TWI803010B - 半導體基板支撐件電力傳輸組件 - Google Patents
半導體基板支撐件電力傳輸組件 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI803010B TWI803010B TW110137268A TW110137268A TWI803010B TW I803010 B TWI803010 B TW I803010B TW 110137268 A TW110137268 A TW 110137268A TW 110137268 A TW110137268 A TW 110137268A TW I803010 B TWI803010 B TW I803010B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate support
- power transfer
- less
- support assembly
- chuck body
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
- H01J37/32724—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/332—Coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
例示性支撐組合件可包括界定基板支撐表面的靜電卡盤體。組合件可包括與該靜電卡盤體耦接的支撐桿。組合件可包括嵌入該靜電卡盤體內的加熱器。組合件可包括嵌入該靜電卡盤體內的電極,該電極在該加熱器及該基板支撐表面之間。組合件可包括與該電極耦接的電力傳輸棒。該電力傳輸棒可包括熱膨脹係數為小於或大約10 x 10
-6/°C的材料。
Description
本申請案聲明申請於2020年10月15日、標題為「SEMICONDUCTOR SUBSTRATE SUPPORT POWER TRANSMISSION COMPONENTS」之美國第17/071,515號專利申請案的權益及優先權,該優先案在此藉引用方式整體併入。
本案之技術關於用於半導體製造的組件及設備。更特定地,本案之技術關於基板支撐組合件組件及其他半導體處理設備。
藉由在基板表面上產生有複雜圖案的材料層的程序,使積體電路成為可能。在基板上製造有圖案的材料需要用於形成及移除材料的受控方法。這些程序發生所處的溫度可直接影響最終產品。基板溫度往往藉由在處理期間支撐基板的組合件來控制及維持。位於內部的加熱裝置可在支撐件內生成熱,而熱可傳導地被傳送至基板。基板支撐件也可被運用在一些技術中來發展基板層級的電漿。
隨著各式各樣操作性製程可運用增加的溫度還有基板層級電漿形成,基板支撐件的構成材料可暴露至影響了組合件之電性操作的溫度。因此,需要能被用以產生高品質元件及結構的改良系統及方法。本案之技術乃針對以上及其他需要。
例示性支撐組合件可包括界定一基板支撐表面的一靜電卡盤體。該等組合件可包括與該靜電卡盤體耦接的一支撐桿。該等組合件可包括嵌入該靜電卡盤體內的一加熱器。該等組合件可包括在該加熱器與該基板支撐表面之間嵌入該靜電卡盤體內的一電極。該等組合件可包括與該電極耦接的一電力傳輸棒。該電力傳輸棒可包括具有小於或大約10 x 10
-6/°C之熱膨脹係數的一材料。
在一些實施例中,該電力傳輸棒可具有小於或大約15 x 10
-8Ω-m的室溫電阻係數。該電力傳輸棒可為(或包括)耐火金屬或耐火金屬合金。該耐火金屬可為(或包括)鉭。該耐火金屬可為(或包括)鎢。該耐火金屬可為(或包括)一鎢銅合金。該鎢銅合金可具有小於或大約50%的一銅濃度。該等組合件可包括將該電力傳輸棒與該電極耦接的一端子。該端子可為(或包括)鉬。該等組合件可包括形成用於該電力傳輸棒之一插座的一眼孔。該眼孔可對著該端子座設。該眼孔可由類似該電力傳輸棒的一材料形成。該等組合件可包括將該電力傳輸棒與該眼孔接合的一銅銲料。該銅銲料可為(或包括)一合金,其包括一或更多第4族或第5族金屬。
本案之技術的實施例可包括基板支撐組合件。該等組合件可包括界定一基板支撐表面的一支撐體。該等組合件可包括嵌入該支撐體內的一加熱器。該等組合件可包括嵌入該支撐體內的一電極。該等組合件可包括一電力傳輸棒,其包含鉭或鎢。該等組合件可包括將該電力傳輸棒與該電極耦接的一端子。
在一些實施例中,該端子可為(或包括)鉬。該電力傳輸棒可為(或包括)具有小於或大約10 x 10
-6/°C之熱膨脹係數的材料。該電力傳輸棒可具有小於或大約15 x 10
-8Ω-m的室溫電阻係數。該電力傳輸棒可為(或包括)一鎢銅合金。該鎢銅合金可具有小於或大約50%的一銅濃度。該等組合件可包括形成用於該電力傳輸棒之一插座的一眼孔。該眼孔可對著該端子座設。該眼孔可由類似該電力傳輸棒的一材料形成。該等組合件可包括將該電力傳輸棒與該眼孔接合的一銅銲料。該銅銲料可為(或包括)一合金,該合金包括一或更多個第4族或第5族金屬。
