等离子腔室中用于基板夹持的设备与方法技术

本发明专利技术大致上提供用以监测与维持一等离子反应器中基板的平坦度的方法与设备。本发明专利技术的特定实施例提供一种用以处理一基板的方法，其至少包含：将基板定位在一静电夹具上；施加一ＲＦ功率于静电夹具中的一电极以及一反向电极之间，其中反向电极设置成平行于静电夹具；施加一ＤＣ偏压至静电夹具中的电极，以夹持静电夹具上的基板；以及测量静电夹具的一虚拟阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体上有关于一种用以处理半导体基板的设备与方法。更特别地，本专利技术的实施例有关于一种用在等离子腔室中的静电夹具(electrostatic chuck)。
技术介绍
等离子增强工艺，例如等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺、高密度等离子 化学气相沉积(HDPCVD)工艺、等离子沉浸离子植入(plasma immersion ion implantation, P3I)工艺、以及等离子蚀刻工艺，在半导体处理中已经变得重要。等离子对于制造半导体组件提供了许多优点。例如，使用等离子可因低处理温 度而拥有大范围的应用，等离子增强沉积对于高深宽比间隙具有良好的填隙能力及 高沉积速率。等离子处理期间发生的一问题即是正被处理的基板(特别是一组件基板，即经 图案化的基板)的变形。半导体组件是通过堆栈特定图案的材料层于半导体基板上 来形成。经图案化的基板在工艺期间可能会因为在具有不同材料的层次之间的热膨 胀差异而r弯曲(bow)」，尤其是当基板正被加热时。基板的弯曲会导致工艺表面 的非均匀性。弯曲基板的侧面与背面会被处理成使得不仅浪费处理材料(用于等离 子处理之前体通常是非常昂贵)且对于后续工艺步骤造成了污染及其它问题。图1 (习知技术)绘示在等离子工艺期间的一基板弯曲状况。等离子反应器IO 包含一电极12，电极12经由一阻抗匹配电路16连接至一射频(RF)电源17。 一接 地电极11被建构以支撑在其上的基板13。电极12与接地电极11形成一电容式等 离子产生器。当适当的RF功率施加至电极12时，可以从电极12与接地电极11 之间供应的任何前体气体产生一等离子15，以处理基板13。基板13可以被内嵌在 接地电极11中的加热器18所加热。等离子15在工艺期间也会加热基板13。等离 子处理温度可以介于约25(TC至约45(TC之间。随着温度上升，基板13会弯曲。在 一些情况中，300毫米基板的边缘会弯曲高达0.4毫米。弯曲的基板有时候被称为具有高曲率的基板。基板的弯曲对于在基板13的组件侧14上的工艺均匀性呈现了挑战性，其随着 特征结构尺寸缩小会变得更加关键。外部装置(例如静电夹具或真空夹具)用来在 处理期间保持基板平坦。然而，经夹固的基板在等离子工艺期间仍会因为等离子散 发的热而变形。因此，需要一种用以夹持基板且同时在等离子工艺期间能维持基板平坦度的设 备与方法。
技术实现思路
本专利技术大致上提供用以监测与维持一等离子反应器中基板的平坦度的方法与 设备。本专利技术的特定实施例提供一种用以处理一基板的方法，其至少包含将该基板 定位在一静电夹具上；施加一RF功率于该静电夹具中的一电极以及一反向电极之 间，其中该反向电极设置成平行于该静电夹具；施加一DC偏压至该静电夹具中的 该电极，以夹持该静电夹具上的该基板；以及测量该静电夹具的一虚拟阻抗。本专利技术的特定实施例提供一种用以在一等离子工艺期间监测一基板的方法，其 至少包含将该基板定位在具有第一与第二平行电极的一等离子产生器中，其中该 基板被定位在该第一与第二平行电极之间且实质上平行于该第一与第二平行电极； 施加一RF功率于该等离子产生器的该第一与第二平行电极之间；以及通过测量该 等离子产生器的 一特性来监测该基板。本专利技术的特定实施例提供一种用以处理一基板的设备，其至少包含 一静电夹 具，其包含一第一电极，该第一电极与一DC电源供应器连接，其中该静电夹具具 有一支撑表面用以支撑其上的基板； 一反向电极，其设置成实质上平行于该静电夹 具的该支撑表面，其中该反向电极隔开该静电夹具一距离，该基板被定位在该静电 夹具与该反向电极之间；一RF电源供应器，其用以施加一RF功率于该第一电极 与该反向电极之间；以及一传感器，其用以测量该静电夹具的一特性。