靜電夾具組件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本文提供了用于基板處理的靜電夾具的實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，靜電夾具可包括：壓帶盤(pán)，所述壓帶盤(pán)用于支撐基板，所述壓帶盤(pán)由介電材料形成并且具有設(shè)置在所述壓帶盤(pán)內(nèi)、緊鄰所述壓帶盤(pán)的支撐表面的夾具電極，以當(dāng)所述基板設(shè)置在所述壓帶盤(pán)上時(shí)靜電地保持所述基板；基座，所述基座具有環(huán)，所述環(huán)從所述基座延伸以支撐所述壓帶盤(pán)；以及間隔件，所述間隔件設(shè)置在所述基座與所述壓帶盤(pán)之間，以將所述壓帶盤(pán)支撐在所述基座上方，以使得在所述壓帶盤(pán)與所述基座之間形成間隙，其中所述間隔件緊鄰所述壓帶盤(pán)的周緣支撐壓帶盤(pán)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】靜電夾具組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的靜電夾具構(gòu)造通常包含陶瓷盤(pán)(disc)或者壓帶盤(pán)(puck)，所述陶瓷磁盤(pán)或壓帶盤(pán)安裝在冷卻板或其他靜電夾具部件的頂上。然而，本發(fā)明人注意到通過(guò)以這種方式安裝所述陶瓷壓帶盤(pán)，從所述壓帶盤(pán)傳遞到所述冷卻板或其他靜電夾具部件的熱量限制所述壓帶盤(pán)可以升高到的溫度，從而限制設(shè)置在所述壓帶盤(pán)上的基板可以被加熱到的溫度，由此限制可以用于處理的工藝參數(shù)的可用窗口(available window)。
[0003]因此，本發(fā)明人提供了一種改進(jìn)的靜電夾具組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文提供了用于基板處理的靜電夾具的實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，靜電夾具可包括:壓帶盤(pán)，所述壓帶盤(pán)用于支撐基板，所述壓帶盤(pán)由介電材料形成并且具有夾具電極，所述夾具電極設(shè)置在所述壓帶盤(pán)內(nèi)、緊鄰所述壓帶盤(pán)的支撐表面，以當(dāng)基板設(shè)置在所述壓帶盤(pán)上時(shí)靜電地保持所述基板；基座和環(huán)，所述環(huán)從所述基座延伸以支撐所述壓帶盤(pán)；以及間隔件，所述間隔件設(shè)置在所述基座與所述壓帶盤(pán)之間，以將所述壓帶盤(pán)支撐在所述基座上方，以使得在所述壓帶盤(pán)與所述基座之間形成間隙。
[0005]在一些實(shí)施方式中，靜電夾具可包括:壓帶盤(pán)，所述壓帶盤(pán)用于支撐基板，所述壓帶盤(pán)由介電材料形成并且具有夾具電極，所述夾具電極設(shè)置在所述壓帶盤(pán)內(nèi)、緊鄰所述壓帶盤(pán)的支撐表面，以當(dāng)基板設(shè)置在所述壓帶盤(pán)上時(shí)靜電地保持所述基板；基座；環(huán)，所述環(huán)設(shè)置在所述基座頂上并且從所述基座延伸以形成空間，所述空間在所述基座上方并且在所述環(huán)內(nèi)；以及間隔件，所述間隔件設(shè)置在所述環(huán)與所述壓帶盤(pán)之間，以將所述壓帶盤(pán)支撐在所述基座上方，以使得在所述壓帶盤(pán)與所述基座之間形成包括所述空間的間隙，其中所述間隔件緊鄰所述壓帶盤(pán)的周緣支撐壓帶盤(pán)。
[0006]本發(fā)明的其他和進(jìn)一步實(shí)施方式描述如下。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]可以通過(guò)參照描繪于附圖中的本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式來(lái)理解于上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式在下文更詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施方式，并且因此不應(yīng)被視為本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效的實(shí)施方式。
[0008]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的適于與靜電夾具一起使用的處理腔室。
[0009]圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的至少一些實(shí)施方式的靜電夾具的剖面圖。
