用于无损衬底处理的静电吸盘制造技术

本公开的实施方式涉及一种用于在处理腔室中使用来制造半导体器件的改进的静电吸盘。在一个实施方式中，一种处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体具有限定在其中的处理容积；以及静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内。所述静电吸盘包括：支撑表面，所述支撑表面上具有多个台面；一个或多个电极，所述一个或多个电极设置在所述静电吸盘内；以及陈化层，所述陈化层沉积在所述支撑表面上、在所述多个台面上方。所述支撑表面由含铝材料制成。所述一个或多个电极被配置为形成静电电荷以将衬底静电地固定到所述支撑表面。所述陈化层被配置为当衬底静电地固定到所述支撑表面时向所述衬底提供缓冲支撑。

Electrostatic sucker for nondestructive substrate treatment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无损衬底处理的静电吸盘背景领域本公开的实施方式总体上涉及一种衬底支撑件以及一种在半导体器件制造中使用该衬底支撑件的方法。相关技术描述静电吸盘通常用于例如在将膜层沉积在衬底上、对在衬底上的膜层进行蚀刻、将离子注入到衬底中以及其他工艺期间将半导体衬底保持在衬底支撑件上。静电吸盘通过在衬底与静电吸盘之间产生吸引力来将衬底吸附到其上。吸附电压被施加到静电吸盘中的一个或多个电极以在衬底和电极中引起相反极性的电荷。相反电荷将衬底和静电吸盘拉在一起，由此将衬底固定在适当位置。移动计算和数据中心的不断增长的需求继续推动对更高容量、更高性能的NAND闪存技术的需要。随着平面NAND技术接近其实际规模极限，NAND闪存存储器已经从平面配置转变到竖直配置(V-NAND)。在这种竖直配置中，存储器装置以显著地更高的存储器单元密度形成在衬底上。在三维(3D)半导体芯片的制造中，通常利用阶梯状结构来使得能够形成多个互连结构，由此实现高密度的竖直晶体管器件。这些下一代装置的一个期望是实现更高的吞吐量以及来自每个处理的存储器装置衬底的更好的器件良率和性能。下一代NAND和DRAM装置将利用更大数量的堆叠的氧化物、氮化物和/或多晶硅化物层。由于这些不同材料彼此堆叠，因此它们的不同的热膨胀系数可能导致衬底在300mm衬底上翘曲或弓弯大约300μm或更多。在衬底处理期间没有足够的阻尼力来使弓弯衬底变平的情况下，难以在衬底上维持均匀温度，并且因此难以在衬底上实现均匀工艺结果。为了吸附弓弯衬底，要求较大的吸附力。然而，由于较大的吸附力，衬底可能因为在吸附期间和之后在与静电吸盘的接触衬底的部分直接接触的位置处的热膨胀而发生损坏。因此，需要的是一种用于在衬底处理期间固定衬底而不会造成背面损坏的改进的静电吸盘。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体具有限定在内的处理容积；以及静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内。所述静电吸盘包括：支撑表面，所述支撑表面上定位有多个台面；以及一个或多个电极，所述一个或多个电极设置在所述静电吸盘内。陈化(seasoning)层沉积在所述支撑表面上，包括沉积在所述多个台面上方，并且掺杂有碳。在另一个实施方式中，一种处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体具有限定在内的处理容积；以及静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内。所述静电吸盘包括具有在约1E+6ohm-cm与约1E+10ohm-cm之间的电阻率的材料。在又一个实施方式中，公开了一种在静电吸盘上形成陈化层的方法。所述方法包括：将处理容积加热到高于500摄氏度的温度；在一定时间间隔内将一种或多种前驱物气体引入到所述处理容积中；用所述一种或多种前驱物气体来在所述处理容积内激发等离子体；通过利用所述等离子体的化学气相沉积工艺在所述静电吸盘上沉积所述陈化层；以及使用含碳前驱物气体向所述陈化层中掺杂碳以在在3与12之间调谐所述陈化层的介电常数。附图说明为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以参考实施方式来提供以上简要地概述的本公开的更特定的描述，其中一些示例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出了示例性实施方式，并且因此不应视为对范围的限制，并且可以允许其他等效实施方式。图1示出了根据本公开的一个实施方式的具有静电吸盘在其中的处理腔室的简化前剖视图。图2示出了根据本公开的一个实施方式的图1的处理腔室的简化前剖视图，其示出了在衬底处理期间设置在静电吸盘上的衬底。图3示出了根据本公开的一个实施方式的图1的静电吸盘的放大前剖视图。图4示出了根据本公开的一个实施方式的在静电吸盘上形成陈化层的方法的框图。为了便于理解，已经尽可能地使用相同的附图标记标示各图共有的相同元件。设想的是，一个实施方式中公开的要素和特征可以有益地并入其他实施方式，而不进一步叙述。具体实施方式本公开的实施方式涉及一种用于在处理腔室中使用来制造半导体器件的改进的静电吸盘。在一个实施方式中，一种处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体具有限定在其中的处理容积；以及静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内。