公开了用于在某些处理操作期间支撑半导体晶片的卡盘。卡盘可以包括靠近晶片外周边的具有一个或多个表面的凹入区域，该表面面向晶片但从那里凹入以便不接触晶片周边周围的晶片。这种凹入区域的使用防止了卡盘和晶片之间的直接热传导接触，从而允许晶片在某些工艺条件下实现更均匀的温度分布。这具有使某些处理操作相对于边缘到中心沉积(或蚀刻)层厚度更均匀的进一步效果。均匀的进一步效果。均匀的进一步效果。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在晶片外周附近具有凹入区域以减轻边缘/中心不均匀性的半导体处理卡盘
通过引用并入
[0001]PCT请求表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT请求表中确定的本申请要求其权益或优先权的每个申请通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。
技术介绍
[0002]在一些半导体晶片处理技术中，半导体晶片可以在半导体处理腔室内被支撑在卡盘上。在一些这样的腔室中，卡盘可以是包括一个或多个特征的真空卡盘，该特征允许在半导体晶片的背侧抽取真空，从在半导体晶片和卡盘之间产生低压区域并导致半导体处理腔室内的压力将半导体晶片压到卡盘上，从而将半导体晶片夹持到位。
[0003]另一种卡盘类型是静电卡盘，其使用由嵌入卡盘中的电极产生的静电荷将半导体晶片夹持到卡盘。
[0004]本文提出了对半导体晶片卡盘的各种改进，这些改进产生了增加的晶片边缘到中心的均匀性。
技术实现思路
[0005]本公开涉及用于半导体处理的晶片卡盘的改进。通常常规做法是在半导体处理期间使用卡盘在半导体晶片的下侧(或背侧)的整个跨度上提供支撑。这有助于减轻半导体晶片背侧对工艺气体的潜在暴露，并提供额外的夹持表面。
[0006]在某些半导体处理操作(例如低氟钨沉积工艺)中，发现沉积操作产生明显边缘偏置的沉积层，即在半导体晶片边缘附近厚度增加的沉积层。例如，在某些情况(例如低氟钨沉积工艺)下，发现半导体晶片边缘附近的沉积层厚度比半导体晶片的中心区域高出八个标准偏差以上。
[0007]观察到边缘附近增加的沉积厚度似乎与半导体晶片中边缘到中心的温度不均匀性相关。专利技术人确定，将卡盘修改成具有基本上环形的凹入区域，该区域使半导体晶片的外周通常在物理上不通过与该区域中的卡盘直接接触得以支撑，这将具有有益效果，因为它会防止从卡盘进入半导体晶片外周的直接传导热传递。通过将卡盘修改成具有这样的凹入区域，不均匀性晶片边缘的不均匀性显著降低，例如，相对于半导体晶片的中心区域，从八个标准偏差降低到大约五个半标准偏差。因此，在一种情况下，将凹入区域添加到卡盘导致在标准偏差方面显著提高大约33％。
[0008]在许多这样的实施方式中，惰性气体(在本文中也可以称为“缓冲气体”)可以从与半导体晶片的外边缘重合的环形区域中的卡盘中的一个或多个通道或端口流过半导体晶片的边缘。在本申请的上下文中，惰性气体将被理解为被认为是非反应性的或另外被认为与用于在具有卡盘的腔室内执行半导体处理操作的任何工艺气体具有可忽略的化学相互作用的任何气体或气体混合物。因此惰性气体可以包括稀有气体，例如氩气或例如氮气。这
种惰性气体流可以起到屏蔽半导体晶片的边缘表面免于暴露于处理气体的作用(并因此防止或减少边缘表面暴露于处理气体)，从而防止或减少在处理操作期间发生在边缘表面上的意外沉积和/或蚀刻量。类似地，这种惰性气体也可以屏蔽或帮助屏蔽半导体晶片的背侧。例如，如果使用真空卡盘将半导体晶片夹持就位，可以通过在半导体晶片的背侧上抽取真空将围绕半导体晶片周边的气体抽吸到半导体晶片下方，以便将其夹持就位。通过使惰性气体流过半导体晶片的周边/边缘，可以在半导体晶片下方抽吸的最靠近半导体晶片周边的气体是惰性的，而不是可与半导体晶片反应的工艺气体。
[0009]在具有用于将半导体晶片固定到卡盘的真空夹持特征的卡盘中，凹入区域的尺寸可以被设计为使得晶片与卡盘接触的最小环形区域存在于凹入区域和最外部的真空夹持特征之间。例如，如果给定真空卡盘的真空夹持特征包括最外部特征，该最外部特征是卡盘表面中的周向通道，该周向通道与真空源流体连接以便在周向通道上抽取真空，则凹入区域的尺寸可以被设计为使得凹入区域的最内边缘和半导体晶片的最外边缘之间的间隙为半导体晶片的最外边缘和周向通道的最外边缘之间的间隙的50％或更小。这样的配置可以保持半导体晶片和围绕周向凹槽的卡盘之间的足够连续的晶片/卡盘接触，以便保持真空夹持功能，同时仍然提供足够大的凹入区域以减少或减轻半导体晶片边缘加热。
[0010]在一些实施方式中，可以提供一种用于半导体处理的装置。该装置可以包括或者是具有加热元件和顶板的基座。顶板可以包括配置为当半导体晶片被放置在基座上时支撑半导体晶片的衬底支撑表面，一个或多个完全位于基座的中心区域内的真空凹槽，每个真空凹槽向上延伸至衬底支撑表面以及具有外边缘，其中顶板的中心轴线穿过中心区域。顶板还可以包括气体凹槽，该气体凹槽是基本上环形的，围绕基座的中心区域延伸，并且具有内边缘和外边缘以及凹入区域，该凹入区域具有一个或多个凹入表面和定位在中心区域和气体凹槽的内边缘之间的内周边。一个或多个凹入表面可各自沿中心轴线从与衬底支撑表面重合的参考平面偏移，使得一个或多个凹入表面与参考平面之间存在间隙，并且对于一个或多个真空凹槽中的每个真空凹槽，真空凹槽的外边缘的与内周边最靠近的部分可以与内周边隔开对应的第一距离D1，并且与气体凹槽的最近部分隔开对应的第二距离D2。
[0011]在一些实施方式中(D2‑
D1)/D2可以等于0.4
±
0.1。在一些其他实施方式中，(D2‑
