靜電夾盤的制作方法
【專利摘要】在此提供靜電夾盤的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，一種用于支撐與保持具有給定寬度的基板的靜電夾盤可包括：介電構(gòu)件，具有支撐表面，該支撐表面被配置成支撐具有給定寬度的基板；電極，設(shè)置在該介電構(gòu)件內(nèi)位于該支撐表面下方，并且從該介電構(gòu)件的中心向外延伸至超過該基板的外周邊的區(qū)域，該外周邊由該基板的該給定寬度所界定；RF電源，耦接該電極；以及DC電源，耦接該電極。
【專利說明】靜電夾盤
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例大體上關(guān)于半導(dǎo)體的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)明人已觀察到，用于在等離子體處理腔室(例如蝕刻腔室)中固定基板的習(xí)知靜電夾盤可能會(huì)于基板邊緣附近產(chǎn)生工藝的不均勻。這樣的工藝不均勻一般是因用于制造靜電夾盤的部件(例如處理套組)的材料與基板的電性質(zhì)與熱性質(zhì)有所差異而引發(fā)。再者，發(fā)明人已觀察到，習(xí)知的靜電夾盤一般在基板上方產(chǎn)生不均勻的電磁場，該不均勻的電磁場引發(fā)待形成的等離子體具有一種等離子體鞘(plasma sheath),該等離子體鞘于基板邊緣附近朝向基板偏折(bend)。發(fā)明人已進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，此般等離子體鞘的偏折導(dǎo)致轟擊基板的離子軌道(trajectory)在基板邊緣附近相較于基板中央有所差異，因而引發(fā)基板的不均勻蝕刻，故影響整體臨界尺寸的均勻性。
[0003]因此，發(fā)明人已提供一種改良的靜電夾盤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在此提供靜電夾盤的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，一種用于支撐與保持具有給定寬度的基板的靜電夾盤可包括:介電構(gòu)件，具有支撐表面，該支撐表面被配置成支撐具有給定寬度的基板；電極，設(shè)置在該介電構(gòu)件內(nèi)位于該支撐表面下方，并且從該介電構(gòu)件的中心向外延伸至超過該基板的外周邊的區(qū)域，該外周邊由該基板的該給定寬度所界定；RF電源，耦接該電極；以及DC電源，耦接該電極。
[0005]一些實(shí)施例中，一種用于支撐與保持具有給定寬度的基板的靜電夾盤可包括--第一電極，設(shè)置在靜電夾盤的介電構(gòu)件內(nèi)且通過中央軸線，該中央軸線垂直該靜電夾盤的支撐表面；第二電極，設(shè)置在該介電構(gòu)件內(nèi)并且至少部分位在該第一電極的徑向上外側(cè)處，其中該第二電極徑向向外延伸至超過該基板的外周邊的區(qū)域，該外周邊由該基板的該給定寬度所界定；各耦接該第一電極的RF電源與DC電源；以及耦接該第二電極的RF電源。
[0006]下文中描述本發(fā)明的其他與進(jìn)一步的實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過參考描繪于附圖中的本發(fā)明的說明性實(shí)施例，能了解于上文中簡要總結(jié)及于下文中更詳細(xì)討論的本發(fā)明的實(shí)施例。然而應(yīng)注意附圖僅說明此發(fā)明的典型實(shí)施例，因而不應(yīng)將這些附圖視為限制本發(fā)明的范疇，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等效實(shí)施例。
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例適合與本發(fā)明的靜電夾盤一并使用的處理腔室。
