專(zhuān)利名稱(chēng):具有密封組件的可拆卸的靜電吸座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)將4f4反固持在處理腔室屮的靜電吸座(elect.rost.aticcchuck),以及其相關(guān)的制造方法。
背景技術(shù)：
在諸如半導(dǎo)體晶圓或顯示器的類(lèi)的基板處理期間,基板是被放置在處理腔室內(nèi)的支撐座上，M時(shí)將處理腔室維持在適當(dāng)?shù)奶幚項(xiàng)l件下。在-、典型處理中，以激發(fā)氣體來(lái)處理基板(例如，蝕刻或沉積材料于基板k)，或執(zhí)行其它工作(例如，清潔腔室內(nèi)表面)。處理期間，將-一處理氣體弓I入到處理腔室內(nèi)，此時(shí)處理腔室--般維持在低壓甚至真空狀態(tài)。以RF或微波能量將處理氣體激發(fā),被激發(fā)的氣體一般含有高度腐蝕性的物種，例如化學(xué)蝕刻劑以及己激發(fā)的離子性或自由基物種。同時(shí)，這些激發(fā)氣體在高溫時(shí),通常會(huì)形成等離子。[0003] 腔室內(nèi)的支撐座上一般包括有靜電盤(pán)(electrostaticc puck),其中嵌埋有電極，用以偏壓固持于支撐座上的基板。陶瓷材料制成的靜電盤(pán)具有良好、可耐激發(fā)工藝氣休腐蝕性的特性，且即使在超過(guò)攝氏數(shù)百度卨溫的工藝溫也K仍可維持其結(jié)構(gòu)完整性。也可透過(guò)RF偏j土電力來(lái)偏j土靜電盤(pán)中的電極，以激發(fā)腔室內(nèi)的處理氣體使其可對(duì)基板進(jìn)行處理。k述的支撐座也包括一平臺(tái)，用以支撐腔室內(nèi)的靜電盤(pán)，并能用以升高或F降靜電盤(pán)和基板的高度。此平臺(tái)也提供可保護(hù)連接電線(xiàn)、氣體管道、和其它與支撐座相連的結(jié)構(gòu)所需的保
護(hù)性外売。此平臺(tái)典型是由金屬制成，使得可在平臺(tái)上輕易地做出連接端n及結(jié)構(gòu)。靜電
盤(pán)與平臺(tái)間的接U可包括一熱交換板，其一般維持在比腔室環(huán)境更高的氣壓下。[0004] 靜電盤(pán)被連接到一包含有金屬滲露性多孔陶瓷材料的復(fù)合底板上。此復(fù)合底板經(jīng)由設(shè)置在底板周閨的孔，而可機(jī)械性地將靜電盤(pán)固定在復(fù)合底板上。靜電盤(pán)被連接到復(fù)合底板....匕形成一可拆卸的結(jié)構(gòu)，使其可輕易地從T臺(tái)上拆F以進(jìn)行清潔或更換。此底板也具有良好的導(dǎo)熱性以便能迅速有效的移除因等離子所產(chǎn)生的熱。NJ吋，底板也提供靜電盤(pán)整體面積的溫度控制，從大面積的平臺(tái)到小面積的靜電盤(pán)的溫度控制。
但是，由于在復(fù)合底板下表面進(jìn)行的預(yù)處理本身多變性的原因，因此很難在拆下的靜電盤(pán)與平臺(tái)間維持氣密式密封(gas-tight seal)。由于其金屬滲露性結(jié)構(gòu)的孔充填性、多孔性或表面的金屬涂層本身多變,使其表面粗糙度也隨的具W多變性。因?yàn)闊峤粨Q板接口所處的氣壓較腔室本體來(lái)得高，因此需要良好的氣密式密封。此接口上有空氣或氮?dú)庥靡赃M(jìn)行良好的熱交換，目.最好是不讓這些氣休逸散進(jìn)入腔室的周閨環(huán)境。形成靜電盤(pán)下表面的復(fù)合底板包含一復(fù)合的陶瓷與金屬材料，其具有會(huì)造成表面粗糙且即使加上()形環(huán)仍無(wú)法提供充分氣密效果的隨機(jī)的多孔性。此外，當(dāng)施加過(guò)量高轉(zhuǎn)矩力到固定件上以將靜電盤(pán)組件火鉗在平臺(tái)i:好維持充分的真空密封在接口間時(shí)，會(huì)導(dǎo)致底板的陶瓷結(jié)構(gòu)l:出現(xiàn)細(xì)微裂縫，也會(huì)導(dǎo)致由0形環(huán)所提供的真空密封隨著加熱和冷卻循環(huán)而逐漸被破壞。[0006] 因此，需要一種可在靜電盤(pán)與平臺(tái)間提供良好氣密式密封的系統(tǒng)，同時(shí)也需要在盤(pán)組件與平臺(tái)間達(dá)到tl好、均勻的熱傳速率。
發(fā)明內(nèi)容
- —種可連接到一處理腔室內(nèi)的可拆卸的靜電吸座，包含-一靜電盤(pán)；-一底板，位在該靜電盤(pán)下方；和一密封組件，連接到該底板的底表面上。該靜電盤(pán)包含一陶瓷主體,該陶瓷主休包含-一嵌埋于其中的電極、- -基板承接表面和- 一環(huán)形凸緣。該底板具有--周閨凸架(peripheral 1 edge)，延伸超過(guò)該陶瓷主體的環(huán)形r、緣。該密封組件包含一密封板和同心密封環(huán)。
—種制造一靜電吸座的方法，包含以下步驟形成一包含有一嵌埋電極的陶瓷主體的靜電盤(pán)，該陶瓷主體具有一基板承接表面、-一底表面和--環(huán)形凸緣；形成--包含有多孔陶瓷的底板，該多孔陶瓷具有一周?chē)辜?、頂表面和底表面；形成一密封組件，其包含一密封板和一密封環(huán)。該底板的頂表面被同持抵靠在該靜電盤(pán)底表面上，使得該底板的周?chē)辜苎由斐^(guò)該靜電盤(pán)陶瓷主體的環(huán)形凸緣，且該密封組件的位置抵靠在該底板的底表面上，目.-一熔融金屬可滲入到該底板的多孔陶瓷內(nèi)和陶瓷主休、底板和密封組件的間隙之間。此可透過(guò)金屬鍵結(jié)而將陶瓷主體結(jié)合至底板上，并以金屬滲入該底板的多孔陶瓷內(nèi)且將密封組件結(jié)合至底板的底表面上。
