具有用于基板偏置的ALD的增强的电隔离的卡盘系统和方法技术方案

一种用于执行在基板上形成导电膜的基板偏置的原子层沉积工艺的卡盘系统，包括：导电基板保持器，被构造为支撑基板；以及导电基座，其支撑基板保持器。电隔离层夹在基板保持器和基座之间。电隔离层具有外端和在外边缘中形成并围绕外边缘延伸的边缘凹部。边缘凹部被构造为防止导电膜涂覆边缘凹部的整个内部，从而维持基板保持器和基座之间的电隔离。

An enhanced electrical isolation chuck system with an ALD for substrate bias

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于基板偏置的ALD的增强的电隔离的卡盘系统和方法相关申请数据：本申请要求于2017年1月27日提交的标题为“CHUCKSYSTEMSANDMETHODSWITHENHANCEDELECTRISISOLATIONFORSUBSTRATE-BIASEDALD”的美国临时专利申请序列No.62/451,377的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
本公开涉及原子层沉积(ALD)，并且特别涉及具有用于基板偏置的ALD的增强的电隔离的卡盘系统和方法。
技术介绍
原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积技术，其依次把基板暴露于多种不同的化学和/或能量环境以在基板表面上形成薄膜。George的标题为“AtomicLayerDeposition：AnOverview”，Chem.Rev.2010,110，第111-113页(于2009年11月20日在Web上发布)的文章中提出了ALD工艺的概述，其通过引用并入本文。ALD工艺也在美国专利No.7,128,787中描述，其通过引用并入本文。示例ALD系统在美国专利申请公开No.US2006/0021573、美国专利No.8,202,575和PCT公开No.WO2015/080979中公开，其通过引用并入本文。典型的ALD工艺涉及将基板支撑在反应室内的卡盘上。ALD工艺包括在反应室中抽真空，然后引入在示例中包括金属的前体气体。金属与基板表面上预先存在的化学部分(moiety)化学吸附。然后使用吹扫(purge)循环(例如，用惰性气体)除去过量的前体气体和反应产物。然后将第二前体引入反应器中，其中第二前体与第一反应物的化学吸附部分反应。第二吹扫循环除去过量的第二前体气体和反应产物。重复这个过程以在基板表面上逐层缓慢地构建膜。可以将ALD工艺控制为亚原子层厚度。ALD工艺是高度保形的，意味着膜层紧密地遵循基板表面的形貌。这在诸如半导体制造之类的许多应用中是重要特性，其中基板可以具有显著的形貌变化，包括高纵横比的沟槽。ALD工艺可以用于沉积不同类型的导电膜。可以通过用RF电压偏置基板来修改用于给定导电膜的沉积工艺，例如通过增加沉积速率。这种偏置通常通过使用导电基板保持器来执行，该导电基板保持器在反应室中支撑基板并为基板保持器提供偏置电压。导电基板保持器需要与卡盘的主体电隔离，其与反应室一起接地。这是使用电绝缘层实现的。遗憾的是，导电膜可以沉积在基板保持器和电绝缘层的侧面上，以在导电基板保持器和卡盘的主体之间产生短路。
技术实现思路
本公开的一个方面是一种用于执行基板偏置的原子层沉积(ALD)工艺的卡盘系统，其在基板上形成导电膜。卡盘系统包括：导电基板保持器，被构造为支撑基板；导电基座；以及电气隔离层，夹在导电基板保持器和导电基座之间并具有外边缘，其中至少一个边缘凹部在外边缘中形成并围绕外边缘延伸，所述至少一个边缘凹部具有内部并且尺寸设计成在基板偏置的ALD工艺期间防止导电膜涂覆所述至少一个边缘凹部的整个内部。本专利技术的另一方面是一种ALD系统，其包括如上面刚描述的卡盘系统，并且还包括具有内部的反应室，其中卡盘系统布置在反应室内部。本公开的另一方面是一种用于卡盘系统的电隔离层，用于执行基板偏置的ALD工艺以沉积导电膜。电隔离层包括：由单一电绝缘材料制成的单片盘，该盘具有外边缘并且具有由范围0.1”(2.5mm)≤TH≤0.50.5”(12.7mm)限定的厚度TH；以及在外边缘中形成并围绕外边缘延伸的凹部，凹部在0.01”(0.25mm)≤h≤0.05”(1.27mm)的范围内的高度维度h和在0.20”(5.1mm)≤d≤4”(101.6mm)的范围内的深度维度d，但条件是d/h在20≤AR≤100范围内。