用于可调静电夹盘的可变温度处理制造技术

本发明专利技术揭示一种用于蚀刻晶圆的蚀刻处理器，其包括用于固定该晶圆的夹盘，及用于报告该晶圆的温度的一温度传感器。夹盘包括由一温度控制系统所控制的一加热器。温度传感器有效耦合至该温度控制系统，以使该夹盘的温度维持在可选择的设定点温度。选择第一设定点温度及第二设定点温度。将晶圆置于夹盘上，且设定为第一设定点温度。然后，于第一设定点温度对晶圆加以处理持续第一段时间，且于第二设定点温度对晶圆加以处理持续段第二时间。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体制造。更明确的说，本专利技术涉及等离子蚀刻及沉积。
技术介绍
制造集成电路时，可能以一或多层诸如二氧化硅、氮化硅或金属的材料完全涂覆半导体晶圆。然后，通过使用一或多种蚀刻处理(如通过经光罩蚀刻)来选择性地移除不想要的材料。有时，将各种图案直接蚀刻于半导体表面上。举例而言，可在即将形成沟槽式电容处制造圆形孔或凹槽。大多数集成电路蚀刻仅移除选定区域中的材料，且使用一系列相关处理步骤来执行。首先，以粘附性及抗蚀刻性光阻涂覆半导体晶圆。然后，选择性地移除光阻以留下想要的图案。然后，执行蚀刻以将光罩图案转印至下层材料。然后将光阻移除(剥离)，且清洁晶圆。可能的蚀刻种类包括湿式化学法、电化学法、等离子蚀刻法、反应式离子蚀刻法、离子束研磨法、溅镀法及高温气相蚀刻法。目前在诸如半导体存储器装置的制造的精密几何结构应用中普遍使用等离子蚀刻。随着半导体集成电路的集成密度的增加，其将需要改进蚀刻处理的可控性用于在半导体晶圆上形成特定形状的蚀刻特征，例如深沟、接触孔及开口。
技术实现思路
一种用于蚀刻晶圆的蚀刻处理器包括一用于固定该晶圆的夹盘，及一用于报告该晶圆温度的温度传感器。夹盘包括由温度控制系统控制的加热器。温度传感器操作性地耦合至温度控制系统，以使夹盘的温度维持在可选择的设定点温度。选择第一设定点温度及第二设定点温度。将晶圆置于夹盘上，且设定为第一设定点温度。然后，于第一设定点温度对晶圆加以处理持续第一段时间，且于第二设定点温度对晶圆加以处理持续第二段时间。附图说明图1是根据本专利技术一特定实施例用于执行蚀刻方法的蚀刻设备的方块图。图2是根据本专利技术另一特定实施例用于执行蚀刻方法的蚀刻设备的方块图。图3是根据本专利技术一特定实施例用于执行蚀刻方法的夹盘的方块图。图4A是说明根据本专利技术一特定实施例用于蚀刻晶圆的方法的流程图。图4B是说明根据本专利技术另一特定实施例用于蚀刻晶圆的方法的流程图。图4C是说明根据本专利技术又一特定实施例用于蚀刻晶圆的方法的流程图。图5是在根据本专利技术一特定实施例的在蚀刻过程中晶圆的温度变化曲线图。图6A是在经蚀刻晶圆上的常规沟槽的横截面图。图6B是在根据本专利技术一特定实施例而蚀刻的晶圆上的沟槽的横截面图。具体实施例方式本文在用于可调静电夹盘的可变温度处理范围内说明本专利技术的实施例。所属领域的技术人员应了解以下对本专利技术的详细说明仅为说明性的，并非希望进行任何形式的限制。享有此揭示权利的所属领域的技术人员将易于理解本专利技术的其他实施例。现将详细参看在附图中所说明的本专利技术的实施例。在整个图式及以下详细说明中将使用相同参考指示符号来表示相同或相似的部分。为清晰起见，不会展示及描述在本文中所描述的实施例的所有常规特征。当然，应了解在任何此等实际实施的开发中，必须做出许多特定实施决策以达成开发者的特定目标(如符合相关应用及相关业务的约束)，且此等特定目标将由于实施和开发者的不同而有差别。另外，应了解该开发工作复杂且耗时，但对于该等享有此揭示权利的所属领域的技术人员而言，却为常规工程任务。在半导体制造中，普遍使用薄膜堆叠。举例而言，一种用于制造动态随机存取存储器(DRAM)的典型晶体管栅极堆叠可由以下各物组成Si/栅极氧化物/多晶硅/硅化物/硬式光罩/ARC，其中典型硅化物为WSix，ARC可为有机的或无机的(SiONx)，且硬式光罩可为硅的氧化物、氮化物或氮氧化物。