[go: up one dir, main page]

CN106920725A - 一种聚焦环的温度调整装置及方法 - Google Patents

一种聚焦环的温度调整装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106920725A
CN106920725A CN201510982830.3A CN201510982830A CN106920725A CN 106920725 A CN106920725 A CN 106920725A CN 201510982830 A CN201510982830 A CN 201510982830A CN 106920725 A CN106920725 A CN 106920725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
conductive pad
heat conductive
focusing ring
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510982830.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106920725B (zh
Inventor
吴磊
叶如彬
浦远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.
Original Assignee
Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai filed Critical Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Priority to CN201510982830.3A priority Critical patent/CN106920725B/zh
Priority to TW105132800A priority patent/TWI614854B/zh
Priority to KR1020160173488A priority patent/KR101843657B1/ko
Priority to US15/385,806 priority patent/US10593520B2/en
Publication of CN106920725A publication Critical patent/CN106920725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106920725B publication Critical patent/CN106920725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge clamping, e.g. clamping ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明提供一种聚焦环的温度调整装置及方法，等离子体辐射到聚焦环上的热量，通过与聚焦环下表面接触的第一导热垫、与第一导热垫下表面接触的绝缘环、与绝缘环下表面接触的第二导热垫，向下传递到与第二导热垫接触的基座，通过基座设置的冷却系统进行冷却降温；开启接地的屏蔽环中所设置的加热器来产生可控的外加热源，所述外加热源的热量通过屏蔽环、与屏蔽环接触的第三导热垫、与第三导热垫接触的绝缘环、第一导热垫传递到聚焦环，对聚焦环实施可控升温。本发明通过提供良好的导热冷却路径，并结合可控参数的加热方式，实现对聚焦环工作温度的精细控制，使其在刻蚀等处理中可调谐，从而满足工艺需求。

Description

一种聚焦环的温度调整装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，特别涉及一种聚焦环的温度调整装置及方法。
背景技术
等离子处理装置是在真空反应腔室中通入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该真空反应腔室进行射频能量输入，以激活反应气体，来点燃和维持等离子体，以便通过等离子体刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片或等离子平板等进行加工。
如图1所示，在现有的一种电容耦合型等离子体处理装置中，包含真空的反应腔室1，反应腔室1内的顶部设有气体喷淋头2等进气装置，并可同时实现上电极的功能，使其耦接于大地或者射频电位。反应腔室1内的底部设有基座3，通过基座3设置的静电吸盘在制程中对基片4进行承载；基座3处设有下电极并对其施加射频功率，从而在反应腔室1内形成射频电场，将引入的反应气体生成等离子体。在基片4外缘环绕设置有聚焦环5，其通过调节反应腔室1内整个射频电场的分布，尤其是在基片3边缘的电场分布，实现对等离子体均一性的控制。
除了电学效应，聚焦环5的温度也会影响到基片4边缘聚合物的沉积，从而导致微观关键尺寸的差异。随着刻蚀工艺对高深宽比的需求，高功率（低频）刻蚀得到广泛应用。高功率（低频）刻蚀会使反应腔室1内温度急剧升高，基片4与聚焦环5都将获得大量热量。为了保证待处理基片4的刻蚀均匀性，基座3内部设置有维持基座3温度恒定的冷却系统的冷却介质管路，基片4直接通过基座3上的静电吸盘进行快速散热。与此同时，聚焦环5如无优良散热路径，将会使其与基片4之间的温差拉大。这将导致基片4边缘刻蚀工艺失谐。
