本公开的示例整体涉及用于处理衬底(诸如半导体衬底)的设备。更具体地，公开了一种用于静电吸盘的工艺配件。
背景技术：
在诸如半导体衬底和显示面板之类的衬底的处理中，衬底放在工艺腔室中的衬底支撑件上，同时在工艺腔室中维持合适的工艺条件以在衬底的表面上沉积、蚀刻、形成层或以其他方式处理衬底的表面。在蚀刻工艺期间，驱动蚀刻工艺的等离子体可能不均匀地分布在衬底表面上。不均匀性在衬底表面的边缘处特别地明显。这样的不均匀性产生不良处理结果。因此，一些工艺腔室使用边缘环(边缘环也可以被称为工艺配件环)，以便提高等离子体均匀性并改进工艺良率。
然而，已经观察到的是，蚀刻工艺可能造成聚合物材料聚积在衬底表面的边缘处。聚合物材料可能卡在衬底的边缘与工艺配件环之间的间隙中并扩散到衬底支撑件的静电吸盘中。当抬起衬底和/或断开等离子体时，聚合物材料可能沉积回到衬底表面上，从而不利地影响衬底处理。
因此，本领域中需要的是能够解决以上所讨论的问题的设备。
技术实现要素：
在一个实现方式中，提供了衬底支撑组件。所述衬底支撑组件包括静电吸盘，所述静电吸盘具有形成在所述静电吸盘的上部分中的第一凹陷。工艺配件包围所述静电吸盘。所述工艺配件包括内环和设置在所述内环的径向外侧的外环。所述外环包括形成在外环的上部分中的第二凹陷。所述内环定位在所述第一凹陷和所述第二凹陷内并由所述第一凹陷和所述第二凹陷支撑。所述内环的上表面和所述外环的上表面是共面的。
在另一个实现方式中，提供了一种用于处理衬底的衬底支撑组件。所述衬底支撑组件包括衬底支撑件和设置在所述衬底支撑件上的静电吸盘。所述静电吸盘包括形成在所述静电吸盘的上部分中的第一凹陷。工艺配件包围所述静电吸盘。所述工艺配件包括内环和设置在所述内环的径向外侧的外环。所述外环包括形成在外环的上部分中的第二凹陷。所述内环定位在所述第一凹陷和所述第二凹陷内并由所述第一凹陷和所述第二凹陷支撑。所述外环的上表面高于所述内环的上表面。多个泵送通道穿过所述外环形成。所述泵送通道朝着远离所述内环的方向向下地成角度。
在又一个实现方式中，一种衬底支撑组件包括静电吸盘，所述静电吸盘具有形成在所述静电吸盘的上部分中的第一凹陷。工艺配件包围所述静电吸盘。所述工艺配件包括内环，所述内环包括上表面。外环设置在所述内环的径向外侧。所述外环包括第一上表面和第二上表面。所述第一上表面与所述内环的上表面共面。所述第二上表面在远离所述内环的方向上以一角度倾斜。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以参考本公开的各方面得到以上简要地概述的本公开的更特定的描述，其中一些实现方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了本公开的典型的方面，并且因此不应视为对本公开的范围的限制，因为本公开可允许其他等效方面。
图1是根据本公开的一个示例的工艺腔室的示意性截面图。
图2是根据本文描述的一个示例的工艺腔室的衬底支撑组件的放大示意图。
图3示出了内环的简化透视图，其示出了突起。
图4a示出了根据一个实现方式的工艺配件的剖视图。
图4b示出了泵送环的透视图，其示出了突起。
图5示出了根据一个实现方式的工艺配件的剖视图。
图6a示出了根据一个实现方式的工艺配件的剖视图。
图6b示出了工艺配件的一部分的透视图，其示出了泵送通道。
图7是从衬底支撑件的表面去除污染物的示例性方法的流程图。
为了便于理解，已经尽可能地使用相同的附图标记标示各图共有的相同元件。另外，一个示例中的要素可以有利地适于在本文描述的其他示例中使用。
具体实施方式
本公开的实现方式提供了一种用于衬底支撑组件的工艺配件，所述衬底支撑组件包括设置在衬底支撑件的顶表面上的静电吸盘。所述工艺配件环绕静电吸盘并包括相对于衬底支撑件同心地定位的内环和外环。内环和外环的上表面可以是共面的或处于不同高度，并且外环可以包括泵送通道，以帮助从工艺配件和静电吸盘的边缘排出不想要的聚合物材料，从而提高衬底质量和工艺良率。
