用于等離子體晶片處理的混合邊緣環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于等離子體晶片處理的混合邊緣環(huán)，具體公開了一種在等離子體處理室中使用的邊緣環(huán)組件，所述邊緣環(huán)組件包括：射頻導電環(huán)，其被定位在底板的環(huán)形表面上，并被配置為包圍所述底板的上部，且在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸；以及晶片邊緣保護環(huán)，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸。所述保護環(huán)具有：厚度均勻的內(nèi)緣部分，所述內(nèi)緣部分在所述晶片的外緣上延伸；從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面的圓錐形上表面；以及內(nèi)環(huán)槽，所述內(nèi)環(huán)槽被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸。
【專利說明】用于等離子體晶片處理的混合邊緣環(huán)
相關(guān)專利申請的交叉引用
本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)要求于2013年2月18日提交的美國臨時專利申請N0.61/766，028的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及半導體處理領(lǐng)域，更具體地涉及用于等離子體晶片處理的混合邊緣環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在導體(金屬)處理領(lǐng)域，等離子體處理室通常用于蝕刻形成在襯底上的一個或多個層。在蝕刻期間，襯底被支撐在等離子體處理室內(nèi)的襯底支撐件表面上。襯底支撐件可以包括被定位在襯底支撐件周圍(例如，在襯底周圍)的邊緣環(huán)，邊緣環(huán)用于將等離子體限制在襯底上方的體積中并且/或者防止典型地包括夾緊機構(gòu)的襯底支撐件被等離子體腐蝕。有時候被稱為聚焦環(huán)的邊緣環(huán)可以是犧牲(例如，消耗)部件。在共同持有的美國專利N0.5，805，408、N0.5，998，932、N0.6，013，984、N0.6，039，836 和 N0.6，383，931 中描述了導電的和不導電的邊緣環(huán)。
[0003]在等離子體蝕刻期間，通過在低壓下向氣體(或氣體混合物)增加大量能量，使等離子體形成在襯底的表面上方。等離子體可以包含具有高能量的離子、自由基和中性物質(zhì)。通過調(diào)節(jié)襯底的電勢，等離子體中的帶電物質(zhì)可受到引導而沖擊在襯底的表面上，從而去除襯底上的材料(例如，原子)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開了一種用于等離子體處理室的邊緣環(huán)組件，所述邊緣環(huán)組件包括:射頻導電環(huán)，其被定位在底板的環(huán)形表面上，并且被配置為包圍所述底板的上部并且在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸；以及晶片邊緣保護環(huán)，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方，并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸，所述晶片邊緣保護環(huán)具有被配置為在所述晶片的外緣上延伸的厚度均勻的內(nèi)緣部分、從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面的圓錐形上表面以及被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸的內(nèi)環(huán)槽。
[0005] 公開了一種用于等離子體處理室的下電極組件，所述下電極組件包括:底板，其被配置為將晶片接收在其上表面上；底環(huán)，其被支撐在所述底板的環(huán)形表面上并且包圍所述底板；射頻導電環(huán)，其被定位在所述底環(huán)的環(huán)形表面上，并且包圍所述底板的上部并且被配置為在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸；晶片邊緣保護環(huán)，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸；石英環(huán)，其包圍所述底板的外表面和所述底環(huán)的外緣；以及定心環(huán)，其包圍所述石英環(huán)的外緣并且向上延伸到所述晶片邊緣保護環(huán)內(nèi)的中央環(huán)槽中。