[發明專利]利用KELVIN探針分析檢查靜電卡盤的方法

有效

• 申請號: 200980107037.1
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101971316A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 阿芒·阿沃揚;石洪;約翰·多爾蒂
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/683;H01L21/687
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 周文強;李獻忠

背景技術

靜電卡盤(ESC)是半導體處理設備(如等離子蝕刻室)的一個部件，可用于處理過程中半導體晶片或玻璃基板(即，平板顯示器)的傳輸、夾持和/或溫度控制，例如，在化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或蝕刻反應室。ESC往往表現出較短的壽命，導致多種失效，包括例如動態對齊失效、ESC和下面支撐的襯底之間氦冷卻氣體泄漏多、卸除時間增加和襯底粘結于ESC或卸除失效。ESC的過早失效會導致襯底破裂，影響產量、導致顆粒和缺陷問題，并增加結合這種ESC的等離子處理設備的持有成本。

發明內容

提供一種檢查靜電卡盤(ESC)的方法。該ESC具有用于半導體晶片的介電支撐表面。該介電支撐表面利用Kelvin探針掃描以獲得表面電勢映射。該表面電勢映射對比基準Kelvin探針表面電勢映射以確定該ESC是否通過檢查。

附圖說明

圖1A、1B、2A、2B、3A和3B說明示范性的三個ESC電介質表面的Kelvin探針表面電勢映射。

圖4A和4B說明通過檢查的ESC卡盤的Kelvin探針表面電勢映射。

圖5A和5B說明沒有通過檢查的ESC卡盤的Kelvin探針表面電勢映射。

具體實施方式

ESC可用于電介質蝕刻工藝，如等離子蝕刻氧化硅和低k材料。示范性的電介質ESC可包括金屬基底(例如，陽極氧化的或非陽極氧化的鋁合金)，具有電介質表面，其上支撐半導體或襯底，如晶片。例如，該電介質表面可包括燒結的層壓板，包括在兩個陶瓷層(例如，大約20密耳厚的薄陶瓷層)之間的圖案化耐火材料(例如，鎢或鉬)電極。該層壓板可利用粘合材料粘結于該金屬基底，如基于硅膠的、包含導電粉末(例如，鋁、硅等)的材料。該金屬基底(大約1.5英寸厚)通常包括RF和DC功率輸入、用于起頂銷的通孔、氦氣通道、用于溫度控制流體循環的通道、溫度感應裝置等。

雙極ESC包括多個電極(例如，交叉的、同心環等)，每個電極帶有相反的電壓以在沒有等離子時保持卡緊能力。在一個實施例方式中，該ESC外部電極帶正電壓。對于該雙極ESC，該電極之一具有正電荷，而其他電極具有負電荷。

ESC通常是Coulombic或Johnsen-Rahbek類型之一。Coulombic類型ESC使用具有較高電阻的電介質表面層以生成Coulombic靜電力。Johnsen-Rahbek類型ESC(其當施加較低的電壓時往往提供更高的靜電卡緊力)采用低電阻電介質表面層，如Al₂O₃摻雜例如TiO₂。

按照一個實施方式，Johnsen-Rahbek類型ESC的該陶瓷電介質層可包括94％Al₂O₃、4％SiO₂、1％TiO₂和1％CaO(wt％)以及微量MgO、Si、Ti、Ca和Mg。按照另一實施方式，Coulombic類型ESC，該陶瓷電介質層可包括大于或等于99％的Al₂O₃。

目前，檢查ESC(新和重新修復的)的方法包括ESC的電流-電壓特征化以及氦流終點測試。這些檢查方法都包括將該ESC安裝在等離子處理設備中并且消耗多個空白測試晶片(例如，大約10到20個硅晶片)。

對于雙極ESC的電流-電壓特征化，空白測試晶片設在該ESC上，并生成等離子。該ESC電流測為電壓(即，高達2000V)的函數以生成該負電極和該正電極的電流-電壓曲線。在較低的電壓，該電流-電壓曲線基本上是平行的，而來自該負電極的電流低于來自該正電極的電流。然而，在一些較高的電壓，來自該負電極的電流顯著增加并跨越來自該正電極的電流(即，“跨越電壓”)。為多個晶片重復電流-電壓特征化，其中確定多個跨越電壓值。

確信來自該正電極的電流由于最外面的電極為正而保持相對平緩，其極可能將電流泄漏進等離子。另一方面，確信來自該負電極的電流由于電場發射或Shottky發射效應而顯著增加。通常，具有較高跨越電壓的ESC表現出相對具有較低跨越電壓的ESC更好的卡緊特性。