專利名稱：控制半導體制造期間等離子體成分通量和沉積的方法和裝置的制作方法
控制半導體制造期間等離子體成分通量和沉積的方法和裝
背景技術(shù)：
在半導體制造過程中，等離子體蝕刻工藝可被用于將部分電路的光刻膠掩模圖案轉(zhuǎn)印到半導體晶片上的一或多種材料(導體或絕緣體)上。在等離子體蝕刻工藝中，等離子體作用來蝕刻掉暴露在光刻膠掩模圖案的開口區(qū)域中(即，不受光刻膠掩模保護的區(qū)域中)的材料。蝕刻反應(yīng)通過存在于等離子體中的化學活性并帶電的物種(離子)來完成。等離子體從等離子體室內(nèi)的反應(yīng)劑混合物產(chǎn)生。在一些應(yīng)用中，電場可被用來朝向晶片加速存在于等離子體中的離子，從而提供對晶片的材料的蝕刻的方向性。當蝕刻工藝完成時，從晶片移除光刻膠掩模材料。在等離子體蝕刻工藝期間，光刻膠材料可被蝕刻化學品和/或蝕刻副產(chǎn)品材料侵蝕或改性。光刻膠材料的過多侵蝕會引起光刻膠掩模圖案的變形以及晶片中相應(yīng)的蝕刻變形。此外，在沒有適當控制的情況下，蝕刻副產(chǎn)品會縮小光刻膠掩模圖案的開口的尺寸，從而阻止等離子體的蝕刻成分到達待蝕刻的材料。而且，在具有高深寬比特征和極小尺寸的先進設(shè)備的制造中，上面所指出的問題更成問題。在此背景下，提出了本發(fā)明的各種實施方式。

發(fā)明內(nèi)容
在一實施方式中，公開了一種用于定義要在襯底上實施的等離子體工藝的方法。所述方法包括確定在所述等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度。在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度基于對在所述給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制而確定。所述方法還包括確定在所述等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差。所述襯底作為下等離子體邊界。在任意給定時間的所述時間依賴的溫差基于對在該給定時間所述等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制而確定。所述方法進一步包括以適合被限定并連接以在所述等離子體工藝期間管理(direct)所述上等離子體邊界和所述襯底的溫度控制的溫度控制器件使用的數(shù)字格式存儲所確定的所述時間依賴的襯底溫度和時間依賴的溫差。在另一實施方式中，公開了一種用于操作等離子體處理室的方法。所述方法包括獲得在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度。在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制相互關(guān)聯(lián)。所述方法還包括獲得在所述等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差。所述襯底作為下等離子體邊界。在任意給定時間的所述時間依賴的溫差與對在該給定時間所述等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制相互關(guān)聯(lián)。所述方法還包括將所述襯底保持在襯底架的頂面上。所述襯底架被設(shè)置于限定所述上等離子體邊界的上電極組件下方并與所述上電極組件隔開的位置。所述方法進一步包括在所述等離子體工藝期間控制所述襯底架的溫度以便根據(jù)所述時間依賴的襯底溫度來控制所述襯底的溫度。此外，所述方法包括在所述等離子體工藝期間控制所述上電極組件的溫度以便順應(yīng)(comply with)所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差。在另一實施方式中，公開了一種用于襯底的等離子體處理的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括等離子體處理室。襯底架被設(shè)置在所述等離子體處理室內(nèi)且被限定為把持襯底。所述襯底架包括一或多個溫度控制器件。所述系統(tǒng)還包括被設(shè)置在所述等離子體處理室內(nèi)、所述襯底架上方且與所述襯底架隔開的上電極組件。所述上電極組件包括一或多個溫度控制器件。所述系統(tǒng)進一步包括被限定為控制所述襯底架的所述一或多個溫度控制器件以維持目標襯底溫度的溫度控制模塊。所述溫度控制模塊進一步被限定為控制所述上電極組件的所述一或多個溫度控制模塊以維持所述襯底和所述上電極組件之間的目標溫差。根據(jù)接下來結(jié)合附圖進行的通過實施例來闡明本發(fā)明的原理的詳細描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點會變得顯而易見。


圖1A示出了置于作為襯底一部分的介電材料上方的光刻膠掩模材料；
圖1B還示出了經(jīng)過蝕刻工藝的掩模材料的變薄(thinning)；
圖1C示出了抗蝕涂層和剩余掩模材料移除后的介電材料的蝕刻區(qū)域；
圖2A圖示了過多的聚合物涂層會怎樣夾斷(pinch off)蝕刻開口并過早地停止蝕刻開口內(nèi)的蝕刻工藝；
圖2B圖示了沒有足夠的聚合物涂層沉積會怎樣導致掩模材料的過早移除和蝕刻特征的加寬(widening)；
圖3A根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于執(zhí)行蝕刻操作的等離子體處理室； 圖3B根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了圖3A的放大的區(qū)域X ;
圖3C根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于使用C4F6、O2和惰性氣體(Ar)的介電蝕刻等離子體化學品的聚合物沉積趨勢 圖3D根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了溫差(AT)隨蝕刻工藝時間而變化的實施例；圖3E根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了在等離子體蝕刻工藝期間上電極 和襯底T襯底的不例性溫度分布；
圖4Α根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了示例性等離子體處理室；