本案之技術的一些實施例可涵蓋基板支撐組合件。該等組合件可包括界定一基板支撐表面的一靜電卡盤體。該等組合件可包括嵌入該靜電卡盤體內的一加熱器。該等組合件可包括嵌入該靜電卡盤體內的一電極。該等組合件可包括包含鉭或一鎢銅合金的一電力傳輸棒。在一些實施例中,該電力傳輸棒可為(或包括)具有小於或大約7 x 10
-6/°C之熱膨脹係數的一材料。
此種科技可較習用系統及技術提供數個益處。例如,本案之技術的實施例可提供在高溫操作期間維持可持續的基板支撐件。額外地,藉著在基板支撐件內運用改良材料,可提供改善的製程均勻性。這些及其他實施例,連同其許多優點及特徵,將連同以下說明及隨附圖式來更詳細地說明。
電漿加強沉積製程可供能給一或更多組成前驅物以促進在基板上薄膜的形成。可利用一基板支撐件(其可為或可包括靜電卡盤)來座設基板,且該基板支撐件可與基板產生夾鉗動作以將該基板維持定位。額外地,可利用基板支撐件來維持或調諧在該基板支撐件與一面板之間生成的電漿。可在該基板支撐件內嵌入的電極內包括一RF電源以在操作期間供應電流給該電極。額外地,可於進一步影響該腔室之組件的相對高溫下發展出許多薄膜。例如,於高於500 °C或更高的溫度下可發生一些沉積活動,其可影響腔室組件(像是靜電卡盤的材料)的電屬性。
許多習用基板支撐件可利用鎳作為與基板支撐平台內的電極耦接的組件。鎳可造成處理上的問題,增加的處理溫度可加劇該些問題。例如,鎳暴露至大氣時會氧化。RF電力可在特定溫度下基於皮層深度(skin depth)沿著供應源棒的表面傳輸,而因此可沿著該組件的數十微米或更少的厚度行進。當此外層氧化時,材料的電阻增加,此可增加沿著該棒的熱生成。當該棒與一電極耦接時可發展出基板支撐件內的熱點,藉由增加趨近供應源棒之表面溫度而致使均勻性的問題。額外地,鎳可有相對高的熱膨脹係數,其可在高溫操作期間增加基板支撐件內的應力,並可導致基板支撐件的破裂或損壞。最後,鎳是磁性的,此致使皮層深度由於磁性而經歷磁滲率的變化,導致在該棒的居里溫度(對於鎳是小於或大約360 °C)附近有不穩定的程序。
本案之技術克服了對併有無磁性電力供應棒的基板支撐組合件而言的這些挑戰,該些電力供應棒可包括的材料特徵在於與周圍材料的熱膨脹係數較接近的匹配。藉由運用按照本案之技術的一些實施例的材料及組件,可在增加的處理溫度下改善基板支撐件的結構完整性。額外地,可藉由降低供應源棒所位在的基板支撐件內的熱點生成來改善製程均勻性。
儘管剩下的揭示內容將例行地辨識出運用所揭示技術的特定沉積製程,將可馬上理解到該些系統及方法同樣可適用於其他沉積及清潔腔室,還有在所述腔室中可能發生的製程。因此,本案之技術不應被認定受限於僅所述的特定沉積製程或腔室而已。在描述對按照本案之技術的實施例的系統所做的額外變化及調整之前,本揭示文件將討論按照本案之技術之實施例的一種可能的系統及腔室,該腔室可包括基座或組件。
第 1 圖顯示一處理系統100之實施例的俯視平面圖,按照實施例該處理系統100具有沉積、蝕刻、烘烤、及固化腔室。在此圖中,一對前開式晶圓傳送盒102供應具有各式各樣大小的基板,該等基板被機械臂104接收並被置放到一低壓暫置區106中,接著被放置到基板處理腔室108a-f之一者中,該等基板處理腔室108a-f位在彙接區段109a-c中。可使用一第二機械臂110來從暫置區106來回運輸基板晶圓至基板處理腔室108a-f。各基板處理腔室108a-f能經裝配好以進行數種基板處理操作,包括形成如本文所述半導體材料之堆疊,還有電漿加強化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清潔、除氣、排列方位,及包括退火、灰化、等等的其他基板程序。
基板處理腔室108a-f可包括一或更多系統組件,用於在基板上沉積、退火、固化及/或蝕刻介電薄膜或其他薄膜。在一配置中,兩對處理腔室(例如108c-d及108e-f)可被用以在基板上沉積介電材料,而第三對處理腔室(例如108a-b)可被用以蝕刻被沉積的介電質。在另一配置中,全部的三對腔室(例如108a-f)可經配置以在基板上沉積交替的介電薄膜堆疊。所描述之製程的任一或更多者可實現於與不同實施例中所示製造系統分離的腔室中。將理解由系統100可設想對用於介電薄膜之沉積、蝕刻、退火、及固化腔室的額外配置。
第 2 圖顯示按照本案之技術的一些實施例的例示性電漿系統200的示意截面圖。電漿系統200可圖示可適配入上述彙接區段109之一或更多者中的一對處理腔室108,該對處理腔室108可包括按照本案之技術的實施例的基板支撐組合件。電漿系統200大概可包括一腔室體202,該腔室體具有側壁212、底壁216、及界定了一對處理區域220A及220B的內部側壁201。處理區域220A-220B之各者可經類似地配置,並可包括相同組件。
例如,處理區域220B(其組件也可被包括在處理區域220A中)可包括設置在處理區域中的一基座228,該處理區域通過形成在電漿系統200中之底壁216中的一通道222。基座228可提供經調適以在該基座的暴露表面上(像是主體部分)支撐一基板229的一加熱器。基座228可包括加熱元件232(例如阻抗式加熱元件),其可將基板溫度加熱並控制於一所欲製程溫度。基座228也可被一遠端加熱元件加熱,像是燈組合件、或任何其他加熱裝置。
