性能的材料制成并與聚焦環(huán)73的下表面緊密接觸，和冷卻劑管道74b，它位于襯底74a內(nèi)，通過該冷卻劑管道74b，冷卻劑得以循環(huán)(參見日本特開平(公開)11-330047號(hào)公報(bào)(圖1))。
而且，作為另一個(gè)蝕刻裝置，已知的裝置中，將如氦(He)這樣具有良好的導(dǎo)熱性能的背面氣體，從靜電卡盤的上表面流向聚焦環(huán)的背面，這樣通過靜電卡盤與聚焦環(huán)之間存在的真空縫隙使背面氣體擴(kuò)散，因此以該背面氣體充滿這一真空縫隙，因而提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能。
進(jìn)一步，為提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能，還可以提高聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的密切接觸程度。為了這一目的，已知的蝕刻裝置具有以面向聚焦環(huán)的方式內(nèi)置于靜電卡盤的電極。根據(jù)這個(gè)裝置，電極帶有電壓，通過靜電引力，電極吸引聚焦環(huán)靠近靜電卡盤，這樣提高聚焦環(huán)與靜電卡盤之間密切接觸的程度。
然而，如上所述的基座66，除傳統(tǒng)的基座的組成部分外，導(dǎo)熱介質(zhì)64和固定夾具65是必須的，因此初始成本增加了。進(jìn)而，固定夾具65暴露于等離子體系統(tǒng)，因而隨著重復(fù)完成等離子體處理，固定夾具65也被消耗，導(dǎo)致定期的維護(hù)成為必須。因而也存在維護(hù)費(fèi)用增加的問題。
進(jìn)一步說，內(nèi)置于靜電卡盤62的冷卻劑通道61收集不僅是來自于聚焦環(huán)63的熱量，也收集來自于固定夾具65的熱量，因此，存在著一個(gè)問題，即聚焦環(huán)63的冷卻效果不能如所希望的得到那么多的改進(jìn)。
更進(jìn)一步，對(duì)如上所述的蝕刻裝置75，冷卻單元74是必須的，因此初始成本增加了；進(jìn)而，如果冷卻單元74暴露于等離子體環(huán)境，則冷卻單元74將隨著重復(fù)執(zhí)行等離子體處理而逐漸消耗，導(dǎo)致定期的維護(hù)成為必然，因此也存在著維護(hù)成本增加的問題。
進(jìn)而，在其它蝕刻裝置中，靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的真空縫隙只有很小的厚度，因此也使背面氣體通過真空縫隙進(jìn)行有效擴(kuò)散變得不太可能，結(jié)果靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能不能得到有效的提高。這樣，存在聚焦環(huán)的冷卻效果不能如所希望的得到那么多的改進(jìn)的問題。
進(jìn)一步說，等離子體處理一般包括多個(gè)步驟，用于產(chǎn)生等離子體的高頻電能的數(shù)量值可能隨著每個(gè)步驟而變化，因此，聚焦環(huán)的溫度也可能變化。但是，背面氣體的壓力以及施加在內(nèi)置于靜電卡盤的電極的電壓并不隨著步驟的改變而變化，而在整個(gè)等離子體處理中更是一個(gè)常量，因而，聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的導(dǎo)熱性能并不發(fā)生變化。這樣就產(chǎn)生一個(gè)問題，即高頻電能數(shù)量值變化所引起的聚焦環(huán)溫度的變化不能被抑制，因而聚焦環(huán)的冷卻效果不能得到提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供等離子體的處理裝置、聚焦環(huán)和基座，以促使聚焦環(huán)的冷卻效果得到極大的提高，同時(shí)防止費(fèi)用的增加。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的第一方面，提供等離子體處理裝置，它包括，一個(gè)基座，具有一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，和一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)與所述靜電卡盤接觸的接觸部分；其中，所述聚焦環(huán)具有一個(gè)形成所述接觸部分的介電材料部分，和一個(gè)與所述靜電卡盤面對(duì)并有所述介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，聚焦環(huán)具有介電材料部分，該部分形成與靜電卡盤相接觸的接觸部分，以及與所述靜電卡盤面對(duì)并有所述介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。結(jié)果，當(dāng)對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間產(chǎn)生靜電引力的電荷數(shù)量可以是非常大的，因而，可增加靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的靜電引力，也增加了靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的密切接觸程度，因而可提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能。聚焦環(huán)的冷卻效率因此得到極大的改進(jìn)，同時(shí)防止基座費(fèi)用的增加。
優(yōu)選的是，介電材料部分在聚焦環(huán)的徑向具有一個(gè)固定厚度。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，介電材料部分在聚焦環(huán)的徑向具有一個(gè)固定厚度。因此，可以使靜電卡盤與導(dǎo)體材料部分之間的靜電引力是不變的，從而，可以使靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的密切接觸程度均勻一致。這樣，聚焦環(huán)可得到均勻冷卻，因此，可以阻止蝕刻特性的局部退化的發(fā)生。
優(yōu)選的是，介電材料部分由構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料的氧化物組成。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，介電材料部分由構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料的氧化物組成。因此，介電材料部分可通過氧化導(dǎo)體材料部分而形成。因此，聚焦環(huán)很容易形成，此外，能夠容易阻止介電材料部分與導(dǎo)體材料部分之間出現(xiàn)縫隙。
優(yōu)選的是，構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料是硅。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料是硅。因此，該材料容易獲得，從而可進(jìn)一步阻止基座費(fèi)用的增加。
優(yōu)選的是，構(gòu)成介電材料部分的材料是硅的二氧化物。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，構(gòu)成介電材料部分的材料是硅的二氧化物。
因此，介電材料部分容易被形成，從而能可靠地阻止基座費(fèi)用的增加。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第二方面，提供一種聚焦環(huán)，具有一個(gè)與靜電卡盤接觸的接觸部分，在靜電卡盤上載置載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，該聚焦環(huán)包括一個(gè)形成接觸部分的介電材料部分；和一個(gè)與靜電卡盤面對(duì)并有介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該聚焦環(huán)包括一個(gè)形成接觸部分的介電材料部分；和一個(gè)與靜電卡盤面對(duì)并有介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。結(jié)果，當(dāng)對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間產(chǎn)生靜電引力的電荷數(shù)量可以是非常大的，因而，可增加靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的靜電引力，也增加了靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的密切接觸程度，因而可提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能。聚焦環(huán)的冷卻效率因此得到極大的改進(jìn)，同時(shí)防止基座費(fèi)用的增加。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第三方面，提供一種基座，包括一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體；和一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)與所述靜電卡盤接觸的接觸部分，其中，聚焦環(huán)具有一個(gè)形成接觸部分的介電材料部分，和一個(gè)與靜電卡盤面對(duì)并有介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，聚焦環(huán)具有一個(gè)形成接觸部分的介電材料部分，和一個(gè)與靜電卡盤面對(duì)并有介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。結(jié)果，當(dāng)對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間產(chǎn)生靜電引力的電荷數(shù)量可以是非常大的，因而，可增加靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的靜電引力，也增加了靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的密切接觸程度，因而可提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱性能。聚焦環(huán)的冷卻效率因此得到極大的改進(jìn)，同時(shí)防止基座費(fèi)用的增加。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第四方面，提供一種等離子體處理裝置，包括一個(gè)基座，具有一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，和一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)在被處理體外周與靜電卡盤接觸的接觸部分；和設(shè)置于接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與聚焦環(huán)的熱交換。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，等離子體處理裝置在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的接觸表面具有熱交換機(jī)構(gòu)。結(jié)果，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間不要求冷卻單元，而且，可極大提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱能力，由此可大大提高聚焦環(huán)的冷卻效率，同時(shí)阻止費(fèi)用的增加。
優(yōu)選的是，熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)凹槽，設(shè)置于接觸表面并填充有導(dǎo)熱介質(zhì)。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)凹槽，設(shè)置于所述接觸表面并填充有導(dǎo)熱介質(zhì)。結(jié)果，可使導(dǎo)熱介質(zhì)在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間容易地?cái)U(kuò)散，因此，聚焦環(huán)的冷卻效率可得到大大地提高。
更為優(yōu)選的是，導(dǎo)熱介質(zhì)是Galden液體。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，導(dǎo)熱介質(zhì)是Galden液體。結(jié)果，可容易獲得導(dǎo)熱介質(zhì)，因此，易阻止費(fèi)用的增加。
