提供了静电卡盘。在示例中，静电卡盘包括基板、设置在基板上的接合层、陶瓷板及加热器。陶瓷板包括设置在接合层上方的底表面及用于支撑衬底的凸起顶表面。凸起顶表面包括外直径。加热器被设置在陶瓷板的底表面与接合层之间。加热器元件包括内加热元件和外加热元件。内加热元件被配置在与陶瓷板的底表面相邻的中心圆形区域中，而外加热元件被配置在围绕着中心圆形区域并与陶瓷板的底表面相邻的环状区域中。外加热元件的外直径是从陶瓷板的环状加热器退缩区域嵌入。环状加热器退缩区域介于凸起顶表面的外直径与外加热元件的外直径之间。基板包括多个冷却通道。多个冷却通道被设置在内加热元件下方、外加热元件下方以及环状加热器退缩区域下方。多个冷却通道中的每一者被配置成让冷却流体流动以在陶瓷板的环状加热器退缩区域中产生热传导冷却。热器退缩区域中产生热传导冷却。热器退缩区域中产生热传导冷却。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷边缘低温静电卡盘
[0001]本实施方案涉及半导体制造，且更具体而言涉及静电卡盘结构、以及当在等离子体处理室中使用静电卡盘支撑晶片表面时对提供至该晶片表面的温度进行控制的方法。
技术介绍
[0002]许多近代半导体芯片制造工艺(例如，等离子体蚀刻工艺)是在等离子体处理室内执行，其中衬底(例如，晶片)被支撑在静电卡盘(ESC)上。在等离子体蚀刻工艺中，该晶片被暴露于在等离子体处理容积内所产生的等离子体。等离子体包含各种类型的自由基、正离子和负离子。该各种自由基、正离子和负离子的化学反应被使用于蚀刻晶片的特征、表面和材料。
[0003]在一些情况下，等离子体蚀刻处理操作期间的晶片温度控制是可能影响晶片的处理结果的一个因素。举例而言，在蚀刻操作期间，工艺条件可能会在晶片上产生大量的热，而这会影响蚀刻速率并可能使在该晶片上所形成的特征不均匀。为了在等离子体蚀刻处理操作期间对晶片温度提供较佳控制，存在着可提供较佳温度控制以改善经处理的晶片的质量、以及减少系统的总成本及其操作成本的ESC设计需求。
[0004]本专利技术的实施方案正是在这种情况下出现的。
技术实现思路
[0005]本公开的实现方案包括当晶片在等离子体蚀刻处理期间被支撑在等离子体处理室的静电卡盘(ESC)上时，用于控制晶片的温度差异的设备、方法和系统。在一些实施方案中，ESC包括基板、设置在该基板上方的接合层、设置在该接合层上方的陶瓷板、以及设置在该陶瓷板与该接合层之间的加热器。在一实施方案中，该基板包括多个冷却通道，该多个冷却通道被配置成让冷却流体流动，以在该陶瓷板、以及该陶瓷板的该环状加热器退缩区域中产生热传导冷却。
[0006]在另一实施方案中，将接合层配置成薄的或具有降低厚度，这可助于促进该陶瓷板的该环状加热器退缩区域中的热传导冷却。因此，具有深且宽的冷却通道的基板具有降低厚度的接合层可导致高的热转移系数，这因此使陶瓷板的环状加热器退缩部中的热传导冷却增加。在一实施方案中，所提及的“冷边缘”代表环状加热器退缩部中的温度被设计成比位于内加热器和外加热器下方的陶瓷卡盘的其他部分中的温度更低或更冷。
[0007]通过环状加热器退缩部的结构构造，可将沿着晶片边缘的温度保持在比延伸朝向晶片中心的其他晶片区域更低的温度。作为示例，在环状加热器退缩部的起始处，可将该更低温度控制在比加热器上方的区域低约2
‑
3摄氏度，而此温度可在环状加热器退缩部的外直径处进一步降低至高达约10摄氏度以上(相对于加热器上方的区域)。
[0008]在一实施方案中，加热器可包括内加热元件和外加热元件，其中该内加热元件和外加热元件被配置成为ESC提供两个温度带(例如，环状区域温度带和中心圆形区域温度带)。因此，在晶片处理期间，冷边缘温度区域有助于控制沿着晶片边缘的晶片温度冷却，并
