用于在脱离期间减少电势峰值的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通过减少在衬底脱离期间电势峰值从ESC移走衬底的等离子体处理室的衬底脱离系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在脱离期间减少电势峰值的方法和装置
技术介绍
静电卡盘用于在例如等离子体刻蚀之类加工期间保持半导体晶片和其它衬底。在加工期间静电卡盘(ESC)利用静电势将衬底保持(夹持)在适当位置。通过将衬底夹持到卡盘，例如氦(He)之类高导热率气体被配置在衬底和卡盘之间以提高衬底和卡盘之间的热传递。衬底通过升降销从静电卡盘处被移走，并且传送臂将衬底从处理室中移出。使用ESC出现的困难是为了将衬底从卡盘移开需要去除衬底和卡盘之间残留的静电力。该残留的力是由衬底和ESC支撑表面之间的界面处的电荷积聚造成的。已研发了一些技术用于移走或脱离(de-chucking)衬底。例如，电极可以是接地的或者，替代地，施加于电极的夹持电压的极性可以是相反的以使电极放电。然而，这些技术对移除电极和衬底上的所有电荷不是完全有效。通常需要机械力以克服残留的静电引力，这可能损坏衬底或者在非预期的位置处收回衬底时会产生困难。而且，在衬底脱离和移除工艺期间可能产生不希望的微粒，从而污染已处理的衬底。尽管已有迄今为止的发展，但是仍然需要在已处理衬底的脱离期间降低任何电势峰值(voltage potential spike)的装置和方法。
技术实现思路
提供了一种通过减小在衬底脱离期间的电势峰值从ESC移走衬底的等离子体处理室的衬底脱离系统。在等离子体处理室中从静电卡盘脱离衬底的方法中，提供工艺气体进入所述室中并激发所述工艺气体为等离子体状态，维持所述等离子体室处于真空压和低RF功率以在 2mm或者更大厚度的所述衬底上方产生等离子体鞘(sheath)；提升处于所述静电卡盘的支撑表面上方的所述衬底至所述等离子体鞘之内的中部提升(mid-lift)位置而不引起等离子体的不稳定且保持所述衬底处于所述中部提升位置，熄灭所述等离子体，和提升所述中部提升位置上的所述衬底至上部位置，在所述上部位置所述衬底能够从所述等离子体室中移出。在另一种实施方式中，提供了用于等离子体反应器的气动升降装置，其中升降销在相对于静电卡盘的至少三个位置处提升和降下衬底。所述升降装置优选地包括垂直对齐的气动操作的上部活塞和下部活塞，其中上部活塞可滑动地安装以在上部室中上下移动以及下部活塞可滑动地安装以在下部室中上下移动，并且所述下部室包括限定所述下部活塞移动上限的坚固制动件(hard stop)。所述至少三个位置优选地包括(1)下部位置，在该下部位置所述上部和下部活塞处于下面位置；( 中部提升位置，在该中部提升位置所述下部活塞在上部位置与所述坚固制动件接触且从所述下部活塞向上延伸的杆接触所述上部活塞以部分地提升所述上部活塞；和( 上方位置，在该上方位置所述上部活塞处于上部位置且支撑于由所述上部活塞驱动的升降销上的衬底能够从所述等离子体室移出。所述上部活塞包括上部杆，上部杆与驱动升降销的轭共同操作以(1)在所述上部和下部活塞处于所述下部位置时降低衬底到衬底支撑上，( 在这些活塞处于中部提升位置时提升所述衬底到中部提升位置，和( 在所述上部活塞处于上部位置时提升所述衬底到所述上部位置，在所述上部位置其能够通过传送臂移出。在优选的方法中，处理室为等离子体刻蚀室且该处理包括激发邻近衬底上表面的等离子体以及用该等离子体刻蚀衬底上表面上的暴露层。替代地，该处理可以包括在衬底的上表面形成层(例如，通过化学气相沉积、热氧化、溅射或者其它沉积工艺)。然而，该处理还可以包括从衬底剥离光刻胶或者其它材料。附图说明图1为依据一种实施方式的等离子体反应器的横截面侧视图。图2A为支撑于ESC上的衬底销升降系统示图。图2B为图2A所示的衬底被提升到ESC上方时的销升降系统的示图。图3A为示例性的气动升降构件处于下面位置的示图。图:3B为示例性的升降构件处于中部提升位置的示图。图3C为示例性的升降构件处于上方位置的示图。图4为一种用于气动升降构件的示例性的控制系统的原理图。图5示出了当使用不同方法脱离时的衬底电压。