TW202044480A - 用於使基板背側損傷最小化的方法及設備 - Google Patents

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Abstract

本揭露書的實施例大體上關於用於在半導體裝置處理期間減少基板背側損傷的設備及方法。在一個實施方案中，一種在基板處理腔室中夾持基板的方法包括以下步驟：在將夾持電壓施加到基板支撐件之前將基板曝露於電漿預熱處置。在一個實施方案中，提供了一種基板支撐件，且基板支撐件包括主體，主體具有設置在其中的電極和熱控制裝置。複數個基板支撐特徵形成在主體的上表面上，基板支撐特徵的每一個具有基板支撐表面和圓形邊緣。

Description

用於使基板背側損傷最小化的方法及設備
本揭露書的實施例大體上關於用於最小化半導體裝置處理的基板背側損傷的方法和設備。
靜電夾盤在製造處理期間保持並支撐基板，而無需機械地夾持基板。靜電夾盤的表面可為平坦的，或可具有一個或多個突起、凸出物或其他基板支撐特徵。在使用靜電夾盤期間，基板（諸如半導體基板）的背側藉由靜電力而保持在靜電夾盤的表面，靜電力由嵌入在靜電夾盤中的一個或多個電極產生。
將基板保持抵靠靜電夾盤的靜電力可能導致對基板的不希望的背側穿刺損傷，特別是當靜電夾盤包括凸起的基板支撐特徵時。另外，在高處理溫度期間的基板的熱膨脹可能導致基板的背側沿著靜電夾盤滑動，從而導致背側刮擦損傷。此類缺陷導致光刻散焦，並顯著影響光刻處理的產量。由於在積體電路製造中利用大量的光刻操作，光刻約佔積體電路製造成本的三分之一，且因此這種缺陷給整個積體電路製造帶來負擔。
因此，在本領域中所需者為用於基板的靜電夾持的改進方法和設備。
在一個實施例中，提供了一種基板支撐件。基板支撐件包括具有設置在其中的電極和溫度控制裝置的主體。複數個基板支撐特徵形成在基板支撐件的基板支撐區域上，且基板支撐特徵的每一個具有基板支撐表面和圓形邊緣。在相鄰基板支撐特徵之間的距離與基板支撐區域的直徑的比例在約0.01與約2之間。
在另一個實施例中，提供了一種在基板處理腔室中夾持基板的方法。方法包括以下步驟：將基板放置在處理容積內的基板支撐件上，並使基板曝露於預熱處置。預熱處置進一步包括以下步驟：使一種或多種惰性處理氣體以在約500 sccm和約5000 sccm之間的流率流入處理容積中，並將處理容積保持在約1 Torr和約20 Torr之間的壓力下。在將基板曝露於預熱處置之後，將夾持電壓施加到基板支撐件。
在又一個實施例中，提供了一種在基板處理腔室中夾持基板的方法。方法包括以下步驟：將基板放置在具有主體的基板支撐件上，主體具有設置在其中的電極和溫度控制裝置。複數個基板支撐特徵形成在基板支撐件的基板支撐區域上。基板支撐特徵的每一個具有基板支撐表面和圓形邊緣。在相鄰基板支撐特徵之間的距離與基板支撐區域的直徑的比例在0.01與約0.2之間。方法進一步包括以下步驟：將基板曝露於電漿預熱處置並且將夾持電壓施加到基板支撐件。電漿預熱處置包括以下步驟：以在約1000 sccm和約3000 sccm之間的流率將一種或多種惰性氣體流入處理容積中；從惰性氣體產生電漿；及將電漿保持在處理容積中在約10秒和約200秒之間的一段停留時間。惰性氣體選自由氦、氬和氮所組成的群組。
本揭露書的實施例大體上關於用於在半導體裝置處理期間減少基板背側損傷的設備及方法。在一個實施方案中，一種在基板處理腔室中夾持基板的方法包括以下步驟：在將夾持電壓施加到基板支撐件之前將基板曝露於電漿預熱處置。在一個實施方案中，提供了一種基板支撐件，且基板支撐件包括主體，主體具有設置在其中的電極和熱控制裝置。複數個基板支撐特徵形成在主體的上表面上，基板支撐特徵的每一個具有基板支撐表面和圓形邊緣。
第1圖是根據一個實施例的示例性處理腔室100的示意性橫截面圖。處理腔室100可為電漿處理腔室（諸如電漿增強化學氣相沉積（PECVD）腔室或其他電漿增強處理腔室）。可從於此描述的實施例中受益的示例性處理腔室是可從加州聖塔克拉拉市的應用材料公司獲得的PRODUCER® 系列的能執行PECVD的腔室。可預期，來自其他製造商的其他類似配備的處理腔室也可從於此描述的實施例中受益。