[0010]圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于與靜電夾具一起使用的基座組件的剖面圖。[0011]為了便于理解，已盡可能地使用相同的參考數(shù)字來(lái)標(biāo)示各附圖所共有的相同元件。附圖未按比例繪制并且為清楚起見(jiàn)可予以簡(jiǎn)化。一個(gè)實(shí)施方式的要素和特征結(jié)構(gòu)可以有利地并入其他實(shí)施方式而無(wú)需進(jìn)一步的詳述，除非與其他實(shí)施方式不相容或者明確地說(shuō)明與其他實(shí)施方式相反。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本文提供了用于基板處理的靜電夾具的實(shí)施方式。本發(fā)明的靜電夾具的實(shí)施方式可以有利地允許基板支撐部件(例如，所述壓帶盤(pán))和設(shè)置在所述基板支撐部件上的所述基板被加熱到較高的溫度，而不必增加所述處理腔室的內(nèi)部溫度。在其中本發(fā)明的靜電夾具是在配置用于執(zhí)行氮化工藝的處理腔室中使用的實(shí)施方式中，本發(fā)明人注意到，通過(guò)使壓帶盤(pán)維持在較高的溫度但不升高所述處理腔室的內(nèi)部溫度，含有等離子體的氨(NH3)可以用來(lái)替代傳統(tǒng)使用的氮(N2)等離子體，從而提供更高密度的等離子體，因此，提供更高密度的氮化膜。本發(fā)明的靜電夾具進(jìn)一步有利地提供基座組件，與傳統(tǒng)的基座組件相比，所述基座組件包括更少的零件、制造更廉價(jià)，以及更容易維護(hù)。
[0013]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的適于與本發(fā)明的靜電夾具一起使用的處理腔室100。所述處理腔室100可以單獨(dú)使用，或者作為集成的半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)或群集
工具的處理模塊，所述集成的半導(dǎo)體基板處理系統(tǒng)諸如是CENTURAli DPN柵極堆疊集成
的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，所述集成的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)可以從美國(guó)California (加利福尼亞州)Santa Clara (圣克拉拉市)的Applied Mterials, Inc.(應(yīng)用材料公司)購(gòu)得。所述處理腔室100可以是適用于半導(dǎo)體處理的任何類(lèi)型的處理腔室。適用于與本發(fā)明一起使用的示例性腔室是配置用于去稱(chēng)等離子體氮化(decoupled plasma nitridation, DPN)的任何腔室，所述腔室可以從加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司購(gòu)得。
[0014]所述處理腔室100 —般包括:腔室主體104，所述腔室主體104具有壁130和介電蓋120 (所述壁130和介電蓋120共同界定了處理容積);基板支撐件116，所述基板支撐件116設(shè)置在所述處理容積內(nèi)；以及控制器140。在一些實(shí)施方式中，所述壁130可以是導(dǎo)電的。在這些實(shí)施方式中，所述壁130可以f禹接至電氣接地(electrical ground) 134。
[0015]在一些實(shí)施方式中，所述介電蓋120可以是實(shí)質(zhì)上平坦的。所述處理腔室100的其他改型可以具有其他類(lèi)型的蓋，例如圓頂狀的蓋或者其他形狀。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)射頻線圈(圖示為兩個(gè)射頻線圈110、112)可以同軸地設(shè)置為緊鄰所述介電蓋120，以及配置成誘導(dǎo)地將射頻功率耦接至所述腔室主體104中，以由例如經(jīng)由氣體板138提供到所述處理腔室100的一種或更多種處理氣體形成等離子體155。各線圈的相對(duì)位置、直徑t匕，和/或每個(gè)線圈中的匝數(shù)可以各自按需要調(diào)整，以控制例如正在形成的所述等離子體的分布(profile)或密度。
[0016]一個(gè)或更多個(gè)射頻電源(圖示為一個(gè)射頻電源108)經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)115和射頻饋送結(jié)構(gòu)106提供射頻功率至所述射頻線圈110、112。雖然射頻電源108可以說(shuō)明性地能夠在50kHz至13.56MHz范圍內(nèi)的可調(diào)諧頻率下產(chǎn)生高達(dá)4000W的功率，但是其他頻率和功率也可以按需要提供用于具體應(yīng)用。
