本公開的實(shí)施方式大體涉及一種用于處理半導(dǎo)體基板的設(shè)備。更具體地，本公開的實(shí)施方式涉及一種用于等離子體腔室中的靜電卡盤。
背景技術(shù)：
：等離子體增強(qiáng)工藝、諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)工藝、等離子體浸沒離子注入工藝(P3I)和等離子體蝕刻工藝已在半導(dǎo)體處理中變得必不可少。等離子體在半導(dǎo)體裝置的制造中提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，由于降低的處理溫度，使用等離子體使得廣范圍的應(yīng)用成為可能，等離子體增強(qiáng)沉積對(duì)于高深寬比縫隙和高沉積速率具有出色的縫隙填充。在等離子體處理期間發(fā)生的一個(gè)問題是由于用于制造靜電卡盤和基板的部件的材料的不同電性質(zhì)和熱性質(zhì)而在基板的邊緣附近造成的工藝不均勻性。另外，由于RF駐波效應(yīng)，在基板上方的電磁場(chǎng)不均勻，從而導(dǎo)致形成具有等離子體鞘(sheath)(所述等離子體鞘在基板的邊緣附近朝基板彎曲)的等離子體。與基板中心處相比，等離子體鞘的這種彎曲導(dǎo)致在基板的邊緣附近轟擊基板的離子軌跡的差異，由此導(dǎo)致對(duì)基板的非均勻的處理，并且因此影響總臨界尺寸均勻性。因此，需要一種提供增強(qiáng)的基板邊緣電磁場(chǎng)和均勻等離子體性能的改進(jìn)的靜電卡盤。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本公開的實(shí)施方式提供一種用于支撐基板的改進(jìn)的靜電卡盤。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述靜電卡盤包括：卡盤主體，所述卡盤主體耦合到支撐桿，所述卡盤主體具有基板支撐表面；多個(gè)突片，所述多個(gè)突片遠(yuǎn)離所述卡盤主體的所述基板支撐表面突出，其中所述突片繞所述卡盤主體的圓周設(shè)置；電極，所述電極嵌入在所述卡盤主體內(nèi)，所述電極從所述卡盤主體的中心徑向延伸到超出所述多個(gè)突片的區(qū)域；以及RF電源，所述RF電源通過第一電連接耦合到所述電極。在另一實(shí)施方式中，所述靜電卡盤包括：主體，所述主體耦合到支撐桿，所述主體具有基板支撐表面；環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部遠(yuǎn)離所述基板支撐表面突出，所述環(huán)形肩部設(shè)置在所述主體的周邊；內(nèi)部電極，所述內(nèi)部電極嵌入在所述主體內(nèi)；內(nèi)部電極，所述內(nèi)部電極從所述主體的中心徑向延伸到所述環(huán)形肩部附近的區(qū)域；外部電極，所述外部電極嵌入在所述主體內(nèi)，所述外部電極徑向地設(shè)置在所述內(nèi)部電極的外部，所述外部電極在所述環(huán)形肩部下方徑向地延伸，其中所述外部電極相對(duì)地設(shè)置在所述內(nèi)部電極下方；導(dǎo)電連接件，所述導(dǎo)電連接件將所述內(nèi)部電極與所述外部電極連接；以及RF電源，所述RF電源通過第一電連接耦合到所述內(nèi)部電極。在又一實(shí)施方式中，所述靜電卡盤包括：卡盤主體，所述卡盤主體耦合到支撐桿，所述卡盤主體具有基板支撐表面；環(huán)形肩部，所述環(huán)形肩部遠(yuǎn)離所述基板支撐表面突出，所述環(huán)形肩部設(shè)置在所述卡盤主體的周邊；內(nèi)部電極，所述內(nèi)部電極嵌入在所述卡盤主體內(nèi)，所述內(nèi)部電極從所述卡盤主體的中心徑向延伸到所述環(huán)形肩部附近的區(qū)域；外部電極，所述外部電極嵌入在所述卡盤主體內(nèi)，所述外部電極徑向地設(shè)置在所述內(nèi)部電極的外部，所述外部電極在所述環(huán)形肩部下方徑向地延伸；以及第一電源，所述第一電源通過第一可變電容器耦合到所述外部電極，所述第一電源經(jīng)由第一電連接來向所述外部電極提供RF偏壓。附圖說明上文簡要概述且在下文更詳細(xì)地論述的本公開的實(shí)施方式可以參考附圖中描繪的本公開的說明性的實(shí)施方式進(jìn)行理解。然而，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅僅示出本公開的典型實(shí)施方式，并且因此不應(yīng)視為限制本公開的范圍，因?yàn)楸竟_可允許其他等效實(shí)施方式。圖1示出可用于實(shí)踐本公開的各種實(shí)施方式的示例性PECVD系統(tǒng)的截面圖。圖2A是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖2B示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖2C示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖3A至圖3C示出根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖4A至圖4B示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖5A至圖5B示出根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。