更為優(yōu)選的是，凹槽在聚焦環(huán)中形成。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，凹槽在聚焦環(huán)中形成。結(jié)果，可增加聚焦環(huán)與導(dǎo)熱介質(zhì)之間的接觸范圍，而且可適當(dāng)?shù)販p小聚焦環(huán)的硬度，由此可使聚焦環(huán)變形，以適合靜電卡盤的形狀，從而可提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的密切接觸程度。因此，聚焦環(huán)的冷卻效率可得到極大地提高。
可選擇的是，凹槽在靜電卡盤中形成。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，凹槽也可在靜電卡盤中形成。因此，沒有必要在聚焦環(huán)中形成凹槽，由此可降低聚焦環(huán)的初始成本，從而可阻止費(fèi)用的增加。
更為優(yōu)選的是，凹槽的深度不小于0.1mm。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，凹槽的深度不小于0.1mm。結(jié)果，可使傳導(dǎo)性變大(可減小導(dǎo)熱介質(zhì)的流阻)，因此，導(dǎo)熱介質(zhì)可快速地填充到凹槽中，由此聚焦環(huán)的冷卻效率可得到顯著地提高。
更為優(yōu)選的是，使凹槽角部鈍化。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，使凹槽角部鈍化。結(jié)果，可阻止凹槽中出現(xiàn)縫隙，因此可提高聚焦環(huán)的耐用性，由此可阻止維護(hù)費(fèi)用的增加。
更為優(yōu)選的是，凹槽包括至少一個(gè)具有與聚焦環(huán)同心的環(huán)形的凹槽。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，凹槽包括至少一個(gè)具有與聚焦環(huán)同心的環(huán)形的凹槽。結(jié)果，可使導(dǎo)熱介質(zhì)在聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的接觸表面上均勻擴(kuò)散，因此，可均勻冷卻聚焦環(huán)。
優(yōu)選的是，熱交換機(jī)構(gòu)包括用于冷卻所述聚焦環(huán)的冷卻機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)被冷卻。結(jié)果，蝕刻處理過程中產(chǎn)生的沉淀物將附著于聚焦環(huán)上，從而阻止沉淀物附著于被處理體上。由于這種沉淀物與被處理體分離，因此，當(dāng)移開被處理體時(shí)，可阻止出現(xiàn)顆粒污染物。
有利地是，熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)供應(yīng)通道，它給所述接觸表面供應(yīng)導(dǎo)熱氣體，等離子體處理裝置進(jìn)一步包括一個(gè)控制器，它控制從所述熱交換機(jī)構(gòu)供應(yīng)的導(dǎo)熱氣體的壓力，并且其中等離子體處理包括多個(gè)步驟，所述控制器根據(jù)每個(gè)步驟來改變所供應(yīng)的導(dǎo)熱氣體的壓力。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，控制器根據(jù)等離子體處理的每個(gè)步驟，有利地改變所提供的導(dǎo)熱氣體的壓力。因此，即使用于等離子體生成的高頻電壓在每個(gè)步驟發(fā)生變化，聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的導(dǎo)熱能力仍可隨著高頻電壓的變化而變化，因此可穩(wěn)定地執(zhí)行聚焦環(huán)的冷卻。因此，可阻止出現(xiàn)被處理體的蝕刻特性的局部惡化。
有利地是，等離子體處理裝置進(jìn)一步包括一個(gè)以面對(duì)聚焦環(huán)的方式內(nèi)置于靜電卡盤的電極，和一個(gè)控制器，控制施加給電極的電壓，其中，電極通過靜電引力把聚焦環(huán)吸引到靜電卡盤，等離子體處理包括多個(gè)步驟，控制器根據(jù)每個(gè)步驟來改變施加給電極的電壓。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，控制器根據(jù)等離子體處理的每個(gè)步驟有利地改變施加于內(nèi)置于靜電卡盤中的電極的電壓。因此，即使等離子體生成的高頻電壓在每個(gè)步驟發(fā)生變化，聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的導(dǎo)熱能力仍可隨著高頻電壓的變化而變化，因此可穩(wěn)定地執(zhí)行聚焦環(huán)的冷卻。因此，可阻止出現(xiàn)被處理體的蝕刻特性的局部惡化。
更為優(yōu)選的是，熱交換機(jī)構(gòu)把聚焦環(huán)的溫度降低到低于靜電卡盤的溫度至少20K。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，熱交換機(jī)構(gòu)把聚焦環(huán)的溫度降低到低于靜電卡盤的溫度至少20K。因此，沉淀物能可靠地附著于聚焦環(huán)上。
更為優(yōu)選的是，熱交換機(jī)構(gòu)把聚焦環(huán)的溫度降低到不超過0℃。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)的溫度被降低到不超過0℃。因此，可使沉淀物更可靠地附著于聚焦環(huán)上。
有利地是，熱交換機(jī)構(gòu)包括用于加熱聚焦環(huán)的加熱機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)被有利地加熱。結(jié)果，可移除附著的沉淀物。因此，可加長聚焦環(huán)的更換周期，從而降低維護(hù)費(fèi)用。
可選擇的是，聚焦環(huán)進(jìn)一步包括用于加熱聚焦環(huán)的第二加熱機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)還可包括用于加熱聚焦環(huán)的第二加熱機(jī)構(gòu)。結(jié)果，可簡化熱交換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，因此降低裝置的初始成本。
可選擇的是，聚焦環(huán)被暴露于凈化氣體中。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)可暴露于凈化氣體中。這樣，容易移除附著的沉淀物。
另外，聚焦環(huán)被暴露于等離子體中。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)可暴露于等離子體中。這樣，在等離子體處理過程中，可移除附著于聚焦環(huán)的沉淀物。因此，在不降低等離子體處理的效率的情況下，可移除沉淀物。
可選擇的是，熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)帕耳帖效應(yīng)(Peltier)器件。
根據(jù)這個(gè)優(yōu)選方式，熱交換機(jī)構(gòu)可包括一個(gè)帕耳帖效應(yīng)(Peltier)器件。這樣，不需要導(dǎo)熱介質(zhì)。因此，可簡化熱交換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，從而降低裝置的初始成本。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第五方面，提供一種聚焦環(huán)，在被處理體周圍具有一個(gè)與靜電卡盤接觸的接觸部分，在靜電卡盤上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，該聚焦環(huán)包括設(shè)置于接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與聚焦環(huán)的熱交換。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，該聚焦環(huán)在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的接觸表面具有熱交換機(jī)構(gòu)。結(jié)果，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間不要求冷卻單元，而且，可極大提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱能力，由此可大大提高聚焦環(huán)的冷卻效率，同時(shí)阻止費(fèi)用的增加。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第六方面，提供一種基座，包括一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體；一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)在被處理體外周與所述靜電卡盤接觸的接觸部分；和設(shè)置于所述接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與所述聚焦環(huán)的熱交換。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，基座在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的接觸表面具有熱交換機(jī)構(gòu)。結(jié)果，在靜電卡盤與聚焦環(huán)之間不要求冷卻單元，而且，可極大提高靜電卡盤與聚焦環(huán)之間的導(dǎo)熱能力，由此可大大提高聚焦環(huán)的冷卻效率，同時(shí)阻止費(fèi)用的增加。
結(jié)合附圖及其下面的


，本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)勢將更是顯而易見的。

圖1是一個(gè)示意本發(fā)明的第一實(shí)施例中使用一個(gè)基座的等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖。
圖2是一個(gè)根據(jù)第一實(shí)施例，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖3是一個(gè)根據(jù)第一實(shí)施例的變體，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖4是一個(gè)根據(jù)第一實(shí)施例的另一個(gè)變體，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖5是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖6是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖7A和7B是示意圖6中出現(xiàn)的導(dǎo)熱氣體輸入凹槽的構(gòu)造的截面圖。
圖7A是示意從接觸表面的視角所觀察的聚焦環(huán)的視圖。
圖7B是沿著圖7A中的線III-III所獲得的截面圖。
圖8A和8B是示意在連續(xù)干蝕刻處理中He壓力和F/R卡盤電壓的變化的序列圖。
圖9是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，示意基座構(gòu)造的截面圖。
圖10是示意一個(gè)加熱聚焦環(huán)的加熱構(gòu)件和被加熱的聚焦環(huán)的構(gòu)造的截面圖。
圖11是示意基座構(gòu)造的截面圖，該基座具有一個(gè)帕耳帖效應(yīng)(Peltier)器件。
圖12是一個(gè)示意本發(fā)明的第五實(shí)施例中使用一個(gè)基座的等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖。
圖13是一個(gè)示意圖12中所示的等離子體處理裝置的基本部分的構(gòu)造的截面圖。
圖14是示意隨著聚焦環(huán)縫隙寬度G的變化的蝕刻狀態(tài)變化的圖形。
圖15是示意隨著聚焦環(huán)縫隙寬度G的變化的蝕刻狀態(tài)變化的圖形。
圖16是一個(gè)示意等離子體處理裝置中所使用的傳統(tǒng)基座的構(gòu)造的截面圖。
圖17是一個(gè)示意傳統(tǒng)基座的構(gòu)造的截面圖，其中聚焦環(huán)與靜電卡盤之間的導(dǎo)熱能力得到提高。
圖18是一個(gè)示意傳統(tǒng)蝕刻裝置的構(gòu)造的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考示意優(yōu)選實(shí)施例的附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1是一個(gè)示意本發(fā)明的第一實(shí)施例中使用一個(gè)基座的等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖。
