专利名称：一种带有成角度侧壁的静电卡盘的制作方法
一种带有成角度侧壁的静电卡盘本申请根据U. S. C. § 119主张2009年9月30日提交的名称为ANELECTROSTATICCHUCK WITH AN ANGLED SIDEWALL,美国临时申请号为No. 61/265200的优先权，通过引用将该临时申请的整体内容并入本申请中。
背景技术：
随着各种后续的半导体技术的产生，基板直径趋于增大而晶体管尺寸变小，导致在基板生产エ艺中需要更高的精确度和重复性。半导体基板材料，例如硅片，由包括使用真空室在内的技术来处理。这些技术既包括电子束发散等非等离子的应用，也包括溅射沉积法、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、抗蚀剂剥离和等离子蚀刻等等离子体的应用。典型的等离子体处理室在共同拥有的美国专利号4，，340, 462，4，948，458，5，200，232，6，090，304和5，820，723中有描述，通过引用将这些专利并入本申请中。等离子体处理室可以包括上部电极装置和下部电极装置。典型的上部电极装置公开在美国专利号6，333，272，6，230，651，6，013，155和5，824，605的美国专利中，这些专利通过引用并入本发明中。在上部电极装置的垂直下方是下部电极装置，下部电极装置可以包括静电卡盘(ESC)，以支承在其上面加工的基板。典型的静电卡盘在共同拥有的美国专利号7，161，121，6，669，783和6，483，690中有描述，这些专利通过引用并入。卡盘的上表面可以有与氦气源流体连接的微型通道。氦气可以在处理过程中被用来冷却基板。美国专利号6，140，612公开了ー种利用压缩气控制基板温度的方法，该专利通过引用并入本申请中。下部电极装置还可以包括设置在基板周围的边缘环。典型的边缘环在美国专利申请公开号2009/0186487 和美国专利号 5，805，408，5，998，932，6，013，984，6，039，836 和 6，383，931 中有描述，该些专利申请和专利通过引用并入本申请中。在典型的等离子体处理室内，在靠近基板的边缘，等离子体的浓度较低，这会导致(例如多聚物，聚酯纤维硅，氮化物，金属等)在基板边缘的上表面和下表面和附近室部件的表面副产物层的积聚。过多的副产物层的积聚会在等离子体处理过程中引起很多问题，例如颗粒污染，不牢固的基板卡钳，冷却氦气泄漏物，降低性能和设备产量。因此，迫切需要移除这些副产物层。在基板边缘的副产物层可以通过用等离子体倾斜蚀刻器移除。ー个典型的等离子体倾斜蚀刻器在共同拥有的美国专利申请公开号2008/0227301中有描述，该申请通过引用并入本申请中。室部件上的副产物层的移除更加困难，在某种程度上是由于这些部件的复杂的形状造成的。典型的等离子体处理室可以进行室清洁过程，在这个过程中，在没有基板存在时，可以利用等离子体蚀刻室部件上的副产物层。
发明内容
本文中描述的是用于在等离子体处理室内支承基板的基板支承组件，该基板支承组件包括上部基板支承组件表面和从该上部基板支承组件表面的外部边缘向外和向下延伸的成角度侧壁，该上部基板支承组件表面设置成在等离子体处理过程中支承基板以便基板向该上部基板支撑表面的外部边缘的外部延伸，该成角度侧壁被设置成与围绕基板支承组件的边缘环的上表面基本共面的外部边缘，该边缘环的上表面至少部分地在基板的边缘部分之下，其中所述成角度侧壁在等离子体处理期间积聚副产物沉积物。