[0017]在一些實(shí)施方式中，所述匹配網(wǎng)絡(luò)115可包括功率分配器，以控制提供至各天線線圈的射頻功率的量(從而便于控制在對(duì)應(yīng)于內(nèi)部線圈和外部線圈的區(qū)域內(nèi)的等離子體特性)。雙線圈天線配置可以有利地提供對(duì)各區(qū)域內(nèi)氮?dú)庥昧康母倪M(jìn)控制。在一些實(shí)施方式中，所述功率分配器可以是單獨(dú)的部件并且不是所述匹配網(wǎng)絡(luò)115的一部分。
[0018]在一些實(shí)施方式中，所述射頻饋送結(jié)構(gòu)106被配置成以對(duì)稱(chēng)的方式提供射頻電流至射頻線圈，以使得所述射頻電流以相對(duì)于射頻線圈的中心軸幾何對(duì)稱(chēng)配置的方式耦接至各線圈。
[0019]在一些實(shí)施方式中，加熱元件121可以設(shè)置在所述介電蓋120的頂上，以便于加熱所述處理腔室100的內(nèi)部。所述加熱元件121可以設(shè)置在所述介電蓋120與所述第一和第二射頻線圈110、112之間。在一些實(shí)施方式中，所述加熱元件121可包括電阻加熱元件并且可以耦接至電源123 (諸如交流電源)，配置成提供足夠的能量用于控制所述加熱元件121的溫度。在一些實(shí)施方式中，所述加熱元件121可以是開(kāi)放斷開(kāi)型加熱器(open breakheater)。在一些實(shí)施方式中，所述加熱元件121可以包括非斷開(kāi)加熱器(no break heater)(諸如，環(huán)形元件)，從而便于所述處理腔室100內(nèi)的均勻等離子體形成。
[0020]在操作期間，基板114 (諸如半導(dǎo)體晶片或者適用于等離子體處理的其他基板)可以位于所述基板支撐件116上，并且處理氣體可以從氣體板138穿過(guò)進(jìn)入端口 126供應(yīng)以在所述腔室主體104內(nèi)形成氣體混合物150。通過(guò)從所述等離子源108施加功率至所述第一和第二射頻線圈110、112以及選擇性地所述一個(gè)或更多個(gè)電極(未示出)，所述氣體混合物150可以被激發(fā)為等離子體155。在一些實(shí)施方式中，來(lái)自偏壓源122的功率也可以提供至基板支撐件116?？梢允褂霉?jié)流閥(throttle valve) 127和真空泵136控制所述腔室主體104的內(nèi)部的壓力?？梢允褂秘灤┧霰?30的含液體的導(dǎo)管(未示出)控制所述腔室壁130的溫度。
[0021]所述基板114的溫度可以通過(guò)使所述基板支撐件116的溫度穩(wěn)定來(lái)控制。在一些實(shí)施方式中，熱控制氣體，例如諸如氦，可以從氣源148經(jīng)由氣體導(dǎo)管149供應(yīng)到在基板114的背側(cè)與設(shè)置在基板支撐件表面中的槽(未示出)之間界定的通道內(nèi)。所述熱控制氣體用于促進(jìn)所述基板支撐件116與所述基板114之間的熱傳遞。在處理期間，可以通過(guò)電阻加熱器(未示出)將所述基板支撐件116加熱至穩(wěn)態(tài)溫度，以及所述氦氣可便于對(duì)基板114的均勻加熱。使用這種熱控制，所述基板114可以維持在約O攝氏度至約550攝氏度的溫度。
[0022]所述控制器140包括中央處理單兀(central processing unit, CPU) 144、存儲(chǔ)器142、以及用于CPU144的支持電路146，并且所述控制器140便于對(duì)處理腔室100的部件的控制?？刂破?40可以是可在工業(yè)環(huán)境中用于控制各種腔室和子處理器的任何形式的通用計(jì)算機(jī)處理器中的一種。CPU144的存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)142可以是易得到的存儲(chǔ)器中的一種或更多種，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(random access memory, RAM)、只讀存儲(chǔ)器(readonly memory, ROM)、軟盤(pán)、硬盤(pán),或任何其他形式的數(shù)字存儲(chǔ)器(本地或遠(yuǎn)程)。所述支持電路146耦接至CPU144，用于以傳統(tǒng)的方式支撐所述處理器。這些電路包括高速緩沖存儲(chǔ)器、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路和子系統(tǒng)和類(lèi)似裝置。用于控制所述處理腔室100的部件或在所述處理腔室100內(nèi)執(zhí)行的工藝的算法可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器142內(nèi)作為軟件程序，可以如上所述的方式執(zhí)行或者調(diào)用所述軟件程序以控制所述處理腔室100的操作。所述軟件程序還可由遠(yuǎn)離由CPU144控制的硬件定位的第二 CPU (未示出)存儲(chǔ)和/或執(zhí)行。
