衬底处理系统的可移动边缘环的制作方法

衬底处理系统的可移动边缘环
相关申请的交叉引用
1.本技术要求于2019年8月14日申请的美国专利临时申请no.62/886,692的优先权。上述引用的申请的全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
2.本公开内容涉及衬底处理系统中的可移动边缘环。


背景技术：

3.这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
4.衬底处理系统可用于处理诸如半导体晶片之类的衬底。可以在衬底上执行的示例性处理包括但不限于化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、导体蚀刻和/或其他蚀刻、沉积或清洁处理。衬底可以布置在衬底处理系统的处理室中的衬底支撑件上，衬底支撑件例如基座、静电卡盘(esc)等。在蚀刻期间，可以将包括一种或多种前体的气体混合物引入处理室，并且可以使用等离子体来引发化学反应。
5.衬底支撑件可以包含被布置成用于支撑晶片的陶瓷层。例如，晶片可以在处理期间被夹持至该陶瓷层上。衬底支撑件可以包含布置在衬底支撑件的外部部分(例如圆周外以及/或邻接于圆周)周围的边缘环。可提供边缘环而将等离子体限制在衬底上方的体积内、保护衬底支撑件不经受等离子体引起的腐蚀等。


技术实现要素：

6.一种衬底支撑件包含：外边缘环，其被配置成用于通过一或多个升降销相对于所述衬底支撑件升高和降低。所述外边缘环进一步被配置成与引导特征部接合，所述引导特征部从所述衬底支撑件的中间环向上延伸。内边缘环位于所述外边缘环的径向内侧，并且独立于所述外边缘环通过一或多个升降销相对于所述衬底支撑件升高和降低。
7.在其他特征中，所述衬底支撑件包含位于所述内边缘环的径向内侧的固定内环。所述衬底支撑件包含含有所述引导特征部的所述中间环。所述引导特征部对应于升高的环形边沿。所述外边缘环包含被布置成接收所述升高的环形边沿的环形沟槽。一种系统包含所述衬底支撑件，且还包含控制器，所述控制器被配置成调整所述外边缘环的位置，以调整等离子体鞘的拐点，所述拐点确定所述等离子体鞘的可调径向范围，以及调整所述内边缘环的位置，以在所述可调径向范围内调整所述等离子体鞘。
8.一种衬底支撑件包含：内边缘环；外边缘环，其位于所述内边缘环的径向外侧；以及底部环。所述外边缘环被布置在所述底部环上，所述底部环被配置成通过一或多个升降销相对于所述衬底支撑件升高和降低，且升高和降低所述底部环相应地使所述外边缘环相对于所述衬底支撑件升高和降低。
9.在其他特征中，所述衬底支撑件还包含位于所述外边缘环的径向内侧的固定内边缘环。所述衬底支撑件包含隔离环，所述底部环被布置于所述隔离环上，且所述隔离环包含被布置成接收所述一或多个升降销的通孔。所述一或多个升降销在所述衬底支撑件的基板径向向外处穿过所述通孔。一种系统包含所述衬底支撑件，且还包含控制器，该控制器被配置成调整所述外边缘环的位置以调整等离子体鞘。
10.一种衬底支撑件包含外边缘环，其被配置成通过一或多个升降销相对于所述衬底支撑件升高和降低，并且还被配置成与引导特征部接合，所述引导特征部从所述衬底支撑件的中间环向上延伸；内边缘环，其位于所述外边缘环的径向内侧；以及底部环，其包含阶梯状外部部分。所述外边缘环被布置在所述底部环的所述阶梯状外部部分上，并且所述阶梯状外部部分包含被布置成接收所述一或多个升降销的通孔。
11.在其他特征中，所述衬底支撑件还包含含有所述引导特征部的所述中间环。所述引导特征部对应于升高的环形边沿。所述外边缘环包含被布置成接收所述升高的环形边沿的环形沟槽。一种系统包含所述衬底支撑件，并且还包含控制器，所述控制器被配置成调整所述外边缘环的位置以调整等离子体鞘。
12.在其他特征中，所述一或多个升降销中的至少一个升降销是导电的。所述至少一个升降销被配置成接收提供至所述衬底支撑件的功率。所述外边缘环被配置成接收来自所述至少一个升降销的所述功率。所述外边缘环包含被布置成接触所述至少一个升降销的嵌入式金属网格。
13.一种衬底支撑件包含：中间环，其包含内部部分以及从所述中间环向上延伸的引导特征部；以及外边缘环，其位于所述中间环的所述内部部分的径向外侧，且其被配置成通过一或多个升降销相对于所述衬底支撑件升高和降低。所述外边缘环进一步被配置成与所述引导特征部接合。所述中间环的所述内部部分以及所述外边缘环的相应上表面中的至少一者被倒角。
