專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電夾頭中的點(diǎn)火防止的制作方法
靜電夾頭中的點(diǎn)火防止本公開(kāi)涉及靜電夾頭(electrostatic chucks)，特別是涉及包括有助于防止在夾頭組件和正在處理的晶片之間的電弧或在背部氣體分配通道中的等離子點(diǎn)火(Plasma ignition)的特征的靜電夾頭設(shè)計(jì)。靜電夾頭可用于固定、夾住或以其他方式處理用于半導(dǎo)體加工的硅片。在加工過(guò)程中也配置了很多靜電夾頭，以幫助調(diào)節(jié)晶片的溫度。例如，如在本領(lǐng)域廣為記載的，諸如氦氣之類(lèi)高導(dǎo)熱氣體可在靜電夾頭中循環(huán)，以幫助調(diào)節(jié)晶片的溫度。更具體地說(shuō)，在等離子體蝕刻制作或其他半導(dǎo)體加工步驟中，在相對(duì)較低的壓力下的較薄的氣體層可用來(lái)對(duì)吸收 (sink)來(lái)自硅片的熱。一般在晶片上只施加幾磅力的氣體的相對(duì)較低的壓力允許利用靜電引力來(lái)對(duì)抗它并將晶片密封在夾頭的一個(gè)面上。應(yīng)用本發(fā)明的人員將理解，本公開(kāi)的概念適用于容易以各種方式產(chǎn)生等離子體電弧和背部氣體電離的各種各樣的靜電夾頭配置，包括但不限于在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，583，736、 5，715，132,5, 729，423,5, 742，331,6, 422，775,6, 606，234 和其他之中所說(shuō)明的那些。為清楚起見(jiàn)，本公開(kāi)的概念已經(jīng)參照

圖1和2的相對(duì)簡(jiǎn)單的夾頭配置進(jìn)行了說(shuō)明，但本公開(kāi)的范圍不限于這些相對(duì)簡(jiǎn)單的配置。按照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種靜電夾頭組件，包括陶瓷接觸層、圖案化粘合層、導(dǎo)電底座和地下電弧緩解層。所述陶瓷接觸層和所述導(dǎo)電底座共同作用來(lái)限定在靜電夾頭組件的地下部分中形成的多個(gè)混合氣體分配通路?；旌蠚怏w分配通路中的各個(gè)混合氣體分配通路包括由導(dǎo)電底座提供的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面和由陶瓷接觸層提供的相對(duì)較低的電導(dǎo)率的表面。地下電弧緩解層包括相對(duì)較低的電導(dǎo)率的層，并且該地下電弧緩解層形成在所述靜電夾頭組件的所述地下部分中的所述混合氣體分配通路的相對(duì)較高的電導(dǎo)率表面之上。按照本公開(kāi)的另一實(shí)施例，提供了一種包括具有本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)新特征的靜電夾頭組件的半導(dǎo)體晶片處理室。結(jié)合下面的附圖閱讀時(shí)，可以更好地理解本公開(kāi)的具體實(shí)施例的如下詳細(xì)說(shuō)明， 其中，相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同的引用數(shù)字，其中圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的、氣體分配通路表面由在導(dǎo)電底座的表面上形成的反鉆進(jìn)(counter-bored)的凹槽提供的靜電夾頭組件的示意圖；圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的、氣體分配通路表面由在陶瓷接觸層中形成的反鉆進(jìn)的凹槽提供的靜電夾頭組件的示意圖；圖3是地下電弧緩解層限于相對(duì)靠近其設(shè)置的所述混合氣體分配通路或區(qū)域的靜電夾頭組件的示意圖；和圖4是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的、其中相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面是由陶瓷接觸層的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁表面提供的靜電夾頭組件的示意圖。