用于靜電卡盤表面的墊設計的制作方法
【技術領域】
[0001] 本文中公開的【具體實施方式】一般地設及制造靜電卡盤表面;更具體地，本文中公 開的【具體實施方式】一般地設及用于靜電卡盤的掩模和圖案。
【背景技術】
[0002] 靜電卡盤廣泛用于在基板處理期間在用于各種應用（例如物理氣相沉積(PVD)、蝕 刻或化學氣相沉積）的處理腔室中保持基板(例如半導體晶片）。靜電卡盤通常包括嵌入整 體卡盤主體內的一個或多個電極，所述整體卡盤主體包含其上可生成靜電夾錯場 (electrostatic clamping field)的電介質或半導體陶瓷材料。半導體陶瓷材料(例如滲 雜金屬氧化物的氮化侶、氮化棚或氧化侶）例如可用于使得能夠生成強森-羅貝克 (Johnsen-Rahbek)或非庫倫力（non-Coulombic)靜電夾錯場。
[0003] 在處理期間施加在基板表面上的卡緊力的可變性可導致所述基板的不期望的變 形，并且可導致在所述基板與所述靜電卡盤之間的界面上產生并且沉積顆粒。運些顆粒可 通過影響卡緊力的量而對所述卡盤的操作造成干擾。而且，當基板隨后向所述卡盤移動和 從所述卡盤移動時，運些沉積顆粒還可刮擦或者刮削（gouge)所述基板并可最終導致所述 基板的斷裂。
[0004] 在基板與所述靜電卡盤之間的不均勻或過度傳熱還可導致所述基板和/或卡盤損 壞。例如，過度卡緊的基板可造成在所述基板與卡盤表面之間過大的接觸面積或過度集中 的接觸區域。發生在所述接觸區域處的傳熱可能超過所述基板和/或卡盤的物理限值，從而 造成開裂或者斷裂，并有可能在所述卡盤表面上產生并且沉積可導致進一步損壞的顆粒。
[0005] 因此，靜電卡盤有時涂布有圖案化的涂層。在一些情況下，所述涂層通過掩模涂 覆。用于涂布靜電卡盤的常規掩模通常是氧化侶，并且所述常規掩模使用螺絲或約束所述 掩模移動的其它緊固件固定到涂布裝置。在典型涂布操作期間遇到的極熱循環的情況下， 所述掩模開裂并且在相對短的時段內失效。因此，需要用于涂布靜電卡盤的更好掩模。
【發明內容】
[0006] 本發明的【具體實施方式】設及靜電卡盤表面，所述靜電卡盤表面具有最小接觸面積 特征。更具體地，本發明的【具體實施方式】提供用于減少顆粒生成并減少基板和卡緊設備的 磨損的靜電卡盤組件。
[0007] 在一個【具體實施方式】中，靜電卡盤組件提供表面圖案，所述表面圖案包括多個凸 起伸長特征，用W支撐基板，其中所述特征經布置W大致形成圍繞所述靜電卡盤組件的中 屯、的多個同屯、圓圈。
【附圖說明】
[000引因此，W上簡要總結的本發明的上述特征能夠詳細理解的方式、本發明的更具體 的描述可W參考【具體實施方式】進行，所述【具體實施方式】中的一些【具體實施方式】示出在附圖 中。然而，應當注意，附圖僅僅示出本發明的典型【具體實施方式】，并且因此不應被視為對本 發明范圍的限制，因為本發明可允許其它等效【具體實施方式】。
[0009] 圖1是根據一個【具體實施方式】的物理氣相沉積(PVD)腔室的示意截面側視圖，示例 性的靜電卡盤可W在所述PVD腔室內操作。
[0010] 圖2A是根據一個【具體實施方式】的圖1所示靜電卡盤組件120的示意截面細節圖。
[0011] 圖2B是根據一個【具體實施方式】的沉積到靜電卡盤組件上的材料層的示意截面細 節圖。
[0012] 圖3是根據一個【具體實施方式】的用于使用氣相沉積工藝來涂布制品的掩模的底視 圖。
[0013] 圖4A是圖3的所述掩模的中屯、部分的細節圖。
[0014] 圖4B是圖3的所述掩模的周邊部分的細節圖。
[0015] 圖5是根據一個【具體實施方式】的掩模的一部分的截面細節圖。
[0016] 圖6是圖3的所述掩模的一部分的截面細節圖。
[0017] 圖7是圖3的所述掩模的另一部分的截面細節圖。
[0018] 圖8是根據一個【具體實施方式】的具有最小接觸面積特征布置的靜電卡盤表面的頂 視圖。
