TW202123378A - 具有改善的高溫吸附的半導體基板支撐件 - Google Patents

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Abstract

示例性支撐組件可包括界定基板支撐表面的靜電吸盤主體。該等組件可包括與靜電吸盤主體耦接的支撐桿。該等組件可包括嵌入在靜電吸盤主體內的加熱器。該等組件還可包括嵌入在加熱器和基板支撐表面之間的靜電吸盤主體內的電極。基板支撐組件的特徵可在於在大於500℃或約為500℃的一溫度下且在大於600V或約為600V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。

Description

具有改善的高溫吸附的半導體基板支撐件
本專利申請案請求於2019年7月29日提出申請的美國臨時申請第62/879,696號的優先權益，透過引用將上述申請的內容作為整體結合在此。
本技術係關於用於半導體製造的部件和設備。更具體地，本技術係關於基板支撐組件和其他半導體處理設備。
藉由在基板表面上產生交錯（intricately）圖案化的材料層的製程，可以製造積體電路。在基板上產生圖案化的材料需要用於形成和去除材料的受控方法。這些製程發生的溫度可能會直接影響最終產品。在處理期間通常用支撐基板的組件來控制和維持基板溫度。位於內部的加熱裝置可在支撐件內的產生熱，以及熱可用傳導方式傳遞至基板。基板支撐件也可在某些技術中用於發展出基板級的（substrate-level）電漿。在基板附近產生的電漿可能會引起部件轟擊，以及在腔室的不適宜（unfavorable）區域中形成寄生電漿。另外，利用基座同時產生熱和產生電漿可能會引起干擾效應。
因為各種操作製程可利用升高的溫度及形成基板級電漿，因此基板支撐件的組成材料可能暴露於影響組件的電操作的溫度。因此，對於可用於生產高品質裝置和結構的改良系統和方法有需求。這些和其他需求由本技術所解決。
示例性支撐組件可包括界定基板支撐表面的靜電吸盤主體。該組件可包括與靜電吸盤主體耦接的支撐桿。該組件可包括嵌入在靜電吸盤主體內的加熱器。該組件還可包括嵌入在加熱器和基板支撐表面之間的靜電吸盤主體內的電極。基板支撐組件的特徵可在於在大於500℃或約為500℃的一溫度下且在大於600V或約為600V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
在一些實施例中，基板支撐表面可界定從凹穴的外部徑向邊緣徑向向內延伸之凹入的凸耳（recessed ledge）。靜電吸盤主體可界定從凹穴內的基板支撐表面延伸的複數個凸部。在徑向最外面的凸部與在凹入的凸耳的內部徑向邊緣中之間的一距離可保持在小於3mm或約為3mm。靜電吸盤主體可界定500個以上的凸部或約500個凸部，且該複數個凸部中的每個凸部的特徵可在於直徑大於1mm或約為1mm。複數個凸部中的一凸部子集的特徵可在於直徑大於2mm或約為2mm。複數個凸部針對位於靜電吸盤主體的基板支撐表面上的基板可界定一接觸面積（contact area），且該接觸面積可小於或約等於該靜電吸盤主體的一平面面積（planar area）的10％。靜電吸盤主體可包括陶瓷材料。陶瓷材料可以是氮化鋁或包括氮化鋁。該陶瓷材料的特徵可在於在大於550℃或約為550℃的一溫度下，體積電阻率大於1×109 ohm-cm或約為1×109 ohm-cm。
本技術的一些實施例可包括基板支撐組件。基板支撐組件可包括界定基板支撐表面的靜電吸盤主體。該組件可包括嵌入在靜電吸盤主體內的加熱器。該組件可包括嵌入在加熱器和基板支撐表面之間的靜電吸盤主體內的電極。電極與靜電吸盤主體內的基板支撐表面的距離可保持在至少約3mm。基板支撐組件的特徵可在於在大於540℃或約為540℃的一溫度下且在大於660V或約為660V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
在一些實施例中，電極可定位於距該靜電吸盤主體的該基板支撐表面至少約5mm的一深度處的該靜電吸盤主體內。靜電吸盤主體可包括陶瓷材料，該陶瓷材料的特徵在於在大於或等於600℃的溫度下，體積電阻率大於1×109 ohm-cm或約為1×109 ohm-cm。靜電吸盤主體可界定在該基板支撐表面內的一凹穴，該凹穴經配置接收（receive）用於處理的基板。基板支撐表面可界定從凹穴的外部徑向邊緣徑向向內延伸之凹入的凸耳。靜電吸盤主體可界定從凹穴內的基板支撐表面延伸的複數個凸部。複數個凸部針對位於靜電吸盤主體的基板支撐表面上的基板可界定一接觸面積。接觸面積可小於或約等於基板的平面面積的5％。基板支撐組件的特徵可在於在大於600℃或約為600℃的一溫度下且在大於800V或約為800V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
本技術的一些實施例可包括基板支撐組件。該等組件可包括界定基板支撐表面的靜電吸盤主體。該等組件可包括與靜電吸盤主體耦接的支撐桿。該等組件可包括嵌入在靜電吸盤主體內的加熱器。該等組件可包括嵌入在加熱器和基板支撐表面之間的靜電吸盤主體內的電極。電極與靜電吸盤主體內的基板支撐表面的距離可保持在至少約5mm。基板支撐組件的特徵可在於在大於550℃或約為550℃的一溫度下且在大於650V或約為650V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