基座228的主體可被凸緣233耦接至一桿226。桿226可將基座228與一電插座或電力箱203電耦接。電力箱203可包括一驅動系統,該驅動系統控制基座228在處理區域220B內的高度及移動。桿226也可包括電力介面以對基座228提供電力。電力箱203也可包括用於電力及溫度指示器的介面,像是熱電耦介面。桿226可包括一基底組合件238,其經調適以可解除耦接地與電力箱203耦接。一周圍環235經顯示在電力箱203上方。在一些實施例中,周圍環235可為經調適成一機械式止動器或閥面(land)的一肩部,其經配置以提供在基底組合件238與電力箱203之上表面之間的機械介接。
可通過形成在處理區域220B之底壁216中的通道224包括棒230,且棒230可經運用以定位通過基座228之主體設置的基板升舉銷261。基板升舉銷261可選擇地將基板229從基座隔開,以促進與一機械手交換基板229,該機械手被運用以通過一基板傳送埠260將基板229傳送進出處理區域220B。
腔室蓋204可與腔室體202之頂部部分耦接。蓋204可容納耦接至蓋204的一或更多個前驅物分配系統208。前驅物分配系統208可包括一前驅物入口通道240,其可通過一雙通道噴灑頭218遞送反應劑及清潔前驅物進入處理區域220B中。雙通道噴灑頭218可包括一環形底板248,其具有一擋板244,該擋板經設置為緊接著一面板246。一射頻(「RF」)源265可與雙通道噴灑頭218耦接,該RF源可供電給雙通道噴灑頭218以促進在雙通道噴灑頭218的面板246與基座228之間生成一電漿區域。在一些實施例中,RF源可與腔室體202的其他部分(像是基座228)耦接以促進電漿生成。一介電隔離器258可經設置在蓋204與雙通道噴灑頭218之間以避免將RF電力傳導至蓋204。一影環206可經設置在接合基座228的基座228的周圍上。
一可選擇的冷卻通道247可經形成在氣體分配系統208的環形底板248中以在操作期間冷卻環形底板248。傳熱流體(像是水、乙二醇、氣體、或類似者)可通過冷卻通道247循環,使得底板248可維持於預先定義的溫度。可將一襯裡組合件227緊密靠近腔室體202之側壁201、212設置在處理區域220B內以避免側壁201、212暴露至處理區域220B內的處理環境。襯裡組合件227可包括可經耦接至一泵送系統264的一環流泵送空腔225,該環流泵送空腔經配置以從處理區域220B排空氣體及副產品並控制處理區域220B內的壓力。可在襯裡組合件227上形成複數個排氣埠231。排氣埠231可經配置以允許從處理區域220B往環流泵送空腔225的氣流促進系統200內的處理。
第 3 圖顯示按照本案之技術的一些實施例之例示性半導體處理腔室300的示意局部截面圖。第3圖可包括針對第2圖討論於上的一或更多組件,且可圖示有關該腔室的進一步細節。腔室300可經用以進行半導體處理操作,包括前述的沉積介電材料堆疊。腔室300可顯示半導體處理系統之處理區域的部分視圖,而可不包括全部組件,像是前述的額外蓋堆疊組件,其可被理解為併在腔室300的一些實施例中。
如所述,第3圖可圖示一部分的處理腔室300。腔室300可包括一噴灑頭305,還有一基板支撐組合件310。連同腔室側壁315,噴灑頭305及基板支撐件310可界定一基板處理區域320,在該基板處理區域中可生成電漿。該基板支撐組合件可包括一靜電卡盤體325,其可包括一或更多組件被嵌入或設置在該主體內。併入該頂部卡盤內的組件在一些實施例中可不暴露至處理材料,而可完全保持在卡盤體325內。靜電卡盤體325可界定一基板支撐表面327,且可依照該卡盤體的特定幾何形狀而具有一厚度及長度或直徑作為特徵。在一些實施例中該卡盤體可為橢圓形的,且可具有通過該卡盤體從中心軸開始的一或更多徑向尺寸作為特徵。將理解該頂部卡盤可為任何幾何形狀的,且當討論徑向尺寸時,徑向尺寸可定義從該卡盤體之中心位置起的任何長度。
靜電卡盤體325可與一桿330耦接,該桿可支撐該卡盤體並可包括如下將討論的通道,該等通道用於傳遞及接收可與卡盤體325之內部組件耦接的電線及/或流體線,包括用於提供沿著電力傳輸棒或其他組件的清洗氣體。卡盤體325可包括為當作靜電卡盤運作的相結合通道或組件,不過在一些實施例中該組合件可做為一真空卡盤運作或包括用於真空卡盤的組件,或是任何其他類型的夾持系統。桿330可在相對於該基板支撐表面的該卡盤體之第二表面上與該卡盤體耦接。靜電卡盤體325可包括一電極335,該電極靠近該基板支撐表面嵌入該卡盤體內。電極335可與一電源340電耦接,該電源可為一RF電力供應源。電源340可經配置以提供能量或電壓至電傳導的卡盤電極335。此可經操作以在半導體處理腔室300之處理區域320內形成一前驅物的電漿,不過其他電漿操作可類似地持續。例如,電極335也可為一夾持網,其作為用於電容式電漿系統的電接地操作,該電容式電漿系統包括一RF源307與噴灑頭305電性耦接。例如,電極335可操作作為用於來自RF源307之電力的地面路徑,同時也操作作為給基板的電偏壓以向該基板支撐表面提供對基板的靜電夾鉗。電源340可包括一過濾器、一電力供應源、及數個其他電性組件。額外地,一DC電力供應源360可與電極335耦接,且可經配置以提供一夾持電壓。