[0009]圖2至圖4分別描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的靜電夾盤。
[0010] 為了助于理解，如可能則使用相同的元件符號標(biāo)注共通于這些附圖的相同元件。這些附圖并未按照比例尺繪制，且可為了清楚起見而經(jīng)過簡化。應(yīng)考量一個(gè)實(shí)施例的元件與特征可有利地結(jié)合于其他實(shí)施例，而無需進(jìn)一步記載?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例提供用于處理基板的靜電夾盤。本發(fā)明的靜電夾盤可有利地助于在等離子體處理工藝(例如蝕刻工藝)期間于設(shè)置在靜電夾盤頂上的基板上方產(chǎn)生均勻的電磁場，從而減少或消除基板上方形成的等離子體的等離子體鞘的偏折，故防止基板的不均勻蝕刻。本發(fā)明的靜電夾盤可進(jìn)一步有利地在基板邊緣附近提供均勻的溫度梯度，因此減少與溫度相關(guān)的工藝不均勻，并且相較于習(xí)知上所用的靜電夾盤提供改良的臨界尺寸均勻性。發(fā)明人已觀察到本發(fā)明的設(shè)備在許多應(yīng)用中特別實(shí)用，這些應(yīng)用諸如32nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)(及以下)的器件的制造上所用的蝕刻工藝腔室，該蝕刻工藝?yán)绻杌驅(qū)w蝕刻工藝或類似工藝，該些應(yīng)用或諸如為圖案化工藝，例如雙重圖案化或多重應(yīng)用，但范疇非以此為限。
[0012]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的具有靜電夾盤的說明性處理腔室100。該處理腔室100可包含腔室主體102，該腔室主體102具有基板支撐件108，該基板支撐件108包含靜電夾盤109以保持基板110且在一些實(shí)施例中將溫度分布曲線賦予基板110。示范性處理腔室可包括DPSk、ENABLERk、SIGMA?、ADVANTEDGE?、或類似處理腔室，這些腔室可購自美國加州的圣克拉拉的應(yīng)用材料公司。應(yīng)考慮其他適合的腔室可合適地根據(jù)在此提供的教示進(jìn)行修飾，所述其他適合的腔室包括購自其他制造商的腔室。雖然將處理腔室100描述成具有特殊配置方式，然而此述的靜電夾盤也可用在具有其他配置方式的處理腔室中。
[0013]腔室主體102具有內(nèi)部容積107，該內(nèi)部容積可包括處理容積104與排放容積106。該處理容積104可被界定在例如基板支撐件108與一或更多個(gè)氣體入口之間，該基板支撐件108設(shè)置在該處理腔室102內(nèi)，用于在處理期間于該基板支撐件108上支撐基板110，該一或更多個(gè)氣體入口諸如設(shè)置在期望的位置處的噴頭114及/或噴嘴。
[0014]基板110可經(jīng)由腔室主體102的壁中的開口 112進(jìn)入處理腔室100。該開口 112可經(jīng)由狹縫閥118或其他機(jī)構(gòu)選擇性密封，以選擇性提供穿過開口 112進(jìn)出處理腔室100的內(nèi)部?；逯渭?08可耦接舉升機(jī)構(gòu)134，該舉升機(jī)構(gòu)134可將基板支撐件108的位置控制在下方位置(如圖所示)及可選擇的上方位置之間，該下方位置適合用于將基板經(jīng)由開口 112傳送進(jìn)出腔室，而該上方位置適合用于處理。該處理位置可經(jīng)選擇以使用于特定處理步驟的工藝均勻性最大化。當(dāng)在升高的處理位置的至少一個(gè)時(shí)，基板支撐件108可設(shè)置在開口 112上方以提供對稱的處理區(qū)域。
[0015]該一或更多個(gè)氣體入口(例如噴頭114)可耦接氣體供應(yīng)器116，以提供一或更多個(gè)處理氣體進(jìn)入處理腔室102的處理容積104。盡管圖1中顯示噴頭114，然而可設(shè)置額外或替代的氣體入口，諸如設(shè)置在頂壁142中或在處理腔室102側(cè)壁上的噴嘴或入口，或者該噴嘴或入口位在適合將期望中的氣體提供至處理腔室102的其他位置，所述其他位置諸如處理腔室的基座、基板支撐件的周邊、或類似位置。