圖4Β根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了圖4Α的實施例中的上電極組件和襯底架的多個同中心溫度控制區(qū)域的俯視 圖5根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了基于圖4Α的示例性等離子體處理室用于等離子體處理襯底的系統(tǒng)；
圖6根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于定義要在襯底上實施的等離子體工藝的方法的流程圖；以及
圖7根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于操作等離子體處理室的方法的流程圖。
具體實施例方式在接下來的描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，會闡述大量具體細節(jié)。但是，顯而易見的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下被實施。另一方面，為了不令本發(fā)明產(chǎn)生不必要的含糊，公知的工藝操作不會被詳細描述。在半導體的制造中，等離子體蝕刻工藝通常使用圖案化的掩模材料來保護襯底的不想被蝕刻的部分。等離子體蝕刻的一個目標是調(diào)配等離子體以便優(yōu)化襯底上的暴露材料而非掩模材料的蝕刻選擇性。但是，一般而言，不可避免的是，等離子體會在某種程度上蝕刻掩模材料。此外，經(jīng)常發(fā)生的是，襯底上的待蝕刻材料會需要等離子體配方也具有提高了的蝕刻掩模材料的能力。因此，等離子體蝕刻面臨的一個挑戰(zhàn)是管理掩模材料的蝕刻以確保掩模圖案被準備地傳遞給襯底以及貫穿整個蝕刻工藝確保掩模材料提供對襯底的足夠保護。另外，需要控制蝕刻副產(chǎn)品材料以確保它們不會干擾蝕刻工藝。在一些等離子體蝕刻工藝中，氣體混合物(由其形成等離子體)可包括鈍化氣體。該鈍化氣體可被限定為相對于待蝕刻材料選擇性地減少對掩模材料的蝕刻損害和侵蝕。在一實施方式中，鈍化氣體在掩模材料的表面上產(chǎn)生作為屏障以減緩掩模材料的蝕刻的抗蝕涂層。與鈍化氣體相關(guān)聯(lián)的抗蝕涂層還可延伸至覆蓋蝕刻區(qū)域內(nèi)的垂直表面，以便減少對垂直表面的侵蝕以及對上部特征的相關(guān)底切。在由鈍化氣體所提供的抗蝕涂層存在的情況下，垂直偏置蝕刻可被使用得更具侵略性以在垂直于襯底的方向上推進蝕刻。因此，鈍化氣體在蝕刻等離子體混合物中的使用對各向異性蝕刻工藝期間的掩模保護而言是有用的，尤其是對于那些使用高能量定向離子轟擊的工藝。在一實施方式中，反應(yīng)氣體混合物(由其形成等離子體)包括蝕刻氣體和形成用作鈍化氣體的氣體的聚合物。在該等離子體中，蝕刻氣體形成高反應(yīng)性物種，用于蝕刻襯底上的暴露材料，且也會偶然地蝕刻掩模材料。蝕刻反應(yīng)在襯底的垂直和橫向表面上均發(fā)生，導致各向同性的蝕刻輪廓。形成等離子體中的氣體的聚合物和沉積在蝕刻結(jié)構(gòu)和掩模材料的表面上的相應(yīng)的抗蝕涂層兩者的存在可用來在電氣偏置存在的情況下增強對合適材料的蝕刻選擇性以及蝕刻的各向異性。圖1A-C根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了形成特征(或結(jié)構(gòu))的示例性工藝步驟。圖1A不出了置于作為襯底一部分的介電材料108上方的光刻膠掩模材料104。掩模材料104形成包括有開口區(qū)域112的圖案。圖1B示出了在開口 112內(nèi)被蝕刻的介電材料108。圖1B還示出了經(jīng)過蝕刻工藝的掩模材料104的變薄(thinning)。此外,在蝕刻工藝期間，掩模材料104和介電材料108中的蝕刻區(qū)域被抗蝕材料103的涂層(例如聚合物涂層)覆蓋。圖1C示出了抗蝕涂層103和剩余掩模材料104移除后的介電材料108的蝕刻區(qū)域。在蝕刻工藝期間，在蝕刻處理經(jīng)過要被蝕刻的材料時，掩模材料可被侵蝕和/或損壞。一些掩模材料侵蝕/損壞可被傳遞到下層材料，留下不希望的圖案畸變，比如條紋、CD (關(guān)鍵尺寸)擴大、刻面，等等。如圖1C中所示，介電材料108內(nèi)的完成的蝕刻特征由寬度W和深度D來限定。該蝕刻特征的深寬比(AR)由特征深度和特征寬度的比(D/W)來定義。在先進的集成電路設(shè)備制造過程中，蝕刻特征的寬度可以小到0.1微米(micrometer)或者更小，而蝕刻特征的深度可以是3微米或者更大，從而導致該蝕刻特征具有50到60的深寬比，或者甚至更高的深寬比。舉例來說，高深寬比的特征蝕刻可發(fā)生在接觸孔、通孔、溝槽、存儲器單元結(jié)構(gòu)等的制造中當蝕刻特征具有小尺寸和高深寬比時，如果太多抗蝕涂層(例如聚合物涂層)被沉積在掩模材料上和蝕刻特征內(nèi)的側(cè)壁上，則抗蝕涂層會防礙蝕刻的向前進行以及會停止對要蝕刻的目標材料的蝕刻。圖2A圖示了過多的聚合物涂層會怎樣夾斷(pinch off)蝕刻開口并過早地停止蝕刻開口內(nèi)的蝕刻工藝。在圖2A中，圖案化掩模材料204被置于目標材料(待蝕刻材料，例如介電材料)上方。圖案化掩模材料204包括開口 212，通過開口 212，目標材料被暴露于等離子體且被相應(yīng)地蝕刻。在等離子體蝕刻工藝中，抗蝕涂層203(比如聚合物涂層)被沉積在掩模材料204上和蝕刻區(qū)域的側(cè)壁上。圖2A示出了當堆積(build up)了過多的抗蝕涂層203時，抗蝕涂層203擠壓在一起并隔絕(close off)蝕刻區(qū)域，使其不能進一步暴露于等離子體，從而使得開口 212中的蝕刻工藝停止。此外，如果沒有足夠的抗蝕涂層(例如聚合物涂層)被沉積在掩模材料上和蝕刻特征內(nèi)的側(cè)壁上，則掩模材料和/或蝕刻特征的側(cè)壁在獲得蝕刻特征的期望深度之前會被蝕刻得太快，從而導致蝕刻特征的變形和/或加寬(widening)。圖2B圖示了沒有足夠的聚合物涂層沉積會怎樣導致掩模材料的過早移除和蝕刻特征的加寬。在圖2B中，圖案化掩模材料204’被置于目標材料208上方，且包括開口 212’，通過開口 212’，目標材料被暴露于等離子體且被相應(yīng)地蝕刻。此外，抗蝕涂層203’(例如聚合物涂層)被沉積在掩模材料204’上。圖2B示出了當沒有足夠的抗蝕涂層203被沉積時，掩模材料在開口 212’附近會變薄且被侵蝕，并且蝕刻特征的側(cè)壁會被蝕刻太多，導致開口 212’的不良加寬。對于先進設(shè)備制造而言，保持小的蝕刻特征尺寸和達到蝕刻深度二者都重要。因此，必須管理在等離子體蝕刻工藝中所沉積的抗蝕涂層(例如聚合物涂層)的數(shù)量和分布。圖3A根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于執(zhí)行蝕刻操作的等離子體處理室300。在室300中，襯底301位于襯底支撐件302上，襯底支撐件302可以是電極或靜電卡盤(ESC)。