一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)，其中：所述冷卻通道至少包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一冷卻通道和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二冷卻通道，其中，所述第一冷卻通道和所述第二冷卻通道分別連接有第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置；所述加熱裝置包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一加熱裝置和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二加熱裝置，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置分別連接有第一電源和第二電源。本發(fā)明能夠提供均一的熱平衡系統(tǒng)，保證靜電夾盤(pán)和基片的溫度均一性。
【專利說(shuō)明】
一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子體處理腔室利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對(duì)該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來(lái)激發(fā)和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體基片和等離子平板進(jìn)行加工。
[0003]所述等離子體處理腔室包括一腔體，腔體下部設(shè)置有一基臺(tái)，基臺(tái)上放置有基片?；_(tái)中依次設(shè)置有加熱裝置和若干冷卻液通道，其中，加熱裝置設(shè)置于臨近于基片的基臺(tái)之中，用于對(duì)基片進(jìn)行加熱，冷卻液通道設(shè)置于所述加熱裝置下方，用于將基片進(jìn)行冷卻。加熱裝置和若干冷卻液通道共同組成了基片和基臺(tái)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0004]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，基片邊緣區(qū)域在制程中往往溫度較基片中間區(qū)域高，甚至產(chǎn)生過(guò)熱的情況。這會(huì)導(dǎo)致基片的溫度不均一性，直接影響成片效果。工程師會(huì)嘗試在制程過(guò)程中調(diào)整溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使得其對(duì)基片進(jìn)行加熱。但是現(xiàn)有技術(shù)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是統(tǒng)一控制的，例如若要提高加熱裝置的溫度，則統(tǒng)一連接至電源裝置，近而對(duì)整個(gè)基片進(jìn)行加熱。但是，對(duì)整個(gè)基片加熱雖然使得基片邊緣區(qū)域溫度達(dá)到了制程要求，但是往往中間溫度又過(guò)聞。
[0005]因此，業(yè)內(nèi)需要一種能夠解決上述缺陷的一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤(pán)。
[0007]本發(fā)明第一方面提供一種用于等離子體處理腔室的分區(qū)獨(dú)立控制溫度的靜電夾盤(pán)，其中基片被夾持于所述基臺(tái)中的靜電卡盤(pán)之上，所述靜電卡盤(pán)下方還包括若干冷卻液通道，所述基臺(tái)包括第一絕緣層，所述第一絕緣層中內(nèi)嵌有夾持電極，在所述第一絕緣層以下包括一第二絕緣層，所述第二絕緣層中內(nèi)嵌有加熱裝置，其中:所述冷卻通道至少包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一冷卻通道和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二冷卻通道，其中，所述第一冷卻通道和所述第二冷卻通道分別連接有第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置；所述加熱裝置包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一加熱裝置和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二加熱裝置，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置分別連接有第一電源和第二電源。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一冷卻通道和第二冷卻通道之間設(shè)置有隔離裝置。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一加熱裝置和第二加熱裝置之間設(shè)置有隔離裝置。
[0010]進(jìn)一步地，所述隔離裝置是中空的。
[0011]進(jìn)一步地，所述隔離裝置中填充有以下任一項(xiàng):硅膠、熱隔離材料。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一冷卻通道和第二冷卻通道不在同一平面上。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一冷卻通道在垂直方向上的位置低于第二冷卻通道。