[0023]所述基板支撐件116 —般包括基座119，所述基座119設(shè)置成緊鄰所述腔室主體104的壁(例如，底部125)并且配置成支撐靜電夾具117。在一些實(shí)施方式中，所述基板支撐件116可以包括電極118，所述電極118用于耦接至電源。例如，在一些實(shí)施方式中，當(dāng)將所述基板114靜電地保持至所述基板支撐件116時(shí)，所述電極118可以耦接至直流電源102，以提供夾具電壓至所述電極118。替代地或者結(jié)合地，所述電極118可以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)124耦接至射頻偏壓電源122。在一些實(shí)施方式中，所述直流電源102和所述射頻偏壓電源122可以耦接至設(shè)置在所述基板支撐件116中的不同電極。
[0024]參照?qǐng)D2，在一些實(shí)施方式中所述靜電夾具117—般可以包括:支撐件214，所述支撐件214配置成支撐壓帶盤(pán)202 ;以及間隔件240，所述間隔件240設(shè)置在所述支撐件214與所述壓帶盤(pán)202之間，以在所述壓帶盤(pán)202的底表面244與所述支撐件214的頂表面246之間提供間隙242。
[0025]所述支撐件214—般可以包括空心軸(hollow shaft)或管255，所述空心軸或管255支撐基座252。環(huán)254可以設(shè)置在所述基座252的頂上，在所述基座252上方延伸以在所述基座252上方和所述環(huán)254內(nèi)形成空間250。所述支撐件214可由任何適合的材料制造，例如諸如鋁的金屬、不銹鋼或類(lèi)似材料。在一些實(shí)施方式中，所述環(huán)254的頂部可包括輪廓(contour)或凹口(例如，凹口 261、256)，以便于將所述壓帶盤(pán)202耦接至所述支撐件214，同時(shí)維持在所述壓帶盤(pán)202與支撐件214之間的所需間隙242。雖然描述為單獨(dú)的部件(即，所述管255、基座252和環(huán)254)，但是這些部件中的任何兩個(gè)或更多個(gè)可以由單件材料制造，從而使得所述支撐件214具有更少的部件或者整體的設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施方式中，所述支撐件214可包括一個(gè)或更多個(gè)升降桿孔(圖示為一個(gè)升降桿孔230)，以允許升降桿(描述如下)穿過(guò)所述支撐件214和壓帶盤(pán)202，以便于將所述基板114運(yùn)送到所述靜電夾具117以及從所述靜電夾具117去除。
[0026]在一些實(shí)施方式中，所述支撐件214可包括一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管248，所述導(dǎo)管248設(shè)置在所述支撐件214內(nèi)以允許冷卻劑流動(dòng)穿過(guò)所述支撐件214，以便于維持對(duì)所述靜電夾具117的溫度的控制。所述導(dǎo)管248可以用任何適合于提供上述溫度控制的方式配置。例如，在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)管248可以設(shè)置在所述基座252內(nèi)，諸如如圖2所示。替代地或者結(jié)合地，在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)管可以設(shè)置在所述環(huán)254內(nèi)，或者延伸穿過(guò)所述環(huán)254，以便于對(duì)所述環(huán)254的溫度控制。
[0027]在一些實(shí)施方式中，所述支撐件214可包括一個(gè)或更多個(gè)通孔(圖示為兩個(gè)通孔218)，以允許緊固件219設(shè)置成穿過(guò)所述支撐件214，以便于將所述壓帶盤(pán)202固定到所述支撐件214。在一些實(shí)施方式中，所述支撐件214可包括空腔220，所述空腔220配置用于容納所述緊固件219，以使得當(dāng)將緊固件219緊固時(shí)，很少或沒(méi)有緊固件219的部分延伸超出所述支撐件214的表面。
[0028]所述緊固件219可以是適合在靜電夾具中使用的任何類(lèi)型的緊固件，例如螺釘。在一些實(shí)施方式中，所述緊固件可以包括第一端部237和第二端部239，所述第一端部237具有頭部236用于與工具界面連接，所述第二端部239具有螺紋部分217。在一些實(shí)施方式中，所述緊固件219可以是承載彈簧(springloaded)的，以便于提供足夠的力來(lái)將所述壓帶盤(pán)202固定到所述支撐件214 (例如，經(jīng)由設(shè)置在所述支撐件214頂上的夾環(huán)216，如下文所描述的)，同時(shí)不損壞所述支撐件214中的任何部件，例如諸如圖2所示。
[0029]在一些實(shí)施方式中，所述螺紋部分217可以配置成與螺紋通孔221界面連接以將所述壓帶盤(pán)202固定到所述支撐件214，其中所述螺紋通孔221形成在夾環(huán)216中。在該實(shí)施方式中，所述緊固件219可包括凸肩224，所述凸肩224配置成維持在所述夾環(huán)216與所述支撐件214之間的間隙259，以最小化在所述夾環(huán)216和/或壓帶盤(pán)202之間的熱傳遞，從而允許更有效地加熱所述壓帶盤(pán)202和維持較高的溫度，但不升高處理期間所述處理腔室的內(nèi)部溫度。