[0006]公開了一種用于減少在等離子體處理室中處理的晶片上的輪廓條紋的方法，所述方法包括:將射頻導電環(huán)定位在所述底板的上表面上，使所述射頻導電環(huán)包圍所述底板的上部并且在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸；將有待處理的所述晶片定位在所述底板的上表面上；將晶片邊緣保護環(huán)定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方，并使所述晶片邊緣保護環(huán)在所述晶片的外緣上延伸，所述晶片邊緣保護環(huán)具有在所述晶片的外緣上延伸的厚度均勻的內(nèi)緣部分、從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面的圓錐形上表面以及被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸的內(nèi)環(huán)槽；并且在所述等離子體處理室內(nèi)蝕刻所述晶片。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖被包括以用于進一步理解本發(fā)明，并且并入且構(gòu)成本說明書的一部分。附圖與本說明書一起示出了本發(fā)明的實施方式，并且起到解釋本發(fā)明的原理的作用。
[0008]圖1是示例性等離子體處理裝置的視圖。
[0009]圖2是根據(jù)示例性實施方式的示例性邊緣環(huán)組件的剖視圖。
[0010]圖3是根據(jù)示例性實施方式的晶片邊緣保護環(huán)的俯視圖。
[0011]圖4是根據(jù)示例性實施方式的如圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)的仰視圖。
[0012]圖5是根據(jù)示例性實施方式的沿著5-5線截取的圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)的截面圖。
[0013]圖6是如圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)的內(nèi)緣的截面圖。
[0014]圖7是根據(jù)示例性實施方式的射頻(RF)導電環(huán)的俯視圖。
[0015]圖8是根據(jù)示例性實施方式的沿著8-8線截取的圖7所示的射頻導電環(huán)的剖視圖。
[0016]圖9是根據(jù)示例性實施方式的射頻導電環(huán)的截面圖。
[0017]圖10是根據(jù)示例性實施方式的底環(huán)的俯視圖。
[0018]圖11是根據(jù)示例性實施方式的石英邊緣環(huán)的俯視圖。
[0019]圖12是根據(jù)示例性實施方式的定心環(huán)的俯視圖。
【具體實施方式】
[0020]等離子體室通常通過以下方式用于蝕刻襯底上的材料層:向等離子體室供應包含一種或多種氣體的蝕刻氣體；并且向蝕刻氣體供應能量，將氣體激勵成等離子體狀態(tài)。已知多種等離子體室的設(shè)計，其中射頻(RF)能量、微波能量和/或磁場可以用于產(chǎn)生并維持中等密度或高密度的等離子體。
[0021]在這種等離子體處理室中，處理氣體通過適當?shù)难b置供應，適當?shù)难b置如，噴頭電極或氣體噴射系統(tǒng)，并且通過經(jīng)由供應射頻能量給處理氣體而產(chǎn)生的等離子體對下電極上支撐的半導體襯底進行等離子體蝕刻。
[0022]對于金屬蝕刻過程，下電極組件可以并入變壓器耦合等離子體(TCP?)反應器。變壓器稱合等離子體反應器可購自Lam Research Corporation (Fremont, Calif),其中射頻能量被電感耦合到反應器中。共同持有的美國專利N0.5，948，704中公開了可以產(chǎn)生高密度等離子體的高流動性等離子體反應器的實例，該專利的公開內(nèi)容通過引用的方式全部并入本文中。
[0023]圖1圖示了示例性平行板等離子體蝕刻反應器。等離子體蝕刻反應器100包括室110、入口裝載鎖112和任選的出口裝載鎖114，共同持有的美國專利N0.6，824，627中描述了這種等離子體蝕刻反應器的進一步細節(jié)，該專利通過引用的方式全部并入本文中。裝載鎖112和114 (如果提供)包括轉(zhuǎn)移裝置，轉(zhuǎn)移裝置從晶片供應源162轉(zhuǎn)移例如晶片之類的襯底通過室110，并且從室出來到達晶片容器164。裝載鎖泵176可以在裝載鎖112和114中提供希望的真空壓強。
[0024]例如渦輪泵之類的真空泵172適于維持在處理室內(nèi)的希望的壓強。在等離子體蝕刻期間，室的壓強受到控制，并且優(yōu)選地維持在足以維持等離子體的水平上。太高的室壓強會不利于蝕刻停止，而太低的室壓強會導致等離子體熄滅。例如，在中等密度的等離子體反應器中，比如說平行板反應器中，室壓強可以維持在低于約200mTorr (例如，小于IOOmTorr或小于50mTorr)的壓強下。真空泵可以連接到反應器壁的出口上，并且可以受到閥門173的控制，以便控制室內(nèi)的壓強。優(yōu)選地，真空泵能在蝕刻氣體流入室時維持處理室內(nèi)的壓強小于 200mTor;r。