相較於傳統系統和技術，這種技術可提供許多好處。例如，本技術的實施例可提供既可以促進基板級電漿的基板支撐，又可以在高溫操作期間保持持續性的基板支撐。另外，藉由提供相對於傳統技術減小的洩漏電流，可給予增大的電壓吸附窗（voltage chucking window）。結合以下描述和所附圖示更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
電漿增強的沉積製程可激發一個或多個成份前驅物，以促進基板上的膜形成。可在引起基板上應力的條件下，產生這些形成的膜。例如，在用於垂直記憶體應用（ON堆疊）的介電層形成（development）中，許多材料層可沉積在基板上。這些產生的膜特徵可在於作用在基板上的內應力。這可能會導致基板在處理期間彎曲，從而可能導致形成的均勻性差以及元件損壞或故障。
可使用靜電吸盤對基板產生夾緊作用，以克服彎曲應力。然而，隨著這些元件堆疊的層數增加，作用在基板上的應力也會增加，這可能需要按比例增加吸附（chucking）電壓。另外，這些膜中的許多膜可在較高的溫度下顯影（develop），這進一步影響了腔室的部件。例如，某些沉積活動可能會在高於500℃或更高的溫度下發生，這可能會影響腔室部件（如靜電吸盤的材料）的電阻率。隨著材料的電阻率降低，電流洩漏可能會增加。當與用於克服隨著沉積層增加而施加在基板上的彎曲應力之增加電壓複合（compound）時，可能會產生電弧，這會損壞基板和腔室部件。這些問題已經限制了傳統技術，而使無法在沉積期間適應（accommodate）層按比例增加的吸附窗變窄。
本技術藉由具有特定材料和配置的基板支撐組件克服了這些挑戰，具有特定材料和配置的該等基板支撐組件展現出相較於傳統技術可產生減少的洩漏電流（特別是在升高的溫度下）之特定的電特性。另外，該等組件可包括表面拓樸（topography），其有助於夾持具有與增加的沉積層相對應的應力之基板。
儘管其餘揭示內容將常規地利用所揭露的技術來識別特定的沉積製程，但是將容易理解，該系統和方法同樣適用於其他沉積和清洗腔室以及在所述腔室中可發生的製程。因此，不應認為該技術僅限於與這些特定的沉積製程或腔室一起使用。在描述根據本技術的實施例的對此系統的額外變化和調整之前，本揭示案將討論一個可能的系統和腔室，其可包括根據本技術的實施例的基座。
圖1圖示根據實施例的沉積、蝕刻、烘烤和固化腔室的處理系統100的一個實施例的頂視圖。在該圖中，一對前開式晶圓傳送盒102供應由機械臂104接收並在放入位於串接（tandem）區段109a-c中的基板處理腔室108a-f之一之前放入低壓容置區域106的各種尺寸的基板。第二機械臂110可用於將基板從容置區域106輸送到基板處理腔室108a-f並返回。每個基板處理腔室108a-f可經裝配施行許多基板處理操作，該等操作除了包括電漿增強的化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清洗、脫氣、定向和其他基板處理（包括退火、灰化等）之外，其包括形成本案所述之半導體材料的堆疊。
基板處理腔室108a-f可包括一個或多個系統組件，用於沉積、退火、固化和/或蝕刻基板上的介電膜或其他膜。在一個配置中，可使用兩對處理腔室（如108c-d和108e-f），以在基板上沉積介電材料，且可使用第三對處理腔室（如108a-b），以蝕刻沉積的介電質。在另一配置中，所有三對腔室（如108a-f）可經配置在基板上沉積交替的介電膜的堆疊。所描述的製程中的任何一個或多個製程可在與不同實施例中所示的製造系統分開的腔室中實行。應當理解，系統100可考慮針對介電膜的沉積、蝕刻、退火和固化腔室的額外配置。
圖2圖示根據本技術的一些實施例的示例性電漿系統200的示意性截面圖。電漿系統200可圖示一對處理腔室108，其可裝配在上述一個或多個串接區段109中，且可包括根據本技術的實施例的基板支撐組件。電漿系統200通常可包括腔室主體202，腔室主體202具有界定一對處理區域220A和220B的側壁212、底壁216和內側壁201。每個處理區域220A-220B可以被類似地配置，且可以包括相同的部件。
例如，處理區域220B（其部件也可被包含在處理區域220A中）可包括穿過通道222設置在處理區域中的基座228，通道222在電漿系統200的底壁216中形成。基座228可提供加熱器，該加熱器適於將基板229支撐在基座的暴露表面（如主體部分）上。基座228可包括加熱元件232（如電阻加熱元件），加熱元件232可在期望的製程溫度下加熱及控制基板溫度。基座228也可由遠端加熱元件（如燈組件）或任何其他加熱裝置加熱。
基座228的主體可藉由凸緣233耦接至桿226。桿226可將基座228與電力出口或電源箱203電耦接。電源箱203可包括驅動系統，該驅動系統控制處理區域220B內的基座228的升高和移動。桿226還可包括電力介面，以向基座228提供電力。電源箱203還可包括用於電功率和溫度指示器的介面，如熱電偶介面。桿226可包括適於與電源箱203可拆卸地耦接的基部組件238。在電源箱203上方圖示周邊環235。在一些實施例中，周邊環235可以是適於作為機械性止動件或機械地（mechanical land）的肩部，該肩部經配置在基座組件238和電源箱203的上表面之間提供機械介面。