卡盤體325也可定義在基板支撐表面內的一凹陷區域345,其可提供一凹陷的袋部,在其中可設置基板。凹陷區域345可經形成於頂部卡盤之內部區域處,且可經配置以接收用於處理的基板。如所示,凹陷區域345可涵蓋靜電卡盤體的中心區域,且可經調整大小以容納各式各樣的基板大小。基板可經座設在該凹陷區域內且可由一外部區域347容納,該外部區域可涵蓋該基板。在一些實施例中外部區域347的高度可使得在外部區域347處基板乃齊平或低於該基板支撐表面的表面高度。凹陷表面可控制處理期間的邊緣效應,在一些實施例中此可改善跨於該基板的沉積均勻性。在一些實施例中,可圍繞該頂部卡盤的圓周設置一邊緣環,且該邊緣環可至少局部地定義基板座設所在之凹處。在一些實施例中,卡盤體的表面可大致為平坦的,而邊緣環可完全定義基板經座設在其內的凹處。
在一些實施例中靜電卡盤體325及/或桿330可為絕緣或介電材料。例如,氧化物、氮化物、碳化物、及其他材料可被用以形成該等組件。例示性材料可包括陶瓷,包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、碳化鎢、及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,還有這些材料及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以於特定溫度範圍下操作的合成物,因此在一些實施例中可針對頂部卡盤及桿使用不同陶瓷等級的類似材料。在一些實施例中可併入摻雜劑以調整電屬性,如以下將進一步解釋。例示性摻雜劑材料可包括釔、鎂、矽、鐵、鈣、鉻、鈉、鎳、銅、鋅、或已知被併在陶瓷或介電材料內的任何種其他元素。
靜電卡盤體325可也包括一嵌入加熱器350,其被包含在該卡盤體內。在實施例中加熱器350可包括一阻抗式加熱器或流體加熱器。在一些實施例中電極335可經操作成加熱器,但藉由解除耦接這些操作可提供更多個別控制,且可在限制用於電漿形成之範圍的同時提供擴大的加熱器涵蓋範圍。加熱器350可包括與卡盤體材料黏合或耦接的一聚合物加熱器,不過一傳導元件可嵌入在該靜電卡盤體內且經配置以接收電流(像是AC電流)以加熱該頂部卡盤。該電流可通過如上討論與DC電力及/或RF電力類似的通道通過桿330經傳遞。加熱器350可與一電力供應源365耦接,該電力供應源可提供電流給阻抗式加熱元件來促進對相關聯卡盤體及/或基板的加熱。實施例中加熱器350可包括多個加熱器,而各加熱器可關聯於該卡盤體的一分區,因此例示性卡盤體可包括與加熱器相似或更多的分區數目。在一些實施例中夾持網電極335可經定位在加熱器350與基板支撐表面327之間,及在一些實施例中在該卡盤體內的電極與該基板支撐表面之間可維持一距離,如以下將進一步描述。
加熱器350能夠調整跨於靜電卡盤體325、還有駐存在基板支撐表面327上的基板的溫度。加熱器可具有一操作溫度範圍以將卡盤體及/或基板加熱至高於或大約100 °C,且該加熱器可經配置以加熱高於或大約125 °C、高於或大約150 °C、高於或大約175 °C、高於或大約200 °C、高於或大約250 °C、高於或大約300 °C、高於或大約350 °C、高於或大約400 °C、高於或大約450 °C、高於或大約500 °C、高於或大約550 °C、高於或大約600 °C、高於或大約650 °C、高於或大約700 °C、高於或大約750 °C、高於或大約800 °C、高於或大約850 °C、高於或大約900 °C、高於或大約950 °C、高於或大約1000 °C、或更高。該加熱器也可經配置以在前述數字之任兩者之間涵蓋的任何範圍內、或是在這些範圍中任意者內涵蓋的較小範圍內操作。
第 4 圖顯示按照本案之技術的一些實施例的例示性基板支撐組合件400的示意局部截面圖。基板支撐組合件400可包括前述之材料或組件的任意者,且可圖示前面討論之基板支撐組合件的額外細節,包括上述的支撐組合件310。如圖示,一卡盤體405可包括如前述的嵌入電極410。一電力傳輸棒415可延伸進入卡盤體405中,且可如前述地與一或更多電力供應源耦接。例如,電力傳輸棒415可與DC電力供應源及RF電力供應源中一或兩者耦接,該DC電力供應源可用以靜電夾鉗基板,該RF電力供應源可使用在電漿生成或調諧中。
儘管在本案之技術的一些實施例中加熱器AC電力供應源棒可為鎳,但電力傳輸棒415可不為鎳。由於前述的問題,可在較高處理溫度下操作的基板支撐件更容易受來自鎳電力傳輸棒的破壞,也更容易有在棒所座設之基板支撐件內增加的熱生成。如上述卡盤體405可由陶瓷或介電材料形成,且在一非設限範例中卡盤體可由氮化鋁形成或包括氮化鋁。於室溫下,氮化鋁特徵可在於小於4 x 10
-6/°C之熱膨脹係數,且該屬性僅在500 °C或更高的溫度下略為延伸到5 x 10