為了促進(jìn)理解，已盡可能使用相同附圖標(biāo)記指定各圖所共有的相同元件。附圖并非按比例繪制并且可以出于清晰性的目的加以簡化。應(yīng)預(yù)見到，一個(gè)實(shí)施方式的元素和特征可有益地并入其他實(shí)施方式而無需進(jìn)一步的敘述。具體實(shí)施方式示例性腔室硬件圖1示出可用于實(shí)踐本公開的各種實(shí)施方式的示例性PECVD系統(tǒng)100的截面圖。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在本申請(qǐng)中描述PECVD系統(tǒng)，但本公開的設(shè)備也可應(yīng)用于使用靜電卡盤或基板支撐件的任何合適的等離子體工藝。PECVD系統(tǒng)100大體包括支撐腔室蓋104的腔室主體102。腔室蓋104可通過鉸鏈(未示出)附接到腔室主體102。腔室主體102包括側(cè)壁112和底壁116，側(cè)壁112和底壁116限定處理區(qū)域120。腔室蓋104可以包括穿過它設(shè)置的一或多個(gè)氣體分布系統(tǒng)108，用以將反應(yīng)氣體和清潔氣體遞送到處理區(qū)域120中。形成在側(cè)壁112中并且耦合到泵送系統(tǒng)164的周向泵送通道125被配置成將氣體從處理區(qū)域120排空并且控制處理區(qū)域120內(nèi)的壓力。兩個(gè)通道122和124形成在底壁116中。靜電卡盤的桿126穿過通道122。配置用于激活基板升降銷161的棒130穿過通道124。由陶瓷等制成的腔室襯里127設(shè)置在處理區(qū)域120中以保護(hù)側(cè)壁112免受腐蝕性的處理環(huán)境損害。腔室襯里127可由形成在側(cè)壁112中的突出物129支撐。多個(gè)排氣端口131可形成于腔室襯里127上。多個(gè)排氣端口131被配置以將處理區(qū)域120連接到泵送通道125。氣體分布系統(tǒng)108被配置成遞送反應(yīng)氣體和清潔氣體并且設(shè)置成穿過腔室蓋104以將氣體遞送到處理區(qū)域120中。氣體分布系統(tǒng)108包括氣體入口通道140，其將氣體遞送到噴淋頭組件142中。噴淋頭組件142包括環(huán)形底板148，所述環(huán)形底板148具有設(shè)置在面板146中間的擋板144。冷卻通道147形成在氣體分布系統(tǒng)108的底板148中，以在操作期間冷卻底板148。冷卻入口145將冷卻劑流體(諸如水等)遞送到冷卻通道147中。冷卻劑流體通過冷卻劑出口149離開冷卻通道147。腔室蓋104具有匹配通道以將氣體從一或多個(gè)氣體入口168、163、169通過遠(yuǎn)程等離子體源162遞送到定位在腔室蓋104的頂部上的氣體入口歧管167。PECVD系統(tǒng)100可以包括一或多個(gè)液體遞送源150以及配置成提供載氣和/或前驅(qū)氣體的一或多個(gè)氣源172。靜電卡盤128配置成支撐并固持待處理的基板。靜電卡盤128可以包括至少一個(gè)電極123，電壓被施加至所述至少一個(gè)電極123以將基板靜電地固定在所述靜電卡盤128上。電極123由經(jīng)由低通濾波器177連接到電極123的直流(DC)電源176供電。靜電卡盤128可為單極、雙極、三級(jí)、DC、交叉、帶狀等。在一個(gè)實(shí)施方式中，靜電卡盤128可移動(dòng)地設(shè)置在由耦合到桿126的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)103驅(qū)動(dòng)的處理區(qū)域120中。靜電卡盤128可以包括加熱元件(例如電阻元件)，以便將定位在所述靜電卡盤128上的基板加熱到期望的處理溫度?；蛘撸o電卡盤128可由外部加熱元件(諸如燈組件)加熱。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)103可包括線性致動(dòng)器、或電機(jī)和減速齒輪組件，以降低或升高處理區(qū)域120內(nèi)的靜電卡盤128。RF源165可通過阻抗匹配電路173耦合到噴淋頭組件142和電極123。噴淋頭組件142的面板146和可經(jīng)由高通濾波器(諸如電容器178)接地的電極123形成電容性等離子體生成器。RF源165向噴淋頭組件142提供RF能量以促進(jìn)在噴淋頭組件142的面板146與靜電卡盤128之間的電容性等離子體的生成。電極123提供用于RF源165和來自DC源176的電偏置兩者的接地路徑以允許對(duì)基板的靜電卡緊。RF源165可以包括高頻無線電頻率(HFRF)電源(例如13.56MHzRF發(fā)生器)和低頻無線電頻率(LFRF)電源(例如300kHzRF發(fā)生器)。