[0014]進(jìn)一步地，所述第一加熱裝置和第二加熱裝置不在同一平面上。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一加熱裝置在垂直方向上的位置低于第二加熱裝置。
[0016]進(jìn)一步地,所述基臺(tái)外圍還設(shè)置有絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán),在所述絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)的下方的基臺(tái)中還設(shè)置有第三冷卻通道，所述第三冷卻通道還連接有第三冷卻液循環(huán)裝置。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置還分別連接有第一控制裝置，所述第一控制裝置用于控制所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置分別給第一冷卻液通道和第二冷卻液通道的冷卻液供給。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一電源和第二電源分別連接有第二控制裝置，所述第二控制裝置用于控制所述第一電源和第二電源分別對(duì)第一加熱裝置和第二加熱裝置進(jìn)行升溫。
[0019]進(jìn)一步地，所述第一冷卻液通道和第二冷卻液通道中還可以輸入熱水。
[0020]本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理腔室，其特征在于，所述等離子處理裝置包括本發(fā)明第一方面所述的靜電夾盤(pán)。
[0021]本發(fā)明能夠提供均一的熱平衡系統(tǒng)，保證靜電夾盤(pán)和基片的溫度均一性。特別是，本發(fā)明能夠單獨(dú)提高基片邊緣區(qū)域的溫度，或者提高基片邊緣區(qū)域溫度提高的速度，從而使得基片邊緣區(qū)域短時(shí)間內(nèi)達(dá)到制程要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室基臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的等離子體處理腔室基臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0025]等離子體處理腔室具有一個(gè)處理腔體，處理腔體基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁基本上垂直，處理腔體內(nèi)具有相互平行設(shè)置的上電極和下電極。通常，在上電極與下電極之間的區(qū)域?yàn)樘幚韰^(qū)域，該區(qū)域?qū)⑿纬筛哳l能量以點(diǎn)燃和維持等離子體。在基臺(tái)中的靜電夾盤(pán)上方放置待要加工的基片，該基片可以是待要刻蝕或加工的半導(dǎo)體基片或者待要加工成平板顯示器的玻璃平板。其中，所述靜電夾盤(pán)用于夾持基片。反應(yīng)氣體從氣體源中被輸入至處理腔體內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)射頻電源可以被單獨(dú)地施加在下電極上或同時(shí)被分別地施加在上電極與下電極上，用以將射頻功率輸送到下電極上或上電極與下電極上，從而在處理腔體內(nèi)部產(chǎn)生大的電場(chǎng)。大多數(shù)電場(chǎng)線被包含在上電極和下電極之間的處理區(qū)域內(nèi)，此電場(chǎng)對(duì)少量存在于處理腔體內(nèi)部的電子進(jìn)行加速，使之與輸入的反應(yīng)氣體的氣體分子碰撞。這些碰撞導(dǎo)致反應(yīng)氣體的離子化和等離子體的激發(fā)，從而在處理腔體內(nèi)產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)氣體的中性氣體分子在經(jīng)受這些強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)失去了電子，留下帶正電的離子。帶正電的離子向著下電極方向加速，與被處理的基片中的中性物質(zhì)結(jié)合，激發(fā)基片加工，即刻蝕、淀積等。在等離子體處理腔室的合適的某個(gè)位置處設(shè)置有排氣區(qū)域，排氣區(qū)域與外置的排氣裝置(例如真空泵泵)相連接，用以在處理過(guò)程中將用過(guò)的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣體抽出腔室。其中，等離子體約束環(huán)用于將等離子體約束于處理區(qū)域內(nèi)。