首先參照?qǐng)D1，靜電夾頭組件10示為是在非特定的包括處理室60、電壓源70和冷卻氣體供應(yīng)源80的半導(dǎo)體晶片處理室100的背景下。靜電夾頭組件10置于處理室內(nèi)以固定要處理的晶片15，它包括陶瓷接觸層20、圖案化粘合層30、導(dǎo)電底座40和地下電弧緩解層50。這里說(shuō)明的半導(dǎo)體晶片處理室100是非特定的，因?yàn)樵O(shè)想本公開(kāi)的概念將適用于多種類(lèi)型的半導(dǎo)體晶片處理室，不應(yīng)局限于與圖1-4中一般性地說(shuō)明的半導(dǎo)體晶片處理室相似的處理室。陶瓷接觸層20和導(dǎo)電底座40共同配合來(lái)限定在靜電夾頭組件10的地下部分 (subterranean portion)中形成的多個(gè)混合氣體分配通路35。陶瓷接觸層20還包括在接觸層20的接觸面25中形成的多個(gè)冷卻劑端口 22。為了說(shuō)明和定義本發(fā)明，要說(shuō)明的是，靜電夾頭組件10的“地下部分”位于陶瓷接觸層20的接觸面25之下，在接觸面25和導(dǎo)電底座40的遠(yuǎn)端部分42之間。出于說(shuō)明的目的，晶片15示為與接觸面25略有偏移，但在操作中，晶片15會(huì)靜電地固定至接觸面25。圖案化粘合層30配置為將陶瓷接觸層20固定到導(dǎo)電底座40，并可包括例如硅樹(shù)月旨(silicone)、丙烯酸或適合在半導(dǎo)體晶片處理室中使用的傳統(tǒng)的或尚待開(kāi)發(fā)的粘合劑。 為了防止在混合氣體分配通路35中的冷卻劑流阻塞，圖案化粘合層30可配置為包括與混合氣體分配通路35對(duì)齊的空隙(voids)的圖案。冷卻劑端口 22與靜電夾頭組件10的混合氣體分配通路35是流體連通的，并且該混合氣體分配通路35被流體地連接至與冷卻氣體供應(yīng)源80連接。因此，熱傳導(dǎo)的冷卻氣體可通過(guò)混合氣體分配通路35從冷卻氣體供應(yīng)源80引導(dǎo)到冷卻劑端口 22，混合氣體分配通路35可配置為與共同的冷卻劑入口 M連通，并且可以分布在靜電夾頭組件10的地下部分的冷卻平面上。混合氣體分配通路35的每一個(gè)都包括相對(duì)高的電導(dǎo)率的表面和相對(duì)低的電導(dǎo)率的表面。具體地說(shuō)，高導(dǎo)電通路表面是那些由導(dǎo)電底座40提供的，通常是鋁或適合在晶片處理室100中使用的其它金屬。低導(dǎo)電的通路表面是由陶瓷接觸層20提供的(presented)， 通常是陶瓷介質(zhì)，如氧化鋁、氮化鋁或適合在晶片處理室100中使用的其它電絕緣的電介質(zhì)。設(shè)想可以通過(guò)在導(dǎo)電底座40的表面和/或陶瓷接觸層20的表面上提供反鉆進(jìn)的凹槽來(lái)在靜電夾頭組件10的地下部分形成混合氣體分配通路35。例如，在圖1中，通過(guò)在導(dǎo)電底座40中形成反鉆進(jìn)的凹槽來(lái)提供相對(duì)較高的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面。底座40 中的反鉆進(jìn)的凹槽與由陶瓷接觸層20的后端表面27提供的低電導(dǎo)率氣體分配通路表面共同配合來(lái)共同構(gòu)成每一個(gè)混合氣體分配通路35。在圖2中，相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面通過(guò)在陶瓷接觸層20中形成反鉆進(jìn)的凹槽來(lái)提供。在陶瓷接觸層20中的反鉆進(jìn)的凹槽與由導(dǎo)電底座40的前端表面45提供的高電導(dǎo)率的氣體分配通路表面共同配合。在圖4中，冷卻劑端口 22的大小擴(kuò)展，并且相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由端口是由陶瓷接觸層20的側(cè)壁表面四來(lái)提供。無(wú)論混合氣體分配通路35以何種方式形成，包括相對(duì)較低的電導(dǎo)率層的地下電弧緩解層50應(yīng)在混合氣體分配通路35的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面之上形成，以幫助減輕在晶片處理期間在氣體分配通路35中的電場(chǎng)達(dá)到等離子體在通路35中的點(diǎn)火點(diǎn)時(shí)或在處理的等離子體以其方式進(jìn)入通路35時(shí)可能發(fā)生的破壞性的電弧。