LFRF電源提供低頻生成元件和固定匹配元件兩者。HFRF電源被設(shè)計(jì)成與固定匹配一起使用并調(diào)節(jié)遞送到負(fù)載的功率，從而消除關(guān)于正向和反射的功率的顧慮。在某些實(shí)施方式中，可在等離子體工藝期間監(jiān)測(cè)固定在靜電卡盤128上的基板的性質(zhì)。在某些實(shí)施方式中，可在等離子體工藝期間監(jiān)測(cè)固定在靜電卡盤128上的基板的平坦度。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過測(cè)量其上固定有基板的靜電卡盤128的特性來監(jiān)測(cè)固定在靜電卡盤128上的基板的平坦度。靜電卡盤128的特性可通過與面板146連接的傳感器174來測(cè)量。傳感器174可為連接在面板146與阻抗匹配電路173之間的VI探針。在一些實(shí)施方式中，傳感器174可配置成測(cè)量面板146與電極123之間的電容，因?yàn)槊姘?46與電極123之間的電容受到定位在面板146與電極123之間的基板121的平坦度影響。靜電卡盤(諸如靜電卡盤128)在設(shè)置在其上的基板變得較不平坦時(shí)可具有增加的電容電抗。當(dāng)基板并不平坦(例如因等離子體的熱量而變形)時(shí)，在基板與靜電卡盤128之間存在不均勻的空氣縫隙分布。因此，靜電卡盤中的基板的平坦度的變化導(dǎo)致等離子體反應(yīng)器的電容變化，這可通過靜電卡盤的假想阻抗的變化來度量。在這種情況下，傳感器174可配置成通過測(cè)量由面板146和電極123形成的電容器的電壓和電流來測(cè)量靜電卡盤128的阻抗，由此監(jiān)測(cè)固定在靜電卡盤128上的基板的平坦度。如圖1所示，傳感器174可連接到系統(tǒng)控制器175。系統(tǒng)控制器175可配置成計(jì)算和調(diào)整正在PECVD系統(tǒng)100中處理的基板121的平坦度。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器175可通過監(jiān)測(cè)靜電卡盤128的特性(諸如假想阻抗)來計(jì)算基板121的平坦度或夾持狀態(tài)。當(dāng)假想阻抗的測(cè)量指示基板121的平坦度減小時(shí)，系統(tǒng)控制器175可通過調(diào)節(jié)DC源176來增加夾持功率。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板121的減小的平坦度可由靜電卡盤128的負(fù)增長的假想阻抗來指示。示例性靜電卡盤圖2A是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方式的靜電卡盤208的示意性截面圖。靜電卡盤208可以用于替換圖1的靜電卡盤128。靜電卡盤208包括耦合到支撐桿226的卡盤主體228?？ūP主體228具有頂表面202，所述頂表面202被配置成在處理期間提供支撐并夾緊基板121。靜電卡盤208的卡盤主體228具有繞頂表面202的周邊設(shè)置的環(huán)形肩部236。環(huán)形肩部236設(shè)置在靜電卡盤208的周邊。環(huán)形肩部236遠(yuǎn)離頂表面202突出，并且被配置成將基板121的運(yùn)動(dòng)橫向約束在預(yù)定位置中。環(huán)形肩部236的高度可相對(duì)低于或大于基板121的厚度?？ūP主體228包括耦合到導(dǎo)電構(gòu)件286的單個(gè)電極223。電極223可以是基本上平行于基板121的導(dǎo)電網(wǎng)孔?？梢园慈魏闻渲没驁D案布置電極223，使得電極跨頂表面202均勻地分布。例如，可以按格狀、像素狀或點(diǎn)狀配置布置電極223。導(dǎo)電構(gòu)件286可為棒、管、線等，并由導(dǎo)電材料諸如鉬(Mo)、鎢(W)或具有基本上與構(gòu)成主體228的其他材料類似的膨脹系數(shù)的其他材料)制成。電極223可由導(dǎo)電材料(例如金屬，諸如銅、鎳、鉻、鋁和它們的合金)制成。在如圖所示一個(gè)實(shí)施方式中，靜電卡盤208使用單片電極223在電極223與基板121之間維持基本上均勻的電壓。具體來說，電極223從靜電卡盤208的中心延伸到超出基板121的邊緣的區(qū)域。電極223可以徑向地延伸并超出基板121的邊緣任何適合于提供更均勻的電磁場(chǎng)的距離。在一個(gè)實(shí)例中，電極223從靜電卡盤208的中心徑向地延伸到環(huán)形肩部236。在另一實(shí)例中，電極223從靜電卡盤208的中心徑向地延伸到環(huán)形肩部236下方的區(qū)域。通過使電極223延伸超出基板121的邊緣，可在基板121上方產(chǎn)生更均勻的電磁場(chǎng)237，這繼而使等離子體延伸超出基板的邊緣。因此，減少或消除等離子體鞘在基板邊緣附近朝向基板的彎曲(如在
背景技術(shù)：