—種用來(lái)在處理腔室的靜電吸座與平臺(tái)間形成氣密式密封的密封組件，該密封組件包含-- D形的密封板，其具有--平坦邊緣連接到-一半圓形(semicircular)周邊；和------密
封環(huán)，包含一與該密封板同心的圓形環(huán)，其屮每一該密封板與該密封環(huán)的表面平坦值都低于約200微米。


通過(guò)參照附圖來(lái)詳細(xì)描述優(yōu)選的實(shí)施方案,本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加.顯而易見(jiàn)，其中
圖1為靜電吸座與平臺(tái)的實(shí)施方式的放大圖，示出其間的一密封組件；[0012]
圖2該組裝的靜電吸座與密封組件的截面示意圖；[0013]
圖3是圖1.的靜電吸座的示意圖，示出該吸座的底表面；
圖4是一密封組件板底部的平面圖，該密封組件板包含-一密封板及一密封環(huán)；及[0015]
圖5是一腔室的實(shí)施方式的部份截面圖，該腔室具有一支撐件其包含一靜電吸座與平臺(tái)(有--密封板位于其間)。[0016]
主要組件符號(hào)說(shuō)明
20基板支撐件22基板
23密封板24靜電吸座
25密封組件26平臺(tái)
27靜電盤(pán)28密封環(huán)
29環(huán)形凸緣30介電質(zhì)
)3可充電的電極33熱耦
34承接表面35頂表面
36楔形平臺(tái)37氣體凹槽
381體埠口39a內(nèi)圓形凹槽
39b外圓形凹槽40 凸緣[0027]4-1洞4—2底板
43頂表面44a、44b連接件[0029]45基板升降銷(xiāo)'16周?chē)辜?br>47背側(cè)表面48S口 口
49電極接線(xiàn)柱5()有螺紋的洞
51aO形環(huán)51bO形環(huán)
52中央突出物53環(huán)形凹槽
54a i孔55空穴
56傳熱板57流體供應(yīng)源
72氣體管74氣體連接器
80外殼82馬達(dá)驅(qū)動(dòng)柱
84電子接點(diǎn)或折管86熱導(dǎo)休
92孔l()()基板處理設(shè)備
102處理腔室104封圍墻
106天花板108多個(gè)側(cè)墻
110底墻112處理區(qū)域
120氣體供應(yīng)源122處理氣體源
124氣體分配器140排氣u
I'M排出埠口146排氣信道
148節(jié)流閥150抽氣泵
154氣體激發(fā)器160電極電源
164誘導(dǎo)線(xiàn)圈170標(biāo)靶
174L-型擋板176沉積環(huán)[0050]178覆蓋環(huán)180基板傳輸器[0051]200腔室控制器
具體實(shí)施方式
如圖i、2所示，--------種能夠固持基板22的基板支撐座20包含r--靜電吸座24、---密
封組件25和一平臺(tái)26。 一例示性的密封組件25包含一密封板23和一密封環(huán)28,其示于例示的靜電吸座24與平臺(tái)26的實(shí)施例中，須知密封組件25也可包含有其它構(gòu)件、其它形狀或大小，均為習(xí)知技藝人士所能推及的。密封組件25也可和其它版木的靜電吸座、真空吸座或機(jī)械式吸座-一起使用，或與其它版本的平臺(tái)一起使用。因此，本發(fā)明并不限用于所示的靜電吸座和平臺(tái)實(shí)例。
靜電吸座24包含-一靜電盤(pán)27,其為碟形，且其形狀與同持在吸座上的基板形狀及大小相符，并具有一往外延伸的環(huán)形凸緣29。該靜電盤(pán)27包含一介電質(zhì)30其至少部份覆蓋---------可充電的電極32，如圖2所示，該電極32可嵌埋在介電質(zhì)30中或被介電質(zhì)30所覆蓋。
此介電質(zhì)3()較好是包含一種可讓電磁能量穿透的材料,例如，至少為以下的一種材料氮化鋁、氧化鋁、氧化鈦，且較佳是包含有氮化鋁。但是，此介電質(zhì)30也可包含有其它層，例如聚亞醯胺(polyiiiiide)的類(lèi)的聚合物層。[0054] —般來(lái)說(shuō)，嵌埋在該靜電盤(pán)27的介電質(zhì)30內(nèi)的電極32包含有一金屬g。此電極金屬可以是不銹鋼、鋁、銅或諸如鉬或鎢之類(lèi)的高溫金屬。在圖2中，該靜電盤(pán)27的陶瓷主體包含嵌埋有一電極32的氮化鋁,該電極32包含有由鉬制成的金屬網(wǎng)或金屬板。該電極32可被電偏壓以靜電固持基板22于該吸座的承接表面34上。舉例來(lái)說(shuō)，如圖5所示，電極32可經(jīng)由一或多個(gè)電子接點(diǎn)84而連接到可傳輸雙極l)C電壓的電極電源160 ....匕。此雙極電極32具有兩面，每-'面均維持在不lMj電位上以T基板22中產(chǎn)生靜電電荷而將基板夾鉗在吸座匕
該靜電盤(pán)27更包含-一基板承接表面34，用來(lái)在靜電吸座24上承接一基板22。在圖1屮，該承接表面34包含多個(gè)高起的楔形平臺(tái)36，其切割氣體凹槽37而形成的。該些氣體凹槽37用以同持諸如氦或氬的類(lèi)的熱傳氣體，該熱傳氣體經(jīng)由氣體埠U 38而被供應(yīng)到承接表面3'1上。在圖中，該些氣體凹槽37呈放射線(xiàn)狀，彼此相隔約5 10度，并終止在內(nèi)圓形凹槽39a與外圓形凹槽39b處。雖然在此例示出該靜電盤(pán)27的基板承接表面34，但需知也可采用其它方式,且本發(fā)明并不限于所示實(shí)施方式。
