用于半导体处理中的静电卡盘制造技术

一种半导体衬底处理装置包括：具有处理区域的真空室，半导体衬底能在所述处理区域中被处理；工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以将工艺气体供给到所述真空室中；喷头模块，工艺气体从所述工艺气体源通过该喷头模块供给到所述真空室的所述处理区域；以及衬底基座模块。所述衬底基座模块包括由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有构造成在处理期间支撑在其上的半导体衬底的上表面；轴，其由陶瓷材料制成；以及嵌入所述台板中的共面电极，所述电极包括外部RF电极和内部静电夹持电极，所述外部RF电极包括环形电极和从所述环形电极延伸到所述台板的中心部分的径向延伸的导线，其中所述台板的所述陶瓷材料和所述电极包括在单个烧结步骤中制成的整体。

Electrostatic chuck for semiconductor processing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体处理中的静电卡盘
本专利技术涉及用于处理半导体衬底的半导体衬底处理装置，并且可以发现在可操作以沉积薄膜的等离子体增强化学气相沉积处理装置中的特定用途。
技术介绍
半导体衬底处理装置用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、脉冲沉积层(PDL)、等离子体增强脉冲沉积层(PEPDL)处理和抗蚀剂去除的技术处理半导体衬底。半导体衬底处理装置的一种类型是包括含有上电极和下电极的反应室的等离子体处理装置，其中在电极之间施加射频(RF)功率，以将工艺气体激励成用于处理反应室中的半导体衬底的等离子体。
技术实现思路
本文公开了一种用于处理半导体衬底的半导体衬底处理装置，其包括：包括处理区域的真空室，半导体衬底能在所述处理区域中被处理；工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以将工艺气体供给到所述真空室中；喷头模块，工艺气体从所述工艺气体源通过该喷头模块供给到所述真空室的所述处理区域；以及衬底基座模块，所述衬底基座模块包括由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有构造成在处理期间支撑在其上的半导体衬底的上表面；轴，其由陶瓷材料制成，所述轴具有支撑所述台板的上轴凸缘；以及嵌入所述台板中的共面电极，所述电极包括外部RF电极和内部静电夹持电极，所述外部RF电极包括环形电极和从所述环形电极延伸到所述台板的中心部分的至少一个径向延伸的导线，其中所述台板的所述陶瓷材料和所述电极包括在单个烧结步骤中制成的整体。根据一实施方案，所述台板包括在所述环形电极的内部的第一D形静电夹持电极和第二D形静电夹持电极，所述径向延伸的导线对角地延伸跨越所述台板并在相隔180°的两个位置处连接到所述环形电极，其中所述第一D形电极和所述第二D形电极在所述径向延伸的导线的相对侧上。所述台板包括位于所述台板的中心的第一端子，径向偏离所述第一端子的第二端子，以及径向偏离所述第一端子的第三端子，所述第一端子电连接到所述环形电极的所述径向延伸的导线，所述第二端子电连接到所述第一D形电极，并且所述第三端子电连接到所述第二D形电极。所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子轴向延伸穿过所述台板中的开口，并且所述第二端子和所述第三端子沿着穿过所述第一端子的位置的对角线对齐。在另一布置中，所述台板可以包括在所述环形电极的内部的第一、第二、第三和第四静电夹持电极，所述至少一个径向延伸的馈送条包括对角地延伸跨过所述台板的两个馈送条，所述馈送条中的每一个在相隔180°的两个位置处连接到所述环形电极，所述馈送条在所述台板的中心相交，其中所述第一、第二、第三和第四静电夹持电极位于对角地延伸的所述馈送条之间。所述台板可以由任何合适的陶瓷材料制成，并且所述电极可以由任何合适的导电材料制成。例如所述台板可以由氮化铝制成，并且所述电极可以由钨制成。所述台板可以包括构造成容纳升降销的三个通孔，并且所述台板的直径可以至少为300mm。在所述静电夹持电极是D形电极的实施方案中，所述环形电极可以通过围绕所述第一D形电极延伸的第一连续陶瓷材料壁和围绕所述第二D形电极延伸的第二连续陶瓷材料壁与所述D形电极分开。所述第一陶瓷材料壁和所述第二陶瓷材料壁可以具有相同的宽度，其中所述第一陶瓷材料壁和所述第二陶瓷材料壁的所述宽度小于所述径向延伸的导线的宽度。本专利技术还公开了一种静电卡盘，其用于在包括处理区域的真空室中处理半导体衬底，半导体衬底能在所述处理区域中处理。该静电卡盘包括：由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有构造成在处理期间支撑在其上的半导体衬底的上表面；和嵌入所述台板中的共面电极。所述电极包括外部RF电极和内部静电夹持电极，所述外部RF电极包括环形电极和从所述环形电极延伸到所述台板的中心部分的至少一个径向延伸的导线，其中所述台板的所述陶瓷材料和所述电极包括在单个烧结步骤中制成的整体。