且将晶片保持在所期望的温度，从而有助于改善该晶片上所形成的特征的蚀刻速率和轮廓。如将在下文描述的，由冷边缘所提供的冷却量是可改变的，并且可通过对冷却器的冷却器设定点进行程序改动而可控制地调整。
[0009]在一实施方案中可执行蚀刻处理，对于硅蚀刻来说该蚀刻处理需要迅速的交替处理，而其本质上是高度放热的。该工艺条件在晶片上产生大量的热，从而影响蚀刻速率和轮廓。已观察到的是，将晶片边缘相对于晶片表面的其他部分保持在降低的温度有助于改善晶片上的蚀刻速率和均匀性。在一些情况下，为了符合经蚀刻特征的底部临界尺寸(CD)轮廓的严格要求，这种对于蚀刻速率和均匀性的改善是必须的。在该背景中，底部CD指的是在蚀刻期间于蚀刻特征的底部区域附近形成的蚀刻轮廓。通过降低晶片边缘的温度，已观察到在晶片边缘附近或围绕着晶片边缘所形成的特征的底部CD被保持在与晶片的其他部分(即，远离边缘区域)中所形成的特征类似的轮廓。因此，实现蚀刻均匀性的改善。
[0010]如上所述，在晶片的冷边缘中的较低温度通过ESC设计中的结构发展的组合来促进。广义而言，一种结构特征是避免外加热器在环状加热器退缩部上方延伸，一种结构特征是减少基板与陶瓷板之间的接合层厚度，而另一结构特征是减少接合层与冷却通道之间的基板中的材料厚度。总体而言，这些结构特征有助于将额外冷却转移至环状加热器退缩部，而仍对中心圆形区域温度带和环状区域温度带提供加热。
[0011]有利的是，ESC的结构通过使用由冷却器设定点所控制的冷却器而让冷却流体流动以提供对于环状加热器退缩区域的温度控制(即，将其保持在比其他区域更冷)。为了进一步控制环状加热器退缩区域的温度，能够调整冷却器设定点的温度。举例来说，如果需要使环状加热器退缩区域更冷，则可将冷却器设定点设定以使较低温度流动。在一些实施方案中，由于冷却器设定点在晶片的绝大部分下方的冷却通道中让冷却流体流动，因此如果冷却是通过冷却流体而提升，则能够提高加热器温度。这允许使冷边缘冷却而仍使晶片表面的其他部分保持恒定。
[0012]作为进一步的优点，仅具有两个加热器的ESC结构使需要更多加热器以实现三个或更多温度带的其他设计的复杂度降低。减少加热器的数量更有助于降低与新增交流电(AC)盒、控制系统及加热器RF过滤器相关的成本。
[0013]在一实施方案中，公开一种ESC。该ESC包括基板、设置在该基板上方的接合层、陶瓷板以及加热器。该陶瓷板包括设置在该接合层上方的底表面、及用于支撑衬底的凸起顶表面。该凸起顶表面包括外直径。加热器被设置在该陶瓷板的该底表面与该接合层之间。该加热器元件包括内加热元件和外加热元件。该内加热元件被配置在与该陶瓷板的该底表面相邻的中心圆形区域中，而该外加热元件被配置在围绕着该中心圆形区域并与该陶瓷板的该底表面相邻的环状区域中。该外加热元件的外直径是从该陶瓷板的环状加热器退缩区域嵌入。该环状加热器退缩区域介于该凸起顶表面的该外直径与该外加热元件的该外直径之间。该基板包括多个冷却通道。该多个冷却通道被设置在该内加热元件下方、该外加热元件下方以及该环状加热器退缩区域下方。该多个冷却通道中的每一者被配置成让冷却流体流动以在该陶瓷板的该环状加热器退缩区域中产生热传导冷却。
[0014]在另一实施方案中，公开了对静电卡盘的区域进行热冷却的方法。该静电卡盘包括陶瓷板和基板。该方法包括在该基板与该陶瓷板之间提供内加热元件和外加热元件。该外加热元件的位置远离该陶瓷板的环状加热器退缩区域。该方法包括将冷却流体沿着该基