所述静电吸盘包括：支撑表面，所述支撑表面上具有多个台面；一个或多个电极，所述一个或多个电极设置在所述静电吸盘内；以及陈化层，所述陈化层沉积在所述支撑表面上、在所述多个台面上方。所述支撑表面由含铝材料制成。所述一个或多个电极被配置为形成静电电荷以将衬底静电地固定到所述支撑表面。所述陈化层被配置为当衬底静电地固定到所述支撑表面时向所述衬底提供缓冲支撑。在一个实施方式中，使用一种或多种前驱物气体将陈化层沉积在静电吸盘的支撑表面上。当静电吸盘在高温下操作时，陈化层抑制从静电吸盘的电流泄漏。通过改变处理腔室中的含碳前驱物气体的量，可以调节掺杂在陈化层中的碳的量。对陈化层中的碳浓度的调节为衬底提供了缓冲，使其免受因在静电吸盘上的多个台面上方直接接触和移动而造成的损坏，同时捕集足够的电荷以将衬底吸附在其上。还公开了一种制备和掺杂陈化层的方法。在另一个实施方式中，以两种方式中的任一种来将静电吸盘材料改性。静电吸盘的接触衬底的顶表面(包括多个台面中的每个的顶表面)被抛光至小于0.25微米的表面粗糙度，和/或静电吸盘的顶表面上分布了显著更高数量的台面。这使得能够增加衬底与静电吸盘的接触表面积，并且因此减小在相同的吸附力下在台面与衬底之间的每个接触区域处的接触力。替代地，静电吸盘包括具有在约1E+6ohm-cm与约1E+10ohm-cm之间的高体积电阻率的材料，以及与衬底的接触表面(包括多个台面中的每个的顶表面)用无定形碳层来进行陈化。高电阻率材料防止或基本上减少电流泄漏，使得可以以减小的吸附电压将衬底固定到静电吸盘。减小的吸附电压减小在衬底与多个台面之间的接触力，使得可以减少或防止对衬底的背面的损坏。另外地，无定形碳的陈化层添加缓冲效果以将对衬底的台面接触区域的任何刮擦损坏最小化或甚至是将其消除。图1示出了根据本公开的一个实施方式的具有静电吸盘120的处理腔室100的简化前剖视图。图2示出了图1的腔室100的简化前剖视图，其示出了设置在静电吸盘120上的衬底220。处理腔室100可以是化学气相沉积(CVD)腔室，如图所示，或其他合适的等离子体处理腔室。可适于从本公开中受益的处理腔室100的示例包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室，诸如但不限于设备、设备、GT设备、XPPrecisionTM设备和SETM设备，这些设备都可以从加利福尼亚州圣克拉拉应用材料有限公司(AppliedMaterials,Inc.,SantaClara,CA.)购得。设想的是，其他制造商的处理腔室也可以适于从本文所描述的实施方式中受益。尽管本文所描述的图1是PECVD腔室的说明，但是处理腔室100不应被理解或解释为限制本文所描述的实施方式的范围。本文所描述的实施方式可以等同地应用于用于物理汽相沉积(PVD)、蚀刻、注入、退火和等离子体处理在半导体衬底上的材料等的设备。如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理腔室设备，包括：/n腔室主体，所述腔室主体中限定处理容积；以及/n静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内，所述静电吸盘包括：/n支撑表面，所述支撑表面由含铝材料制成，所述支撑表面上设置有多个台面；/n一个或多个电极，所述一个或多个电极设置在所述静电吸盘内；以及/n陈化层，所述陈化层沉积在所述支撑表面上并在所述多个台面上方延伸，其中所述陈化层掺杂有碳。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171009 US 62/569,8951.一种处理腔室设备，包括：
腔室主体，所述腔室主体中限定处理容积；以及
静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内，所述静电吸盘包括：
支撑表面，所述支撑表面由含铝材料制成，所述支撑表面上设置有多个台面；
一个或多个电极，所述一个或多个电极设置在所述静电吸盘内；以及
陈化层，所述陈化层沉积在所述支撑表面上并在所述多个台面上方延伸，其中所述陈化层掺杂有碳。


2.如权利要求1所述的设备，其中所述陈化层包括：
氮化硅材料、碳氮化硅材料、碳氧化硅材料、氧化硅材料和氮掺杂碳材料中的一种或多种。


3.如权利要求2所述的设备，其中所述陈化层的介电常数在3与12之间。


4.如权利要求1所述的设备，其中所述陈化层具有在100nm至20微米之间的厚度。


5.如权利要求1所述的设备，其中所述多个台面中的每个具有小于0.25微米的表面粗糙度。


6.一种处理腔室设备，包括：
腔室主体，所述腔室主体中限定处理容积；以及
静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述处理容积内，所述静电吸盘包括具有在1E+6ohm-cm和1E+10ohm-cm之间的体积电阻率的材料。


7.如权利要求7所述的设备，其进一步包括：
无定形碳陈化层，所述无定形碳陈化层沉积在所述支撑表面上、在所述多个台面上方。


8.如权利要求8所述的设备，其中所述陈化层具...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·库尔施拉希萨，Z·J·叶，K·D·李，D·H·李，V·普拉巴卡尔，J·C·罗查阿尔瓦雷斯，X·闵，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US