[0019] 圖9是根據另一個【具體實施方式】的用于使用氣相沉積工藝來涂布制品的掩模的底 視圖。
[0020] 圖10是根據一個【具體實施方式】的數據系統1000的示意表示。
[0021] 圖11示出了根據另一個【具體實施方式】的用于產生具有墊布置的靜電卡盤表面的 掩模的底視圖。
[0022] 圖12示出了圖11的所述掩模的一部分的放大的底視圖。
[0023] 圖13示出了圖11的所述掩模的另一不同部分的放大的底視圖。
[0024] 圖14示出了根據一個【具體實施方式】的具有最小接觸面積特征布置的靜電卡盤表 面的頂視圖。
[0025] 圖15示出了根據一個【具體實施方式】的位于靜電卡盤表面上的相鄰特征的截面細 節圖。
[0026] 圖16示出了根據一個【具體實施方式】的用于在靜電卡盤表面上產生特征的方法。
[0027] 為了促進理解，已盡可能使用相同參考數字指定各圖所共有的相同元件。應預見 到，一個【具體實施方式】的元件和特征可有利地并入其它【具體實施方式】中，而無需進一步敘 述。
【具體實施方式】
[0028] 如上所述，在基板上施加非均勻卡緊力W及在所述基板與所述卡盤之間的不均勻 或過度傳熱可導致在所述基板-卡盤界面上生成顆粒，運會導致所述基板和卡盤的損壞或 對它們造成更多磨損。因此，減少在所述靜電卡盤與基板之間的界面上生成顆粒可直接使 磨損減少并使運兩個元件的操作壽命更長，而且可使所述卡盤進行更一致的和期望的操 作。
[0029] 可W通過調整若干設計或工藝參數來減少顆粒生成。例如，所述卡盤表面可設計 成減少或最小化卡緊基板變形，由此降低由于所述基板變形而生成顆粒的概率。根據其它 物理設計參數(例如，傳熱氣體流量），所述卡盤表面可W采用與所述基板的特定觸點布置， 和/或可W使用具有期望性質的特定材料。
[0030] 圖1示出了根據一個【具體實施方式】的PVD腔室100的示意截面側視圖，示例性的靜 電卡盤可W在所述PVD腔室內操作。PVD腔室100包括腔室壁110、腔室蓋112和腔室底部114， 它們界定處理容積116。處理容積116可W通過累送系統118來在處理期間保持處于真空。腔 室壁110、腔室蓋112和腔室底部114可由導電材料形成，例如侶和/或不誘鋼。電介質隔離物 126可W設置在腔室蓋112與腔室壁110之間，并且可W在腔室壁110與腔室蓋110之間提供 電氣隔離。操作期間，腔室壁110和腔室底部114可為電接地的。
[0031] 靜電卡盤組件120設置在處理容積116中，用于沿著接觸表面158支撐基板122。靜 電卡盤組件120可W在處理容積116內豎直移動，W便促成基板處理W及基板傳送。卡緊電 源132可禪接至靜電卡盤組件120W將基板122固定在靜電卡盤組件120上，并且可向一個或 多個卡緊電極150提供DC功率或RF功率。卡緊電極150可W具有任何合適形狀，例如半圓形、 "護形板形、盤形、環形、模形、條形等等。卡緊電極150可由任何合適導電材料(例如金屬或 金屬合金)制成。
[0032] 祀124可W安裝在腔室蓋112上，并且面對靜電卡盤組件120。祀124包括處理期間 將沉積在基板122上的材料。祀電源138可禪接到祀124,并且可在操作期間向祀提供DC功率 或RF功率，W便對祀124生成負壓或偏壓，或者驅動腔室100中的等離子體146。祀電源138可 為脈沖電源。祀電源138可向祀124提供多達約IOkW的功率，并處于在約0.5MHz至約60MHz范 圍內的、或更優選地在約2MHz與約13.56MHz之間的頻率。較低頻率可W用來驅動所述偏壓 (由此控制離子能量），且較高頻率可W用來驅動所述等離子體。在一個【具體實施方式】中，祀 124可由用于通過反應瓣射來形成電介質材料的一種或多種導電材料形成。在一個具體實 施方式中，祀124可W包括金屬或者合金。