處理腔室100包括具有側壁106和腔室底部108的腔室主體102，側壁106和腔室底部108至少部分地界定處理容積101。在一個實施例中，腔室主體102具有多邊形形狀，諸如立方體形狀或類似者。在另一個實施例中，腔室具有實質圓柱形的形狀。腔室主體102由適合於在其中維持真空壓力環境的材料製成，諸如金屬材料。例如，腔室主體102由鋁或不鏽鋼製成。在一個實施例中，腔室100內側的接地內表面（亦即腔室主體102）塗佈有處理兼容材料，諸如矽、碳、矽碳材料或氧化矽材料。在另一實施例中，腔室100內側的接地內表面塗佈有諸如氧化鋁、氧化釔、氧化鋯或類似者的材料。通過設置在側壁106中的開口116（諸如狹縫閥）進入處理容積101，開口116促進基板W移入和移出處理腔室100。
蓋組件110耦合到腔室主體102並進一步界定處理容積101。在一個實施例中，蓋組件110由導電材料形成，諸如用以製造腔室主體102的材料。蓋組件110包括氣體分配構件112。在一個實施例中，氣體分配構件112是藉由耦合至蓋組件110的背板（未圖示）而懸掛在處理容積中的氣體分配板。氣體分配構件112包括複數個開口118，用於使一種或多種處理氣體流入處理容積101中。形成複數個開口118，使得處理氣體均勻地分佈在處理容積101中。處理氣體可從氣體源120供應，並在流經開口118並進入處理容積101之前，經由導管114進入到氣體混合區域121中。
在一個實施例中，氣體分配構件112進一步耦合至功率源130，諸如RF功率源。RF功率源可向氣體分配構件112供應連續及/或脈衝RF功率。在處理腔室100的操作期間致動功率源130，以將RF功率供應給氣體分配構件112並促進在氣體分配構件112和基板支撐件104之間產生電場。在操作中，存在於氣體分配構件112和基板支撐件104之間的處理氣體被RF電場激勵成電容耦合電漿。各種RF頻率可用以產生電容耦合電漿，諸如約13.56 MHz的頻率。
在另一實施例中，處理腔室100包括天線，天線包含耦合到功率源130的至少一個RF線圈（未圖示）。RF線圈可設置在處理腔室100之上方，並且可配置成將由功率源130供應的RF功率電感耦合到通過導管114提供給處理容積101的處理氣體，從而產生電感耦合的電漿。
在一個實施例中，處理腔室100流體耦合至遠端電漿源132。遠端電漿源132可為電感耦合遠端電漿源、電容耦合遠端電漿源或微波遠端電漿源，這取決於所期望的實施方案。遠端電漿源132可用以協助處理腔室100內的電漿產生。遠端電漿源132通過入口134耦合到處理容積101，入口134通過側壁106而設置。替代地或除外地，遠端電漿源132可通過蓋組件110耦合到處理容積101。
基板支撐件104置中地設置在處理腔室100內。基板支撐件104在處理期間支撐基板W。在一個實施例中，基板支撐件104耦合至通過形成在腔室底部108中的開口124而設置的軸122。在一個實施例中，基板支撐件104藉由升降機構126（諸如，馬達或線性致動器）而為在第一或第二軸向方向Y1 或Y2 上可移動的。基板支撐件104包括電極136和電耦合至電極136的電極功率供應器138。電極功率供應器138配置成向電極136供應夾持電壓及/或RF功率。基板支撐件104還可包括耦合到溫度控制功率源148的溫度控制裝置146（諸如電阻加熱器），以促進加熱設置在其上的基板W。其他加熱及/或冷卻方法可與電阻加熱設備結合使用。在一些實施例中，基板支撐件104具有在其中形成的開口，複數個升降銷（未圖示）可通過開口而可移動地設置。升降銷的突出可使基板W從基板支撐件104移離並朝著蓋組件110移動，且促進基板W與基板傳送設備（諸如，機器人葉片或類似者）的對接。
基板W圖示為設置在基板支撐件104上。基板W可由諸如晶體矽（如，Si＜100＞或Si＜111＞）、氧化矽、應變矽、矽鍺、鍺、摻雜或未摻雜的多晶矽、摻雜或未摻雜的矽晶圓、圖案化或非圖案化的晶圓、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、摻雜的矽、砷化鎵、玻璃或藍寶石的材料製成。基板W可具有各種尺寸，諸如200 mm、300 mm、450 mm或其他直徑長度，並且可為圓形、矩形或正方形的形狀。基板W可具有形成在基板W的背側（亦即，非裝置側）上的一層或多層，諸如氧化矽、氮化矽、非晶矽或其任意組合（統稱為背側層）。在一個實施例中，背側層是包括氮化矽、非晶矽和氧化矽的三層堆疊，其中氮化矽與基板W的背側實體接觸。
排氣口152形成在腔室主體102中，在基板支撐件104下方的位置處。例如，排氣口152可穿過腔室底部108或側壁106形成。排氣口152耦合至真空泵154，以從處理容積101移除未反應的物種和副產物。