图I所示为现有技术中的下部电极装置的剖视示意图。图2所示为图I的A部分的放大图。图3所示为室清洁过程中图I的A部分的放大图。图4A为等离子体裸露表面喷射性能与离子入射角度的函数关系曲线图。图4B为等离子体裸露表面接收的相关离子流量与离子入射角度的函数关系曲线 图。图5所示为包含在悬挂的基板的邻近处的具有成角度侧壁的静电卡盘的下部电极装置的剖视示意图。图6所示为在室清洁过程中的包含具有成角度侧壁的静电卡盘的下部电极装置。
具体实施例方式图I所示为现有技术中的下部电极装置的剖视示意图。图2所示为图I的A部分的放大图。基板10被支承在ESC20的支承组件表面21上。为了向基板下面引进热交换气体，例如氦气，ESC20可以包括与氦气源(未图示)流体连通的沟槽、台面、孔或者凹形区域23之类的结构。ESC的特征的细节被披露在美国专利号7，501，605中。在这个过程中，电极25嵌入在ESC20中以通过静电方式夹住基板10。ESC20有垂直的侧壁22并且被设置成，使得在处理过程中，基板10的边缘部分悬挂于ESC20的上面，并且位于围绕ESC20的边缘环30的上表面31的上面，在上表面31和基板10之间有间隔60。ESC20被支承在支承组件40上，边缘环30被支承在支承组件50上。在处理过程中，副产物沉积物100积聚在间隔60里的部分垂直的侧壁22上。垂直的侧壁22上的过多的副产物层可以引起氦气从沟槽、台面、孔或者凹形区域23这样的结构中泄露，同时影响基板10的静电夹持。副产物沉积物100可以通过悬挂巨大的基板和精准地控制间隔60的尺寸来减至最小量。然而，在目前的半导体制造实践中，悬挂的基板宽度可以小至1_，以便使从基板获取的器件产量最大化。基板悬挂小到诸如Imm之类的宽度可以导致副产物沉积物在垂直的侧壁22上以比预期的速率更快的速率沉积。如图3所示，副产物沉积物100可以通过运行室清洁过程被移除，在该过程中，在等离子体处理室内形成等离子体，而ESC20上没有基板10。通过ESC20上的电场作用，等离子体中的离子200被加速并溅射，和/或化学蚀刻副产物沉积物100。图4A为溅射效率(通过被入射离子去除的原子的平均数量来測量)与离子入射角度的函数关系曲线图。入射的角度或者入射角为表面上离子入射的射线与经由入射点的与该表面垂直的线之间的角。图4B为副产物沉积物100接收的相关离子流量与离子入射角度的函数关系曲线图。更高的离子流量导致更高的化学蚀刻效率。因为垂直的侧壁22与离子200入射的方向实际上是平行的，入射角将近90度，此时，喷射率与化学蚀刻效率都很低。不能清除所有的副产物沉积物100，除了会导致因氦气泄露和夹持不牢固而引发的不均匀基板温度外，还会导致电弧现象、损坏ESC、随后的室清洁以及等离子体处理室效率的下降。
此处描述的是带有成角度的ESC，其被配置为在室清洁程序中提高溅射率。图5示出了一种实施方式。ESC520包括支承组件表面521和从支承组件表面521的外部边缘向外和向下延伸的成角度表面522。成角度表面522足够宽，使得只有成角度表面522暴露在边缘环30和基板10之间的间隔60里，即边缘环30的上表面31基本上与成角度表面522的外边缘522a共面。优选地，在上表面31上面的基板10的边缘部分宽Imm至3mm。ESC520可以包括在其上表面上的其他的传统特征，例如沟槽、平台、孔或者凹形区域23等结构，以用于在处理过程中氦气的分送，还可以包括嵌入电极以用于在处理过程中静电夹持基板10。因为ESC 520被配置成使得只有成角度表面522在基板的等离子体处理过程中被暴露，副产物沉积物400只沉积在成角度表面522上。在图6所示的室清洁过程中，离子200的入射角约等于在成角度表面522与支承组件表面521之间的锐角，该入射角远远小于在垂直壁的情况中的将近90度。成角度表面522与支承组件表面521之间的锐角优选在35度至75度之间，更优选在45度至60度之间。成角度表面522优选宽O. 005英寸至O. 04英寸,更优选在O. 01英寸至O. 03英寸之间。尽管这种带有成角度侧壁的ESC已经參照本发明的具体实施方式