[0033] 為了允許更好地控制將材料沉積到基板122上，可在處理期間將掩模123定位在基 板122上方。掩模123-般可W使用本領域中普通技術人員所已知的任何可行手段在腔室 100內定位或移動。掩模123可W包括具有期望形狀、大小和位置的多個開口，W便更好控制 沉積材料所形成的特征。掩模123還可W禪接到掩模電源133, W在操作期間對掩模123生成 負壓或偏壓。掩模電源可向所述掩模提供在約IOOkW至約500kW之間的功率，并處于在約 0.5MHz至約60MHz范圍內的、或更優選地在約2MHz與約13.56MHz之間的頻率。示例性的掩模 將在下文針對圖3進一步地論述。
[0034] 屏蔽組件128可W設置在處理容積116內。屏蔽組件128包圍設置在靜電卡盤組件 120上方的祀124和基板122, W便保持所述腔室內的處理化學物質，并且保護腔室壁110、腔 室底部114和其它腔室部件的內表面。在一個【具體實施方式】中，屏蔽組件128在操作期間可 為電接地的。
[0035] 處理氣源130流體連接到處理容積116, W便提供一種或多種處理氣體。流控制器 136可W禪接在處理氣源130與處理容積116之間，W便控制遞送到處理容積116的氣流。
[0036] 磁控管134可W設置在腔室蓋112外部的上方。磁控管134包括多個磁體152。磁體 152在處理容積116內靠近祀124的前面148的位置產生磁場，W便生成等離子體146, W使得 大通量的離子撞擊祀124,從而導致所述祀材的瓣射。磁體152可旋轉或線性掃描所述祀，W 便增加在祀124的前面148上的磁場的均勻性。如圖所示，多個磁體152可W安裝在連接到軸 142的框架140上。軸142可與靜電卡盤組件120的中屯、軸線144軸向對準，W使得磁體152圍 繞中屯、軸線144旋轉。
[0037] 物理氣相沉積腔室100可W用于將膜沉積到基板122上。圖1示意性地示出了 W處 理配置方式通過掩模123將膜沉積到基板122上的物理氣相沉積腔室100。沉積期間，包括一 種或多種反應氣體和一種或多種惰性氣體的氣體混合物可從氣源130遞送到處理容積122。 靠近祀124的前面148所形成的等離子體146可W包括一種或多種惰性氣體和一種或多種反 應氣體的離子。等離子體146中的離子撞擊祀124的前面148,從而瓣射所述導電材料，隨后， 所述導電材料與所述反應氣體反應W在基板122上形成膜。
[0038] 根據要形成在基板122上的材料，祀124可由金屬形成，例如侶、粗、給、鐵、銅、妮或 它們的合金。所述反應氣體可W包括氧化劑、氮化劑或其它反應氣體。根據一個具體實施方 式，所述反應氣體可W包括用于形成金屬氧化物的氧氣或用于形成金屬氮化物的氮氣。所 述惰性氣體可W包括氣氣。
[0039] 雖然上文針對示例性的靜電卡盤組件來處理基板122的操作描述了 PVD腔室100， 但是應當注意，具有相同或類似配置的PVD腔室也可用于沉積材料W便在靜電卡盤組件上 產生期望的表面。例如，PVD腔室100可W使用圖3至圖8中所描述的所述掩模產生圖9中所描 述的所述靜電卡盤。
[0040] 圖2A示出了根據一個【具體實施方式】的圖1所示靜電卡盤組件120的示意截面細節 圖。如圖所示，兩個卡緊電極150部分嵌入到所述組件中。卡緊電極150(與靜電卡盤組件120 的區域結合)可W形成所述組件的前側表面205。材料可W沉積到卡緊電極150上和靜電卡 盤組件120的那些區域上，W便在前側表面205上形成材料層210。在可選的【具體實施方式】 中，所述卡緊電極可W完全嵌入到靜電卡盤組件120中，并被所述靜電卡盤組件封閉，W使 得靜電卡盤組件120形成完整的前側表面205,在所述完整的前側表面205上沉積有材料層 210。
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