图1是根据本公开的一个示例的工艺腔室100的示意性截面图。所示的工艺腔室100适于蚀刻、化学气相沉积(cvd)或其他基于等离子体的工艺。工艺腔室100包括腔室主体101和设置在腔室主体101上的盖103。腔室主体101和盖103一起限定内部容积。腔室主体101典型地耦接到电接地107。衬底支撑组件111设置在内部容积内，以在处理期间将衬底109支撑在衬底支撑组件111上。工艺腔室100还包括电感耦合等离子体设备102和控制器155，所述电感耦合等离子体设备102用于在工艺腔室100内产生等离子体，所述控制器155适于控制工艺腔室100的操作。
衬底支撑组件111包括一个或多个电极153，所述一个或多个电极153通过匹配网络120耦接到偏置源119以便于在处理期间偏置衬底109。偏置源119可以是在例如约13.56mhz的频率下高达约1000w(但不限于约1000w)的rf能量的源，但是可以根据需要针对特定应用提供其他频率和功率。偏置源119可以能够产生连续或脉冲的功率中的任一个或两者。在一些示例中，偏置源119可以是dc或脉冲dc源。在一些示例中，偏置源119可以能够提供多个频率。一个或多个电极153可以耦接到吸紧电源160以便于在处理期间吸紧衬底109。衬底支撑组件111包括环绕衬底109的工艺配件(未示出)。以下将更详细地描述工艺配件的各种实现方式。
电感耦合等离子体设备102设置在盖103上方并被配置为将rf功率电感耦合到工艺腔室100中，以在工艺腔室100内产生等离子体。电感耦合等离子体设备102包括设置在盖103上方的第一线圈110和第二线圈112。每个线圈110、112的相对位置、直径比和/或每个线圈110、112中的匝数各自可以根据需要进行选择，以控制正在形成的等离子体的轮廓或密度。第一线圈110和第二线圈112中的每个经由rf馈电结构106通过匹配网络114耦接到rf电源108。rf电源108可以能够在从50khz至13.56mhz的范围内的可调谐的频率下产生高达约4000w(但不限于4000w)，但是可以根据需要针对特定应用利用其他频率和功率。
在一些示例中，可以在rf馈电结构106与rf电源108之间提供功率分配器105(诸如分压电容器)，以控制被提供到相应的第一线圈和第二线圈的rf功率的相对量。在一些示例中，功率分配器105可以结合到匹配网络114中。
加热器元件113可以设置在盖103顶上，以便于加热工艺腔室100的内部。加热器元件113可以设置在盖103与第一线圈110和第二线圈112之间。在一些示例中，加热器元件113可以包括电阻加热元件，并且可以耦接到电源115(诸如ac电源)，电源115被配置为提供足够的能量以将加热器元件113的温度控制在所期望的范围内。
在操作期间，将衬底109(诸如半导体晶片或适于等离子体处理的其他衬底)放置在衬底支撑组件111上，并且通过进入端口117将工艺气体从气体面板116供应到腔室主体101的内部容积中。另外地或替代地，可以通过设置在盖103中的进入端口(未示出)来将工艺气体供应到腔室主体101的内部容积中。在任一情况下，通过从rf电源108向第一线圈110和第二线圈112施加功率，工艺气体在工艺腔室100中被点燃成等离子体118。在一些示例中，来自偏置源119(诸如rf或dc源)的功率也可以通过匹配网络120提供到在衬底支撑组件111内的电极153。在工艺腔室100的内部内的压力可以使用阀121和真空泵122进行控制。腔室主体101的温度可以使用延行穿过腔室主体101的容纳液体的导管(未示出)进行控制。
控制器155被配置为在处理期间控制工艺腔室100的操作。控制器155包括中央处理单元(cpu)123、存储器124和用于cpu123的支持电路125，并且便于工艺腔室100的部件的控制。控制器155可以是可在工业环境中用于控制各种腔室和子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一种。存储器124存储软件(源或目标代码)，所述软件可以被执行或调用来以本文描述的方式控制工艺腔室100的操作。
图2是根据本文描述的一个示例的工艺腔室100的衬底支撑组件111的放大示意图。衬底支撑组件111包括工艺配件203、衬底支撑件205和静电吸盘229。静电吸盘229设置在衬底支撑件205的顶表面上并被工艺配件203环绕。衬底支撑件205包括环绕绝缘板227的接地板226和组装成竖直堆叠的设施板228。衬底支撑件205还包括包围设施板228和静电吸盘229的套筒230，以使rf热静电吸盘229与接地板226绝缘。套筒230可以由石英制成。