在任一情況下，氣體分配通路35會(huì)開(kāi)始“發(fā)光(glow)”，為導(dǎo)電底座40和晶片15之間的電弧創(chuàng)造低阻抗路徑。在利用He冷卻氣體的等離子體蝕刻室的背景下，這種現(xiàn)象通常被稱(chēng)為He孔發(fā)光。雖然設(shè)想了在此范圍之外的各種可行的厚度，但如果可包括氧化鋁或其它電介質(zhì)的噴涂涂層的地下電弧緩解層50包括特征為至少為約75微米但小于約350微米的厚度的介電層，則該地下電弧緩解層50操作最優(yōu)化。典型地，地下電弧緩解層50包括特征為厚度小于陶瓷接觸層20的厚度的約35%的介電層。除氧化鋁外，可以設(shè)想地下電弧緩解層50 可包括連續(xù)的或不連續(xù)的陽(yáng)極氧化層或氧化鋁層、氧化釔層、釔鋁石榴石層或它們的組合層。還可設(shè)想，地下電弧緩解層50可包括如圖3所示的限于混合氣體分配通路或區(qū)域的不連續(xù)的層，所述混合氣體分配通路或區(qū)域相對(duì)鄰近該不連續(xù)的層設(shè)置。通常包括大體上為平面接觸面25的陶瓷接觸層20可包括在晶片處理室中使用的任何合適的陶瓷，包括例如帶或不帶雜質(zhì)的氧化鋁電介質(zhì)、氧化鋁和二氧化鈦電介質(zhì)、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氮化硼，氧化釔、鋁酸釔或其任意組合?？梢栽O(shè)想陶瓷接觸層可進(jìn)一步包括燒結(jié)助劑、粘接劑、耐腐蝕涂層、機(jī)械保形涂層或其組合。類(lèi)似地，導(dǎo)電底座可包括在晶片處理室中使用的任何合適的導(dǎo)電材料，包括例如基本上為均勻組成的導(dǎo)電鋁基座。要說(shuō)明的是，本公開(kāi)的組成部分中的引用是以特定的方式“配置”的，以具體表達(dá)特定的屬性或特定方式的功能，是結(jié)構(gòu)性的引用而不是預(yù)期用途的引用。更具體地說(shuō)，本公開(kāi)中的“配置”組分的方式是表示組分的現(xiàn)有物理狀況，因此被認(rèn)為是作為所述組分的結(jié)構(gòu)特征的明確引用。要說(shuō)明的是，本公開(kāi)中使用的“優(yōu)選”、“通?！焙汀暗湫汀钡刃g(shù)語(yǔ)不是用來(lái)限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍或暗示某些特征的對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能是關(guān)鍵的、必不可少的甚至是重要的。相反，這些術(shù)語(yǔ)只是用來(lái)確定本公開(kāi)的實(shí)施例的特定方面或用來(lái)強(qiáng)調(diào)在本公開(kāi)的一個(gè)特定實(shí)施例中可能利用或可能不利用的可替代的或額外的特征功能。為了說(shuō)明和定義本發(fā)明的目的，要說(shuō)明的是，本公開(kāi)中使用的“大體上”和“約”等術(shù)語(yǔ)是表示可歸因于任何定量的比較、值、測(cè)量或其他表示的固有的不確定的程度。在本公開(kāi)中術(shù)語(yǔ)“大體上”和“約”也用來(lái)表示一個(gè)定量表示可與所定的參考值不同但不對(duì)處理的主體的基本功能造成變化。具體地和通過(guò)參照其具體實(shí)施例說(shuō)明了本公開(kāi)的主體，顯然，可以不偏離在所附權(quán)利要求書(shū)中定義的發(fā)明的范圍而進(jìn)行修改和變化。更具體地說(shuō)，雖然本公開(kāi)的一些方面在這里被確定為優(yōu)選的或特別有利的，但設(shè)想本公開(kāi)不限于這些方面。要說(shuō)明的是，下面的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求使用了術(shù)語(yǔ)“其中”來(lái)作為過(guò)渡詞。為了定義本發(fā)明的目的，要說(shuō)明的是，權(quán)利要求中引用這個(gè)詞來(lái)作為用于引入一系列結(jié)構(gòu)特征的引用的非限定(open-ended)的過(guò)渡詞，應(yīng)理解為與更常用的非限定序詞“包括”類(lèi)似。
權(quán)利要求
