用于改善在晶片极端边缘的特征轮廓倾斜的边缘环组件制造技术

本发明专利技术涉及用于改善在晶片极端边缘的特征轮廓倾斜的边缘环组件，提供了边缘环组件，其包括：配置成围绕静电卡盘(ESC)的上边缘环，所述ESC具有用于支撑衬底的顶表面和围绕顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定低于所述顶表面的环形搁板，所述上边缘环被设置在环形搁板的上方；下内边缘环被设置在环形阶梯中的上边缘环的下方并被设置在环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与所述ESC电绝缘；围绕所述内边缘环的下外边缘环，所述下外边缘环被设置在环形阶梯中的上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板上方，下外边缘环由电绝缘材料限定。

【技术实现步骤摘要】
优先权主张本申请要求于2015年8月18日提交的名称为“EdgeRingAssemblyforImprovingFeatureProfileTiltingatExtremeEdgeofWafer”的美国临时申请No.62/206,753的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本专利技术的实施方式涉及半导体晶片处理的设备工具，更具体地，涉及等离子体处理室中使用的边缘环组件。
技术介绍
当等离子体蚀刻工艺在晶片上进行时，该等离子体鞘趋于围绕晶片的斜边弯曲。由于这种效应，在晶片的极端边缘，蚀刻特征轮廓朝向晶片的边缘倾斜。该倾斜对器件可能是灾难性的，并且可以有效地使晶片的极端边缘区域不可用。举例而言，三维的NAND结构可能会由于特征轮廓倾斜错过潜在的接触。MEMS器件可能是特别地容易受到特征倾斜的影响，举例来说，因为甚至0.1-0.2度的特征倾斜可能导致MEMS陀螺仪无法操作。根据目前的技术，MEMS器件(如硅陀螺仪)是通过等离子体蚀刻工艺制造的。适合制造MEMS器件的等离子体蚀刻室的一个例子，是朗姆研究公司(LamResearchCorporation)制造的9400DSiETM(深层硅蚀刻)。特征轮廓倾斜导致在衬底的边缘区域制备的Si陀螺仪的正交误差，并因此降低产量。由于每个径向距离的单位所获得的区域在晶片的边缘是最大的，所以即使可用半径的增量增益都可以显著提高产量。就是在这种背景下产生本专利技术的实施方式。
技术实现思路
本专利技术公开的实施提供被配置以降低在极端晶片边缘区域处的特征轮廓倾斜的边缘环组件。通过降低边缘区域的特征轮廓倾斜，可获得该晶片的更多可使用面积，结果，所制造的器件(例如MEMS硅陀螺仪)产量提高。在本专利技术公开的实施中，提供了被动供电的边缘环电极，其当RF功率被施加到静电卡盘(ESC)(作为底部电极)时表现出与该ESC的电容耦合。虽然边缘环的被动供电不需要单独的RF电源的额外费用或增加的复杂性，但仍然提供了在晶片边缘蚀刻的特征的轮廓倾斜的改善。本专利技术公开的实施方式提供能够实现和获得对在极端晶片边缘的等离子体鞘边界的控制的方法、装置和系统，以方便对边缘局域的离子轨迹的控制，从而在极端晶片边缘(通常包围径向最外侧5到15mm(例如，对于150毫米的晶片，沿半径约60-75mm的范围内，对于200mm晶片，沿半径约85-100mm的范围内，对于300mm晶片，沿半径约135-150mm的范围内等，以及之外(边缘禁区(edgeexclusion)的约1-5mm的范围内)))提供对晶片轮廓的调谐。实现对离子轨迹的控制和最小化由在晶片边缘附近的鞘弯曲导致的最终离子聚焦效应不仅可以操纵通向晶片的离子轨迹，还可以操控离子与中性物质通量的比例。在极端晶片边缘附近的等离子体鞘的边界可以通过实现边缘环组件上的鞘连续性被修改。由于被动供电的边缘环电极而存在的被修改的鞘边界降低在晶片边缘的离子倾斜和离子聚焦。在一个实施方案中，提供了用于等离子体处理室的边缘环组件，其包括：被配置成围绕静电卡盘(ESC)的上边缘环，所述ESC被配置用于与RF电源电连接，所述ESC具有用于支撑衬底的顶表面和围绕顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定低于所述顶表面的环形搁板，所述上边缘环被设置在环形搁板的上方，所述上边缘环由电绝缘材料限定；下内边缘环，其被设置在环形阶梯中的上边缘环的下方并被设置在环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与ESC电绝缘；围绕所述内边缘环的下外边缘环，所述下外边缘环被设置在环形阶梯中的上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板的上方，所述下外边缘环由电绝缘材料限定。在一个实施方案中，下内边缘环与ESC之间的介电分离被配置以提供预定电容，其中，从所述RF电源输送到ESC的功率被以由预定电容所确定的预定相对量输送到下内边缘环。在一个实施方案中，上边缘环由石英材料限定。在一个实施方案中，下外边缘环由石英材料限定。在一个实施方案中，下内边缘环由铝材料限定。在一个实施方案中，下内边缘环具有提供与ESC的电绝缘的阳极氧化的铝表面。在一个实施方案中，下内边缘环和下外边缘环被直接设置在ESC的环形搁板上。在一个实施方案中，在等离子体处理过程中，从RF电源施加RF功率到ESC提供下内边缘环与ESC的电容耦合。在一个实施方案中，等离子体处理过程中的电容耦合导致在等离子体处理过程中限定的等离子体鞘在上边缘环上基本限定的空间区域内径向延伸。在一个实施方案中，等离子体处理过程中的电容耦合减小在衬底边缘区域的离子聚焦。在一个实施方案中，等离子体处理过程中的电容耦合减小在衬底边缘区域的偏离所述衬底顶表面的法向的离子轨迹倾斜。在一个实施方案中，上边缘环是环形的，其在约190mm到230mm范围内的内径和外径之间延伸，并具有约15mm至25mm的径向厚度/宽度，和大约2mm至5mm的高度。在一个实施方案中，下内边缘环是环形的，其在约190mm到225mm范围内的内径和外径之间延伸，并具有约15mm到20mm的径向厚度/宽度，以及大约8mm至15mm的高度。在一个实施方案中，下内边缘环的内径比由ESC的环形阶梯限定的侧壁的直径大约0.5mm到1mm，以便在侧壁和下内边缘环之间限定环形间隙。在一个实施方案中，下外边缘环是环形的，在大约220mm到245mm范围的内径和外径之间延伸，并具有约10mm至15mm的径向厚度/宽度，和约8mm至15mm的高度。在一个实施方案中，上边缘环具有顶表面，所述上边缘环的顶表面具有在所述上边缘环的内径处限定的阶梯状边缘，其中，所述阶梯状边缘的下部被配置成位于低于ESC的顶表面的高度，这样使得当衬底存在时衬底在阶梯状边缘的下部上方延伸。在一个实施方案中，下内边缘环包含氧化钇外涂层。在一个实施方案中，提供了用于等离子体处理的系统，其包括：处理室；设置在处理室中的静电卡盘(ESC)，所述ESC具有被配置成支撑等离子体处理过程中的衬底的顶表面，所述ESC进一步包括围绕所述顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定在低于顶表面的高度处的环形搁板；设置在环形搁板上方的上边缘环，所述上边缘环由电绝缘材料限定；下内边缘环，其被设置在环形阶梯中的上边缘环的下方并被设置在环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与ESC电绝缘；围绕所述下内边缘环的下外边缘环，所述下外边缘环被设置在环形阶梯中上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板上方，所述下外边缘环由电绝缘材料限定；布置在ESC内的偏置电极，该偏置电极被配置为从第一RF电源接收RF功率，以在衬底上产生偏压。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.用于等离子处理室的边缘环组件，其包括：上边缘环，其被配置成围绕静电卡盘(ESC)，所述ESC被配置用于与RF电源电连接，所述ESC具有用于支撑衬底的顶表面和围绕所述顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定低于所述顶表面的环形搁板，所述上边缘环被设置在所述环形搁板的上方，所述上边缘环由电绝缘材料限定；下内边缘环，其被设置在所述环形阶梯中的所述上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与所述ESC电绝缘；下外边缘环，其围绕所述内边缘环，所述下外边缘环被设置在所述环形阶梯中的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于等离子处理室的边缘环组件，其包括：上边缘环，其被配置成围绕静电卡盘(ESC)，所述ESC被配置用于与RF电源电连接，所述ESC具有用于支撑衬底的顶表面和围绕所述顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定低于所述顶表面的环形搁板，所述上边缘环被设置在所述环形搁板的上方，所述上边缘环由电绝缘材料限定；下内边缘环，其被设置在所述环形阶梯中的所述上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与所述ESC电绝缘；下外边缘环，其围绕所述内边缘环，所述下外边缘环被设置在所述环形阶梯中的所述上边缘环的下方并设置在所述环形搁板的上方，所述下外边缘环由电绝缘材料限定。