设施板228定位在接地板226的下部分上方并介于绝缘板227与静电吸盘229之间。静电吸盘229可以包括嵌入绝缘材料236中的多个电极153(示出了四个电极)。电极153耦接到吸紧电源160(如图1所示)以促进将衬底109吸紧到静电吸盘229的上表面233。可以任选地在绝缘材料236中形成一个或多个加热或冷却通道，以便于在处理期间对衬底109的温度控制。在一些方面中，电极153是通过匹配网络120耦接到偏置源119(如图1所示)的阴极。
工艺配件203包括盖环246、内环242和外环244，它们相对于穿过衬底支撑组件111的中心的轴线同心地布置。在一些示例中，盖环246是任选的，并且可能不是必需的。在使用盖环246的情况下，盖环246可定位在外环244的上表面241上。盖环246环绕衬底109的径向向外的边缘。在一些示例中，盖环246的大小设定为邻接衬底109的边缘。盖环246有助于在处理期间保护衬底109的边缘，并且另外地，在处理期间向衬底109提供横向支撑。盖环246可以由石英、硅或任何其他耐等离子体材料制成。内环242可以由硅或任何其他耐等离子体材料制成。在特定示例中，内环242由碳化硅(sic)制成。外环244可以由石英、硅或任何其他耐等离子体材料制成。在一个示例中，内环242由硅制成，而外环244由石英制成。
外环244设置在内环242的径向外侧。外环244定位在接地板226的竖直边缘的上表面上。外环244包括形成在外环244的底表面中的底部凹陷231，以用于接合套筒230。外环244还可以包括形成在外环244的上表面241中的上凹陷249，以便于盖环246的定位。尽管衬底109被示出为具有在内环242的上表面245上方延伸的径向向外的边缘，但是设想的是，衬底109的径向向外的边缘和上表面245可不重叠。即，衬底109的径向向外的边缘可以停止在静电吸盘229的上部分的边缘处。
内环242由静电吸盘229和外环244共同地支撑。内环242以内环242的上表面245和外环244的上表面241共面的方式定位。例如，内环242的一部分定位在静电吸盘229的凹陷235内并由凹陷235支撑。凹陷235可以形成在静电吸盘229的上部分的外周中。内环242的其余部分定位在外环244的凹陷237内并由凹陷237支撑。凹陷237可以形成在外环244的上部分的内周中。凹陷235的顶表面和凹陷237的顶表面处于相同高度。
内环242的上表面245和外环244的上表面241是共面的，或处于相同高度，以便于将不想要的聚合物材料(聚积在工艺配件203与静电吸盘229的边缘之间)泵送到真空泵122(参见图1)。内环242在处理期间可以相对于衬底109静止。
内环242的径向向外的边缘可以与凹陷237的竖直壁隔开间隙“d1”，以允许内环242和/或外环244的热膨胀。间隙“d1”可以在约0.002英寸至约0.030英寸的范围内，例如约0.010英寸至约0.020英寸，其可以根据用于内环242和外环244的材料而变化。可以选择间隙“d1”的大小，以防止聚合物材料沉积在内环242的径向向外的边缘处。在一些示例中，内环242的径向向外的边缘与凹陷237的竖直壁接触。
外环244相对于内环242和衬底109同心地定位。外环244辅助内环242来为衬底109提供横向支撑并减少内环242的不期望的蚀刻。在一些示例中，内环242的上表面245可以设有多个突起243(仅示出了一个)以防止衬底109在处理期间滑动。图3示出了内环242和外环244的简化透视图，其示出了三个突起243围绕内环242的圆周对称地设置以约束衬底109的移动。设想的是，可以使用任何数量的突起243。突起243可以是球形帽、圆柱体、凸起的点、或具有任何其他合适的几何形状。突起243可以由与内环242相同或不同的材料制成。在一个示例中，突起243由碳化硅制成。
衬底支撑组件111可以任选地包括一个或多个致动器247，诸如步进电机或线性致动器等等。例如，一个或多个致动器247设置在接地板226中。然而，设想的是，致动器247可以定位在衬底支撑组件111的外部。每个致动器247适于与一个或多个推动销248接合或对接。一个或多个推动销248从接地板226延伸穿过绝缘板227和套筒230并与外环244接触。一个或多个推动销248的致动造成外环244、内环242和盖环246(如果使用的话)相对于衬底109的上表面竖直地致动或位移。外环244的位置可以被调整到适应外环244的侵蚀的高度，以便在处理期间提高在整个衬底表面上的等离子体均匀性。