通常在聚焦环5下方设置有绝缘环6等作为导热层，将聚焦环5的热量传递至基座3。然而，不同的工艺制程中对聚焦环5的工作温度的要求不同，现有技术仅考虑到如何提高聚焦环5的传热性能或如何保持其温度恒定，但缺乏有效手段能够对聚焦环5的工作温度做进一步的控制调整。此外，聚焦环5处在射频区域内，如果直接在聚焦环5中设置加热器等温度调节装置，不仅线路布置复杂，而且必须设置滤波器将高频过滤，否则会产生射频干扰，影响整个装置的处理反应效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚焦环的温度调整装置及方法，通过提供良好的导热冷却路径，并结合可控参数的加热方式，实现对聚焦环工作温度的精细控制，使其在刻蚀等处理中可调谐，从而满足工艺需求。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种聚焦环的温度调整装置，其设置于等离子体处理装置；
所述等离子体处理装置包含可被抽真空的反应腔室，其内部形成有对基片进行处理的等离子体；所述反应腔室内的底部设有承载基片的基座，在所述基片的外缘环绕设置有聚焦环；所述聚焦环下方设置有绝缘环，该绝缘环位于基座边缘的台阶上；
其特征在于，所述温度调整装置中包含产生外加热源的加热器，其设置在接地的屏蔽环中；所述屏蔽环环绕着基座边缘的台阶外缘及绝缘环的外缘；所述屏蔽环与绝缘环 相互接触的位置设有导热垫，使得所述外加热源的热量经由屏蔽环、导热垫、绝缘环传递给聚焦环，对聚焦环 的温度进行调整。
优选地，称在所述屏蔽环与绝缘环 相互接触位置所设的导热垫，为第三导热垫；则，所述温度调整装置进一步包含：设置在所述聚焦环与绝缘环相互接触位置的第一导热垫，所述外加热源的热量经由屏蔽环、第三导热垫、绝缘环、第一导热垫传递给聚焦环，对聚焦环 的温度进行调整。
优选地，所述温度调整装置进一步包含设置在所述绝缘环与基座相互接触位置的第二导热垫；
等离子体辐射到聚焦环上的热量，通过第一导热垫、绝缘环、第二导热垫传递到基座，通过基座设置的冷却系统将热量带走。
优选地，所述第一导热垫、第二导热垫、第三导热垫由弹性硅胶材料制成。
优选地，所述屏蔽环包含上屏蔽部和下屏蔽部，所述加热器位于上屏蔽部的内部；
所述上屏蔽部与下屏蔽部相互隔开，防止加热器提供的外加热源的热量流失到下屏蔽部；
所述上屏蔽部与下屏蔽部之间以电极相连，实现接地导电。
优选地，所述上屏蔽部包含水平延伸段和竖直延伸段，所述水平延伸段位于绝缘环边缘的台阶上；所述竖直延伸段环绕着绝缘环的外缘；
所述下屏蔽部环绕着基座边缘的台阶的外缘。
优选地，所述屏蔽环中划分上屏蔽部与下屏蔽部的横断面处进行阳极化处理或者加入有绝缘介质。
优选地，所述温度调整装置包含感温探头对聚焦环的温度进行探测；
对探测后产生电信号的感温探头，设置有射频屏蔽的滤波器；
或者，探测后产生光学信号的感温探头，利用光纤将光学信号引到非射频区域进行采样处理。
优选地，所述等离子体装置设置有覆盖环，其围绕在聚焦环的外缘，并覆盖在绝缘环未被聚焦环遮蔽的位置以及屏蔽环上。
本发明的另一个技术方案是提供一种聚焦环的温度调整方法，其中包含：
对等离子体处理装置中的聚焦环单独实施冷却降温过程，或者配合实施冷却降温及可控升温的过程；
其中，等离子体辐射到聚焦环上的热量，通过与聚焦环下表面接触的第一导热垫、与第一导热垫下表面接触的绝缘环、与绝缘环下表面接触的第二导热垫，向下传递到与第二导热垫接触的基座，通过基座设置的冷却系统进行冷却降温；
开启接地的屏蔽环中所设置的加热器来产生可控的外加热源，所述外加热源的热量通过屏蔽环、与屏蔽环接触的第三导热垫、与第三导热垫接触的绝缘环、第一导热垫传递到聚焦环，对聚焦环实施可控升温。
与现有技术相比，本发明提供的聚焦环的温度调整装置及方法，其优点在于：本发明中对聚焦环的温控，是通过冷却模式单独实施或使其与可控加热模式配合实施而完成。冷却模式中，等离子体源辐射到聚焦环的热量通过两层硅胶导热垫和中间的陶瓷隔离环导入控温的铝基座上。可控加热模式中，将产生外加热源的加热器安置在接地的屏蔽环中，屏蔽环分为上下两部分用来隔热，中间以电极相连实现接地导电功能，避免射频干扰。再结合硅胶导热垫的良好传热性能，实现对聚焦环温度的大幅度调节，从而改良等离子体处理工艺。
附图说明
图1是现有等离子体处理装置的结构示意图；
图2是本发明中聚焦环温度调整装置的结构示意图；
图3是本发明中等离子体处理装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种聚焦环的温度调整装置，其适用于电容耦合型等离子体处理装置。所述等离子体处理装置中，如图2与图3，包含内部基本为真空环境的反应腔室10，反应腔室10内的顶部设有气体喷淋头20等进气装置与反应气体源连接，进气装置处设置有接地的上电极。反应腔室10内的底部设有承载基片40的基座30，基座30可以是铝制的，内部设置有冷却介质管路与冷却系统连接；基座30处设置有下电极并施加有射频功率，在上电极与下电极之间形成射频电场，将引入反应腔室10内的反应气体生成工艺处理所需的等离子体。
在待处理的基片40外缘环绕设置有聚焦环50，用于控制等离子体均一性。本发明所述的温度调整装置中包含在聚焦环50下方设置的绝缘环60，该绝缘环60位于基座30边缘的台阶上。所述绝缘环60可以由陶瓷材料制成，通过该绝缘环60将等离子体辐射到聚焦环50上的热量向下传递给基座30的同时，又不影响反应腔室10内的电场分布。
在聚焦环50与绝缘环60之间相互接触的位置设置有第一导热垫91；在绝缘环60与基座30之间相互接触的位置设置有第二导热垫92。所述第一导热垫91和第二导热垫92可以由弹性的硅胶材料制成，使之与其上下方部件的接触面能够可靠地贴合。聚焦环50的热量通过第一导热垫91、绝缘环60、第二导热垫92传递到基座30，通过基座30设置的冷却系统将热量带走。