[0016]一或更多個(gè)等離子體電源(圖中顯示一個(gè)RF電源148)可耦接處理腔室102以經(jīng)由一或更多個(gè)各別的匹配網(wǎng)絡(luò)(圖中顯示一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)146)供應(yīng)RF功率給上電極(例如噴頭114)。在一些實(shí)施例中，該處理腔室100可利用感應(yīng)耦合的RF功率以供處理。例如，處理腔室102可具有由介電材料制成的頂壁142以及介電噴頭114。該頂壁142可實(shí)質(zhì)上平坦，雖然也可利用其他類型的頂壁，諸如圓頂形狀的頂壁或類似物。一些實(shí)施例中，包含至少一個(gè)感應(yīng)線圈元件的天線(圖中未示)可設(shè)置在頂壁142上方。該感應(yīng)線圈元件透過一或更多個(gè)各別的匹配網(wǎng)絡(luò)(例如匹配網(wǎng)絡(luò)146)耦接一或更多個(gè)RF電源(例如RF電源148)。該一或更多個(gè)等離子體源能夠以約2MHz及/或約13.56MHz或更高頻率(諸如27MHz及/或60MHz)的頻率產(chǎn)生高達(dá)5000W的功率。一些實(shí)施例中，兩個(gè)RF電源可透過各別的匹配網(wǎng)絡(luò)耦接感應(yīng)線圈元件，以提供頻率為例如約2MHz與約13.56MHz的RF功率。
[0017]排放容積106可被界定在例如基板支撐件108與處理腔室102的底部之間。該排放容積106可流體地耦接排放系統(tǒng)120，或可視為排放系統(tǒng)120的一部分。該排放系統(tǒng)120大體上包括泵送氣室124與一或更多個(gè)導(dǎo)管，該導(dǎo)管將泵送氣室124耦接處理腔室102的內(nèi)部容積107 (且大體上耦接該排放容積104)。
[0018]每一導(dǎo)管具有耦接內(nèi)部容積107 (或在一些實(shí)施例中，為排放容積106)的入口 122以及流體地耦接泵送氣室124的出口(圖中未示)。例如，每一導(dǎo)管可具有一入口 122，該入口設(shè)置在處理腔室102的底壁或側(cè)壁的下方區(qū)域。一些實(shí)施例中，這些入口彼此之間實(shí)質(zhì)上等距相隔。
[0019]真空泵128可經(jīng)由泵送端口 126耦接泵送氣室124，以將排放氣體從處理腔室102泵送而出。真空泵128可流體地耦接排放出口 132，以如所需將排放物傳送至適當(dāng)?shù)呐欧盼锾幚碓O(shè)備。閥130 (例如閘閥或類似物)可設(shè)置在泵送氣室124中，以結(jié)合真空泵128的操作助于控制排放氣體的流速。雖然圖中顯示z方向運(yùn)動(dòng)的閘閥，然而可利用任何適合的、與工藝相容的閥來控制排放物的流動(dòng)。
[0020]一些實(shí)施例中，基板支撐件108可包括處理套組113，該處理套組113包含例如配置在基板支撐件108頂上的邊緣環(huán)111。存在邊緣環(huán)111時(shí)，該邊緣環(huán)111可將基板110固定在適合的位置以供處理及/或可保護(hù)底下的基板支撐件108以免在處理期間受損。該邊緣環(huán)111可包含適合固定基板110及/或保護(hù)基板支撐件108同時(shí)抵抗劣化的任何材料，該劣化是由于處理期間處理腔室100內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)境所致。例如，一些實(shí)施例中，該邊緣環(huán)111可包含石英(SiO2)。
[0021]一些實(shí)施例中，基板支撐件108可包括多個(gè)機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)用于控制基板溫度(諸如加熱及/或冷卻裝置)及/或用于控制基板表面附近的物種通量及/或離子能量。例如，一些實(shí)施例中，基板支撐件108可包括加熱器117 (例如電阻式加熱器)，該加熱器117由電源119供給電力，以助于控制基板支撐件108的溫度。在此實(shí)施例中，加熱器117可包含多個(gè)區(qū)塊，這些區(qū)塊可獨(dú)立操作以提供橫越基板支撐件108的選擇性的溫度控制。