桿230可通過在處理區域220B的底壁216中形成的通道224被包括在內，並可用於定位穿過基座228的主體設置的基板升舉銷261。基板升舉銷261可選擇性地將基板229與基座間隔開，以利於用機器人更換基板229，該機器人用於透過基板移送埠260將基板229移送進出處理區域220B。
腔室蓋件204可與腔室主體202的頂部耦接。蓋件204可容納與其耦接的一個或多個前驅物分配系統208。前驅物分配系統208可包括前驅物入口通道240，前驅物入口通道240可將反應物和清洗前驅物透過雙通道噴頭218輸送到處理區域220B中。雙通道噴頭218可包括環形基底板248，該環形基底板248具有設置在面板246中間的阻擋板244。射頻（「RF」）源265可與雙通道噴頭218耦接，其可為雙通道噴頭218供電以促進在雙通道噴頭218的面板246和基座228之間產生電漿區域。在一些實施例中，RF源可與腔室主體202的其他部分（如基座228）耦接，以促進電漿的產生。介電隔離器258可設置在蓋件204和雙通道噴頭218之間，以防止將RF功率傳導到蓋件204。遮蔽環206可設置在與基座228接合的基座228的周邊上。
可選的冷卻通道247可形成在氣體分配系統208的環形基底板248中，以在操作期間冷卻環形基底板248。傳熱流體（如水、乙二醇、氣體或類似物）可循環通過冷卻通道247，使得基底板248可保持在預定溫度。襯裡組件227可設置在緊鄰腔室主體202的側壁201、212的處理區域220B內，以防止側壁201、212暴露於處理區域220B內的處理環境。襯裡組件227可包括周邊泵送腔（circumferential pumping cavity）225，周邊泵送腔225可耦接至泵送系統264，該泵送系統264經配置從處理區域220B排出氣體和副產物並控制處理區域220B內的壓力。複數個排氣口231可形成在襯裡組件227上。排氣口231可經配置以促進系統200內的處理的方式允許氣體從處理區域220B流向周邊泵送腔225。
圖3圖示根據本技術的一些實施例的示例性半導體處理腔室300的示意性局部截面圖。圖3可包括上文關於圖2討論的一個或多個部件，且可繪示與該腔室有關的更多細節。腔室300可用於執行半導體處理操作，其包括沉積如前所述的介電材料的堆疊。腔室300可圖示半導體處理系統的處理區域的局部視圖，且可不包括所有部件，如先前描述的額外蓋件堆疊部件，這些部件應理解為併入腔室300的一些實施例中。
如上所述，圖3可繪示處理腔室300的一部分。腔室300可包括噴頭305以及基板支撐組件310。噴頭305和基板支撐件310可與腔室側壁315一起界定可在其中產生電漿的基板處理區域320。基板支撐組件可包括靜電吸盤主體325，其可包括嵌入或設置在主體內的一個或多個部件。在一些實施例中，合併在頂部圓盤（puck）中的部件可不暴露於處理材料，且可完全保持在吸盤主體325內。靜電吸盤主體325可界定基板支撐表面327，且特徵在於根據吸盤主體的特定幾何形狀而定的厚度、長度或直徑。在一些實施例中，吸盤主體可以是橢圓形的，且特徵可在於從中心軸貫通吸盤主體的一個或多個徑向尺寸。應當理解，頂部圓盤可以是任何幾何形狀，且當討論徑向尺寸時，徑向尺寸可從吸盤主體的中心位置界定任何長度。
靜電吸盤主體325可與桿330耦合，桿330可支撐吸盤主體且可包括如下文將要討論的用於輸送和接收可與吸盤主體325的內部部件耦接的電線和/或流體管線的通道。吸盤主體325可包括相關聯的通道或部件以用作靜電吸盤操作，儘管在一些實施例中，該組件可作為真空吸盤或任何其他類型的吸盤系統來操作或者包括用於真空吸盤的部件或用於任何其他類型的吸盤系統的部件。桿330可與在吸盤主體的與基板支撐表面相對的第二表面上的吸盤主體耦接。靜電吸盤主體325可包括電極335，該電極335可以是DC電極，電極335嵌入基板支撐表面附近的吸盤主體內。電極335可與電源340電耦接。電源340可經配置向導電吸盤電極335提供能量或電壓。儘管可類似地維持其他電漿操作，但這可被操作以在半導體處理腔室300的處理區域320內形成前驅物的電漿。例如，電極335也可以是作為用於電容電漿系統的電接地操作的吸附網格（chucking mesh），該電容電漿系統包括與噴頭305電耦接的RF源307。例如，電極335可作為用於來自RF源307的RF功率的接地路徑來操作，同時還作為對基板的電偏壓來操作，以將基板靜電夾持到基板支撐表面。電源340可包括濾波器、電源以及經配置提供吸盤電壓的多個其他電子部件。
在操作中，基板可與靜電吸盤主體的基板支撐表面至少部分接觸，這可能產生接觸間隙，該接觸間隙可實質上在基座的表面和基板之間產生電容效應。可將電壓施加到接觸間隙，這可產生用於吸附的靜電力。電源340可提供電荷，該電荷從電極遷移到可累積電荷的基板支撐表面，且該電荷可產生具有庫侖吸引的電荷層，該電荷層在基板處具有相反的電荷，且可以以靜電方式將基板抵靠吸盤主體的基板支撐表面靜電固持。基於用於Johnsen-Rahbek型吸附的介電質內的有限電阻，可藉由電流流過吸盤主體的介電材料而發生電荷遷移，這可在本技術的一些實施例中使用。