-6/°C之上。然而,鎳的特徵可在於大於或大約13 x 10
-6/°C的熱膨脹係數。因此,當被座設在氮化鋁或其他陶瓷卡盤體內時,棒可增加材料之間的應力互動,此可導致任一組件的損壞,包括卡盤體的破裂。
因此,在一些實施例中該電力傳輸棒可為(或包括)耐火金屬,其特徵可在於小於或大約12 x 10
-6/°C的熱膨脹係數,且特徵可在於熱膨脹係數小於或大約10 x 10
-6/°C、小於或大約9 x 10
-6/°C、小於或大約8 x 10
-6/°C、小於或大約7 x 10
-6/°C、小於或大約6.8 x 10
-6/°C、小於或大約6.6 x 10
-6/°C、小於或大約6.4 x 10
-6/°C、小於或大約6.2 x 10
-6/°C、小於或大約6.0 x 10
-6/°C、小於或大約5.8 x 10
-6/°C、小於或大約5.6 x 10
-6/°C、小於或大約5.4 x 10
-6/°C、小於或大約5.2 x 10
-6/°C、小於或大約5.0 x 10
-6/°C、或更小。藉由運用熱膨脹係數較接近氮化鋁之熱膨脹係數的材料,在電力傳輸棒與基板支撐件之間可發生較低應力效應。
電力傳輸棒可也特徵在於當電流沿著棒被傳遞時可限制額外溫度上升的電阻係數。例如,於超過20安培的電流下傳遞的RF電力可超過1000 W。為了限制溫度從此操作上升,導致於基板表面形成熱點,電力傳輸棒可為(或包括)電阻係數為小於或大約15 x 10
-8Ω-m的材料,且該材料特徵可在於電阻係數小於或大約13 x 10
-8Ω-m、小於或大約10 x 10
-8Ω-m、小於或大約9 x 10
-8Ω-m、小於或大約8 x 10
-8Ω-m、小於或大約7.5 x 10
-8Ω-m、小於或大約7.0 x 10
-8Ω-m、小於或大約6.8 x 10
-8Ω-m、小於或大約6.6 x 10
-8Ω-m、小於或大約6.4 x 10
-8Ω-m、小於或大約6.2 x 10
-8Ω-m、小於或大約6.0 x 10
-8Ω-m、小於或大約5.8 x 10
-8Ω-m、小於或大約5.6 x 10
-8Ω-m、小於或大約5.4 x 10
-8Ω-m、小於或大約5.2 x 10
-8Ω-m、小於或大約5.0 x 10
-8Ω-m、小於或大約4.8 x 10
-8Ω-m、小於或大約4.6 x 10
-8Ω-m、小於或大約4.4 x 10
-8Ω-m、小於或大約4.2 x 10
-8Ω-m、小於或大約4.0 x 10
-8Ω-m、小於或大約3.8 x 10
-8Ω-m、小於或大約3.6 x 10
-8Ω-m、小於或大約3.4 x 10
-8Ω-m、小於或大約3.2 x 10
-8Ω-m、或更小。
如上述,電力傳輸棒可由一或更多耐火金屬或耐火金屬之合金形成、或包括一或更多耐火金屬或耐火金屬之合金。例如,可使用任何耐火金屬,包括鎢、鉬、鈮、鉭、或任何其他耐火金屬。可使用合金來進一步調諧該電力傳輸棒的電及熱特性。例如,藉由將耐火金屬與一額外金屬形成合金,可調諧熱膨脹係數抑或電阻係數。在一非設限範例中,鎢可與銅形成合金,可藉增加的銅濃度降低電阻係數。因此,持續此例,合金的銅百分比可大於或大約10%,且可大於或大約15%、大於或大約20%、大於或大約25%、大於或大約30%、大於或大約35%、大於或大約40%、大於或大約45%、大於或大約50%、或更高。然而,隨著銅的百分比增加,熱膨脹係數也可能增加。因此,在一些實施例中合金的銅百分比可被維持於小於或大約60%,且可被維持於小於或大約55%、小於或大約50%、小於或大約45%、小於或大約40%、小於或大約35%、小於或大約30%、或更小。將理解此範例非限制性的,而本案之技術類似地涵蓋可允許耐火金屬之調諧的數種其他合金。
藉由運用耐火金屬,可提供較高操作溫度下的改善效能。然而,為了容納棒的金屬,可修改耦接的額外組件。例如,如第4圖中顯示,可包括一端子420,其將電力傳輸棒415與電極410耦接。端子420也可為耐火金屬,像是上述耐火金屬之任意者,在一非設限範例中包括鉬。可包括一眼孔425,該眼孔可對著端子420座設以促進耦接。該眼孔可由任何材料製成(包括耐火材料),且在一些實施例中該眼孔可由與該電力傳輸棒相同的材料形成。
電力傳輸棒415可經黏合、經密封、經銅銲、或以其他方式耦接在眼孔425內。可使用一材料430來將該電力傳輸棒座設並電耦接在該結構內。例如,可使用能容許電力傳輸棒之材料的銅銲料。在一些實施例中材料430可包括任意種過渡金屬,並可包括多種過渡金屬的複合物,在本案之技術的實施例中其可包括任意種過渡金屬。複合金屬可包括一或更多貴金屬,包括鈀、銀、金、或鉑,還有這些材料的組合。額外銅銲材料可包括一或更多其他過渡金屬,像是一或更多種第4族或第5族元素。例如,該些材料可包括鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、或以上材料之組合中的一或更多者。作為一例,材料可包括鈦、鋯、或釩中之一或更多者之任意組合,包括相對等量的部分(舉例來說)。