14.在其他特征中，所述衬底支撑件还包含含有阶梯状内部部分的侧环，所述外边缘环被布置在所述侧环的所述阶梯状内部部分上，并且所述阶梯状内部部分包含被布置成接收所述一或多个升降销的通孔。所述引导特征部对应于升高的环形边沿。所述外边缘环包含被布置成接收所述升高的环形边沿的环形沟槽。一种系统包含所述衬底支撑件，并且还包含控制器，该控制器被配置成调整所述外边缘环的位置以调整等离子体鞘。
15.在其他特征中，所述中间环的所述内部部分和所述外边缘环的所述相应的上表面中的每一者被倒角。所述中间环的所述内部部分和所述外边缘环的所述相应的上表面中的至少一者随着径向距离增加而向上倾斜。
16.根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
17.根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
18.图1为根据本公开内容的示例性衬底处理系统的功能框图；
19.图2a显示了根据本公开内容的处于降低位置的示例性可移动边缘环；
20.图2b显示了根据本公开内容的处于升高位置的示例性可移动边缘环；
21.图3a、3b、3c、3d、3e和3f显示了根据本公开内容的包含可移动边缘环的第一示例性衬底支撑件；
22.图3g显示了一曲线图，其说明了根据本公开内容的衬底蚀刻速率相对于衬底半径的可调性；
23.图4a、4b、4c和4d显示了根据本公开内容的包含可移动边缘环的第二示例性衬底支撑件；
24.图5a、5b、5c和5d显示了根据本公开内容的包含可移动边缘环的第三示例性衬底支撑件；以及
25.图6a、6b和6c显示了根据本公开内容的包含可移动边缘环的第四示例性衬底支撑件。
26.在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
27.衬底处理系统中的衬底支撑件可以包含边缘环。边缘环的上表面可以在衬底支撑件的上表面上方延伸，使得衬底支撑件的上表面(以及在一些示例中，布置在衬底支撑件上的衬底的上表面)相对于边缘环有凹陷。此凹陷可以称为凹部。边缘环的上表面与衬底的上表面之间的距离可以称为“凹部深度”。通常，凹部深度根据边缘环相对于衬底的上表面的高度而固定。
28.蚀刻处理的某些方面可能会因衬底处理系统、衬底、气体混合物等的特性而变化。例如，流动模式以及相应的蚀刻速率和蚀刻均匀性可能会随边缘环的凹部深度、边缘环的几何形状(即形状)以及其他包含但不限于气体流率、气体种类、喷射角度、喷射位置等的变量而变化。因此，改变边缘环的构造(例如包含边缘环的高度和/或几何形状)可以改变整个衬底表面上的气体速度的分布。
29.一些衬底处理系统可以安装可移动的(例如可调的)边缘环和/或可替换的边缘环。在一示例中，可以在处理期间调整可移动边缘环的高度，以控制蚀刻均匀性。边缘环可以耦合到致动器，该致动器被配置成响应于控制器、用户接口等而升高和降低边缘环。在一示例中，衬底处理系统的控制器根据执行中的特定配方以及相关联的气体注入参数而在处理步骤之间于处理期间控制边缘环的高度。此外，边缘环和其他部件可包含随时间推移磨损/腐蚀的可消耗材料。因此，可以调节边缘环的高度以补偿腐蚀。
30.在其他示例中，边缘环可以是可移除和可替换的(例如，以替换掉被侵蚀或已损坏的边缘环、以用具有不同几何形状的边缘环来替换边缘环等)。配备可移动的和可替换的边缘环的衬底处理系统的示例可以在于2015年5月6日申请的美国专利申请no.14/705,430中发现，其全部内容通过引用合并于此。可以在2017年7月24日提交的专利合作条约(pct)申请no.us2017/043527以及2017年11月21日提交的专利合作条约申请no.us2017/062769中发现包含可移动边缘环的衬底支撑件的示例构造，其全部内容通过引用合并于此。
31.在一些构造和处理条件下，可移动边缘环的位置(例如高度)可能影响与蚀刻速率的均匀性相关的处理特性，包含但不限于：等离子体鞘的特性(例如等离子体鞘的厚度)、围绕边缘环特征的等离子体鞘的共形性、耦合到边缘环的电压等。例如，边缘环的位置可能影响衬底边缘附近的离子轨迹。因边缘环位置引起的处理特性的变化也可能受到边缘环与衬
底边缘之间的距离的影响(例如增加或减少)。因此，边缘环的构造(例如形状、几何形状等)和位置可能对等离子体鞘的可调性施加限制。边缘环的腐蚀会进一步影响处理特性以及可调性，且边缘环的构造可以确定边缘环由于腐蚀而更换的频率。
32.边缘环的材料可能会进一步约束等离子体鞘的可调性。例如，当边缘环是完全介电的(例如由石英、陶瓷等组成)并且使用低射频(rf)偏置频率(例如1mhz或更小)时，等离子体鞘的可调性可能受到限制。在一些示例中，对于在边缘环的不同位置，边缘环与衬底支撑件的其他部件之间的空气以及真空间隙可能对阻抗可调性施加约束。在其他示例中，当边缘环处于升高位置时，提供用于升高和降低边缘环的升降销可能会增加等离子体发电弧和中断(dropout)的可能性。