中所論述)。電極223可耦合到一或多個(gè)電源。例如，電極223可耦合到卡盤電源278(諸如DC或AC電源)(經(jīng)由電連接281)，以有助于將基板121固定在靜電卡盤208上。在一些實(shí)施方式中，電極223可通過匹配網(wǎng)絡(luò)277耦合到RF電源276。RF功率可向基板121提供處理功率(例如偏置功率)，以有助于朝向基板121引導(dǎo)等離子體物質(zhì)。RF電源276可以在高達(dá)約60MHz、或在一些實(shí)施方式中約400kHz、或在一些實(shí)施方式中約2MHz、或在一些實(shí)施方式中約13.56MHz的頻率下提供高達(dá)約12000W的功率。電極223也可用作RF接地，其中RF功率通過電連接282耦合接地?？ūP主體228包括電介質(zhì)材料或由電介質(zhì)材料構(gòu)成，電介質(zhì)材料能夠在約-20℃到約850℃的溫度范圍(諸如約350℃到約700℃、例如約650℃)內(nèi)，將足夠的夾持力提供到基板。電介質(zhì)材料可以具有相對(duì)低的RF電場(chǎng)吸收，這允許從電極223發(fā)出的RF電場(chǎng)電容性地耦合通過電介質(zhì)。合適的材料可以包括但不限于氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅、碳化硼、氮化硼、氧化釔等。在一些實(shí)施方式中，卡盤主體228可以包括一或多個(gè)嵌入式加熱器288以向卡盤主體228提供熱量。來自加熱器288的熱量隨后轉(zhuǎn)移到基板121以增強(qiáng)制造工藝，諸如沉積工藝。加熱器288可或可不平行于電極223來定位。盡管加熱器288示為位于電極223下方的位置處，但是電極也可沿著與加熱器288相同的平面或在加熱器288上方設(shè)置。加熱器288可為單個(gè)連續(xù)金屬線或呈離散的金屬線的形式。加熱器288可以是適用于向靜電卡盤提供感應(yīng)加熱或電阻加熱的任何加熱裝置。加熱器288通過支撐桿226耦合到電源283以向加熱器288供電。電源283可以包括直流(DC)電源、交流(AC)電源或兩者的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，電源283是交流(AC)電源以向加熱器288提供AC信號(hào)。加熱器288可由電阻金屬、電阻金屬合金或兩者的組合構(gòu)成。用于加熱元件的適合的材料可以包括具有高熱電阻的那些材料，諸如鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)等等。也可利用熱性質(zhì)(例如熱膨脹系數(shù))基本上類似于構(gòu)成卡盤主體228的材料的熱性質(zhì)的材料制造加熱器288，以便減小因不匹配的熱膨脹而引起的應(yīng)力。圖2B示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤240的示意性截面圖。靜電卡盤240基本上與靜電卡盤208相同，不同之處在于雙電極設(shè)計(jì)被適配。為了清楚起見，將僅論述電極的布置。在這個(gè)實(shí)施方式中，靜電卡盤240包括兩個(gè)分離電極，即，內(nèi)部電極242和環(huán)繞內(nèi)部電極242的外部電極244。內(nèi)部電極242與外部電極244可以是同心的。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極242與外部電極244不共面，并且可以經(jīng)由電連接246彼此電連接。在如圖所示一個(gè)方面中，外部電極244相對(duì)于內(nèi)部電極242相對(duì)布置在上方。內(nèi)部電極242可設(shè)置成使得在內(nèi)部電極242與頂表面202之間的距離與在外部電極244與環(huán)形肩部236的頂表面之間的距離相同或不同(更大或更小)。內(nèi)部電極242可由與外部電極244相同、或在一些實(shí)施方式中不同的材料制造。用于內(nèi)部電極242和外部電極244的適合的材料可以是上文關(guān)于電極223論述的那些材料。內(nèi)部電極242和外部電極244可由電源276、278以上文關(guān)于圖2A論述的方式供電?；蛘撸瑑?nèi)部電極242和外部電極244可由相應(yīng)的電源供電，所述電源可以是RF電源、DC電源或兩者的組合。內(nèi)部電極242可以從靜電卡盤240的中心徑向延伸到超出基板121的邊緣的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極242延伸超出基板121的邊緣到達(dá)環(huán)形肩部236，由此在基板121上方提供均勻的電磁場(chǎng)。外部電極244可以徑向延伸到環(huán)形肩部236下方的區(qū)域，由此在環(huán)形肩部236上方提供均勻的電磁場(chǎng)。內(nèi)部電極242與外部電極244的組合在基板121和環(huán)形肩部236上方提供均勻的電磁場(chǎng)239，從而使得等離子體延伸超出基板的邊緣。因此，減少或消除等離子體鞘在基板邊緣附近朝向基板的彎曲(如在
背景技術(shù)：