附图说明图1是根据本专利技术所公开的实施方式示出了化学沉积装置的概貌的示意图。图2示出了陶瓷高温卡盘的俯视图，其中功率分配电路位于三个共面电极的下方。图3是图2所示的共面电极以及在电极下方的功率分配电路的分解图。图4是图3所示的卡盘的仰视图。图5是包括台板的陶瓷高温静电卡盘的顶部透视图，其中，外部环形电极包括径向延伸的导线，该导线可以电连接到台板下侧的中央端子。图6是图5所示的台板的底部透视图。图7是示出图5所示的台板的电连接的剖视图。图8是图5中所示的台板的下侧的透视图。图9是图5所示的台板的横截面。具体实施方式在下面的详细说明中，为了提供对本专利技术所公开的装置和方法的充分理解，阐述了许多具体的实施方式。但对于本领域技术人员而言，显而易见，在没有这些具体细节的情况下或者通过使用替代的元件或方法，仍可以实施本专利技术的实施方式。在其他的示例中，为了避免不必要地使本专利技术所公开的实施方式的方面难以理解，公知的工艺、过程和/或部件没有详细描述。如本文所用的术语“约”是指±10％。如所指出的，本专利技术的实施方式提供用于处理在诸如化学气相沉积装置或等离子体增强化学气相沉积装置之类的半导体衬底处理装置中的半导体衬底的装置和相关方法。该装置和方法特别适用于与半导体衬底的高温处理结合使用，所述高温处理如高温沉积处理，其中正被处理的半导体衬底被加热到温度高于约550℃，例如约550℃至约650℃或高于650℃。本专利技术所公开的实施方式优选在等离子体增强化学沉积装置(即PECVD装置、PEALD装置或PEPDL装置)中实施，然而，它们并不受限于此。图1提供了描绘布置用于实施根据本专利技术所公开的实施方式的各种半导体衬底等离子体处理装置的组件的简单框图。如图所示，半导体衬底等离子体处理装置100包括用于容纳处理区域中的等离子体的真空室102，所述等离子体可以通过电容类型的系统来产生，该电容类型的系统包括与其中具有下RF电极(未示出)的衬底基座模块104结合工作的其中具有上RF电极(未示出)的喷头模块106。至少一个RF产生器可操作以供给RF能量到真空室102中的半导体衬底108的上表面上方的处理区域，以将供给到真空室102的处理区域中的工艺气体激励成等离子体，使得等离子体沉积处理可在真空室102中进行。例如，高频RF产生器110和低频RF产生器112的每一个可以连接到匹配网络114，匹配网络114连接至喷头模块104的上RF电极，使得RF能量可被供给到真空室102中的半导体衬底108上方的处理区域。通过匹配网络114供给到真空室102的内部的RF能量的功率和频率足以使等离子体从工艺气体产生。在一个实施方式中，使用高频RF产生器110和低频RF产生器112两者，而在替代的实施方式中，仅使用高频RF产生器110。在处理中，高频RF产生器110可以在约2-100MHz的频率下操作；在优选实施方式中，高频RF产生器110可以在13.56MHz或27MHz的频率下操作。低频RF产生器112可以在约50kHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理半导体衬底的半导体衬底处理装置，其包括：/n包括处理区域的真空室，半导体衬底能在所述处理区域中被处理；/n工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以将工艺气体供给到所述真空室中；/n喷头模块，工艺气体从所述工艺气体源通过该喷头模块供给到所述真空室的所述处理区域；以及/n包括静电卡盘的衬底基座模块，所述静电卡盘包括：由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有构造成在处理期间支撑在其上的半导体衬底的上表面；以及轴，其由陶瓷材料制成，所述轴具有支撑所述台板的上轴凸缘，所述台板包括嵌入所述台板中的共面电极，所述电极包括外部RF电极和内部静电夹持电极，所述外部RF电极包括环形电极和从所述环形电极延伸到所述台板的中心部分的至少一个径向延伸的馈送条，其中所述台板的所述陶瓷材料和所述电极包括在单个烧结步骤中制成的整体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 US 15/612,4231.一种用于处理半导体衬底的半导体衬底处理装置，其包括：
包括处理区域的真空室，半导体衬底能在所述处理区域中被处理；
工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以将工艺气体供给到所述真空室中；
喷头模块，工艺气体从所述工艺气体源通过该喷头模块供给到所述真空室的所述处理区域；以及
包括静电卡盘的衬底基座模块，所述静电卡盘包括：由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有构造成在处理期间支撑在其上的半导体衬底的上表面；以及轴，其由陶瓷材料制成，所述轴具有支撑所述台板的上轴凸缘，所述台板包括嵌入所述台板中的共面电极，所述电极包括外部RF电极和内部静电夹持电极，所述外部RF电极包括环形电极和从所述环形电极延伸到所述台板的中心部分的至少一个径向延伸的馈送条，其中所述台板的所述陶瓷材料和所述电极包括在单个烧结步骤中制成的整体。


