一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件的製作方法
2023-10-18 06:08:59 1
專利名稱：一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體器件的製造領域，尤其涉及一種控制基座外緣聚焦環溫度的技術領域。
背景技術：
等離子處理裝置利用真空反應室的工作原理進行半導體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應室的工作原理是在真空反應室中通入含有適當刻蝕劑或澱積源氣體的反應氣體，然後再對該真空反應室進行射頻能量輸入，以激活反應氣體，來點燃和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上澱積材料層，進而對半導體基片和等離子平板進行加工。在等離子處理裝置中，設置了一個承載基片的載置臺，在載置臺的外圍部分通常設置了一個聚焦環。聚焦環一般設置在基片的外圍，並包圍基片，用以調節等 離子體刻蝕室內的電場強度，從而保證晶片中心區域和邊緣區域刻蝕的均勻性。聚焦環能提高製程的均勻性(uniformity)。隨著反應的進行，在等離子體的作用下，基座和聚焦環的溫度會不斷升高，為了保證待處理晶片的刻蝕均勻性，基座內部設置有維持基座溫度恆定的冷卻系統，為了降低聚焦環的溫度，現有技術中採用各種方案來提高聚焦環的熱量傳遞，其中包括在聚焦環下方設置導熱層等方法。現有技術方案能在一定程度上增加聚焦環的冷卻速度，然而，由於聚焦環的溫度恆定對於整個刻蝕反應的均勻性有很大影響，必須要始終控制聚焦環的溫度恆定，即最大效率的增加聚焦環的冷卻速度。
實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件，所述控制基座外緣聚焦環溫度的組件位於等離子體處理室內，所述等離子體處理室內包括一基座，用以支撐待加工晶片，所述待加工晶片外緣環繞設置一聚焦環，所述聚焦環包括一上表面和一下表面，所述上表面與所述等離子體處理室內的等離子體接觸，所述下表面下方設置一導熱環，所述導熱環坐落於所述基座上，所述聚焦環的下表面與所述導熱環之間設置第一導熱墊，所述第一導熱墊的厚度小於2毫米；所述導熱環與所述基座之間設置第二導熱墊，所述第二導熱墊的厚度小於2毫米。所述第一導熱墊和所述第二導熱墊包括彈性娃膠材料。由於彈性娃膠材料具有一定的彈性和黏粘性，能極好的和上下接觸面貼合。所述的導熱環包括陶瓷材料，在很好的傳導熱量的同時避免了對所述等離子體刻蝕室內的電場造成幹擾。進一步的，所述第一導熱墊的厚度小於0. 2毫米，所述第二導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米。進一步的，所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述導熱環上形成一凹面，所述凹槽的凹面上設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述第二導熱墊與所述基座接觸，所述凹槽的凹入深度小於第二導熱墊的厚度。進一步的，所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述基座的接觸面上形成一凹面，所述凹槽的凹面上設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述第二導熱墊另一面與所述導熱環接觸，所述凹槽的凹入深度小於第二導熱墊的厚度。進一步的，所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述導熱環和所述基座的接觸面上分別形成一上下對應的凹面，所述凹槽的兩個凹面之間設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述兩個凹面凹入深度之和小於第二導熱墊的厚度。進一步的，所述的凹槽寬度小於所述導熱環的寬度。進一步的，所述的導熱環外緣設有一臺階，所述臺階上設置一具有一定重量的絕緣環。進一步的，所述第一導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，所述第二導熱墊的厚度小於0. 2毫米。進一步的，所述第一導熱墊的厚度小於0.2毫米，所述第二導熱墊的厚度也小於0. 2暈米。進一步的，所述第一導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，所述第二導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米。本實用新型的優點在於通過在所述聚焦環下方設置多層導熱層，最大效率的保證聚焦環的熱量快速傳遞到所述基座上，由於所述基座內部設置有冷卻系統，所述聚焦環的熱量傳遞到所述基座後可以被基座內的冷卻系統帶走，從而可以保持所述基座溫度控制在要求範圍內。本實用新型在聚焦環下方設置一包含陶瓷材料的導熱環，在很好的傳導熱量的同時避免了對所述等離子體刻蝕室內的電場造成幹擾；在所述聚焦環和所述導熱環之間設置第一導熱墊，在所述導熱環與所述基座之間設置第二導熱墊，所述第一導熱墊和第二導熱墊包括彈性矽膠材料，由於彈性矽膠材料具有一定的彈性和黏粘性，能極好的和上下接觸面貼合，從而使得熱量迅速的向下傳遞到所述基座上，提高了所述聚焦環的熱傳導效率，有效的控制了所述聚焦環的溫度，使得等離子體處理室內的刻蝕過程均勻性得到提聞。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯圖I示出本實用新型所述的等離子體處理室結構示意圖；圖2示出本實用新型所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件的結構示意圖；圖3示出本實用新型所述的另一實施例的控制基座外緣聚焦環溫度的組件的結構示意圖；圖4示出本實用新型所述的另一實施例的控制基座外緣聚焦環溫度的組件的結構示意圖；[0023]圖5示出本實用新型所述的另一實施例的控制基座外緣聚焦環溫度的組件的結構示意具體實施方式