在一些實施例中可沿電力傳輸棒415往上通過基座(像是如前述通過桿330)流動一清洗流體435。由於在基座桿內可能維持或發生大氣條件,該電力傳輸棒可能暴露至氧氣或水蒸氣,其可致使沿著該棒的氧化或其他效應。因此,該棒可經維持在一維持器內(或在該基座桿內為開放的),且可通過該桿或在維持器容積內流動一清洗流體以從該系統排空空氣或其他氧氣。例如,可通過基座桿流動氮氣、氬氣、氦氣、或任何其他流體來從電力傳輸棒周圍排空含氧氣的材料。藉由運用按照本案之技術的實施例的材料及電力傳輸棒,可提供改良的RF電力傳遞。額外地,藉由限制從電力傳輸棒的熱生成在基板支撐件的特定位置之內,可提供製程均勻性。
前述說明中,為了解釋之目的已闡述數個細節以提供對本案之技術的各不同實施例的理解。然而,本領域之通常知識者將顯見可在沒有這些細節(或具有額外細節)之下實施特定實施例。
在已揭露數個實施例下,本領域之技藝人士將可得知可利用各種修改、替代建構方式、及均等者而無悖離該些實施例之精神。額外地,數種熟知的製程及元件未被說明以避免不必要地模糊了本案之技術。因此,以上說明不應被視為限制本案之技術的範疇。
在提供一數值範圍之處,應理解在該範圍之上限及下限之間的每個居中數值(到下限之單位的最小分數為止)也被特定地揭露,除非前後文清楚地相反指明。在任何所述數值之間的較窄範圍、或在所述範圍中的任何未敘明居中值是被涵蓋的。該些較小範圍的上限及下限可獨立地被包括在該範圍中或從該範圍排除,且在本案之技術內也涵蓋該些上下限之任一者、兩者均無、或兩者均有包括的較小範圍(但受限於任何明確自所述範圍排除的上下限)。當所述範圍包括上下限之一者或兩者時,也包括將該些上下限之任一或兩者都排除的範圍。
如本文中及隨附申請專利範圍中所用的,單數形式的「一」、「一個」、及「該」包括複數形參照,除非前後文有明確相反指明。因此,例如,對「一加熱器」的指稱包括複數個此種加熱器,而對「該棒」的指稱包括對一或更多棒、以及本領域之技藝人士已知之等效物的指稱,以此類推。
另外,當被使用在本說明書及以下請求項中時,用字「包含」、「含有」、「包括」、「內含」、「具有」及「包括有」意圖指明所述特徵、整數、組件、或操作之存在,但該些用語不預先排除一或更多其他特徵、整數、組件、操作、動作、或群組的存在或加入。
100:系統
102:前開式晶圓傳送盒
104:機械臂
106:暫置區
108a,108b,108c,108d,108e,108f:基板處理腔室
109a,109b,109c:彙接區段
200:電漿系統
201:內部側壁
202:腔室體
203:電力箱
204:腔室蓋
206:影環
208:分配系統
212:側壁
216:底壁
218:雙通道噴灑頭
220A,220B:處理區域
222:通道
224:通道
225:環流泵送空腔
226:桿
227:襯裡組合件
228:基座
229:基板
230:棒
231:排氣埠
233:凸緣
235:周圍環
238:基底組合件
240:前驅物入口通道
244:擋板
246:面板
247:冷卻通道
248:環形底板
258:介電隔離器
260:基板傳送埠
261:基板升舉銷
264:泵送系統
265:射頻(RF)源
300:腔室
305:噴灑頭
307:RF源
310:基板支撐件
315:腔室側壁
320:基板處理區域
325:靜電卡盤體
327:基板支撐表面
330:桿
335:電極
340:電源
345:凹陷區域
347:外部區域
350:加熱器
360:DC電力供應源
365:電力供應源
400:基板支撐組合件
405:卡盤體
410:嵌入電極
415:電力傳輸棒
420:端子
425:眼孔
430:材料
435:清洗流體
藉由參照本說明書其餘部分及圖式,將可實現對本案所揭示技術的性質及優點的進一步了解。
第1圖顯示按照本案之技術的一些實施例之例示性處理系統的俯視平面圖。
第2圖顯示按照本案之技術的一些實施例之例示性電漿系統的示意截面圖。
第3圖顯示按照本案之技術的一些實施例之例示性基板支撐組合件的示意局部截面圖。
第4圖顯示按照本案之技術的一些實施例之例示性基板支撐組合件的示意局部截面圖。
圖式中有數者以示意圖被包括。將理解該些圖式用於例示之目的而非被認為按照比例,除非特定地說明為按照比例。額外地,作為示意圖,該等圖式經提供以輔助理解而相較於真實的表示圖可不包括全部態樣或資訊,並且可包括誇示的內容以供例示之目的。
在隨附圖式中,類似組件及/或特徵可具有相同參考元件符號。進一步,具相同類型的各不同組件的區分可藉由在參考元件符號後面加上在類似組件之中區分的一字母。若在說明書中僅使用第一個參考元件符號,其說明適用於具有相同的第一個參考元件符號之類似組件之任意者,而不論字母為何。
400:基板支撐組合件
405:卡盤體
410:嵌入電極
415:電力傳輸棒
420:端子
425:眼孔
430:材料
435:清洗流體
Claims (16)
- 一種基板支撐組合件,包含:界定一基板支撐表面的一靜電卡盤體;與該靜電卡盤體耦接的一支撐桿;嵌在該靜電卡盤體內的一加熱器;及嵌在該靜電卡盤體內的一電極,該電極在該加熱器與該基板支撐表面之間;及與該電極耦接的一電力傳輸棒,其中該電力傳輸棒包含一材料,該材料具有小於或大約10 x 10-6/℃的一熱膨脹係數,其中該電力傳輸棒包含一鎢銅合金。