在圖1中，等離子體處理裝置被構(gòu)造為一種RIE類型等離子體處理裝置，具有一個(gè)圓柱腔體10，它由一種金屬組成，例如鋁或不銹鋼，并作為安全的基礎(chǔ)；這里的腔體10已經(jīng)設(shè)置了盤形的下電極11，在其上面載置一個(gè)晶片W，作為被處理體。下電極11由例如鋁組成，并由圓柱支撐部分13，通過絕緣的圓柱支持元件12來支持，圓柱支撐部分13從腔體10的底部垂直向上擴(kuò)展。
在腔體10的一個(gè)側(cè)壁與圓柱支撐部分13之間形成一個(gè)排氣通道14；在排氣通道14的入口或在排氣通道14中設(shè)置一個(gè)圓形擋板15；在排氣通道14的底部設(shè)置一個(gè)排氣端口16，排氣設(shè)備18通過排氣管17與排氣端口16相連接。這里，排氣設(shè)備18具有一個(gè)真空泵，把腔體10中處理空間內(nèi)的壓力降低到一個(gè)預(yù)定的真空度。而且，排氣管17具有一個(gè)自動(dòng)壓力控制閥(下文簡稱為“APC”) (圖上未標(biāo)明)，這是一個(gè)可變的蝶形閥，這個(gè)APC自動(dòng)控制腔體10的內(nèi)部壓力。進(jìn)一步說，閘式閥20起到打開和關(guān)閉晶片W輸入/出端口19的作用，該閥安裝在腔體10的一個(gè)側(cè)壁上。
產(chǎn)生等離子體和RIE的高頻電源21，通過匹配單元22和電源反饋棒23連接到下電極11上。高頻電源21把預(yù)定的高頻率如60MHz的高頻電能施加到下電極11上。而且，設(shè)置噴射頭24，作為具有接地電勢的上電極，它位于腔體10的頂部，稍后描述。來自高頻電源21的高頻電壓就這樣施加到了下電極11和噴射頭24之間。
通過靜電引力吸引晶片W的靜電卡盤25設(shè)置在下電極11的上表面之上。靜電卡盤25包括，盤形中心部分25a，和同心的環(huán)形外周部分25b；相對(duì)于外周部分25b來說，中心部分25a是凸出的(在圖1中向上)。而且，中心部分25a由夾入中間的電極板25c構(gòu)成，電極板25c包括在一對(duì)介電薄膜之間的導(dǎo)體薄膜，而外周部分25b由夾入中間的電極板25d構(gòu)成，電極板25d包括在一對(duì)介電薄膜之間的導(dǎo)體薄膜；進(jìn)而，DC電源26通過開關(guān)27與電極板25c電連接，DC電源28通過開關(guān)29與電極板25d電連接。靜電卡盤25通過Johnsen-Rahbek力或庫侖力吸引和保持晶片W，這些力是由來自DC電源26的DC電壓造成的。
圍繞著靜電卡盤25的中心部分25a環(huán)狀的聚焦環(huán)30安裝于靜電卡盤25的外周部分25b的上表面上。下電極11，靜電卡盤25以及聚焦環(huán)30一起構(gòu)成一個(gè)基座。
進(jìn)一步說，下電極11的內(nèi)部提供了一個(gè)同心的冷卻劑腔31，例如，它可在圓周方向擴(kuò)展。例如，在預(yù)定溫度的冷卻劑如冷卻水，可從冷卻器單元32輸入到冷卻劑腔31，通過泵33和34進(jìn)行循環(huán)，靜電卡盤25之上的晶片W的處理溫度可通過這一冷卻劑的溫度而進(jìn)行控制。而且，導(dǎo)熱氣體，如氦氣，從導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35通過氣體供應(yīng)管線36，輸入到靜電卡盤25與晶片W的背面之間的縫隙中，這樣提高了晶片W與靜電卡盤25之間的導(dǎo)熱性能。
位于頂部的噴射頭24具有一個(gè)下表面電極板37，它具有許多氣孔37a，電極支撐38可拆卸地支撐著電極板37。而且，電極支撐38內(nèi)部設(shè)置了緩沖腔39，來自處理氣體供應(yīng)單元40的氣體輸送泵41與緩沖腔39的氣體輸入端口38a相連。環(huán)形或同心延伸的磁鐵42分布在腔體10的周圍。
等離子體處理裝置的組成部分，如排氣設(shè)備18、高頻電源21、用于靜電卡盤的開關(guān)27和29、冷卻器單元32、導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35、處理氣體供應(yīng)單元40等，都與控制這些組成元件的操作的控制器43相連接。
等離子體處理裝置的腔體10內(nèi)部，定向于一個(gè)方向的水平磁場是由磁鐵42形成的，并且一個(gè)RF(射頻，即高頻)電場是通過在下電極11和噴射頭24之間施加的高頻電壓在垂直方向上形成的；結(jié)果，通過腔體10內(nèi)的處理氣體發(fā)生磁控管放電，在下電極11的表面附近，從處理氣體產(chǎn)生高密度的等離子體。
在干蝕刻處理過程中，使用這個(gè)等離子體處理裝置，首先開啟閘或閥20，待處理的晶片W被送入腔體10中，并安裝在靜電卡盤25之上。處理氣體(如包含C4F8、O2和氬氣的混合氣體，并以預(yù)定的流速比例混合)以預(yù)先確定的流量和預(yù)先確定流速從處理氣體供應(yīng)單元40輸入到腔體10，利用排氣設(shè)備18等設(shè)備，將腔體10內(nèi)的壓力設(shè)定為一個(gè)預(yù)定值。進(jìn)而，高頻電能從高頻電源21施加到下電極11上，DC電源26的DC電壓施加到靜電卡盤25的電極板25c上，從而吸引晶片W靠近靜電卡盤25。處理氣體從噴射頭24放電，這樣就如上所述產(chǎn)生了等離子體，晶片W的表面被這一等離子體產(chǎn)生的原子團(tuán)、離子等等物質(zhì)蝕刻了。
通過對(duì)下電極11加以一個(gè)頻率范圍(至少50MHz)的高頻，高頻通常大大高于傳統(tǒng)的頻率(通常不超過27MHz)，在這一等離子體處理裝置中，處理氣體被電離為一個(gè)理想的狀態(tài)。電離后氣體成為等離子體，因此，即使在低壓下，也能形成高密度的等離子體。在這樣一個(gè)高密度的等離子體中，氧化和氮化處理可以完成，同時(shí)不對(duì)晶片W產(chǎn)生損害，這樣，高密度等離子體極大地有利于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的高性能和低能耗。尤其是，有可能阻止由于等離子體中的高能粒子和例如從處理腔的內(nèi)壁放射的金屬原子而導(dǎo)致晶片W破損和污染，這是由高能粒子碰撞而引起的，因此，等離子體處理可應(yīng)用于要求形成高質(zhì)量絕緣薄膜的閘門形成步驟。因而，根據(jù)本實(shí)施例的等離子體處理裝置，可解決晶片W的超細(xì)處理過程的發(fā)展中所引起的技術(shù)問題。
圖2是示意第一實(shí)施例的基座構(gòu)造的截面圖。
根據(jù)第一實(shí)施例的基座可用在等離子體處理裝置中，其中晶片W上蝕刻的薄膜是氧化薄膜。
如圖2所示和上文所述，根據(jù)第一實(shí)施例的基座包括下電極11，放置在下電極11的上表面的靜電卡盤25，以及聚焦環(huán)30，它安裝在靜電卡盤25的外周部分25b的上表面。
其中下電極11具有冷卻劑腔31，靜電卡盤25具有位于中心部分25a內(nèi)的電極板25c，以及位于外周部分25b內(nèi)的電極板25d，聚焦環(huán)30具有介電材料部分30a，它形成與外周部分25b接觸的接觸部分，并具有導(dǎo)體材料部分30b，它通過介電材料部分30a而面向外周部分25b。
這里，由于晶片W上蝕刻的薄膜是氧化薄膜，所以暴露于等離子體的聚焦環(huán)30的一部分優(yōu)先由硅(Si)構(gòu)成，因此，導(dǎo)體材料部分30b由硅構(gòu)成，介電材料部分30a由二氧化硅(SiO2)構(gòu)成，二氧化硅是硅的氧化物。
當(dāng)使晶片W進(jìn)行干蝕刻處理時(shí)，高頻電源通過高頻能源21，供給下電極11，以產(chǎn)生等離子體，來自DC電源26的高電壓施加于電極板25c，通過靜電引力將晶片W吸引到中心部分25a，來自DC電源28的高電壓施加于電極板25d，通過靜電引力將聚焦環(huán)30吸引到外周部分25b。施加于電極板25c和25d的高電壓被控制器43控制。當(dāng)利用僅由導(dǎo)體材料構(gòu)成的傳統(tǒng)聚焦環(huán)產(chǎn)生等離子體時(shí)，整個(gè)聚焦環(huán)變得與等離子體具有同樣的負(fù)電壓，但是由于不存在任何阻礙聚焦環(huán)和靜電卡盤之間的電荷流動(dòng)的物質(zhì)，聚焦環(huán)上的負(fù)電荷通過聚焦環(huán)和靜電卡盤之間的接觸表面，流出到靜電卡盤。因此，產(chǎn)生聚焦環(huán)和靜電卡盤之間的靜電引力的電荷被減少。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的聚焦環(huán)30，導(dǎo)體材料部分30b變得與等離子體具有同樣的負(fù)電壓，因此，在介電材料部分30a和導(dǎo)體材料部分30b的界面處的介電材料部分30a中，由于感應(yīng)而產(chǎn)生正電荷，這樣，通過在介電材料部分30a和靜電卡盤25的界面處的介電材料部分30a中的電介質(zhì)極化，而產(chǎn)生負(fù)電荷。此外，在靜電卡盤25的表面部分由介電材料構(gòu)成的情況下，通過在靜電卡盤25和介電材料部分30a的界面處的靜電卡盤25的表面部分中的電介質(zhì)極化，將產(chǎn)生正電荷。通過這些電荷的工作，可增加靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的靜電引力。
這時(shí)，通過DC電源28施加于電極板25d的電壓，由介電材料部分30a的特定電阻來確定。特別地，如果特定電阻至少是1013Ω，則由導(dǎo)體材料部分30b感應(yīng)出的電荷而產(chǎn)生的靜電引力將是一個(gè)庫侖力，這樣所應(yīng)用的電壓將大約是1.5到4.0kV，反之，如果特定電阻小于1013Ω，則上述的靜電引力將是一個(gè)Johnsen-Rahbek力，這樣所應(yīng)用的電壓將大約是0到1.0kV。
此外，介電材料部分30a的厚度在聚焦環(huán)30的徑向是不變的；介電材料部分30a的厚度越大，靜電卡盤25和導(dǎo)體材料部分30b之間的導(dǎo)熱性能就越差，因此這個(gè)厚度優(yōu)選低一些。然而，在目前的第一實(shí)施例中，晶片W上蝕刻的薄膜是氧化薄膜，由二氧化硅構(gòu)成的介電材料部分30a將隨著等離子體處理的重復(fù)執(zhí)行而被消耗。因此，介電材料部分30a的厚度至少是在一個(gè)維護(hù)周期中所消耗的厚度是必要的。
根據(jù)第一實(shí)施例的基座，聚焦環(huán)30由介電材料部分30a和導(dǎo)體材料部分30b組成，前者形成了與外周部分25b接觸的一個(gè)接觸部分，后者通過介電材料部分30a而與靜電卡盤25的外周部分25b相面對(duì)。結(jié)果，當(dāng)對(duì)晶片W進(jìn)行干蝕刻處理時(shí)，通過接觸部分可以阻止從聚焦環(huán)30的介電材料部分30a向靜電卡盤25的電荷流動(dòng)，因此與傳統(tǒng)的聚焦環(huán)相比，可抑制產(chǎn)生靜電引力的電荷的流失；因此，靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的靜電引力可以增加，并因而增加了靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度，提高了這兩者之間的導(dǎo)熱性能。結(jié)果，將極大地提高聚焦環(huán)30的冷卻效率，同時(shí)沒有增加基座的費(fèi)用。
此外，介電材料部分30a的厚度在聚焦環(huán)30的徑向是不變的，這樣使得靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的靜電引力是不變的，因此使得靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度是均勻的；因此，可均勻冷卻聚焦環(huán)30，從而可阻止蝕刻特征的局部退化的發(fā)生。
進(jìn)一步說，構(gòu)成導(dǎo)體材料部分30b的材料是硅，因此該材料的獲得是容易的，從而可進(jìn)一步阻止基座費(fèi)用的增加。進(jìn)一步說，構(gòu)成介電材料部分30a的材料是二氧化硅，因此通過噴射可容易形成介電材料部分30a，從而可靠地阻止基座費(fèi)用的增加；此外，通過噴射形成的介電材料部分30a，可使得與聚焦環(huán)30的接觸部分的表面光滑，從而可進(jìn)一步提高靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度。
根據(jù)上文所述的第一實(shí)施例的基座，介電材料部分30a的厚度在聚焦環(huán)30的徑向是不變的；然而，可將介電材料部分30a構(gòu)建成從聚焦環(huán)30的內(nèi)側(cè)向外增加厚度，如圖3所示，或可構(gòu)建成從聚焦環(huán)30的外側(cè)向內(nèi)增加厚度，如圖4所示。
此外，介電材料部分30a可構(gòu)建為從聚焦環(huán)30的內(nèi)側(cè)向外增加介電常數(shù)，或可構(gòu)建為從聚焦環(huán)30的外側(cè)向內(nèi)增加介電常數(shù)。