同时，在本发明所述的温度调整装置中还包含加热器73，其设置在接地的屏蔽环70中，加热器73开启时形成有外加热源用来对聚焦环50温度进行调整；在接地的屏蔽环70与绝缘环60之间相互接触的位置设有第三导热垫93。第三导热垫93可以由弹性的硅胶材料制成。外加热源的热量，经由屏蔽环70、第三导热垫93、绝缘环60、第一导热垫91传递给聚焦环50。所述屏蔽环70在绝缘环60的外缘环绕设置，用来将等离子体主要限定在基片40上方，防止其发散。由于所述加热器73是包覆在接地的屏蔽环70内部，因此，有效地避免了射频干扰。
所述屏蔽环70包含上屏蔽部71和下屏蔽部72，所述加热器73位于上屏蔽部71内部。本例中，上屏蔽部71的水平延伸段位于绝缘环60边缘的台阶上；上屏蔽部71的竖直延伸段环绕着绝缘环60的外缘；下屏蔽部72环绕着绝缘环60下方的基座30边缘台阶的外部。所述上屏蔽部71与下屏蔽部72的主体相互隔开实现隔热，在两者之间以电极74相连实现屏蔽环70自身的接地导电功能。屏蔽环70的横断面可以进行阳极化处理或者加入绝缘介质，以确保外加热源的热量不会向下流失。
所述等离子体装置设置有覆盖环80，其围绕在聚焦环50的外缘，并覆盖在绝缘环60未被聚焦环50遮蔽的位置以及屏蔽环70等器件上，用于防止等离子体的活性成分对所述覆盖环80下方器件的侵蚀。
为了精确控制聚焦环50的加热温度，可以设置感温探头（图中未示出）对聚焦环50的温度进行探测。对探测后产生电信号的感温探头，需要设置滤波器等进行射频屏蔽。或者，可以使用基于光学信号的感温探头，其对所探测到的不同温度发射不同频谱或波长的光信号，利用光纤将光信号引到没有射频的区域再进行采样处理。
本发明提供的一种聚焦环的温度调整方法中，等离子体辐射到聚焦环50上的热量，主要通过第一导热垫91、绝缘环60、第二导热垫92传递到基座30处进行冷却；基于这样的导热冷却路径，聚焦环50的温度得以降低；假设降温后的聚焦环50处在第一温度。
若第一温度低于某项制程中对聚焦环50规定的第二温度时，现有技术缺乏对聚焦环50温度再进行调整的手段。而本发明中则可以通过开启屏蔽环70中的加热器73，向聚焦环50提供可控的外加热源，该外加热源的热量通过屏蔽环70、第三导热垫93、绝缘环60、第一导热垫91传递到聚焦环50，使聚焦环50升温；调整加热器73的参数，以控制外加热源提供给聚焦环40的热量，直到聚焦环50达到所要求的第二温度，实现对聚焦环50工作温度的控制及调整，从而满足工艺需求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种聚焦环的温度调整装置，设置于等离子体处理装置，
所述等离子体处理装置包含可被抽真空的反应腔室（10），其内部形成有对基片（40）进行处理的等离子体；所述反应腔室（10）内的底部设有承载基片（40）的基座（30），在所述基片（40）的外缘环绕设置有聚焦环（50）；所述聚焦环（50）下方设置有绝缘环（60），该绝缘环（60）位于基座（30）边缘的台阶上；
其特征在于，所述温度调整装置中包含产生外加热源的加热器（73），其设置在接地的屏蔽环（70）中；所述屏蔽环（70）环绕着基座（30）边缘的台阶外缘及绝缘环（60）的外缘；所述屏蔽环（70）与绝缘环（60） 相互接触的位置设有导热垫（93），使得所述外加热源的热量经由屏蔽环（70）、导热垫（93）、绝缘环（60）传递给聚焦环（50），对聚焦环（50） 的温度进行调整。
2. 如权利要求1所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
称在所述屏蔽环（70）与绝缘环（60） 相互接触位置所设的导热垫，为第三导热垫（93）；
则，所述温度调整装置进一步包含：设置在所述聚焦环（50）与绝缘环（60）相互接触位置的第一导热垫（91），所述外加热源的热量经由屏蔽环（70）、第三导热垫（93）、绝缘环（60）、第一导热垫（91）传递给聚焦环（50），对聚焦环（50） 的温度进行调整。
3. 如权利要求2所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述温度调整装置进一步包含设置在所述绝缘环（60）与基座（30）相互接触位置的第二导热垫（92）；
等离子体辐射到聚焦环（50）上的热量，通过第一导热垫（91）、绝缘环（60）、第二导热垫（92）传递到基座（30），通过基座（30）设置的冷却系统将热量带走。
4. 如权利要求3所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述第一导热垫（91）、第二导热垫（92）、第三导热垫（93）由弹性硅胶材料制成。
5. 如权利要求1或3所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述屏蔽环（70）包含上屏蔽部（71）和下屏蔽部（72），所述加热器（73）位于上屏蔽部（71）的内部；
所述上屏蔽部（71）与下屏蔽部（72）相互隔开，防止加热器（73）提供的外加热源的热量流失到下屏蔽部（72）；
所述上屏蔽部（71）与下屏蔽部（72）之间以电极（74）相连，实现接地导电。
6. 如权利要求5所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述上屏蔽部（71）包含水平延伸段和竖直延伸段，所述水平延伸段位于绝缘环（60）边缘的台阶上；所述竖直延伸段环绕着绝缘环（60）的外缘；
所述下屏蔽部（72）环绕着基座（30）边缘的台阶的外缘。
7. 如权利要求5所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述屏蔽环（70）中划分上屏蔽部（71）与下屏蔽部（72）的横断面处进行阳极化处理或者加入有绝缘介质。