33.根据本公开内容原理的边缘环包含多种可移动边缘环构造，其包含具有可移动内和外边缘环的构造。例如，可以使用多个可移动边缘环以及固定(即不可移动)边缘环的各种构造来改善对离子通量和倾斜行为的控制，以在更大的衬底径向范围内控制蚀刻速率。
34.在一示例中，边缘环包含固定内边缘环、可移动内边缘环和可移动外边缘环。边缘环可以具有互锁构造。选择边缘环的尺寸(例如内径和外径之间的距离或宽度)和材料，以优化对调整可移动边缘环的相应高度的响应，这在本文中可称为“衬底响应”。换句话说，可以根据边缘环的尺寸确定：响应于边缘环的移动而针对处理特性进行调节的速率、幅值和径向距离(相对于衬底的边缘)。
35.例如，可移动外边缘环的移动可以确定相对于衬底半径的可调特性(例如等离子体鞘、蚀刻速率等)的控制或拐点(control or inflection point)，而可移动内边缘环的移动则调节拐点和衬底边缘之间的可调特性。在一示例中，可移动内边缘环的位置可以控制在衬底的外边缘处(例如最外面的0-5mm)的衬底响应，而可移动外边缘环的位置可以控制外边缘处(例如在距衬底边缘大于5mm的区域中)的径向内侧的衬底响应。
36.可以选择边缘环的材料以进一步控制可调性。例如，可以通过使用导电或部分导电的可移动边缘环来最小化或消除不想要的电容。例如，固定边缘环和可移动边缘环可包含提供射频(rf)耦合的相邻介电环和导电环的组合。
37.在另一示例中，可移动外边缘环被支撑在可移动底部环上，该可移动底部环位于衬底支撑件的径向外部。因此，使用升降销来升高和降低底部环，以相应地升高和降低可移动外边缘环。由于外边缘环和底部环保持彼此接触(即在“堆叠件”中)，因此堆叠件在升高时的阻抗会增加。升降销也位于在衬底支撑件的外部。换句话说，升降销不会穿过衬底支撑件的底板或内环。此外，当外边缘环升高时，在外边缘环与该底部环之间不会形成间隙(例如空气或真空间隙)。更确切地说，间隙是在底部环下方形成。在此示例中，内边缘环和可移动外边缘环可以不具有互锁构造。
38.在另一示例中，衬底支撑件包含固定内环和可移动外边缘环。可移动外边缘环具有与中间环互锁的构造，且其进一步被支撑在底部环上。升降销位于衬底支撑件的外部，并穿过底部环以升高和降低可移动外边缘环。在该构造的一些示例中，可移动外边缘环可以经由导电的升降销来供电。例如，升降销可以穿过衬底支撑件而主动或被动(例如电容性)地导电耦合到rf功率。该可移动外边缘环可包含与升降销导电接触的嵌入式金属网格。
39.在另一示例中，内边缘环或外边缘环(可移动或不可移动)中的一或两者可具有倒角的上表面。例如，一或多个边缘环的各个上表面可以随着与衬底的距离增加而向上倾斜。
40.现在参照图1，显示了根据本公开内容的衬底处理系统100的示例。虽然以特定的衬底处理系统100作为示例，但是本公开内容的原理可以应用于其他类型的衬底处理系统和室，例如原位产生等离子体的衬底处理系统、实现远端等离子体的产生以及输送(例如使用等离子体管、微波管)的衬底处理系统等。
41.衬底处理系统100包含线圈驱动电路104。脉冲电路108可用于脉冲激发rf功率开和关或改变rf功率的幅值或电平。可调电路112可以直接连接到一或多个感应线圈116。可调电路112将rf源120的输出调整至所希望的频率和/或所希望的相位、匹配线圈116的阻抗以及在线圈116之间分配功率。在一些示例中，线圈驱动电路104可以利用如下文进一步描述的驱动电路结合控制rf偏压来更换。
42.在一些示例中，气室122可布置在线圈116和介电窗124之间，以使用热和/或冷的气流来控制介电窗124的温度。介电窗124沿着处理室128的一侧布置。处理室128还包含衬底支撑件(或基座)132。衬底支撑件132可以包含静电卡盘(esc)、或机械卡盘或其他类型的卡盘。供应处理气体到处理室128，在处理室128的内部产生等离子体140。等离子体140蚀刻了衬底144的暴露表面。驱动电路152(如下面描述的那些中的一者)在操作期间可用于向衬底支撑件132中的电极提供rf偏压。
43.气体输送系统156可以用于将处理气体混合物供应到处理室128。气体输送系统156可以包含处理和惰性气体源160、例如阀和质量流量控制器之类的气体计量系统162、以及歧管164。气体输送系统168可以用于经由阀172将气体170输送到气室122。该气体可以包含用于冷却线圈116和介电窗124的冷却气体(空气)。加热器/冷却器176可以用于将衬底支撑件132加热/冷却至预定温度。排气系统180包含阀182和泵184，以通过清扫或排空而从处理室128中去除反应物。