附图说明为了能详细了解本专利技术的特征，通过参照在附图中所示出的本专利技术实施例对本专利技术进行更详细的描述与简要总结。然而，应该注意，附图仅出示本专利技术的典型实 施例，不应用以限定本专利技术的范围，因为本专利技术还有其它等效的实施方式。 图1 (习知技术)绘示在等离子工艺期间的一基板弯曲状况。图2绘示根据本专利技术的一实施例的PECVD系统的截面图。图3为根据本专利技术的一实施例的等离子处理腔室的侧面图，其中该等离子处理腔室具有一静电夹具。图4绘示根据本专利技术的一实施例的静电夹具夹持设计的爆炸图。 图5为显示虚拟腔室阻抗的图表。 图6为显示真实腔室阻抗的图表。图7绘示一图表，其显示静电夹具的虚拟阻抗以及定位在静电夹具上的基板的 平坦度之间的坐标。图8绘示一图表，其显示虚拟阻抗测量值以及经计算的静电夹具的虚拟阻抗斜 率之间的坐标。为了帮助了解，图式中相同的参照符号尽可能地用以代表相同的组件。可以了 解的是，实施例中的组件可有效地运用在其它实施例中而无需进一步叙述。主要组件符号说明1-4曲线Ml、M2、 M3 曲线Sl、S2、 S3 直线10等离子反应器11接地电极12电极13基板14组件侧15等离子16阻抗匹配电3各17射频(RF)电源18加热器100PECVD系统102腔室本体103驱动系统104腔室盖108气体散布系统112侧壁116底壁120处理区域121基板122信道123电极124信道7125 周围唧筒抽吸沟槽127 腔室衬里129 突部131 排出端口142 喷洒头组件146 面板148 基部板150 液体输送源 162远程等离子源164 唧筒抽吸系统167 气体入口岐管169 气体入口173 阻抗匹配电路 175系统控制器 177低通滤波器 200等离子处理腔室203 底部 210基板支撑件221 基板223 电极228 本体 264真空系统273 阻抗匹配电路275 系统控制器277 滤器(filter)279 放大器281 连接件283 功率源 285温度传感器126 杆128 静电夹具130棒140 气体入口信道144挡板147冷却沟槽149冷却剂出口161基板升降梢163气体入口165RF源168气体入口172气体输送源174传感器176DC源178电容202侧壁204盖220内部容积222介电层226支撑杆246面板265RF源274传感器276功率源278电容280电源供应系统282连接件284温度控制器286导电组件288 加热器 291 延伸夹具292 多接触连接件293 RF条具体实施例方式本专利技术大体上提供了用以在等离子反应器中监测且维持正被处理基板的足够 平坦度的方法与设备，其中该等离子反应器具有一具平行电极的等离子产生器。图2绘示#^居本专利技术的一 PECVD系统100的截面图。类似的PECVD系统被 描述在美国专利US5，855,681、 US6,495，233与US6,364，954中。PECVD系统100大致上包含一腔室本体102，腔室本体102支撑一腔室盖104, 腔室盖104可以通过枢纽接附至腔室本体102。腔室本体102包含界定一处理区域 120的侧壁112与底壁116。腔室盖104包含一或多个穿过其间的气体散布系统108， 以输送反应物及清洁气体进入处理区域120。 一周围唧筒抽吸沟槽125形成在側壁 112中且连接至一唧筒抽吸系统164,用以从处理区域120排出气体且控制处理区 域120内的压力。两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以处理一基板的方法，其至少包含：　将该基板定位在一静电夹具上；　施加一ＲＦ功率于该静电夹具中的一电极以及一反向电极之间，其中该反向电极设置成平行于该静电夹具；　施加一ＤＣ偏压至该静电夹具中的该电极，以夹持该静电夹具上 的该基板；以及　测量该静电夹具的一虚拟阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G巴拉苏布拉马尼恩，A班塞尔，EY朱科，M阿优伯，HJ金，K杰纳基拉曼，S拉蒂，D帕德希，MJ西蒙斯，V斯瓦拉马克瑞希楠，BH金，A阿巴亚缇，DR威蒂，H姆塞德，A巴利施尼科夫，C陈，S刘，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]