【技术特征摘要】
2015.08.18 US 62/206,753;2016.07.08 US 15/205,2531.用于等离子处理室的边缘环组件，其包括：上边缘环，其被配置成围绕静电卡盘(ESC)，所述ESC被配置用于与RF电源电连接，所述ESC具有用于支撑衬底的顶表面和围绕所述顶表面的环形阶梯，所述环形阶梯限定低于所述顶表面的环形搁板，所述上边缘环被设置在所述环形搁板的上方，所述上边缘环由电绝缘材料限定；下内边缘环，其被设置在所述环形阶梯中的所述上边缘环的下方并被设置在所述环形搁板的上方，所述下内边缘环由导电材料限定，所述下内边缘环与所述ESC电绝缘；下外边缘环，其围绕所述内边缘环，所述下外边缘环被设置在所述环形阶梯中的所述上边缘环的下方并设置在所述环形搁板的上方，所述下外边缘环由电绝缘材料限定。2.根据权利要求1所述的边缘环组件，所述下内边缘环和所述ESC之间的介电分离被配置以提供预定电容，其中，从所述RF电源输送到所述ESC的功率以由所述预定电容决定的预定相对量被输送到所述下内边缘环。3.根据权利要求1所述的边缘环组件，其中所述上边缘环由石英材料限定。4.根据权利要求1所述的边缘环组件，其中所述下外边缘环由石英材料限定。5.根据权利要求1所述的边缘环组件，其中所述下内边缘环由铝材料限定。6.根据权利要求1所述的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·博世，拉杰什·多来，塔马拉卡·潘达姆所朴恩，布雷特·理查森，詹姆斯·维特尔，帕特里克·钟，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US