图6A和6B示出了当使用不同脱离电压脱离衬底时的衬底电压，分别地不具有和具有等离子体打开(plasma-on)脱离步骤。图7示出了使用不同方法脱离的衬底的颗粒污染物的程度，包括或者不包括氦背压以及中部提升等离子体打开步骤。具体实施例方式如本文所使用的，术语“大约”当与设定的数值或者范围一起使用时表示略大于或略小于该设定的数值或者范围，在该设定的数值或者范围的士 10%范围内。本文描述了在从ESC脱离期间能够降低电势峰值的脱离的方法。衬底可以包括用于制造集成电路的半导体晶片，用于3-D芯片集成的衬底，用于制造平板显示器的玻璃衬底，或者结合于玻璃载体的硅片。优选的实施方式结合等离子体反应器来实现，例如电容耦合等离子体反应器，如 Exelan 等离子体刻蚀器，可从 LamResearch Corporation of Fremont，California (加利福尼亚州菲蒙市的朗姆研究公司)获得。优选的等离子体反应器包括双频电容耦合等离子体反应器，该双频电容耦合等离子体反应器包括上部淋喷头电极和底部电极，RF能量以两个不同的频率(例如27MHz和 2MHz)提供给底部电极。例如，参见共有的美国专利No. 6，391，787，该专利在本文中通过引用被整体并入。在等离子体反应器为电容耦合等离子体刻蚀器的情况中，底部电极优选地被提供大约500到3000瓦特的RF能量，可选择地在脱离操作期间为50瓦特的低瓦数。其它优选的实施方式结合电感耦合等离子体反应器来实现。例如，参见共有的美国专利No. 7，223，321，该专利在本文中通过引用被整体并入。在这种反应器的操作中，反应气体流入室中且高频功率由RF功率源施加给线圈，产生环绕该线圈的电磁场。该电磁场被电感耦合入室中并将反应气体激发为等离子体。图1依据一种示例性实施方式示出了等离子体反应器。有关这种等离子体反应器的额外的细节可见于公布号为2008/0318433的共同转让的美国专利，其通过引用并入本文中。然而，应当理解，可以使用各种配置的处理室和内部元件，包括底部电极与上部电极， 室壁和工艺气体分配系统。例如，参见共有的美国专利Nos. 6，824，627和7，428，550，他们中的每一个都通过引用并入本文中。在图1中，电容耦合等离子体处理室100具有安装于其中的等离子体限制环组件 10。等离子体处理室100包括具有底面104的上部电极102。在此实施方式中，如美国专利 No. 6，391，787中所述，底面104包括用于控制等离子体局部密度的台阶106，该台阶106邻接上部电极102的暴露表面形成，该专利通过引用被整体并入本文中。在此实施方式中，上部电极102为包括气体通道108的淋喷头电极，气体通道108设置用于将工艺气体分配进入等离子体处理室100。上部电极102可以由硅(例如单晶硅或者多晶硅)或者碳化硅组成。在此实施方式中，上部电极102为单件电极(例如，用于200mm的晶片处理)。上部电极102优选地安装(例如，弹性体粘合(bonded))于由适当材料(例如石墨或者碳化硅)制成的支撑构件110。该支撑构件包括与上部电极102中相应的气体通道108流体连通的气体通道112。该上部电极可以为平面电极或者非平面、阶梯式上部电极，例如为如共有美国专利No. 6，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种从等离子体处理室中的静电卡盘上脱离衬底的方法，所述方法包括：提供工艺气体进入所述室中；激发所述工艺气体为等离子体状态；维持所述等离子体室处于真空压和低ＲＦ功率以在２ｍｍ或者更大厚度的所述衬底上方产生等离子体鞘；提升处于所述静电卡盘的支撑表面上方的所述衬底至所述等离子体鞘之内的中部提升位置而不引起等离子体的不稳定且保持所述衬底处于所述中部提升位置；熄灭所述等离子体；和提升所述中部提升位置上的所述衬底至上部位置，在所述上部位置所述衬底能够从所述等离子体室中移出。

【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：布莱恩·麦科米林，约瑟·V·唐，耶库恩·维克特·王，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US