進(jìn)而，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的基座。
根據(jù)第二實(shí)施例的基座基本上具有先前第一個(gè)實(shí)施例中所描述的相同構(gòu)件和操作，因此這兒將略去與第一個(gè)實(shí)施例相重疊的結(jié)構(gòu)和操作方面的描述，下面僅描述與第一個(gè)實(shí)施例不同的結(jié)構(gòu)和操作方面。
圖5是示意本發(fā)明的第二實(shí)施例的基座構(gòu)造的截面圖。
根據(jù)第二實(shí)施例的基座可用在等離子體處理裝置中，其中晶片W上蝕刻的薄膜是多晶硅薄膜。
如圖5所示，根據(jù)第二實(shí)施例的基座，聚焦環(huán)30由介電材料部分30c、導(dǎo)體材料部分30d和另一個(gè)介電材料部分30e組成，介電材料部分30c形成了與靜電卡盤25的外周部分25b接觸的一個(gè)接觸部分，導(dǎo)體材料部分30d通過介電材料部分30c而與外周部分25b相面對(duì)，另一個(gè)介電材料部分30e被安裝在導(dǎo)體材料部分30d上。
下電極11和靜電卡盤25的構(gòu)造與第一個(gè)實(shí)施例的完全相同。
這里，因?yàn)榫琖上蝕刻的薄膜是多晶硅薄膜，聚焦環(huán)30將要暴露于等離子體的一部分優(yōu)選是由硅之外的材料制成，因而，其它介電材料部分30e是由二氧化硅制成。進(jìn)而，介電材料部分30c也由二氧化硅制成，導(dǎo)體材料部分30d由硅制成；導(dǎo)體材料部分30d的一部分暴露于等離子體，并與其接觸。
當(dāng)對(duì)晶片W進(jìn)行干蝕刻處理時(shí)，DC電源28給電極板25d施加一個(gè)高電壓。當(dāng)?shù)入x子體產(chǎn)生時(shí)，與等離子體接觸的導(dǎo)體材料部分30d，與等離子體一樣，具有一個(gè)負(fù)電位，因此，在介電材料部分30c與導(dǎo)體材料部分30d的界面中的介電材料部分30c上由于感應(yīng)而產(chǎn)生正電荷，這樣，由于通過在介電材料部分30c與靜電卡盤25界面中的介電材料部分30c的電介質(zhì)的極化而產(chǎn)生負(fù)電荷。進(jìn)而，當(dāng)靜電卡盤25的表面部分是由介電材料制成的情況下，在靜電卡盤25的表面部分與介電材料部分30c的界面上靜電卡盤25的表面部分，由于電介質(zhì)極化而產(chǎn)生正電荷。靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的靜電引力通過這些電荷的作用而能夠增加。
這里，由于傳統(tǒng)聚焦環(huán)是僅由介電材料制成，假定電極板25d和等離子體是電容器的兩個(gè)電極，即使是考慮到在這兩個(gè)電極之間放入的介電材料(聚焦環(huán))上電荷不斷累加，因?yàn)榻殡姴牧系暮穸忍螅娙萜鞯碾娙輰⑹遣蛔愕?，也就是說，這將不太可能累加到產(chǎn)生靜電引力的大量電荷。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的聚焦環(huán)30，假定電極板25d和導(dǎo)體材料部分30d是電容器的兩個(gè)電極，兩個(gè)電極之間放入的介電材料是介電材料部分30c，它與傳統(tǒng)聚焦環(huán)相比是足夠薄的，因此，電容器的電容可以做得非常大，也就是說，可以累加到可以產(chǎn)生靜電引力的大量電荷。
介電材料部分30c與導(dǎo)體材料部分30d的厚度，在聚焦環(huán)30的徑向上是不變的，優(yōu)選是這兩個(gè)厚度的每一個(gè)都是小的。然而，現(xiàn)在的第二個(gè)實(shí)施例中，在晶片W上蝕刻的薄膜是多晶硅薄膜，因而，由硅制成的導(dǎo)體材料部分30d，將隨著重復(fù)執(zhí)行等離子體處理而被消耗。這樣，導(dǎo)體材料部分30d的厚度，有必要是在一個(gè)維護(hù)周期內(nèi)將被消耗的最小厚度。
根據(jù)第二實(shí)施例的基座，聚焦環(huán)30具有介電材料部分30c和導(dǎo)體材料部分30d，前者形成了與靜電卡盤25的外周部分25b接觸的一個(gè)接觸部分，后者通過與外周部分25b之間的介電材料部分30c而與外周部分25b相對(duì)應(yīng)。結(jié)果，當(dāng)對(duì)晶片W進(jìn)行干蝕刻處理時(shí)，產(chǎn)生靜電引力的電荷量可以是非常多的，因此，靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的靜電引力可以增加，并因而增加了靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度，改善了這兩者之間的導(dǎo)熱性能，結(jié)果，將極大地提高聚焦環(huán)30的冷卻效率，同時(shí)沒有增加基座的費(fèi)用。
這里，根據(jù)第二實(shí)施例的基座，介電材料部分30c的厚度在聚焦環(huán)30的徑向上是不變的；但是，如同稍早描述的根據(jù)第一實(shí)施例的基座一樣，介電材料部分30c可以這樣來構(gòu)建，即從聚焦環(huán)30的內(nèi)部向外或從聚焦環(huán)30的外部向內(nèi)增加其厚度，更進(jìn)一步，介電材料部分30c可這樣來構(gòu)建，即從聚焦環(huán)30的內(nèi)部向外或從聚焦環(huán)30的外部向內(nèi)增加其介電常數(shù)。
根據(jù)以上所描述的第一和第二實(shí)施例的每一個(gè)基座，使用硅作為材料構(gòu)成導(dǎo)體材料部分，但任何與等離子體接觸的可呈現(xiàn)負(fù)電荷的材料也可被使用，作為構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料，例如，半導(dǎo)體AL，或其它相類似材料也可使用。結(jié)果，導(dǎo)體材料部分的感應(yīng)電荷可進(jìn)一步增加，因而進(jìn)一步提高了靜電卡盤25與聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度，因此可進(jìn)一步提高這兩者之間的導(dǎo)熱性能。
此外，根據(jù)以上所描述的第一和第二實(shí)施例的每一個(gè)基座，使用二氧化硅作為材料構(gòu)成介電材料部分，但任何絕緣材料(尤其是具有高介電常數(shù)的材料)可被使用，作為構(gòu)成介電材料部分的材料，例如，氮化硅，耐酸鋁等等可被應(yīng)用。這里，如果構(gòu)成導(dǎo)體材料部分的材料的氧化物被用作構(gòu)成介電材料部分的材料，則通過對(duì)導(dǎo)體材料部分進(jìn)行氧化而形成該介電材料部分。這樣，聚焦環(huán)30可容易地形成，進(jìn)而，可阻止介電材料部分與導(dǎo)體材料部分之間的縫隙的發(fā)生，因而進(jìn)一步提高導(dǎo)體材料部分的感應(yīng)電荷。
再者來說，形成介電材料部分的方法不限于噴射，CVD、浸漬等方法也可使用，作為與材料一致的適當(dāng)方法。
下一步，根據(jù)以上所描述的第一和第二實(shí)施例的每一個(gè)基座，靜電卡盤25和介電材料部分30a或30c彼此直接接觸，但由導(dǎo)電硅橡膠等材料制成的彈性抗熱構(gòu)件，可被插入靜電卡盤25和介電材料部分30a或30c之間，這樣可進(jìn)一步提高靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的導(dǎo)熱性能。氦氣作為背面氣體，可被充入靜電卡盤25和介電材料部分30a或30c之間，這樣還可提高導(dǎo)熱性能。
進(jìn)而，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的基座。
根據(jù)第三實(shí)施例的基座基本上具有先前第一個(gè)實(shí)施例中所描述的相同構(gòu)件和操作，因此這兒將略去與第一個(gè)實(shí)施例相重疊的結(jié)構(gòu)和操作方面的描述，下面僅描述與第一個(gè)實(shí)施例不同的結(jié)構(gòu)和操作方面。
根據(jù)第三實(shí)施例的基座，如同下面將要描述的，來自導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35的導(dǎo)熱氣體(導(dǎo)熱介質(zhì))，如氦氣，通過氣體供應(yīng)管線46被輸入到靜電卡盤25的中心部分25a的上表面與晶片W的背面之間的縫隙，靜電卡盤25的外周部分25b的上表面與聚焦環(huán)30的背面之間的縫隙，以及下電極11與靜電卡盤25之間的縫隙，這樣提高了晶片W和靜電卡盤25之間，聚焦環(huán)30與靜電卡盤25之間，以及靜電卡盤25和下電極11之間的導(dǎo)熱性能。
圖6是一個(gè)示意組合圖，表示根據(jù)第三實(shí)施例的基座的結(jié)構(gòu)。
如圖6中所示，同在第一個(gè)實(shí)施例中的基座一樣，根據(jù)第三實(shí)施例的基座包括一個(gè)下電極11，位于下電極11上表面之上的靜電卡盤25，以及聚焦環(huán)30，它安裝在靜電卡盤25的外周部分25b的上表面上。
這里，氣體供應(yīng)管線46有一個(gè)晶片部位管線46a和聚焦環(huán)部位管線46b，前者開口于中心部分25a的上表面，后者開口于外周部分25b上表面的兩個(gè)地方；聚焦環(huán)部位管線46b的兩個(gè)開口對(duì)稱分布于外周部分25b的上表面，以使中心部分25a的中心處于這兩個(gè)開口的中間(參見圖7A)。
晶片部位管線46a具有一個(gè)PCV(壓力控制閥)80和一個(gè)開/關(guān)閥81；PCV80和開/關(guān)閥81連接到控制器43，它控制PCV80和開/關(guān)閥81的操作。PCV80控制從晶片部位管線46a供應(yīng)到晶片W的背面的氦氣壓力，開/關(guān)閥81關(guān)閉來自于導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35的晶片部位管線46a，以對(duì)控制器43的命令作出響應(yīng)。
聚焦環(huán)部位管線46b同樣具有PCV82和開/關(guān)閥83；PCV82和開/關(guān)閥83連接到控制器43，它控制PCV82和開/關(guān)閥8的操作。PCV82控制從聚焦環(huán)部位管線46b供應(yīng)到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44(下文有說明)的氦氣的氣壓，開/關(guān)閥83關(guān)閉來自導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35的聚焦環(huán)部位管線46b，以對(duì)控制器43的命令作出響應(yīng)。
進(jìn)而，聚焦環(huán)部位管線46b具有聚焦環(huán)部位管線46b的開口與開/關(guān)閥83之間的腔釋放系統(tǒng)84，腔釋放系統(tǒng)84由兩個(gè)管線85a和85b組成。管線85a和85b每一個(gè)都有一端與聚焦環(huán)部位管線46b相連，而另一端彼此相連，形成一個(gè)與腔體10的內(nèi)部相連接的單一管線。管線85a有一個(gè)開/關(guān)閥86，管線85b有一個(gè)開/關(guān)閥87和一個(gè)收縮管88。開/關(guān)閥86和87連接到控制器43，用于控制開/關(guān)閥86和87的操作。
更進(jìn)一步，晶片部位管線46a也可有一個(gè)與腔釋放系統(tǒng)84相似的系統(tǒng)，如圖6中所示。
優(yōu)選是，設(shè)置多個(gè)晶片部位管線46a，每個(gè)都以與中心部分相對(duì)的方式開口于中心部分25a的上表面和晶片W的背面的周邊部分，其中晶片W的溫度可以適當(dāng)?shù)乜刂啤?br> 進(jìn)而，聚焦環(huán)30具有一個(gè)導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44，它形成于與外周部分25b接觸的接觸表面(接觸部分)；聚焦環(huán)30的材料要適當(dāng)選擇，以與晶片W蝕刻的薄膜類型一致，例如，當(dāng)晶片W蝕刻的薄膜是氧化薄膜時(shí)，可以使用硅，而當(dāng)晶片W蝕刻的薄膜是多晶硅薄膜時(shí)，則使用二氧化硅。氮化硅(SiN)，陽極氧化處理過的鋁(Al)，碳化硅(SiC)，等等也可以使用。
圖7A和7B是示意圖，表示圖6中的導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44的結(jié)構(gòu)；尤其是，圖7A是當(dāng)從接觸表面觀察的表示聚焦環(huán)30的一個(gè)視圖，圖7B是圖7A中管線的III-III截面圖。
