[發(fā)明專利]具有徑向溫度控制能力的靜電卡盤

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680037210.1
• 申請日: 2006-10-03
• 公開（公告）號: CN101283624A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 羅伯特·J·斯蒂格
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H05B1/02
• 分類號: H05B1/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;尚志峰

背景技術

半導體晶片(“晶片”)制造通常包括將晶片暴露于等離子體，以允許等離子體反應性成分修整晶片表面，例如從晶片表面未受保護的區(qū)域去除材料。由等離子體制造過程得到的晶片特性取決于工藝條件，包括等離子體特性和晶片溫度。例如，在某些等離子體處理中，晶片表面上的臨界尺寸(即特征寬度)隨晶片溫度的每攝氏溫度變化約一納米。應當理解，其他方面相同晶片制造處理工藝之間的晶片溫度差異將導致不同的晶片表面特性。因此，在等離子體處理過程中，晶片溫度的變化可導致不同晶片間處理結果的偏離。另外，中心到邊緣的晶片溫度變化可不利地影響每個晶片上的模片產(chǎn)量。

晶片制造中總的目的是最優(yōu)化每個晶片上的模片產(chǎn)量，并以盡可能完全相同的方式制造同一類型的各個晶片。為達到這些目的，有必要控制影響橫貫單個晶片以及同一類型不同晶片間等離子體處理特性的制造參數(shù)。因為等離子體成分反應性是與溫度成比例的，所以晶片溫度對橫貫晶片及不同晶片當中的等離子體處理結果影響顯著。因此，始終存在對于改進等離子體制造處理過程中晶片溫度控制的需要。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施方式中，披露了一種用于當基片暴露于等離子體時控制橫貫基片的徑向溫度分布的靜電卡盤。該靜電卡盤包括支撐元件，其具有底部表面和頂部表面。該支撐元件的頂部表面配置為支撐該基片。該靜電卡盤還包括基板，其設置在該支撐元件下方并與該支撐元件隔開。該基板包括多個環(huán)形槽，該多個環(huán)形槽的每個由內(nèi)壁、外壁和底部表面限定。多個隔熱環(huán)形區(qū)域隔離件(partition)分別設置于該基板的多個環(huán)形槽內(nèi)。各該環(huán)形區(qū)域隔離件具有以密封方式連接到該支撐元件底部表面的頂部表面。并且，各該環(huán)形區(qū)域隔離件具有以密封方式連接到該環(huán)形槽底部表面的底部表面，該環(huán)形區(qū)域隔離件設置于該環(huán)形槽內(nèi)。該基板和該支撐元件之間的隔開關系與該環(huán)形區(qū)域隔離件相結合，以在該靜電卡盤內(nèi)限定多個徑向配置的獨立可控的氣體容積。

在另一個實施方式中，披露了另一種用于當基片暴露于等離子體時控制橫貫基片的徑向溫度分布的靜電卡盤。該靜電卡盤包括支撐元件，其具有配置為支撐該基片的頂部表面。該支撐元件還包括平面區(qū)域和多個環(huán)形翼片結構。該平面區(qū)域限定在配置為支撐該基片的該頂部表面和底部表面之間。各該環(huán)形翼片結構從該支撐元件平面區(qū)域的底部表面垂直延伸。該靜電卡盤進一步包括基板，其設置在該支撐元件下方，并與該支撐元件為隔開關系。該基板包括多個環(huán)形槽。各該環(huán)形槽由內(nèi)壁、外壁和底部表面限定。若干該環(huán)形槽限定為容納該支撐元件的環(huán)形翼片結構。該靜電卡盤還包括若干隔熱環(huán)形區(qū)域隔離件，其分別設置于一些未限定為容納該環(huán)形翼片結構的該基板環(huán)形槽內(nèi)。各該環(huán)形區(qū)域隔離件具有以密封方式連接到該支撐元件平面區(qū)域的底部表面的頂部表面。并且，各該環(huán)形區(qū)域隔離件具有以密封方式連接到該環(huán)形槽底部表面的底部表面，該環(huán)形區(qū)域隔離件設置于該環(huán)形槽內(nèi)。該基板和該支撐元件之間的隔開關系與該環(huán)形區(qū)域隔離件相結合，以在該靜電卡盤中限定若干徑向配置的獨立可控的氣體容積。

在另一個實施方式中，披露了一種用于當基片暴露于等離子體時控制橫貫基片的徑向溫度分布的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括靜電卡盤、氣體供應系統(tǒng)和計算平臺。該靜電卡盤限定為包括多個獨立可控的氣體容積。該獨立可控的氣體容積限定在相對于該靜電卡盤的頂部表面的徑向構造中，該基片將支撐在該頂部表面上。該氣體供應系統(tǒng)與每個獨立可控的氣體容積流體連通。該氣體供應系統(tǒng)限定為控制每個獨立可控的氣體容積內(nèi)的氣體壓力。在特定的獨立可控的氣體容積內(nèi)的氣體壓力影響通過該特定獨立可控的氣體容積的熱傳導率。該計算平臺限定為監(jiān)測每個獨立可控的氣體容積內(nèi)的氣體壓力。響應每個獨立可控的氣體容積內(nèi)的監(jiān)測氣體壓力，該計算平臺限定為控制該氣體供應系統(tǒng)，從而保持橫貫該基片的規(guī)定的徑向溫度分布，該基片將被該靜電卡盤支撐。

從下面結合附圖、作為本發(fā)明示例說明的詳細描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，用于半導體晶片處理的等離子體室的概括表示；

圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，ESC的垂直截面視圖；

圖2B示出了如先前根據(jù)圖2A所述的區(qū)域2的放大視圖；

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式，ESC的垂直截面視圖，其用于當基片暴露于等離子體時控制橫貫該基片的徑向溫度分布；

圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，金屬元件和徑向溫度控制區(qū)域內(nèi)基板之間的分界面的放大視圖；以及

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于當基片暴露于等離子體時控制橫貫基片的徑向溫度分布的系統(tǒng)的示意圖。