[0022]—些實(shí)施例中,基板支撐件108可包含一種機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)保持或支撐基板110于基板支撐件108的表面上，該機(jī)構(gòu)諸如為靜電夾盤109。例如，在一些實(shí)施例中，該基板支撐件108可包括電極140。在一些實(shí)施例中，該電極140 (例如導(dǎo)電篩(conductive mesh))可耦接一或更多個(gè)電源。例如，電極140可耦接夾持電源137，該夾持電源137諸如為DC或AC的電源供應(yīng)器。一些實(shí)施例中，電極140 (或基板支撐件中不同的電極)可透過匹配網(wǎng)絡(luò)136稱接偏壓電源138。一些實(shí)施例中，電極140可嵌在靜電夾盤109的一部分中。例如，靜電夾盤109可包含介電構(gòu)件，該介電構(gòu)件具有支撐表面，用于支撐具有給定寬度的基板，該給定寬度例如為200mm、300mm、或其他經(jīng)設(shè)計(jì)尺寸的娃晶圓或其他基板。在基板為圓形的實(shí)施例中，該介電構(gòu)件可以是碟的形式或圓盤(puck)(介電構(gòu)件)202，諸如圖2中所示。圓盤202可被板216支撐，該板216配置在基板支撐底座210頂上。一些實(shí)施例中，基板支撐底座210可包含導(dǎo)管212，該導(dǎo)管被配置成使工藝資源(例如RF或DC功率)發(fā)送到靜電夾盤109。圓盤202可包含任何適合用于半導(dǎo)體處理的絕緣材料，例如陶瓷，該陶瓷諸如鋁土(A1203)、氮化硅(SiN)、或類似物。
[0023]發(fā)明人已經(jīng)觀察到，具有處理套組(例如前述的邊緣環(huán))的習(xí)知上所使用的基板支撐件中，工藝的不均勻可能會(huì)于處理期間發(fā)生在接近基板邊緣處，這是由于用于制造處理套組與基板的材料在電性質(zhì)與熱性質(zhì)上有所差異所致。再者，發(fā)明人已觀察到，用在等離子體處理腔室(例如蝕刻腔室)中的習(xí)知靜電夾盤一般不會(huì)延伸超過設(shè)置在靜電夾盤上的基板的邊緣。然而，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，由于靜電夾盤不延伸超過基板邊緣，故該靜電夾盤在基板上方產(chǎn)生的電磁場會(huì)引發(fā)待形成于基板上方的等離子體具有在基板邊緣附近朝基板偏折的等離子體鞘。此般等離子體鞘的偏折導(dǎo)致轟擊基板的離子軌道在基板邊緣附近之處相較于在基板中央處有所差異，因而引發(fā)基板的不均勻蝕刻，故影響整體臨界尺寸的均勻性。
[0024]因此，在一些實(shí)施例中，靜電夾盤109的電極140可從圓盤202的中心或中心軸線211延伸至超過基板110的邊緣204的區(qū)域213。發(fā)明人已經(jīng)觀察到，透過延伸電極(導(dǎo)電篩)140超過基板110的邊緣204，可在基板110上方產(chǎn)生更均勻的電磁場，因此減少或消除等離子體鞘的偏折(如前文所述)，故限制或防止基板110的不均勻蝕刻。電極140可延伸超過基板110的邊緣任何適當(dāng)距離，該距離適于提供如前文所述的更均勻的電磁場，該距離例如為從低于約一毫米至數(shù)十毫米。一些實(shí)施例中，電極140可延伸于處理套組113下方。
[0025]一些實(shí)施例中，可將兩個(gè)或更多個(gè)電源(例如DC電源206與RF電源208)耦接電極140。在這樣的實(shí)施例中，DC電源206可提供夾持功率，以助于將基板110固定在靜電夾盤109頂上，而RF電源可提供處理功率(例如偏壓功率)給基板110，以助于在蝕刻工藝中引導(dǎo)離子朝向基板110。此為說明性質(zhì)，在一些實(shí)施例中，RF電源可提供多達(dá)約12000W的功率，而頻率為多達(dá)約60MHz，或者在一些實(shí)施例中，頻率為約400kHz，或在一些實(shí)施例中，頻率為約2MHz，或在一些實(shí)施例中，頻率為約13.56MHz ο