[0025]室110包括:上電極組件120，其可以包括上電極125 (例如，噴頭電極);以及下電極組件140，其包括底板或下電極160和形成在其上表面的襯底支撐表面150。上電極組件120安裝在上殼體130中。上殼體130可以通過機構(gòu)132垂直移動以調(diào)節(jié)上電極125與襯底支撐表面150之間的間隙。
[0026]蝕刻氣體源170可以連接到殼體130上以傳遞包含一種或多種氣體的蝕刻氣體到上電極組件120。在示例性蝕刻反應器中，上電極組件包括氣體分配系統(tǒng),所述氣體分配系統(tǒng)可以用于傳遞反應物和/或運載氣體到接近襯底表面的區(qū)域。共同持有的美國專利N0.5，824，605,N0.6，013，155,N0.6，300，651 和 N0.6，333，272 中公開了可以包括一個或多個氣體環(huán)、噴射器和/或噴頭(例如，噴頭電極)的氣體分配系統(tǒng)，這些專利的公開內(nèi)容通過引用的方式全部并入本文中。
[0027]上電極125優(yōu)選地包括噴頭電極，所述噴頭電極包括孔(未示出)，以通過所述孔來分配蝕刻氣體。噴頭電極125可以包括在垂直方向上間隔開的一個或多個擋板，這些擋板可以促進蝕刻氣體的理想分配。上電極125和下電極160可以是由任何合適的材料形成的，合適的材料如，石墨、硅、碳化硅、鋁(例如，陽極氧化鋁)或它們的組合。一個熱傳遞液體源174可以連接到上電極組件120上，并且另一個熱傳遞氣體源可以連接到底板160上。盡管上面描述了平行板反應器，但本文中公開的邊緣環(huán)組件200 (圖2)可以用于其他等離子體處理系統(tǒng),例如，電感耦合等離子體處理室。
[0028]例如，就硅通孔(TSV)蝕刻而言，在使用Bosch蝕刻方法(交替SF6/C4F8化學方法)的情況下，暴露的硅晶片邊緣需要保護以防止襯底由于晶片邊緣附近不希望有的蝕刻而受損。如果不進行保護，那么晶片的邊緣會受到蝕刻，從而可能造成會導致襯底碎裂的黑硅缺陷和弱化的晶片邊緣。為了保護晶片邊緣，在使用2300?Syndion?處理室(其為TCP處理室或由TCP處理室組成)進行TSV蝕刻過程中可以使用邊緣保護環(huán)或底部陰影環(huán)來覆蓋晶片邊緣。存在邊緣保護環(huán)會導致對蝕刻的特征的有害作用，比如說在晶片邊緣6_的范圍內(nèi)，導致在特征上的不希望有的通路/溝槽斜痕(trench tilt)或輪廓粗糙度和/或條紋。特征斜痕可能是由于晶片邊緣附近的等離子體鞘彎曲，部分地由于邊緣保護環(huán)的高度引起的對晶片的非垂直的離子轟擊所導致的。晶片邊緣附近的特征上的條紋可能部分地是由于邊緣保護環(huán)附近的氣體輸送效率低引起的。
[0029]根據(jù)示例性實施方式，對于晶片220，公開了能減小晶片邊緣保護環(huán)的消極負效應的晶片邊緣保護環(huán)300 (圖2)，晶片邊緣保護環(huán)的消極負效應包括在晶片220的外緣222(例如，外部6_)附近的通路/溝槽斜痕和輪廓條紋和/或粗糙度。
[0030]圖2是根據(jù)示例性實施方式的示例性邊緣環(huán)組件200的剖視圖。如圖2所示,在等離子體處理室中使用的邊緣環(huán)組件200包括晶片邊緣保護環(huán)300、射頻導電環(huán)400和底環(huán)500。晶片邊緣保護環(huán)300被定位在射頻導電環(huán)400的上表面402上和/或上方。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300被配置為在晶片220的外緣222上延伸。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300在處理期間不與晶片220的上表面接觸。
[0031]根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300的厚度可以被選擇為使晶片220的邊緣222附近的通路斜痕最小化。然而，在一些情況下，存在這樣一種權(quán)衡:增大邊緣保護環(huán)300的厚度會減小通路斜痕，但是增大了輪廓條紋的概率。例如，增大晶片邊緣保護環(huán)300的厚度會增大在側(cè)壁上觀察到條紋的可能性。因此，根據(jù)示例性實施方式，就處理室配置而言，本文中公開的邊緣環(huán)組件200通過以下措施可以增大晶片邊緣附近的射頻耦合效率:采用晶片邊緣保護環(huán)300，并且使用射頻導電環(huán)400來替代晶片邊緣保護環(huán)300下方的實質(zhì)上絕緣的電介質(zhì)邊緣環(huán)。