上電極303被設(shè)置于襯底支撐件302上方且與襯底支撐件302隔開。圖3B根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了圖3A的放大的區(qū)域X。放大區(qū)域X包括部分上電極303和部分襯底301。該部分襯底301包括待蝕刻的目標材料310和位于目標材料310上方的圖案化掩模材料320。圖案化掩模材料320包括開口 305，通過開口 305，目標材料310在蝕刻工藝期間被暴露于等離子體。目標材料310暴露于等離子體導致蝕刻特征被形成于目標材料310中開口 305存在的位置。在蝕刻工藝過程中，抗蝕材料330 (比如聚合物材料)從等離子體被沉積到掩模材料320和蝕刻特征內(nèi)的表面上。等離子體中的抗蝕材料330具有質(zhì)量分布，使得抗蝕材料330顆粒中的一些顆粒具有比其它顆粒大的質(zhì)量。在圖3B中，抗蝕材料330的較大質(zhì)量的顆粒330A被標記為“ + ”而抗蝕材料330的較小質(zhì)量的顆粒330B被標記為在等離子體蝕刻工藝過程中，抗蝕材料330受熱泳效應(yīng)影響，其中較大質(zhì)量的顆粒330A向較低溫度的表面/區(qū)域移動，而較小質(zhì)量的顆粒330B向較高溫度的表面/區(qū)域移動。在圖3B的實施例中，溫差存在于上電極303和襯底301之間，上電極303的溫度高于襯底301的溫度。因此，在圖3B的實施例中，等離子體中抗蝕材料330的較大質(zhì)量的顆粒330A向較低溫度的襯底301移動，如“ + ”符號所示。而相對地，等離子體中抗蝕材料330的較小質(zhì)量的顆粒330B向較高溫度的上電極303移動，如符號所示。在一示例性實施方式中，上電極303和襯底301之間的溫差可以是大約20°C，上電極303具有較高溫度。但是，應(yīng)當理解的是，等離子體工藝在溫度要求上可有顯著變化。有時上電極303會具有比襯底301高的溫度，而有時襯底301會具有比上電極303高的溫度。此外，上電極303和襯底301之間或者室300內(nèi)任意表面之間的溫差的大小可在工藝和工藝之間以及在給定的工藝內(nèi)變化。應(yīng)當知道的是，對暴露于等離子體的表面之間(例如，上電極303和襯底301之間)的溫差的控制使能(enable)對等離子體中抗蝕材料330的空間質(zhì)量分布的控制。而且，通過控制等離子體中抗蝕材料330的空間質(zhì)量分布，可以控制襯底301附近的抗蝕材料330顆粒的質(zhì)量分布。圖3C根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于使用C4F6、O2和惰性氣體(Ar)的介電蝕刻等離子體化學品的聚合物沉積趨勢圖。在蝕刻等離子體化學品中，C4F6是聚合物組成氣體。溫差(ΛΤ)被定義為上電極和襯底之間的溫度差，S卩，ΛΤ=Τ±μ-Τ_。圖3C的圖形示出了 AT的增加在襯底上提供更多的聚合物沉積。應(yīng)當理解的是，多于一種的聚合物組成氣體可被用于蝕刻等離子體化學品中。聚合物組成氣體的示例包括但不限于CH3F、CH2F2, C2H5F, C3H7F, C2H3F, CH4, C2H4, C2H6, C2H2, C3H8 以及 SiH4、Si (CH3) 4、Si (C2H5) 4。圖3D根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了溫差(AT)隨蝕刻工藝時間而變化的實施例。圖3D的實施例示出了蝕刻工藝期間的三個階段(1、II和III)。蝕刻工藝的階段I涉及開口的初始蝕刻。蝕刻工藝的階段II涉及開口中更深的蝕刻。蝕刻工藝的階段III涉及額外蝕刻(over-etching)以確保目標材料中的開口達到希望深度和/或暴露正被蝕刻的目標材料的下面的材料層。例如，如果目標材料是介電膜而開口用于接觸孔或通孔，則階段III的額外蝕刻可用來清除該開口中的任何殘留介電膜以確保該開口到達該介電層下面的金屬層。在圖3D的實施例中，上電極和襯底之間的溫差(AT)在蝕刻工藝的階段I期間最大。在階段I，較大質(zhì)量的聚合物的沉積是希望的以便覆蓋光刻膠掩模材料從而降低光刻膠掩模材料的損耗，以及覆蓋開口的側(cè)壁從而抑制橫向的蝕刻。通過在蝕刻工藝的階段I期間保持較大的溫差(AT)，較大質(zhì)量的聚合物顆粒被分布在襯底表面附近。在圖3D的示例性蝕刻工藝的階段II，等離子體的蝕刻成分需要到達蝕刻特征的更深處。如此，在蝕刻工藝的階段II期間，必須避免蝕刻特征內(nèi)的過度的聚合物沉積以防止沉積的聚合物限制等離子體的蝕刻成分進入在開口 305底部的蝕刻前端。在蝕刻工藝的階段II期間通過降低溫差(AT)，在襯底表面附近獲得聚合物顆粒的更均勻的質(zhì)量分布。并且，在蝕刻工藝的階段III期間，額外的聚合物沉積不是必要的。因此，在階段III期間應(yīng)用更小的溫差(AT)以確保較大質(zhì)量的聚合物不干擾蝕刻特征內(nèi)向深處的額外蝕刻。存在于等離子體中的抗蝕材料(例如聚合物材料)通常以顆粒的形式存在。這些顆粒部分地以粘附系數(shù)(S。)為特征，粘附系數(shù)(S。)被定義為粘附于表面的顆粒的數(shù)量除以接觸所述表面的顆粒的數(shù)量。因此，聚合物材料的較高粘附系數(shù)(S。)是指聚合物材料在表面上更有粘附性。對聚合物材料而言，粘附系數(shù)(S。)是溫度的函數(shù)且隨著溫度的升高而降低。因此，襯底溫度的升高對應(yīng)于聚合物粘附系數(shù)(S。)的降低，即，在襯底上具有較小粘附性的聚合物。在蝕刻工藝期間，襯底(例如晶片)的溫度是受控的以確保流入蝕刻區(qū)域中的聚合物材料會粘附于蝕刻區(qū)域的側(cè)壁足以保護它們避免可導致底切(undercutting)的橫向蝕亥IJ。然而，襯底的溫度也受控以避免聚合物材料在蝕刻區(qū)域的側(cè)壁上過多堆積(build up),所述過多堆積可導致蝕刻區(qū)域被聚合物材料覆蓋。例如，在蝕刻工藝的某些階段，希望減少到達蝕刻區(qū)域底部的聚合物的量以使保持蝕刻前端是清空的。為了做到這一點，襯底溫度可被降低以提高聚合物的粘附系數(shù)(S。)使得聚合物在到達蝕刻區(qū)域的底部之前粘附于掩模的頂部和蝕刻區(qū)域的側(cè)壁。