本公开的另一方面是一种用于卡盘系统的电隔离层，用于执行基板偏置的ALD工艺以沉积导电膜。电隔离层包括：由电绝缘材料或导电材料制成的上部件；由电绝缘材料或导电材料制成的下部件；以及由电绝缘材料制成并夹在上部件和下部件之间以限定具有外边缘的分层结构的中间件，其中中间件的尺寸设计成在外边缘中限定边缘凹部并围绕外边缘延伸；并且其中边缘凹部在0.01”(0.25mm)≤h≤0.05”(1.27mm)的范围内的高度维度h和在0.20”(5.1mm)≤d≤4”(101.6mm)的范围内的深度维度d，但条件是d/h在20≤AR≤100范围内。在下面的具体实施方式中阐述了附加的特征和优点，并且部分地对于本领域技术人员来说从说明书中是显而易见的，或者通过如书面说明书和其权利要求以及附图中描述的那样实践实施例来认识到。应理解的是，前面的一般性描述和以下的具体实施方式仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求的性质和特征的概述或框架。附图说明包括附图以提供进一步的理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了一个或多个实施例，并且与详细描述一起解释了各种实施例的原理和操作。照此，通过以下结合附图的具体实施方式，将更全面地理解本公开，其中：图1是被配置为执行基板偏置的ALD的示例原子层沉积(ALD)系统的示意图；图2A是如本文所公开的示例卡盘系统的俯视图；图2B是图2A的示例卡盘系统的侧视图；图3A是根据本公开的示例电隔离层的升高的等距视图，并且用在图2A和2B的卡盘系统中；图3B是电隔离层的边缘部分的特写横截面视图，图示了边缘凹部的示例横截面构造；图3C是卡盘系统的边缘部分的特写横截面图，图示了导电ALD膜如何涂覆卡盘系统以及隔离层中的边缘凹部如何起作用以在导电膜中形成断裂以维持基板保持器和卡盘基座之间的电隔离；图4A和4B类似于图3A和3B，并且图示了包括多个边缘凹部的电隔离层的示例实施例；图5A至图5D类似于图3B，并且图示了在电隔离层中形成的边缘凹部的其它示例构造；图6是由以分层构造布置的三个部件形成的示例电隔离层的侧视图；图7A是由两个部件形成的示例电隔离层的俯视图，即，环形外部件和中心件，并排示出了这些部件；图7B是环形外部件和中心件的边缘部分的特写横截面视图；以及图8类似于图3并且图示了示例实施例，其中边缘凹部气动地耦合到惰性气体源，使得惰性气体可以从边缘凹部径向向外流动。具体实施方式现在详细参考本公开的各种实施例，其示例在附图中示出。只要有可能，就在所有附图中使用相同或相似的标号和符号来指相同或相似的部分。附图不一定按比例绘制，并且本领域技术人员将认识到附图已被简化以图示本公开的关键方面。特别地，为了便于说明，卡盘系统的尺度在z方向上被夸大，并且更好地图示了卡盘系统以及特别是电隔离层的关键特征。如下所述的保护范围被并入并构成本具体实施方式的一部分。ALD系统图1是示例原子层沉积(ALD)系统10的示意图，其包括如本文所公开并且如下面更详细描述的卡盘系统100。卡盘系统100被配置为支撑具有上表面42的基板40。示例ALD系统10是可从Waltham，Massachusetts的Ultratech公司获得的Fiji系列模块化、基于高真空等离子体的ALD系统之一。卡盘系统100还可以用于其它类型的ALD系统，例如非等离子体ALD系统。卡盘系统100包括电压源200，当使用ALD系统10执行ALD工艺以沉积导电膜(“导电膜”)50时，该电压源200向基板40提供偏置电压。示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卡盘系统，用于执行基板偏置的原子层沉积ALD工艺，所述工艺在基板上形成导电膜，该卡盘系统包括：导电基板保持器，被构造为支撑所述基板；导电基座；以及电气隔离层，夹在所述导电基板保持器和所述导电基座之间并具有外边缘，其中至少一个边缘凹部在所述外边缘中形成并围绕所述外边缘延伸，所述至少一个边缘凹部具有内部，并且尺寸设计成在所述基板偏置的ALD工艺期间防止所述导电膜涂覆所述至少一个凹部的整个内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.27 US 62/451,3771.