靜電吸座24更包含-'連接到該靜電盤(pán)27的底板42，其用來(lái)將該靜電盤(pán)27附接到腔室中的平臺(tái)26 I-—。該底板42包含一頂表面43，位于該靜電盤(pán)27的下方;和一周?chē)辜?6，其往外延伸超過(guò)該頂表面43。該周?chē)辜?6延伸超過(guò)該靜電盤(pán)27的環(huán)形凸緣29，以提供未受該介電質(zhì)30覆蓋的一露出的底板部分，且可被附接到腔室內(nèi)一下方平臺(tái)26上。[0057] 在 ---實(shí)施方式中，底板42包含 ---種熱性質(zhì)與該靜電盤(pán)27的覆蓋的介電質(zhì)30相符的材料。例如,底板42 nj包含山陶瓷和金屬組成的復(fù)合底部，其可提供較單獨(dú)使用陶瓷優(yōu)異的強(qiáng)度和耐用性，H.具有良好的熱傳性質(zhì)。此復(fù)合底部的熱膨脹系數(shù)與介電質(zhì)30的熱膨脹系數(shù)相符，因此可降低熱膨脹不符的現(xiàn)象。在一實(shí)施方式中，此復(fù)合底部包含具有多數(shù)孔的陶瓷，該些孔中己滲有-'金屬，其至少可部份充填該些孔來(lái)形成.'復(fù)合材料。此陶瓷至少包含以——F—者碳化硅、氮化鋁、氧化鋁或堇青石(cordierite)，且較佳是碳化硅。此陶瓷的多孔性部分體積約占總體積的20 80% (體積％ )，剩余的體積則為滲入金屬的體積。在另一實(shí)施方式屮，底板42包含可包含不同組成的陶瓷和金屬，例如，具有陶瓷顆粒分散于其中的金屬，或是該底板42可只由金屬來(lái)形成，如不銹鋼或鋁。此滲入的金屬可包含鋁，且其中具有添加的硅和銅。在一實(shí)施方式中，此底板42包括的復(fù)合底部山陶瓷與金屬組成，例如滲有金屬合金(其包含鋁、硅和微量的銅)的碳化硅。
靜電吸座24是透過(guò)將靜電盤(pán)27連接到該底板42的表面43上來(lái)形成的。在一實(shí)施方式中，用來(lái)滲入底板43的多數(shù)孔內(nèi)的金屬也可用來(lái)經(jīng)由-'結(jié)合層48而將靜電盤(pán)27連接到該底板42匕例如圖2所示。在另一實(shí)施方式中，靜電盤(pán)27經(jīng)由金屬箔(例如，鋁箔，其可擴(kuò)散底板42與介電質(zhì)30間的鍵結(jié))制成的結(jié)合層48而連接到該底板42上。靜電吸座24為可拆卸的，且當(dāng)預(yù)備替換或翻新一或多個(gè)靜電盤(pán)27或其的底板42時(shí)，可輕易地自平臺(tái)26上卸下此靜電吸座24。
靜電吸座24的底板42的背側(cè)表面47包含一高起的中央突出物52,其被一環(huán)形凹槽53所環(huán)繞，如圖3所示。此高起的中央突出物52的形狀為D形，其外觀呈現(xiàn)-一半圓形輪廓，其兩端再由一平邊所連接。在所示實(shí)施方式中，該半圓形輪廓包含3/4個(gè)圓，但其也可包含半圓型或其它不對(duì)稱(chēng)形狀。此突出物52的形狀和大小必須與平臺(tái)26內(nèi)對(duì)應(yīng)的空穴55相符，如圖1所示。在此實(shí)施方式巾，此空穴55同樣也是D形，以便符合I)形的突出物52，而形成一對(duì)準(zhǔn)鍵(alignment, key)。如此一來(lái)，當(dāng)靜電吸座24.被放在腔室內(nèi)的平臺(tái)26 上時(shí)，就可讓突出物52與空穴55置不正確rfn受到傷害的風(fēng)險(xiǎn)或是在制造j -中欲從腔室內(nèi)移出或更換靜電吸座24時(shí),可輕
易地從其下方的平臺(tái)26上找到靜電吸座24的位置。
除此之外，此卨'起的中央突出物52也有3個(gè)孔54a-c,彼此間隔設(shè)置?？?4可承 接多個(gè)電極接線(xiàn)柱(terminal post)49，該些接線(xiàn)柱架設(shè)在平臺(tái)26的空穴55中。該些孔 54a-c也可作為二次對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)引件，以更確認(rèn)靜電吸座24被正確地放在平臺(tái)26 k。該些不 對(duì)稱(chēng)偏移的孔54a-c確保靜電吸座24只能被以--種方向放在平臺(tái)26上。在--種實(shí)施方式 屮，此偏移角度a大約為115°到135° ，例如約125° 。兩個(gè)孔54a、54b被用來(lái)連接可供 應(yīng)電位偏壓到雙極電極32的電極接線(xiàn)柱49，以維持該些電極被靜電充電。第—個(gè)孔54c則 用來(lái)連接另一接線(xiàn)柱(未不出)，其可接觸該吸座24至一浮動(dòng)電勢(shì)(floating potential) (其用來(lái)調(diào)整經(jīng)由接線(xiàn)柱49所施加的電壓)。
