單體靜電夾盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例大體而言是關(guān)于一種靜電夾盤。
[0002]背景
[0003]在半導(dǎo)體工業(yè)中，裝置通過許多生產(chǎn)尺寸不斷減小的結(jié)構(gòu)的制造工藝而被制造。一些制造工藝(諸如等離子體蝕刻及等離子體清洗工藝)將基板支座曝露于高速等離子體流(例如在晶圓處理期間曝露所述基板支座的邊緣及在腔室清洗期間曝露整個(gè)基板支座)，以蝕刻或清洗所述基板。所述等離子體可能具有高強(qiáng)腐蝕性，且可腐蝕處理腔室及曝露于所述等離子體的其他表面。
[0004]另外，傳統(tǒng)靜電夾盤包括接合至金屬冷卻板材的陶瓷圓盤娃酮(silicone)。所述傳統(tǒng)靜電夾盤中的陶瓷圓盤是通過多步驟制造工藝制造，對于形成嵌入式電極及加熱元件，所述多步驟制造工藝成本較高。
[0005]概述
[0006]在一實(shí)施例中，靜電夾盤包括導(dǎo)熱基座，所述導(dǎo)熱基座中具有數(shù)個(gè)加熱元件。金屬層覆蓋所述導(dǎo)熱基座的至少一部分，其中所述金屬層使所述數(shù)個(gè)加熱元件免受射頻(rad1frequency,RF)親合，且用作所述靜電夾盤的一電極?？沟入x子體介電層覆蓋所述金屬層。
[0007]附圖簡述
[0008]本發(fā)明以實(shí)例說明且不作為限制，在附圖的所述圖式中，相同元件符號表示相同元件。應(yīng)注意，本揭示案中對“一(an)”或“一(one)”實(shí)施例的不同的引用不必引用同一實(shí)施例，且所述引用意謂至少一個(gè)實(shí)施例。
[0009]圖1圖示處理腔室的一實(shí)施例的剖視圖；
[0010]圖2圖示基板支座組件的一實(shí)施例的分解圖；
[0011]圖3圖示靜電夾盤的一實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0012]圖4圖示靜電夾盤中輔助加熱元件的一實(shí)施例的分解側(cè)視圖；以及
[0013]圖5圖示用于制造靜電夾盤的工藝的一實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0015]本發(fā)明的實(shí)施例提供一單體靜電夾盤。所述單體靜電夾盤包括具有一些內(nèi)部組件及一系列涂層的集合的導(dǎo)熱基座。所述涂層可包括可用作夾持電極及/或射頻(rad1frequency,RF)電極的金屬層涂層，及介電層涂層，所述介電層涂層為抗等離子體陶瓷。所述導(dǎo)熱基座的上表面上可形成一或更多凹槽。此等凹槽可包括輔助加熱元件，所述輔助加熱元件可提供局部加熱，以維持所支撐的基板(例如，夾持的晶圓)上的溫度的均勻性。金屬層可覆蓋輔助加熱元件，且可提供射頻屏蔽，以使輔助加熱元免受射頻耦合。
[0016]與傳統(tǒng)靜電夾盤不同，所述單體靜電夾盤可缺少靜電圓盤，所述靜電圓盤傳統(tǒng)上包含電極及加熱元件。因此，制造所述單體靜電夾盤的實(shí)施例可能比制造傳統(tǒng)靜電夾盤廉價(jià)。另外，與傳統(tǒng)靜電夾盤相比，所述單體靜電夾盤的實(shí)施例可提供改良的溫度均勻性，且與傳統(tǒng)靜電夾盤相比，所述單體靜電夾盤可具有改良的等離子體抗性。此外，所述實(shí)施例提供可快速調(diào)整溫度的靜電夾盤。所述靜電夾盤及所支撐的基板可經(jīng)快速地加熱或冷卻，一些實(shí)施例能夠使溫度以2°C /s或更快的速度變化。此情況使所述靜電夾盤能夠用于多步驟工藝，在所述工藝中，例如可在20-30°C處理一晶圓，且為進(jìn)一步處理，溫度可隨后快速地斜升至80-90°C。本文中描述的實(shí)施例可用于Columbic靜電夾盤應(yīng)用及Johnson Raybek夾盤應(yīng)用兩者。
[0017]圖1為半導(dǎo)體處理腔室100的一實(shí)施例的剖視圖，所述半導(dǎo)體處理腔室中安置有基板支座組件148。處理腔室100包括腔室主體102及蓋104，腔室主體102及蓋104包圍內(nèi)部體積106。腔室主體102可由鋁、不銹鋼或其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。腔室主體102大體包括側(cè)壁108及底部110。外襯116可經(jīng)安置臨近側(cè)壁108以保護(hù)腔室主體102。外襯116可由抗等離子體或抗含鹵素氣體材料制成及/或涂覆有抗等離子體或抗含鹵素氣體材料。在一實(shí)施例中，外襯116由氧化鋁制成。在另一實(shí)施例中，外襯116由氧化釔、釔合金或釔合金的氧化物制成，或外襯116涂覆有氧化釔、釔合金或釔合金的氧化物。
[0018]排氣口 126可界定于腔室主體102中，且可將內(nèi)部體積106耦接至泵系統(tǒng)128。泵系統(tǒng)128可包括一或更多泵及用以排氣且調(diào)節(jié)處理腔室100的內(nèi)部體積106的壓力的節(jié)流閥。
