[发明专利]具有变化厚度、轮廓和/或形状的介电材料和/或空腔的静电卡盘组件、其使用方法及结合有其的装置

说明书

技术领域

该披露大体上涉及制造半导体器件的装置和方法。更具体地，该披露涉及一种具有变化厚度、轮廓和/或形状的介电插入件和/或空腔的静电卡盘组件、一种在等离子体处理工艺中使用该静电卡盘组件的方法以及一种结合有该静电卡盘组件的装置，该静电卡盘组件例如用于在等离子体装置中支撑半导体晶片。

背景技术

在下面的讨论中，对某些结构和/或方法进行了参考引用。然而，以下参考引用不应当解释为承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人明确地保留证明这些结构和/或方法不构成本发明背景下现有技术的权利。

使用静电卡盘和/或基座以在该半导体器件的制造过程中支撑晶片、基片或其它类型的工件。通常的静电卡盘包括导电电极，其安装在底座上并且由支撑面(seating surface)覆盖。高温处理(如溅射蚀刻和离子轰击)将高纯陶瓷材料用于支撑面以减少污染。其它支撑面包括电绝缘材料、介电材料、高纯陶瓷、金属氧化物和其它如蓝宝石(单晶Al₂O₃)的材料。不同类型的静电卡盘包括基于卡盘中双电极的双极设计和具有单一电极的单极卡盘。

在等离子体处理装置中的制造过程期间，工件放在支撑面顶部上并且电压源向该电极电施加偏压，从而电荷在该电极和该支撑面内聚集。所施加的电压还在该工件的后表面上感应相等且相反的电荷。所聚集的电荷生成静电力，其将工件吸引并夹紧在该静电卡盘的支撑面上。

尽管该工件被夹紧，但可使用各种处理，如化学气相沉积、离子注入、离子束刻蚀和反应性离子蚀刻。在各种处理过程中，利用流到该工件背部的如氦气的受约束气体调节基片温度。

发明内容

一个用于等离子体处理装置的静电卡盘组件的实施方式，包括：导电支撑件，可操作地连接到连接器进而连接到该等离子体处理装置的RF电路；静电卡盘陶瓷层，具有在第一分界面的至少第一区域与该导电支撑件相接触的第一表面和用于放置(seat)半导体基片的第二相对表面；在该第一分界面的第二区域在该导电支撑件中的空腔；以及该空腔内的介电材料插入件。

另一个用于等离子体处理装置的静电卡盘组件的实施方式包括：导电支撑件，具有第一表面和第二表面，该第一表面可操作地连接到连接器进而连接到该等离子体处理装置的RF电路；介电材料层，接触该导电支撑件的第二表面以形成第一分界面；以及静电卡盘陶瓷层，在第二分界面具有与该介电材料层相接触的第一表面。该导电支撑件、该介电材料层和该静电卡盘陶瓷层形成多层结构。

用于等离子体处理装置的静电卡盘组件的又一实施方式包括：导电支撑件，可操作地连接到连接器进而连接到该等离子体处理装置的RF电路，该导电支撑件具有第一表面和第二表面；静电卡盘陶瓷层，具有与该导电支撑件的第二表面相接触以形成第一分界面的第一表面并具有容纳工件的第二表面；以及在该第二表面内的空腔。

一种制造静电卡盘组件的示例性方法，该静电卡盘包括导电支撑件和静电卡盘陶瓷层，该导电支撑件可操作地连接到连接器进而连接到等离子体处理装置的RF电路，该方法包括：在该导电支撑件的表面的区域中形成空腔，该表面与该静电卡盘陶瓷层相接触；以及将介电材料结合入该空腔。

另一种制造静电卡盘组件的示例性方法，该静电卡盘包括导电支撑件和静电卡盘陶瓷层，该导电支撑件可操作地连接到连接器进而连接到等离子体处理装置的RF电路，该方法包括：形成包括该导电支撑件和该静电卡盘陶瓷层的多层结构；以及在该静电卡盘陶瓷层的空闲表面的区域中形成空腔以及在该导电支撑件和该静电卡盘陶瓷层之间形成介电材料层中的至少一个步骤。

一种在等离子体处理工艺期间提高工件上方的通量场的均匀性的示例性方法包括：将介电材料结合入静电卡盘组件的区域中；将该工件安装到该静电卡盘组件；以及在该工件上建立通量场。在该等离子体处理工艺期间在结合有介电材料的区域上方的通量场的值小于未结合有介电材料的静电卡盘组件的通量场的原始值。该结合有介电材料的区域在导电支撑件和静电卡盘陶瓷层之间，该导电支撑件可操作地连接到连接器进而连接到处理装置的RF电路。

另一种在等离子体处理工艺期间提高工件上方的通量场的均匀性的示例性方法包括在静电卡盘组件的静电卡盘陶瓷层的外部表面内形成空腔；将该工件安装到该静电卡盘陶瓷层的外部表面，从而该空腔被该工件覆盖；以及在该工件上方建立通量场。在该等离子体处理工艺期间结合有介电材料的区域上方的通量场的值小于未结合有介电材料的静电卡盘组件的通量场的原始值。

附图说明