44.控制器188可以用于控制蚀刻处理。控制器188监控系统参数并控制气体混合物的输送、等离子体的激励、维持和熄灭、反应物的移除、冷却气体的供应等。此外，如下面所详细描述的，控制器188可以控制线圈驱动电路104以及驱动电路152的多个方面。在等离子体处理期间，边缘环192可以位于衬底144的径向外部。高度调节系统196可以用于基于一或多个参数来调整边缘环192相对于衬底144的高度(即边缘环192可以是可调整的)，如下文更详细地描述的。控制器188可以用于控制高度调节系统196。
45.边缘环192可以对应于顶部边缘环，其可以由底部环或中间环(图1中未显示)支撑。在一些示例中，边缘环192可以进一步由陶瓷层198的阶梯部分支撑，如下文更详细地描述的。在一些示例中，边缘环192可以是可移除的(例如，当处理室128处于真空中时使用机械手通过气锁移除)。在其他示例中，边缘环192可以是可调节的且可移除的。
46.现在参考图2a和2b，显示了示例性衬底支撑件200，其上布置有衬底204。衬底支撑件200可以包含具有内部部分(例如对应于esc、导电基板等)208以及外部部分212的底板或基座。在示例中，外部部分212可以独立于内部部分208并且可相对于内部部分208移动。例如，外部部分212可以包含底部环216和顶部边缘环220。衬底204被布置在内部部分208上(例如，在陶瓷层224上)以进行处理。控制器228与一或多个致动器232通信以选择性地升高和降低边缘环220。例如，边缘环220可以升高和/或降低以在处理期间调节衬底支撑件200的凹部深度。在另一示例中，边缘环220可以被升高以促进边缘环220的移除和替换。
47.仅作为示例，在图2a中显示的边缘环220处于完全降低的位置，而在图2b中则处于
完全升高的位置。如图所示，致动器232对应于销致动器，该销致动器被配置成在竖直方向上选择性地使销236伸出和缩回。在其他示例中可以使用其他合适类型的致动器。仅作为示例，边缘环220对应于陶瓷或石英边缘环，但是可以使用其他合适的材料(例如硅碳化物、钇氧化物等)。在一些示例中，边缘环220可以是导电的。在图2a中，控制器228与致动器232通信，以通过销236直接升高和降低边缘环220。在一些示例中，内部部分208可相对于外部部分212移动。
48.根据本公开内容的示例性衬底支撑件300的边缘环构造在图3a、3b、3c、3d、3e和3f中更详细地显示。衬底支撑件300包含布置在(例如esc的)基板304上的陶瓷层304。陶瓷层304被配置成支撑布置于其上的衬底312以进行处理。在图3a和3b中，陶瓷层304具有非阶梯状构造。在图3c和3d中，陶瓷层304具有阶梯状构造。衬底支撑件300包含支撑可移动外边缘环324的侧环或底部环316和中间环320。衬底支撑件300还包含可移动内边缘环328以及固定内环332。外边缘环324以及内边缘环328可以一起被称为边缘环。在一些示例中，环324、328和332可以被称为顶部环或上部环。在图3a和3c中，外边缘环324和内边缘环328被显示为处于降低的位置。相反，在图3b和3d中，外边缘环324和内边缘环328被显示为处于升高位置。在一示例中，内边缘环328和固定内环332是导电的，而外边缘环324是介电的。在另一示例中，内边缘环328和固定内环332是介电的，而外边缘环324是导电的。
49.可以形成穿过基板308和/或侧环316的一或多个通孔或引导通道336，以容纳被布置成选择性地升高和降低相应的外边缘环324和内边缘环328的升降销340和344。例如，引导通道336用作相应的升降销340和344的销对准孔。升降销340和344可以包含抗腐蚀材料(例如蓝宝石)。升降销340和344的外表面可以抛光成光滑的，以降低升降销340和344与基板308和侧环316的结构特征之间的摩擦以促进移动。升降销340和344的上端可以圆化以最小化销340和344与相应的边缘环324和328之间的接触面积。
50.中间环320可以包含引导特征部348。例如，引导特征部348对应于从中间环320向上延伸的升高的环形边沿。外边缘环324包含被布置成容纳引导特征部348的环形底部沟槽352。例如，外边缘环324的轮廓(即横截面)形状通常可以对应于被配置成容纳引导特征部348的“u”形，但是可以使用其他合适的形状。中间环320的轮廓形状通常可以对应于包含引导特征部348的“l”形。因此，外边缘环324的底表面被配置成与中间环320的上表面互补(即与其互锁)，并且外边缘环324的相应竖直部分被支撑在中间环320和侧环316的阶梯状部分上。内边缘环328可以具有大致柱状的轮廓形状，且位于外边缘环324和中间环320的阶梯部分的径向内侧，且与该两者都相邻。