1.一種靜電夾頭組件，包括陶瓷接觸層、圖案化粘合層、導(dǎo)電底座和地下電弧緩解層， 其中所述圖案化粘合層配置為將所述陶瓷接觸層固定到所述導(dǎo)電底座； 所述陶瓷接觸層和所述導(dǎo)電底座共同配合來(lái)限定在所述靜電夾頭組件的地下部分中形成的多個(gè)混合氣體分配通路；所述陶瓷接觸層包括接觸表面和在所述陶瓷接觸層的接觸表面中形成的多個(gè)冷卻劑端□；所述冷卻劑端口與所述靜電夾頭組件的混合氣體分配通路是流體連通的； 所述混合氣體分配通路中的各個(gè)混合氣體分配通路包括由導(dǎo)電底座提供的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面和由陶瓷接觸層提供的相對(duì)較低的電導(dǎo)率的表面；所述地下電弧緩解層包括相對(duì)較低的電導(dǎo)率的層，并且該地下電弧緩解層形成在所述靜電夾頭組件的所述地下部分中的所述混合氣體分配通路的所述相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面之上。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括特征為至少有約 75微米但小于約350微米的厚度的介電層。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括特征為厚度小于所述陶瓷接觸層厚度的約35%的介電層。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括噴涂的介電涂層。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括噴涂的氧化鋁涂層。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括噴涂的氧化鋁介電層，該氧化鋁介電層的特征在于其厚度小于與350微米。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括連續(xù)或不連續(xù)的陽(yáng)極氧化層或氧化鋁層、氧化釔層、YAG層或它們的組合層。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述地下電弧緩解層包括不連續(xù)的層，所述不連續(xù)的層包括限制于所述混合氣體分配通路或處于與其相對(duì)鄰近的區(qū)域的相對(duì)較低的導(dǎo)電率的材料的部分。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中在所述靜電夾頭組件的所述地下部分形成的所述混合氣體分配通路包括在所述導(dǎo)電底座的表面和/或所述陶瓷接觸層的表面上形成的反鉆進(jìn)的凹槽。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中相對(duì)較高的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由在所述導(dǎo)電底座的表面形成的反鉆進(jìn)的凹槽提供。
11.如權(quán)利要求10所述的靜電夾頭組件，其中相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由所述陶瓷接觸層的后端表面提供。
12.如權(quán)利要求10所述的靜電夾頭組件，其中相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由所述陶瓷接觸層的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁表面提供。
13.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中相對(duì)較低的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由在所述陶瓷接觸層中形成的反鉆進(jìn)的凹槽提供。
14.如權(quán)利要求13所述的靜電夾頭組件，其中相對(duì)較高的電導(dǎo)率的氣體分配通路表面由所述導(dǎo)電底座的前端表面提供。
15.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述陶瓷接觸層包括帶或不帶痕量雜質(zhì)的氧化鋁電介質(zhì)、氧化鋁和二氧化鈦電介質(zhì)、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氮化硼，氧化釔、鋁酸釔或其任意組合。