處理腔室100包括控制器192，控制器192配置成控制腔室100的部件的一個或多個。控制器192包括中央處理單元（CPU）193、支援電路194和含有相關控制軟體196的記憶體195。控制器192可為通用計算機處理器的任何形式的一種，其可在工業環境中用於控制各種腔室和子處理器。CPU 193可使用任何合適的記憶體195，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟驅動器、壓縮光碟驅動器、硬碟或本端或遠端的任何其他形式的數位儲存器。各種支援電路可耦合到CPU 193以支援處理腔室100。控制器192可耦合到位於單獨的腔室部件附近的另一個控制器。
第1圖所示的控制器192配置成控制至少氣體源120、功率源130、遠端電漿源132、升降機構126、電極136、電極功率供應器138、溫度控制裝置146、溫度控制功率源148和真空泵154。在可與其他實施例結合的一個實施例中，控制器192被配置成當由處理器執行時，使第4圖的方法400所示的一個或多個操作得以進行。
第2圖是示例性基板支撐件204的橫截面圖。基板支撐件204可用作第1圖的基板支撐件104。基板支撐件204具有由介電材料形成的主體202，諸如陶瓷材料。例如，主體202由氮化矽或碳化矽形成。在一些實施例中，主體202由氧化鋁或氮化鋁形成。
在一個實施例中，主體202相對於其操作溫度具有期望的電阻率。例如，可藉由由具有較小晶粒尺寸的材料形成主體202來增加主體202的電阻率。在一些實施例中，主體202的晶粒尺寸在約1 μm和約4 μm之間，諸如在約2 μm和約3 μm之間。藉由用具有較小晶粒尺寸的材料形成主體202，可減少在夾持期間對基板W的背側的刮擦損傷。此外，與較小的晶粒尺寸相關聯的主體202的較高電阻率降低了向基板W提供足夠的夾持力所需的電壓，從而提高了基板支撐件204的夾持效能。
電極236設置在主體202內。電極236耦合至電極功率供應器238，電極功率供應器238向其提供電荷以將基板W夾持到基板支撐件204。電極236可為單個部件或在主體202的直徑上遍布的多個分離部件，形成單極或雙極靜電夾持任一種。可設想電極236可以任何合適的圖案（諸如網格、鋸齒形、圓形圖案、蛇形圖案或類似者）佈置。在一些實施例中，電極236設置在主體202的絕緣層（未圖示）內。
在一個實施例中，耦合至溫度控制功率源248的溫度控制裝置246設置在主體202內，以將基板支撐件204加熱或冷卻至所期望的溫度。在一個實例中，溫度控制裝置246是電阻加熱器。在另一個實施例中，溫度控制裝置246是適以接收加熱或冷卻的流體（諸如空氣、氮氣、氦氣、水、乙二醇或類似者）的流量的通道，以將熱量傳導至主體202及/或從主體202傳導熱量。溫度控制裝置246可將基板支撐件204加熱到在約300℃和約700℃之間的溫度，諸如在約550℃和約650℃之間的溫度。例如，溫度控制裝置246可將基板支撐件加熱到約600℃的溫度。
主體202進一步包括具有基板支撐區域224和凸耳226的上表面210。凸耳226可圍繞上表面210的外圍形成，以在其中界定基板支撐區域224。在一個實施例中，基板支撐區域224的直徑實質上與待處理的基板W的直徑相似。例如，基板支撐區域224具有約200 mm、約300 mm、約450 mm或類似者的直徑。基板支撐區域224進一步包括設置在其上的複數個基板支撐特徵214。基板支撐特徵214從主體202的基本平坦的表面220向上延伸，並且能夠在基板W與主體202之間不直接接觸的情況下夾持基板W。
在一些實例中，基板支撐特徵214是沿著基板支撐件104的主要水平面具有基本圓形橫截面的凹坑、柱或半球形突起。複數個基板支撐特徵214的每一個具有帶圓形邊緣218的基板支撐表面216。在一個實施例中，圓形邊緣218形成具有完整半徑的彎曲基板支撐表面216。在一些實施例中，基板支撐表面216的形狀為拋物線形或半橢圓形。在其他實施例中，基板支撐表面216是基本平坦的。例如，基板支撐特徵214可為圓柱形的，並且具有基本平坦和圓形的基板支撐表面216，其圓周由圓形邊緣218所界定。對於基板支撐特徵214和基板支撐表面216而言，也可設想其他形態，諸如具有圓形邊緣的基本多邊形形態。
圓形邊緣218可藉由任何合適的機械拋光手段形成，諸如噴珠、濕式噴砂、微噴砂及類似者。利用前述方法，可能形成具有任何期望的形狀、柔軟度和尺寸的基板支撐特徵214。此外，可利用前述方法來減小基板支撐特徵214的平均表面粗糙度（Ra），從而減小在靜電夾持期間基板W的背側損傷。在一個實施例中，基板支撐特徵214具有在約1 Ra與約4 Ra之間的表面粗糙度，諸如在約2 Ra與約3 Ra之間。在另一實施例中，基板支撐特徵214具有在約8 Ra與約16 Ra之間的表面粗糙度，諸如在約10 Ra與約14 Ra之間。在又一個實施例中，基板支撐特徵214具有在約16 Ra與約64 Ra之間的表面粗糙度，諸如在約18 Ra與約22 Ra之間。