本實用新型描述了一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件，位於等離子體處理室100內，等離子體處理室100內包括一基座20，用以支撐待加工晶片30，基座20同時作為等離子體處理室100的下電極；晶片30上方設置一氣體噴淋頭40，同時作為等離子體處理室100的上電極，氣體噴淋頭40同時連接反應氣體源120。上電極40和下電極20之間產生刻蝕所需的等離子體110。待加工晶片30外緣環繞設置一聚焦環10，聚焦環10包括一上表面IOa和一下表面10b，上表面IOa與等離子體處理室100內的等離子體110接觸，下表面IOb下方設置一導熱環14，導熱環14坐落於基座20上，導熱環14包括陶瓷材料，便於聚
焦環的熱量快速的向下傳遞同時又不影響等離子體處理室100內的電場分布。在聚焦環10的下表面IOb與導熱環14之間設置第一導熱墊12，在導熱環14與基座20之間設置第二導熱墊16,第一導熱墊12和第二導熱墊16包括彈性娃膠材料，由於彈性矽膠材料具有一定的彈性和黏粘性，能極好的和上下接觸面貼合，從而使得熱量迅速的向下傳遞到基座20上，提高了聚焦環10的熱傳導效率。第一導熱墊12和第二導熱墊16的厚度在0到2毫米之間；不同實施例可以選擇不同厚度的導熱墊，在實際應用中，導熱墊的厚度越小，導熱性能越好，然而，導熱墊使用一定時間後由於老化等原因需要更換，而厚度太小的導熱墊由於很難成型給更換帶來了不便。在本實施例中，第一導熱墊12的厚度小於0. 2毫米，為一層薄薄的導熱膜；第二導熱墊16的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，厚度大於第一導熱墊12的厚度。隨著導熱墊厚度的增加，為了使得第二導熱墊16的導熱效果更好，可以在第二導熱墊16上增加作用力，使得第二導熱墊16與導熱環14和基座20之間的接觸面更好的貼合。然而由於彈性矽膠材料的導熱係數隨著對其施加的作用力的不同而變化，為了在快速傳遞熱量的同時，實現第二導熱墊16的導熱係數可控，可以在導熱環14的下表面設置一具有一定寬度的凹槽18，第二導熱墊16的上表面16a和凹槽18在導熱環14上的凹面18a相接觸，第二導熱墊16的下表面16b和基座20的上表面20a相接觸。凹槽18的寬度小於等於導熱環14的寬度，凹槽18的凹入深度小於第二導熱墊16的厚度，從而作用在第二導熱墊16上的作用力可以對其進行壓迫，使其更好的和上下接觸面貼合。本實施例中，作用於第二導熱墊16的作用力主要為聚焦環10和導熱環14的壓力，由於作用於第二導熱墊16的壓力越大，導熱效果越好，為了增加作用於第二導熱墊16的壓力，可以在導熱環14的外緣設置一圈連續或者不連續的臺階22，在臺階22上設置一具有一定重量的絕緣環24。絕緣環24包括一個突出部分26坐落於臺階22上表面。絕緣環24的材料可以為陶瓷，氧化鋁等材質。同理,可以在基座20的上表面20a上設置凹槽19,第二導熱墊16的上表面16a和導熱環14的下表面14b相接觸,第二導熱墊16的下表面16b和凹槽19在基座20上的凹面19a相接觸。凹槽19的寬度小於等於導熱環14的寬度，凹槽19的凹入深度小於第二導熱墊16的厚度，從而作用在第二導熱墊16上的作用力可以對其進行壓迫，使其更好的和上下接觸面貼合。[0030]同理，可以分別在導熱環14的下表面14b和基座20的上表面20a上設置上下對應的兩個凹槽18』和19』。第二導熱墊16的上表面16a和凹槽18』在導熱環14上的凹面18a』相接觸，第二導熱墊16的下表面16b和凹槽19在基座20上的凹面19a』相接觸。凹槽18』和凹槽19』的凹入深度之和小於第二導熱墊16的厚度。從而作用在第二導熱墊16上的作用力可以對其進行壓迫，使其更好的和上下接觸面貼合。在另外的實施例中，為了增大作用於第二導熱墊16上的作用力，可以在導熱環14上增加一個緊固裝置28，如將一個螺釘穿過導熱環14固定到基座20上，使得作用於第二導熱墊16上的作用力由上述實施例中的由單純的重力轉變為重力加擠壓力，更好的增加了第二導熱墊16上的作用力，提高了導熱效率，在不同的應用場合中，可以採用多種本領域技術人員容易想到的技術方案來增大作用於第二導熱墊16上的作用力，本實用新型不予窮舉，此處不再贅述。在另外的實施例中，第一導熱墊12的厚度小於0. 2毫米，第二導熱墊16的厚度也小於0. 2毫米。第二導熱墊16直接與導熱環14和基座20貼合，無需設置凹槽。