16.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述圖案化粘合層包括與所述混合氣體分配通路對(duì)齊的空隙圖案。
17.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述圖案化粘合層包括硅樹(shù)脂。
18.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭組件，其中所述圖案化粘合層包括粘合劑。
19.一種靜電夾頭組件，包括陶瓷接觸層、硅樹(shù)脂圖案化粘合層、導(dǎo)電底座和地下電弧緩解層，其中所述圖案化粘合層配置為將所述陶瓷接觸層固定至所述導(dǎo)電底座； 所述陶瓷接觸層和所述導(dǎo)電底座共同配合以限定在所述靜電夾頭組件的地下部分中形成的多個(gè)混合氣體分配通路；所述混合氣體分配通路包括在所述導(dǎo)電底座的表面和/或所述陶瓷接觸層的表面上形成的反鉆進(jìn)的凹槽；所述陶瓷接觸層包括接觸表面和在所述陶瓷接觸層的所述接觸表面中形成的多個(gè)冷卻劑端口 ；所述冷卻劑端口與所述靜電夾頭組件的所述混合氣體分配通路流體連通； 所述混合氣體分配通路中的各個(gè)混合氣體分配通路包括由所述導(dǎo)電底座提供的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面和由所述陶瓷接觸層提供的相對(duì)較低的電導(dǎo)率的表面；所述地下電弧緩解層包括在所述靜電夾頭組件的所述地下部分中的所述混合氣體分配通路的所述相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面之上形成的噴涂氧化鋁介電層，該噴涂氧化鋁介電層的特征在于其厚度小于約350微米。
20.一種半導(dǎo)體晶片處理室，包括靜電夾頭組件、處理室、電壓源和冷卻氣供應(yīng)源，其中所述靜電夾頭組件位于所述處理室內(nèi)，并且包括陶瓷接觸層、圖案化粘合層、導(dǎo)電底座和地下電弧緩解層；所述電壓源電耦合到所述導(dǎo)電底座；所述圖案化粘合層配置為將所述陶瓷接觸層固定至所述導(dǎo)電底座； 所述陶瓷接觸層和所述導(dǎo)電底座共同配合來(lái)限定在所述靜電夾頭組件的地下部分形成的多個(gè)混合氣體分配通路；所述冷卻氣供應(yīng)源與所述混合氣體分配通路流體連接；所述陶瓷接觸層包括接觸表面和在所述陶瓷接觸層的所述接觸表面中形成的多個(gè)冷卻劑端口 ；所述冷卻劑端口與所述靜電夾頭組件的所述混合氣體分配通路流體連通； 所述混合氣體分配通路中的各個(gè)混合氣體分配通路包括由所述導(dǎo)電底座提供的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面和由所述陶瓷接觸層提供的相對(duì)較低的電導(dǎo)率的表面；和所述地下電弧緩解層包括相對(duì)較低的電導(dǎo)率的層，并且該地下電弧緩解層形成在所述靜電夾頭組件的所述地下部分中的所述混合氣體分配通路的所述相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面之上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靜電夾頭組件，包括陶瓷接觸層、圖案化粘合層、導(dǎo)電底座和地下電弧緩解層。所述陶瓷接觸層和所述導(dǎo)電底座共同配合來(lái)限定在所述靜電夾頭組件的地下部分形成的多個(gè)混合氣體分配通路。所述混合氣體分配通路中的各個(gè)混合氣體分配通路包括由導(dǎo)電底座提供的相對(duì)較高的電導(dǎo)率的表面和由陶瓷接觸層提供的相對(duì)較低的電導(dǎo)率的表面。所述地下電弧緩解層包括相對(duì)較低電導(dǎo)率的層，并且該地下電弧緩解層形成在所述靜電夾頭組件的所述地下部分中的所述混合氣體分配通路的相對(duì)較高的電導(dǎo)率表面之上。也提供了半導(dǎo)體晶片處理室。
文檔編號(hào)H01L21/687GK102473672SQ201080032793
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者丹尼爾·比允, 巴巴克·卡德庫(kù)達(dá)彥, 拉金德·丁德薩, 湯姆·史蒂文森, 紹拉·烏拉爾 申請(qǐng)人:朗姆研究公司