51.此外，在外边缘环324、内边缘环328、中间环320以及侧环316之间的接口356是错综复杂的。换言之，外边缘环324的下表面以及相应的接口356包含多个方向的变化(例如方向的90度变化、向上和向下的阶梯、交替的水平和竖直正交路径等)而不是在外边缘环324和内边缘环328、中间环320以及侧环316之间往衬底支撑件300的内部结构上提供笔直的(例如视线)路径。通常，在包含多个接口环的衬底支撑件中，等离子体和处理材料泄漏的可能性可能会增加。当在处理期间升高可移动外边缘环324和/或内边缘环328时，这种可能性可能会进一步增加。因此，接口356(特别是外边缘环324的轮廓)被配置成防止处理材料、等离子体等到达衬底支撑件300的内部结构。
52.外边缘环324和内边缘环328可以彼此独立地升高和降低，并且相对于衬底支撑件
300可以升高和降低到不同的高度。例如，外边缘环324的移动可以相对于衬底312的半径确定响应于内边缘环328的移动可实现的等离子体鞘的变化(且相应地，蚀刻速率的变化)的拐点。相反，内边缘环328的移动在拐点和衬底312的边缘之间调整等离子体鞘。因此，控制器(例如控制器228)被配置成选择性地调整外边缘环324和内边缘环328的各自位置，以调整拐点以及由拐点限定的区域中的蚀刻速率，如下文更详细地描述的。
53.在图3e和3f中以另一非阶梯状构造显示了衬底支撑件300。在该示例中，内边缘环328是“u”形，且包含被布置成接收中间环320的引导特征部348的环形底部沟槽352。换句话说，图3e和3f所示的内边缘环328具有类似于图3a-3d的外边缘环324的构造。中间环320的“l”形轮廓可以相对于中如图3a-d所示的间环320反转(即在水平方向上反转)。相反，外边缘环324可具有大致柱状的轮廓形状，且位于内边缘环328和中间环320的阶梯部分的径向外侧，且与该两者都相邻，且位于侧环316的径向内侧。换句话说，图3e和3f的外边缘环324具有类似于图3a-3d的内边缘环328的构造。
54.尽管在图3a-3f中显示的每一示例性衬底支撑件300均包含两个可移动环324和328(以及相应的升降销340和344)，但在其他示例中，衬底支撑件300可仅包含一个可移动环。例如，外边缘环324和内边缘环328中的一个可以是固定的。
55.现在参照图3g并且继续参考图3a、3b、3c、3d、3e和3f，显示蚀刻速率相对于衬底312的半径的可调节性(或可调性)。虽然描述了蚀刻速率的可调性，但相对于外边缘环324和内边缘环328的调整的可调性也可以对应于与蚀刻速率相关的其它处理特性，包含但不限于等离子体鞘、离子通量、离子入射角等。
56.随着半径的增加，蚀刻速率通常会降低。换句话说，在衬底312的外边缘附近的蚀刻速率可能会降低。因此，可以升高或降低外边缘环324和内边缘环328，以在如360所示的可调范围内调节(例如降低或提高)衬底312的外边缘处的蚀刻速率。如本文所述，可调范围360可以对应于在衬底312的外边缘处的给定径向区域内的蚀刻速率大小的可调范围。
57.蚀刻速率曲线364、368以及372针对外边缘环324的相应的第一、第二和第三的位置显示。例如，在蚀刻速率曲线372对应于降低(例如完全降低)位置的同时，蚀刻速率曲线364和368可对应于不同的升高位置。蚀刻速率曲线364、368和372的相应拐点376、380和384指出在外边缘环的每个位置处的蚀刻速率的可调径向范围。可调径向范围对应于根据外边缘环324的位置可调的径向区域的宽度。因此，超出(即大于)由拐点所示的半径的衬底312的区域中的蚀刻速率可以通过移动内边缘环328来调节。相反，移动内边缘环328并不能调节在由拐点所指示的半径内(即小于该半径)的区域的蚀刻速率。以这种方式，可通过调整外边缘环324的位置来调节可调径向范围。
58.在外边缘环324的每个位置处，各个可调径向范围内的蚀刻速率可以根据内边缘环328的位置进行调节。换句话说，调整外边缘环324的位置便调整了可调径向范围的宽度(即调节距外边缘的距离，于该处的蚀刻速率是可调的)，调节内边缘环328的位置便调节了在可调径向范围内的蚀刻速率(即蚀刻速率的大小)。