[0030]所述夾環(huán)216可以由適用于在處理期間固定所述壓帶盤(pán)202同時(shí)承受由于所述處理腔室(例如，如上所述的處理腔室100)內(nèi)的環(huán)境導(dǎo)致的退化的任何材料制造。例如，在一些實(shí)施方式中，所述夾環(huán)216可以由鈦(titanium，Ti)制造。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)所述鈦夾環(huán)216承受來(lái)自在所述處理腔室100內(nèi)的處理的退化，并且實(shí)際上減少或者消除由于處理造成的對(duì)所述基板和/或處理腔室部件的金屬污染。
[0031]在一些實(shí)施方式中，所述支撐件214可以包括導(dǎo)管222以與形成在所述壓帶盤(pán)202中的通孔225界面連接，以允許氣體流動(dòng)到所述基板114的背表面234，以便于監(jiān)控所述基板114是否充分地卡緊于所述壓帶盤(pán)202。在一些實(shí)施方式中，阻流器(flow plug)227可以耦接至所述導(dǎo)管222并且配置成與所述通孔225界面連接，以便于所述導(dǎo)管222與通孔225之間的固定耦接。在一些實(shí)施方式中，密封件223可以設(shè)置在所述導(dǎo)管223、所述阻流器227的一部分與所述壓帶盤(pán)225之間，以提供密封的安裝。所述密封件223可以是由任何適合的材料制造的。例如，在一些實(shí)施方式中，所述密封件223可以是金屬E型密封件(e-seal)，所述密封件包括諸如鎳鉻合金或類(lèi)似合金。雖然僅圖示一個(gè)導(dǎo)管223，但是所述支撐件214可包括任何數(shù)量的導(dǎo)管223，例如，諸如兩個(gè)或更多個(gè)。然而，本發(fā)明人注意到通過(guò)提供一個(gè)導(dǎo)管223，可以執(zhí)行對(duì)所述基板114卡緊的充分監(jiān)控，同時(shí)與利用多于一個(gè)或更多個(gè)(例如十個(gè)或者更多個(gè))導(dǎo)管222的傳統(tǒng)靜電夾具相比，降低了所述靜電夾具117的成本和復(fù)雜性。
[0032]所述壓帶盤(pán)202 —般是圓柱形的、板狀的構(gòu)件，所述構(gòu)件具有頂表面203和相對(duì)的底表面244，所述頂表面203用于在處理期間支撐和保持所述基板114，所述底表面244面向所述支撐件214。所述壓帶盤(pán)202可以具有圓周凹口(circumferential notch) 257,所述圓周凹口 257設(shè)置在所述頂表面203的周緣周?chē)耘c所述夾環(huán)216界面連接，以便于將所述壓帶盤(pán)202固定到所述支撐件214，如上所述。所述壓帶盤(pán)202可以由任何適合的工藝兼容(process-compatible)的、電絕緣的材料制造,例如,諸如具有高介電常數(shù)的材料。在一些實(shí)施方式中，所述壓帶盤(pán)202可以由陶瓷制造，諸如氮化鋁(AlN)。所述壓帶盤(pán)202包括夾具電極(例如，所述電極118),諸如包埋在所述壓帶盤(pán)202中的導(dǎo)電網(wǎng)孔(conductivemesh)?？梢杂弥绷麟妷?例如，來(lái)自直流電源102)激發(fā)所述電極118，以在所述基板114與所述壓帶盤(pán)202之間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，從而將所述基板114保持在所述壓帶盤(pán)202的頂表面203上。在一些實(shí)施方式中，所述電極118還可以用作射頻偏壓電極，并且可以耦接至射頻能量源(諸如，所述偏壓電源122)。在一些實(shí)施方式中，所述壓帶盤(pán)202可以進(jìn)一步地包括加熱器204，所述加熱器204嵌入在所述壓帶盤(pán)202中。在一些實(shí)施方式中，所述加熱器204可以布置在多個(gè)獨(dú)立可控的加熱區(qū)域中。當(dāng)存在加熱器204時(shí)，所述加熱器204可以包括一個(gè)或更多個(gè)加熱元件(例如，電阻加熱元件)，并且可以用于提供熱量到所述壓帶盤(pán)202，以及最終到所述基板114，以便于控制(與其他部件結(jié)合)所述基板114的溫度。
[0033]在一些實(shí)施方式中，所述壓帶盤(pán)202可包括一個(gè)或更多個(gè)特征結(jié)構(gòu)，以便于搬運(yùn)(handling)和/或處理所述基板114。例如，在一些實(shí)施方式中，可以提供一個(gè)或更多個(gè)升降桿孔232 (圖示為一個(gè)升降桿孔232)穿過(guò)所述壓帶盤(pán)202，以允許升降桿穿過(guò)所述壓帶盤(pán)202，以便于將所述基板114從所述壓帶盤(pán)202升高或下降。可以使用任何合適數(shù)量的升降桿孔，例如，諸如在所述壓帶盤(pán)202周?chē)舜碎g隔約120度設(shè)置的三個(gè)升降桿孔。
