由液体控制的多区基片支座改进的基片温度控制制造技术

提供了一种应用于等离子体处理设备的反应室内的基片支座。该基片支座包括底部元件和覆于该底部元件上的热传递元件。该热传递元件具有多个分区以单独地加热和冷却该热传递元件的每一个分区。该热传递元件上覆盖有静电卡盘。该静电卡盘具有用于在该等离子体处理设备的反应室内支撑基片的支撑面。冷液体源和热液体源与每一个分区内的流道流体连通。阀装置通过调整流通于流道中的热液体相对于冷液体的混合比来独立地控制液体的温度。在另一种具体实施方式中，沿供应管路和传输管路设置的加热元件对来自于液体源的液体在其流通进入流道之前进行加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由液体控制的多区基片支座改进的基片温度控制
技术介绍
通过蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子移植、防蚀涂层移除技术，等离子体处理设备应用于处理基片中。应用于等离子体处理中的一种类型的等离子体处理设备，包括下电极和顶部封闭的反应室。电极之间产生电场将工艺气体激活为等离子状态用以处理反应室中的基片。由于特征尺寸的缩小和新材料的应用，需要改进等离子体处理设备以控制等离子体处理的条件。
技术实现思路
在一种具体实施方式中，提供了一种用于等离子体处理设备的反应室内的基片支座。该基片支座包括底部元件和覆盖于该底部元件上的热传递元件。该热传递元件具有多个分区，至少包括内设第一流道的第一分区和内设第二流道的第二分区，通过流道液体能够流通以单独地加热和冷却该热传递元件的第一分区和第二分区。静电卡盘覆于该热传递元件之上，该静电卡盘具有用于在等离子体处理设备的反应室内支撑基片的支撑面。冷液体源和热液体源流体连通于第一流道和第二流道。阀装置通过调整流通于第一流道和第二流道中的热液体相对于冷液体的混合比，来独立地控制第一分区和第二分区中的液体的温度。控制器通过控制阀装置来调整第一流道和第二流道中的热液体相对于冷液体的混合比，以独立地控制第一分区和第二分区中的温度。在另一种具体实施方式中，提供了一种等离子体处理过程中控制半导体基片温度的方法。如前所述，基片支撑于基片支座上，并且与该多个分区热接触。在这种方法中，液体流经第一流道和第二流道，测量第一分区的温度，并且流经第一流道的液体的温度为(a) 如果第一分区的温度低于目标温度，则通过增加热液体相对于冷液体的混合比来提高；或者(b)如果第一分区的温度高于目标温度，则通过减少热液体相对于冷液体的混合比来降低。同样地，测量第二分区的温度，并且流经第二流道的液体的温度为(a)如果第二分区的温度低于目标温度，则通过增加热液体相对于冷液体的混合比来提高；或者(b)如果第二分区的温度高于目标温度，则通过减小热液体相对于冷液体的混合比来降低。优选地，第一分区的方位温度差小于5°C。在另一种具体实施方式中，提供了一种应用于等离子体处理设备的反应室内的基片支座。该基片支座包括底部元件和覆盖于该底部元件上的热传递元件。该热传递元件具有设有第一流道的第一分区和设有第二流道的第二分区。该流道适用于流通流体，以单独地加热和冷却该热传递元件的每一个分区。第一共用管路与该第一流道流体连通，第二共用管路与该第二流道流体连通。第一阀与该第一共用管路和连通于热液体源的第一供应管路流体连通。该第一阀用于控制来自于该热液体源的热液体通过该第一共用管路的流量。 第二阀与该第一共用管路和连通于冷液体源的第二供应管路流体连通。该第二阀用于控制来自于该冷液体源的冷液体通过该第一共用管路的流量。第三阀与该第二共用管路和连通于该热液体源的该第一供应管路流体连通。该第三阀用于控制该热液体通过该第二共用管路的流量。第四阀与该第二共用管路和连通于该冷液体源的该第二供应管路流体连通。该第四阀用于控制该冷液体流经该第二共用管路的流量的总量。控制器用于独立地控制该第一阀和该第二阀以使该热液体相对于该冷液体的第一混合比适应于该第一流道；并且控制该第三阀和该第四阀以使该热液体相对于该冷液体的第二混合比适应于该第二流道。该热传递元件上覆盖有静电卡盘。该静电卡盘具有用于在该等离子体处理设备的反应室内支撑基片的支撑面。在另一种具体实施方式中，提供了一种应用于等离子体处理设备的反应室内的基片支座。该基片支座包括底部元件和覆于该底部元件上的热传递元件。该热传递元件具有内设第一流道的第一分区和内设第二流道的第二分区。流道用于流通液体，以单独地加热和冷却该热传递元件的每一个分区。供应管路与该第一流道和液体源流体连通。第一加热元件沿该供应管路设置。