吸盤主體325還可界定在基板支撐表面內的凹入區域345，該凹入區域345可提供可在其中設置基板的凹穴。凹入區域345可在頂部圓盤的內部區域處形成，且可經配置接收用於處理的基板。凹入區域345可包圍如圖所示靜電吸盤主體的中心區域，且可調整凹入區域345的尺寸以容納任何種類的基板尺寸。基板可位於凹入區域內，且由可包圍基板的外部區域347所包含。在一些實施例中，外部區域347的高度可以使得基板與外部區域347處基板支撐表面的表面高度齊平或凹入低於外部區域347處的基板支撐表面的表面高度。凹入的表面可在處理期間控制邊緣效應，在一些實施例中，這可改善整個基板上的沉積均勻性。在一些實施例中，邊緣環可繞頂部圓盤的周邊設置，且可至少部分地界定基板可位於其中的凹部。在一些實施例中，吸盤主體的表面可以是實質平坦的，且邊緣環可完全地界定基板可位於其中的凹部。
在一些實施例中，靜電吸盤主體325和/或桿330可以是絕緣或介電材料。例如，氧化物、氮化物、碳化物和其他材料可用於形成該等部件。示例性材料可包括陶瓷（其包含氧化鋁、氮化鋁、碳化矽，碳化鎢和任何其他金屬或過渡金屬氧化物）、氮化物、碳化物、硼化物或鈦酸鹽以及這些材料與其他絕緣或介電材料的組合。可使用不同等級的陶瓷材料來提供經配置在特定溫度範圍內操作的複合材料，以及因此在一些實施例中，可將相似材料的不同陶瓷等級的材料用於頂部圓盤和桿。如以下將進一步解釋的，可在一些實施例中摻入摻雜劑以調整電性質。示例性摻雜劑材料可包括釔、鎂、矽、鐵、鈣、鉻、鈉、鎳、銅、鋅或習知上摻入陶瓷或介電材料中的任何數量的其他元素。
靜電吸盤主體325還可包括吸盤主體內所含的嵌入式加熱器350。在實施例中，加熱器350可包括電阻加熱器或流體加熱器。在一些實施例中，電極335可作為加熱器操作，但是藉由將這些操作解耦合（decoupling），可提供更多的個別控制，以及可在限制電漿形成區域的同時提供擴展的加熱器覆蓋範圍。加熱器350可包括與吸盤主體材料接合或耦接的聚合物加熱器，儘管導電元件可嵌入在靜電吸盤主體內並經配置接收電流（如AC電流）以加熱頂部圓盤。電流可藉由通過與上述DC功率類似的通道之桿330輸送。加熱器350可與電源365耦接，電源365可向電阻加熱元件提供電流以促進對相關的吸盤主體和/或基板的加熱。在實施例中，加熱器350可包括多個加熱器，且每個加熱器可與吸盤主體的一區域相關聯，以及因此示例性吸盤主體可包括與加熱器數量相似或更多的區域。在一些實施例中，吸附網格電極335可定位於加熱器350與基板支撐表面327之間，且在一些實施例中，可在吸盤主體內的電極與基板支撐表面之間保持距離，這將在下文進一步描述。
加熱器350可以能夠調節靜電吸盤主體325以及位於基板支撐表面327上的基板上的溫度。加熱器可具有一範圍的工作溫度以將吸盤主體和/或基板加熱到高於100℃或約100℃，且加熱器可經配置加熱到高於125℃或約125℃、高於150℃或約150℃、高於175℃或約175℃、高於200℃或約200℃、高於250℃或約250℃、高於300℃或約300℃、高於350℃或約350℃、高於400℃或約400℃、高於約450℃或約450℃、高於500℃或約500℃、高於550℃或約550℃、高於600℃或約600℃、高於650℃或約650℃、高於700℃或約700℃、高於750℃或約750℃，高於800℃或約800℃、高於850℃或約850℃、高於900℃或約900℃、高於950℃或約950℃、高於1000℃或約1000℃。加熱器還可經配置在這些所述數字中的任何兩個之間所包含的任何範圍內，或者在這些範圍中的任何一個所包含的較小範圍內進行操作。在一些實施例中，如將在下文進一步描述的，在沉積操作（如形成如前所述之用於記憶體元件的材料的堆疊）期間，可操作吸盤加熱器以將基板溫度維持在至少500℃以上。
圖4圖示根據本技術的一些實施例的示例性基板支撐組件400的示意性局部截面圖。基板支撐組件400可包括先前描述的任何材料或部件，且可繪示先前討論的基板支撐組件的額外細節。如圖所示，靜電吸盤主體405可包括如前所述之嵌入式電極410和嵌入式加熱器415。基板支撐表面406可由吸盤主體界定且可經配置支撐半導體基板430。基板支撐表面可界定基板支撐表面內的凹穴（recessed pocket）408。凹入的凸耳（recessed ledge）420也可被界定在基板支撐表面中。凹入的凸耳可從凹穴的外部徑向邊緣徑向向內延伸。另外，基板支撐表面可界定從凹穴408內的基板支撐表面延伸的數個凸部425。橫跨（across）凸部425的暴露表面可界定基板430可接觸基板支撐表面的接觸位置。
如上所述，在實施例中，可為加熱器415和電極410中的各者提供電源，該電源可以是任何數量的電源。例如，用於電極的電源可以是DC電源或任何其他電源，且可提供經配置將基板吸附到基板支撐表面406的電壓範圍。例如，相對較高的電源可用於根據本技術的一些實施例的系統，以利於吸附具有較厚沉積層的基板，該具有較厚沉積層的基板的特徵可在於有助於彎曲的較大應力。作為一個非限制性實例，對於ON堆疊，隨著成對的層的數量增加，作用在基板上的力可增加。較高的溫度可能引起這些力，而進一步增加彎曲度，並挑戰將基板正確吸附到支撐組件的能力。