[0026]圖1本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室基臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，所述等離子體處理腔室典型地為等離子體刻蝕機(jī)臺(tái)，下文就以等離子體刻蝕機(jī)臺(tái)為例進(jìn)行說(shuō)明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于此，所述等離子體處理腔室還包括CVD機(jī)臺(tái)等。其中，任何能夠應(yīng)用于本發(fā)明的等離子體處理腔室都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理腔室的分區(qū)獨(dú)立控制溫度的靜電夾盤(pán)，，其中基片W被夾持于所述基臺(tái)100中的靜電卡盤(pán)之上，所述靜電卡盤(pán)下方還包括若干冷卻液通道106a和106b,冷卻液通道106a和106b外接冷卻液循環(huán)系統(tǒng)從而能夠持續(xù)地提供冷卻液，從而對(duì)基片W進(jìn)行降溫。所述基臺(tái)100包括第一絕緣層104，所述第一絕緣層104中內(nèi)嵌有夾持直流電極107，所述直流電極107進(jìn)一步地連接有直流電源，從而產(chǎn)生吸力將基片W夾持于靜電夾盤(pán)之上。在所述第一絕緣層104以下包括一第二絕緣層102，所述第二絕緣層102中內(nèi)嵌有加熱裝置，加熱裝置通過(guò)與電源裝置連接從而產(chǎn)生熱量，對(duì)靜電夾盤(pán)之上的基片W進(jìn)行加熱。特別地，所述電源裝置典型地為交流電源。
[0028]其中，如圖所示，若干冷卻通道可以進(jìn)一步地劃分為兩個(gè)區(qū)域，具體地，至少包括對(duì)應(yīng)于基片W中間區(qū)域下方的第一冷卻通道105a和對(duì)應(yīng)于基片W邊緣區(qū)域的第二冷卻通道105b，其中，所述第一冷卻通道105a和所述第二冷卻通道105b分別獨(dú)立地連接有第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置。其中，所述第一冷卻液循環(huán)裝置用于持續(xù)循環(huán)地給第一冷卻通道106a提供冷卻液，從而對(duì)基片W中間區(qū)域進(jìn)行加熱。同理，所述第二冷卻液循環(huán)裝置用于持續(xù)循環(huán)地給第二冷卻通道106b提供冷卻液，從而對(duì)基片W邊緣區(qū)域進(jìn)行加熱。至于第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置的功能和結(jié)構(gòu)與其他等離子體處理腔室中的無(wú)異，且現(xiàn)有技術(shù)已有成熟的支持，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，不再贅述。
[0029]其中，所述加熱裝置包括對(duì)應(yīng)于基片W中間區(qū)域下方的第一加熱裝置105a和對(duì)應(yīng)于基片W邊緣區(qū)域的第二加熱裝置105b，所述第一加熱裝置105a和所述第二加熱裝置105b分別連接有第一電源和第二電源。其中，第一電源能夠?qū)Φ谝患訜嵫b置105a進(jìn)行升溫，從而對(duì)基片W中間區(qū)域進(jìn)行加熱，第二電源裝置能夠?qū)Φ诙訜嵫b置105b進(jìn)行升溫，從而對(duì)基片W邊緣區(qū)域進(jìn)行加熱。
[0030]圖2是本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的等離子體處理腔室基臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了上述實(shí)施例的變形例。如圖2所示，所述第一冷卻通道106a’和第二冷卻通道106b’之間設(shè)置有隔離裝置108，所述隔離裝置108能夠隔離第一冷卻通道106a’和第二冷卻通道106b’使其不相互影響，從而能夠更好地單獨(dú)控制兩個(gè)區(qū)域之間的溫度升降。其中，典型地，所述隔離裝置108可以是中空的，還可以可選地填充有硅膠、熱隔離材料等。
[0031]進(jìn)一步地，所述第一加熱裝置105a’和第二加熱裝置105b’之間設(shè)置有隔離裝置109，所述隔離裝置109能夠隔離第一加熱裝置105a’和第二加熱裝置105b’使其不相互影響，從而能夠更好地單獨(dú)控制兩個(gè)區(qū)域之間的溫度升降。
[0032]如圖2所示，進(jìn)一步地，所述第一冷卻通道106a’和第二冷卻通道106b’不在同一平面上。具體地，所述第一冷卻通道106a’在垂直方向上的位置低于第二冷卻通道106b’。這樣的設(shè)置使得第一冷卻通道106a’在垂直方向上更靠近基片W的邊緣區(qū)域，而相對(duì)地第二冷卻通道106b’在垂直方向上距離基片W的中間區(qū)域較遠(yuǎn)。因此，第一冷卻通道106a’能更快地使基片邊緣區(qū)域降溫。
[0033]進(jìn)一步地，所述第一加熱裝置105a’和第二加熱裝置105b’不在同一平面上。具體地，所述第一加熱裝置105a’在垂直方向上的位置低于第二加熱裝置105b’。這樣的設(shè)置使得第一加熱裝置105a’在垂直方向上更靠近基片W的邊緣區(qū)域，而相對(duì)地第二加熱裝置105b’在垂直方向上距離基片W的中間區(qū)域較遠(yuǎn)。因此，第一加熱裝置105a’能更快地使基片邊緣區(qū)域升溫。
[0034]前已述及，基片W邊緣區(qū)域在制程中往往溫度較基片中間區(qū)域高，甚至產(chǎn)生過(guò)熱的情況，若將第一冷卻通道106a’和第一加熱裝置105a’都調(diào)整為更靠近基片W中間區(qū)域，則能夠更加快速有效地控制基片中間區(qū)域的溫度升降。
[0035]進(jìn)一步地,所述基臺(tái)外圍還設(shè)置有絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)(未示出),在所述絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)的下方的基臺(tái)中還設(shè)置有第三冷卻通道，所述第三冷卻通道還連接有第三冷卻液循環(huán)裝置，其能夠?qū)^緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)進(jìn)行降溫。