- 如請求項1所述之基板支撐組合件,其中該電力傳輸棒具有小於或大約15 x 10-8Ω-m的一室溫電阻係數。
- 如請求項1所述之基板支撐組合件,其中該鎢銅合金具有小於或大約50%的一銅濃度。
- 如請求項1所述之基板支撐組合件,進一步包含:將該電力傳輸棒與該電極耦接的一端子,其中該端子包含鉬。
- 如請求項4所述之基板支撐組合件,進一步包含:一眼孔,該眼孔形成用於該電力傳輸棒的一插座,該眼孔對著該端子座設,其中該眼孔是類似該電力傳輸棒的一材料形成的。
- 如請求項5所述之基板支撐組合件,進一步包含:一銅銲料,該銅銲料將該電力傳輸棒與該眼孔接合。
- 如請求項6所述之基板支撐組合件,其中該銅銲料包含一合金,該合金包括一或更多個第4族或第5族金屬。
- 一種基板支撐組合件,包含:界定一基板支撐表面的一支撐體;嵌在該支撐體內的一加熱器;嵌在該支撐體內的一電極;一電力傳輸棒,該電力傳輸棒包含一鎢銅合金;及一端子,該端子將該電力傳輸棒與該電極耦接。
- 如請求項8所述之基板支撐組合件,其中該端子包含鉬。
- 如請求項8所述之基板支撐組合件,其中該電力傳輸棒包含一材料,該材料具有小於或大約10 x 10-6/℃的一熱膨脹係數。
- 如請求項8所述之基板支撐組合件,其中該電力傳輸棒具有小於或大約15 x 10-8Ω-m的一室溫電阻係數。
- 如請求項8所述之基板支撐組合件,其中該鎢銅合金具有小於或大約50%的一銅濃度。
- 如請求項8所述之基板支撐組合件,進一步包含: 一眼孔,該眼孔形成用於該電力傳輸棒的一插座,該眼孔對著該端子座設,其中該眼孔是類似該電力傳輸棒的一材料形成的。
- 如請求項13所述之基板支撐組合件,進一步包含:一銅銲料,該銅銲料將該電力傳輸棒與該眼孔接合,其中該銅銲料包含一合金,該合金包括一或更多個第4族或第5族金屬。
- 一種基板支撐組合件,包含:界定一基板支撐表面的一靜電卡盤體;嵌在該靜電卡盤體內的一加熱器;嵌在該靜電卡盤體內的一電極;及一電力傳輸棒,該電力傳輸棒包含一鎢銅合金。
- 如請求項15所述之基板支撐組合件,其中該電力傳輸棒包含一材料,該材料具有小於或大約7 x 10-6/℃的一熱膨脹係數。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/071,515 US20220122817A1 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Semiconductor substrate support power transmission components |
US17/071,515 | 2020-10-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202218041A TW202218041A (zh) | 2022-05-01 |
TWI803010B true TWI803010B (zh) | 2023-05-21 |
Family
ID=81185587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW110137268A TWI803010B (zh) | 2020-10-15 | 2021-10-07 | 半導體基板支撐件電力傳輸組件 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220122817A1 (zh) |
JP (1) | JP2023546087A (zh) |
KR (1) | KR20230086719A (zh) |
CN (1) | CN116325106A (zh) |
TW (1) | TWI803010B (zh) |
WO (1) | WO2022081354A1 (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200842973A (en) * | 2007-01-17 | 2008-11-01 | Tokyo Electron Ltd | Table structure, and processing apparatus |
US20180053678A1 (en) * | 2015-03-12 | 2018-02-22 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Electrostatic chuck device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6538872B1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-03-25 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having heater and method |