應(yīng)當理解的是，通過控制等離子體中抗蝕材料的空間質(zhì)量分布，上電極和襯底之間的溫差(AT)控制被導向襯底的抗蝕材料(例如聚合物)的量。還應(yīng)當理解的是，襯底的溫度控制抗蝕材料(例如聚合物)的粘附系數(shù)(S。)，該粘附系數(shù)(S。)控制多少抗蝕材料粘附于襯底。因此，抗蝕材料在等離子體蝕刻工藝期間在襯底上的沉積可通過襯底的溫度以及襯底和等離子體室內(nèi)其它表面(比如上電極)之間的溫差的控制而進行控制。圖3E根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了在等離子體蝕刻工藝期間上電極(350)和襯底TW/iS(340)的示例性溫度分布。在蝕刻工藝期間上電極和襯底之間的任意點的溫差(ΛΤ)由給出。應(yīng)當理解的是，圖3E的溫度分布用于討論目的而不以任何形式限制在襯底的等離子體處理過程中施加的可行的溫度分布。在各種實施方式中，等離子體工藝本質(zhì)上可表現(xiàn)為任意數(shù)量的工藝步驟，每一個工藝步驟可包括襯底溫度和/或襯底和上電極之間(或襯底和等離子體室內(nèi)其它溫度受控表面之間)溫差的改變。圖3E的實施例中的等離子體蝕刻工藝包括4個步驟(或階段)(1、I1、II1、IV)。襯底Tws(340)的溫度從步驟I到步驟II時升高，在步驟III保持不變，然后在步驟IV下降。襯底和上電極之間的溫差(AT)從步驟I到步驟II時保持相同，從步驟II到步驟III時下降，從步驟III到步驟IV時保持相同。對襯底和上電極之間溫差(AT)的控制確定導向襯底的聚合物通量的量級。對襯底溫度的控制確定襯底附近的聚合物通量如何相對于其對襯底的粘附進行管理。此處所公開的方法用于控制襯底溫度以及襯底和上電極(或其它室表面)之間的溫差以便在等離子體蝕刻工藝期間控制襯底上和蝕刻特征內(nèi)的沉積。圖4A根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了示例性等離子體處理室400。室400由頂板402、底板404和圍合壁406 (enclosing wall)限定。室400的內(nèi)腔408被流體連接到與排氣泵412連接的排氣口 410，以將氣體從內(nèi)腔408移除。在室400內(nèi)，上電極組件413被設(shè)置在襯底架401 (substrate holder)上方且與襯底架401隔開。外圍罩組件415被限定在上電極組件413和襯底架401之間以在上電極組件413和襯底架401之間形成等離子體生成容積腔405的外圍邊界。在一實施方式中，工藝氣體通過上電極組件413中的端口 417流入等離子體生成容積腔405，如箭頭419所示。此外，在一實施方式中，工藝氣體通過外圍罩組件415中的端口 421流出等離子體生成容積腔405進入室400的內(nèi)腔408，如箭頭423所示，從內(nèi)腔408，工藝氣體可通過排氣口 410被排出。在一實施方式中，壓力控制環(huán)425被設(shè)置為鄰近端口421，且在方向427上與端口 421相向和相背可移動，以實現(xiàn)來自等離子體生成容積腔405的通過端口 421的流體流的節(jié)流。此外,在同一實施方式中，上電極組件413中的工藝氣體供應(yīng)端口 417被限定在多個同中心區(qū)域(例如，圖4A中的區(qū)域A、B、C)中，每一個區(qū)域具有關(guān)于工藝氣體源和流率的分開且獨立的性能。應(yīng)當理解的是，圖4A中所描繪的工藝氣體供應(yīng)和流控制配置是以實施例的形式提供，而非限制本文所公開的本發(fā)明的原理。上電極組件413被連接到射頻(RF)功率源429，并被限定來將RF功率傳送給等離子體生成容積腔405。供應(yīng)給上電極組件413的RF功率可以是單個頻率或多個頻率的。上電極組件413還包括多個加熱元件431和多個冷卻元件433。在一實施方式中，加熱元件431被限定為電阻加熱器。此外，在一實施方式中，冷卻元件433被限定為可流過冷卻流體的通道。但是，應(yīng)當理解的是，在各種實施方式中，只要加熱元件431和冷卻元件433分別提供對上電極組件413的受控的加熱和冷卻，它們就可以不同方式進行限定。
此外，上電極組件413的加熱元件431和/或冷卻元件433可被限定在多個同中心區(qū)域中，每一個區(qū)域具有關(guān)于溫度控制的分開且獨立的能力。例如，圖4A在上電極組件413中示出了 3個溫度控制區(qū)域(區(qū)域A、B、C)。圖4B根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了上電極組件413的同中心限定的溫度控制區(qū)域的俯視圖。上電極組件413包括給溫度控制模塊435提供溫度測量的多個溫度測量器件，比如熱電偶。在多個分區(qū)加熱元件和/或冷卻元件的情況下，每一個區(qū)域均可包括連接到溫度控制模塊435的一或多個溫度測量器件。要理解的地方是，上電極組件413包括有效的、快速的且精確的溫度控制能力，以及準確的溫度測量/監(jiān)控能力。襯底架401被限定來把持(hold)暴露于等離子體生成容積腔405的襯底403，比如半導體晶片。在一實施方式中，襯底架401被連接到射頻(RF)功率供應(yīng)器411，以便將RF功率傳送給等離子體生成容積腔405。RF功率供應(yīng)器411可以是單個頻率或多個頻率的。此外，在另一實施方式中，襯底架401可被連接到參考接地電勢。在一實施方式中，襯底架401被限定為靜電卡盤(ESC)。襯底架401包括多個加熱元件407和多個冷卻元件409。在一實施方式中，加熱元件407被限定為電阻加熱器。此外，在一實施方式中，冷卻元件409被限定為流過冷卻流體的通道。但是，應(yīng)當理解的是，在各種實施方式中，只要襯底架401的加熱元件407和冷卻元件409分別提供對襯底架401的受控的加熱和冷卻能力，它們就可以不同方式進行限定。此外，襯底架401的加熱元件407和/或冷卻元件409可被限定在多個同中心區(qū)域中，每一個區(qū)域具有關(guān)于溫度控制的分開且獨立的能力。例如，襯底架401包括大體上與上電極組件413的溫度控制區(qū)域配置相配的3個溫度控制區(qū)域(區(qū)域A、B、C)。襯底架401包括給溫度控制模塊435提供溫度測量的多個溫度測量器件，比如熱電偶。在多個分區(qū)加熱元件和/或冷卻元件的情況下，每一個區(qū)域均可包括連接到溫度控制模塊435的一或多個溫度測量器件。要理解的地方是，襯底架401包括有效的、快速的且精確的溫度控制能力，以及準確的溫度測量/監(jiān)控能力。另外，在一實施方式中，外圍罩組件415可包括多個加熱元件437和多個冷卻元件439。在一實施方式中，加熱元件437被限定為電阻加熱器。此外，在一實施方式中，冷卻元件439被限定為可流過冷卻流體的通道。但是，應(yīng)當理解的是，在各種實施方式中，只要加熱元件437和冷卻元件439分別提供對外圍罩組件415的受控的加熱和冷卻，它們就可以不同方式限定。此外，外圍罩組件415包括給溫度控制模塊435提供溫度測量的多個溫度測量器件，比如熱電偶。再一次地，要理解的地方是，外圍罩組件415包括有效的、快速的且精確的溫度控制能力，以及準確的溫度測量/監(jiān)控能力。