中所論述)。圖2C示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤250的示意性截面圖。靜電卡盤250基本上與靜電卡盤240相同，不同之處在于外部電極相對(duì)于內(nèi)部電極布置在下方。在這個(gè)實(shí)施方式中，靜電卡盤250包括兩個(gè)分離的電極，即，內(nèi)部電極252和環(huán)繞內(nèi)部電極252的外部電極254。內(nèi)部電極252與外部電極254可以是同心的。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極252與外部電極254不共面并且可以經(jīng)由導(dǎo)電連接件256彼此電連接。外部電極254可設(shè)置成使得它相對(duì)高于內(nèi)部電極252，或相對(duì)低于內(nèi)部電極252，如圖所示(即，在外部電極254與卡盤主體228的頂表面202之間的距離大于在內(nèi)部電極252與卡盤主體228的頂表面202之間的距離)。將外部電極254設(shè)置在低于內(nèi)部電極252的高度的高度可能導(dǎo)致在基板的邊緣附近的電磁場(chǎng)的彎曲并且因此補(bǔ)償RF駐波效應(yīng)。因此，提供在基板121和環(huán)形肩部236上方的均勻的電磁場(chǎng)241。類似地，內(nèi)部電極252可由與外部電極254相同、或在一些實(shí)施方式中不同的材料制造。用于內(nèi)部和外部電極252、254的適合的材料可以是上文關(guān)于電極223論述的材料。內(nèi)部電極252和外部電極254可由電源276、278以上文關(guān)于圖2A論述的方式供電。或者，內(nèi)部電極242和外部電極244可由相應(yīng)的電源供電，所述電源可為RF電源、DC電源或它們的組合。在一些實(shí)施方式中，卡盤主體228可以包括一或多個(gè)嵌入式加熱器288以向卡盤主體228提供熱量。加熱器288可如圖所示定位在內(nèi)部電極252下方的位置處，或加熱器288可以沿著與內(nèi)部電極252相同的平面或在內(nèi)部電極252上方設(shè)置。加熱器288可以是單個(gè)連續(xù)金屬線或呈離散的金屬線的形式。加熱器288可以是適用于向靜電卡盤提供感應(yīng)加熱或電阻加熱的任何加熱裝置。圖3A到圖3C示出根據(jù)本公開的實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。在圖3A到圖3C中示出的實(shí)施方式基本上與在圖2A到圖2C中示出的實(shí)施方式相同，不同之處在于環(huán)形肩部236被多個(gè)突片或突起替換，所述突片或突起充當(dāng)在工藝期間將基板121的運(yùn)動(dòng)約束在預(yù)定位置中的機(jī)構(gòu)。在圖3A的實(shí)施方式中，多個(gè)突片310(僅示出了兩個(gè)突片)可以繞靜電卡盤308的圓周等距離地隔開。在一個(gè)實(shí)例中，使用三個(gè)突片。在另一實(shí)例中，使用四個(gè)突片。構(gòu)想到，也構(gòu)想更多或更少的突片。突片310遠(yuǎn)離頂表面202突出并且可以具有約2mm到約5mm的高度。盡管示出并論述了突片，但是具有合適形狀(諸如矩形、菱形、方形、半球形、六角形或三角形)的任何突起或不同形狀的突起的混合也可用于約束基板121的運(yùn)動(dòng)。類似于圖2A的實(shí)施方式，電極223從靜電卡盤308的中心延伸到超出基板121的邊緣的區(qū)域。電極223可以徑向地延伸超出基板121的邊緣任何適合于提供更均勻的電磁場(chǎng)的距離。在一個(gè)實(shí)例中，電極223從靜電卡盤308的中心徑向地延伸到超出突片310的區(qū)域。通過使電極223延伸超出基板121的邊緣，可在基板121上方產(chǎn)生更均勻的電磁場(chǎng)，這繼而使等離子體延伸超出基板邊緣。突片310和電極223的布置允許與靜電卡盤308的上表面接觸的非常平坦且均勻的等離子體邊界312。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)基板的均勻處理。圖3B類似于圖3A，不同之處在于諸如圖2B中所示的雙電極設(shè)計(jì)被適配。類似于圖2B的實(shí)施方式，靜電卡盤318包括兩個(gè)分離的電極，即，內(nèi)部電極242和環(huán)繞內(nèi)部電極242的外部電極244。內(nèi)部電極242與外部電極244可以是同心的。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極242與外部電極244不共面并且可以經(jīng)由電連接件246彼此電連接。在內(nèi)部電極242與頂表面202之間的距離可以大于在外部電極244與頂表面202之間的距離，如圖所示，或小于在外部電極244與頂表面202之間的距離。這些距離可變化以調(diào)節(jié)基板上方的電磁場(chǎng)。非共面的電極設(shè)計(jì)也用作調(diào)節(jié)在基板的邊緣附近的電磁場(chǎng)的額外方式。內(nèi)部電極242可由與外部電極244相同、或在一些實(shí)施方式中不同的材料制造。