為了補償這些力，可使用增加的吸附電壓來維持實質平坦的基板表面，儘管仍然可能發生一定量的彎曲。隨著這些層對的繼續增加，維持吸附的最小電壓可能會繼續增加。因此，在一些實施例中，最小吸附電壓可高於或約-250V，且根據應力和要補償的對的數量，最小吸盤電壓可高於或約-300V、高於或約-350V、高於或約-400 V、高於或約-450 V、高於或約-500 V、高於或約-550 V、高於或約-600 V、高於或約-650 V、高於或約-700 V、高於或約-750 V、高於或約-800 V、高於或約-850 V、高於或約-900 V、高於或約-950 V、高於或約-1000 V或更高。
然而，如上所述，這些沉積操作可在升高的溫度下施行，這可能直接影響吸盤主體材料的電阻率以及該材料適當地作為J-R吸盤（J-R chuck）操作的能力。例如，靜電吸盤主體405可以是例如氮化鋁，其特徵可在於在一定溫度下的體電阻（bulk resistance）。隨著材料溫度的升高，電阻降低，且例如在高於500℃的溫度下電阻可能會顯著降低。隨著電阻降低，靜電放電或電弧產生的可能性可能會增加。另外，為了限制在這些沉積期間可能發生的基板的大量彎曲，可使用增加的電壓來維持吸附。然而，隨著此電壓增加，在凸耳420的區域附近電弧產生的可能性可能類似地增加，這可能會限制用於吸附可施加的電壓量，以及這可能會限制抵消彎曲的能力。傳統上，這導致損害產品的品質以及降低產品的品質。
然而，與傳統技術相比較，本技術利用可促進增加的電壓窗而不會導致電弧產生的材料和配置。例如，傳統技術可能會在高於或約為-300 V或約為-350 V的嵌位電壓（clamping voltage）下產生電弧。此電壓可能不足以補償多層堆疊沉積（如用數十或數百層材料作ON沉積）期間產生的膜應力。本技術可促進在約-500V至約-1000V之間（且包括在約-600V至約-800V之間）的電壓下吸附，這可適應與更大數量的沉積層相關的應力，同時限制了基座上的電弧產生。
對於J-R吸附，隨著因電阻改變而增加溫度，吸附力通常增加到飽和程度，而利於電荷遷移到吸盤主體的表面（如可直接接觸基板的凸部425）。然而，這傳統上在將吸附電壓增加到適應增加的基板彎曲的程度時導致在基板周圍產生電弧。本技術改進了這些缺陷，從而提供了可在增加的吸附電壓下操作以藉由減小基板支撐組件中的洩漏電流來補償增加的基板應力的組件。洩漏電流是基板支撐材料內遷移的指標，其可根據從電極到加熱器發生的洩漏來測量。
傳統技術在特定的操作溫度下可接受高於或約10mA的洩漏電流，在高於500℃的工作溫度下洩漏電流可能會急劇增加。儘管傳統技術可從絕緣層損壞或基板損壞的角度來考慮洩漏電流，但為了增加吸附力，可能會接受相對較高的洩漏電流。然而，這導致傳統設計中的電弧增加。本技術修改了基板支撐組件的態樣和特性，以藉由有效地增加基板支撐材料的電阻率來限制洩漏電流，以維持基板處的吸附力的同時，限制洩漏電流。因此，本技術生產基板支撐組件，該基板支撐組件的特徵在於基於將洩漏電流維持在以適當地吸附以前面所述的應力為特徵的基板之範圍內的電阻率，亦同時限制或防止因較高的吸附電壓而產生的電弧。
本技術可在高於或約500℃的溫度下限制洩漏電流，且可在高於或約550℃、高於或約600℃、高於或約650℃，高於或約700℃、高於或約750℃或更高溫度下限制洩漏電流。本技術還可在高於或約400V的吸附電壓下限制洩漏電流，且可在高於或約450V、高於或約500V、高於或約550V、高於或約600 V、高於或約650 V、高於或約700 V、高於或約750 V、高於或約800 V、高於或約850 V、高於或約900 V或更高的吸附電壓下限制洩漏電流。本技術可將這些溫度和電壓範圍內的洩漏電流限制到小於10mA或約為10mA，且可將洩漏電流限制到小於8mA或約為8mA、小於6mA或約為6mA、小於5mA或約為5mA、小於4mA或約為4mA、小於3.5mA或約為3.5mA、小於3mA或約為3mA、小於2.5mA或約為2.5mA、小於2mA或約為2mA、小於1.5mA或約為1.5mA或更小。然而，在一些實施例中，可將洩漏電流維持在高於或約0.2mA以確保足夠的遷移以利於J-R吸附，且在一些實施例中可將洩漏電流維持在大於0.3mA或約為0.3mA、大於0.5mA或約為0.5mA、大於0.7mA或約為0.7mA、大於1.0mA或約為1.0mA或更大。
如上所述，J-R吸附可以至少部分地基於在基板與基座之間設置的接觸層的電阻。藉由調整電極與靜電吸盤主體的接觸表面的距離，可調整電阻。基於本技術的一些實施例的升高的溫度，因為狀態（regime）可沿著吸附力的相對平線區（plateau），所以可實質保持或最少地降低吸附力。因此，在一些實施例中，電極可從一些實施例中的接觸表面進一步嵌入，這可有效地增加基板支撐組件的電阻以減少可能有助於電弧產生的洩漏電流。
例如，如圖4所示，接觸表面可沿著凹穴408中的基板支撐組件的最外面的（如最上層的）表面形成，其可以是凸部425的頂表面。從此平面開始，電極410可在基板支撐組件內嵌入一定深度，以維持電極和基板支撐表面之間的最小距離。例如，在一些實施例中，電極410可從基板支撐表面406嵌入到靜電吸盤主體內一距離或深度，根據基板支撐組件的特性，與基板支撐表面的該距離或深度大於或約2mm、大於或約3mm、大於或約4mm、大於或約5mm、大於或約6mm、大於或約7mm、大於或約8mm、大於或約9mm、大於或約10mm、大於或約12mm、大於或約14mm、大於或約16mm、大於或約18mm、大於或約20mm或更多。