除此之外，中央突出物52還有一設(shè)在中央位置處的氣體連接器74，用來(lái)承接一氣 體管72，其往外延仲離開(kāi)空穴55。此氣體管72提供-,巾熱傳氣體(例如氬1或氦氣)到 氣體埠口 38，其可再供應(yīng)氣體凹槽37、39a、39b，以維持處理期間持續(xù)供應(yīng)熱傳氣體于基板 22下方。此熱傳氣體可幫助在其下方基板22與吸座24間進(jìn)行熱交換，如圖5所示。另-一 孔92是用來(lái)插入一熱耦33 ( —般為一 k-型熱耦)，以接觸靜電盤(pán)27。 密封組件25包含---密封板23和與該密封板23同心的密封環(huán)28，如圖4所示。此 密封組件25被連接到底板'12的背側(cè)表面'17上，以環(huán)繞該熱傳氣體接點(diǎn)來(lái)提供密封使其與 腔室內(nèi)的真宇環(huán)境隔離。密封板23和周邊密封環(huán)28 密封板23附接在底板42的背側(cè)表面47上高起的凸出物52 ....匕。在一種實(shí)施方式 中，此密封板23由厚度小于約4毫米，或介于約0. 2毫米至2毫米間，目.直徑在約2 6厘 米間的圓形碟狀板所形成。在所示實(shí)施方式中，密封板23為具有半圓輪廓且兩端由一平邊 所接合的D形形狀，且其形狀與附接的背側(cè)表面上高起的凸出物52形狀相對(duì)應(yīng)。該半圓輪 廓可包含3/4圓，也可為1/2圓或其它不對(duì)稱(chēng)形狀。密封板23的形狀和大小也符合平臺(tái)26 的上表面71中的相應(yīng)空穴55。 D形密封板23平坦邊緣可作為--可符合平臺(tái)中相應(yīng)平坦邊 緣空穴55的對(duì)準(zhǔn)鍵。在所示實(shí)施方式屮，在該密封板23上有5個(gè)孔54，使得該板可圍住并 讓氣體連接器74、熱耦33及3個(gè)電極柱(post)可通過(guò)其中，如圖5所示。該些孔54的排 列方式與做在底板42的D形突出物52相對(duì)應(yīng)。
在--種實(shí)施方式中，密封環(huán)28為圓形環(huán)，大小約等于靜電吸座24的周長(zhǎng)，以作為 一周?chē)h(huán)。此密封環(huán)28的大小比密封板23來(lái)得大，因此可圍繞密封板23且與其同心。舉 例來(lái)說(shuō)，在-'種實(shí)施方式中，此圓形環(huán)包含.'至少約10厘米的內(nèi)徑與-'低T約18厘米的外 徑。密封環(huán)28也可以是其它形狀，例如矩形環(huán)，用在平板處理腔室內(nèi)。密封環(huán)28的厚度低于約4毫米，或甚至在約0, 2毫米至約2毫米間。
在-一種實(shí)施方式中，至少一部份的密封板23與密封環(huán)28的表面被拋光使其表面 平坦度低f 2()0微米,或在25微米至約125微米間，以確保可達(dá)欲求的真空密封程度。所謂 表面平ft度代表表面上的局部不規(guī)則性的最高峰-至 凹谷分離度小于所規(guī)范長(zhǎng)度。表面 平坦度低于2()()微米的表面會(huì)包含最^峰-至-凹谷分離度小于約2()()微米的局部不規(guī)則 性。可將.^探針拉過(guò)表面并以激光干擾儀測(cè)量其的偏移度，藉此可測(cè)量出表面平坦度。詳 鉀之，這些平坦的區(qū)域包括與平臺(tái)26 k闈繞氣體連接器74的0形環(huán)5la互動(dòng)的表面面積， 以及位在環(huán)形凹槽53外部的平臺(tái)凸緣40的0形環(huán)凹槽內(nèi)的0形環(huán)51b互動(dòng)的表面面積。 可透過(guò)研磨墊以圓形運(yùn)動(dòng)力'式，同時(shí)施加研磨槳到研磨表面....匕來(lái)拋光密封組件 25的表面。可使用習(xí)知的研磨技術(shù),例如以連續(xù)精細(xì)級(jí)(網(wǎng)g大小)的研磨粉末進(jìn)行干磨 或濕磨。舉例來(lái)說(shuō)，適3順序的研磨漿的網(wǎng)目大小可為125、225、325或更小。須將密封板 23、密封環(huán)28拋光至該表面可提供在以習(xí)知氦氣滲漏測(cè)試進(jìn)行氦氣滲漏測(cè)試時(shí)，其氦氣滲 漏速率低于9毫巴*公升/秒的真空程度為止。在一種實(shí)施方式中，密封組件25的密封 表面以.1'-iJ心機(jī)械研磨范型進(jìn)行機(jī)械研磨。如果該表面被機(jī)械研磨至約32M的表面粗糙 度時(shí)，即不再需要進(jìn)一步拋光該表面。
包含密封板23和密封環(huán)28的密封組件25可由金屬或陶瓷壓制出具有欲求尺寸 的D形或圓形環(huán)。該金屬可以是鎳、鉬、不銹鋼、鈦、鋯或其的合金，且該陶瓷可為氮化鋁。 在-一種實(shí)施方式中，使用包含W鉬的密封板23、密封環(huán)28以承受腔室內(nèi)的高溫及環(huán)境。但 是，也可til其它材料來(lái)制造密封板23和密封環(huán)28，這些材料的選擇屬f習(xí)知技藝人士nj輕 易推知的范閨。在-一種實(shí)施方式中，為了獲得厚度低于4毫米的密封板23和密封環(huán)28，可 使用厚度低于4毫米的薄板(sheet)來(lái)進(jìn)行制造。
將拋光后的密封環(huán)28連接到底板42的背側(cè)表面47上，以提供.'用來(lái)壓靠著0形 環(huán)51b的平滑表面。此密封環(huán)28的垂直厚度小于約4毫米，甚至在0. 2毫米至2毫米間。 可由基板承接表面34的尺寸來(lái)決定內(nèi)、外直徑的人小，使環(huán)的內(nèi)邊緣可與底板42底面的最 內(nèi)凸架大約齊平，且環(huán)的最外邊緣位在棊板承接表面34.的最外邊緣下力'并與的齊平。因 此,環(huán)的內(nèi)徑典型至少為10厘米，外徑則典型小于18厘米。己拋光的密封環(huán)28包括多數(shù) 個(gè)洞41,其經(jīng)對(duì)準(zhǔn)以容許基板升降銷(xiāo)45通過(guò)其中。