用于內(nèi)部電極242和外部電極244的適合的材料可以是上文關(guān)于電極223論述的材料。內(nèi)部電極242和外部電極244可由電源276、278以上文關(guān)于圖2A論述的方式供電?；蛘?，內(nèi)部電極242和外部電極244可由相應(yīng)電源的供電，所述電源可為RF電源、DC電源或它們的組合。內(nèi)部電極242可以從靜電卡盤318的中心徑向地延伸到超出基板121的邊緣的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極242延伸超出基板121的邊緣到達(dá)突片310，從而在基板121上方提供均勻的電磁場(chǎng)。外部電極244可以從基板121的邊緣徑向地延伸到靜電卡盤318的周邊的邊緣，從而在突片310上方提供均勻的電磁場(chǎng)。突片310與內(nèi)部和外部電極242、244的組合使等離子體延伸超出基板的邊緣，從而提供與靜電卡盤318的上表面接觸的非常平坦且均勻的等離子體邊界。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)基板的均勻處理。圖3C類似于圖3A，不同之處在于外部電極相對(duì)地布置在內(nèi)部電極下方。類似于圖2C的實(shí)施方式，靜電卡盤328包括兩個(gè)分離的電極，即，內(nèi)部電極252和環(huán)繞內(nèi)部電極252的外部電極254。內(nèi)部電極252與外部電極254可以是同心的。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極252與外部電極254不共面并且可以經(jīng)由導(dǎo)電連接件256彼此電連接。非共面的電極設(shè)計(jì)用作調(diào)節(jié)在基板的邊緣附近的電磁場(chǎng)的額外方式。外部電極254可設(shè)置成使它相對(duì)低于內(nèi)部電極252，如圖所示，或相對(duì)高于內(nèi)部電極252。將外部電極254設(shè)置在低于內(nèi)部電極252的高度的高度可以導(dǎo)致與靜電卡盤318的上表面接觸的非常平坦且均勻的等離子體邊界330。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)基板的均勻處理。內(nèi)部電極252可由與外部電極254相同、或在一些實(shí)施方式中不同的材料制造。用于內(nèi)部電極252和外部電極254的適合的材料可以是上文關(guān)于電極223論述的材料。內(nèi)部電極252和外部電極254可由電源276、278以上文關(guān)于圖2A論述的方式供電?；蛘撸瑑?nèi)部電極252和外部電極254可由相應(yīng)的電源供電，所述電源可為RF電源、DC電源或其組合。在一些實(shí)施方式中，替代使用突片310，靜電卡盤308、318、328可使用突環(huán)來支撐基板121?；蛘?，基板121可以放置在具有任何合適形狀的隆起或突起上，諸如矩形、菱形、方形、半球形、六角形、三角形突起或不同形狀的突起的混合。圖4A示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤420的示意性截面圖。圖4A中示出的實(shí)施方式基本上與圖3A相同，不同之處在于邊緣環(huán)徑向地設(shè)置在突片301的外部。在這個(gè)實(shí)施方式中，邊緣環(huán)412設(shè)置在靜電卡盤420的頂表面202的頂上。突片301由邊緣環(huán)412環(huán)繞。圖4B示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤460的一部分的放大截面圖。靜電卡盤460可與圖3A至圖3C相同，不同之處在于添加梯形或楔形邊緣環(huán)。在如圖所示實(shí)施方式中，突片462可具有梯形以防止基板121滑出基板支撐表面461。邊緣環(huán)464也可具有梯形，以便控制局部等離子體密度。已觀察到，邊緣環(huán)464的將它的氣體界定到基板邊緣的高度“H”和內(nèi)徑“R”可以用于調(diào)整局部等離子體，尤其在基板邊緣區(qū)域中。高度“H”可以在約0.03英寸與約0.10英寸之間變化，例如是約0.05英寸，這取決于工藝應(yīng)用。在一些配置中，邊緣環(huán)464的斜坡466可相對(duì)于基板支撐表面461具有約10°到90°的角“α”。下表1示出邊緣環(huán)464的角度“α”和內(nèi)徑“R”的一些實(shí)例。表1實(shí)施方式1234567α(度)90901090109010R(英寸)6.0506.1006.1006.3006.3006.5006.500在一些實(shí)施方式中，在邊緣環(huán)464的內(nèi)徑“R”與突片462的外徑之間的距離“D1”為約0.060英寸到約0.500英寸。在突片462的外徑與突片462的內(nèi)徑之間的距離“D2”為約0.07英寸到約0.09英寸。在突片462的內(nèi)徑與基板121的邊緣之間的距離“D3”可為約0.040英寸到約0.050英寸。