圖5根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了基于圖4A的示例性等離子體處理室400用于等尚子體處理襯底的系統(tǒng)500。系統(tǒng)500包括等尚子體處理室400、被設(shè)置在室400內(nèi)的襯底架401、以及被設(shè)置在室400內(nèi)襯底架401上方并與襯底架401隔開的上電極組件413。襯底架401包括一或多個溫度控制器件509，比如就圖4A討論過的加熱元件407和冷卻元件409。溫度控制器件509被連接以由溫度控制模塊435進行控制。上電極組件413包括一或多個溫度控制器件511，比如就圖4A討論過的加熱元件431和冷卻元件433。溫度控制器件511被連接以由溫度控制模塊435進行控制。第一溫度測量器件501被設(shè)置來測量襯底架401的溫度。應(yīng)當理解的是第一溫度測量器件501可代表一或多個溫度測量器件。而且，在襯底架401內(nèi)有多個溫度控制區(qū)域的情況下，第一溫度測量器件501可代表分別對應(yīng)多個溫度控制區(qū)域的多個溫度測量器件。第一溫度測量器件501被連接到溫度控制模塊435。第二溫度測量器件503被設(shè)置來測量上電極組件413的溫度。應(yīng)當理解的是，第二溫度測量器件503可代表一或多個溫度測量器件。而且，在上電極組件413內(nèi)有多個溫度控制區(qū)域的情況下，第二溫度測量器件503可代表分別對應(yīng)多個溫度控制區(qū)域的多個溫度測量器件。第二溫度測量器件503被連接到溫度控制模塊435。系統(tǒng)500還包括被限定來存儲可被溫度控制模塊435檢索和利用的溫度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊505。在一實施方式中，數(shù)據(jù)存儲模塊505是計算機存儲器。但是，應(yīng)當理解的是，在其它實施方式中，只要數(shù)據(jù)存儲模塊505能夠存儲可被溫度控制模塊435檢索和利用的溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲模塊505本質(zhì)上可以任意形式進行限定。在一實施方式中，數(shù)據(jù)存儲模塊505被限定在系統(tǒng)500中。在其它實施方式中，數(shù)據(jù)存儲模塊505被限定為獨立于系統(tǒng)500，但與系統(tǒng)505數(shù)據(jù)通信。例如，溫度控制模塊435可被限定為通過與限定在系統(tǒng)505外面的計算設(shè)備的有線連接或無線連接進行通信，該計算設(shè)備被限定來維護數(shù)據(jù)存儲模塊505。數(shù)據(jù)存儲模塊505包括定義要在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度的數(shù)據(jù)。時間依賴的襯底溫度數(shù)據(jù)作為從數(shù)據(jù)存儲模塊505到溫度控制模塊435的輸入進行提供。在任意給定時間的時間依賴的襯底溫度數(shù)據(jù)與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)(S。)的控制相互關(guān)聯(lián)。而且，襯底的溫度與由第一溫度測量器件501測定的襯底架401的溫度相互關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)存儲模塊505還包括定義要在等離子體工藝期間施加的上電極組件和襯底之間的時間依賴的溫差的數(shù)據(jù)。時間依賴的襯底溫差數(shù)據(jù)作為輸入從數(shù)據(jù)存儲模塊505提供到溫度控制模塊435。在任意給定時間的時間依賴溫差數(shù)據(jù)與在該給定時間等離子體成分朝襯底的通量的控制相互關(guān)聯(lián)。溫度控制模塊435被限定為控制襯底架401的一或多個溫度控制器件509以維持目標襯底403的溫度。在一實施方式中，目標襯底403的溫度是要在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度。在任意給定時間的時間依賴的襯底403的溫度與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制相互關(guān)聯(lián)。溫度控制模塊435進一步被限定為控制上電極組件413的一或多個溫度控制器件511以維持襯底403和上電極組件413之間的目標溫差。在一實施方式中，襯底403和上電極組件413之間的目標溫差是要在等離子體工藝期間施加的襯底403和上電極組件413之間的時間依賴的溫差。在任意給定時間的時間依賴的溫差與在該給定時間等離子體成分朝襯底403的通量的控制相互關(guān)聯(lián)。在一實施方式中，襯底架401和上電極組件413各自被限定為包括其內(nèi)具有各自的溫度控制器件的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域。在該實施方式中，時間依賴的襯底溫度數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲模塊505被提供給襯底架401的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個。此外,在該實施方式中，上電極組件413和襯底401之間的時間依賴的溫差數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲模塊505被提供給上電極組件413的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個。圖6根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于定義要在襯底上實施的等離子體工藝的方法的流程圖。該方法包括操作601，操作601確定在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度。在任意給定時間的時間依賴的襯底溫度基于對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)(S。)的控制而確定。粘附系數(shù)(S。)是代表等離子體成分粘附到襯底的親和度的溫度依賴參數(shù)。襯底溫度的升高對應(yīng)粘附系數(shù)(S。)的降低，粘附系數(shù)(S。)的降低代表等離子體成分粘附到襯底的親和度變低。襯底溫度的下降對應(yīng)粘附系數(shù)(S。)