在有助于將靜電吸座24安裝到密封組件25上的-一種實(shí)施方式中，密封板23和密 封環(huán)28利用金屬滲入(meta 1 inf'i i trati on)、銅鋅合金焊接(brazing)、焊接(so 1 deri tig) 或擴(kuò)散結(jié)合(di-ffusion bonding)等方式而結(jié)合到底板42上。也可在結(jié)合期間使用熱壓 或熱等靜電壓來(lái)施加壓力到組件匕以移除氣室并創(chuàng)造出具有均勻熱阻抗的良好接口。用 來(lái)結(jié)合的金屬材料可為1000E、或600'C以下、或更低溫的鋁系或銅-銀系或其它材料的焊 料。也可以聚合物黏合或其它低溫黏合方法(相較于銅鋅合金焊接或A1N-AlSiC的黏合溫 度)，例如銦，來(lái)形成上述的結(jié)合。
可使用上述用來(lái)滲入金屬至底板42的多孔結(jié)構(gòu)的相同方法將密封組件25結(jié)合到 到底板42上。在此方式中，密封組件25被固持到底板42上，同時(shí)間熔融金屬會(huì)滲入密封組 件25的頂表面35與底板42的背側(cè)表面47間的間隙中?？蓪⒄麄€(gè)結(jié)構(gòu)固持在一模中且工 藝期間可施加壓力丁'其上，以形成-'優(yōu)異的結(jié)合。優(yōu)點(diǎn)是，靜電吸座24也可NJ吋被結(jié)合到 底板42匕只要在密封組件25接觸底板42的背側(cè)表面47的同時(shí)，將靜電吸座24固持住使其可接觸底板42的頂表面4.3即可。 一適當(dāng)?shù)臐B入金屬包含鋁與硅及銅所形成的合金。 在另-一連接方法中，利用施加-一銅鋅合金焊接化合物到該密封組件25的至少-一 連接表面上，rfn將密封板23和密封環(huán)28結(jié)合到底板42 ....匕且該密封板23和密封環(huán)28彼 此對(duì)齊才能讓其的多個(gè)饋入孔54與多個(gè)洞4i可彼此形成-一連續(xù)的信道?？稍诘装?2的 背側(cè)47或密封板23和密封環(huán)28的頂表面35的任一者上施用銅鋅合金焊接化合物。適當(dāng) 的锏鋅合金焊接化合物的熔解溫度(-fluxing tomporature)應(yīng)該低丁'底板42與密封板23 和密封環(huán)28的融點(diǎn)(melting point)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)装?2由陶瓷制成且密封板23由不 銹鋼制成時(shí)，則所挑選的銅鋅合金焊接化合物的熔解溫度應(yīng)低于不銹鋼的融點(diǎn)，例如至少 低約20(rC 。制造時(shí)，可在密封組件25與底板4.2間施加一銅鋅合金焊接化合物漿或一薄伝 的銅鋅合金烀接化合物箔。此銅鋅合金焊接化合物典型包含-一合金，拔^仃以下至少一者 鋁、銅、銦、鉛、鎂、鎳、錫、硅及其的合金。舉例來(lái)說(shuō),一種適當(dāng)?shù)你~鋅合金焊接化合物包含 Cusin-i-ABA ，--一銅鋅合金焊接合金泥(其內(nèi)主要含銀及銅，可購(gòu)自WESG0公司(Belmont, CA)，可在775°C——F熔解)。 一種適當(dāng)?shù)你~鋅合金焊接化合物箔包括20銅鋅合金焊接化 合物箔,METGLASTM(其為-浙鎳锏鋅合金焊接化合物笵，內(nèi)含硼、鐵、硅、鉻及鉆，且熔點(diǎn)為約
為io()(rc)。
在密封組件25被涂布了銅鋅合金焊接化合物后或具有銅鋅合金焊接化合物箔于 其間之后，將其與底板42的背側(cè)表面47對(duì)齊來(lái)形成組件，使得該些孔54與該些洞41間可 行成連續(xù)信道。之后將組件加熱好讓銅鋅合金焊接化合物軟化并與密封板23和密封環(huán)28 及底板42反應(yīng)來(lái)形成一銅鋅合金焊接結(jié)合。此密封組件25與底板42可f 一邊施加適當(dāng) 壓力到組件上，--邊在火爐中加熱或被熱壓。將組件加熱到足以使銅鋅合金焊接化合物熔 化并將組件25連接到底板42上的溫度。之后，將組件冷卻至室溫。適當(dāng)?shù)暮附臃椒安?料己揭示在美國(guó)專(zhuān)利第6， 503， 368 (Kholoncbnko等人，20Q0年6月29 |.....1申請(qǐng))、美國(guó)專(zhuān) 利第6， 583， 980號(hào)(Wang等人，200()年8月18日申請(qǐng))、美國(guó)專(zhuān)利第6， 490， 146號(hào)(Wang 等人，2001年8月13閂申請(qǐng))中，其全部?jī)?nèi)容并入本文作為參考。
因?yàn)榈装?2外露的周?chē)辜?6并未被介電質(zhì)30所覆蓋，因此此相當(dāng)強(qiáng)壯的凸緣 能以可拆卸的方式連接到平臺(tái)凸緣40上，使得靜電吸座24(包含靜電盤(pán)27和底板42)可 輕易地從腔室中的平臺(tái)上拆卸'卜'來(lái)。nj將連接件,1/1插入并穿過(guò)凸架'16的復(fù)合材料fI'l]進(jìn)入 平臺(tái)26的凸緣40來(lái)達(dá)成此連接。當(dāng)靜電盤(pán)27或底板42被腐蝕得太嚴(yán)重或因沾滿(mǎn)工藝殘 余物而變臟時(shí)，可利用移除連接件44的方式而從平臺(tái)26 ....匕將可拆卸的靜電吸座24卸下。 此「可拆卸的(dotachablo)」靜電吸座24可透過(guò)更換或翻新靜電盤(pán)27和/或底板42，而 不必更換整個(gè)靜電吸座24，來(lái)減少與處理具有靜電吸座24的基板相關(guān)的成木支出費(fèi)用。 