[0034]所述間隔件240 —般成形為環(huán)，并且將所述壓帶盤(pán)202支撐在所述支撐件214上方，以在所述壓帶盤(pán)202的底表面244與所述支撐件214的頂表面246之間提供間隙242。在一些實(shí)施方式中，所述間隔件240支撐在所述壓帶盤(pán)202的周緣260周?chē)乃鰤簬ПP(pán)202。在一些實(shí)施方式中，所述間隔件240可以設(shè)置在形成于所述環(huán)254表面中的凹口 256內(nèi)，以允許所述間隔件240牢固地位于所述支撐件214上。
[0035]本發(fā)明人注意到，通過(guò)在所述壓帶盤(pán)202的所述底表面244與所述支撐件214的頂表面246之間提供所述間隙242，可以減少?gòu)乃鰤簬ПP(pán)202至所述支撐件214的熱傳遞，從而使得所述壓帶盤(pán)202維持在較高的溫度，但不升高所述處理腔室的內(nèi)部溫度。因此，所述間隙242可以具有適合用于限制從所述壓帶盤(pán)202傳遞到所述支撐件214的所需熱量的任何尺寸。例如，在一些實(shí)施方式中，所述間隙242可以具有約1.25cm至約1.50cm的高度。
[0036]本發(fā)明人還注意到，在其中所述靜電夾具117是在配置用于執(zhí)行氮化工藝的處理腔室中使用的實(shí)施方式中，通過(guò)維持所述壓帶盤(pán)202在較高的溫度(例如，大于約350攝氏度，或者在一些實(shí)施方式中，約450攝氏度)但不升高所述處理腔室的內(nèi)部溫度，含有等離子體的氨(NH3)可以用來(lái)替代傳統(tǒng)使用的氮(N2)等離子體，從而提供更高密度的等離子體，因此，可以有利地獲得更高密度的氮化膜。
[0037]所述間隔件240可以由適合支撐所述壓帶盤(pán)202的任何工藝兼容的材料制造，例如，諸如鈦(Ti)。本發(fā)明人注意到，通過(guò)提供鈦間隔件240，可以在處理期間減少或者消除金屬污染。所述間隔件240可以具有適合支撐所述壓帶盤(pán)202的任何尺寸。例如，在一些實(shí)施方式中，所述間隔件240可以具有壓帶盤(pán)支撐表面，所述壓帶盤(pán)支撐表面具有約0.1Omm至約0.1lmm的寬度。本發(fā)明人注意到，通過(guò)提供具有小于傳統(tǒng)間隔件寬度的、具有壓帶盤(pán)支撐表面的間隔件240，在所述壓帶盤(pán)202與所述支撐件214之間的熱傳遞可以進(jìn)一步地減少。
[0038]在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)管262可以設(shè)置在管255內(nèi)，以容納一個(gè)或更多個(gè)資源導(dǎo)管(resource conduit)(圖示為三個(gè)資源導(dǎo)管206、208、210)，以便于將各種處理資源運(yùn)送到所述壓帶盤(pán)202。在一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)管262可以是足夠地大，以使得在所述導(dǎo)管262與管225之間維持間隙278，以便于將間隙242從所述壓帶盤(pán)202排除開(kāi)，以減少等離子體暴露于所述壓帶盤(pán)202的底表面244。在一些實(shí)施方式中，第一資源導(dǎo)管(例如，資源導(dǎo)管206)可以設(shè)置在導(dǎo)管262中并且耦接至形成在所述壓帶盤(pán)202中的通孔264，以提供氣體(例如，氦)，以便于冷卻所述基板114的背表面234。在一些實(shí)施方式中，第二資源導(dǎo)管(例如，資源導(dǎo)管208)可以設(shè)置在所述導(dǎo)管262中并且耦接至形成在所述壓帶盤(pán)202中的凹槽(recess) 266，以將熱電偶定位在所述壓帶盤(pán)202內(nèi)，從而監(jiān)控所述壓帶盤(pán)202的溫度。在一些實(shí)施方式中，第三資源導(dǎo)管(例如，資源導(dǎo)管210)可以設(shè)置在所述導(dǎo)管262中并且耦接至形成在所述壓帶盤(pán)202中的凹槽268，以提供從電源(例如，如上所述的直流電源102或者偏壓電源122)至所述電極118的耦接。在一些實(shí)施方式中，所述第三資源導(dǎo)管還可以用于將功率耦接至加熱器204?；蛘撸梢允褂貌煌馁Y源導(dǎo)管(例如，第四資源導(dǎo)管)。[0039]在一些實(shí)施方式中，絕緣塊212可以設(shè)置成緊鄰所述導(dǎo)管262的第一端部280，并且至少部分地在所述導(dǎo)管262內(nèi)，以便于將所述一個(gè)或更多個(gè)處理資源供給源(未示出)耦接至設(shè)置在所述導(dǎo)管262內(nèi)的所述導(dǎo)管(S卩，資源導(dǎo)管206、208、210)。所述絕緣塊可以是由任何適合的電絕緣材料制造的，例如，諸如陶瓷。在一些實(shí)施方式中，所述絕緣塊212可以包括凸緣270，所述凸緣270配置成與環(huán)213界面連接，以便于將所述絕緣塊212耦接至所述導(dǎo)管262。所述絕緣塊212可以具有在長(zhǎng)度上適合從所述凸緣到設(shè)置在所述導(dǎo)管262內(nèi)的所述絕緣塊212的第一端部282的任何尺寸。在一些實(shí)施方式中，所述長(zhǎng)度可以是約