8. 如权利要求1或3所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述温度调整装置包含感温探头对聚焦环（50）的温度进行探测；
对探测后产生电信号的感温探头，设置有射频屏蔽的滤波器；
或者，探测后产生光学信号的感温探头，利用光纤将光学信号引到非射频区域进行采样处理。
9. 如权利要求1所述聚焦环的温度调整装置，其特征在于，
所述等离子体装置设置有覆盖环（80），其围绕在聚焦环（50）的外缘，并覆盖在绝缘环（60）未被聚焦环（50）遮蔽的位置以及屏蔽环（70）上。
10. 一种聚焦环的温度调整方法，其特征在于，包含：
对等离子体处理装置中的聚焦环（50）单独实施冷却降温过程，或者配合实施冷却降温及可控升温的过程；
其中，等离子体辐射到聚焦环（50）上的热量，通过与聚焦环（50）下表面接触的第一导热垫（91）、与第一导热垫（91）下表面接触的绝缘环（60）、与绝缘环（60）下表面接触的第二导热垫（92），向下传递到与第二导热垫（92）接触的基座（30），通过基座（30）设置的冷却系统进行冷却降温；
开启接地的屏蔽环（70）中所设置的加热器（73）来产生可控的外加热源，所述外加热源的热量通过屏蔽环（70）、与屏蔽环（70）接触的第三导热垫（93）、与第三导热垫（93）接触的绝缘环（60）、第一导热垫（91）传递到聚焦环（50），对聚焦环（50）实施可控升温。
CN201510982830.3A 2015-12-24 2015-12-24 一种聚焦环的温度调整装置及方法 Active CN106920725B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510982830.3A CN106920725B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种聚焦环的温度调整装置及方法
TW105132800A TWI614854B (zh) 2015-12-24 2016-10-12 聚焦環的溫度調整裝置及方法
KR1020160173488A KR101843657B1 (ko) 2015-12-24 2016-12-19 포커스 링의 온도 조절 장치 및 방법
US15/385,806 US10593520B2 (en) 2015-12-24 2016-12-20 Temperature adjusting apparatus and method for a focus ring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510982830.3A CN106920725B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种聚焦环的温度调整装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106920725A true CN106920725A (zh) 2017-07-04
CN106920725B CN106920725B (zh) 2018-10-12

Family

ID=59087942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510982830.3A Active CN106920725B (zh) 2015-12-24 2015-12-24 一种聚焦环的温度调整装置及方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10593520B2 (zh)
KR (1) KR101843657B1 (zh)
CN (1) CN106920725B (zh)
TW (1) TWI614854B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109087840A (zh) * 2018-09-27 2018-12-25 中山市博顿光电科技有限公司 一种水冷式射频中和器
CN110190020A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 中国振华集团云科电子有限公司 一种刻蚀方法及系统
CN110246740A (zh) * 2018-03-07 2019-09-17 东京毅力科创株式会社 被处理体的载置装置和处理装置
CN110323117A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 三星电子株式会社 等离子体处理设备
CN111211033A (zh) * 2020-03-24 2020-05-29 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备
CN111244021A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 北京北方华创微电子装备有限公司 卡盘基座及半导体加工设备
CN111326396A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 处理晶圆的等离子体处理系统
CN111501025A (zh) * 2020-04-23 2020-08-07 北京北方华创微电子装备有限公司 沉积设备
CN112435912A (zh) * 2019-08-26 2021-03-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置