一种卡盘系统，用于执行基板偏置的原子层沉积ALD工艺，所述工艺在基板上形成导电膜，该卡盘系统包括：导电基板保持器，被构造为支撑所述基板；导电基座；以及电气隔离层，夹在所述导电基板保持器和所述导电基座之间并具有外边缘，其中至少一个边缘凹部在所述外边缘中形成并围绕所述外边缘延伸，所述至少一个边缘凹部具有内部，并且尺寸设计成在所述基板偏置的ALD工艺期间防止所述导电膜涂覆所述至少一个凹部的整个内部。2.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部具有由范围0.01”(0.25mm)≤h≤0.05”(1.27mm)限定的高度维度h。3.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部具有由范围0.20”(5.1mm)≤d≤4”(101.6mm)限定的深度维度d。4.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部的纵横比AR≥20。5.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部具有由范围50≤AR≤100限定的纵横比。6.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部具有矩形横截面形状。7.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述电隔离层具有由范围0.1”(2.5mm)≤TH≤0.5”(12.7mm)限定的厚度TH。8.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述电隔离层是单片的并由单一的电绝缘材料制成。9.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部包括至少一个分支。10.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述电隔离层由不同材料制成的第一部件和第二部件形成，其中所述不同材料中的至少一种是电绝缘材料。11.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述电隔离层至少由第一部件、第二部件和第三部件形成，其中所述部件中的至少一个由电绝缘材料制成。12.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述电隔离层由选自以下的材料中的至少一种材料制成：玻璃、陶瓷、塑料、热塑性塑料、聚酰胺(尼龙)、聚酰亚胺(Kapton)、环氧树脂、聚合物和聚碳酸酯。13.如权利要求1所述的卡盘系统，其中所述至少一个边缘凹部包括多个边缘凹部。14.如权利要求1所述的卡盘系统，还包括：惰性气体源；以及气体管线，其将惰性气体源气动地连接到至少一个边缘凹部的所述内部。15.一种原子层沉积ALD系统，包括：如权利要求1所述的卡盘系统；以及具有内部的反应室，其中所述卡盘系统布置在反应室内部中。16.一种用于卡盘系统的电隔离层，所述卡盘系统用于执行基板偏置的ALD工艺以沉积导电膜，所述电隔离层包括：由单一电绝缘材料制成的单片盘，该盘具有外边缘并且具有由范围0.1”(2.5mm)≤TH≤0.5”(12.7mm)限定的厚度TH；以及边缘凹部，在所述外边缘中形成并围绕所述外边缘延伸，该边缘凹部具有在0.01”(0.25mm)≤h≤0.05”(1.27mm)的范围内的高度维度h和在0.20”(5.1mm)≤d≤4”(101.6mm)的范围内的深度维度d，条件是d/h在范围20≤AR≤100内。17.如权利要求16所述的电隔离层，其中所述边缘凹部包括多个分支。18.如权利要求16所述的电隔离层，其中所述边缘凹部具有矩形横截面形状。19.如权利要求16所述的电隔离层，其中所述单一绝缘材料是选自以下电绝缘材料中的其中一种电绝缘材料：玻璃、陶瓷、塑料、热塑性塑料、聚酰胺(尼龙)、聚酰亚胺(Kapton)、环氧树脂、聚合物和聚碳酸酯。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·瑟申，A·贝尔吐赫，
申请(专利权)人：超科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US