2.根据权利要求1所述的半导体衬底处理装置，其中，所述台板包括在所述环形电极的内部的第一D形静电夹持电极和第二D形静电夹持电极，所述径向延伸的馈送条对角地延伸跨越所述台板并在相隔180°的两个位置处连接到所述环形电极，其中所述第一D形电极和所述第二D形电极在所述径向延伸的馈送条的相对侧上。


3.根据权利要求2所述的半导体衬底处理装置，其中，所述台板包括位于所述台板的中心的第一端子，径向偏离所述第一端子的第二端子，以及径向偏离所述第一端子的第三端子，所述第一端子电连接到所述环形电极的所述径向延伸的馈送条，所述第二端子电连接到所述第一D形电极，并且所述第三端子电连接到另一个D形电极。


4.根据权利要求3所述的半导体衬底处理装置，其中，所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子轴向延伸穿过所述台板中的开口，并且所述第二端子和所述第三端子沿着穿过所述第一端子的位置的对角线对齐。


5.根据权利要求1所述的半导体衬底处理装置，其中：(a)所述台板由氮化铝制成，并且所述电极由钨制成，(b)所述台板包括构造成容纳升降销的三个通孔，和/或(c)所述台板的直径至少为300mm。


6.根据权利要求1所述的半导体衬底处理装置，其还包括：在所述共面电极下方的位置处嵌入所述台板的共面电阻加热器，所述电阻加热器中的每一个连接至从所述台板的下侧延伸的端子，并且所述共面电极连接至从所述台板的下侧延伸的端子，所述电阻加热器的所述端子和所述电极的所述端子连接到位于所述中空陶瓷轴内侧的轴向延伸的馈送杆，所述馈送杆延伸超过所述中空陶瓷轴的下端。


7.根据权利要求1所述的半导体衬底处理装置，其中，所述台板包括在所述环形电极的内部的第一、第二、第三和第四静电夹持电极，所述至少一个径向延伸的馈送条包括对角地延伸跨过所述台板的两个馈送条，所述馈送条中的每一个在相隔180°的两个位置处连接到所述环形电极，所述馈送条在所述台板的中心相交，其中所述第一、第二、第三和第四静电夹持电极位于对角地延伸的所述馈送条之间。


8.根据权利要求2所述的半导体衬底处理装置，其中，所述环形电极通过围绕所述第一D形电极延伸的第一连续陶瓷材料壁和围绕所述第二D形电极延伸的第二连续陶瓷材料壁与所述D形电极分开，所述第一壁和所述第二壁具有相同的宽度，并且所述第一陶瓷材料壁和所述第二陶瓷材料壁的所述宽度小于所述径向延伸的馈送条的宽度。


9.根据权利要求1所述的半导体衬底处理装置，其还包括在所述共面电极下方的位置嵌入在所述台板中的共平面电阻加热器，所述电阻加热器中的每个连接到轴向延伸穿过所述台板中...

【专利技术属性】
技术研发人员：特洛伊·艾伦·戈姆，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US