為了將底板42連接到平臺(tái)26上，包含多個(gè)洞50的周?chē)辜?6的人小及形狀可 容許連接件44貫穿其屮并連接到平臺(tái)凸緣4()上(圖1)。舉例來(lái)說(shuō)，該些洞5()可垂直延 伸穿過(guò)周?chē)辜?6的整個(gè)厚度，從上表面59到下表面60為止。該些洞50可也可延伸穿 過(guò)至少一部份的平臺(tái)凸緣40以便將凸架46固定在凸緣40上。適合將底板凸架46經(jīng)山該 些洞50而連接到平臺(tái)凸緣40上的連接件44可包含，例如，以下至少-一者銷(xiāo)(pin)、托架 (bracket)、螺栓(bolt)和螺絲(screw)。卞例來(lái)說(shuō)，該連接件44可包含一有螺紋的銷(xiāo)，其 具有-"頭部62(可固定在周?chē)辜?6的 59上)以及-'有螺紋的下端63(其恰可放
入該有螺紋的洞50中)，以將底板42固定在平臺(tái)26匕該底板42較佳是包含一種足夠強(qiáng)的材料使其可被磨制成能經(jīng)由該些洞50而被固定到平臺(tái)26 ....匕的形狀，且不會(huì)出現(xiàn)龜裂或 破損。
—種基板處理設(shè)備l()()包含一腔室1()2，其內(nèi)配有一基板支撐件2()，支撐件....匕有一
架設(shè)在--平臺(tái)26上的可拆卸的靜電吸座24，如圖5所示。該平臺(tái)26包含--外殼80，其適 以保護(hù)一部份的靜電吸座24使不受工藝環(huán)境的影響。該外殼8()可保護(hù)其內(nèi)的組件，例如 電子連接器、氣體管、及流體信道。平臺(tái)26更包含-'平臺(tái)凸緣40，其自外克80的頂部往外 延伸以提供該靜電吸座24 —突出的支撐。該平臺(tái)外殼80可包含一種可耐基板處理的腐蝕 性環(huán)境的金屬，例如其可為不銹鋼或鈦。該平臺(tái)26也可包含在外殼80與腔室102之間延 伸的平臺(tái)管柱。在所示實(shí)施方式屮，此平臺(tái)管柱包含一折管(bel low) 84和一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的可 移動(dòng)柱82。平臺(tái)外殼80安裝至可移動(dòng)柱82，而馬達(dá)(圖中未示)用來(lái)升高或降下該可移 動(dòng)柱82，并因ffi]升高或降K處理腔室102中的基板支撐件2()。在一實(shí)施方式中，該折管M 包含 ---------邊緣焊接的不銹鋼折管。該折管84的上方邊緣被焊接到平臺(tái)外殼80目.折管84的下
方邊緣被固定到腔室的底墻U()--匕。在底墻U()與折管84的接口間安裝有一()形環(huán)。電 子連接器、氣體管、及流體信道等可通過(guò)折管84以保護(hù)其不受工藝環(huán)境的影響。
靜電吸座24可更包含其它能改善基板處理的組件，例如，熱耦33(其的溫度感應(yīng) 端被嵌埋在靜電盤(pán)27內(nèi))，如圖2所示。熱耦33可連接到溫度監(jiān)測(cè)器上，例如腔室控制器 200 ....匕，以監(jiān)控工藝期間靜電吸座24與基板22的溫度。靜電吸座24也可包含一熱傳氣體
埤U 38，其位在靜電盤(pán)27的承接表面34上以傳送-一熱傳氣體(例如，氬氣)到基板22的 背側(cè)。熱傳氣體埠口 38 nj饋送氣體到形成在承接表面3/1內(nèi)的饋送信道內(nèi)，并nj經(jīng)tii氣體 管72而連接至熱傳氣休供應(yīng)源(未示出)。氣休連接器74可插入個(gè)舒電盤(pán)27內(nèi)來(lái)界定出 熱傳氣體通過(guò)靜電盤(pán)27內(nèi)的氣體路徑，并提供具有欲求流速的該熱傳氣體至支撐表面34。 在-'實(shí)施方式中，該平臺(tái)26更包含-'傳熱板56，其可接觸靜電吸座24的背側(cè)表 面47以來(lái)回靜電吸座24與下方基板22間來(lái)傳送熱能，藉以維持欲求的溫度。舉例來(lái)說(shuō)， 傳熱板56可包含--加熱或冷卻板。在一實(shí)施方式中，傳熱板56可包含至少-一流體信道58， 熱傳流體可經(jīng)由此信道流動(dòng)來(lái)控制傳熱板56的溫度。熱傳流體由流體供應(yīng)源57來(lái)供應(yīng)， 該流體供應(yīng)源57經(jīng)由-一或多繞道平臺(tái)26的管柱51的管道61而連接到流體信道58。傳熱 板56較佳是在大部分的基板承接表面34 K方延伸(例如，基板承接表面34的至少約25% 至85%)，以提供基板22良好的熱交換。傳熱板56較好是由諸如金屬的類(lèi)的導(dǎo)熱材料制 成，例如至少以下一種材料銅、不銹鋼或鋁。可在底板42與傳熱板56之間設(shè)置一熱導(dǎo)體 86，以提高其間的傳熱效果。熱導(dǎo)體86的形狀與傳熱板56的頂表面65及底板42的底表 面47 —致。在一實(shí)施方式巾，熱導(dǎo)體86包含一層間材料層，例如石墨。在一實(shí)施方式巾， 傳熱板56經(jīng)由彈簧83而安裝在平臺(tái)26上，其可將傳熱板56壓靠向底板42的底表面47， 藉以確保熱接觸良好。