[0026]以替代的方式(或以結(jié)合的方式)，在一些實(shí)施例中，層215可設(shè)置在邊緣環(huán)111頂上。當(dāng)存在該層215時(shí)，該層215的導(dǎo)熱率可類似基板110的導(dǎo)熱率，因而提供基板110的邊緣附近的更均勻的溫度梯度，故進(jìn)一步減少工藝的不均勻(例如，上文所討論的不均勻)。該層215可包含任何具有與特定處理環(huán)境(例如蝕刻環(huán)境)相容的前述導(dǎo)熱率的材料。例如，一些實(shí)施例中，層215可包含碳化硅(SiC)、受摻雜的鉆石(例如摻雜有硼的鉆石)、或類似物。在層215包含受摻雜的材料(例如，受摻雜的鉆石)的實(shí)施例中，發(fā)明人已觀察到，可變化摻質(zhì)的量，以控制層215的導(dǎo)電率。透過控制層215的導(dǎo)電率，可在基板110上方產(chǎn)生更均勻的電磁場，因此減少或消除等離子體鞘的偏折，因而限制或防止基板110的不均勻蝕刻(如前文所述)。
[0027]一些實(shí)施例中，靜電夾盤109可包含設(shè)置在圓盤202內(nèi)的兩個(gè)分別的電極(例如，圖中顯示電極140與第二電極(導(dǎo)電篩)304)，如圖3所示。該第二電極304可由與電極140相同的材料所制造，或在一些實(shí)施例中，可由與電極140相異的材料所制造。此外，第二電極304可具有與電極140相同的密度，或在一些實(shí)施例中，具有與電極140相異的密度。一些實(shí)施例中，第二電極304可被設(shè)置成使得基板110至第二電極304的距離306與基板110至電極140的距離308相同或相異。
[0028]一些實(shí)施例中，第二電源302可耦接第二電極304，以提供功率給第二電極304。第二電源302可以是RF電源或DC電源。在第二電源302是RF電源的實(shí)施例中，第二電源304可以適合執(zhí)行期望工藝的任何頻率提供任何RF功率量，例如前文所討論的功率與頻率。透過設(shè)置第二電源302，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，可在基板110上方產(chǎn)生更均勻的電磁場(如前文所述)，因此減少或消除等離子體鞘的偏折(如前文所述)，因而限制或防止基板110的不均勻蝕刻。
[0029]或者，在一些實(shí)施例中，第二電極304可由用于供給電力給電極140的相同的電源(例如電源206、208)供給電力，如圖4中所示。在此實(shí)施例中，可變電容器或分路(dividercircuit)(顯示于402)可設(shè)置在電源206、208與第二電極304之間，以助于選擇性提供功率給額外電極。
[0030]因此，在此已提供一種靜電夾盤。本發(fā)明的靜電夾盤的實(shí)施例可有利地提供一種靜電夾盤，該靜電夾盤能夠在等離子體處理工藝(例如蝕刻工藝)期間于設(shè)置在靜電夾盤頂上的基板上方產(chǎn)生更均勻的電磁場，從而減少或消除基板上方形成的等離子體的等離子體鞘的偏折，故減少或防止基板的不均勻蝕刻。本發(fā)明的靜電夾盤可進(jìn)一步有利地在基板邊緣附近提供更均勻的溫度梯度，因此減少工藝的不均勻，并且相較于習(xí)知上所用的靜電夾盤提供改良的臨界尺寸的均勻性。
[0031]雖然前述內(nèi)容涉及本發(fā)明的實(shí)施例，然而可不背離本發(fā)明基本范疇設(shè)計(jì)其他與進(jìn)一步的本發(fā)明的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于支撐與保持具有給定寬度的基板的靜電夾盤，包含: 介電構(gòu)件，具有支撐表面，所述支撐表面被配置成支撐具有給定寬度的基板； 電極，設(shè)置在所述介電構(gòu)件內(nèi)位于所述支撐表面下方，并且從所述介電構(gòu)件的中心向外延伸至超過所述基板的外周邊的區(qū)域，所述外周邊如由所述基板的所述給定寬度所界定; RF電源，耦接所述電極；以及 DC電源，耦接所述電極。
