一种用于真空室中的衬底的模块和一种衬底基座制造技术

本发明专利技术涉及高温衬底基座模块及其组件。一种半导体衬底处理装置包括：具有处理区域的真空室，在所述处理区域中能处理半导体衬底；工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以供给工艺气体到所述真空室中；喷头模块，来自所述工艺气体源的工艺气体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。衬底基座模块包括：由陶瓷材料制成的基座，所述基座具有上表面，所述上表面被配置成在处理期间支撑在其上的半导体衬底；杆，其由陶瓷材料制成；和位于所述杆的内部的由金属化陶瓷材料制成的背部气体管路。金属化陶瓷管路可用于将背部气体输送至衬底并将RF功率供应至基座中的嵌入式电极。中的嵌入式电极。中的嵌入式电极。

【技术实现步骤摘要】
一种用于真空室中的衬底的模块和一种衬底基座
本申请是申请号为201810537225.9、申请日为2018年5月30日、专利技术名称为“高温衬底基座模块及其组件”的申请的分案申请。


[0001]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

[0002]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)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，以将工艺气体激发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

[0003]本专利技术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，在所述处理区域中能处理半导体衬底；工艺气体源，其与所述真空室流体连通，以供给工艺气体到所述真空室中；喷头模块，来自所述工艺气体源的工艺气体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，其包括：由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有上表面，所述上表面被配置成在处理期间支撑在其上的半导体衬底；杆，其由陶瓷材料制成，所述杆具有支撑所述台板的上部杆凸缘；和位于所述杆的内部的由金属化陶瓷材料制成的至少一个背部气体管路，所述背部气体管路被配置成向所述台板的所述上表面供应背部气体并向嵌入所述台板中的电极供应功率。
[0004]根据一种实施方式，所述电极是静电夹持电极、RF电极或其组合。所述台板可以包括嵌入其中的一个或多个电阻加热器，其中所述加热器电连接到位于所述杆内的金属馈送棒或金属化陶瓷馈送棒。所述衬底基座模块还可以包括热电偶，所述热电偶被配置为测量所述台板的温度，其中所述热电偶位于陶瓷管路内部，所述陶瓷管路在所述杆内的位置连接到所述台板的下侧。优选地，所述背部气体管路、所述台板和所述杆由与氮化铝相同的陶瓷材料形成和/或所述背部气体管路居中定位于所述杆的内部。在一示例性实施方式中，所述台板包括嵌入其中的外部RF电极以及嵌入其中的内部静电夹持(ESC)电极，所述内部ESC电极与所述外部RF电极共面，所述外部RF电极包括电连接到所述杆内的金属化陶瓷管路的径向延伸馈送带，并且所述内部ESC电极电连接到所述杆内的成对的金属化陶瓷馈送棒或金属化陶瓷管路。在另一实施方式中，所述金属化陶瓷管路通过应力释放连接件而连接到所述电极，所述应力释放连接件被配置成改变形状以适应所述金属化陶瓷管路与所述电极之间的不同热膨胀。所述金属化陶瓷管路可以具有比所述杆的长度大的长度和/或包括在
其外表面上的导电涂层。
[0005]在一示例性实施方式中，所述至少一个背部气体管路包括第一金属化陶瓷管路、第二金属化陶瓷管路和第三金属化陶瓷管路，并且所述台板包括第一共面电极、第二共面电极和第三共面电极，其中所述第一电极是具有与所述第一金属化陶瓷管路电连接的对角延伸馈送带的外部环形电极，所述第二电极和所述第三电极是与所述第二金属化陶瓷管路和所述第三金属化陶瓷管路电连接的内部D形电极。所述第一金属化陶瓷管路可以与第一气体通道流体连通，所述第一气体通道延伸穿过所述对角延伸的馈送带和在所述台板的上表面的中心处的第一出口。所述第二金属化陶瓷管路可以与第二气体通道流体连通，所述第二气体通道延伸穿过所述第二电极和在所述台板的上表面中与所述第一出口间隔第一距离的第二出口。所述第三金属化陶瓷管路可以与第三气体通道流体连通，所述第三气体通道延伸穿过所述第三电极和在所述台板的所述上表面中与所述第一出口间隔第二距离的第三出口，其中所述第一距离和所述第二距离不大于约1英寸。
[0006]本专利技术还公开了一种用于在真空室内处理半导体衬底的半导体衬底支撑模块，在所述处理区域中可以处理半导体衬底。所述衬底支撑模块包括：由陶瓷材料制成的台板，所述台板具有上表面，所述上表面被配置成在处理期间支撑在其上的半导体衬底；杆，其由陶瓷材料制成，所述杆具有支撑所述台板的上部杆凸缘；和位于所述杆的内部的由金属化陶瓷材料制成的背部气体管路，所述背部气体管路被配置成向所述台板的所述上表面供应背部气体并向嵌入所述台板中的电极供应功率。
附图说明
[0007]图1图解了根据本专利技术所公开的实施方式示出的化学沉积装置的概要示图。
[0008]图2示出了根据本文公开的实施方式的衬底基座模块的横截面。
[0009]图3示出了图2所示的衬底基座模块的仰视图。
[0010]图4是图2中所示的衬底支撑模块的横截面透视图。
[0011]图5是图2中所示的衬底支撑模块的顶部透视图。
[0012]图6是图2所示的衬底支撑模块的底部透视图。
[0013]图7是在杆内部具有单个金属化陶瓷管路的衬底支撑模块的横截面图。