的提高，粘附系數(shù)(S。)的提高代表等離子體成分粘附到襯底的親和度變高。在一實施方式中，等離子體成分是抵抗等離子體工藝的蝕刻能力的聚合物。該方法還包括操作603，操作603確定在等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差。在一實施方式中，上等離子體邊界由上電極組件暴露于等離子體的表面來限定。襯底作為下等離子體邊界。在任意給定時間的時間依賴的溫差基于對在該給定時間等離子體成分被導向襯底的通量的控制而確定。時間依賴的溫差基于等離子體成分上的熱泳效應(yīng)來限定，從而等離子體成分的質(zhì)量較大的部分向溫度較低的區(qū)域移動，且從而等離子體成分的質(zhì)量較小的部分向溫度較高的區(qū)域移動。等離子體成分基于其質(zhì)量和其暴露到的區(qū)域溫度的移動控制等離子體成分被導向襯底的通量。該方法進一步包括操作605，操作605以適合溫度控制器件使用的數(shù)字格式存儲所確定的時間依賴的襯底溫度和時間依賴的溫差。溫度控制器件被限定并連接以在等離子體工藝期間管理(direct)上等離子體邊界和襯底的溫度控制。此外，在一實施方式中，時間依賴的襯底溫度與上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差中的每一個均被定義為關(guān)于從襯底中心向襯底外周延伸的徑向位置的函數(shù)。在一實施方式中，該方法包括用于通過使襯底在等離子體工藝期間保持與襯底支撐件熱接觸來確定為了獲得在操作601中確定的時間依賴的襯底溫度所必需的時間依賴的襯底支撐件溫度的操作。該實施方式還包括用于以適合被限定和連接以在等離子體工藝期間管理(direct)襯底支撐件的溫度控制的溫度控制器件使用的數(shù)字格式存儲所確定的時間依賴的襯底支撐件溫度的操作。在一實施方式中，等離子體工藝包括高深寬比特征蝕刻工藝，在其中多個高深寬比特征被蝕刻到存在于襯底上的一或多種材料中。在該實施方式中，上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差在高深寬比特征蝕刻工藝期間被設(shè)定以確保等離子體成分朝襯底的通量在襯底附近和多個高深寬比特征內(nèi)提供等離子體成分的足夠數(shù)量的適當質(zhì)量。此夕卜，在該實施方式中，時間依賴的襯底溫度在高深寬比特征蝕刻工藝期間被設(shè)定以確保足夠數(shù)量的等離子體成分粘附到襯底以便:1)貫穿整個等離子體工藝保護掩模，2)確保足夠數(shù)量的等離子體成分粘附到多個高深寬比特征的側(cè)壁以保護側(cè)壁免遭有害的底切，以及3)貫穿整個等離子體工藝確保多個高深寬比特征保持開口。圖7根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式示出了用于操作等離子體處理室的方法的流程圖。該方法包括獲得在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度的操作701。在任意給定時間的時間依賴的襯底溫度與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)(S。)的控制相互關(guān)聯(lián)。在一實施方式中，等離子體成分是抵抗等離子體工藝的蝕刻能力的聚合物。該方法還包括獲得在等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差的操作703。在一實施方式中，上等離子體邊界由上電極組件暴露于等離子體的表面來限定。襯底作為下等離子體邊界。在任意給定時間的時間依賴的溫差與對在該給定時間導向襯底的等離子體成分的通量的控制相互關(guān)聯(lián)。該方法還包括將襯底保持在襯底架的頂面上的操作705。襯底架被設(shè)置于限定上等離子體邊界的上電極組件下方并與上電極組件隔開的位置。該方法還包括在等離子體工藝期間控制襯底架的溫度以便根據(jù)時間依賴的襯底溫度來控制襯底的溫度的操作707。控制襯底架的溫度包括操縱襯底架內(nèi)的加熱器、襯底架內(nèi)的冷卻器、或者該加熱器和該冷卻器的組合。該方法還包括在等離子體工藝期間控制上電極組件的溫度以便順應(yīng)上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差的操作709?？刂粕想姌O組件的溫度包括操縱上電極組件內(nèi)的加熱器、上電極組件內(nèi)的冷卻器、或者該加熱器和該冷卻器的組合。在一實施方式中，襯底架和上電極組件中的每一個均被限定為包括多個徑向同中心溫度控制區(qū)域。在該實施方式中，時間依賴的襯底溫度針對襯底架的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個被獲取。此外，在該實施方式中，上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差針對上電極組件的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個被獲取。在一實施方式中，該方法包括用于在等離子體工藝期間測量襯底架的溫度的操作。襯底架溫度控制反饋信號基于測定的襯底架溫度產(chǎn)生。并且，基于襯底架溫度控制反饋信號來控制襯底架的溫度以根據(jù)時間依賴的襯底溫度來維持襯底的溫度。該方法還可包括在等離子體工藝期間測量上電極組件的溫度的操作。上電極組件溫度控制反饋信號基于測定的上電極組件溫度產(chǎn)生。并且，基于上電極組件溫度控制反饋信號和襯底架溫度控制反饋信號來控制上電極組件的溫度，以便根據(jù)上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差來維持上電極組件和襯底架之間的溫差。另外，在一實施方式中，該方法包括在等離子體工藝期間測量外圍部件的溫度的操作。外圍部件位于等離子體處理室內(nèi)圍繞等離子體生成容積腔。外圍部件溫度控制反饋信號基于測定的外圍部件溫度而產(chǎn)生。基于外圍部件溫度控制反饋信號來控制外圍部件的溫度以在等離子體工藝期間維持外圍部件的目標溫度。控制外圍部件的溫度包括操縱外圍部件內(nèi)的加熱器、外圍部件內(nèi)的冷卻器、或者該加熱器和該冷卻器的組合。在各種實施方式中，外圍部件包括約束環(huán)、外圍罩、或者它們的組合。此外，外圍部件的目標溫度在等離子體工藝期間可被規(guī)定為關(guān)于時間的函數(shù)。此處所討論的示例性實施方式識別等離子體中作為抗蝕材料的聚合物種類，通過襯底溫度控制以及通過橫貫等離子體生成容積腔的溫差控制，該聚合物種類在襯底上的沉積是可控的。但是，應(yīng)當理解的是，此處所公開的這些方法本質(zhì)上可被應(yīng)用來控制任何等離子體物種的沉積，所述等離子體物種具有因熱泳效應(yīng)而來的差別質(zhì)量分布，并能夠沉積為襯底上的保護層。此外，應(yīng)當理解的是，此處所參考的等離子體可通過電感裝置、電容裝置、或者它們的組合來生成。另外，此處所公開的方法本質(zhì)上可被應(yīng)用于任何類型的襯底的等離子體處理，包括但不限于半導體襯底、平板顯示器、太陽能板，等等。雖然本發(fā)明以若干實施方式的形式進行描述，但可以理解的是，那些閱讀了前述說明書并研究了附圖的本領(lǐng)域技術(shù)人員會了解本發(fā)明的各種變化方式、增補方式、置換方式和等同方式。所以，意思是本發(fā)明包括落在本發(fā)明的真實精神和范圍之內(nèi)的所有這樣的變化方式、增補方式、置換方式和等同方式。