2.一種用于支撐與保持具有給定寬度的基板的靜電夾盤，包含: 第一電極，設(shè)置在靜電夾盤的介電構(gòu)件內(nèi)且通過中央軸線，所述中央軸線垂直于所述靜電夾盤的支撐表面； 第二電極，設(shè)置在所述介電構(gòu)件內(nèi)并且設(shè)置成至少部分位在所述第一電極的徑向上外側(cè)處，其中所述第二電極徑向向外延伸至超過所述基板的外周邊的區(qū)域，所述外周邊如由所述基板的所述給定寬度所界定； 各耦接所述第一電極的RF電源與DC電源；以及 耦接所述第二電極的RF電源。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電夾盤，其特征在于，所述第一電極延伸至所述基板的邊緣附近的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求 2所述的靜電夾盤，其特征在于，耦接所述第二電極的所述RF電源與耦接所述第一電極的 所述RF電源是相同的RF電源。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電夾盤，進(jìn)一步包含可變電容器或分路，以選擇性將自所述RF電源所遞送的RF功率分路至所述第一電極與所述第二電極。
6.如權(quán)利要求2所述的靜電夾盤，其特征在于，耦接所述第二電極的所述RF電源與耦接所述第一電極的所述RF電源是不同的RF電源。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的靜電夾盤，其特征在于，所述介電構(gòu)件由鋁土(Al2O3)或氮化硅(SiN)所制造。
8.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的靜電夾盤，進(jìn)一步包含: 處理套組，設(shè)置在所述靜電夾盤頂上，以覆蓋所述介電構(gòu)件的多個(gè)部分，并且所述處理套組具有中央開口，所述中央開口對應(yīng)所述支撐表面；以及 導(dǎo)熱層，設(shè)置在所述處理套組頂上，其中所述導(dǎo)熱層具有導(dǎo)熱率，所述導(dǎo)熱率實(shí)質(zhì)上類似于待處理的基板的導(dǎo)熱率。
9.如權(quán)利要求8所述的靜電夾盤，其特征在于，所述處理套組由氧化硅(SiO2)所制造。
10.如權(quán)利要求8所述的靜電夾盤，其特征在于，所述導(dǎo)熱層包含碳化硅(SiC)或受摻雜的鉆石。
11.如權(quán)利要求8所述的靜電夾盤，其特征在于，發(fā)生以下任一情況: 所述電極延伸至所述處理套組下方的區(qū)域；或 所述第二電極延伸至所述處理套組下方的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的靜電夾盤，其特征在于，發(fā)生以下任一情況: 所述電極是導(dǎo)電篩；或 所述第一電極或所述第二電極的至少一個(gè)是導(dǎo)電篩。
13.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的靜電夾盤,進(jìn)一步包含: 板，設(shè)置在所述介電構(gòu)件下方，以支撐所述介電構(gòu)件；以及 支撐底座，設(shè)置在所述板下方，以支撐所述板，所述底座具有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管設(shè)置在所述底座內(nèi)，以將 來自所述RF電源和所述DC電源的電力傳送經(jīng)過所述支撐底座。
【文檔編號】B23Q3/15GK103890928SQ201280051925
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】S·巴納, V·托多羅, D·盧博米爾斯基 申請人:應(yīng)用材料公司