衬底支撑组件111还包括三个或更多个升降杆288，以用于提升衬底109离开静电吸盘229的表面。升降杆288从接地板226、绝缘板227、设施板228延伸并穿过静电吸盘229到达相应升降杆孔286(图3)。升降杆288由致动器284控制。每个致动器284适于与升降杆288接合或对接以使升降杆288向上和/或向下移动。
一个或多个波纹管可以围绕一个或多个推动销248中的每个定位，以减少在工艺腔室100(如图1所示)内的颗粒污染。另外，一个或多个推动销导引件239(诸如导引套筒或轴承)可定位在围绕每个推动销248设置的套筒230中，以便于每个推动销248的致动。推动销导引件239提供用于推动销248的支承表面。推动销248的致动可以由控制器155(如图1所示)可操作地控制。
在一个示例中，一个或多个致动器247是微型步进电机。在另一个示例中，一个或多个致动器247是压电电机。在一个示例中，一个或多个推动销248由石英或蓝宝石制成。
在一个示例中，控制器可以是通用计算机，其包括用于存储软件的存储器。所述软件可以包括用于检测内环242和外环244的腐蚀并然后指示一个或多个致动器247升高一个或多个推动销248，以使得内环242和外环244被升高到所期望的高度。
图4a示出了根据一个实现方式的工艺配件400的剖视图。可以使用工艺配件400代替图2的工艺配件203。工艺配件400包括内环442、外环444和泵送环446。外环444设置在内环442的径向外侧。内环442和外环444在设计上与内环242和外环244类似，不同之处在于外环444的整个上表面441和内环442的整个上表面445是共面的，或处于相同高度。
泵送环446设置在外环444上方。泵送环446可以具有设置在泵送环446的底表面处的三个或更多个突起448。突起448在外环444与泵送环446之间产生间隙“d2”，以允许不想要的聚合物材料(聚积在工艺配件400与静电吸盘229的边缘之间)通过，不想要的聚合物材料然后通过真空泵122(图1)被泵送出工艺腔室。突起448可以围绕泵送环446的圆周对称地布置。图4b示出了泵送环446的透视图，其示出了六个突起448设置在泵送环446的底表面450处。可以使用任何数量的突起以获得所期望和/或最大的泵送面积。
间隙“d2”可以在约0.002英寸至约0.1英寸的范围内，诸如约0.010英寸至约0.050英寸。在替代实现方式中，出于相同目的，可在外环444的上表面441处提供突起448，以产生间隙“d2”。在任一情况下，都可以选择间隙“d2”的大小来改变泵送效率。泵送环446可以由石英、硅或任何其他耐等离子体材料制成。内环442和外环444可以由与如以上讨论的内环242和外环244相同的材料制成。
图5示出了根据一个实现方式的工艺配件500的剖视图。工艺配件500包括内环542和设置在内环542的径向外侧的外环544。在此实现方式中，内环542和外环544在设计上与内环242和外环244类似，不同之处在于外环544具有第一上表面541和第二上表面543。第一上表面541与内环542的上表面545共面。第二上表面543具有朝向远离内环542的方向的斜率。在一些示例中，外环544的整个上表面可以是斜坡。第二上表面543的纵向轴线可以相对于沿着外环544的外周表面547延伸的方向成角度“α”。在一个实现方式中，角度“α”在约35度至约85度的范围内，诸如约45度至约75度，例如约60度。与具有整个平面上表面的外环(例如，工艺配件400)相比，第二上表面543的斜率允许不想要的聚合物材料(聚积在工艺配件500与静电吸盘229的边缘之间)被更有效地泵送到真空泵122。
图6a示出了根据一个实现方式的工艺配件600的剖视图。工艺配件600包括内环642和设置在内环642的径向外侧的外环644。在内环642的上表面645处设置多个突起643。与突起243类似，突起643可以在工艺期间帮助衬底(未示出)的定位。工艺配件600可以任选地包括定位在外环644的上表面641上的盖环646。内环642、外环644和盖环646(如果使用的话)在设计上与内环242、外环244和盖环246类似，不同之处在于外环644的上表面641比内环642的上表面645高距离“d3”。在一个实现方式中，距离“d3”可以在约0.01英寸至约5英寸的范围内，诸如约0.1英寸至约2英寸，例如约1英寸。