[0014]图8是具有连接到嵌入式RF电极的金属化陶瓷管路和两个连接到两个电阻加热器的两个馈送棒的衬底支撑模块的横截面图，所述两个电阻加热器嵌入在RF电极下方的位置处的基座中。
[0015]图9是根据一个实施方式的衬底支撑件的俯视图，其中外部环形电极包括通过中央金属化陶瓷管路供应功率的对角馈送带，该中央金属化陶瓷管路通过馈送带中的通道输送惰性气体。
具体实施方式
[0016]在下面的详细说明中，为了提供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％。
[0017]如所指出的，所述实施方式提供用于处理在例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℃。
[0018]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，它们并不限于此。
[0019]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所述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其中具有上RF电极(未示出)的喷头模块104与其中具有下RF电极(未示出)的衬底基座模块106结合工作来产生。至少一个RF产生器可操作以供给RF本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于真空室中的衬底的模块，其包括处理区域，在所述处理区域中能处理衬底，所述模块包括：陶瓷主体；杆，其包括陶瓷材料，具有结合到所述陶瓷主体的凸缘；以及至少一个金属化陶瓷管路，其被配置为向所述陶瓷主体提供气体并向嵌入所述陶瓷主体的电极供应功率。2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述电极是静电夹持电极。3.根据权利要求1所述的模块，其中，所述电极是射频(RF)电极。4.根据权利要求1所述的模块，其中所述陶瓷主体包括嵌入其中的一个或多个电阻加热器，并且所述加热器电连接到金属化陶瓷馈送棒或金属馈送棒。5.根据权利要求1所述的模块，还包括热电偶，所述热电偶被配置为测量所述陶瓷主体的温度，所述热电偶位于陶瓷管路内部，所述陶瓷管路连接到所述陶瓷主体。6.根据权利要求1所述的模块，其中所述金属化陶瓷管路、所述陶瓷主体和所述杆由氮化铝形成。7.根据权利要求1所述的模块，其中，所述金属化陶瓷管路居中定位于所述杆的内部。8.根据权利要求1所述的模块，其中，所述陶瓷主体包括嵌入其中的外部电极以及嵌入其中的内部电极，所述内部电极与所述外部电极基本上共面，所述外部电极电连接到所述杆内的金属化陶瓷功率馈送棒，并且所述内部电极中的每一个电连接到所述杆内的成对的金属化陶瓷馈送棒。9.根据权利要求1所述的模块，其中所述金属化陶瓷管路通过应力释放连接件而连接到所述电极，所述应力释放连接件被配置成改变形状以适应所述金属化陶瓷管路与所述电极之间的不同热膨胀。10.根据权利要求1所述的模块，其中，所述金属化陶瓷管路具有比所述杆的长度大的长度，并且所述金属化陶瓷管路仅在其外表面上包括导电涂层。11.根据权利要求1所述的模块，其中所述至少一个金属化陶瓷管路包括第一金属化陶瓷管路、第二金属化陶瓷管路和第三金属化陶瓷管路，并且所述陶瓷主体包括第一电极、第二电极和第三电极，这些电极中的每一个与其他电极基本上互相共面，其中所述第一电极是具有与所述第一金属化陶瓷管路电连接的对角延伸馈送带的外部环形电极，且所述第二电极和所述第三电极是与所述第二金属化陶瓷管路和所述第三金属化陶瓷管路电连接的内部D形电极。12.一种装置，其包括：陶瓷主体，其被配置成连接到杆的凸缘，所述杆包括陶瓷材料，所述陶瓷主体在处理操作期间支撑衬底；和至少一个金属化陶瓷管路，其被配置为向所述陶瓷主体的背部提供气体，所述气体被供应通过所述金属化陶瓷管路的内部部分，并进一步通过所述金属化陶瓷管路的金属化外部部分供应功率到嵌入所述陶瓷主体的电极。13.根据权利要求12所述的装置，其中，所供应的功率是射频(RF)功率并且所述电极是RF电极。14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述电极是静电夹持电极。
15.根据权利要求12所述的装置，还包括热电偶，所述热电偶被配置为测量所述陶瓷主体的温度，所述热电偶位于连接到所述陶瓷主体的所述至少一个金属化陶瓷管路中的一个的内部。16.根据权利要求12所述的装置，其中所述陶瓷主体、所述至少一个金属化陶瓷管路和所述杆每一者都包括氮化铝。17.根据权利要求12所述的装置，还包括嵌入所述陶瓷主体的一个或多个电阻加热器，所述一个或多个电阻加热器电连接到位于所述杆的内部的包括金属化陶瓷馈送棒和金属馈送棒中的至少一个类型的棒。18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个金属化陶瓷管路基本上居中定位于所述杆的内部部分。19.根据权利要求12所述的装置，其中所述金属化陶瓷管路通过应力释放连接件而机械连接到所述电极，所述应力释放连接件被配置成物理上改变形状以适应所述金属化陶瓷管路与所述电极之间的不同热膨胀。20.根据权利要求12所述的装置，其中：所述至少一个金属化陶瓷管路包括第一金属化陶瓷管路、第二金属化陶瓷管路和第三金属化陶瓷管路；并且所述陶瓷主体包括第一基本上共面的电极、第二基本上共面的电极和第三基本上共面的电极，所述第一基本上共面的电极是外部环形电极，其具有延...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉姆基什安，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：