設(shè)備100的一種實(shí)施方式包含一適合用來(lái)處理基板22的處理腔室102，如圖5所 不。所不設(shè)備l()()的一種特定實(shí)施方式適合處理諸如平導(dǎo)體晶圓的類(lèi)的基板22，也可被習(xí) 知技藝人士用來(lái)處理其它類(lèi)型的基板，例如，平板顯示器、聚合物面板或其它電子電路承接 結(jié)構(gòu)。設(shè)備1 ()()特別適合用來(lái)處理層,例如基板22上的耐蝕刻、含硅、含金屬、介電性和/或 導(dǎo)電S。設(shè)備100也可連接到含有且提供電、管路及設(shè)備100的其它支撐功能的平臺(tái)(未 示出)匕且可以是一種多腔室系統(tǒng)(未示出)的一部份。[0079] —般來(lái)說(shuō)，處理腔室1()2包含一封圍墻1()4,其包含一天花板1()6、多個(gè)側(cè)墻108及 -一底墻110，包圍出一處理區(qū)域112。操作時(shí)，經(jīng)由氣體供應(yīng)源120(其包括-一處理氣體源 122和一氣體分配器124)將工藝氣體引入到腔室102中。氣體分配器124 nj包括一或多信 道丄26 (其具有-一或多氣流閥i28和-一或多氣休出口 i30)環(huán)繞在基板22周邊，基板22被 固持在靜電吸座24的處理區(qū)域112內(nèi)?；蛘?氣體分配器124可包括一噴頭式的氣體分配 器(未示出)。用過(guò)的工藝氣體和工藝副產(chǎn)物可從排氣口 140被排出處理腔室102的外，該 排氣口 1.40可包括一排出埠口 144(用以自處理區(qū)域112接收已用過(guò)的工藝氣體并將氣體 傳送至排氣信道146)， 一節(jié)流陶148可控制處理腔室102內(nèi)的氣體壓力，以及-一或多抽氣泵 150。
工藝氣體可被氣體激發(fā)器154(其可耦接能量至處理腔室102內(nèi)的處理區(qū)域112 的工藝氣體)所激發(fā)，ffl]用以處里基板22。舉例來(lái)說(shuō)，氣體激發(fā)器154nj包括處理電極，其可 被電偏壓而能激發(fā)工藝氣休。該些處理電極可包括本身為--道墻i04(例如，腔室102的側(cè) 墻1()8)的電極,其可被電容耦接至另一電極，例如天花板1()6或是腔室102中的標(biāo)靶170。 標(biāo)靶170可相對(duì)丁'墻104而被電偏壓以激發(fā)腔室102內(nèi)的工藝1體，使能從標(biāo)靶170上將 材料濺鍍到基板22匕該些電極可被一直流電壓、高頻電壓(例如，射頻(RF)電壓)或其 的組合，所偏壓。
或者或除此外,氣體激發(fā)器1.54也可包括一天線(xiàn)，其包含誘導(dǎo)線(xiàn)圈164(其繞著腔 室102中心而為環(huán)形對(duì)稱(chēng))。誘導(dǎo)線(xiàn)圈164由凸架166所支撐，以使線(xiàn)圈164能與腔室側(cè)墻 108彼此分開(kāi)。在另一種實(shí)施方式中，氣體激發(fā)器154 nj包括一微波源和波導(dǎo)，以通過(guò)微波 能量在腔室i02上游的遠(yuǎn)程區(qū)將工藝氣休活化。也可環(huán)繞腔室i02(例如于腔室的天花板 上方，或是圍繞側(cè)墻1()8)設(shè)置額外的誘導(dǎo)線(xiàn)圈或電磁線(xiàn)圈(未示出)。 在-'種實(shí)施方式中，腔室102包含.'種能將材料濺鍍至基板22上的物理氣相沉積 室。在此實(shí)施方式中，該腔室包含一天花板1()6，其具有一濺鍍標(biāo)靶1.70(包含有材料可被濺 鍍至基板22上)。濺鍍標(biāo)靶170可相對(duì)于腔室中另--組件(例如，工藝擋板)而被氣體激 發(fā)器1.54(其可激發(fā)工藝氣體)施以電偏壓，并從標(biāo)靶170上濺鍍材料至禍板22上。當(dāng)使 用一濺鍍標(biāo)靶170時(shí)，該腔室也包含-一 L-型擋板174圍繞基板22的周?chē)?，以捕捉工藝沉積 物。此外，也nj使用一沉積環(huán)176和覆蓋環(huán)178來(lái)保護(hù)吸座24的邊緣及平臺(tái)凸緣40。 為了處理基板22，將處理腔室i02抽空并將其壓力維持在預(yù)定的次大氣壓 (sub-atmospheric pressure)。之后，以一基板傳輸器1 (SO (其可操作一機(jī)器手臂184使通 過(guò)腔室側(cè)墻108上的-'狹縫186)將-'基板22放置在基板支撐件20的靜電吸座24上。將 一升降銷(xiāo)系統(tǒng)190 (包含升降銷(xiāo)45)舉起穿過(guò)基板支撐件20 i:的多個(gè)洞41 ，來(lái)承接基板22。 將該些升降銷(xiāo)45降下，穿過(guò)相同的該些洞41而將基板22停放在基板支撐承接表面34上。 氣體分配器124可提供一處理氣體到腔室102屮且氣體激發(fā)器154可耦接能量到處理氣體 上以激發(fā)該氣體并處理基板22，例如，透過(guò)蝕刻基板22上的材料或以PVD或CVD來(lái)沉積材 料到基板22上。如果需要的話(huà)，在處理完基板22之后,可清潔該腔室，該氣體分配器124 可提供--內(nèi)含淸潔氣休的處理氣休到該腔室i02中并以氣休激發(fā)器154激發(fā)該淸潔氣休。 腔室102由一控制器2()()所控制，該控制器2()()包含可操作腔室102的組件來(lái)處理 腔室102內(nèi)的基板22的指令集的程序代碼。