在可包括在本公开中讨论的任何其他实现方式中或与其组合的一个实现方式中，外环644还包括穿过外环644形成的多个泵送通道647。泵送通道647可以从形成在外环644的上部分的内周中的凹陷637的竖直壁639延伸到外环644的外周表面653。泵送通道647可以朝着远离内环642的方向向下地成角度。例如，泵送通道647的纵向方向可以相对于沿着外周表面653延伸的方向成角度“β”。在一个实现方式中，角度“β”在约30度至约88度的范围内，诸如约40度至约65度，例如约50度。聚积在工艺配件600与静电吸盘229的边缘之间的不想要的聚合物材料或颗粒可以通过泵送通道647被泵送到真空泵122(图1)。
图6b示出了工艺配件600的一部分的透视图，其示出了泵送通道647形成在位于外环644的上部分的竖直壁639中。泵送通道647可以围绕外环644的圆周对称地设置。泵送通道647可以具有任何合适的形状，诸如圆形、方形、三角形等。泵送通道647的直径可以在约0.1英寸至约1英寸的范围内。
本公开的实现方式造成在工艺腔室中处理的衬底的质量的提高，因为可以通过形成在工艺配件的外环中的泵送通道更有效地排出聚积在工艺配件和静电吸盘的边缘处的不想要的聚合物材料。衬底质量提高致使工艺良率提高。此外，利用本公开的工艺腔室通过延长工艺配件的使用寿命来减少用于预防性维护的停机时间。
图7是从衬底支撑件(即静电吸盘229)的表面去除污染物的示例性方法700的流程图。
在框704处，在内环242的上表面245上对称地布置多个突起243。如图2和图3所示，围绕内环242的圆周对称地设置突起243，以约束衬底109的移动。在框708处，外环244的上表面241与内环242的上表面245共面地布置。如前所述，通过将内环242的上表面245与外环244的上表面241共面地布置，便于泵送不想要的聚合物材料。在沿着路径701所示的一个配置中，间隙d2(即，通道)可以在水平方向上取向，以便于泵送不想要的材料，如图4所示。在框712处，穿过外环644提供通道647。如沿着路径703所示，通道647被配置为将不想要的材料从衬底支撑件(例如，静电吸盘229)泵送走。如上所述，通道647还被配置为将不想要的材料从工艺配件203泵送走。在图6a至图6b所示的示例中，通道647具有圆形或卵形横截面区域。在另一个示例中，通道具有方形或矩形横截面区域(未示出)。在框716处，远离内环642以锐角“β”定位通道647。通道647的一部分可以定位在衬底109下方。衬底109定位在静电吸盘229的上表面233上。上表面233与内环242的上表面245基本上共面。如上所述，相对于沿着外周表面653延伸的方向取角度“β”。路径705展示了包括框720的另一个示例。在框720处，在外环244上在外环544的第一上表面541下方以锐角“α”提供斜表面543，如图5所示。在框724处，在外环244上方布置盖环246。在框728处，在外环244的上表面241与泵送环446的底表面之间形成间隙d2。如上所述，间隙d2(即，通道)允许将不想要的聚合物材料从衬底支撑件和工艺配件400传送走。如图4所示，在至少一个示例中，突起448可以围绕泵送环446(例如，外环244)的圆周对称地布置，从而产生间隙d2。
尽管前述内容针对的是本公开的实现方式，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设想本公开的其他和进一步实现方式。
1.一种衬底支撑组件，其特征在于，包括：
静电吸盘，所述静电吸盘包括第一凹陷，所述第一凹陷形成在所述静电吸盘的上部分中；以及
工艺配件，所述工艺配件环绕所述静电吸盘，其中所述工艺配件包括：
内环；以及
外环，所述外环设置在所述内环的径向外侧，其中所述外环包括第二凹陷，所述第二凹陷形成在所述外环的上部分中，并且所述内环定位在所述第一凹陷和所述第二凹陷内并由所述第一凹陷和所述第二凹陷支撑，使得所述内环的上表面和所述外环的上表面是共面的。
