專利名稱：一種帶有成角度側(cè)壁的靜電卡盤的制作方法
一種帶有成角度側(cè)壁的靜電卡盤本申請根據(jù)U. S. C. § 119主張2009年9月30日提交的名稱為ANELECTROSTATICCHUCK WITH AN ANGLED SIDEWALL,美國臨時申請?zhí)枮镹o. 61/265200的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該臨時申請的整體內(nèi)容并入本申請中。
背景技術(shù)：
隨著各種后續(xù)的半導體技術(shù)的產(chǎn)生，基板直徑趨于增大而晶體管尺寸變小，導致在基板生產(chǎn)エ藝中需要更高的精確度和重復性。半導體基板材料，例如硅片，由包括使用真空室在內(nèi)的技術(shù)來處理。這些技術(shù)既包括電子束發(fā)散等非等離子的應(yīng)用，也包括濺射沉積法、等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)、抗蝕劑剝離和等離子蝕刻等等離子體的應(yīng)用。典型的等離子體處理室在共同擁有的美國專利號4，，340, 462，4，948，458，5，200，232，6，090，304和5，820，723中有描述，通過引用將這些專利并入本申請中。等離子體處理室可以包括上部電極裝置和下部電極裝置。典型的上部電極裝置公開在美國專利號6，333，272，6，230，651，6，013，155和5，824，605的美國專利中，這些專利通過引用并入本發(fā)明中。在上部電極裝置的垂直下方是下部電極裝置，下部電極裝置可以包括靜電卡盤(ESC)，以支承在其上面加工的基板。典型的靜電卡盤在共同擁有的美國專利號7，161，121，6，669，783和6，483，690中有描述，這些專利通過引用并入?？ūP的上表面可以有與氦氣源流體連接的微型通道。氦氣可以在處理過程中被用來冷卻基板。美國專利號6，140，612公開了ー種利用壓縮氣控制基板溫度的方法，該專利通過引用并入本申請中。下部電極裝置還可以包括設(shè)置在基板周圍的邊緣環(huán)。典型的邊緣環(huán)在美國專利申請公開號2009/0186487 和美國專利號 5，805，408，5，998，932，6，013，984，6，039，836 和 6，383，931 中有描述，該些專利申請和專利通過引用并入本申請中。在典型的等離子體處理室內(nèi)，在靠近基板的邊緣，等離子體的濃度較低，這會導致(例如多聚物，聚酯纖維硅，氮化物，金屬等)在基板邊緣的上表面和下表面和附近室部件的表面副產(chǎn)物層的積聚。過多的副產(chǎn)物層的積聚會在等離子體處理過程中引起很多問題，例如顆粒污染，不牢固的基板卡鉗，冷卻氦氣泄漏物，降低性能和設(shè)備產(chǎn)量。因此，迫切需要移除這些副產(chǎn)物層。在基板邊緣的副產(chǎn)物層可以通過用等離子體傾斜蝕刻器移除。ー個典型的等離子體傾斜蝕刻器在共同擁有的美國專利申請公開號2008/0227301中有描述，該申請通過引用并入本申請中。室部件上的副產(chǎn)物層的移除更加困難，在某種程度上是由于這些部件的復雜的形狀造成的。典型的等離子體處理室可以進行室清潔過程，在這個過程中，在沒有基板存在時，可以利用等離子體蝕刻室部件上的副產(chǎn)物層。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述的是用于在等離子體處理室內(nèi)支承基板的基板支承組件，該基板支承組件包括上部基板支承組件表面和從該上部基板支承組件表面的外部邊緣向外和向下延伸的成角度側(cè)壁，該上部基板支承組件表面設(shè)置成在等離子體處理過程中支承基板以便基板向該上部基板支撐表面的外部邊緣的外部延伸，該成角度側(cè)壁被設(shè)置成與圍繞基板支承組件的邊緣環(huán)的上表面基本共面的外部邊緣，該邊緣環(huán)的上表面至少部分地在基板的邊緣部分之下，其中所述成角度側(cè)壁在等離子體處理期間積聚副產(chǎn)物沉積物。


圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中的下部電極裝置的剖視示意圖。圖2所示為圖I的A部分的放大圖。圖3所示為室清潔過程中圖I的A部分的放大圖。圖4A為等離子體裸露表面噴射性能與離子入射角度的函數(shù)關(guān)系曲線圖。圖4B為等離子體裸露表面接收的相關(guān)離子流量與離子入射角度的函數(shù)關(guān)系曲線 圖。圖5所示為包含在懸掛的基板的鄰近處的具有成角度側(cè)壁的靜電卡盤的下部電極裝置的剖視示意圖。圖6所示為在室清潔過程中的包含具有成角度側(cè)壁的靜電卡盤的下部電極裝置。