59.可以选择外边缘环324和内边缘环328以及固定内环332的尺寸(例如内径和外径之间的距离或宽度)以及材料，以进一步优化蚀刻速率对调整可移动外边缘环324和内边缘环328的各自高度的响应。换句话说，响应于外边缘环324和内边缘环328的位置的蚀刻速率行为(例如蚀刻速率的变化率、可调范围360、可调径向范围等)可进一步由外边缘环324和
内边缘环圈328以及固定内环332的尺寸所决定。类似地，可以选择相应的外边缘环324和内边缘环圈328以及固定内环332的材料，以进一步控制蚀刻速率的响应。材料包含但不限于石英、陶瓷、硅碳化物(sic)和铝氮化物(aln)。
60.根据本公开内容的另一示例性衬底支撑件400的边缘环构造在图4a、4b、4c和4d中更详细地显示。衬底支撑件400包含布置在(例如esc的)基板404上的陶瓷层404。陶瓷层404被配置成支撑布置于其上的衬底412以进行处理。在图4a和4b中，陶瓷层304具有非阶梯状构造。在图4c和4d中，陶瓷层404具有阶梯状构造。
61.衬底支撑件400包含底部环416和中间环420。底部环416支撑可移动外边缘环424。衬底支撑件400还包含内边缘环428。外边缘环424和内边缘环428可以一起被称为边缘环。在该示例中，内边缘环428为固定的(即不可移动)，但是在其他示例中，内边缘环428可以是可移动的。在一些示例中，边缘环424和428可以被称为顶部环或上部环。在图4a和4c中，外边缘环424被显示为处于降低的位置。相反，在图4b和4d中，外边缘环424被显示为处于升高位置。衬底支撑件可包含被布置成支撑底部环416的隔离板或环432。如图所示，外边缘环424具有倒置的“l”轮廓形状。例如，外边缘环424具有支撑在底部环416的阶梯状内部部分上的内部竖直部分。
62.可以形成穿过隔离环432的通孔或引导通道436，以容纳被布置成选择性地升高和降低包含底部环416和外边缘环424的堆叠件的升降销440。换句话说，由于外边缘环424被布置在底部环416上，因此底部环416的升高和降低相应地使外边缘环424升高和降低。因此，当升高时，外边缘环424和底部环416被保持彼此接触，外边缘环424和底部环416的阻抗大于外边缘环424单独的阻抗。换句话说，在该示例中，升高的外边缘环424和底部环416一起具有比仅升高外边缘环424的示例更大的阻抗。另外，由于底部环416和升降销440位于基板408的径向外侧，因此升降销440不会穿过基板408或衬底支撑件400的其他内环。因此，等离子体点燃、等离子体以及处理材料泄漏到衬底支撑件400内的内部间隙便最小化了。
63.在外边缘环424被升高远离底部环416的示例中，当外边缘环424被升高时，在外边缘环424和底部环416之间就形成间隙(例如空气或真空间隙)。相反，在本示例中，在底部环416的下方形成间隙444。换句话说，间隙444相对于衬底支撑件400和衬底412的上表面降低。因此，在衬底支撑件400以及外边缘环和内边缘环424和428附近的区域中的等离子体点燃以及等离子体和处理材料泄漏可以最小化。
64.类似于上述示例，可以选择外边缘环424和内边缘环428的尺寸和材料，以进一步优化蚀刻速率对调节可移动外边缘环424的高度的响应。例如，可以调整内边缘环428的厚度(即高度)以改变响应的可调范围或径向范围。在一示例中，外边缘环424包含sic、石英或陶瓷，内边缘环428包含sic、石英或陶瓷，中间环420包含sic、石英或陶瓷，而底部环416包含陶瓷或石英。
65.尽管在图4a-4d中显示的示例性衬底支撑件400只包含一个升降销440以及包含底部环416和外边缘环424的堆叠件，但在其他示例中，衬底支撑件400可以包含多个可移动的环/和/或堆叠件和相应的升降销。例如，底部环416和外边缘环424中的每一个可以分成两个单独的环(例如，同心的内环和外环部分)，其可以利用相应的升降销独立地升高。
66.根据本公开的另一示例性衬底支撑件500的边缘环构造在图5a、5b、5c和5d中更详细地显示。衬底支撑件500包含布置在(例如esc的)基板508上的陶瓷层504。陶瓷层504被配
置成支撑布置于其上的衬底512以进行处理。如图所示，陶瓷层504具有非阶梯状构造。在其他示例中，陶瓷层504可以具有阶梯状构造。
67.衬底支撑件500包含底部环516和中间环520。底部环516支撑可移动外边缘环524。衬底支撑件500还包含内边缘环528。外边缘环524和内边缘环528可以一起被称为边缘环。在该示例中，内边缘环528为固定的(即不可移动)，但是在其他示例中，内边缘环528可以是可移动的。在一些示例中，边缘环524和528可以被称为顶部环或上部环。在图5a和5c中，外边缘环524被显示为处于降低的位置。相反，在图5b和5d中，外边缘环524被显示为处于升高位置。衬底支撑件可以包含被布置成支撑底部环516的隔离板或环532。