靜電吸盤主體405也可以是或包括以特定的體積電阻率為特徵的材料。如上所述，吸盤主體可以是或包括陶瓷材料，例如氮化鋁或以上討論的任何材料。在一些實施例中，可選擇、摻雜或生產（如燒結）材料，以提供高於閾值的體積電阻率。例如，在一些實施例中，吸盤主體可以是或包括介電材料（如氮化鋁材料），其特徵在於在高於或約550℃、高於或約600℃、高於或約650℃或更高的溫度下體積電阻率大於5×108 ohm-cm或約為5×108 ohm-cm，且其特徵可在於在這些溫度範圍的任一者下體積電阻率大於1x109 ohm-cm或約為1x109 ohm-cm、大於5x109 ohm-cm或約為5x109 ohm-cm、大於1x1010 ohm-cm或約為1x1010 ohm-cm、大於3x1010 ohm-cm或約為3x1010 ohm-cm、大於5x1010 ohm-cm或約為5x1010 ohm-cm、大於7x1010 ohm-cm或約為7x1010 ohm-cm、大於1x1011 ohm-cm或約為1x1011 ohm-cm、大於3x1011 ohm-cm或約為3x1011 ohm-cm、大於5×1011 ohm-cm或約為5×1011 ohm-cm、大於7×1011 ohm-cm或約為7×1011 ohm-cm、大於1×1012 ohm-cm或約為1×1012 ohm-cm或更大。
例如，還可藉由調整基板與基板支撐組件之間的接觸量來調節有效電阻率。如圖4所示，可沿著基板支撐表面406包括或界定數個凸部425。凸部可提供跨越基板支撐表面的平面面積或凹穴之接觸點。因此，基板可沿著基板的表面積的一百分比（a percentage）與基板支撐組件接觸。傳統技術可提供各種高度接觸（如高於或約60％的接觸）、中等接觸（如約40％的接觸）以及低度接觸（其可以小於20％的接觸）。然而，與本技術相比，這些範圍中的各者可提供增加的洩漏電流。提供小於1％接觸的替代性低接觸系統也可能不足，因為這些系統可能無法產生足夠的夾持力來適應基板的彎曲。本技術可增加用於J-R夾持的表面積接觸百分比，同時額外地用凸部圖案來調整夾持的特性。
定位在基板支撐表面406上的基板430可接觸每個凸部425，且可以額外地至少部分地延伸穿越過凹穴408內的凸耳420。本技術可藉由增加凸部的數量來增加沿著晶圓的接觸百分比。例如，本技術可形成特徵在於直徑或寬度為約1mm、約2mm或更大的凸部，且在一些實施例中可包括特徵在於直徑大於1mm或約為1mm的凸部和特徵在於直徑大於2mm或約為2mm的凸部之組合。在本技術的實施例中，凸部的特徵可在於任何數量的幾何形狀和輪廓。對於示例性基板支撐組件，凹穴內的基板支撐表面可界定多於或約250個凸部，且可界定多於或約500個凸部、多於或約750個凸部、多於或約1000個凸部、多於或約1250個凸部、多於或約1500個凸部、多於或約1750個凸部、多於或約2000個凸部或更多。凸部可以以任何數量的形成或圖案（包括均勻的圖案以及整個表面上的總體分佈）來界定。
另外，凸部425的最外面子集427可與鄰近凸部的凸耳420的內部徑向邊緣保持小於或約5mm的距離。在一些實施例中，凸部的最外面子集可與凸耳420的內部徑向邊緣保持小於或約4.5mm的距離，且可與凸耳420的內部徑向邊緣保持小於或約4.0mm、小於或約3.5mm、小於或約3.0mm、小於或約2.5mm、小於或約2.0mm、小於或約1.5mm、小於或約1.0mm或更小。藉由將凸部保持在此距離內，可維持或增加基板的最外面區域（area）上的扭矩，這可進一步促進夾緊以補償基板的彎曲。
藉由根據本技術的一些實施例產生凸部，沿著基板表面的接觸百分比可增加到大於或約1.0％，且可大於或約1.5％、大於或約2.0％、大於或約2.5％、大於或約3.0％、大於或約3.5％、大於或約4.0％、大於或約4.5％、大於或約5.0％或更大。接觸的百分比可維持在低於或約10％，以將洩漏電流限制在前述範圍以下，且可限制接觸在低於或約8％、低於或約6％、低於或約5％或更少。當不包括沿著凸耳420的接觸量時，由凸部提供的接觸百分比可保持大於或約為沿著基板支撐組件的基板表面的表面積的0.2％。在一些實施例中，由凸部提供的不包括（excluding）凸耳作用的接觸百分比可維持在大於或約0.3％、大於或約0.4％、大於或約0.6％、大於或約0.8％、大於或約1.0％、大於或約1.2％、大於或約1.4％、大於或約1.6％、大於或約1.8％、大於或約2.0％、大於或約2.2％、大於或約2.4 ％、大於或約2.6％、大於或約2.8％、大於或約3.0％或更大。藉由提供特徵在於受控的洩漏電流的基板支撐組件，本技術可提供增加的吸附窗（chucking window），該增加的吸附窗可適當地夾持特徵在於膜應力增加的基板，同時限制或防止電漿環境內的電弧產生。