權(quán)利要求
1.一種用于定義要在襯底上實施的等離子體工藝的方法，其包括: 確定在所述等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度，其中在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度基于對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制而確定； 確定在所述等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差，其中所述襯底作為下等離子體邊界，且其中在任意給定時間的所述時間依賴的溫差基于對在該給定時間所述等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制而確定；以及 以適合被限定并連接以在所述等離子體工藝期間管理所述上等離子體邊界和所述襯底的溫度控制的溫度控制器件使用的數(shù)字格式存儲所確定的所述時間依賴的襯底溫度和時間依賴的溫差。
2.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述粘附系數(shù)是代表所述等離子體成分粘附到所述襯底的親和度的溫度依賴參數(shù)。
3.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中襯底溫度的升高對應(yīng)粘附系數(shù)的降低，所述粘附系數(shù)的降低代表所述等離子體成分粘附到所述襯底的親和度變低，且 其中襯底溫度的下降對應(yīng)粘附系數(shù)的提高，所述粘附系數(shù)的提高代表所述等離子體成分粘附到所述襯底的親和度變高。
4.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述時間依賴的溫差基于所述等離子體成分上的熱泳效應(yīng)來限定，從而所述等離子體成分的質(zhì)量較大的部分向溫度較低的區(qū)域移動，且從而所述等離子體成分的質(zhì)量較小的部分向溫度較高的區(qū)域移動，且其中所述等離子體成分基于其質(zhì)量和其暴露到的區(qū)域溫度的所述移動控制所述等離子體成分被導向所述襯底的所述通量。
5.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述等離子體工藝包括高深寬比特征蝕刻工藝，在其中多個高深寬比特征 被蝕刻到存在于襯底上的一或多種材料中。
6.按權(quán)利要求5中所述的方法，其中所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差在所述高深寬比特征蝕刻工藝期間被設(shè)定以確保所述等離子體成分朝所述襯底的所述通量在所述襯底附近和所述多個高深寬比特征內(nèi)提供所述等離子體成分的足夠數(shù)量的適當質(zhì)量。
7.按權(quán)利要求6中所述的方法，其中所述時間依賴的襯底溫度在所述高深寬比特征蝕刻工藝期間被設(shè)定以便確保足夠數(shù)量的所述等離子體成分粘附到所述襯底上的掩模以貫穿整個所述等離子體工藝保護所述掩模，以便確保足夠數(shù)量的所述等離子體成分粘附到所述多個高深寬比特征的側(cè)壁以保護所述側(cè)壁免遭有害的底切，以及以便貫穿整個所述等離子體工藝確保所述多個高深寬比特征保持開口。
8.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述等離子體成分是抵抗所述等離子體工藝的蝕刻能力的聚合物。
9.按權(quán)利要求1中所述的方法，其進一步包括: 確定為了獲得所確定的所述時間依賴的襯底溫度所必需的時間依賴的襯底支撐件溫度，其中所述襯底在所述等離子體工藝期間保持與所述襯底支撐件熱接觸；以及 以適合被限定和連接以在所述等離子體工藝期間管理所述襯底支撐件的溫度控制的溫度控制器件使用的數(shù)字格式存儲所確定的所述時間依賴的襯底支撐件溫度。
10.按權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述時間依賴的襯底溫度與所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差中的每一個均被定義為關(guān)于從所述襯底的中心向所述襯底的外周延伸的徑向位置的函數(shù)。
11.一種用于操作等離子體處理室的方法，其包括: 獲得在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度，其中在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制相互關(guān)聯(lián)； 獲得在所述等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差，其中所述襯底作為下等離子體邊界，且其中在任意給定時間的所述時間依賴的溫差與對在該給定時間所述等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制相互關(guān)聯(lián)； 將所述襯底保持在襯底架的頂面上，其中所述襯底架被設(shè)置于限定所述上等離子體邊界的上電極組件下方并與所述上電極組件隔開的位置； 在所述等離子體工藝期間控制所述襯底架的溫度以便根據(jù)所獲得的所述時間依賴的襯底溫度來控制所述襯底的溫度；以及 在所述等離子體工藝期間控制所述上電極組件的溫度以便順應(yīng)所獲得的所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差。