CN112786422A (zh) * 2019-11-08 2021-05-11 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种聚焦环、等离子体处理器及方法
CN112885690A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置
CN112992634A (zh) * 2019-12-12 2021-06-18 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备
CN113897584A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的遮挡组件及反应腔室
CN118762980A (zh) * 2024-09-04 2024-10-11 中微半导体(上海)有限公司 聚焦环的控温方法、下电极组件及等离子体处理装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190088512A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Mattson Technology, Inc. Cooled Focus Ring for Plasma Processing Apparatus
KR102096985B1 (ko) * 2018-08-23 2020-04-03 세메스 주식회사 기판 처리장치
KR102244438B1 (ko) * 2018-12-17 2021-04-27 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 플라즈마 처리 장치에 사용되는 rf 전극 조립품 및 플라즈마 처리 장치
KR102477910B1 (ko) * 2019-07-02 2022-12-16 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN114467162A (zh) * 2019-10-07 2022-05-10 应用材料公司 用于基板支撑件的集成电极和接地平面
KR20230068011A (ko) 2021-11-10 2023-05-17 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법
US12165852B2 (en) 2022-03-05 2024-12-10 Applied Materials, Inc. Cover ring to mitigate carbon contamination in plasma doping chamber
KR102756793B1 (ko) * 2022-05-16 2025-01-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040193437A1 (en) * 2002-12-12 2004-09-30 Tokyo Electron Limited Parts management system and method and parts management program and storage medium
CN101847560A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
CN102683247A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻装置及等离子体蚀刻方法
CN202651058U (zh) * 2012-07-06 2013-01-02 中微半导体设备(上海)有限公司 一种控制基座外缘聚焦环温度的组件

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4151749B2 (ja) * 1998-07-16 2008-09-17 東京エレクトロンＡｔ株式会社 プラズマ処理装置およびその方法
US20040261946A1 (en) * 2003-04-24 2004-12-30 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, focus ring, and susceptor
TWI488236B (zh) * 2003-09-05 2015-06-11 Tokyo Electron Ltd Focusing ring and plasma processing device
US7713431B2 (en) * 2004-06-10 2010-05-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing method
US8941037B2 (en) * 2006-12-25 2015-01-27 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus, focus ring heating method, and substrate processing method
JP4677474B2 (ja) * 2008-07-28 2011-04-27 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置用基板ホルダーにおける特性補正リングの温度制御方法及びプラズマ処理装置用基板ホルダー