具體實施例方式圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中的下部電極裝置的剖視示意圖。圖2所示為圖I的A部分的放大圖?；?0被支承在ESC20的支承組件表面21上。為了向基板下面引進熱交換氣體，例如氦氣，ESC20可以包括與氦氣源(未圖示)流體連通的溝槽、臺面、孔或者凹形區(qū)域23之類的結(jié)構(gòu)。ESC的特征的細節(jié)被披露在美國專利號7，501，605中。在這個過程中，電極25嵌入在ESC20中以通過靜電方式夾住基板10。ESC20有垂直的側(cè)壁22并且被設(shè)置成，使得在處理過程中，基板10的邊緣部分懸掛于ESC20的上面，并且位于圍繞ESC20的邊緣環(huán)30的上表面31的上面，在上表面31和基板10之間有間隔60。ESC20被支承在支承組件40上，邊緣環(huán)30被支承在支承組件50上。在處理過程中，副產(chǎn)物沉積物100積聚在間隔60里的部分垂直的側(cè)壁22上。垂直的側(cè)壁22上的過多的副產(chǎn)物層可以引起氦氣從溝槽、臺面、孔或者凹形區(qū)域23這樣的結(jié)構(gòu)中泄露，同時影響基板10的靜電夾持。副產(chǎn)物沉積物100可以通過懸掛巨大的基板和精準地控制間隔60的尺寸來減至最小量。然而，在目前的半導體制造實踐中，懸掛的基板寬度可以小至1_，以便使從基板獲取的器件產(chǎn)量最大化?；鍛覓煨〉街T如Imm之類的寬度可以導致副產(chǎn)物沉積物在垂直的側(cè)壁22上以比預期的速率更快的速率沉積。如圖3所示，副產(chǎn)物沉積物100可以通過運行室清潔過程被移除，在該過程中，在等離子體處理室內(nèi)形成等離子體，而ESC20上沒有基板10。通過ESC20上的電場作用，等離子體中的離子200被加速并濺射，和/或化學蝕刻副產(chǎn)物沉積物100。圖4A為濺射效率(通過被入射離子去除的原子的平均數(shù)量來測量)與離子入射角度的函數(shù)關(guān)系曲線圖。入射的角度或者入射角為表面上離子入射的射線與經(jīng)由入射點的與該表面垂直的線之間的角。圖4B為副產(chǎn)物沉積物100接收的相關(guān)離子流量與離子入射角度的函數(shù)關(guān)系曲線圖。更高的離子流量導致更高的化學蝕刻效率。因為垂直的側(cè)壁22與離子200入射的方向?qū)嶋H上是平行的，入射角將近90度，此時，噴射率與化學蝕刻效率都很低。不能清除所有的副產(chǎn)物沉積物100，除了會導致因氦氣泄露和夾持不牢固而引發(fā)的不均勻基板溫度外，還會導致電弧現(xiàn)象、損壞ESC、隨后的室清潔以及等離子體處理室效率的下降。
此處描述的是帶有成角度的ESC，其被配置為在室清潔程序中提高濺射率。圖5示出了一種實施方式。ESC520包括支承組件表面521和從支承組件表面521的外部邊緣向外和向下延伸的成角度表面522。成角度表面522足夠?qū)?，使得只有成角度表?22暴露在邊緣環(huán)30和基板10之間的間隔60里，即邊緣環(huán)30的上表面31基本上與成角度表面522的外邊緣522a共面。優(yōu)選地，在上表面31上面的基板10的邊緣部分寬Imm至3mm。ESC520可以包括在其上表面上的其他的傳統(tǒng)特征，例如溝槽、平臺、孔或者凹形區(qū)域23等結(jié)構(gòu)，以用于在處理過程中氦氣的分送，還可以包括嵌入電極以用于在處理過程中靜電夾持基板10。因為ESC 520被配置成使得只有成角度表面522在基板的等離子體處理過程中被暴露，副產(chǎn)物沉積物400只沉積在成角度表面522上。在圖6所示的室清潔過程中，離子200的入射角約等于在成角度表面522與支承組件表面521之間的銳角，該入射角遠遠小于在垂直壁的情況中的將近90度。成角度表面522與支承組件表面521之間的銳角優(yōu)選在35度至75度之間，更優(yōu)選在45度至60度之間。成角度表面522優(yōu)選寬O. 005英寸至O. 04英寸,更優(yōu)選在O. 01英寸至O. 03英寸之間。盡管這種帶有成角度側(cè)壁的ESC已經(jīng)參照本發(fā)明的具體實施方式