进行了详细描述，但显而易见，对于本领域技术人员而言，可以进行各种改变和修改，以及使用等同的方 式，而不脱离所附权利要求的范围。例如，成角度侧壁可以设置在其他会沉积副产物沉积物的室部件上，如基板支承组件的其他类型(如真空卡盘)边缘环，耦合环等。
权利要求
1.ー种基板支承组件，其用来在等离子体处理室内支承基板，该等离子体处理室被配置用来蚀刻基板，所述基板支承组件包括 上部基板支承组件表面，其被设置成在等离子体处理过程中用来支承基板，使得所述基板向上部基板支承组件表面的外部边缘之外延伸，和 成角度侧壁，其从所述上部基板支承组件表面的所述外部边缘向外和向下延伸，所述成角度侧壁被配置成具有与围绕所述基板支承组件的边缘环的上表面基本共面的外部边缘，所述边缘环的上表面面对所述基板的边缘部分的下表面， 其中，所述成角度的侧壁在等离子体处理过程中积聚副产物沉积物。
2.根据权利要求I所述的基板支承组件，其中在所述成角度侧壁和所述上部基板支承组件表面之间的锐角是在35度到75度之间。
3.根据权利要求I所述的基板支承组件，其中在所述成角度侧壁与所述上部基板支承组件表面之间的锐角是在45度到60度之间。
4.根据权利要求I所述的基板支承组件，其中所述成角度侧壁的宽度在O.005至O. 04英寸之间。
5.根据权利要求I所述的基板支承组件，其中所述成角度侧壁的宽度在O.01至O. 03英寸之间。
6.根据权利要求I所述的基板支承组件，进ー步包括 嵌入电极，其被配置成通过静电夹持所述基板； 在上部基板支承组件表面的至少ー个沟槽、台面、孔或者凹形区域，该沟槽、台面、孔或者凹形区域与氦气源流体联通，并且被配置成在等离子体处理过程中影响所述上部基板支承组件表面与所述基板之间的热传递。
7.根据权利要求I所述的基板支承组件，其中所述基板支承组件被配置成使得悬挂于所述基板支承组件上的所述基板的边缘部分的宽度为Imm至3_。
8.在等离子体处理室内的下部电极装置，其被配置为在等离子体处理过程中支承基板，所述下部电极装置包括如权利要求I所述的基板支承组件和围绕所述基板支承组件的边缘环，其中 所述基板的边缘部分悬挂于所述基板支承组件的上面，并位于所述边缘环的上表面的上面； 所述边缘环的所述上表面与所述基板支承组件的所述成角度侧壁的外部边缘基本上共面。
9.一种移除如权利要求I所述的基板支承组件的成角度侧壁上的副产物沉积物的方法，该方法包括 在所述基板支承组件上没有基板时，在所述基板支承组件上产生等离子体； 用所述等离子体撞击所述副产物沉积物。
全文摘要
一种用于等离子体处理室的基板支承组件，该组件在上部边缘具有成角度侧壁。在等离子体处理过程中，基板被边缘环围绕，该基板被支承在该基板支承组件的上部基板支承组件的表面上，边缘环位于该基板下面。在等离子体处理过程中，成角度侧壁是基板支承组件暴露的并且会沉积副产物沉积物的唯一表面。在原位室清洁过程中，成角度侧壁提高了副产物沉积物的溅射率，其中被供应至室的清洁气体被激发成等离子体状态以清洁副产物沉积物。
文档编号C23C16/458GK102666917SQ201080053942
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年11月30日
发明者克里斯·金柏, 拉金德尔·德辛德萨, 普拉蒂克·曼克迪 申请人:朗姆研究公司