如圖7A和7B所示，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44在接觸表面上形成具有與聚焦環(huán)30同中心的環(huán)形的內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a；具有與聚焦環(huán)30同中心的環(huán)形并且環(huán)繞著內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a的外圈導(dǎo)入凹槽44b；以及把44a和44b連接起來的徑向?qū)氚疾?4c。外圈導(dǎo)入凹槽44b的直徑大約等于聚焦環(huán)部位管線46b在外周部分25b的上表面的兩個(gè)開口之間的距離。
一般來說，聚焦環(huán)30的中心是與靜電卡盤25的中心部分25a的中心是一致的，因此當(dāng)聚焦環(huán)30安裝在外周部分25b的上表面時(shí)，聚焦環(huán)部位管線46b的開口與外圈導(dǎo)入凹槽44b相對(duì)置，因此從聚焦環(huán)部位管線46b的開口輸入的氦氣，被導(dǎo)入到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44b。
進(jìn)而，內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a，外圈導(dǎo)入凹槽44b以及徑向?qū)氚疾?4c具有基本為長方形的橫截面形狀，例如寬度是1mm，深度是0.1到1.0mm，優(yōu)選是至少0.5mm，而且，使角部鈍化。
進(jìn)而，將描述氦氣進(jìn)入導(dǎo)熱氣體凹槽44的供應(yīng)壓力的變化(下文簡稱為“氦氣壓”)，并且在干蝕刻處理過程中，給電極板25d通以高電壓，以吸引聚焦環(huán)30靠近靜電卡盤25的外周部分25b(下文簡稱為“F/R卡盤電壓”)。
圖8A和8B是連續(xù)的干蝕刻處理過程中氦氣壓和F/R卡盤電壓變化的順序圖。
在圖8A和8B中，連續(xù)的干蝕刻處理包括PCV零點(diǎn)調(diào)節(jié)順序，其中進(jìn)行PCV82的零點(diǎn)調(diào)節(jié)；滲漏檢查順序，其中可檢查輸入到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44的氦氣的滲漏；搬入順序，其中晶片W被搬入到腔體10；處理順序，其中對(duì)被搬入的晶片W進(jìn)行干蝕刻；搬出順序，其中經(jīng)干蝕刻處理后晶片W從腔體10搬出；下電極放電順序，其中干蝕刻過程中已充電的下電極11要進(jìn)行放電；通過這些順序的適當(dāng)組合，完成連續(xù)的干蝕刻處理。
首先，氮?dú)獗怀淙肭惑w10(氮?dú)鈨艋_始)，打開APC，操作排氣設(shè)備18，這樣減小腔體10內(nèi)部的壓力。
進(jìn)而，在PCV零點(diǎn)調(diào)節(jié)順序中，關(guān)閉PCV82，這樣切斷了導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元35到聚焦環(huán)部位管線46b，打開開/關(guān)閥83、86和87。聚焦環(huán)部位管線46b通過腔釋放系統(tǒng)84而被排氣設(shè)備18排空。排空操作在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行，然后，基于聚焦環(huán)部位管線46b內(nèi)部的壓力，執(zhí)行PCV82零點(diǎn)調(diào)節(jié)順序(PCV零點(diǎn)調(diào)節(jié)繼續(xù))。在持續(xù)的干蝕刻處理過程的一開始執(zhí)行PCV82的零點(diǎn)調(diào)節(jié)，可以在隨后的順序中準(zhǔn)確地控制氦氣氣壓。進(jìn)而，當(dāng)腔體10內(nèi)部的氣壓由于排空聚焦環(huán)部位管線46b而降低時(shí)，腔體10內(nèi)部與導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44內(nèi)部之間的氣壓差別可以被消除。結(jié)果，聚焦環(huán)30不會(huì)由于這樣的氣壓差別而被隔離。
下一步，在滲漏檢查順序中關(guān)閉APC，由于APC的控制而提高了腔體10內(nèi)部的壓力(下文簡稱為“APC控制的壓力”)，其中，APC控制的壓力設(shè)定為F/R卡盤引力壓力，這是當(dāng)檢查滲漏時(shí)的腔體10內(nèi)部的壓力。當(dāng)APC控制的壓力升高，一旦達(dá)到6.65×104Pa(500托)，則給電極板25d通以高電壓，其中F/R卡盤電壓設(shè)定為一個(gè)臨時(shí)引力的F/R卡盤臨時(shí)引力電壓，然后，2.5秒之后，F(xiàn)/R卡盤電壓設(shè)定為一個(gè)用于主引力的F/R卡盤吸力電壓。直到APC控制的壓力達(dá)到6.65×104Pa才開始向電極板25d通以高電壓的原因是當(dāng)腔體10內(nèi)的壓力較低時(shí)，即使對(duì)電極板25d通以高電壓，聚焦環(huán)30也不能被吸引至靜電卡盤25。
然后，氦氣被從聚焦環(huán)部位管線46b充入導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44，而且一旦氦氣壓力達(dá)到F/R滲漏檢查壓力時(shí)，關(guān)閉PCV82(氦氣氣壓被置于“關(guān)”狀態(tài))，在預(yù)定的時(shí)間過后，測量聚焦環(huán)部位管線46b內(nèi)部的壓力，決定測量的壓力是否處于預(yù)定的范圍內(nèi)。需指出的是，滲漏檢查可以選擇不通過測量聚焦環(huán)部位管線46b內(nèi)部的壓力的方式進(jìn)行，而是通過測量聚焦環(huán)部位管線46b內(nèi)部氣體流速的方式進(jìn)行。
如果測量的壓力處于預(yù)定的范圍內(nèi)，然后，在搬入順序中，打開APC，同時(shí)把F/R卡盤電壓設(shè)為搬入時(shí)間F/R卡盤電壓，氦氣壓力設(shè)定為搬入時(shí)間F/R冷卻壓力。一旦氦氣壓力穩(wěn)定下來，晶片W被搬入到腔體10，并被安裝在且吸引到靜電卡盤25，然后暫停向腔體10輸入氮?dú)?氮?dú)鈨艋P(guān)閉)。
下一步，在處理順序中，關(guān)閉APC，因而升高APC控制壓力到一個(gè)處理壓力，這是干蝕刻需要的腔體10內(nèi)部的壓力，并開始干蝕刻，然后根據(jù)干蝕刻方法中的各個(gè)步驟，例如，氦氣壓力變?yōu)椴襟E1F/R的冷卻壓力，再變?yōu)椴襟E2F/R的冷卻壓力，等等，同時(shí)，例如，F(xiàn)/R卡盤電壓變?yōu)椴襟E1的F/R卡盤電壓，再變?yōu)椴襟E2的F/R卡盤電壓，等等。步驟1的F/R冷卻壓力和步驟1的F/R卡盤電壓等值被提前設(shè)定，以使聚焦環(huán)30的溫度，即使在施加在下電極11的高頻電壓和施加于電極板25c的高電壓隨步驟的進(jìn)行而變化時(shí)仍保持不變。根據(jù)本第三個(gè)實(shí)施例的等離子體處理裝置，步驟n的F/R冷卻壓力和步驟n的卡盤電壓每一個(gè)都設(shè)定為24步。
在完成干蝕刻之后，在搬出順序中，打開APC，F(xiàn)/R卡盤電壓設(shè)定為搬出時(shí)間F/R卡盤電壓，如在上文中所述的PCV零點(diǎn)調(diào)節(jié)順序中一樣，關(guān)閉PCV82，打開開/關(guān)閥83、86和87，執(zhí)行PCV82的零點(diǎn)調(diào)節(jié)(PCV零點(diǎn)調(diào)節(jié)繼續(xù))。之后，N2氣被充入到腔體10(N2凈化開始)，氦氣壓力設(shè)為搬出時(shí)間F/R冷卻壓力，晶片W在接受干蝕刻處理之后被從腔體10中搬出。
在晶片W搬出后，在下電極放電順序中，關(guān)閉APC，這樣設(shè)定APC控制的壓力為處理壓力，執(zhí)行下電極11的放電。然后，在隨后的搬入順序中，打開APC，F(xiàn)/R卡盤電壓設(shè)定為搬入時(shí)間F/R卡盤電壓，氦氣壓力設(shè)定為搬入時(shí)間F/R冷卻壓力，搬入N2氣到腔體10的過程被中止(N2凈化關(guān)閉)。下一個(gè)晶片W(即第二個(gè)晶片W)則被搬入到腔體10，然后安裝并吸引在靜電卡盤25。
下一步，處理順序和搬出順序如上文所述執(zhí)行，當(dāng)?shù)诙€(gè)晶片W接受干蝕刻處理，并被搬出后，下電極放電順序如上文所述而被執(zhí)行。
上文中的搬入順序，處理順序，搬出順序和下電極放電順序重復(fù)執(zhí)行，以與一組中晶片W的數(shù)目一致，例如25。
不是把F/R卡盤電壓和氦氣壓力設(shè)為零，并且在搬出順序和搬入順序過程中執(zhí)行聚焦環(huán)30的冷卻，其原因是為下一個(gè)晶片W的干蝕刻作準(zhǔn)備，即完全去除聚焦環(huán)30的熱量，這樣，使所有的晶片W的干蝕刻條件完全一致。
進(jìn)而，PCV82的零點(diǎn)調(diào)節(jié)總是在每一個(gè)搬入順序中執(zhí)行，即，PCV82零點(diǎn)調(diào)節(jié)通常是為每個(gè)處理順序而進(jìn)行。結(jié)果，氦氣壓力在每個(gè)處理順序中可以被準(zhǔn)確地控制。
在一組中的下電極放電順序在最后一次執(zhí)行之后，打開APC，設(shè)定F/R卡盤電壓為搬入時(shí)間F/R卡盤電壓，氦氣壓力設(shè)定為搬入時(shí)間F/R冷卻壓力；然后經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間之后，關(guān)閉PCV82，打開開/關(guān)閥83、86和87，這樣執(zhí)行聚焦環(huán)部位管線46b的排氣。當(dāng)氦氣已從聚焦環(huán)部位管線46b被移除之后，氦氣壓力再次設(shè)定為搬入時(shí)間F/R冷卻壓力，并且F/R卡盤電壓設(shè)定為零，這樣就消除了聚焦環(huán)30對(duì)靜電卡盤25的靜電引力。
應(yīng)指出的是，F(xiàn)/R卡盤電壓和氦氣壓力在圖8A和8B中順序表中的曲線起伏變化，只表示F/R卡盤電壓和氦氣壓力變化的值，不表示值的大小。
根據(jù)圖8A和8B的順序，設(shè)定的F/R卡盤電壓和氦氣壓力的值，在搬入順序、處理順序和搬出順序中是變化的，尤其是，處理順序中的每一步都是變化的，因此聚焦環(huán)30的冷卻可以平穩(wěn)地完成。晶片W蝕刻特征的局部退化的發(fā)生因而能夠被防止。
根據(jù)第三實(shí)施例的基座，聚焦環(huán)30具有導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44，它形成于與靜電卡盤25的外周部分25b接觸的接觸表面，當(dāng)聚焦環(huán)30被安裝在外周部分25b的上表面時(shí)，聚焦環(huán)部位管線46b的開口與導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44相對(duì)置，因此，來自聚焦環(huán)部位管線46b的氦氣被充入導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44；隨后，靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間不再需要冷卻單元，而且，氦氣可被有效地在靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間擴(kuò)散，進(jìn)而，聚焦環(huán)30與氦氣之間的接觸區(qū)域?qū)⒈粩U(kuò)大。靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的導(dǎo)熱性能因此而被有效提高，聚焦環(huán)30的冷卻效率被大大提高，同時(shí)沒有增加等離子體處理裝置的費(fèi)用。更進(jìn)一步，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44可使聚焦環(huán)30的硬度適當(dāng)降低，由此聚焦環(huán)30可以變形，以適應(yīng)靜電卡盤25的形狀，并提高靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的密切接觸程度。結(jié)果，還可以更大地提高聚焦環(huán)30的冷卻效率。
而且，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44的深度至少0.1mm，因而可使其導(dǎo)熱性增大，這樣，氦氣可快速充入導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44，可顯著地提高聚焦環(huán)30的冷卻效率。
更進(jìn)一步，使導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44的角部鈍化，可防止導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44中裂紋的發(fā)生，這樣可提高聚焦環(huán)30的耐久性，防止增加維護(hù)費(fèi)用。