[0032]根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400的下表面404被定位在底環(huán)500的上表面502上。射頻導電環(huán)400被配置為圍繞底板210的上部，并且在被定位在底板210的上表面216上的晶片220的外緣下方延伸。射頻導電環(huán)400具有上表面402、下表面404、外緣406和內(nèi)緣408。底環(huán)500被配置為被支撐在底板210的環(huán)形表面212上并且圍繞底板210。底環(huán)500包括上表面502、下表面504、外緣506和內(nèi)緣508。根據(jù)示例性實施方式，底環(huán)500并入底板210中。根據(jù)示例性實施方式，底板210是靜電卡盤組件(ESC)。
[0033]根據(jù)示例性實施方式，組件200可以包括石英環(huán)600，所述石英環(huán)圍繞底板210的外表面214和陽極氧化底環(huán)500的外緣506。石英環(huán)600包括上表面602、下表面604、外緣606和內(nèi)緣608。根據(jù)示例性實施方式，定心環(huán)700圍繞石英環(huán)600的外緣606并且向上延伸到晶片邊緣保護環(huán)300內(nèi)的中央槽340中。
[0034]根據(jù)示例性實施方式，組件底環(huán)500是鋁底環(huán)500或陽極氧化鋁底環(huán)500，并且射頻導電環(huán)400是低電阻率碳化硅邊緣環(huán)。根據(jù)示例性實施方式,射頻導電環(huán)400的電阻率小于約1000hm-cm。根據(jù)示例性實施方式，存在晶片邊緣保護環(huán)300下方的射頻導電環(huán)400會導致晶片邊緣220附近的并且穿過晶片邊緣保護環(huán)300的射頻耦合增加，例如，這會有利于減小使用400kHz射頻偏置的TSV蝕刻的輪廓條紋。根據(jù)示例性實施方式，增加的穿過晶片邊緣保護環(huán)300的射頻耦合能增大邊緣保護環(huán)300上方的等離子體鞘厚度，從而允許使用較薄的邊緣保護環(huán)300，而沒有過度的等離子體鞘彎曲。
[0035]根據(jù)示例性實施方式，通過在晶片220的外緣222提供更多的射頻耦合，具有較薄內(nèi)緣的晶片邊緣保護環(huán)300可以改善晶片220的邊緣222處的氣體輸送，這會導致較小的輪廓粗糙度和條紋。此外，如果希望額外的射頻耦合，那么晶片邊緣保護環(huán)300可以是由射頻導電材料制成的，射頻導電材料如，碳化硅(SiC)。
[0036]根據(jù)示例性實施方式，組件200可以用于使用低頻(例如，小于或等于2MHz)偏置射頻源的應用中，因為射頻耦合效率在更低的射頻頻率下的減小會更加突出，因為電容性電抗以頻率的倒數(shù)來度量。此外，增加穿過晶片邊緣保護環(huán)300的射頻耦合可以增大等離子體鞘的厚度并且允許使用較薄的晶片邊緣保護環(huán)300，這會使由于存在晶片邊緣保護環(huán)300而引起的氣體輸送效率的損失最小化。
[0037]圖3是根據(jù)示例性實施方式的晶片邊緣保護環(huán)300的俯視圖。如圖3所示，晶片邊緣保護環(huán)300是具有內(nèi)緣302和外緣304的圓環(huán)。邊緣保護環(huán)300的頂面306具有較為平坦的內(nèi)部或內(nèi)緣部分312具有較為均勻的厚度(圖5)，內(nèi)緣部分312向外延伸到稍微圓錐形的內(nèi)部或上表面310，并且向外延伸到第二個較為平坦的部分或水平表面320。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300的內(nèi)徑約11.732英寸至11.736英寸，并且外徑約16.14英寸。
[0038]圖4是根據(jù)示例性實施方式的如圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)300的仰視圖。如圖4所示，晶片邊緣保護環(huán)300在其下表面包括多個凹槽330、340、350，這些凹槽被配置為接收射頻導電環(huán)400、石英環(huán)600和定心環(huán)700的對應輪廓和/或上部。多個凹槽330、340、350可以包括:內(nèi)環(huán)槽330，其被定位在射頻導電環(huán)400的上表面402上并且/或者?？吭谄渖戏剑恢醒氕h(huán)槽340，其被配置為接收定心環(huán)700 ;以及至少三個外槽350。三個外槽350中的每個都被配置為接收陶瓷升降桿(未示出)，所述陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移期間使晶片邊緣保護環(huán)300向上升起。