该第一加热元件用于将来自于该液体源的液体在流通进入该第一流道之前加热到第一温度。第一流道和第二流道流体连通于第一传输管路。该第一传输管路用于使液体从该第一流道流动到该第二流道。第二加热元件沿该第一传输管路设置。该第二加热元件用于将液体在流通入该第二流道前加热到第二温度。控制器通过调整每一个加热元件的功率控制每一个加热元件以独立地控制每一个分区的温度。该热传递元件上覆盖有静电卡盘。该静电卡盘设有支撑面以在等离子体处理设备的反应室内支撑基片。附图说明图1为等离子体处理设备的一种典型的具体实施方式的剖视图。图2为一种电感耦合等离子体处理设备的剖视图。图3为基片支座的一种具体实施方式的剖视图。图4为包括延伸通过热传递元件的部分层厚的隔热层的基片支座的一种附加的具体实施方式的剖视图。图5为不包括隔热层的基片支座的一种附加的具体实施方式的剖视图。图6为图3所示的基片沿剖切线C-C'剖切后的剖视图。图7为热传递元件的一种具体实施方式的局部剖视图，包括冷液体源，热液体源， 阀装置和控制器。图8A为热传递元件的另一种具体实施方式的局部剖视图，包括冷液体源，热液体源、阀装置和控制器。图8B为图8A所示的热传递元件的具体实施方式的局部剖视图，包括与冷液体源和/或热液体源连通的回流管路。图9为热传递元件的另一种具体实施方式的局部剖视图，包括液体源，加热元件和传输管路。图10阐释了等离子体处理中半导体基片的三种典型的中心到边缘的温度分布。 具体实施例方式为了提高等离子体处理设备中基片的等离子体处理过程的均勻性，需要在发生材料沉积和/或蚀刻的基片的暴露表面控制温度分布。在等离子体蚀刻过程中，基片温度和 /或基片暴露表面的化学反应比率的改变可能导致基片蚀刻比率以及蚀刻选择性和各向异性发生不良变化。在材料沉积过程比如CVD处理中，沉积过程中的基片的温度能够对沉积于基片上的材料的沉积速率、构成和性能产生显著的影响。图1示出了一种典型的用于蚀刻的半导体材料等离子体处理设备100。等离子体处理设备100包括反应室102，该反应室102包括基片支座104，在等离子体处理过程中基片106支撑于该基片支座104上。反应室102内部的用于支撑基片106的基片支座104可以包括固定装置，优选为静电卡盘，在处理过程中该固定装置用于固定基片支座104上的基片106。图1所示的典型的等离子体处理设备100包括喷淋电极装置，该喷淋电极装置具有形成反应室102室壁的顶板108和附着于该顶板108的喷淋电极110。气体供应112通过喷淋电极110向反应室102的内部提供工艺气体。喷淋电极110包括多个气体通道114， 气体通道114延伸穿过喷淋电极110的层厚将工艺气体注入于等离子体反应室102中的位于喷淋电极110和基片支座104之间的空间中。气体供应112可以包括内部供应管路和外部供应管路，在设置双重分区气体供应的情况下供应喷淋电极110的中心区域和外部区域。工艺气体流经喷淋电极110并且进入反应室102的内部。然后，通过能源116A比如驱动喷淋电极Iio的射频(RF)源，和/或能源116B在一个或一个以上从约0. 3MHZ到约 600MHZ (例如，2MHZ，13. 56MHZ，60MHZ)的频率下，驱动基片支座104中的频率为一个或一个以上从约0. 3MHZ到约600MHZ (例如，2MHZ，13. 56MHZ，60MHZ)的电极，将等离子体处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种应用于等离子体处理设备的反应室中的基片支座，所述基片支座包括：底部元件；覆于所述底部元件上的热传递元件，所述热传递元件设有多个分区，所述多个分区至少包括内设第一流道的第一分区和内设第二流道的第二分区，液体通过所述分区流通以单独地加热和冷却所述热传递元件的所述第一分区和所述第二分区；覆于所述热传递元件上的静电卡盘，所述静电卡盘设有用于在所述等离子体处理设备的反应室中支撑基片的支撑面；与所述第一流道和所述第二流道流体连通的冷液体源和热液体源；通过调整流通于所述第一流道和所述第二流道的所述热液体相对于所述冷液体的混合比，独立地控制所述第一分区和所述第二分区内液体温度的阀装置；通过控制所述阀装置来调整所述第一流道和所述第二流道内所述热液体相对于所述冷液体的混合比，以独立地控制所述第一分区和所述第二分区的温度的控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈梅特·辛格，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US