2.0cm至約2.1cm0本發(fā)明人注意到，通過(guò)提供具有比傳統(tǒng)使用的絕緣塊更大的尺寸(即，上述長(zhǎng)度)的所述絕緣塊212，所述絕緣塊212可以提供從導(dǎo)管262到所述絕緣塊212的增加的熱傳遞量，從而提供對(duì)導(dǎo)管262的增加的冷卻，以及在所述處理資源供給源與所述資源導(dǎo)管(資源導(dǎo)管206、208、210)之間改善的連接性。
[0040]參照?qǐng)D3，所述基座119 一般包括外壁302、升降桿引導(dǎo)304和凹槽309，所述凹槽309配置成與所述支撐件214的管255界面連接(如上所述)。所述基座119可以由任何材料制造，例如金屬，諸如不銹鋼、鋁或類(lèi)似金屬。
[0041]所述外壁302可以耦接至處理腔室(例如，如上所述的處理腔室100)的壁(例如，所述底部125)并且配置成支撐所述靜電夾具117 (如上所述)。在一些實(shí)施方式中，所述外壁302的頂部邊緣303配置成將所述基座119耦接至所述支撐件214 (如上所述)。所述外壁302可以包括適合提供對(duì)所述靜電夾具117的支撐的任何厚度。例如，在一些實(shí)施方式中，所述外壁可以具有約0.86cm至約0.96cm的厚度。本發(fā)明人注意到，通過(guò)提供具有這種厚度的外壁302，可以將基座組件中其他傳統(tǒng)使用的部件(例如，襯墊、附加的裙部或類(lèi)似部件)排除在所述基座119之外，從而提供具有更少零件的基座119組件，因此制造更廉價(jià)。
[0042]在將基板從所述靜電夾具去除以及將基板運(yùn)送到所述靜電夾具(例如，基板114到靜電夾具117，如上所述)期間，所述升降桿引導(dǎo)304提供對(duì)所述升降桿308的引導(dǎo)。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或更多個(gè)襯圈(collar)(圖不為每個(gè)升降桿308有一個(gè)襯圈306)可以耦接至所述升降桿引導(dǎo)304，以提供在使用期間升降桿308的穩(wěn)定性。本發(fā)明人注意到，通過(guò)提供耦接至所述升降桿引導(dǎo)304的襯圈306，與用基板支撐件來(lái)提供穩(wěn)定化升降桿(例如，襯圈)的機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)的基座組件相比，可以需要更少的零件來(lái)提供升降桿308的穩(wěn)定性。
[0043]所述凹槽309包括壁310和底部311，并且所述凹槽309與所述支撐件214的管255界面連接(如上所述)。所述底部311包括一個(gè)或更多個(gè)通孔(圖示為三個(gè)通孔312)，每一個(gè)通孔具有耦接部(coupling) 313，所述耦接部313配置成將所述通孔312中的每一個(gè)通孔耦接至所述絕緣塊212的各導(dǎo)管(S卩，資源導(dǎo)管206、208、210)。
[0044]在一些實(shí)施方式中，可去除的裙部322是可去除地耦接至所述底部125，并且圍繞所述升降桿板316和軸318。提供可去除的裙部322允許接觸所述升降桿板316和軸318，以用于維修和/或保養(yǎng)。致動(dòng)器320耦接至所述軸318，并且控制所述軸318、升降桿板316和升降桿308的垂直運(yùn)動(dòng)。所述致動(dòng)器320可以是能夠提供這種運(yùn)動(dòng)的任何類(lèi)型的致動(dòng)器。在一些實(shí)施方式中，所述致動(dòng)器320是電動(dòng)化(motorized)的致動(dòng)器。本發(fā)明人注意至IJ，通過(guò)提供電動(dòng)化的致動(dòng)器來(lái)控制運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于傳統(tǒng)使用的(例如，氣動(dòng)的)致動(dòng)器，對(duì)所述軸318，升降桿板316和升降桿308的可控性得以改善。
[0045]因此，本文提供了靜電夾具的實(shí)施方式。本發(fā)明的靜電夾具的實(shí)施方式可以有利地允許基板支撐部件(例如，所述壓帶盤(pán))和設(shè)置在所述基板支撐部件上的所述基板被加熱到較高的溫度，而不必增加所述處理腔室的內(nèi)部溫度。在其中本發(fā)明的靜電夾具是在配置用于執(zhí)行氮化工藝的處理腔室中使用的實(shí)施方式中，本發(fā)明人注意到，通過(guò)使壓帶盤(pán)維持在較高的溫度但不升高所述處理腔室的內(nèi)部溫度，含有等離子體的氨(NH3)可以用來(lái)替代傳統(tǒng)使用的氮(N2)等離子體，從而提供更高密度的等離子體，因此提供更高密度的氮化膜。本發(fā)明的靜電夾具進(jìn)一步有利地提供基座組件，與傳統(tǒng)地使用的基座組件相比，所述基座組件包括更少的零件、制造更廉價(jià)，以及更容易維護(hù)。
