[发明专利]具有用于基板偏置的ALD的增强的电隔离的卡盘系统和方法

说明书

一种用于执行在基板上形成导电膜的基板偏置的原子层沉积工艺的卡盘系统，包括：导电基板保持器，被构造为支撑基板；以及导电基座，其支撑基板保持器。电隔离层夹在基板保持器和基座之间。电隔离层具有外端和在外边缘中形成并围绕外边缘延伸的边缘凹部。边缘凹部被构造为防止导电膜涂覆边缘凹部的整个内部，从而维持基板保持器和基座之间的电隔离。

相关申请数据：

本申请要求于2017年1月27日提交的标题为“CHUCK SYSTEMS AND METHODS WITHENHANCED ELECTRISISOLATION FOR SUBSTRATE-BIASED ALD”的美国临时专利申请序列No.62/451,377的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及原子层沉积(ALD)，并且特别涉及具有用于基板偏置的ALD的增强的电隔离的卡盘系统和方法。

背景技术

原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积技术，其依次把基板暴露于多种不同的化学和/或能量环境以在基板表面上形成薄膜。George的标题为“Atomic Layer Deposition：AnOverview”，Chem.Rev.2010,110，第111-113页(于2009年11月20日在Web上发布)的文章中提出了ALD工艺的概述，其通过引用并入本文。ALD工艺也在美国专利No.7,128,787中描述，其通过引用并入本文。示例ALD系统在美国专利申请公开No.US2006/0021573、美国专利No.8,202,575和PCT公开No.WO 2015/080979中公开，其通过引用并入本文。

典型的ALD工艺涉及将基板支撑在反应室内的卡盘上。ALD工艺包括在反应室中抽真空，然后引入在示例中包括金属的前体气体。金属与基板表面上预先存在的化学部分(moiety)化学吸附。然后使用吹扫(purge)循环(例如，用惰性气体)除去过量的前体气体和反应产物。然后将第二前体引入反应器中，其中第二前体与第一反应物的化学吸附部分反应。第二吹扫循环除去过量的第二前体气体和反应产物。重复这个过程以在基板表面上逐层缓慢地构建膜。可以将ALD工艺控制为亚原子层厚度。

ALD工艺是高度保形的，意味着膜层紧密地遵循基板表面的形貌。这在诸如半导体制造之类的许多应用中是重要特性，其中基板可以具有显著的形貌变化，包括高纵横比的沟槽。

ALD工艺可以用于沉积不同类型的导电膜。可以通过用RF电压偏置基板来修改用于给定导电膜的沉积工艺，例如通过增加沉积速率。这种偏置通常通过使用导电基板保持器来执行，该导电基板保持器在反应室中支撑基板并为基板保持器提供偏置电压。导电基板保持器需要与卡盘的主体电隔离，其与反应室一起接地。这是使用电绝缘层实现的。

遗憾的是，导电膜可以沉积在基板保持器和电绝缘层的侧面上，以在导电基板保持器和卡盘的主体之间产生短路。

发明内容

本公开的一个方面是一种用于执行基板偏置的原子层沉积(ALD)工艺的卡盘系统，其在基板上形成导电膜。卡盘系统包括：导电基板保持器，被构造为支撑基板；导电基座；以及电气隔离层，夹在导电基板保持器和导电基座之间并具有外边缘，其中至少一个边缘凹部在外边缘中形成并围绕外边缘延伸，所述至少一个边缘凹部具有内部并且尺寸设计成在基板偏置的ALD工艺期间防止导电膜涂覆所述至少一个边缘凹部的整个内部。

本发明的另一方面是一种ALD系统，其包括如上面刚描述的卡盘系统，并且还包括具有内部的反应室，其中卡盘系统布置在反应室内部。