在一個實施例中，基板支撐特徵214各自具有在約0.25 mm與約2.5 mm之間的直徑D，諸如在約0.5 mm與約2 mm之間。例如，基板支撐特徵214各自具有在約0.75 mm與約1.75 mm之間的直徑D，諸如在約1 mm與約1.5 mm之間。在一個實施例中，基板支撐特徵214具有在約5 μm與約75 μm之間的高度H，諸如在約10 μm與約50 μm之間。例如，基板支撐特徵214具有在約20 μm與約40 μm之間的高度H，諸如約25 μm和約35 μm。在某些實施例中，基板支撐特徵214的高度H基本類似於凸耳226的高度。在其他實施例中，基板支撐特徵214的高度H大於或小於凸耳226的高度。可進一步設想，單個基板支撐區域224中的基板支撐特徵214可全部具有均勻的尺寸或不均勻的尺寸。
在一個實施例中，基板支撐區域224具有在約50與約200個之間的基板支撐特徵214形成在其上。例如，基板支撐區域224具有在約75與約100個之間的基板支撐特徵214形成在其上。形成在上表面210上的基板支撐特徵214的數量部分地取決於基板支撐區域224的尺寸以及在各個基板支撐特徵214之間的距離。在一個實施例中，在各個基板支撐特徵214之間的距離在約0.1 mm與約3 mm之間，諸如在約0.5 mm與約1.5 mm之間。例如，在各個基板支撐特徵214之間的距離為約1 mm。在一個實施例中，在各個基板支撐特徵214之間的距離與基板支撐區域224的直徑或長度的比例在約0.01與約0.2之間，諸如在約0.05與約0.15之間。例如，在各個基板支撐特徵214之間的距離與基板支撐區域224的直徑或長度的比例為約0.1。
第3圖是基板支撐件204的俯視圖，圖示了根據本揭露書的實施例的上表面210。如所描繪的，基板支撐件204包括在其上形成並均勻地分佈遍及基板支撐區域224的81個圓形基板支撐特徵214。在一些實施例中，基板支撐特徵214以不均勻的佈置分佈在整個基板支撐區域224上。基板支撐特徵214可以任何合適的佈置（例如，同心圓或六邊形佈置）而設置在基板支撐區域224上。
可選擇基板支撐特徵214的數量（亦即密度）和尺寸以改善基板的靜電夾持。例如，增加基板支撐特徵214的數量可將電極236的靜電力更均勻地分佈在基板W的背側上，並減少基板W的彎曲。因此，可減少在基板背側和主體202之間的接觸。替代地，減少基板支撐特徵214的數量可減少在夾持期間由於在基板支撐特徵214與基板W之間的接觸而對基板W的背側的刺穿和刮擦損傷的量。因此，基板支撐特徵214的密度和尺寸減少了基板W的背側損傷。
第4圖和第5圖顯示了根據於此所述的實施例的用於在處理腔室中靜電夾持基板的方法400和500的操作。方法400和500具有多個操作。操作可以任何合適的順序執行或同時執行（除非上下文排除了可能性），且方法可包括在任何已定義操作之前、在兩個已定義操作之間或在所有已定義的操作之後（除非上下文排除了可能性）執行的一個或多個其他操作。此外，除了執行不同的預熱處置之外，方法400和500的操作基本相似。方法400包括在操作420-440處的電漿預熱處置，而方法500包括在操作520-540處的非電漿處理氣體預熱處置。
如第4圖和第5圖兩者所描繪的，在操作410和510處，將基板放置在設置在處理腔室的處理容積內的基板支撐件上。例如，基板W通過在側壁106中的開口116傳送到處理腔室100中並放置在其上形成有基板支撐特徵214的基板支撐件104的上表面210上。
在方法400的操作420、430和440處，將基板W曝露於電漿預熱處置。因此，在操作420處產生電漿並將電漿引入處理容積101中。在操作420處產生的電漿可為電容形成的電漿、電感形成的電漿或微波形成的電漿。在一個實施例中，藉由在處理氣體流過氣體分配構件112時向氣體分配構件112施加RF功率而在處理容積101內原位產生電漿。例如，當處理氣體經過複數個開口118並進入處理容積101中時，功率源130將RF功率施加到氣體分配構件112，從而激勵處理氣體並產生電容耦合電漿。