2.如权利要求1所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环由硅制成。
3.如权利要求1所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述外环由石英制成。
4.如权利要求1所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环的所述上表面具有围绕所述内环的圆周对称地设置的多个突起。
5.如权利要求1所述的衬底支撑组件，其特征在于，还包括：
泵送环，所述泵送环设置在所述外环上方。
6.如权利要求5所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述泵送环具有多个突起，所述多个突起设置在所述泵送环的底表面处。
7.如权利要求1所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述第一凹陷的顶表面和所述第二凹陷的顶表面处于相同高度。
8.一种用于处理衬底的衬底支撑组件，其特征在于，所述衬底支撑组件包括：
衬底支撑件；
静电吸盘，所述静电吸盘设置在所述衬底支撑件上，其中所述静电吸盘包括第一凹陷，所述第一凹陷形成在所述静电吸盘的上部分中；以及
工艺配件，所述工艺配件环绕所述静电吸盘，其中所述工艺配件包括：
内环；
外环，所述外环设置在所述内环的径向外侧，其中所述外环包括第二凹陷，所述第二凹陷形成在所述外环的上部分中，其中所述内环定位在所述第一凹陷和所述第二凹陷内并由所述第一凹陷和所述第二凹陷支撑，并且所述外环的上表面高于所述内环的上表面；以及
多个泵送通道，所述多个泵送通道穿过所述外环形成，其中所述泵送通道朝着远离所述内环的方向向下地成角度。
9.如权利要求8所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环由硅制成。
10.如权利要求8所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述外环由石英制成。
11.如权利要求8所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环的所述上表面具有多个突起，所述多个突起围绕所述内环的圆周对称地设置。
12.如权利要求8所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述泵送通道的纵向方向相对于沿着所述外环的外周表面延伸的方向成角度。
13.如权利要求12所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述角度在约30度至约88度的范围内。
14.如权利要求8所述的衬底支撑组件，其特征在于，还包括：
盖环，所述盖环设置在所述外环上方。
15.如权利要求14所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述盖环由石英或硅制成。
16.一种衬底支撑组件，其特征在于，包括：
静电吸盘，所述静电吸盘包括第一凹陷，所述第一凹陷形成在所述静电吸盘的上部分中；以及
工艺配件，所述工艺配件环绕所述静电吸盘，其中所述工艺配件包括：
内环，所述内环包括上表面；以及
外环，所述外环设置在所述内环的径向外侧，所述外环包括第一上表面和第二上表面，其中所述第一上表面与所述内环的上表面共面，并且所述第二上表面在远离所述内环的方向上以一角度倾斜。
17.如权利要求16所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环由硅制成。
18.如权利要求16所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述外环由石英制成。
19.如权利要求16所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述角度为约35度至约85度。
20.如权利要求16所述的衬底支撑组件，其特征在于，所述内环的所述上表面具有多个突起，所述多个突起围绕所述内环的圆周对称地设置。
技术总结