JP5968651B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2016-08-10 | 日本碍子株式会社 | 半導体製造装置用部材 |
CN107004626B (zh) * | 2014-11-20 | 2019-02-05 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 静电卡盘装置 |
JP6475031B2 (ja) * | 2015-02-03 | 2019-02-27 | 日本特殊陶業株式会社 | 静電チャック |
JP6497248B2 (ja) * | 2015-07-13 | 2019-04-10 | 住友電気工業株式会社 | ウェハ保持体 |
-
2020
- 2020-10-15 US US17/071,515 patent/US20220122817A1/en active Pending
-
2021
- 2021-10-01 WO PCT/US2021/053061 patent/WO2022081354A1/en active Application Filing
- 2021-10-01 JP JP2023522942A patent/JP2023546087A/ja active Pending
- 2021-10-01 KR KR1020237015690A patent/KR20230086719A/ko unknown
- 2021-10-01 CN CN202180069987.0A patent/CN116325106A/zh active Pending
- 2021-10-07 TW TW110137268A patent/TWI803010B/zh active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200842973A (en) * | 2007-01-17 | 2008-11-01 | Tokyo Electron Ltd | Table structure, and processing apparatus |
US20180053678A1 (en) * | 2015-03-12 | 2018-02-22 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Electrostatic chuck device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220122817A1 (en) | 2022-04-21 |
KR20230086719A (ko) | 2023-06-15 |
WO2022081354A1 (en) | 2022-04-21 |
JP2023546087A (ja) | 2023-11-01 |
CN116325106A (zh) | 2023-06-23 |
TW202218041A (zh) | 2022-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102471635B1 (ko) | 극도의 균일성의 가열식 기판 지지 조립체 | |
JP6327755B2 (ja) | 単体静電チャック | |
US9779975B2 (en) | Electrostatic carrier for thin substrate handling | |
US11501993B2 (en) | Semiconductor substrate supports with improved high temperature chucking | |
US11901209B2 (en) | High temperature bipolar electrostatic chuck | |
TWI803010B (zh) | 半導體基板支撐件電力傳輸組件 | |
US20220130704A1 (en) | Bipolar electrostatic chuck to limit dc discharge | |
JP2024507802A (ja) | 異なるセラミックを用いた静電チャック | |
TW202240001A (zh) | 消除晶圓斜面和背側沉積的方法 | |
US20220127723A1 (en) | High heat loss heater and electrostatic chuck for semiconductor processing | |
TWI810683B (zh) | 半導體處理腔室的覆蓋晶圓 | |
TWI789069B (zh) | 由電極調整進行硬遮罩調諧 | |
TW202225451A (zh) | 以介電陳化膜陳化靜電夾盤的系統與方法 | |
KR20230170081A (ko) | 고온 샤워헤드의 제조 |