[0039]圖5是根據(jù)示例性實施方式的沿著線5-5截取的圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)300的截面圖。如圖5所示，晶片邊緣保護環(huán)300具有厚度均勻的內(nèi)緣部分312，內(nèi)緣部分312被配置為在晶片220的外緣222上延伸。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300具有從內(nèi)緣部分312的上表面313向外延伸到水平上表面320的圓錐形上表面310。晶片邊緣保護環(huán)300具有內(nèi)環(huán)槽330，內(nèi)環(huán)槽330被定位在射頻導電環(huán)400的上表面上并且/或者停靠在其上方，并且被配置為在晶片的上緣224上延伸。晶片邊緣保護環(huán)300還包括被配置為接收定心環(huán)700的中央環(huán)槽340。中央環(huán)槽340可以在外緣342上具有一對略圓的邊，所述略圓的邊被配置為接收定心環(huán)700。
[0040]晶片邊緣保護環(huán)300還包括至少三個凹槽350，各凹槽被配置為接收陶瓷升降桿(未示出)，所述陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移期間使晶片邊緣保護環(huán)300向上升起。根據(jù)示例性實施方式，陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移到達底板(或靜電卡盤)210期間使晶片邊緣保護環(huán)300向上升起約0.5英寸。根據(jù)示例性實施方式，至少三個凹槽350中的每個都優(yōu)選地是具有圓形或環(huán)形截面的圓筒形。
[0041]根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300的內(nèi)緣部分312的厚度311約0.030英寸至0.120英寸。例如，根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300的內(nèi)緣部分312的厚度可以是約0.030英寸至0.060英寸。此外，晶片邊緣保護環(huán)300可以被配置為在晶片220的外緣222上延伸約0.5mm至3.0mm。例如,根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300具有約1.0mm至約1.2_的名義物理覆蓋范圍。此外，晶片邊緣保護環(huán)300可以被配置為使得晶片邊緣保護環(huán)300在處理期間不與晶片200接觸。例如，根據(jù)示例性實施方式，可以在晶片邊緣保護環(huán)300的下表面226與晶片220的上表面224之間設(shè)置最小0.003英寸至0.020英寸的間隙228 (圖2)。例如，根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300的下表面226與晶片220的上表面224之間的距離或間隙228可以是約0.010英寸。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300具有從水平上表面320延伸到水平下表面374的約0.309英寸的厚度。
[0042]根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300是陶瓷，例如，三氧化二鋁(Al2O3)。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300可以包括氧化釔涂飾劑(finish)。根據(jù)示例性實施方式，晶片邊緣保護環(huán)300可以是由射頻導電材料制成的。
[0043]圖6是圖3所示的晶片邊緣保護環(huán)300的內(nèi)緣部分312的截面圖。如圖6所示，晶片邊緣保護環(huán)300的內(nèi)緣部分312包括相對垂直的內(nèi)壁360，相對垂直的內(nèi)壁360向外延伸到相對水平的內(nèi)部下表面370和相對水平的上表面380。相對水平的內(nèi)部下表面370向外延伸到內(nèi)垂直壁372，再到達晶片邊緣保護環(huán)300的水平下表面374，水平下表面374向外延伸到外垂直邊緣390(圖5)。根據(jù)示例性實施方式，從內(nèi)垂直壁372到水平下表面374的過渡具有倒圓的棱邊375。
[0044]根據(jù)示例性實施方式，相對水平的下表面370在處理期間延伸到晶片220的外緣222上面。相對水平的上表面380向內(nèi)延伸約0.066英寸到達內(nèi)圓錐壁382，所述內(nèi)圓錐壁形成晶片邊緣保護環(huán)300的上圓錐部分310。上圓錐部分310向外延伸到上表面384，上表面384向外延伸到外垂直邊緣390。根據(jù)示例性實施方式，從上表面384到外垂直邊緣390的過渡處具有倒圓的棱邊392。
[0045]圖7是根據(jù)示例性實施方式的射頻導電環(huán)400的俯視圖。如圖7所示，射頻導電環(huán)400是厚度較為均勻的圓環(huán)410，所述圓環(huán)在其內(nèi)部430上具有環(huán)槽420，內(nèi)部430被配置為在晶片220的外緣222的下方延伸。根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400是由電阻率小于約1000hm-cm的碳化娃(SiC)制成的。根據(jù)示例性實施方式,射頻導電環(huán)400可以是由摻雜硅(Si)制成的。根據(jù)示例性實施方式，射頻導電邊緣環(huán)400可以并入例如靜電卡盤組件(ESC)內(nèi)的底板210中。