[0046]盡管上述內(nèi)容針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，但是可以在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電夾具，包括: 壓帶盤(pán)，所述壓帶盤(pán)用于支撐基板，所述壓帶盤(pán)由介電材料形成并且具有設(shè)置在所述壓帶盤(pán)內(nèi)、緊鄰所述壓帶盤(pán)的支撐表面的夾具電極，以當(dāng)所述基板設(shè)置在所述壓帶盤(pán)上時(shí)靜電地保持所述基板； 基座，所述基座具有環(huán)，所述環(huán)從所述基座延伸以支撐所述壓帶盤(pán)；以及 間隔件，所述間隔件設(shè)置在所述基座與所述壓帶盤(pán)之間，以將所述壓帶盤(pán)支撐在所述基座上方，以使得在所述壓帶盤(pán)與所述基座之間形成間隙，其中所述間隔件緊鄰所述壓帶盤(pán)的周緣支撐壓帶盤(pán)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電夾具，其中所述間隔件是由鈦制造的。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電夾具，其中所述間隔件具有壓帶盤(pán)支撐表面，所述壓帶盤(pán)支撐表面具有約0.1Omm至約0.1lmm的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電夾具，其中所述間隙具有約1.25cm至約1.50cm的高度。
5.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，進(jìn)一步包括: 加熱器，所述加熱器嵌入在所述壓帶盤(pán)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電夾具，其中所述加熱器包括多個(gè)獨(dú)立可控的加熱區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，進(jìn)一步包括: 夾環(huán)，所述夾環(huán)設(shè)置在所述壓帶盤(pán)的外周緣的頂上并且耦接至所述基座的所述環(huán)，以將所述壓帶盤(pán)夾于所述基座。
8.如權(quán)利要求7所述的靜電夾具，其中所述夾環(huán)是由鈦制造的。
9.如權(quán)利要求7所述的靜電夾具，進(jìn)一步包括: 緊固件，所述緊固件用于將所述夾環(huán)耦接至所述基座，其中所述緊固件使所述夾環(huán)維持與所述基座間隔開(kāi)。
10.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，其中所述基座和所述環(huán)是由鋁或不銹鋼制造的。
11.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，其中所述基座和所述環(huán)是由單件的鋁或不銹鋼制造的。
12.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，進(jìn)一步包括: 管，所述管耦接至所述基座以支撐所述基座；以及 導(dǎo)管，所述導(dǎo)管設(shè)置在所述管內(nèi)以將處理資源發(fā)送到所述壓帶盤(pán)。
13.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，進(jìn)一步包括: 一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管，所述導(dǎo)管設(shè)置在所述基座內(nèi)以允許冷卻劑流動(dòng)穿過(guò)所述基座。
14.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，其中所述間隔件設(shè)置在所述壓帶盤(pán)與所述環(huán)之間。
15.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的靜電夾具，其中所述間隔件設(shè)置在所述壓帶盤(pán)與所述環(huán)之間，以使得所述壓帶盤(pán)不與所述環(huán)直接接觸。
【文檔編號(hào)】H02N13/00GK103650127SQ201280034367
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月1日
【發(fā)明者】伯納德·L·黃, 喬斯·安東尼奧·馬林, 松·T·阮 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司