D1)/D2可以等于0.25
±
0.05。在一些进一步的实施方式中，(D2‑
D1)/D2可以等于0.15
±
0.05。
[0012]在一些实施方式中，气体凹槽的内边缘可以至少部分地界定凹入区域。
[0013]在一些实施方式中，在气体凹槽的内边缘和凹入区域的外周边之间可以存在径向间隙。
[0014]在一些实施方式中，凹入区域的一个或多个表面与衬底支撑表面之间的间隙可以小于或等于0.05英寸。
[0015]在一些实施方式中，气体凹槽的内边缘可以在直径为300mm
±
1mm的圆形区域内，并且气体凹槽的外边缘在圆形区域的外部。
[0016]在一些实施方式中，顶板由铝制成或可以由陶瓷制成。
[0017]在该装置的一些实施方式中，该装置还可以包括处理腔室、惰性气体源和真空源。在这样的实施方式中，基座可以位于处理腔室内，惰性气体源可以被配置为使惰性气体可控地流向气体凹槽，并且真空源可以被配置为在一个或多个真空凹槽上可控地抽取真空。
[0018]在一些这样的实施方式中，该装置还可以包括喷头，该喷头定位在基座上方并且
配置为将流过其中的气体朝向基座分配。这种装置还可以包括一个或多个工艺气体源，该工艺气体源各自被配置为使对应的工艺气体可控地流过喷头。
[0019]在一些这样的实施方式中，一个或多个工艺气体源可以被配置为可控地流动含金属气体，该含金属气体还包括从由氟和氯组成的组中选择的元素。
[0020]在一些实施方式中，可以提供一种用于在半导体处理期间支撑半导体晶片的卡盘。卡盘可以包括配置为当半导体晶片放置在其上时支撑半导体晶片的衬底支撑表面；位于卡盘的中心区域内的一个或多个真空凹槽，每个真空凹槽向上延伸到衬底支撑表面并具有外边缘；围绕中心区域延伸并具有内边缘和外边缘的气体凹槽；以及凹入区域，其具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于半导体处理的装置，所述装置包括：基座，其具有：加热元件；以及顶板；其中：所述顶板包括：衬底支撑表面，其被配置为在将所述半导体晶片放置在所述基座上时支撑半导体晶片；位于所述基座的中心区域内的一个或多个真空凹槽，每个真空凹槽向上延伸至所述衬底支撑表面并具有外边缘，其中所述顶板的中心轴线穿过所述中心区域；气体凹槽，其围绕所述基座的所述中心区域延伸并具有内边缘和外边缘；以及凹入区域，其具有一个或多个凹入表面和定位在所述中心区域和所述气体凹槽的所述内边缘之间的内周边，其中所述一个或多个凹入表面各自沿所述中心轴线从与所述衬底支撑表面重合的参考平面偏移，使得在所述一个或多个凹入表面与所述参考平面之间存在间隙，并且其中，对于所述一个或多个真空凹槽中的每个真空凹槽，所述真空凹槽的所述外边缘的与所述内周边最靠近的部分与所述内周边隔开对应的至少第一距离D1，并且与所述气体凹槽的所述最靠近的部分隔开对应的至少第二距离D2。2.如权利要求1所述的装置，其中对于每个真空凹槽，(D2‑
D1)/D2＝0.4
±
0.1。3.如权利要求1所述的装置，其中对于每个真空凹槽，(D2‑
D1)/D2＝0.25
±
0.05。4.如权利要求1所述的装置，其中对于每个真空凹槽，(D2‑
D1)/D2＝0.15
±
0.05。5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述气体凹槽的所述内边缘至少部分地界定所述凹入区域。6.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中在所述气体凹槽的所述内边缘与所述凹入区域的外周边之间存在径向间隙。7.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述凹入区域的所述一个或多个表面与所述衬底支撑表面之间的间隙小于或等于0.05英寸。8.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述气体凹槽的所述内边缘位于直径为300mm
±
1mm的圆形区域内，并且所述气体凹槽的所述外边缘位于所述圆形区域的外部。9.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述顶板由铝制成。10.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述顶板由陶瓷制成。11.如权利要求1至4中任一项所述的装置，进一步包括：处理腔室；惰性气体源；以及真空源，其中：所述基座位于所述处理腔室内，所述惰性气体源被配置为使惰性气体可控地流入所述气体凹槽，并且所述真空源被配置为在所述一个或多个真空凹槽上可控地抽取真空。12.如权利要求11所述的装置，进一步包括：喷头，其定位在所述基座上方并配置为将流经其中的气体朝向所述基座分配；以及
一个或多个工艺气体源，其中所述一个或多个工艺气体源各自被配置为使相应的工艺气体可控地流过所述喷头。13.如权利要求12所述的装置，其中所述一个或多个工艺气体源被配置为可控地流动含金属气体，所述含金属气体还包含选自由氟和氯组成的群组的元素。14.一种用于在半导体处理期间支撑半导体晶片的卡盘，所述卡盘包括：衬底支撑表面，其被配置为当所述半导体晶片放置在其上时支...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉维，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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