替代地，RF線圈可將由功率源130供應的RF功率電感耦合至處理容積101中的處理氣體，以產生電感耦合電漿。在另一個實施例中，電漿由遠端電漿源132形成，並通過腔室主體102中的氣體導管114或其他開口（諸如入口134）流入處理容積101中。在又其他的實施例中，電漿既可原位（亦即在處理容積101內）也可遠端（如在處理容積101之外側）形成。
用以產生電漿的功率源（諸如功率源130）施加在約100瓦與約5000瓦之間的功率。例如，功率源130施加在約500瓦與約2000瓦之間的功率，以產生用於預熱處置的電漿，諸如在約750瓦與約1500瓦之間。在另一個實例中，功率源130施加約1000瓦的功率以產生用於預熱處置的電漿。
在一個實施例中，電漿由一種或多種惰性處理氣體形成。例如，電漿可由氬、氮、氦或其他合適的惰性化學物質的一種或多種形成。在一些實施例中，電漿由氧、氨及類似者的一種或多種形成。一種或多種惰性處理氣體以在約每分鐘500標準立方釐米（sccm）與約5000 sccm之間的流率流入處理容積101中，諸如在約1000 sccm與約3000 sccm之間的流率。例如，處理氣體以在約1500 sccm與約2500 sccm之間的流率流入處理容積101中，諸如約2000 sccm的流率。
在操作430處，加熱處理容積101和設置於其中的基板W，同時使基板W曝露於在操作420處產生的電漿。例如，溫度控制功率源248向設置在基板支撐件204內的溫度控制裝置246提供功率，以調節處理容積101和基板W的溫度。在一個實施例中，將處理容積101和基板W加熱到在約300℃與約700℃之間的溫度，諸如在約500℃與約650℃之間。例如，將處理容積101和基板W加熱到在約525℃與約625℃之間的溫度，諸如在約550℃與約600℃之間，諸如約575℃。
在操作440處，將電漿保持在處理容積101中，直到將基板W加熱到所期望的溫度及/或期望的時間量。在一個實施例中，取決於所利用的操作溫度，電漿在處理容積101中保持在約10秒與約200秒之間的時間段，諸如約50秒和150秒。例如，電漿在處理容積101中保持在約75秒與約125秒之間的時間段，諸如約100秒的時間段。通常，隨著電漿在處理容積101內的停留時間增加，處理氣體的流率減小。
在上述操作420-440處的電漿的產生、引入和保持期間，將處理腔室100保持在約4 Torr與約10 Torr之間的壓力，諸如在約6 Torr與約8 Torr之間。例如，處理腔室100保持在約7 Torr的壓力下。
作為操作420-440的電漿預熱處置的替代，可如方法500的操作520、530和540所描繪，將基板W曝露於非電漿處理氣體預熱處置。在操作520處，一種或多種處理氣體流過氣體分配構件112並進入處理容積101中。在一個實施例中，一種或多種處理氣體是惰性處理氣體，包括但不限於氦氣、氬氣、氮氣及類似者。一種或多種處理氣體以在約500 sccm與約10000 sccm之間的流率流入處理容積101中，諸如在約1000 sccm與約8000 sccm之間的流率。例如，處理氣體以在約2000 sccm與約6000 sccm之間的流率流入處理容積101中，諸如在約2500 sccm與約5000 sccm之間的流率。
在操作530處，以與參考操作430所述基本相似的方式加熱處理容積101和設置在其中的基板W，同時使其曝露於一種或多種處理氣體。例如，將處理容積101和基板W加熱到在約300℃與約700℃之間的溫度，諸如在約500℃與約650℃之間。例如，將處理容積101和基板W加熱到在約525℃與約625℃之間的溫度，諸如在約550℃與約600℃之間，諸如約575℃。
在操作540處，處理氣體繼續流入處理容積101中，直到將基板W加熱到所期望的溫度及/或所期望的時間量為止。類似於第4圖的電漿預熱處置，取決於所利用的操作溫度，用於處理氣體預熱處置的處理時間可在約10秒與約200秒之間，諸如在約10秒與約150秒之間。例如，處理氣體可用在約10秒與約100秒之間的時間段（諸如約50秒的時間段）來流入處理容積101中。通常，隨著用於預熱處置的處理時間的增加，進入處理容積101中的處理氣體的流率減小。
在以上操作520-540中描述的處理氣體預熱處置期間，處理腔室100保持在約1 Torr與約20 Torr之間的壓力下，諸如在約4 Torr與約16 Torr之間。例如，將處理腔室100保持在約8 Torr與約12 Torr之間的壓力下，諸如約10 Torr。