而且，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44在接觸表面形成了一個(gè)具有與聚焦環(huán)30同中心的環(huán)形的內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a，和一個(gè)具有與聚焦環(huán)30同中心的環(huán)形并且環(huán)繞著內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a的外圈導(dǎo)入凹槽44b，以及把內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a和外圈導(dǎo)入凹槽44b連接起來的徑向?qū)氚疾?4c；結(jié)果，氦氣可均勻地在靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間(即，遍及接觸表面)擴(kuò)散，因此聚焦環(huán)30可均勻冷卻。
根據(jù)以上所述第三個(gè)實(shí)施例的基座，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44在接觸表面具有兩個(gè)同心部分；然而，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44的結(jié)構(gòu)不限于此，可隨著聚焦環(huán)30的大小和硬度而有適當(dāng)變化，例如，單個(gè)環(huán)形部分，或，三個(gè)或更多個(gè)環(huán)形部分。
而且，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44不需要具有徑向?qū)氚疾?4c；當(dāng)導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44不具有徑向?qū)氚疾?4c時(shí)，氣體供應(yīng)管線46面向內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽44a的開口優(yōu)選是設(shè)置于外周部分25b的上表面。
而且，聚焦環(huán)部位管線46b的開口數(shù)量不限于兩個(gè)，聚焦環(huán)部位管線46b的開口可分布于外周部分25b的上表面3處或更多處。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的基座將被詳細(xì)描述。
根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例的基座基本上具有先前第三個(gè)實(shí)施例中所描述的相同構(gòu)件和操作，因此這兒將略去與第三個(gè)實(shí)施例相重疊的結(jié)構(gòu)和操作方面的描述，下面僅描述與第三個(gè)實(shí)施例不同的結(jié)構(gòu)和操作方面。
圖9是一個(gè)表示根據(jù)第四實(shí)施例的基座的結(jié)構(gòu)截面示意圖。
如圖9中所示，根據(jù)第四實(shí)施例的基座又包括一個(gè)下電極11，位于下電極11上表面之上的靜電卡盤25，以及聚焦環(huán)30，它安裝在靜電卡盤25的外周部分25b的上表面上。
這里，靜電卡盤25具有一個(gè)導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45，它形成于外周部分25b的上表面；導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45在外周部分25b的上表面，已經(jīng)形成了具有與中心部分25a同中心的環(huán)形內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a，和具有與中心部分25a同中心的環(huán)形并且環(huán)繞著內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a外圈導(dǎo)入凹槽45b，以及把內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a和外圈導(dǎo)入凹槽45b連接起來的徑向?qū)氚疾?沒有示意)；氣體供應(yīng)管線46的聚焦環(huán)部位管線46b連接到外圈導(dǎo)入凹槽45b。結(jié)果，聚焦環(huán)部位管線46b開口供應(yīng)的氦氣充入到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45。
一般來說，聚焦環(huán)30的中心是與靜電卡盤25的中心部分25a的中心是一致的，因此當(dāng)聚焦環(huán)30安裝在外周部分25b的上表面時(shí)，設(shè)置內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a和外圈導(dǎo)入凹槽45b與聚焦環(huán)30同心。
此外，內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a，外圈導(dǎo)入凹槽45b以及徑向?qū)氚疾劬哂谢緸殚L方形的橫截面形狀，例如寬度是1mm，深度是0.1到1.0mm，優(yōu)選是至少0.5mm，而且，使角部鈍化。
根據(jù)第四實(shí)施例的基座，靜電卡盤25具有導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45，它形成于外周部分25b的上表面，氣體供應(yīng)管線46的聚焦環(huán)部位管線46b連接到外圈導(dǎo)入凹槽45b，這樣把氦氣充入到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45；隨后，靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間不再需要冷卻單元，并且可取消在聚焦環(huán)30中形成導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽的必要，而且，氦氣可被可靠地在靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間擴(kuò)散。靜電卡盤25和聚焦環(huán)30之間的導(dǎo)熱性能因此而被有效提高，由此可大大提高聚焦環(huán)30的冷卻效率，同時(shí)降低等離子體處理裝置的初始成本。
而且，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45在外周部分25b的上表面，形成了一個(gè)具有與中心部分25a同中心的環(huán)形的內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a，和一個(gè)具有與中心部分25a同中心的環(huán)形并且環(huán)繞著內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a的外圈導(dǎo)入凹槽45b，以及把內(nèi)圈導(dǎo)入凹槽45a和外圈導(dǎo)入凹槽45b連接起來的徑向?qū)氚疾郏唤Y(jié)果，氦氣可在外周部分25b的上表面被均勻地?cái)U(kuò)散，這個(gè)上表面是外周部分25b和聚焦環(huán)30之間的接觸表面，因此，可均勻地冷卻聚焦環(huán)30。
根據(jù)以上所述第四個(gè)實(shí)施例的基座，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45在外周部分25b的上表面，具有兩個(gè)環(huán)形部分；然而，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽45的結(jié)構(gòu)不限于此，可隨著聚焦環(huán)30的大小而有適當(dāng)變化，例如，具有單個(gè)環(huán)形部分，或，三個(gè)或更多個(gè)環(huán)形部分。
此外，根據(jù)以上所述的第三個(gè)實(shí)施例和第四個(gè)實(shí)施例的基座，僅聚焦環(huán)30和靜電卡盤25中的一個(gè)具有導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽，但是聚焦環(huán)30和靜電卡盤25也可每個(gè)均具有導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽，因此可進(jìn)一步提高聚焦環(huán)30的冷卻效率。
在干蝕刻處理過程中，除了處理氣體產(chǎn)生的原子團(tuán)外，要附著于目標(biāo)的沉積原子團(tuán)趨于附著在低溫度對(duì)象。對(duì)于傳統(tǒng)的等離子體處理裝置，在干蝕刻處理過程中，由于內(nèi)置于下電極等的冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻，晶片W的溫度僅上升到80℃左右。另一方面，由于碰撞原子團(tuán)，聚焦環(huán)的溫度上升到200℃到400℃左右。因此，沉積原子團(tuán)趨于附著在晶片W上，尤其是，容易附著于晶片W的一部分從靜電卡盤凸出出來的背面，即晶片的斜面部分。
在晶片W上已經(jīng)執(zhí)行了干蝕刻處理后，當(dāng)從等離子體處理裝置中取出晶片W時(shí)，附著于晶片斜面部分的沉積原子團(tuán)可與晶片W分離。分離的沉積原子團(tuán)將仍然在等離子體處理裝置內(nèi)，在下一個(gè)和后續(xù)的等離子體處理的執(zhí)行過程中，將被周圍流動(dòng)的N2氣拋散。被拋散的沉積原子團(tuán)可附著于晶片W的表面，因此引起粒子污染。
為了阻止這樣的粒子污染的發(fā)生，優(yōu)選使沉積原子團(tuán)不要附著于晶片斜面部分。作為阻止沉積原子團(tuán)不要附著于晶片斜面部分的一種方法，可以設(shè)想，例如，使O2(氧氣)或氦氣在聚焦環(huán)和靜電卡盤之間流動(dòng)，這樣在晶片斜面部分附近產(chǎn)生一個(gè)氣體流動(dòng)。然而，氣體流動(dòng)也將掃除蝕刻原子團(tuán)，因此，在晶片W的邊緣部分，保持蝕刻均勻?qū)⑹遣豢赡艿摹?br> 另一方面，根據(jù)以上所述的第三個(gè)實(shí)施例和第四個(gè)實(shí)施例的基座，通過把冷卻劑，如Galden液體，填充到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44或45，來冷卻聚焦環(huán)，這樣，沉積原子團(tuán)被迫附著于聚焦環(huán)30。結(jié)果，可阻止沉積原子團(tuán)附著于晶片斜面部分，從而阻止粒子污染的發(fā)生。對(duì)為了冷卻聚焦環(huán)30，填充到導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44或45的冷卻劑的類型沒有特定限制，但是Galden液體容易得到，因此如果使用Galden液體，則可確實(shí)縮減等離子體處理裝置的運(yùn)行花費(fèi)。
當(dāng)冷卻聚焦環(huán)30時(shí)，優(yōu)選把聚焦環(huán)30的溫度降低到低于靜電卡盤25至少20K。甚至在干蝕刻處理過程中，靜電卡盤25的溫度被下電極11內(nèi)的冷卻劑腔31維持在20℃左右。把聚焦環(huán)30的溫度降低到低于靜電卡盤25至少20K時(shí)，聚焦環(huán)30的溫度將被降低到不超過0℃。結(jié)果，沉積原子團(tuán)易附著于聚焦環(huán)30。
在沉積原子團(tuán)已經(jīng)大量附著于聚焦環(huán)30的情況下，更換聚焦環(huán)30將是必要的，但聚焦環(huán)30的頻繁更換將導(dǎo)致等離子體處理裝置的維護(hù)費(fèi)用的增加，因此有必要使沉積原子團(tuán)不要大量附著于聚焦環(huán)30。所以，優(yōu)選移除已經(jīng)附著于聚焦環(huán)30的沉積原子團(tuán)。
根據(jù)以上所述的第三個(gè)實(shí)施例和第四個(gè)實(shí)施例的基座，通過向?qū)釟怏w導(dǎo)入凹槽44或45填充高溫介質(zhì)，來加熱聚焦環(huán)30。沉積原子團(tuán)通過高溫而升華，因此通過加熱聚焦環(huán)30，可移除附著的沉積原子團(tuán)。結(jié)果，聚焦環(huán)30的更換周期可得到延長，這樣，可降低等離子體處理裝置的維護(hù)花費(fèi)。
加熱聚焦環(huán)的方法并不局限于填充高溫導(dǎo)熱介質(zhì)。例如，聚焦環(huán)可被一個(gè)覆蓋聚焦環(huán)的外周表面的加熱構(gòu)件來加熱(第二加熱方法)。
圖10是示意一個(gè)加熱聚焦環(huán)的加熱構(gòu)件和被加熱聚焦環(huán)的構(gòu)造的截面圖。
在圖10中，聚焦環(huán)48的外半徑設(shè)定的比較早描述的聚焦環(huán)30的外半徑小，并且聚焦環(huán)48的上表面成階形以至于上表面的外周側(cè)被降低。加熱構(gòu)件47是一個(gè)具有倒L形橫截面的環(huán)形構(gòu)件；加熱構(gòu)件47的內(nèi)周表面覆蓋聚焦環(huán)48的外周表面，而且，L形的凸出部分松散地適合聚焦環(huán)48的上表面的階形部分。加熱構(gòu)件47由硅(Si)、金剛砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)等組成，溫度易受原子團(tuán)的碰撞而升高。
