将处理环境扩展到基板直径之外的基板边缘环的制作方法

本公开的实施例总体上涉和基板处理系统，并且更具体地涉和用于基板处理系统中的基板支撑件。

背景技术：

1、基板处理系统通常包括处理腔室，所述处理腔室用于在设置于其中的一个或多个基板上执行所期望的工艺，诸如蚀刻工艺。射频(rf)功率往往在蚀刻工艺中使用，所述蚀刻工艺例如需要非常高深宽比的孔来制作触点或需要深沟槽来铺设用于电通路的基础设施。rf功率可用于等离子体产生和/或用于在正在被处理的基板上创建偏置电压，以从体(bulk)等离子体吸引离子。静电卡盘用于静电地固持基板，以在处理期间控制基板温度。静电卡盘通常包括嵌入在介电板中的电极。处理腔室可包括边缘环，所述边缘环设置在基板周围以引导基板或保护静电卡盘的周边免受等离子体暴露。

2、发明人已观察到，当边缘环的高度由于基板处理期间的离子轰击而降低时，由偏置rf功率源创建的壳层中的等势线在边缘环附近变得倾斜，从而导致工艺漂移。边缘环与介电板之间的温差可导致与介电板和工艺气体相比，边缘环与工艺气体之间的不均匀化学反应，从而导致工艺漂移。为了减少壳层的等势线的倾斜(并由此减少冲击到基板上的离子的轨迹的倾斜)，rf功率可以独立地耦接至边缘环以控制壳层。到边缘环的较多的rf功率使壳层扩展，并且较少的rf功率使壳层收缩。随着边缘环被蚀刻，边缘环变得更薄，从而在边缘环的寿命内需要更多的rf功率来减少壳层的倾斜。然而，到边缘环的增加的rf功率也增加了边缘环的蚀刻速率，并且增加了边缘环温度和离子通量，这可能会导致工艺漂移。此外，在升高的温度下操作的常规边缘环可能会黏到下伏部件，从而需要人工移除和更换边缘环，这增加了处理停机时间并降低了基板生产量。

3、因此，发明人已经提供了改进的基板支撑件的实施例。

技术实现思路

1、本文提供了用于在处理腔室中使用的基板支撑件的实施例。在一些实施例中，一种用于在基板处理腔室中使用的基板支撑件包括：介电板，所述介电板具有第一侧并且包括设置在所述第一侧中的环形凹槽，所述第一侧被配置为支撑具有给定直径的基板，其中所述环形凹槽具有小于所述给定直径的内径和大于所述给定直径的外径，其中所述介电板包括夹持电极；插入环，所述插入环设置在所述介电板的所述环形凹槽中；以及边缘环，所述边缘环设置在所述介电板上，其中所述边缘环具有大于所述给定直径并且小于所述环形凹槽的所述外径的内径，使得所述边缘环设置在所述插入环的一部分上方。

2、在一些实施例中，一种用于在基板处理腔室中使用的基板支撑件包括：介电板，所述介电板具有第一侧并且包括设置在所述第一侧中的环形凹槽，所述第一侧被配置为支撑具有给定直径的基板，其中所述环形凹槽具有小于所述给定直径的内径和大于所述给定直径的外径，其中所述介电板包括一个或多个夹持电极；插入环，所述插入环设置在所述介电板的所述环形凹槽中，其中所述插入环的厚度小于所述介电板的厚度；以及边缘环，所述边缘环设置在所述介电板上，其中所述边缘环具有大于所述给定直径并且小于所述环形凹槽的所述外径的内径，使得所述边缘环设置在所述插入环的一部分上方。

3、在一些实施例中，一种用于处理基板的处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体具有基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述腔室主体的内部体积内，其中所述基板支撑件包括：冷却板；介电板，所述介电板具有第一侧并且包括设置在所述第一侧中的环形凹槽，所述第一侧被配置为支撑具有给定直径的基板，其中所述环形凹槽具有小于所述给定直径的内径和大于所述给定直径的外径，其中所述介电板包括夹持电极；插入环，所述插入环设置在所述介电板的所述环形凹槽中；以及边缘环，所述边缘环设置在所述介电板上，其中所述边缘环具有大于所述给定直径并且小于所述环形凹槽的所述外径的内径，使得所述边缘环设置在所述插入环的一部分上方，并且其中所述介电板包括设置在所述边缘环下方的一个或多个背侧气体通道。

4、下面描述本公开的其他和进一步的实施例。

技术特征：

1.一种用于在基板处理腔室中使用的基板支撑件，包括：

2.如权利要求1所述的基板支撑件，其中，以下中的至少一项：

3.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述介电板包括一个或多个背侧气体通道，所述一个或多个背侧气体通道流体耦接至在所述介电板与所述边缘环之间的界面。

4.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述插入环和所述边缘环构成单一主体。

5.如权利要求1所述的基板支撑件，其中，以下中的至少一项：

6.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，进一步包括冷却板，所述冷却板耦接至所述介电板的与所述第一侧相对的第二侧，其中所述冷却板包括被配置为循环冷却剂的冷却通道。

7.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，进一步包括加热元件，所述加热元件设置在所述介电板中。

8.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述边缘环的厚度为约650微米至约1300微米。

9.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述插入环的厚度为约3毫米至约11毫米。

10.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述边缘环包括具有中心开口的平圆盘。

11.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述插入环的上表面与所述介电板的上表面共面。

12.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述一个或多个夹持电极包括上部电极、下部电极和将所述上部电极耦接至所述下部电极的多个柱。

13.如权利要求12所述的基板支撑件，其中所述一个或多个夹持电极从所述环形凹槽径向向外并且在所述边缘环下方延伸。

14.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，进一步包括气体分配通道，所述气体分配通道从所述介电板的所述第二侧延伸至所述第一侧。

15.如权利要求1至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述边缘环由与所述插入环不同的材料制成。

16.一种用于处理基板的处理腔室，包括：

17.如权利要求16所述的处理腔室，进一步包括电源，所述电源被配置为向所述基板和所述边缘环两者提供功率。

18.如权利要求16所述的处理腔室，进一步包括石英环，所述石英围绕所述介电板设置，其中所述石英环被配置为支撑所述边缘环的外边缘。

19.如权利要求16所述的处理腔室，进一步包括边缘环升降机构，所述边缘环升降机构用于经由一个或多个升降销选择性地升高或降低所述边缘环。

20.如权利要求19所述的处理腔室，其中所述一个或多个升降销被配置为延伸穿过所述介电板。

技术总结
本文提供了用于在处理腔室中使用的基板支撑件的实施例。在一些实施例中，一种基板支撑件包括：介电板，所述介电板具有第一侧并且包括设置在第一侧中的环形凹槽，所述第一侧被配置为支撑具有给定直径的基板，其中所述环形凹槽具有小于给定直径的内径和大于给定直径的外径，其中所述介电板包括夹持电极；插入环，所述插入环设置在介电板的环形凹槽中；以及边缘环，所述边缘环设置在介电板上，其中所述边缘环具有大于给定直径并且小于环形凹槽的外径的内径，使得所述边缘环设置在插入环的一部分上方。

技术研发人员：M·R·赖斯,K·S·柯林斯,J·D·卡达希,S·拉乌夫,K·拉马斯瓦米
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16