68.可以形成穿过隔离环532的通孔或引导通道536，以容纳被布置成选择性地升高和降低外边缘环524的升降销540。底部环516和升降销540位于基板508的径向外部。因此升降销540不会穿过基板508或衬底支撑件500的其他内环，且等离子体点燃、等离子体以及处理材料泄漏到衬底支撑件500内的内部间隙中被最小化。此外，底部环516的外侧部分为阶梯状，且被布置成与升降销540相接的外边缘环524的一部分延伸至底部环516的上表面下方。换句话说，外边缘环524被支撑在底部环516的阶梯部分上。因此，当升高外边缘环524时，外边缘环524和底部环516之间的间隙(例如空气或真空间隙)544被形成在底部环516的上表面下方。换句话说，间隙544相对于衬底支撑件500和衬底512的上表面较低。因此，在衬底支撑件500以及外边缘环和内边缘环524和528附近的区域中的等离子体点燃以及等离子体和处理材料泄漏可以最小化。
69.中间环520可以包含类似于上述引导特征部348的引导特征部548。例如，引导特征部548对应于从中间环520向上延伸的升高的环形边沿。外边缘环524包含被布置成容纳引导特征部548的环形底部沟槽552。例如，外边缘环524的轮廓(即横截面)形状通常可以对应于被配置成容纳引导特征部548的“u”形，但是可以使用其他合适的形状。中间环520的轮廓形状通常可以对应于包含引导特征部548的“l”形。因此，外边缘环524的底表面被配置成与中间环520的上表面互补(即与其互锁)，在外边缘环524、内边缘环528以及中间环520之间的接口556是错综复杂的。外边缘环524的相应竖直部分被支撑在中间环520和底部环516的阶梯状部分上。内边缘环528可以具有大致柱状的轮廓形状，并且位于外边缘环524的径向内侧且与其相邻。内边缘环528可以支撑在中间环520的阶梯部分上。
70.类似于上述的这些示例，可以选择外边缘环和内边缘环524和528的尺寸和材料，以进一步优化蚀刻速率对调节可移动外边缘环524的高度的响应。例如，可以调整外边缘环524与内边缘环528的相对宽度，以改变响应的可调范围或径向范围。在一示例中，外边缘环524包含sic、石英或陶瓷，内边缘环528包含sic、石英或陶瓷，中间环520包含sic、石英或陶瓷，而底部环516包含陶瓷或石英。
71.如图5c和5d所示，升降销540是导电的且对外边缘环524提供功率。例如，升降销540可以穿过衬底支撑件500主动或被动(例如电容性)地导电耦合到rf功率(例如经由底部环516)。外边缘环524可包含与升降销540导电接触的嵌入式金属网格560。因此，当提供rf功率(例如rf电压)到衬底支撑件500时，rf电压也可以通过升降销540和金属网格560而提供至外边缘环524。包含嵌入式金属网格的边缘环的示例构造可以在2019年8月5日提交的美国专利申请no.62/882,890中找到，其全部内容通过引用合并于此。
72.可以使用多种方法来形成包含嵌入式金属网格560的外边缘环524。在一示例中，
可以将陶瓷粉末、粘合剂和液体的混合物压制成陶瓷层片(可以称为“生片”)。将生片干燥并在生片上打孔以形成通孔。将通孔用导电材料(例如导电粉末的浆料)填充。金属网格560的层形成在各个生片上。仅作为示例，通过丝网印刷导电粉末(例如w、wc、掺杂的sic、mosi2等)的浆料、挤压预切割的金属箔、喷涂导电粉末的浆料、和/或其他合适的技术，而在陶瓷生片上形成金属网格560的层。接着将陶瓷生片对准并且通过烧结而粘合在一起，以形成对应于外边缘环524的连续结构。
73.尽管在图5a-5d中显示的示例性衬底支撑件500仅包含一个升降销540和可移动环(即外边缘环524)，但在其他示例中，衬底支撑件500可以包含多个可移动环和相应的升降销。例如，外边缘环524可以分成两个不同的环(例如，同心的内环和外环部分)，其可以通过相应的升降销独立地升高。
74.根据本公开内容的另一示例性衬底支撑件600的边缘环构造在图6a、6b和6c中更详细地显示。衬底支撑件600包含布置在(例如esc的)基板608上的陶瓷层604。陶瓷层604被配置成支撑布置于其上的衬底612以进行处理。如图所示，陶瓷层604具有阶梯状构造。在其他示例中，陶瓷层604可以具有非阶梯状构造。