板中所设置的多个冷却通道流动，其中该多个冷却通道中的至少一者被设置在该环状加热器退缩区域下方，该冷却流体被配置成在该陶瓷板的该环状退缩区域中造成热冷却，以当衬底被设置在该静电卡盘上方时为该衬底提供冷边缘区域。该方法包括启动多个交流电(AC)加热器，这些AC加热器连接至该外加热元件及该内加热元件。该方法包括启动冷却器以在设定点温度进行操作。该启动该冷却器被配置成控制该冷却流体的流动而对该环状加热器退缩区域进行热冷却，其中该外加热元件不延伸进入该环状加热器退缩区域中。
[0015]本公开的其他方面及优点将从下方的实施方案并结合附图而变得明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种静电卡盘，其包括：基板；接合层，其设置在所述基板上方；陶瓷板，其具有设置在所述接合层上方的底表面，所述陶瓷板具有用于支撑衬底的凸起顶表面，所述凸起顶表面具有外直径；以及加热器，其被设置在所述陶瓷板的所述底表面与所述接合层之间，所述加热器包括内加热元件和外加热元件，所述内加热元件被配置在与所述陶瓷板的所述底表面相邻的中心圆形区域中，而所述外加热元件被配置在围绕着所述中心圆形区域并与所述陶瓷板的所述底表面相邻的环状区域中，其中所述外加热元件的外直径是从所述陶瓷板的环状加热器退缩区域嵌入，所述环状加热器退缩区域介于所述凸起顶表面的所述外直径与所述外加热元件的所述外直径之间；其中所述基板包括多个冷却通道，所述多个冷却通道被设置在所述内加热元件下方、所述外加热元件下方以及所述环状加热器退缩区域下方，且所述多个冷却通道中的每一者被配置成让冷却流体流动以在所述陶瓷板的所述环状加热器退缩区域中产生热传导冷却。2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述多个冷却通道被配置成在所述基板中循环所述冷却流体，其中所述多个冷却通道的外直径冷却通道被设置在所述环状加热器退缩区域下方。3.根据权利要求2所述的静电卡盘，其中所述外直径冷却通道具有形成在所述基板内的矩形形状，所述矩形形状的顶部部分在所述环状加热器退缩区域下方水平对准。4.根据权利要求2所述的静电卡盘，其中所述外直径冷却通道形成与所述接合层相邻且位于所述环状加热器退缩区域下方的界面壁。5.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中所述界面壁具有不小于约1mm且不大于约6mm的尺寸。6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述加热器被接合至所述陶瓷板的所述底表面。7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述接合层的厚度介于约0.1mm与小于约2mm之间。8.根据权利要求7所述的静电卡盘，其中所述接合层的厚度为约0.75mm。9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述环状加热器退缩区域介于约2mm与约10mm之间。10.根据权利要求2所述的静电卡盘，其中被设置在所述环状加热器退缩区域下方的所述多个冷却通道中的所述外直径冷却通道使得所述外直径冷却通道的至少一部分位于与所述陶瓷板的所述环状加热器退缩区域相对的所述基板的区域中。11.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述接合层被设置在所述基板与所述陶瓷板的所述环状...
【专利技术属性】
技术研发人员：安巴理什，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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