等离子体处理设备制造技术

本公开提供一种等离子体处理设备，包括具有一个或多个侧壁以及穹顶的处理腔室。等离子体处理设备包括：设置在处理腔室中的工件支撑件，被配置为在处理期间支撑工件；用于在处理腔室中产生等离子体的感应线圈组件；设置在感应线圈组件和穹顶之间的法拉第屏蔽体，法拉第屏蔽体包括内部部分和外部部分；以及热管理系统。热管理系统包括：被配置为加热所述穹顶的一个或多个加热元件；以及设置在所述穹顶的外表面和所述加热元件之间的一个或多个热垫，其中，一个或多个热垫被配置为促进一个或多个加热元件与所述穹顶之间的热传递。本公开还提供了用于处理工件的热管理系统和方法。了用于处理工件的热管理系统和方法。了用于处理工件的热管理系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理设备


[0001]本专利技术总体涉及一种用于工件的等离子处理的等离子处理设备。更具体地说，本专利技术涉及用于等离子体处理设备的热管理系统。。

技术介绍

[0002]射频等离子体用于制造集成电路、微机械装置、平板显示器和其他装置。现代等离子体蚀刻应用中使用的射频等离子体源需要提供高等离子体均匀性和多种等离子体控制，包括独立的等离子体剖面、等离子体密度和离子能量控制。射频等离子体源通常必须能够在各种工艺气体和各种不同条件下(例如气流、气压等)维持稳定的等离子体。此外，希望射频等离子体源通过降低能量需求和减少电磁发射来对环境产生最小影响。
[0003]与等离子处理相关的问题要求在等离子处理开始之前，必须将容纳工件的处理腔室部分预热到一定温度。某些加热元件甚至在腔室中产生的等离子体可用于加热处理腔室的部分。然而，这种预热方法可能既耗时又昂贵。因此，需要改进等离子体处理设备和系统。