圖5圖示根據本技術的一些實施例的示例性基板支撐組件500的示意性局部截面圖。基板支撐組件500可包括先前描述的任何材料或部件，且可繪示先前討論的基板支撐組件的額外細節。例如，先前討論的凸部可以以任何圖案分佈在整個基板支撐件的表面上。儘管可使用均勻的分佈，但是在一些實施例中，可使用不均勻的凸部。圖5繪示本技術所涵蓋的一種示例性分佈，其中凸部525可以以在基板支撐件上的徑向向外延伸的環形圖案分佈。每個環可以比徑向向內的環具有更多或更少的凸部，且分佈可以在基板支撐件的外部區域處增加密度。例如，如圖所示，基板支撐件的徑向外部部分可包括增加密度的凸部，這可改善如前所述之吸盤。本技術類似地涵蓋任何數量的其他分佈模式。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於本發明所屬領域中具有通常知識者將顯而易見的是，可在沒有這些細節中的部分細節或具有其他細節的情況下實踐某些實施例。
已經揭露了若干實施例，本發明所屬領域中具有通常知識者將認識到，在不背離實施例的精神的情況下，可使用各種修改、替代構造和等效物。另外，為了避免不必要地混淆本技術，沒有描述許多習知的製程和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範圍。
在提供一數值範圍時，應理解的是，除非在上下文有另外明確指出，否則在該範圍之上下限之間的各個中間值，小至下限之最小單元分數也經特定地揭露。在任何指明數值之間的任何更小範圍、或在一指明範圍中的未指明中間值以及在該所指明範圍中任何其他指明數值或中間值，均被涵蓋。該等較小範圍的上下限可獨立地被包括或被排除在範圍中，且各個範圍（無論上下限之一者或無或兩者同時被包括在該等較小範圍中）也被涵蓋在本技術內，除非在該指明範圍中也任何被特定地排除的限制。當所指明範圍包括該等限制之一者或兩者，另一方面排除該等所包括限制之一者或兩者的範圍也被包括。
除非上下文另外明確指出，如在本說明書及隨附之申請專利範圍中所使用者，單數型態「一個」、「一」及「該」包括複數指稱。因此，例如，指稱「一加熱器」包括複數個此種加熱器，而指稱「該凸部」包括對一或多個凸部及本發明所屬中具有通常知識者習知的等效物的指稱等。
再者，「包括」、「含有」、「含」及「包含」等詞，當被使用於本說明書及以下申請專利範圍中時，意圖指定所述特徵、整數、部件、或操作之存在，但該等用詞不排除一個或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作、或群組的存在或增加。
100:處理系統 102:前開式晶圓傳送盒 104:機械臂 106:容置區域 108a-f:基板處理腔室 109a-c:串接區段 110:第二機械臂 200:電漿系統 201:內側壁 202:腔室主體 203:電源箱 204:腔室蓋件 206:低壓容置區域 208:前驅物分配系統 212:側壁 216:底壁 220A:處理區域 220B:處理區域 222:通道 224:通道 225:周邊泵送腔 226:桿 227:襯裡組件 228:基座 229:基板 231:排氣口 232:加熱元件 233:凸緣 235:周邊環 238:基部組件 240:前驅物入口通道 244:阻擋板 246:面板 247:冷卻通道 248:環形基底板 258:介電隔離器 260:基板移送埠 261:基板升舉銷 264:泵送系統 265:射頻（「RF」）源 300:處理腔室 305:噴頭 307:RF源 310:基板支撐組件 315:腔室側壁 320:基板處理區域 325:吸盤主體 327:基板支撐表面 330:桿 335:電極 340:電源 345:凹入區域 347:外部區域 350:嵌入式加熱器 365:電源 400:基板支撐組件 405:靜電吸盤主體 406:基板支撐表面 408:凹穴 410:嵌入式電極 415:嵌入式加熱器 420:凹入的凸耳 425:凸部 427:基板 500:基板支撐組件 525:凸部
可藉由參考說明書和圖式的其餘部分來進一步瞭解所揭露技術的性質和優點。
圖1圖示根據本技術的一些實施例的示例性處理系統的頂視圖。
圖2圖示根據本技術的一些實施例的示例性電漿系統的示意性截面圖。
圖3圖示根據本技術的一些實施例的示例性基板支撐組件的示意性局部截面圖。
圖4圖示根據本技術的一些實施例的示例性基板支撐組件的示意性局部截面圖。
圖5圖示根據本技術的一些實施例的示例性基板支撐組件的示意性局部頂視圖。
其中若干圖式作為示意圖包含在內。應當理解，圖示僅用於說明目的，除非特別說明是按比例繪製的，否則不應視為按比例繪製。另外，作為示意圖，提供了圖式以幫助理解，且相較於實際表示，圖式可能不包括所有態樣或資訊，且出於說明目的，圖式可能包括放大的材料。
在所附圖示中，相似的部件和/或特徵可具有相同的元件符號。此外，可藉由在元件符號後面加上在相似組件之間作區分的字母來區別相同類型的各種部件。如果在說明書中僅使用第一元件符號，則該描述適用於具有相同第一元件符號的任何類似部件，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:基板支撐組件
405:靜電吸盤主體
406:基板支撐表面
408:凹穴
410:嵌入式電極
415:嵌入式加熱器
420:凹入的凸耳
425:凸部
427:基板

Claims (20)