對於方法400或方法500任一者而言，可在將基板W間接或直接設置在基板支撐件104上方的同時對其進行預熱。在一個實施例中，將基板W直接設置在基板支撐件的一個或多個基板支撐表面（諸如基板支撐件204的上表面210上的基板支撐特徵214）上並與其接觸。在另一實施例中，在基板W從基板支撐件204的上表面210藉由穿過基板支撐件204設置的一個或多個可移動的升降銷而升高的同時進行預熱操作。在又一實施例中，在首先將基板W升高到升降銷上，且隨後降低到基板支撐件204上的同時，對基板進行預熱。例如，可在將基板W設置在一個或多個升降銷上的同時進行處理預熱處置的第一部分，且在將基板W設置在基板支撐特徵214上的同時進行預熱處置的第二部分。
第6圖顯示了方法600的操作，其中在將基板升高在升降銷上的同時首先加熱基板，且隨後在將基板直接設置在基板支撐件204上的同時加熱基板。方法600具有多個操作。操作可以任何合適的順序執行或同時執行（除非上下文排除了可能性），且方法可包括在任何已定義操作之前、在兩個已定義操作之間或在所有已定義的操作之後（除非上下文排除了可能性）執行的一個或多個其他操作。
方法600藉由在一個或多個升降銷上將基板W從基板支撐件204的上表面210升高而開始於操作610處。例如，將基板W從基板支撐件204升高在約0.5 mm與約10 mm之間的距離，諸如在約1 mm與約8 mm之間的距離，諸如在約2 mm與約6 mm之間的距離，諸如約4mm的距離。
在操作620處，在將處理容積101和升高的基板W曝露於方法400和500的電漿或處理氣體的同時，加熱處理容積101和升高的基板W。例如，如上所述，將處理容積101和基板W加熱到在約300℃與約700℃之間的溫度，諸如在約450℃與約550℃之間。在操作620的一個態樣中，將基板W加熱在約10秒與約120秒之間的時間段，諸如在約25秒與約45秒之間，例如在約30秒與約40秒之間。藉由實質上減少或消除基板背側與設置有溫度控制裝置246的基板支撐件204之間的接觸，在處理容積101內的升高位置處加熱基板W能夠有效且均勻地加熱整個基板W。因此，在預熱處理期間，處理容積101內的電漿和處理氣體在基板W的所有側面上更均勻地分佈，從而減少了對基板W的不均勻的熱量施加。
在將基板W加熱到所期望溫度及/或所期望時間量後，在操作630處將處理容積101抽空並將基板W降低到基板支撐件204的上表面210上。在一個實施例中，藉由停止一種或多種處理氣體流入處理容積101中並通過排氣口152排出其中的任何殘餘氣體而將處理容積101抽空，從而降低處理容積101內的壓力。在一個實施例中，將處理容積101抽空在約1秒與約45秒之間，諸如在約5秒與約30秒之間，諸如在約10秒與約20秒之間。在一個或多個升降銷上加熱基板W與在基板支撐件204上加熱基板W之間中的抽空處理容積101防止了在兩個位置之間轉移期間基板W的滑動。
在操作640處，現在直接接觸基板支撐件204的處理容積101和降低的基板W在曝露於電漿或處理氣體的同時被進一步加熱。類似於操作620，將處理容積101和基板W加熱到在約300℃與約700℃之間的溫度，諸如在約450℃與約550℃之間。在操作640的一個態樣中，將基板W加熱在約30秒與約100秒之間的時間段，諸如在約25秒與約45秒之間。藉由首先在升高的位置加熱基板W，並接著在降低的位置加熱基板W，減少了由於熱膨脹引起的基板W沿著基板支撐表面216的滑動，從而減少了在基板背側上形成缺陷。
現在回到方法400和500，一旦執行預熱處置之後，在操作450和550處將夾持電壓施加到基板支撐件204，以將預熱的基板W靜電夾持（ESC）到其上表面210上的基板支撐特徵214。藉由在操作450和550之前執行上述的預熱處置，顯著地減少了在夾持和隨後的高溫處理期間由基板W引起的背側刮擦損傷的量。藉由最小化在靜電夾持和隨後的處理期間基板W的熱膨脹量，實現了背側損傷的減少。由於基板W的初始預熱，基板W在夾持之前已經被熱膨脹。因此，當施加夾持電壓時，基板W的背側相對於基板支撐件204的滑動顯著減少，從而使由在基板背側和基板支撐特徵214的基板支撐表面216之間的摩擦引起的刮擦損傷的量最小化。
在一個實施例中，在操作450和550處施加到基板支撐件204的夾持電壓是恆定的夾持電壓。在操作450和550處施加的夾持電壓的值在約500 V與約1000 V之間，諸如在約600 V與約900 V之間。例如，夾持電壓的值在約700 V與約800 V之間，諸如約750 V。