等離子體在等離子體處理裝置內(nèi)生成，由此引起原子團(tuán)與加熱構(gòu)件47進(jìn)行碰撞，從而升高加熱構(gòu)件47的溫度。被加熱的加熱構(gòu)件47將其熱量向聚焦環(huán)48傳遞，從而加熱聚焦環(huán)48。
通過利用加熱構(gòu)件47，可取消向?qū)釟怏w導(dǎo)入凹槽44或45填充高溫介質(zhì)的必要，因此，導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44或45，氣體供應(yīng)管線46和導(dǎo)熱氣體供應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)可被簡化。
沉積原子團(tuán)的移除不僅可通過加熱聚焦環(huán)，而且可通過另一種方法來實(shí)現(xiàn)。
例如，可通過使凈化氣體流入等離子體處理裝置來移除沉積原子團(tuán)。特別地，等離子體從由O2，NF3，SF6，CF4等構(gòu)成的凈化氣體而產(chǎn)生，因此引起所產(chǎn)生的原子團(tuán)與附著于聚焦環(huán)的沉積原子團(tuán)相碰撞，從而驅(qū)散沉積原子團(tuán)，由此沉積原子團(tuán)可容易從聚焦環(huán)移除。
而且，例如可通過在干蝕刻處理過程中，使聚焦環(huán)暴露于產(chǎn)生的等離子體來移除沉積原子團(tuán)。特別地，處理氣體所產(chǎn)生的原子團(tuán)被引起與附著于聚焦環(huán)的沉積原子團(tuán)相碰撞。結(jié)果，可在連續(xù)的干蝕刻處理過程中，移除附著于聚焦環(huán)30的沉積物。因此，在不降低晶片W的干蝕刻處理效率的情況下，可移除沉積物。
冷卻和加熱聚焦環(huán)的方法并不局限于利用上文所述的導(dǎo)熱介質(zhì)的方法。例如，如圖11所示，在聚焦環(huán)30與靜電卡盤25之間的接觸表面設(shè)置一個(gè)Peltier(帕耳帖效應(yīng))器件49，來代替導(dǎo)熱氣體導(dǎo)入凹槽44或45。在使用Peltier器件49的情形下，利用DC電流容易執(zhí)行冷卻或加熱，因此不需要導(dǎo)熱介質(zhì)。這樣，熱交換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可被簡化，從而可降低等離子體處理裝置的初始成本。在聚焦環(huán)30或靜電卡盤25上可設(shè)置Peltier器件49。
此外，加熱聚焦環(huán)的方法除了上文所述的方法之外，也可使用利用燈的照射來加熱，或利用電阻器的熱生成。
上文所述的加熱和冷卻聚焦環(huán)的方法的組合不受到限制；這些方法的恰當(dāng)組合可被使用。
根據(jù)第一到第四實(shí)施例的基座，靜電卡盤25是盤形的，聚焦環(huán)30是環(huán)形的，但靜電卡盤25和聚焦環(huán)30的形狀并不局限于這些形狀；例如，在被處理體是LCDs等的情形下，按照LCDs的形狀，靜電卡盤25可以具有正方形板狀，聚焦環(huán)30可以具有正方形框狀。
進(jìn)而，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的基座。
圖12是一個(gè)示意等離子體處理裝置的構(gòu)造的截面圖，其中可根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例來使用一個(gè)基座。
在圖12中，形成一個(gè)處理容器的真空腔101例如由鋁或類似的組成，并形成圓柱形狀。
真空腔101已經(jīng)設(shè)置了一個(gè)基座102，用于安裝晶片W，這個(gè)基座102還作為一個(gè)下電極。而且，在真空腔101的頂部，設(shè)置一個(gè)還作為上電極的噴射頭103；基座102和噴射頭103共同構(gòu)成一對(duì)平行板電極。
在噴射頭103上設(shè)置一個(gè)氣體擴(kuò)散腔104，而且，在噴射頭103內(nèi)設(shè)置大量小孔105，它們位于氣體擴(kuò)散腔104的下面。此外，噴射頭103這樣被構(gòu)建，即以便使處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)106提供的預(yù)定處理氣體(蝕刻氣體)通過氣體擴(kuò)散腔104來擴(kuò)散，并且使大量小孔105提供的預(yù)定處理氣體具有向晶片W的噴射形式。在本實(shí)施例中，噴射頭103被使得是一個(gè)接地電壓，但采用這樣一個(gè)構(gòu)造，其中高頻電源連接到噴射頭103，高頻電壓施加于基座102和噴射頭103。
高頻電源108通過匹配單元107連接到基座102，預(yù)定高頻(例如，一個(gè)從大約幾百kHz到大約一百M(fèi)Hz的頻率)的高頻電源施加于基座102。
此外，在基座102的晶片W安裝表面上，設(shè)置一個(gè)用來吸引和保持晶片W的靜電卡盤109。靜電卡盤109具有這樣一個(gè)構(gòu)造，其中在絕緣層109a中設(shè)置一個(gè)靜電卡盤電極109b，并且DC電源110連接到靜電卡盤電極109b。此外，為了包圍晶片W，在基座102的上表面設(shè)置一個(gè)聚焦環(huán)111。
聚焦環(huán)111被構(gòu)造為，例如總環(huán)形，但如圖12所示并且在圖13中被詳細(xì)示意，它由一個(gè)安裝在基座102上的下構(gòu)件111a，和一個(gè)安裝在下構(gòu)件111a上的上構(gòu)件111b組成。
例如，下構(gòu)件111a和上構(gòu)件111b每個(gè)都由硅或類似物組成，并構(gòu)造為一個(gè)環(huán)形形狀。此外，在下構(gòu)件111a和上構(gòu)件111b之間形成一個(gè)縫隙111c，并且如圖13中的箭頭所示，縫隙111c作為處理氣體的流動(dòng)通道。
在下構(gòu)件111a內(nèi)設(shè)置大量針形插入孔113(在本實(shí)施例中，總共有三個(gè)，沿著圓周方向120°的間隔)，并且針114被插入到每個(gè)針形插入孔113中。而且，在上構(gòu)件111b中對(duì)應(yīng)針114設(shè)置固定孔115，上構(gòu)件111b被支撐在針114上，在這種狀態(tài)下，每個(gè)針114的尖端部分插入到對(duì)應(yīng)固定孔115中。這樣，上構(gòu)件111b基本上安裝在針114上，因此該結(jié)構(gòu)是通過提起的方式，上構(gòu)件111b與下構(gòu)件111a可以分離，所以僅替代上構(gòu)件111b是可能的。
而且，針114與下構(gòu)件111a是可分離的，通過把針114替代為不同長度的針，可改變下構(gòu)件111a和上構(gòu)件111b之間的縫隙111c的寬度(圖13所示的寬度G)。
圖13中所示的參考數(shù)字116表示把聚焦環(huán)111安置在基座102上一個(gè)預(yù)定位置的定位針；設(shè)置總共兩個(gè)這樣的定位針116，在基座102上它們彼此分離，在圓周方向上相差180°。而且，在下構(gòu)件111a和上構(gòu)件111b中對(duì)應(yīng)定位針116分別設(shè)置定位孔117和118。
此外，在基座102中形成用于冷卻劑循環(huán)的冷卻劑流動(dòng)通道(沒有示意)，由此可把基座102的溫度控制在一個(gè)預(yù)定溫度。而且，設(shè)置一個(gè)在基座102和晶片W的背面之間供應(yīng)冷卻氣體，例如氦氣的氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)(沒有示意)，并且通過該冷卻氣體，促進(jìn)基座102和晶片W之間的熱交換，從而可把晶片W的溫度控制在一預(yù)定溫度。
如圖12所示，在真空腔101的底部設(shè)置一個(gè)排氣口120，并且由真空泵等組成的排氣系統(tǒng)121連接到排氣口120。
此外，在基座102的周圍設(shè)置一個(gè)環(huán)形的排氣圈122，延伸擴(kuò)展并與晶片W安裝表面基本平行。在排氣圈122中形成包括大量孔的排氣通道，并且通過利用排氣系統(tǒng)121通過這些排氣通道來執(zhí)行抽空，在基座102的周圍形成均勻的處理氣體流動(dòng)。而且，排氣圈122與接地電壓電連接，因此，阻止在基座102和噴射頭103之間的處理空間中所形成的等離子體被泄露到排氣圈122下面的空間。
此外，在真空腔101的周圍設(shè)置一個(gè)磁場形成裝置123，這樣可在真空腔101內(nèi)的處理空間中形成一個(gè)期望的磁場。一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置124為磁場形成裝置123而設(shè)置，這樣通過旋轉(zhuǎn)真空腔101周圍的磁場形成裝置123，可旋轉(zhuǎn)真空腔101內(nèi)的磁場。
進(jìn)而，將描述利用上述所構(gòu)造的等離子體蝕刻裝置來執(zhí)行等離子體蝕刻處理。
首先，打開真空腔101的閘門閥(沒有圖示)，它設(shè)置于搬入/出端口(沒有示意)中，然后利用一個(gè)傳輸裝置或類似的裝置，晶片W被運(yùn)送到真空腔101，并被安裝在基座102上。然后，安裝在基座102上的晶片W被吸住，并通過把來自DC電源110的預(yù)定DC電壓施加到靜電卡盤109的靜電卡盤電極109b而被保持。
進(jìn)而，從真空腔101中撤出傳輸裝置，關(guān)閉閘門閥，并利用排氣系統(tǒng)121的真空泵等，來抽空真空腔101的內(nèi)部。一旦真空腔101的內(nèi)部已經(jīng)達(dá)到預(yù)定真空度，用于蝕刻處理的預(yù)定處理氣體就從處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)106經(jīng)由氣體擴(kuò)散腔104和小孔105，引入到真空腔101中，并且真空腔101的內(nèi)部維持在預(yù)定壓力，例如大約1Pa(帕)到100Pa。
在這種狀態(tài)下，來自高頻電源108的預(yù)定頻率的高頻電源供給基座102。通過施加給基座102的高頻電源，在噴射頭103和基座102之間的處理空間中形成一個(gè)高頻電場。此外，處理空間中的磁場形成裝置123形成一預(yù)定磁場。結(jié)果，從供應(yīng)給處理空間的處理氣體產(chǎn)生預(yù)定等離子體，這樣晶片W上的預(yù)定薄膜被該等離子體蝕刻。
這時(shí)，來自噴射頭103的小孔105的、供應(yīng)給晶片W的表面的處理氣體，從晶片W的表面的中心部分流向其外周部分，通過聚焦環(huán)111的下構(gòu)件111a和上構(gòu)件111b之間的縫隙111c，從晶片W的外周傳遞，然后向下流動(dòng)，從而被排氣。在晶片W的周圍均勻形成處理氣體的流動(dòng)。
這里，如果聚焦環(huán)沒有縫隙111c，則供應(yīng)給晶片W的表面的處理氣體將在聚焦環(huán)上傳遞，并流出到環(huán)境中。因此，處理氣體的流動(dòng)將停滯在晶片W的外周部分，從而整個(gè)晶片W的蝕刻速率可能下降，而且，晶片W的外周部分的蝕刻速率與晶片W的中心部分的蝕刻速率不同。相反，在本實(shí)施例中，與沒有縫隙111c的情形相比，可以使晶片W的外周部分的處理氣體的流動(dòng)平穩(wěn)，從而可以解決上文所述的問題，也就是說，整個(gè)晶片W的蝕刻速率得到提高，并且晶片W表面上的蝕刻速率的均勻性得到提高。
此外，在處理氣體在聚焦環(huán)上傳遞，并流出到環(huán)境中的上述情況下(也就是，在沒有縫隙111c的情況下)，隨著聚焦環(huán)的消耗，聚焦環(huán)的上表面的高度將下降，因此，與此相應(yīng)，處理氣體的流動(dòng)將逐漸改變。處理氣體的滯留時(shí)間將因此而改變，從而晶片W上的蝕刻處理的狀態(tài)將改變；當(dāng)聚焦環(huán)的消耗量仍相對(duì)低時(shí)，替換聚焦環(huán)將變得必要。
與此相反，在本實(shí)施例中，處理氣體經(jīng)由縫隙111c流入到環(huán)境中，因此，由于晶片W的處理的狀態(tài)中聚焦環(huán)的消耗，聚焦環(huán)的上表面的高度中的變化效果可被抑制，從而可延長維護(hù)時(shí)間，即直到更換聚焦環(huán)的時(shí)間。
此外，當(dāng)這樣的消耗已經(jīng)發(fā)生時(shí)，通過僅更換上構(gòu)件111b，而不用更換整個(gè)聚焦環(huán)111，可降低更換部分的費(fèi)用，從而降低運(yùn)行費(fèi)用。
如上文所述，在已經(jīng)執(zhí)行了預(yù)定等離子體蝕刻處理后，停止來自高頻電源108的高頻電源的供應(yīng)，從而停止蝕刻處理，然后利用與較早描述相反的過程，從真空腔101搬出晶片W。
圖14和15中的曲線表示隨著聚焦環(huán)111中的縫隙111c的縫隙寬度G的變化，晶片W的每一部分的蝕刻狀態(tài)的變化；在圖14和15中，縱軸表示蝕刻速率(nm/min)，橫軸表示距晶片中心的距離(mm)。