舉例來(lái)說(shuō)，該控制器200包含-'基板位置指令 集，用以操作以下一或多者靜電吸座24、升降銷(xiāo)45、和基板傳輸器180，以便將基板22放置在腔室102內(nèi)并設(shè)定一由電極電源160所供應(yīng)的吸附電壓來(lái)將基板22固持在靜電吸座 24上；一氣流控制指令集，以操作流量控制閥134來(lái)設(shè)定腔室102內(nèi)的氣體流量；一氣壓控 制指令集，以操作排氣節(jié)流閥M8來(lái)維持腔室102內(nèi)的壓力；一氣體激發(fā)器控制指令集，以 操作該氣休激發(fā)器i54來(lái)設(shè)定-一氣休激發(fā)電位；- -溫度控制指令集，以控制腔室i02內(nèi)的溫 度，例如控制供應(yīng)至傳熱板56的熱傳流體的供應(yīng)量，以及供應(yīng)至支撐承接表面34 ....匕的熱傳 氣體量；和-工藝監(jiān)控指令集，以監(jiān)控腔室102內(nèi)的工藝，例如經(jīng)由熱耦33來(lái)監(jiān)控溫度。 雖然已參考前述實(shí)施態(tài)樣對(duì)木發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，很明顯的，根據(jù)前面的描 述，許多替代性變化和變體對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明包含所有 落入所附權(quán)利要求
的精祌和范疇的內(nèi)的這樣的替代性變化和變體。
權(quán)利要求
一種在一處理腔室內(nèi)用以附接至一平臺(tái)的可拆卸的靜電吸座，該可拆卸的靜電吸座包括(a)一靜電盤(pán)，其包含一陶瓷主體，該陶瓷主體包含有一嵌埋于其中的電極、一基板承接表面、及一環(huán)形凸緣；(b)一底板，位在該靜電盤(pán)下方，該底板具有一周?chē)辜芤约耙坏妆砻妫以撝車(chē)辜苎由斐^(guò)該陶瓷主體的該環(huán)形凸緣；及(c)一密封組件，其包含一密封板和一同心密封環(huán)，該密封組件結(jié)合至該底板的該底表面。
2. 如權(quán)利要求
i所述的可拆卸的靜電吸座，其中該密封環(huán)包含以下至少-一者 一圓形環(huán)；或-/至少為約10厘米的內(nèi)徑及-'低丁'約18厘米的外徑。
3. 如權(quán)利要求
1所述的可拆卸的靜電吸座，其巾該密封板是:[)形，且其巾該D形包含一 連接到--半圓形周長(zhǎng)的平坦邊。
4. 如權(quán)利要求
3所述的可拆卸的靜電吸座，其屮該靜電吸座支撐在一平臺(tái)上，且其屮 該密封板的該D形的該平坦邊可作為能與該平臺(tái)內(nèi)-一相應(yīng)的平坦邊空穴相符的一對(duì)準(zhǔn)鍵。
5. 如權(quán)利要求
3所述的nj拆卸的靜電吸座，其中該D形密封板包含5個(gè)孔，該些5個(gè)孔 的形狀與位置可容許- 一或多個(gè)的氣休連接器、熱耦及電極柱通過(guò)。
6. 如權(quán)利要求
l所述的可拆卸的靜電吸座，其中每一該密封板和該密封環(huán)包含至少以 卜.者厚度低于約4毫米； 表面平坦度值低于約200微米；或平均粗糙度小于63。
7. 如權(quán)利要求
1所述的可拆卸的靜電吸座，其中每-一-該密封板和該密封環(huán)包含至少以 K一者表面平ft度在約25微米至約i25微米間；或 平均粗糙度小于32。
8. 如權(quán)利耍求1所述的可拆卸的靜電吸座，其中該底板包括-嘴側(cè)表向'，且該背側(cè)表 面具有一高起的中央突出物。
9. 如權(quán)利要求
8所述的可拆卸的靜電吸座，其中該高起的中央突出物包括至少以下-一種特性由一環(huán)形凹槽所環(huán)繞；或 該高起的中央突出物為D形。
10.- —種基板支撐件，包含(a) 如權(quán)利要求
1所述的該可拆卸的靜電吸座；(b)11. 一種基板處理腔室，包含如權(quán)利要求
l()所述的該基板支撐件,且更包含一氣體供 應(yīng)源以提供- 一處理氣體到該腔室內(nèi)、- 一氣體激發(fā)器以激發(fā)該氣體、和一排氣埠U以將該氣體排出至該腔室外。
12.13. 如權(quán)利要求
12所述的密封組件，其中該密封環(huán)的該圓形環(huán)包含一至少為約l.O厘米 的內(nèi)徑及--少于約18厘米的外徑。
14. 如權(quán)利要求
12所述的密封組件,其屮該D形的密封板的該平坦邊可作為能與該平 臺(tái)內(nèi)相應(yīng)的-一平坦邊空穴相符的一對(duì)準(zhǔn)鍵。
15. 如權(quán)利要求
12所述的密封組件，其中每一該密封板與該密封環(huán)的厚度小f約4亳米。
專(zhuān)利摘要
提供一種可拆卸的靜電吸座其可被附接到處理腔室內(nèi)的平臺(tái)上。該吸座包含一靜電盤(pán)，該靜電盤(pán)具有一陶瓷主體(具有一電極嵌埋于內(nèi))。該吸座還具有一底板在該靜電盤(pán)下方，其下表面連接到一密封組件上，該密封組件包含一密封板和一密封環(huán)。該密封板及環(huán)被研磨以于該吸座與平臺(tái)間形成氣密式密封，以防止氣體從此區(qū)域中滲露出去或進(jìn)入此區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/683GKCN201436680SQ200790000096
公開(kāi)日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2007年10月12日
發(fā)明者C-H·蔡, S·V·杉索尼, V·D·帕科 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan