具有介电常数设计的原位电荷捕获材料的高温静电夹盘制造技术

所公开的技术用于在处理腔室中提高击穿电压、同时在超过约300摄氏度的温度下大幅减少静电夹盘的电压泄漏的方法和设备。

High temperature electrostatic chuck with in situ charge capture material with dielectric constant design

Disclosed is a method and apparatus for increasing the breakdown voltage in a processing chamber and substantially reducing the voltage leakage of an electrostatic chuck at a temperature of about 300 degrees celsius.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景
本文所述的实施例总体上涉及用于形成半导体器件的方法和设备。更具体言之，本文所述的实施例总体上涉及用于在升高的温度下制造半导体器件的方法和设备。
技术介绍
可靠地生产纳米和更小的特征是半导体器件的下一代极大规模集成电路(VLSI)和超大规模集成电路(ULSI)的关键技术挑战之一。然而，随着电路技术的极限被推进，VLSI和ULSI互连技术的收缩尺寸已将额外的需求放在处理能力上。在基板上可靠地形成栅极结构对于VLSI和ULSI的成功及对于提高电路密度和单独基板与管芯的质量的持续努力是非常重要的。为了降低制造成本，集成芯片(IC)制造商要求处理的每个硅基板有更高的产量和更好的器件良率与性能。在目前的发展下一些正被探索用于下一代器件的制造技术需要在高于300摄氏度的温度下进行处理，这可能会不期望地导致基板弯曲超过200um。为了防止这种过度弯曲，将需要提高夹紧力来使基板平坦并在膜沉积和器件处理的过程中消除弯曲。然而，存在于基板支撑组件上被用来夹紧基板的常规静电夹盘在高于300摄氏度的温度下会经历电荷泄漏，从而可能会降低器件良率和性能。此外，无夹持的膜沉积工艺在弯曲的晶片上显现背侧膜沉积，此举由于污染而大幅增加了光刻工具的停机时间。因此，需要一种具有适合在高于300摄氏度的处理温度下使用的静电夹盘的改良的基板支撑组件，以及真空腔室与使用该基板支撑组件的方法。
技术实现思路
提供了一种具有静电夹盘的改良的基板支撑组件以及使用该改良的基板支撑组件处理基板的方法。本文公开的静电夹盘具有高的击穿电压，同时在超过约300摄氏度的温度下的操作过程中大幅减少电压泄漏。在一个示例中，提供一种基板支撑组件，该基板支撑组件包括基本上盘形的陶瓷主体，该陶瓷主体中具有设置在其中的电极。该陶瓷主体具有上表面、圆柱形侧壁，及下表面。该上表面配置为在真空处理腔室中将基板支撑在该上表面上。该圆柱形侧壁界定该陶瓷主体的外径，而该下表面被设置成与该上表面相对。将含硅和碳的层附着于该陶瓷主体的该上表面。该含硅和碳的层在重量上具有少于约5％的碳含量。在另一个示例中，提供一种用于处理基板的方法，该方法包含以下步骤：在基板上沉积硅系材料，该基板被定位在真空腔室中的基板支撑组件上；从该真空腔室移出该基板；以及在该基板支撑组件上沉积约至的含硅和碳的材料，该含硅和碳的材料在重量上具有少于约5％的碳含量。在另一个示例中，提供一种用于处理基板的方法，该方法包括以下步骤：当在真空处理腔室中的基板支撑组件中时预夹持该基板，其中预夹持包含在该真空处理腔室中使该基板暴露于含氦等离子体或少等离子体环境；在该基板上沉积材料层之前将该基板夹持于该基板支撑组件；解除对该基板的夹持；以及从高温真空腔室中移出该基板。在又另一个示例中，提供一种真空腔室，该真空腔室包括具有内部容积的腔室主体、设置于该内部容积中的基板支撑组件以及隔离变压器。该基板支撑组件具有设置于其中的静电夹持电极。该隔离变压器被耦接到该静电夹持电极并可操作来防止该静电夹持电极与耦接至该静电夹持电极的电源之间的电流泄漏。附图说明为了详细了解上述实施例的特征的方式，可参照实施例得出以上简要概述的实施例的更特定的描述，实施例中的一些在所附附图中示出。然而应注意，附图仅描绘实施例的示例，并且因而不应被视为对实施例范围作限制，因本公开可认可其他同样有效的实施例。图1为具有可以实施本公开的实施例的基板支撑组件的说明性真空处理腔室的剖视图。图2示出具有静电夹盘的一个实施例的基板支撑组件的示意性侧视图。图3描绘放大的静电夹盘的部分。图4为在真空处理腔室中处理基板时使用基板支撑组件的方法的流程图。图5为陈化(seasoning)操作的流程图，该陈化操作包括碳清洗方法，可以使用该碳清洗方法来将涂覆材料施加于基板支撑组件。图6为在真空处理腔室中处理基板时使用基板支撑组件的方法的另一个流程图。为了便于理解，已在可能处使用相同的附图标记来指称附图共有的相同元件。可以预期的是，可以将一个实施例的元件与特征有益地合并于其他实施例中而无需进一步详述。然而，应当注意的是，附图只说明本公开公开的示例性实施例，因此不应将附图视为限制本公开的范围，因为本公开也可认可其他同等有效的实施例。具体实施方式提供了具有静电夹盘的改良的基板支撑组件及利用该改良的基板支撑组件处理基板的方法。本文公开的静电夹盘具有高的击穿电压，同时大幅降低在超过约300摄氏度的温度下的操作期间的电压泄漏。静电夹盘包括在超过约300摄氏度的温度下操作时抑制电荷从静电夹盘泄漏的电介质膜涂层和/或陈化处理。电介质膜具有约3至12的介电常数。可以调整介电常数，以控制电荷捕获以及修改在升高的温度下的夹紧/夹持力。本文还公开了利用该改良的基板支撑组件处理基板的方法。图1示出具有基板支撑组件110的真空处理腔室100的一个实施例的示意性侧视图，基板118在基板支撑组件110上进行处理。处理腔室100可以是化学气相沉积(CVD)处理腔室、热丝化学气相沉积(HWCVD)处理腔室或其他用于在升高的温度下处理基板的真空腔室。处理腔室100包括腔室主体105，腔室主体105具有顶部158、腔室侧壁140及耦接到地126的腔室底部156。顶部158、腔室侧壁140及腔室底部156界定内部处理区域150。腔室侧壁140可以包括基板移送端口152，以便移送基板118进出处理腔室100。基板移送端口152可被耦接到基板处理系统的移送室和/或其他腔室。腔室主体105和处理腔室100的相关部件的尺寸没有限制，而且通常成比例地大于其中将处理的基板118的尺寸。基板尺寸的示例包括直径200mm、直径250mm、直径300mm及直径450mm等等。在一个实施例中，将泵送装置130耦接到处理腔室100的底部156，以抽空并控制处理腔室100中的压力。泵送装置130可以是传统的粗抽泵(roughingpump)、鲁氏(roots)鼓风机、涡轮泵或其他适用于控制内部处理区域150中的压力的类似装置。在一个示例中，可以将处理腔室100的内部处理区域150的压力水平保持在低于约760托。气体面板144通过气体管线167将工艺气体和其他气体供应到腔室主体105的内部处理区域150中。若需要的话，气体面板144可配置为提供一种或多种工艺气体源、惰性气体、不反应气体及反应气体。可以由气体面板144提供的工艺气体的示例包括、但不限于含硅(Si)气体、碳前体及含氮气体。含Si气体的示例包括富含Si或缺乏Si的氮化物(SixNy)和氧化硅(SiO2)。碳前体的示例包括丙烯、乙炔、乙烯、甲烷、己烷、己烷、异戊二烯及丁二烯等等。含Si气体的示例包括硅烷(SiH4)、四乙氧基硅烷(TEOS)。含氮和/或氧的气体的示例包括吡啶、脂族胺、胺、腈、一氧化二氮、氧、TEOS及氨等等。喷淋头116被设置在处理腔室100的顶部158下方且被隔开置于基板支撑组件110上方。如此一来，当基板118被定位在基板支撑组件110上进行处理时，喷淋头116在基板118的顶表面104的正上方。从气体面板144提供的一种或多种工艺气体可以通过喷淋头116将反应物种供应到内部处理区域150中。喷淋头116也用作用于将功率耦合到内部处理区域150内的气体的电极。可以预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板支撑组件，包括：基本上盘形的陶瓷主体，具有上表面、圆柱形侧壁及下表面，所述上表面配置为在真空处理腔室中将基板支撑于所述上表面上，所述圆柱形侧壁界定所述陶瓷主体的外径，所述下表面被设置成与所述上表面相对；电极，设置在所述陶瓷主体中；以及含硅和碳的层，附着于所述上表面，所述含硅和碳的层在重量上具有少于约5％的碳含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.26 US 14/469,5731.一种基板支撑组件，包括：基本上盘形的陶瓷主体，具有上表面、圆柱形侧壁及下表面，所述上表面配置为在真空处理腔室中将基板支撑于所述上表面上，所述圆柱形侧壁界定所述陶瓷主体的外径，所述下表面被设置成与所述上表面相对；电极，设置在所述陶瓷主体中；以及含硅和碳的层，附着于所述上表面，所述含硅和碳的层在重量上具有少于约5％的碳含量。2.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中除了设置在所述陶瓷主体中的加热器电极以外，所述电极配置为将所述基板静电固定于所述陶瓷主体的所述上表面。3.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述含硅和碳的层进一步包含约至约的厚度。4.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述含硅和碳的层包含丙烯、乙炔、乙烯、甲烷、己烷、己烷、异戊二烯、丁二烯、硅烷或四乙氧基硅烷中的一种或多种。5.如权利要求1所述的基板支撑组件，进一步包括：一个或多个单独沉积的含硅和碳的材料层，所述含硅和碳的材料层被设置在所述含硅和碳的层上。6.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述含硅和碳的层具有至少100MW/cm的击穿电压。7.如权利要求7所述的基板支撑组件，其中经涂覆的陶瓷主体在约300摄氏度和约800摄氏度之间的温度下时在500VDC下具有小于约10mA的电流泄漏率。8.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述含硅和碳的层包括：至少一层含硅和碳的材料的原位沉积的层，所述原位沉积的层具有介于约至之间的厚度以及在...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·库尔施拉希萨，K·D·李，金柏涵，Z·J·叶，S·P·贝赫拉，G·巴拉苏布拉马尼恩，J·C·罗查阿尔瓦雷斯，J·J·陈，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US