在一些實(shí)施方式中，邊緣環(huán)412、464可由具有與靜電卡盤420、460的材料相同的介電常數(shù)的材料制成。在一些實(shí)施方式中，邊緣環(huán)412、464可由具有與靜電卡盤420、460的材料不同的介電常數(shù)的材料制成。在這種情況下，邊緣環(huán)412、464可以由具有類似于基板121的介電常數(shù)的介電常數(shù)的材料制成，從而允許在基板上方產(chǎn)生更均勻的電磁場(chǎng)(并且因此產(chǎn)生更均勻的等離子體421)。邊緣環(huán)412、464可以具有類似于突片301和基板121的熱導(dǎo)率的熱導(dǎo)率，從而在基板121的邊緣附近提供更均勻的溫度梯度，由此進(jìn)一步地降低工藝非均勻性。在圖4A或4B中示出的任一配置中，邊緣環(huán)412、464的材料可用于模塊化局部EM場(chǎng)以便補(bǔ)償?shù)入x子體非均勻性。邊緣環(huán)412、464的材料可以具有與基板121不同的介電常數(shù)。用于邊緣環(huán)412、464的適合的材料可以包括但不限于：石英、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(SiN)、含有釔的材料、氧化釔(Y2O3)、釔鋁石榴石(YAG)、氧化鈦(TiO)、氮化鈦(TiN)、碳化硅(SiC)、ASMY(氧化鋁硅鎂釔)、由Y4Al2O9(YAM)的化合物和Y2-xZrxO3的固體溶液(Y2O3-ZrO2固體溶液)構(gòu)成的高性能材料(HPM)、氧化鎂(MgO)、氧化鋯(ZrO2)、碳化鈦(TiC)、碳化硼(BxCy)、氮化硼(BN)，以及可滿足本文中論述的相同要求的其他類似或不同的性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，電極223可為兩個(gè)分離的電極，即，內(nèi)部電極和環(huán)繞內(nèi)部電極的外部電極，它們以如圖2C的實(shí)施方式中所示的方式布置。內(nèi)部電極與外部電極可以是同心的。內(nèi)部電極與外部電極可不共面并且可經(jīng)由電連接件彼此電連接以調(diào)節(jié)在基板邊緣附近的電磁場(chǎng)。外部電極可設(shè)置成使得它相對(duì)位于內(nèi)部電極的下方或上方。圖5A和圖5B示出根據(jù)本公開的實(shí)施方式的靜電卡盤的示意性截面圖。圖5A和5B中示出的實(shí)施方式基本上與圖2A到2C中示出的實(shí)施方式相同，不同之處在于具有單獨(dú)可調(diào)節(jié)能力的雙電極被適配。在圖5A中示出的實(shí)施方式中，靜電卡盤540包括兩個(gè)分離的電極，即，內(nèi)部電極542和環(huán)繞內(nèi)部電極542的外部電極544。內(nèi)部電極542和外部電極544可以是同心的。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極542與外部電極544共面。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極542與外部電極544不共面。例如，內(nèi)部電極542可以相對(duì)設(shè)置在外部電極544下方，反之亦然?；蛘?，內(nèi)部電極542可設(shè)置成使得在內(nèi)部電極542與頂表面202之間的距離與在外部電極544與環(huán)形肩部236的頂表面之間的距離相同或不同(更大或更小)。內(nèi)部電極542可由與外部電極544相同、或在一些實(shí)施方式中不同的材料制造。用于內(nèi)部電極542和外部電極544的適合的材料可以是上文關(guān)于電極223所論述的材料。例如，內(nèi)部電極542可由銅、鎳或它們的合金制成，而外部電極544可由鋁和它的合金制成。內(nèi)部電極542可以從靜電卡盤540的中心徑向地延伸到靠近基板121邊緣的區(qū)域。或者，內(nèi)部電極542可以從靜電卡盤540的中心徑向地延伸到超出基板121邊緣的區(qū)域。外部電極544可以從靠近基板121的邊緣的區(qū)域向外延伸到環(huán)形肩部236，并且可徑向地延伸到在環(huán)形肩部236下方的區(qū)域。因此，內(nèi)部電極542和外部電極544形成兩個(gè)分離的電極區(qū)，這兩個(gè)分離的電極區(qū)是同心的并且彼此絕緣。可使用更大或更小數(shù)目的電極，這取決于應(yīng)用。如果需要，內(nèi)部電極542與外部電極544可以不是同心的，只要它們相對(duì)于彼此定位成在基板上方創(chuàng)建電磁場(chǎng)的期望的空間分布。內(nèi)部電極542可被供應(yīng)DC夾持電壓，以將基板121靜電地固持在靜電卡盤540上。內(nèi)部電極542也可配置用于運(yùn)載RF偏壓與DC夾持電壓兩者，這兩者都可由電源576通過電連接578施加。電源576可以包括用于向內(nèi)部電極542提供等離子體生成RF電壓的AC電壓源，并且可選地包括用于向內(nèi)部電極542提供夾持電壓的DC電壓源。AC電壓源提供RF生成電壓，所述電壓在典型從約50到約3000瓦特的功率電平下，具有例如400KHz到60MHz的一或多個(gè)頻率。