[0046]圖8是根據(jù)示例性實施方式的沿著8-8線截取的圖7所示的射頻導電環(huán)400的截面圖。如圖8所示，根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400可以具有約12.620英寸的外徑440和約11.636英寸的內(nèi)徑444。根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400可以具有從環(huán)槽420的內(nèi)垂直凹槽壁424 (圖9)計算的約11.905英寸的內(nèi)徑442。
[0047]圖9是根據(jù)示例性實施方式的圖7所示的射頻導電環(huán)400的截面圖。如圖9所示，射頻導電環(huán)400具有相對水平的上表面或上緣402、相對水平的下表面或下緣404、相對垂直的外緣406和相對垂直的內(nèi)緣408。上表面402和內(nèi)緣408向內(nèi)延伸到環(huán)槽420，所述環(huán)槽位于射頻導電環(huán)400的內(nèi)緣408的上部上。環(huán)槽420具有在拐角426處彼此連接的內(nèi)部水平壁422和垂直凹槽壁424。內(nèi)部水平壁422的長度可以是約0.189英寸。垂直凹槽壁424可以具有約0.05英寸的高度。根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400可以具有約0.165英寸的高度470和約0.492英寸的寬度472。根據(jù)示例性實施方式，射頻導電環(huán)400的每個外緣460可以是倒圓角的并且/或具有曲率。
[0048]圖10是根據(jù)示例性實施方式的底環(huán)500的俯視圖。如圖10所示，底環(huán)500是具有外緣506和內(nèi)緣508的圓環(huán)。根據(jù)示例性實施方式，底環(huán)500可以具有約11.634英寸的內(nèi)徑505。底環(huán)500可以被配置為?？吭诘装?10的上表面或環(huán)形表面212上。根據(jù)示例性實施方式，底環(huán)500可以是陽極氧化鋁環(huán)。底環(huán)500可以具有總體為矩形的截面，并且可以包括多個凹槽510，這些凹槽被配置為接收從底板210向上延伸的一個或多個圓形凸起(未示出)。根據(jù)示例性實施方式，底環(huán)500被支撐在底板210的環(huán)形表面212上并且包圍底板210。
[0049]圖11是根據(jù)示例性實施方式的石英邊緣環(huán)600的俯視圖。石英邊緣環(huán)600是具有內(nèi)緣608和外緣606的圓環(huán)。石英邊緣環(huán)600被配置為包圍底板210的外表面或外緣214以及底環(huán)500的外緣506。石英邊緣環(huán)600可以具有總體為矩形的截面，所述截面具有一個或多個倒圓角的邊緣。根據(jù)示例性實施方式，石英邊緣環(huán)600在石英邊緣環(huán)600的下表面具有內(nèi)槽610并且/或者在石英邊緣環(huán)600的外部具有外緣620。
[0050]圖12是根據(jù)示例性實施方式的定心環(huán)700的俯視圖。定心環(huán)700是具有內(nèi)緣702和外緣704的圓環(huán)。定心環(huán)700被配置為包圍石英環(huán)600的外緣606 (圖2)并且向上延伸到晶片邊緣保護環(huán)300內(nèi)的中央槽340。定心環(huán)700具有總體為矩形的截面，所述截面具有一個或多個倒圓角的邊緣。
[0051]當在本說明書中結(jié)合數(shù)值使用詞語“約”時，其意指相關(guān)的數(shù)值包括所述數(shù)值10%左右的公差。
[0052]此外，當結(jié)合幾何形狀使用詞語“總體為”、“相對”和“實質(zhì)上”時，其意指不需要精確的幾何形狀，但是形狀的容許范圍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當與幾何形狀術(shù)語使用時，詞語“總體為”、“相對”和“實質(zhì)上”旨在不僅包括滿足嚴格定義的特征，而且包括相當接近嚴格定義的特征。
[0053]應理解，示出的本發(fā)明的形式僅僅是優(yōu)選實施方式。在不脫離由以下權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對零件的功能和配置進行多種修改；等效的裝置可以替代圖示和描述的裝置；并且可以獨立于其他特征來使用某些特征。
【權(quán)利要求】