在另一個實施例中，在操作450和550處，將可變的夾持電壓施加到基板支撐件204。例如，在一個態樣中，將第一夾持電壓施加到基板支撐件204，並接著增加到第二夾持電壓。在於此的實施例中，第一夾持電壓在約200 V與約700 V之間，且第二夾持電壓在約500 V與約1500 V之間。第一夾持電壓和第二夾持電壓之間的電壓增加速率在約100 V/s與約1000 V/s之間，諸如在約200 V/s與約800 V/s之間，諸如約500 V/s。當與上述的預熱處置結合時，與常規方法相比，基板W的緩慢夾持進一步減小了對基板W造成的背側損傷的量。
可設想於此揭露的態樣的一個或多個可組合以消除或最小化對基板的背側的損傷。這些方式包括在基板支撐件上形成具有圓形邊緣的複數個基板支撐特徵，其中在各個特徵之間的距離與基板支撐區域的直徑或長度的比例在約0.01與約0.2之間。此外，可設想藉由在對基板進行靜電夾持之前將基板曝露於預熱處置，可減少由基板熱膨脹引起的背側損傷。於此描述的態樣的應用可將在半導體裝置處理期間引起的基板背側損傷的量減少約30-80％，並且可導致光刻處理良率增加30-80％。光刻處理良率的增加改善了整體積體電路的製造，因為光刻處理約佔積體電路製造成本的三分之一。
本揭露書的另外的益處包括將基板夾持至基板支撐表面的改進、適時且有效地適應於變化的配備性質、提高的生產率及更低的操作成本。
儘管前述內容涉及本揭露書的實施例，但是在不背離本揭露書的基本範圍的情況下，可設計本揭露書的其他和進一步的實施例，且本揭露書的範圍由以下的申請專利範圍決定。
100:處理腔室/腔室 101:處理容積 102:腔室主體 104:基板支撐件 106:側壁 108:腔室底部 110:蓋組件 112:氣體分配構件 114:導管/氣體導管 116:開口 118:開口 120:氣體源 121:氣體混合區域 122:軸 124:開口 126:升降機構 130:功率源 132:遠端電漿源 134:入口 136:電極 138:電極功率供應器 146:溫度控制裝置 148:溫度控制功率源 152:排氣口 154:真空泵 192:控制器 193:CPU/中央處理單元 194:支援電路 195:記憶體 196:相關控制軟體 200: 202:主體 204:基板支撐件 210:上表面 214:基板支撐特徵 216:基板支撐表面 218:圓形邊緣 220:平坦的表面 224:基板支撐區域 226:凸耳 236:電極 238:電極功率供應器 246:溫度控制裝置 248:溫度控制功率源 400:方法 410:操作 420:操作 430:操作 440:操作 450:操作 500:方法 510:操作 520:操作 530:操作 540:操作 550:操作 600:方法 610:操作 620:操作 630:操作 640:操作
為了可詳細地理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施例來獲得對上面簡要地概述的本揭露書的更特定的描述，一些實施例顯示在附隨的圖式中。然而，應注意，附隨的圖式僅顯示示例性實施例，且因此不應被認為是對其範圍的限制，並且可允許其他等效實施例。
第1圖顯示了根據本揭露書的實施例的示例性處理腔室的示意性橫截面圖。
第2圖顯示了根據本揭露書的實施例的示例性基板支撐件的橫截面圖。
第3圖顯示了第2圖的基板支撐件的俯視圖。
第4圖顯示了根據本揭露書的實施例的用於在處理腔室中夾持基板的方法的操作。
第5圖顯示了根據本揭露書的實施例的用於在處理腔室中夾持基板的方法的操作。
第6圖顯示了根據本揭露書的實施例的用於在處理腔室中加熱基板的方法的操作
為促進理解，在可能的情況下使用了相同的元件符號來表示圖式中共有的相同元件。可預期的是，一個實施例的元件和特徵可被有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室/腔室
101:處理容積
102:腔室主體
104:基板支撐件
106:側壁
108:腔室底部
110:蓋組件
112:氣體分配構件
114:導管/氣體導管
116:開口
118:開口
120:氣體源
121:氣體混合區域
122:軸
124:開口
126:升降機構
130:功率源
132:遠端電漿源
134:入口
136:電極
138:電極功率供應器
146:溫度控制裝置
148:溫度控制功率源
152:排氣口
154:真空泵
192:控制器
193:CPU/中央處理單元
194:支援電路
195:記憶體

Claims (20)

  1. 一種基板支撐件，包含： 一主體； 一電極，設置在該主體內； 一溫度控制裝置，設置在該主體內；及 複數個基板支撐特徵，形成在該基板支撐件的一基板支撐區域上，該等基板支撐特徵的每一個具有一基板支撐表面和一圓形邊緣，其中在相鄰基板支撐特徵之間的一距離與該基板支撐區域的一直徑的一比例在約0.01與約0.2之間。