被蝕刻的薄膜是一個(gè)SiN薄膜，所使用的蝕刻氣體是CHF3/CF4/Ar/O2，流動(dòng)速率分別是30、75、600和15sccm，以及在23.3Pa(175mTorr)的壓力，和1000W(頻率13.56MHz)的高頻電源的條件下執(zhí)行蝕刻。此外，圖14表示聚焦環(huán)111的上構(gòu)件111b的厚度是1.5mm的情形，圖15表示聚焦環(huán)111的上構(gòu)件111b的厚度是2.8mm的情形。在這兩種情形下，聚焦環(huán)111的下構(gòu)件111a的厚度是1.5mm。
如這些圖表所示，與縫隙111c的縫隙寬度G是零的情形相比，當(dāng)縫隙寬度G變寬到0.5mm、1.5mm和2.5mm時(shí)，整個(gè)晶片W的蝕刻速率增加。
此外，特別是圖14中的圖表的清晰示意，當(dāng)縫隙111c的縫隙寬度G是零時(shí)，晶片W的外周部分的蝕刻速率變得比晶片W的中心部分的蝕刻速率低，但當(dāng)變寬縫隙111c的縫隙寬度G時(shí)，晶片W的外周部分的蝕刻速率的增加超過晶片W的中心部分的蝕刻速率，因此，晶片W的表面上的蝕刻速率的均勻性可被提高。
這里，如上文所述，圖15表示上構(gòu)件111b的厚度是2.8mm的情形，圖14表示上構(gòu)件111b的厚度是1.5mm的情形；因此，圖14中示意的結(jié)果實(shí)質(zhì)上表示，從圖15中示意的狀態(tài)，1.3mm的上構(gòu)件111b已經(jīng)被消耗的狀態(tài)的結(jié)果。例如，從對(duì)于縫隙111c的縫隙寬度G是2.5mm的情形下圖15和圖14之間的蝕刻狀態(tài)的變化，以及縫隙寬度G是零的情形下的這個(gè)變化中清晰地看到，與縫隙寬度G是零的情形的相比，在縫隙寬度G是2.5mm的情形下，晶片W的表面上的蝕刻速率均勻下的聚焦環(huán)的消耗效果被降低。與縫隙寬度G是零的情形相比，在縫隙寬度G是2.5mm的情形下維護(hù)頻率，即更換聚焦環(huán)的頻率被降低。
如果使得縫隙寬度G比0.5mm窄，則由于電導(dǎo)的下降，而削弱作為處理氣體流動(dòng)通道的縫隙111c的操作，這樣，在上文所述的操作效果方面的明顯差別消失。因此，優(yōu)選使縫隙寬度G至少是0.5mm。
如上文所述，根據(jù)本實(shí)施例，通過使用聚焦環(huán)111，整個(gè)晶片W的蝕刻速率被增加，從而生產(chǎn)量得到增加，因此生產(chǎn)力被提高。
此外，在蝕刻處理過程中，其中如果縫隙寬度G是零，則晶片W的外周部分的蝕刻速率變得比晶片W的中心部分的蝕刻速率低，通過利用根據(jù)本實(shí)施例的聚焦環(huán)111，以及適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)縫隙寬度G，晶片W的外周部分的蝕刻速率的增加超過晶片W的中心部分的蝕刻速率，晶片W的表面上的蝕刻速率的均勻性可被提高，因此可執(zhí)行高精確度的蝕刻處理。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，可降低如更換聚焦環(huán)111維護(hù)頻率，可提高裝置的正常運(yùn)行時(shí)間比例，以及可提高生產(chǎn)力；而且，當(dāng)聚焦環(huán)111的消耗已經(jīng)發(fā)生時(shí)，通過僅更換上構(gòu)件111b，即僅聚焦環(huán)111的一部分，可以降低運(yùn)行費(fèi)用。
在上文所述的實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片的蝕刻；然而，本發(fā)明并不局限于這種情況，也可類似地應(yīng)用于在其它襯底上執(zhí)行蝕刻的情形，如液晶顯示裝置的玻璃襯底上。
在上文所述的等離子體處理裝置中，根據(jù)一個(gè)維護(hù)周期中將消耗的聚焦環(huán)的厚度，可提前設(shè)定聚焦環(huán)冷卻壓力和聚焦環(huán)卡盤電壓的值。此外，利用如光學(xué)傳感器的檢測方法，可檢測聚焦環(huán)的消耗程度，并且把檢測值反饋給聚焦環(huán)冷卻壓力和聚焦環(huán)卡盤電壓的設(shè)定值，從而為下次執(zhí)行處理，在處理處方中反射聚焦環(huán)的消耗程度。
此外，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于蝕刻裝置，而且可應(yīng)用于其它等離子體處理裝置，如CVD裝置和灰化裝置。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，包括一個(gè)基座，具有一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，和一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)與所述靜電卡盤接觸的接觸部分；其特征在于，所述聚焦環(huán)具有一個(gè)形成所述接觸部分的介電材料部分，和一個(gè)與所述靜電卡盤面對(duì)并有所述介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述介電材料部分在所述聚焦環(huán)的徑向具有一個(gè)固定厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述介電材料部分由構(gòu)成所述導(dǎo)體材料部分的材料的氧化物組成。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，構(gòu)成所述導(dǎo)體材料部分的所述材料是硅。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，構(gòu)成所述介電材料部分的所述材料是二氧化硅。
6.一種聚焦環(huán)，其特征在于，具有一個(gè)與靜電卡盤接觸的接觸部分，在靜電卡盤上載置載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，該聚焦環(huán)包括一個(gè)形成所述接觸部分的介電材料部分；和一個(gè)與所述靜電卡盤面對(duì)并有所述介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
7.一種基座，包括一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體；一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)與所述靜電卡盤接觸的接觸部分，其特征在于，所述聚焦環(huán)具有一個(gè)形成所述接觸部分的介電材料部分，和一個(gè)與所述靜電卡盤面對(duì)并有所述介電材料部分存在于其間的導(dǎo)體材料部分。
8.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括一個(gè)基座，具有一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，和一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)在被處理體外周與所述靜電卡盤接觸的接觸部分；和設(shè)置于所述接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與所述聚焦環(huán)的熱交換。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)凹槽，設(shè)置于所述接觸表面并填充有導(dǎo)熱介質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱介質(zhì)是Galden液體。
11.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述凹槽在所述聚焦環(huán)中形成。
12.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述凹槽在所述靜電卡盤中形成。
13.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述凹槽具有一個(gè)不小于0.1mm的深度。
14.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，使所述凹槽角部鈍化。
15.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述凹槽包括至少一個(gè)具有與所述聚焦環(huán)同心的環(huán)形的凹槽。
16.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)包括用于冷卻所述聚焦環(huán)的冷卻機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)供應(yīng)通道，它給所述接觸表面供應(yīng)導(dǎo)熱氣體，等離子體處理裝置進(jìn)一步包括一個(gè)控制器，它控制從所述熱交換機(jī)構(gòu)供應(yīng)的導(dǎo)熱氣體的壓力，并且其中等離子體處理包括多個(gè)步驟，所述控制器根據(jù)每個(gè)步驟來改變所供應(yīng)的導(dǎo)熱氣體的壓力。
18.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)以面對(duì)所述聚焦環(huán)的方式內(nèi)置于所述靜電卡盤的電極，和一個(gè)控制器，控制施加給所述電極的電壓，其中，所述電極通過靜電引力把所述聚焦環(huán)吸引到所述靜電卡盤，等離子體處理包括多個(gè)步驟，所述控制器根據(jù)每個(gè)步驟來改變施加給所述電極的電壓。
19.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)把所述聚焦環(huán)的溫度降低到低于所述靜電卡盤的溫度至少20K。
20.如權(quán)利要求19所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)把所述聚焦環(huán)的溫度降低到不超過0℃。
21.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)包括用于加熱所述聚焦環(huán)的加熱機(jī)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述聚焦環(huán)進(jìn)一步包括用于加熱所述聚焦環(huán)的第二加熱機(jī)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述聚焦環(huán)被暴露于凈化氣體中。
24.如權(quán)利要求16所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述聚焦環(huán)被暴露于等離子體。
25.如權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述熱交換機(jī)構(gòu)包括一個(gè)Peltier(帕耳帖效應(yīng))器件。
26.一種聚焦環(huán)，其特征在于，在被處理體周圍具有一個(gè)與靜電卡盤接觸的接觸部分，在靜電卡盤上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體，該聚焦環(huán)包括設(shè)置于所述接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與所述聚焦環(huán)的熱交換。
27.一種基座，其特征在于，包括一個(gè)靜電卡盤，在其上載置一個(gè)要進(jìn)行等離子體處理的被處理體；一個(gè)聚焦環(huán)，其具有一個(gè)在被處理體外周與所述靜電卡盤接觸的接觸部分；和設(shè)置于所述接觸表面的熱交換機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行與所述聚焦環(huán)的熱交換。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)置一種具有聚焦環(huán)的等離子體處理裝置，使聚焦環(huán)的冷卻效果得到極大的提高，同時(shí)防止費(fèi)用的增加。等離子體處理裝置包括一個(gè)具有靜電卡盤的基座和聚焦環(huán)。要進(jìn)行等離子體處理的晶片W被載置于靜電卡盤上。聚焦環(huán)具有介電材料部分和導(dǎo)體材料部分。介電材料部分形成了與靜電卡盤接觸的接觸部分。導(dǎo)體材料部分與靜電卡盤相面對(duì)并有介電材料部分存在于其間。
文檔編號(hào)H01L21/683GK1540738SQ20041003416
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤升佐, 巖渕紀(jì)之, 加藤茂昭, 大久保智也, 廣瀨潤, 長倉幸一, 輿水地鹽, 傳寶一樹, 一, 之, 昭, 智也, 樹, 鹽 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社