[0019]腔室主體102的側(cè)壁108上可支撐蓋104。蓋104可打開以允許超過處理腔室100的內(nèi)部體積106，且在蓋104關(guān)閉時(shí)可為處理腔室100提供密封。氣體分配盤158可耦接至處理腔室100，以經(jīng)由為蓋104的一部分的氣體分配組件130將處理氣體及/或清洗氣體提供至內(nèi)部體積106?？捎糜谔幚砬皇抑泄に嚨奶幚須怏w的實(shí)例包括含鹵素氣體，諸如C2F6、SF6、SiCl4、HBr、NF3、CF4、CHF3、CH2F3、Cl2、& SiF4，此外還包括諸如 02或\0 的其他氣體。載氣的實(shí)例包括N2、He、Ar及不與處理氣體反應(yīng)的其他氣體(例如非反應(yīng)性氣體)。在氣體分配組件130的下游表面上可具有多個(gè)孔132，以將氣流導(dǎo)向基板144的表面。另外，氣體分配組件130可具有一中心孔，在所述中心孔處可經(jīng)由陶瓷氣體噴嘴饋送氣體。氣體分配組件130可通過陶瓷材料(諸如碳化硅、氧化釔等)制造及/或涂覆，以提供對含鹵素化學(xué)物的抗性，以使氣體分配組件130免受腐蝕。
[0020]基板支座組件148安置于氣體分配組件130下方的處理腔室100的內(nèi)部體積106中。在處理期間，基板支座組件148固定基板144(例如晶圓)。內(nèi)襯118可涂覆于基板支座組件140的外圍上。內(nèi)襯118可為抗含鹵素氣體材料，諸如關(guān)于外襯116論述的彼等材料。在一實(shí)施例中，內(nèi)襯118可由與外襯116相同的材料制成。
[0021]在一實(shí)施例中，基板支座組件148包括支撐臺座152的安裝板材162及靜電夾盤150。石英環(huán)146或其他保護(hù)環(huán)環(huán)繞且覆蓋靜電夾盤150的部分。靜電夾盤150包括具有多個(gè)內(nèi)部特征及多涂層的導(dǎo)熱基座164。在一實(shí)施例中，導(dǎo)熱基座164為包括一或更多嵌入式加熱元件176、嵌入式絕熱體174及/或?qū)Ч?68的金屬主體(例如鋁)，以控制支座組件148的橫向溫度分布。導(dǎo)管168可流動地耦接至流體源172，所述流體源172經(jīng)由導(dǎo)管168循環(huán)溫度調(diào)節(jié)流體。在一實(shí)施例中，嵌入式絕熱體174可安置于導(dǎo)管168之間。加熱元件176通過加熱器電源178調(diào)節(jié)。導(dǎo)管168及加熱元件176可用以控制導(dǎo)熱基座164的溫度，進(jìn)而加熱及/或冷卻靜電夾盤150及處理中的基板(例如晶圓)144。導(dǎo)熱基座164的溫度可使用數(shù)個(gè)溫度傳感器監(jiān)視，所述數(shù)個(gè)溫度傳感器可使用控制器195監(jiān)視。
[0022]除加熱元件176外，導(dǎo)熱基座164可包括一或更多輔助加熱元件170。輔助加熱元件170可經(jīng)定位，或可為將附加熱量施加至導(dǎo)熱基座164及/或基板144的目標(biāo)區(qū)域的輔助加熱器。通過共同使用加熱元件176及輔助加熱元件170，靜電夾盤150可保持基板144上的高溫度均勻性(例如，至0.5攝氏度之內(nèi))。
[0023]金屬主體164的上表面由金屬層180覆蓋。金屬層180亦可覆蓋金屬主體164的一或更多側(cè)。金屬層180可耦接至夾持電源182，且可用作夾持電極以將基板144夾持至靜電夾盤150。夾持電源可施加直流(DC)電壓，在將所述直流電壓施加于金屬層180之前，可經(jīng)由低通濾波器過濾所述直流電壓。
[0024]金屬層180可進(jìn)一步經(jīng)由匹配電路188耦接至一或更多射頻功率源184、186，以維持由處理腔室100內(nèi)的處理氣體及/或其他氣體形成的等離子體。在一實(shí)施例中，金屬層180與匹配電路188的耦接是經(jīng)由同軸輸送管(例如同軸管)。所述同軸輸送管可包括絕緣管，所述絕緣管包裹在金屬管中，所述金屬管包裹在另一絕緣管中。或者，所述同軸輸送管可包括金屬管，所述金屬管的內(nèi)部及外部涂覆有絕緣層(例如介電材料)。經(jīng)由同軸輸送管輸送至金屬層180的射頻功率可施加于金屬管的外部。剩余控制線(例如到控制器195、加熱器電源178、加熱元件168、輔助加熱元件170等的剩余控制線)穿過同軸輸送管的內(nèi)部。因此，控制線通過金屬管免受射頻耦合。
[0025]一或更多阻擋直流電容器可插入匹配電路188與金屬層180之間。源184、186大體能夠產(chǎn)生具有約50kHz至約3GHz的頻率及高達(dá)約10，000瓦特的功率的射頻信號。在一實(shí)施例中，射頻信號施加于金屬層180，交流電(AC)施加于所述加熱器，且直流電(DC)亦施加于金屬層180?；蛘?，獨(dú)立射頻電極可嵌入于導(dǎo)熱基座164中，且匹配電路188可耦接至獨(dú)立射頻電極。
[0026]金屬層180由介電層136涂覆，所述介電層136可能是抗等離子體的。在一實(shí)施例中，介電層136安置于金屬主體164的上表面上，在金屬層180之上。在另一實(shí)施例中，介電層136延伸至金屬主體164的側(cè)面，亦覆蓋于金屬層的側(cè)面上。
[0027]介電層136可能為沉積陶瓷、噴霧陶瓷或生長陶瓷，例如Y2O