技术实现思路

[0004]本公开实施例的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中学习，或者可以通过实施例的实践来学习。
[0005]本公开的各个方面涉及一种等离子体处理设备，包括：具有一个或多个侧壁以及穹顶的处理腔室；设置在处理腔室中被配置为在处理期间支撑工件的工件支撑件；用于在处理腔室中产生等离子体的感应线圈组件；设置在感应线圈组件和穹顶之间的法拉第屏蔽体，所述法拉第屏蔽体包括内部部分和外部部分；以及热管理系统。热管理系统包括：被配置为加热穹顶的一个或多个加热元件；以及设置在穹顶的外表面和加热元件之间的一个或多个热垫，其中，一个或多个热垫被配置为促进一个或多个加热元件和穹顶之间的热传递。
[0006]本公开的各个方面还涉及用于等离子体处理设备的热管理系统。热管理系统包括：被配置为加热处理腔室的穹顶的一个或多个加热元件；设置在穹顶的外表面与一个或多个加热元件之间的一个或多个热垫，其中，在穹顶和热垫之间以及在加热元件和热垫之间基本上不存在气隙；被配置为提供气流以冷却穹顶的空气放大器；以及控制器，控制器被配置为以闭环方式操作热管理系统，以便将穹顶保持在设定点温度。
[0007]本公开的各个方面还涉及用于在等离子处理设备中处理工件的方法。等离子体处理设备包括：具有穹顶的处理腔室和设置在处理腔室中被配置为在处理期间支撑工件的工件支撑件。方法包括：将穹顶预热至设定点温度；将工件放置在处理腔室中的工件支撑件上；将工件暴露于处理工艺；使用热管理系统在处理工艺期间保持穹顶的设定点温度。热管理系统包括：被配置为加热穹顶的一个或多个加热元件；以及设置在穹顶的外表面和加热元件之间的一个或多个热垫，其中一个或多个热垫被配置为促进一个或多个加热元件与穹顶之间的热传递。
[0008]本公开的各个方面还涉及一种等离子体处理设备，包括：具有一个或多个侧壁以
及穹顶的处理腔室；设置在处理腔室中被配置为在处理期间支撑工件的工件支撑件；包括内部线圈组件和外部线圈组件的两个或更多个等离子体感应线圈组件，用于在处理腔室中产生等离子体；耦合到内部线圈组件的第一电源和耦合到外部线圈组件的第二电源，使得能够在内部线圈组件和外部线圈组件之间实现不同的功率组合和/或不同的功率配置，能够被配置为调节等离子体均匀性；设置在内部线圈组件和穹顶之间的第一法拉第屏蔽体和设置在外部线圈组件和穹顶之间的第二法拉第屏蔽体；以及热管理系统。热管理系统包括：连接到第一法拉第屏蔽体的底面的一个或多个内部加热元件和连接到第二法拉第屏蔽体的底面的一个或多个外部加热元件；以及设置在穹顶的外表面和一个或多个内部加热元件之间的一个或多个第一热垫，被配置为促进一个或多个内部加热元件与穹顶之间的热传递；以及设置在穹顶的外表面和一个或多个外部加热元件之间的一个或多个第二热垫，被配置为促进一个或多个外部加热元件与穹顶之间的热传递。
[0009]参考以下说明书和所属权利要求，将更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图说明了本公开的实施例，并与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
[0010]在说明书中参考附图阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，其中：
[0011]图1描绘了根据本公开示例性实施例的示例等离子体处理设备。
[0012]图2描绘了根据本公开示例性实施例的用于等离子体处理设备的法拉第屏蔽体的示例俯视图。
[0013]图3描绘了根据本公开示例性实施例的用于等离子体处理设备的法拉第屏蔽体的示例仰视图。
[0014]图4描绘了根据本公开示例性实施例的用于等离子体处理设备的具有感应线圈的法拉第屏蔽体的示例俯视图。
[0015]图5描绘了根据本公开示例性实施例的用于等离子体处理设备的法拉第屏蔽体的示例仰视图。
[0016]图6描绘了根据本公开示例性实施例的示例等离子体处理设备对穹顶温度的热效应。
[0017]图7描绘了根据本公开示例性实施例的示例等离子体处理设备对穹顶温度的热效应。
[0018]图8描绘了根据本公开示例性实施例的工件处理方法的流程图。
具体实施方式
[0019]现在将详细参考实施例，实施例的一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过解释实施例而不是通过限制本专利技术来提供的。事实上，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本公开的各个方面旨在涵盖这些修改和变化。
[0020]为了说明和讨论的目的，参考“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论本公开的各个方面。本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，本公开的示例方面可以与任何半导体工件或其他合适的工件结合使用。此外，术语“约”与数值结合使用的意图是指所述数值的百分之十(10％)以内。“基座”是指可用于支撑工件的任何结构。“远程等离子体”是指远离工件产生的等离子体，例如在通过分离格栅与工件分离的等离子体室中。“直接等离子体”是指直接接触到工件的等离子体，例如在具有可操作的基座以支撑工件的处理腔室中产生的等离子体。
[0021]如本文所用，术语“约”与所述数值的结合使用可包括所述数值10％以内的数值范围。这里可以使用术语“基本上”。例如，在实施例中，关于相对于一个或多个加热元件和穹顶布置一个或多个热垫，使用表述“基本上没有气隙”。在这些实施例中，基本上是指热垫和穹顶之间的至少80％的空间不包括气隙，例如至少90％，例如至少95％。在某些实施例中，“基本上没有气隙”是指在热垫与一个或多个加热元件和/或穹顶之间不存在气隙。例如，“基本上没有气隙”可以指在穹顶、热垫和一个或多个加热元件之间不存在气隙的实施例。
[0022]常规等离子体处理设备通常包括处理腔室，用于用等离子体处理一个或多个工件。此类腔室通常包括设置在腔室的至少一部分上或周围的等离子体产生源(例如感应线圈)。通常，处理腔室的壁可以由介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体处理设备，包括：处理腔室，具有一个或多个侧壁以及穹顶；工件支撑件，设置在所述处理腔室中，被配置为在处理期间支撑工件；感应线圈组件，用于在所述处理腔室中产生等离子体；法拉第屏蔽体，设置在所述感应线圈组件和所述穹顶之间，所述法拉第屏蔽体包括内部部分和外部部分；和热管理系统，包括：一个或多个加热元件，被配置为加热所述穹顶；和一个或多个热垫，设置在所述穹顶的外表面和所述加热元件之间，其中，所述一个或多个热垫被配置为促进所述一个或多个加热元件与所述穹顶之间的热传递。2.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个加热元件包括一个或多个带电薄膜。3.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个加热元件以放射状图案设置在所述法拉第屏蔽体的所述内部部分上。4.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述感应线圈组件设置在所述法拉第屏蔽体的所述外部部分的外表面附近。5.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述热管理系统包括空气放大器，所述空气放大器被配置为提供气流以冷却所述穹顶。6.根据权利要求5所述的等离子体处理设备，其中，所述法拉第屏蔽体包括设置在所述内部部分上的一个或多个孔，所述一个或多个孔被配置为：促进空气通过所述法拉第屏蔽体上的所述一个或多个孔流向所述穹顶的外表面或者从所述穹顶的外表面流入。7.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，包括控制器，所述控制器被配置为以闭环方式控制所述热管理系统。8.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述热管理系统被配置为将所述穹顶加热至设定点温度。9.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述热管理系统被配置为在处理所述工件期间保持设定点温度。10.根据权利要求8或9所述的等离子体处理设备，其中，所述设定点温度为约50℃至约150℃。11.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个加热元件能够被配置为在约70℃至约200℃的工作温度下加热。12.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个热垫具有约10密耳至约100密耳的厚度。13.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个热垫具有约0.5W/m
‑
K至约1.5W/m
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K的热导率。14.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个热垫设置在所述一个或多个加热元件与所述穹顶之间，使得在所述一个或多个加热元件与所述热垫之间基本上不存在气隙，并且在所述一个或多个热垫与所述穹顶之间基本上不存在气隙。15.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述一个或多个热垫被配置为具
有初始体积的约10％至约40％...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙茂林，曾为民，官宇，
申请(专利权)人：玛特森技术公司，
类型：发明
国别省市：