另一种此堆叠可为Si/栅极电介质/多晶硅/WN/W/硬式光罩/ARC，其中栅极电介质可为SiO2、氮化的SiO2，或许多新的所谓高k材料(如HfO2、ZrO2或Al2O3)中的任一种。在许多状况下，通常使用光阻光罩，以代替ARC层或补充于ARC层(顶部)。有时，当使用光阻光罩界定硬式光罩时，移除该ARC层被。对仅用于栅极界定的此等堆叠存在许多变化。在界定用于隔离、储存和互连的沟槽及界定用于层至另一层的互连的触点和通路中，也发现类似的较大变化。在蚀刻该等复杂堆叠时，非常重要的是选择性地蚀刻材料且在堆叠中紧密维持预先指定的轮廓或形状。举例而言，在栅极蚀刻中，通常堆叠规格为垂直或90度，对栅极电介质具有高选择性，使得其既不被损坏也不被蚀刻。在浅沟槽蚀刻中，必须仔细控制沟槽的侧壁角度。通常沟槽的侧壁角度可与垂直相差10至15度。另外，在浅沟槽蚀刻中，沟槽顶部和底部的形状可为关键的装置参数——所谓的顶部及底部边圆度(corner rounding)。在许多装置设计中，多晶硅可为双重掺杂的，即晶片内可存在使用n掺杂多晶硅的区域及使用p掺杂多晶硅的其他区域。在该等状况下，维持两类掺杂多晶硅的恒定蚀刻率及轮廓很重要。晶片内的另一变化在于线密度一些区域线分布密集，且其他区域线更为稀疏。此外，在晶片密集区域和疏散区域之间的蚀刻率及轮廓尽可能相同很重要。在蚀刻用于半导体装置制造的薄膜中，通常在光罩材料区域中遇到较大变化——其可为硬式或软式光罩。该等变化导致蚀刻薄膜特性的改变，如齿形角(profile angle)、对下层材料的选择性及晶圆内均匀性。通常通过改变诸如气体组份、总流速、射频(RF)功率等等的制法参数来补偿在开放区域的变化。在上述各情况中，晶圆温度为重要的制法参数。蚀刻率及沉积率视温度而定，但此等温度相关性并不完全相同。因此，其能够通过调节整体晶圆温度而将疏散密集轮廓及蚀刻率差异最小化。相似地，可通过改变整体晶圆温度来补偿开放区域相关性、一薄膜对另一薄膜的选择性及掺杂相关性。根据本专利技术的一特定实施例，一种用于控制晶圆轮廓的方法通过在蚀刻复杂堆叠期间逐步改变晶圆温度来优化轮廓、关键尺寸及选择性。为使此温度变化实用，可使用快速反应晶圆基板固定器(如静电夹盘)来避免总产量降级。根据一实施例，温度可能不处于稳定状态，但当温度从一状态匀变为另一状态时进行处理会产生类似益处。可通过在相对于蚀刻时间较短的时间范围内改变温度的任何方法来控制晶圆的温度。一实例为控制在处理中的晶圆与静电夹盘(ESC)之间的氦压力。另一实例为在ESC自身内使加热器升高，且以加热器主动控制晶圆温度。以下将更为详细地说明晶圆的温度控制过程。图1和2说明根据本专利技术一特定实施例用于执行蚀刻处理的蚀刻设备的两个实例。图1是根据本专利技术一特定实施例用于执行蚀刻方法的蚀刻设备的方块图。所说明的电感性耦合等离子蚀刻系统100可用于半导体装置的处理与制造中。电感性耦合等离子处理系统100包括其内具有等离子腔室104的等离子反应器102。变压器耦合功率(TCP)控制器106及偏压功率控制器108分别控制TCP电源110及影响在等离子腔室104内所产生的等离子体的偏压电源112。TCP功率控制器106对TCP电源110设定一设定点，对该TCP电源110加以配置以对位于等离子腔室104附近的TCP线圈116提供射频(RF)信号，该射频信号由TCP匹配网络114调谐。通常提供RF透明窗118以自等离子腔室104分离TCP线圈116，同时允许将能量自TCP线圈116传送至等离子腔室104。偏压功率控制器108对偏压电源112设定一设定点，对该偏压电源112加以配置以对位于等离子反应器104内的电极122提供RF信号(其由偏压匹配网络120调谐)，以在电极122上产生直流(DC)偏压，该电极122被调适为接收诸如半导体晶圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一蚀刻处理器内用于蚀刻一晶圆的方法，所述蚀刻处理器包括用于固定一晶圆的一夹盘及用于报告所述晶圆的一温度的一温度传感器，所述夹盘包括由一温度控制系统所控制的一加热器，且所述温度传感器有效耦合至所述温度控制系统，以使所述夹盘的所述温度维持在一可选择的设定点温度，所述方法包括以下步骤：选择一第一设定点温度及一第二设定点温度；将所述晶圆置于所述夹盘上；将所述夹盘的所述温度设定为所述第一设定点温度；及在以一段时间处理所述晶圆之同时，将所述夹盘的所述 温度自所述第一设定点温度匀变为所述第二设定点温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-4-2 60/369,773;US 2002-9-4 10/235,4531.