12.按權(quán)利要求11中所述的 方法，其進一步包括: 在所述等離子體工藝期間測量所述襯底架的溫度； 基于所測定的所述襯底架的溫度產(chǎn)生襯底架溫度控制反饋信號；以及基于所述襯底架溫度控制反饋信號控制所述襯底架的所述溫度以根據(jù)所獲得的所述時間依賴的襯底溫度來維持所述襯底的所述溫度。
13.按權(quán)利要求12中所述的方法，其中控制所述襯底架的所述溫度包括操縱所述襯底架內(nèi)的加熱器、所述襯底架內(nèi)的冷卻器，或者它們的組合。
14.按權(quán)利要求12中所述的方法，其進一步包括: 在所述等離子體工藝期間測量所述上電極組件的溫度； 基于所測定的所述上電極組件的溫度產(chǎn)生上電極組件溫度控制反饋信號；以及基于所述上電極組件溫度控制反饋信號和所述襯底架溫度控制反饋信號控制所述上電極組件的所述溫度以根據(jù)所獲得的所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差來維持所述上電極組件和所述襯底之間的溫差。
15.按權(quán)利要求14中所述的方法，其中控制所述上電極組件的所述溫度包括操縱所述上電極組件內(nèi)的加熱器、所述上電極組件內(nèi)的冷卻器，或者它們的組合。
16.按權(quán)利要求14中所述的方法，其進一步包括: 在所述等離子體工藝期間測量外圍部件的溫度，其中所述外圍部件位于所述等離子體處理室內(nèi)圍繞等離子體生成容積腔； 基于所測定的所述外圍部件的溫度產(chǎn)生外圍部件溫度控制反饋信號；以及基于所述外圍部件溫度控制反饋信號控制所述外圍部件的所述溫度以在所述等離子體工藝期間維持所述外圍部件的目標溫度。
17.按權(quán)利要求16中所述的方法，其中控制所述外圍部件的所述溫度包括操縱所述外圍部件內(nèi)的加熱器、所述外圍部件內(nèi)的冷卻器，或者它們的組合。
18.按權(quán)利要求17中所述的方法，其中所述外圍部件包括約束環(huán)、外圍罩、或者它們的組合。
19.按權(quán)利要求16中所述的方法，其中所述外圍部件的所述目標溫度在所述等離子體工藝期間被規(guī)定為關(guān)于時間的函數(shù)。
20.按權(quán)利要求11中所述的方法，其中所述等離子體成分是抵抗所述等離子體工藝的蝕刻能力的聚合物。
21.按權(quán)利要求11中所述的方法，其中所述襯底架和所述上電極組件中的每一個均被限定為包括多個徑向同中心溫度控制區(qū)域， 其中所獲得的所述時間依賴的襯底溫度針對所述襯底架的所述多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個進行提供，且 其中所獲得的所述上等離子體邊界和所述襯底之間的所述時間依賴的溫差針對所述上電極組件的所述多個徑向同中心溫度控制區(qū)域中的每一個進行提供。
22.一種用于襯底的等離子體處理的系統(tǒng)，其包括: 等離子體處理室； 被設(shè)置在所述等離子體處理室內(nèi)且被限定為把持襯底的襯底架，其中所述襯底架包括一或多個溫度控制器件； 被設(shè)置在所述等離子體處理室內(nèi)、所述襯底架上方且與所述襯底架隔開的上電極組件，其中所述上電極組件包括一或多個溫度控制器件；以及 溫度控制模塊，其被限定為控制所述襯底架的所述一或多個溫度控制器件以維持目標襯底溫度，所述溫度控制模塊進一步被限定為控制所述上電極組件的所述一或多個溫度控制模塊以維持所述襯底和所述上 電極組件之間的目標溫差。
23.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述目標襯底溫度是在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度。
24.按權(quán)利要求23中所述的系統(tǒng)，其中在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度與對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制相互關(guān)聯(lián)。
25.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述襯底和所述上電極組件之間的所述目標溫差是在等離子體工藝期間施加的在所述襯底和所述上電極組件之間的時間依賴的溫差。
26.按權(quán)利要求25中所述的系統(tǒng)，其中在任意給定時間的所述時間依賴的溫差與對在該給定時間等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制相互關(guān)聯(lián)。
27.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其進一步包括: 被設(shè)置來測量所述襯底架的溫度的第一溫度測量器件，其中所述襯底架的所述溫度與其上所把持的所述襯底的溫度相互關(guān)聯(lián)；以及 被設(shè)置來測量所述上電極組件的溫度的第二溫度測量器件， 其中所述第一和第二溫度測量器件中的每一個均被限定為將各自的溫度測量信號傳送給所述溫度控制模塊。
28.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述襯底架的所述一或多個溫度控制器件包括設(shè)置在所述襯底架內(nèi)的冷卻器和加熱器。
29.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述上電極組件的所述一或多個溫度控制器件包括設(shè)置在所述上電極組件內(nèi)的冷卻器和加熱器。
30.按權(quán)利要求22中所述的系統(tǒng)，其中所述襯底架和所述上電極組件中的每一個均被限定為包括其內(nèi)具有各自的溫度控制器件的多個徑向同中心溫度控制區(qū)域。
全文摘要
在等離子體工藝期間施加的時間依賴的襯底溫度被確定。在任意給定時間的所述時間依賴的襯底溫度基于對在該給定時間等離子體成分的粘附系數(shù)的控制而確定。在所述等離子體工藝期間施加的上等離子體邊界和襯底之間的時間依賴的溫差也被確定。在任意給定時間的所述時間依賴的溫差基于對在該給定時間所述等離子體成分被導向所述襯底的通量的控制而確定。所述時間依賴的襯底溫度和時間依賴的溫差以適合被限定并連接以在所述等離子體工藝期間管理所述上等離子體邊界和所述襯底的溫度控制的溫度控制器件使用的數(shù)字格式進行存儲。還提供了一種用于在所述等離子體工藝期間執(zhí)行上等離子體邊界溫度控制和襯底溫度控制的系統(tǒng)。
文檔編號H01L21/3065GK103098184SQ201180043806
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者拉金德爾·德辛德薩 申請人:朗姆研究公司