約200到約2000伏特的DC電壓可施加至內(nèi)部電極542，以提供將基板121固持到靜電卡盤540的靜電電荷。電源576也可包括系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器用于通過將DC電流和RF電流或兩者引導(dǎo)到內(nèi)部電極542來控制內(nèi)部電極542的操作以便夾持和松開基板121并且維持或激勵(lì)基板121上方的等離子體。在電源576提供RF偏壓的一些實(shí)施方式中，可變電容器577可選地設(shè)置在內(nèi)部電極542與電源576之間?？勺冸娙萜?77可由控制器579單獨(dú)地控制或調(diào)諧，所述控制器579用來單獨(dú)地調(diào)節(jié)可變電容器577以實(shí)現(xiàn)在腔室內(nèi)生成的等離子體的期望的空間分布。對(duì)等離子體的空間分布的控制是通過控制由可變電容器577耦合到內(nèi)部電極542的RF偏壓來實(shí)現(xiàn)。例如，可變電容器577可由控制器579調(diào)諧，以便減小施加到內(nèi)部電極542的RF偏壓，這繼而將會(huì)減小電磁場(chǎng)，并且因此減小基板121的中心附近的等離子體密度。外部電極544經(jīng)由電連接582來耦合到RF電源580。RF電源580由匹配網(wǎng)絡(luò)584調(diào)整并通過可變電容器586電容性地耦合到外部電極544。匹配網(wǎng)絡(luò)584用來使從處理腔室返回的RF反射最小化，否則，所述RF反射將降低所生成的等離子體的效率。這種功率反射一般是由RF電源580的阻抗與由靜電卡盤540和腔室(例如，圖1的腔室主體102)內(nèi)生成的等離子體的組合形成的負(fù)載的不匹配引起的?？勺冸娙萜?86可由控制器588單獨(dú)地控制或調(diào)諧，所述控制器588用來單獨(dú)地調(diào)節(jié)可變電容器586，以便實(shí)現(xiàn)在腔室內(nèi)生成的等離子體的期望的空間分布。對(duì)等離子體的空間分布的控制是通過控制由可變電容器586耦合到外部電極542的RF偏壓來實(shí)現(xiàn)。例如，如果已知等離子體密度傾向于在基板121邊緣附近降低，那么可變電容器586就由控制器588調(diào)節(jié)，以便稍微增加施加到外部電極544的RF偏壓。因此，提供在基板121和環(huán)形肩部236上方的均勻的電磁場(chǎng)541。盡管圖5A示出內(nèi)部電極542和外部電極544連接到相應(yīng)的可變電容器，但是在一些實(shí)施方式中，在內(nèi)部電極542和外部電極544中僅有一個(gè)連接到可變電容器。圖5B示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的靜電卡盤560的示意性截面圖。圖5B的實(shí)施方式類似于圖5A，不同之處在于內(nèi)部電極542和外部電極544由同一電源供電。在這個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)部電極542和外部電極544被耦合到公共電源550，所述公共電源可以包括兩個(gè)或更多個(gè)電源，諸如DC電源和RF電源。在一個(gè)實(shí)施方式中，外部電極544經(jīng)由可變電容器552耦合到電源550，同時(shí)內(nèi)部電極542經(jīng)由電容器554耦合到電源550。可變電容器552可由控制器556單獨(dú)地控制或調(diào)諧，所述控制器556用于單獨(dú)地調(diào)節(jié)可變電容器552以實(shí)現(xiàn)在基板121邊緣附近的等離子體的期望的空間分布。通過調(diào)節(jié)電容器554的位置，可調(diào)節(jié)電容器552、554的各個(gè)末端的比率。圖5B的實(shí)施方式允許在基板121和環(huán)形肩部236上方創(chuàng)建均勻的電磁場(chǎng)561。本公開的實(shí)施方式提供一種改進(jìn)的靜電卡盤，這種靜電卡盤使用能夠在等離子體處理工藝期間在設(shè)置在靜電卡盤頂上的基板上方產(chǎn)生增強(qiáng)的基板邊緣電磁場(chǎng)和均勻的局部等離子體性能的伸長的單電極或雙電極(共面或不共面)。具有雙電極的靜電卡盤允許單獨(dú)可調(diào)節(jié)能力以在基板上方提供均勻的電磁場(chǎng)，減少或消除在基板上方形成的等離子體的等離子體鞘的彎曲，這繼而使在基板的邊緣附近與在基板中心處轟擊基板的離子軌跡的差異最小化。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)基板的均勻處理。盡管上述內(nèi)容針對(duì)本公開的實(shí)施方式，但也可在不脫離本公開的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本公開的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁1 2 3