75.衬底支撑件600包含侧环或底部环616以及内环或中间环620。侧环616以及中间环620支撑可移动外边缘环624。在一些示例中，外边缘环624可以称为顶部环或上部环。在图6a中，外边缘环624被显示为处于降低的位置。相反，在图6b中，外边缘环624被显示为处于升高位置。在图6c中，中间环620可包含两个独立的环620-1和620-2。在一些示例中，中间环620和外边缘环624中的每一个都是导电的。在其他示例中，中间环620和外边缘环624中的每一个都是介电的。
76.可以形成穿过侧环616的通孔或引导通道636，以容纳被布置成选择性地升高和降低外边缘环624的升降销640。侧环616和升降销640位于基板608的径向外部。因此，升降销640不会穿过基板608或衬底支撑件600的其他内环，且等离子体点燃、等离子体以及处理材料泄漏到衬底支撑件600内的内部间隙被最小化。此外，侧环616的内部部分为阶梯状，且被布置成与升降销640相接的外边缘环624的一部分支撑在侧环616的阶梯部分上。因此，当升高外边缘环624时，外边缘环624和侧环616之间的间隙(例如空气或真空间隙)644由侧环616所包围，以最小化等离子体点燃以及等离子体和处理材料泄漏。
77.中间环620可以包含类似于上述引导特征部348以及548的引导特征部648。例如，引导特征部648对应于从中间环620向上延伸的升高的环形边沿。外边缘环624包含被布置成容纳引导特征部648的环形底部沟槽652。例如，外边缘环624的轮廓(即横截面)形状通常可以对应于被配置成容纳引导特征部648的“u”形，但是可以使用其他合适的形状。因此，外边缘环624的底表面被配置成与中间环620的上表面互补(即与其互锁)，在外边缘环624以及中间环620之间的接口656是错综复杂的。
78.中间环620的轮廓形状通常可以对应于“u”形。中间环620的内部部分660和引导特征部648对应于“u”形的竖直部分。外边缘环624的各个竖直部分被支撑在侧环616的阶梯部分上以及在内部部分660和引导特征部648之间的中间环620的水平部分上。
79.与上述示例类似，可以选择外边缘环624和中间环620的尺寸和材料，以进一步优化蚀刻速率对可移动外边缘环624的高度调整的响应。例如，可以调节外边缘环624以及中间环620的内部部分660的相对高度和宽度，以改变响应的可调范围或径向范围。在一示例
中，外边缘环624包含sic、石英或陶瓷，中间环620包含sic、石英或陶瓷，而侧环616包含陶瓷或石英。
80.在该示例中，中间环620的内部部分660和外边缘环624中的一或两者可以具有倒角的上表面664。例如，随着与衬底612的距离(即径向距离)增加，中间环620的内部部分660以及外边缘环624的各个上表面向上倾斜。尽管如图所示，中间环620的内部部分660和外边缘环624具有相同的斜率(即相同的倒角)，但是在其他示例中，斜率可以不同。可以选择斜率以进一步调整蚀刻速率的可调范围和可调径向范围。
81.尽管在图6a-6c中显示的示例性衬底支撑件600仅包含一个升降销640和可移动环(即外边缘环624)，但在其他示例中，衬底支撑件600可以包含多个可移动环和相应的升降销。例如，外边缘环624可以分成两个分开的环(例如同心的内环和外环部分)，这些环可以通过相应的升降销独立地升高。
82.前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
83.使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“a、b和c中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(or)的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
84.在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(rf)产生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
85.概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路
可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
86.在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。
87.示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
88.如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。