進行了詳細描述，但顯而易見，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可以進行各種改變和修改，以及使用等同的方 式，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。例如，成角度側(cè)壁可以設(shè)置在其他會沉積副產(chǎn)物沉積物的室部件上，如基板支承組件的其他類型(如真空卡盤)邊緣環(huán)，耦合環(huán)等。
權(quán)利要求
1.ー種基板支承組件，其用來在等離子體處理室內(nèi)支承基板，該等離子體處理室被配置用來蝕刻基板，所述基板支承組件包括 上部基板支承組件表面，其被設(shè)置成在等離子體處理過程中用來支承基板，使得所述基板向上部基板支承組件表面的外部邊緣之外延伸，和 成角度側(cè)壁，其從所述上部基板支承組件表面的所述外部邊緣向外和向下延伸，所述成角度側(cè)壁被配置成具有與圍繞所述基板支承組件的邊緣環(huán)的上表面基本共面的外部邊緣，所述邊緣環(huán)的上表面面對所述基板的邊緣部分的下表面， 其中，所述成角度的側(cè)壁在等離子體處理過程中積聚副產(chǎn)物沉積物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，其中在所述成角度側(cè)壁和所述上部基板支承組件表面之間的銳角是在35度到75度之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，其中在所述成角度側(cè)壁與所述上部基板支承組件表面之間的銳角是在45度到60度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，其中所述成角度側(cè)壁的寬度在O.005至O. 04英寸之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，其中所述成角度側(cè)壁的寬度在O.01至O. 03英寸之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，進ー步包括 嵌入電極，其被配置成通過靜電夾持所述基板； 在上部基板支承組件表面的至少ー個溝槽、臺面、孔或者凹形區(qū)域，該溝槽、臺面、孔或者凹形區(qū)域與氦氣源流體聯(lián)通，并且被配置成在等離子體處理過程中影響所述上部基板支承組件表面與所述基板之間的熱傳遞。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基板支承組件，其中所述基板支承組件被配置成使得懸掛于所述基板支承組件上的所述基板的邊緣部分的寬度為Imm至3_。
8.在等離子體處理室內(nèi)的下部電極裝置，其被配置為在等離子體處理過程中支承基板，所述下部電極裝置包括如權(quán)利要求I所述的基板支承組件和圍繞所述基板支承組件的邊緣環(huán)，其中 所述基板的邊緣部分懸掛于所述基板支承組件的上面，并位于所述邊緣環(huán)的上表面的上面； 所述邊緣環(huán)的所述上表面與所述基板支承組件的所述成角度側(cè)壁的外部邊緣基本上共面。
9.一種移除如權(quán)利要求I所述的基板支承組件的成角度側(cè)壁上的副產(chǎn)物沉積物的方法，該方法包括 在所述基板支承組件上沒有基板時，在所述基板支承組件上產(chǎn)生等離子體； 用所述等離子體撞擊所述副產(chǎn)物沉積物。
全文摘要
一種用于等離子體處理室的基板支承組件，該組件在上部邊緣具有成角度側(cè)壁。在等離子體處理過程中，基板被邊緣環(huán)圍繞，該基板被支承在該基板支承組件的上部基板支承組件的表面上，邊緣環(huán)位于該基板下面。在等離子體處理過程中，成角度側(cè)壁是基板支承組件暴露的并且會沉積副產(chǎn)物沉積物的唯一表面。在原位室清潔過程中，成角度側(cè)壁提高了副產(chǎn)物沉積物的濺射率，其中被供應(yīng)至室的清潔氣體被激發(fā)成等離子體狀態(tài)以清潔副產(chǎn)物沉積物。
文檔編號C23C16/458GK102666917SQ201080053942
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者克里斯·金柏, 拉金德爾·德辛德薩, 普拉蒂克·曼克迪 申請人:朗姆研究公司