[0036]進(jìn)一步地，所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置還分別連接有第一控制裝置(未示出)，所述第一控制裝置用于控制所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置分別給第一冷卻液通道和第二冷卻液通道的冷卻液供給。
[0037]進(jìn)一步地，所述第一電源和第二電源分別連接有第二控制裝置(未示出)，所述第二控制裝置用于控制所述第一電源和第二電源分別對(duì)第一加熱裝置和第二加熱裝置進(jìn)行升溫。
[0038]進(jìn)一步地，所述第一冷卻液通道和第二冷卻液通道中還可以輸入熱水。
[0039]本發(fā)明第二方面提供一種等離子體處理腔室，其包括本發(fā)明第一方面所述的靜電夾盤(pán)。
[0040]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于等離子體處理腔室的分區(qū)獨(dú)立控制溫度的靜電夾盤(pán)，其中基片被夾持于所述基臺(tái)中的靜電卡盤(pán)之上，所述靜電卡盤(pán)下方還包括若干冷卻液通道，所述基臺(tái)包括第一絕緣層，所述第一絕緣層中內(nèi)嵌有夾持電極，在所述第一絕緣層以下包括一第二絕緣層，所述第二絕緣層中內(nèi)嵌有加熱裝置，其特征在于:所述冷卻通道至少包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一冷卻通道和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二冷卻通道，其中，所述第一冷卻通道和所述第二冷卻通道分別連接有第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置；所述加熱裝置包括對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域下方的第一加熱裝置和對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第二加熱裝置，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置分別連接有第一電源和第二電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一冷卻通道和第二冷卻通道之間設(shè)置有隔離裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一加熱裝置和第二加熱裝置之間設(shè)置有隔離裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述隔離裝置是中空的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述隔離裝置中填充有以下任一項(xiàng):硅膠、熱隔離材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一冷卻通道和第二冷卻通道不在同一平面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一冷卻通道在垂直方向上的位置低于第二冷卻通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一加熱裝置和第二加熱裝置不在同一平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一加熱裝置在垂直方向上的位置低于第二加熱裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述基臺(tái)外圍還設(shè)置有絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)，在所述絕緣環(huán)、聚焦環(huán)、覆蓋環(huán)的下方的基臺(tái)中還設(shè)置有第三冷卻通道，所述第三冷卻通道還連接有第三冷卻液循環(huán)裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置還分別連接有第一控制裝置，所述第一控制裝置用于控制所述第一冷卻液循環(huán)裝置和第二冷卻液循環(huán)裝置分別給第一冷卻液通道和第二冷卻液通道的冷卻液供給。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一電源和第二電源分別連接有第二控制裝置，所述第二控制裝置用于控制所述第一電源和第二電源分別對(duì)第一加熱裝置和第二加熱裝置進(jìn)行升溫。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電夾盤(pán)，其特征在于，所述第一冷卻液通道和第二冷卻液通道中還可以輸入熱水。
14.一種等離子體處理腔室，其特征在于，所述等離子處理裝置包括權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的靜電夾盤(pán)。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK104282611SQ201310287406
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】左濤濤, 李健勝, 劉身健 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司