一种在一蚀刻处理器内用于蚀刻一晶圆的方法，所述蚀刻处理器包括用于固定一晶圆的一夹盘及用于报告所述晶圆的一温度的一温度传感器，所述夹盘包括由一温度控制系统所控制的一加热器，且所述温度传感器有效耦合至所述温度控制系统，以使所述夹盘的所述温度维持在一可选择的设定点温度，所述方法包括以下步骤选择一第一设定点温度及一第二设定点温度；将所述晶圆置于所述夹盘上；将所述夹盘的所述温度设定为所述第一设定点温度；及在以一段时间处理所述晶圆之同时，将所述夹盘的所述温度自所述第一设定点温度匀变为所述第二设定点温度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设定点温度高于所述第二设定点温度。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设定点温度低于所述第二设定点温度。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一设定点温度包括一第一内部设定点温度及一第一外部设定点温度。5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二设定点温度包括一第二内部设定点温度及一第二外部设定点温度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述夹盘包括复数个热区段。7.如权利要求4所述的方法，其中所述温度匀变步骤进一步包括以下步骤将所述晶圆的一内部部分加热至所述第一内部设定点温度；及将所述晶圆的一外部部分加热至所述第一外部设定点温度。8.如权利要求4所述的方法，其中所述温度匀变进一步包括以下步骤将所述晶圆的一内部部分冷却至所述第一内部设定点温度的步骤；及将所述晶圆的一外部部分冷却至所述第一外部设定点温度的步骤。9.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制一晶圆的一轮廓。10.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制在所述晶圆内的一沟槽的一锥度。11.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制一晶圆的一顶部及底部沟槽的一圆度的步骤。12.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制在所述晶圆内一沟槽的一弧。13.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制在所述晶圆内一沟槽的一条纹。14.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制在所述晶圆内的一沟槽的一琢面。15.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤通过所述选择所述第一设定点温度及所述第二设定点温度的步骤来控制所述晶圆的一关键尺寸。16.一种在一蚀刻处理器内用于蚀刻一晶圆的方法，所述蚀刻处理器包括用于固定一晶圆的一夹盘及用于报告所述晶圆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤姆A坎普，理查德戈特朔，史蒂夫李，克丽丝李，山口横，瓦希德瓦海蒂，阿龙埃普莱，
申请(专利权)人：蓝姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]