1.一種用于等離子體處理室的邊緣環(huán)組件，其包括: 射頻導電環(huán)，其被定位在底板的環(huán)形表面上，并被配置為包圍所述底板的上部且在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸；以及 晶片邊緣保護環(huán)，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方，并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸，所述晶片邊緣保護環(huán)具有被配置為在所述晶片的外緣上延伸的厚度均勻的內(nèi)緣部分、從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面的圓錐形上表面以及被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸的內(nèi)環(huán)槽。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，包括: 底環(huán)，其被配置為支撐在所述底板的環(huán)形表面上并且被定位在所述射頻導電環(huán)與所述底板的環(huán)形表面之間。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述射頻導電環(huán)在其內(nèi)部具有環(huán)槽，所述環(huán)槽被配置為在所述晶片的外緣下面延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)具有中央環(huán)槽和至少三個凹槽，所述中央環(huán)槽被配置為接收定心環(huán)，并且所述至少三個凹槽中的每一個被配置為接收陶瓷升降桿，所述陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移期間使所述晶片邊緣保護環(huán)向上升起。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)的內(nèi)緣部分具有約0.030英寸至0.060英寸 的厚度。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)被配置為在所述晶片的外緣上延伸約0.5mm至3.0mm。
7.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)不與所述晶片接觸。
8.如權(quán)利要求2所述的組件，其包括: 石英環(huán)，其包圍所述底板的外表面和所述底環(huán)的外緣。
9.如權(quán)利要求8所述的組件，其包括: 定心環(huán)，其包圍所述石英環(huán)的外緣并且向上延伸到所述晶片邊緣保護環(huán)內(nèi)的中央環(huán)槽中。
10.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述射頻導電環(huán)是由碳化硅(SiC)制成的并且具有小于約1000hm-Cm的電阻率。
11.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述射頻導電環(huán)是由摻雜硅(Si)制成的。
12.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)是由射頻導電材料制成的。
13.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，所述底環(huán)是鋁環(huán)。
14.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，所述底環(huán)是陽極氧化鋁環(huán)。
15.一種用于等離子體處理室的下電極組件，其包括: 底板，其被配置為將晶片接收在其上表面上； 底環(huán)，其被支撐在所述底板的環(huán)形表面上并且包圍所述底板； 射頻導電環(huán)，其被定位在所述底環(huán)的上表面上，并包圍所述底板的上部且被配置為在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸； 晶片邊緣保護環(huán)，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸； 石英環(huán)，其包圍所述底板的外表面和所述底環(huán)的外緣；以及定心環(huán)，其包圍所述石英環(huán)的外緣并且向上延伸到所述晶片邊緣保護環(huán)內(nèi)的中央環(huán)槽。
16.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述射頻導電環(huán)在其內(nèi)部具有環(huán)槽，所述環(huán)槽被配置為在所述晶片的外緣下面延伸。