JP5686971B2 (ja) 2009-02-05 2015-03-18 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリングの加熱方法及びプラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
US8486221B2 (en) * 2009-02-05 2013-07-16 Tokyo Electron Limited Focus ring heating method, plasma etching apparatus, and plasma etching method
JP5320171B2 (ja) * 2009-06-05 2013-10-23 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP5496630B2 (ja) * 2009-12-10 2014-05-21 東京エレクトロン株式会社 静電チャック装置
JP5719599B2 (ja) * 2011-01-07 2015-05-20 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
US9412579B2 (en) * 2012-04-26 2016-08-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for controlling substrate uniformity
JP6027492B2 (ja) * 2013-05-22 2016-11-16 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びエッチング装置
JP6452449B2 (ja) * 2015-01-06 2019-01-16 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置
KR20170127724A (ko) * 2016-05-12 2017-11-22 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040193437A1 (en) * 2002-12-12 2004-09-30 Tokyo Electron Limited Parts management system and method and parts management program and storage medium
CN101847560A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
CN102683247A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻装置及等离子体蚀刻方法
CN202651058U (zh) * 2012-07-06 2013-01-02 中微半导体设备(上海)有限公司 一种控制基座外缘聚焦环温度的组件

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110246740A (zh) * 2018-03-07 2019-09-17 东京毅力科创株式会社 被处理体的载置装置和处理装置
CN110323117A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 三星电子株式会社 等离子体处理设备
CN110323117B (zh) * 2018-03-28 2024-06-21 三星电子株式会社 等离子体处理设备
CN109087840B (zh) * 2018-09-27 2023-11-07 中山市博顿光电科技有限公司 一种水冷式射频中和器
CN109087840A (zh) * 2018-09-27 2018-12-25 中山市博顿光电科技有限公司 一种水冷式射频中和器
CN111326396B (zh) * 2018-12-13 2023-03-24 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 处理晶圆的等离子体处理系统
CN111326396A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 处理晶圆的等离子体处理系统
CN110190020A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 中国振华集团云科电子有限公司 一种刻蚀方法及系统
CN112435912A (zh) * 2019-08-26 2021-03-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置
CN112435912B (zh) * 2019-08-26 2023-09-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 等离子体处理装置
CN112786422B (zh) * 2019-11-08 2024-03-12 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种聚焦环、等离子体处理器及方法
CN112786422A (zh) * 2019-11-08 2021-05-11 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种聚焦环、等离子体处理器及方法