  1. 一種基板支撐組件，包括： 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體界定一基板支撐表面； 一支撐桿，該支撐桿與該靜電吸盤主體耦接； 一加熱器，該加熱器嵌入在該靜電吸盤主體內；及 一電極，該電極嵌入在該加熱器和該基板支撐表面之間的該靜電吸盤主體內，其中該基板支撐組件的特徵在於在大於500℃或約為500℃的一溫度下且在大於600V或約為600V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體界定沿著該基板支撐表面的一凹穴，該凹穴圍繞該靜電吸盤主體的一中心區域。
  3. 如請求項2所述之基板支撐組件，其中該基板支撐表面界定從該凹穴的一外部徑向邊緣徑向向內延伸的一凹入的凸耳。
  4. 如請求項3所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體界定從該凹穴內的該基板支撐表面延伸的複數個凸部。
  5. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中在一徑向最外面的凸部與在該凹入的凸耳的內部徑向邊緣中之間的一距離保持在小於3mm或約為3mm。
  6. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體界定500個以上的凸部或約為500個凸部，且其中該複數個凸部中的每個凸部的特徵在於一直徑大於1mm或約為1mm。
  7. 如請求項6所述之基板支撐組件，其中該複數個凸部中的一凸部子集的特徵在於一直徑大於2mm或約為2mm。
  8. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中該複數個凸部針對位於該靜電吸盤主體的該基板支撐表面上的一基板界定一接觸面積，且其中該接觸面積小於或等於該靜電吸盤主體的一平面面積的10％。
  9. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體包括一陶瓷材料。
  10. 如請求項9所述之基板支撐組件，其中該陶瓷材料包括氮化鋁。
  11. 如請求項9所述之基板支撐組件，其中該陶瓷材料的特徵在於在大於550℃或約為550℃的一溫度下，一體積電阻率大於1×109 ohm-cm或約為1×109 ohm-cm。
  12. 一種基板支撐組件，包括： 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體界定一基板支撐表面； 一加熱器，該加熱器嵌入在該靜電吸盤主體內；及 一電極，該電極嵌入在該加熱器和該基板支撐表面之間的該靜電吸盤主體內，其中該電極與該靜電吸盤主體內的該基板支撐表面保持至少約3mm的一距離，且其中該基板支撐組件的特徵在於在大於540℃或約為540℃的一溫度下且在大於660V或約為660V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
  13. 如請求項12所述之基板支撐組件，其中該電極定位於距該靜電吸盤主體的該基板支撐表面至少約5mm的一深度處的該靜電吸盤主體內。
  14. 如請求項12所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體包括一陶瓷材料，該陶瓷材料的特徵在於在大於或等於600℃的一溫度下，一體積電阻率大於1×109 ohm-cm或約為1×109 ohm-cm。
  15. 如請求項12所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體界定該基板支撐表面內的一凹穴，該凹穴經配置接收用於處理的一基板。
  16. 如請求項15所述之基板支撐組件，其中該基板支撐表面界定從該凹穴的一外部徑向邊緣徑向向內延伸的一凹入的凸耳。
  17. 如請求項16所述之基板支撐組件，其中該靜電吸盤主體界定從該凹穴內的該基板支撐表面延伸的複數個凸部。
  18. 如請求項17所述之基板支撐組件，其中該複數個凸部針對位於該靜電吸盤主體的該基板支撐表面上的一基板界定一接觸面積，且其中該接觸面積小於或約等於該靜電吸盤主體的一平面面積的5％。
  19. 如請求項12所述之基板支撐組件，其中該基板支撐組件的特徵在於在大於600℃或約為600℃的一溫度下且在大於800V或約為800V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
  20. 一種基板支撐組件，包括： 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體界定一基板支撐表面； 一支撐桿，該支撐桿與該靜電吸盤主體耦接； 一加熱器，該加熱器嵌入在該靜電吸盤主體內；及 一電極，該電極嵌入在該加熱器和該基板支撐表面之間的該靜電吸盤主體內，其中該電極與該靜電吸盤主體內的該基板支撐表面保持至少約5mm的一距離，且其中該基板支撐組件的特徵在於在大於550℃或約為550℃的一溫度下且在大於650V或約為650V的一電壓下通過該靜電吸盤主體的一洩漏電流小於4mA或約為4mA。
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