17.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)具有厚度均勻的內(nèi)緣部分，所述內(nèi)緣部分被配置為在所述晶片的外緣上延伸。
18.如權(quán)利要求17所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)具有:圓錐形上表面，其從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面；內(nèi)環(huán)槽，其被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的上緣上延伸；以及至少三個凹槽，所述至少三個凹槽中的每一個被配置為接收陶瓷升降桿，所述陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移期間使所述晶片邊緣保護環(huán)向上升起。
19.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)的內(nèi)緣部分具有約0.030英寸至0.060英寸的厚度。
20.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)被配置為在所述晶片的外緣上延伸約0.5mm至3.0_。
21.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)不與所述晶片接觸。
22.如權(quán)利要求1 5所述的下電極組件，其中，所述射頻導電環(huán)是由碳化硅(SiC)制成的并且具有小于約1000hm-cm的電阻率。
23.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述射頻導電環(huán)是由摻雜硅(Si)制成的。
24.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)是由射頻導電材料制成的。
25.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述底環(huán)是鋁環(huán)。
26.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述底環(huán)是陽極氧化鋁環(huán)。
27.如權(quán)利要求15所述的下電極組件，其中，所述底板是靜電卡盤組件(ESC)。
28.一種用于減少等離子體處理室中處理的晶片的輪廓條紋的方法，其包括: 將射頻導電環(huán)定位在所述底板的上表面上，使所述射頻導電環(huán)包圍所述底板的上部并且在被定位在所述底板的上表面上的晶片的外緣下面延伸； 將有待處理的所述晶片定位在所述底板的上表面上； 將晶片邊緣保護環(huán)定位在所述射頻導電環(huán)的上表面的上方，使所述晶片邊緣保護環(huán)在所述晶片的外緣上延伸，所述晶片邊緣保護環(huán)具有被配置為在所述晶片的外緣上延伸的厚度均勻的內(nèi)緣部分、從所述內(nèi)緣部分向外延伸到水平上表面的圓錐形上表面以及被定位在所述射頻導電環(huán)的上表面上并且被配置為在所述晶片的外緣上延伸的內(nèi)環(huán)槽；并且在所述等離子體處理室內(nèi)蝕刻所述晶片。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，包括: 將底環(huán)定位在所述底板的環(huán)形表面上，使所述底環(huán)包圍所述底板，并且其中所述底環(huán)被定位在所述射頻導電環(huán)與所述底板的環(huán)形表面之間。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述底板是靜電卡盤組件(ESC)，所述底環(huán)是由鋁或陽極氧化鋁制成的，所述射頻導電環(huán)是由碳化硅制成的，并且所述晶片邊緣保護環(huán)是由涂有氧化釔的鋁制成的，所述方法包括:當向所述晶片施加2MHz或更小的射頻偏置時，在所述晶片上等離子體蝕刻硅通路。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其包括: 在所述晶片的上表面與所述晶片邊緣保護環(huán)的下表面之間提供約0.003英寸至0.020英寸的間隙。
32.如權(quán)利要求28所述的組件，其中，所述晶片邊緣保護環(huán)具有中央環(huán)槽和外槽，所述中央環(huán)槽被配置為接收定心環(huán)，并且所述外槽被配置為接收多個陶瓷升降桿，所述陶瓷升降桿在晶片轉(zhuǎn)移期 間使所述晶片邊緣保護環(huán)向上升起。
【文檔編號】H01J37/09GK103996593SQ201410053976
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】布賴恩·麥科米林, 亞瑟·薩托, 尼爾·本杰明 申請人:朗姆研究公司