在另外的實施例中，第一導熱墊12的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，所述第二導熱墊的厚度小於0.2毫米。為了提高第一導熱墊的導熱效率，達到更好的導熱效果，可以在不改變等離子體處理室100內的電場的前提下，在聚焦環10上增加作用力，使得第一導熱墊12更好的和上下接觸面貼合。同上述實施例，可以在聚焦環10或導熱環14上設置安裝第一導熱墊12的凹槽，不再贅述。在另外的實施例中，第一導熱墊12的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，第二導熱墊16的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米。同上述實施例，可以在聚焦環10或導熱環14或基座20上設置安裝第一導熱墊12和第二導熱墊16的凹槽，同時在不影響等離子體處理室100內的電場的前提下，增加作用於聚焦環10或者導熱環14上的作用力，如設置一定重量的絕緣環或者設置螺釘等緊固裝置，具體設置方式如上述實施例，不再贅述。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護範圍應當以本實用新型權利要求所界定的範圍為準。
權利要求1.一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件，位於一等離子體處理室內，所述等離子體處理室內包括一基座，用以支撐待加工晶片，所述待加工晶片外緣環繞設置一聚焦環，所述聚焦環包括一上表面和一下表面，所述上表面與等離子體處理室內的等離子體接觸，所述下表面下方設置一導熱環，所述導熱環坐落於所述基座上， 其特徵在於所述聚焦環的下表面與所述導熱環之間設置第一導熱墊，所述第一導熱墊的厚度小於2毫米；所述導熱環與所述基座之間設置第二導熱墊，所述第二導熱墊的厚度小於2毫米。
2.根據權利要求I所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述第一導熱墊和所述第二導熱墊包括彈性矽膠材料。
3.根據權利要求I所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述第一導熱墊的厚度小於0. 2毫米，所述第二導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米。
4.根據權利要求3所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述導熱環上形成一凹面，所述凹槽的凹面上設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述第二導熱墊與所述基座接觸，所述凹槽的凹入深度小於第二導熱墊的厚度。
5.根據權利要求3所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述基座的接觸面上形成一凹面，所述凹槽的凹面上設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述第二導熱墊另一面與所述導熱環接觸，所述凹槽的凹入深度小於第二導熱墊的厚度。
6.根據權利要求3所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述的導熱環與所述基座的接觸面之間設置一具有一定寬度的凹槽，所述凹槽在所述導熱環和所述基座的接觸面上分別形成一上下對應的凹面，所述凹槽的兩個凹面之間設置可自由拆卸的第二導熱墊，所述兩個凹面凹入深度之和小於第二導熱墊的厚度。
7.根據權利要求4、5或6所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於 所述的凹槽寬度小於所述導熱環的寬度。
8.根據權利要求4、5或6所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於 所述的導熱環外緣設有一臺階，所述臺階上設置一具有一定重量的絕緣環。
9.根據權利要求I所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述第一導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，所述第二導熱墊的厚度小於0. 2毫米。
10.根據權利要求I所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述第一導熱墊的厚度小於0. 2毫米，所述第二導熱墊的厚度也小於0. 2毫米。
11.根據權利要求I所述的控制基座外緣聚焦環溫度的組件，其特徵在於所述第一導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米，所述第二導熱墊的厚度大於0. 2毫米，小於2毫米。
專利摘要本實用新型公開了一種控制基座外緣聚焦環溫度的組件，所述組件位於等離子體處理室內，所述等離子體處理室內包括一基座，用以支撐待加工晶片，所述待加工晶片外緣環繞設置一聚焦環，所述聚焦環下方設置一導熱環，所述聚焦環的下表面與所述導熱環之間設置第一導熱墊，所述導熱環與所述基座之間設置第二導熱墊。通過在所述聚焦環下方設置多層導熱層，最大效率的保證聚焦環的熱量快速傳遞到所述基座上，由於所述基座內部設置有冷卻系統，所述聚焦環的熱量傳遞到所述基座後可以被基座內的冷卻系統帶走，從而可以保持所述基座溫度控制在要求範圍內。
文檔編號H01L21/67GK202651058SQ20122032805
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者彭帆, 吳狄, 左濤濤 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司