  2. 如請求項1所述之基板支撐件，其中該複數個基板支撐特徵的該等基板支撐表面是基本上平面的。
  3. 如請求項1所述之基板支撐件，其中該複數個基板支撐特徵的一表面粗糙度在約16 Ra與約64 Ra之間。
  4. 如請求項1所述之基板支撐件，其中該複數個基板支撐特徵的每一個的一直徑在約0.5 mm與約2 mm之間。
  5. 如請求項4所述之基板支撐件，其中該複數個基板支撐特徵的每一個的一高度在約10 μm與約50 μm之間。
  6. 如請求項5所述之基板支撐件，其中在基板支撐特徵之間的一距離在約0.1 mm與約3 mm之間。
  7. 如請求項1所述之基板支撐件，進一步包含形成在該基板支撐件的一上表面周圍的一凸耳，以界定該基板支撐區域。
  8. 一種在一基板處理腔室中夾持一基板的方法，包含以下步驟： 將一基板放置在一處理容積內的一基板支撐件上； 使該基板曝露於一預熱處置，該預熱處置包含以下步驟： 使一種或多種惰性處理氣體流入該處理容積中，該一種或多種惰性處理氣體以在約500 sccm和約5000 sccm之間的一流率流入該處理容積中；及 將該處理容積保持在約1 Torr和約20 Torr之間的一壓力下；及 在將該基板曝露於該預熱處置之後，將一夾持電壓施加到該基板支撐件。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該預熱處置進一步包含以下步驟： 將該基板升高到距該基板支撐件的一上表面在約0.5 mm與約10 mm之間的一距離。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該預熱處置進一步包含以下步驟： 當該基板處於一升高位置時，將該處理容積加熱到在約500℃與約650℃之間的一溫度。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該預熱處置進一步包含以下步驟： 將該基板降低到該基板支撐件的該上表面上，同時抽空該處理容積。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該預熱處置進一步包含以下步驟： 當該基板處於一降低位置時，將該處理容積加熱到在約500℃與約650℃之間的一溫度。
  13. 如請求項8所述之方法，其中該預熱處置進一步包含以下步驟： 從該一種或多種惰性處理氣體產生一電漿，並將該基板曝露於該電漿在10秒與約200秒之間的一時間段。
  14. 如請求項8所述之方法，其中該處理容積保持在約1 Torr與約10 Torr之間的一壓力下。
  15. 如請求項8所述之方法，其中將一恆定的夾持電壓施加到該基板支撐件。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該夾持電壓在約500 V與約1000 V之間。
  17. 如請求項8所述之方法，其中將一可變的夾持電壓施加到該基板支撐件。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該夾持電壓從一第一夾持電壓增加到一第二夾持電壓。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該電壓增加的該速率在約100 V/s與約1000 V/s之間。
  20. 一種在一基板處理腔室中夾持一基板的方法，包含以下步驟： 將一基板放置在一基板支撐件上，該基板支撐件包含： 一主體； 一電極，設置在該主體內； 一溫度控制裝置，設置在該主體內；及 複數個基板支撐特徵，形成在該基板支撐件的一基板支撐區域上，該等基板支撐特徵的每一個具有一基板支撐表面和一圓形邊緣，其中在相鄰基板支撐特徵之間的一距離與該基板支撐區域的一直徑的一比例在約0.01與約0.2之間； 將該基板曝露於一預熱處置，該預熱處置包含以下步驟： 使一種或多種惰性氣體流入一處理容積中，該等惰性氣體選自由氦、氬和氮所組成的該群組，該等惰性氣體以在約1000 sccm和約3000 sccm之間的一流率流動； 從該等惰性氣體產生一電漿；及 將該電漿保持在該處理容積中在約10秒和約200秒之間的一段停留時間；及 將一夾持電壓施加到該基板支撐件。
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