CN112885690B (zh) * 2019-11-29 2023-10-20 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置
CN112885690A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置
CN112992634A (zh) * 2019-12-12 2021-06-18 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备
CN112992634B (zh) * 2019-12-12 2023-10-31 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子体处理设备的下电极组件和等离子体处理设备
CN111244021B (zh) * 2020-01-16 2022-12-09 北京北方华创微电子装备有限公司 卡盘基座及半导体加工设备
CN111244021A (zh) * 2020-01-16 2020-06-05 北京北方华创微电子装备有限公司 卡盘基座及半导体加工设备
CN111211033B (zh) * 2020-03-24 2023-01-17 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备
CN111211033A (zh) * 2020-03-24 2020-05-29 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备
CN111501025B (zh) * 2020-04-23 2022-05-27 北京北方华创微电子装备有限公司 沉积设备
CN111501025A (zh) * 2020-04-23 2020-08-07 北京北方华创微电子装备有限公司 沉积设备
CN113897584A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的遮挡组件及反应腔室
CN118762980A (zh) * 2024-09-04 2024-10-11 中微半导体(上海)有限公司 聚焦环的控温方法、下电极组件及等离子体处理装置
CN118762980B (zh) * 2024-09-04 2024-11-29 中微半导体(上海)有限公司 聚焦环的控温方法、下电极组件及等离子体处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10593520B2 (en) 2020-03-17
US20170186590A1 (en) 2017-06-29
CN106920725B (zh) 2018-10-12
KR20170076572A (ko) 2017-07-04
KR101843657B1 (ko) 2018-03-29
TWI614854B (zh) 2018-02-11
TW201724402A (zh) 2017-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106920725A (zh) 一种聚焦环的温度调整装置及方法
TWI771541B (zh) 具有低頻射頻功率分佈調節功能的等離子反應器
US9574270B2 (en) Plasma processing apparatus
KR101323093B1 (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP2002093788A (ja) プラズマ処理装置
JPH04362091A (ja) プラズマ化学気相成長装置
CN104576278B (zh) 一种法拉第屏蔽板及其所在的等离子体处理系统
TW201541536A (zh) 一種等離子體處理裝置及其靜電卡盤
CN104183451A (zh) 实现快速散热的法拉第屏蔽装置及等离子体处理装置
CN102800547A (zh) 可调制的聚焦环和利用该聚焦环调节等离子处理器的方法
CN106548917A (zh) 调节等离子体刻蚀腔内器件温度的装置及其温度调节方法
CN104299875A (zh) 一种电感耦合等离子体处理装置
TW202025380A (zh) 電漿處理裝置及用於處理裝置的基片支座
US20170211185A1 (en) Ceramic showerhead with embedded conductive layers
KR20190002345A (ko) 플라즈마 처리장치
TWI817056B (zh) 下電極組件、使用其的等離子體處理裝置及其工作方法
JP6819968B2 (ja) プラズマ処理装置
US20050183820A1 (en) Thermal treatment equipment
TW201832619A (zh) 天線、電漿處理裝置及電漿處理方法
CN112435912B (zh) 等离子体处理装置
KR101171988B1 (ko) 플라즈마 처리장치
TWI801932B (zh) 基板處理設備及基板處理方法
CN117253770A (zh) 等离子体处理装置、聚焦环温度调整装置及方法
KR102616301B1 (ko) 기판지지유닛 및 이를 포함하는 기판처리장치
TW527648B (en) Single wafer LPCVD apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.

Address before: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc.