CN103117242B - 用于弹性体带的安装固定件及使用该安装固定件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包含安装固定件、多个机械紧固件和嵌入工具的套件，使得能够以使弹性体带的内应力释放的方式将弹性体带设置在围绕半导体衬底支撑件的安装槽中，导致弹性体带具有较长的运行寿命。用机械紧固件将该安装固定件固定到衬底支撑件上。将弹性体带围绕安装固定件的外周缘设置，并来回转动以释放该弹性体带的内应力。将该固定件倒转，并使该弹性体带垂直滑动离开该固定件并进入安装槽中。可以使用嵌入工具将该弹性体带全部嵌入到安装槽中。

Description

用于弹性体带的安装固定件及使用该安装固定件的方法
技术领域
本公开涉及用于围绕衬底支撑件安装弹性体带的安装固定件(fixture)及使用该安装固定件的方法。
背景技术
集成半导体电路已成为大多数电子系统的主要组成部分。这些微型电子设备可能包含成千上万的晶体管和其它电路，这些晶体管和其他电路组成微型计算机中央处理单元和其他集成电路的存储器和逻辑子系统。这些电路的低成本、高可靠性和高速度已使其成为调制解调器数码电子产品的普遍存在的特征。
集成半导体电路的制造通常在诸如平行板反应器或电感耦合等离子体反应器等反应性离子蚀刻系统中进行。一种反应性离子蚀刻系统可以由其中设置有上部电极或阳极和下部电极或阴极的蚀刻室组成。该阴极相对于阳极和容器壁负偏置。待蚀刻的晶片覆盖有合适的掩膜，并直接放置在阴极上。化学反应性气体(例如CF4，CHF3，CClF3，HBr，Cl2和SF6或它们的混合物与O2，N2，He或Ar)导入蚀刻室中，且保持通常在毫托级范围内的压强。该上部电极设置有气孔，使得气体能够通过该电极均匀地分散到该室中。在该阳极和阴极之间建立的电场将反应性气体电离，形成等离子体。通过与活性离子的化学相互作用，以及通过离子撞击晶片表面传递动量，对该晶片表面进行蚀刻。由电极产生的电场将离子向阴极吸引，导致该离子基本沿垂直方向撞击该表面，使得该方法产生出界限清楚的垂直的蚀刻侧壁。
用于反应离子蚀刻的等离子体是高度腐蚀性物质并且暴露于等离子体的腔室组件表面会很快退化。腔室组件的这种退化是高代价的，并能导致腔室组件的污染或正在该腔室处理的衬底的污染。这种退化使得污染的腔室组件需要更换和/或该污染的腔室组件需要清洁。腔室组件的该类更换和/或清洁导致处理腔室的停机时间的产生。
包括用于静电夹持衬底的静电卡盘(ESC)的衬底支撑件是一种这样的腔室部件，即其会由于暴露于等离子体环境而退化。这些类型的衬底支撑件通常包括一些彼此连接的部件。例如，支撑件可以包括由合适的粘合剂彼此连接的冷却板、加热元件和/或陶瓷板。为了尽量减少起因于暴露到等离子体环境的退化，通常围绕这些部件布置弹性体带，以保护该粘合剂，使其不直接暴露在等离子体环境中，如共同拥有的美国专利No.7,431,788中所描述的。然而，随后该弹性体带就直接暴露于等离子体环境，并因此而退化。弹性体带也会因受到运行状态下的挤压力作用而退化。
围绕衬底支撑件设置弹性体带的方式也会在弹性体带内产生局部的压力，从而导致弹性体带在暴露于等离子体环境时更易于退化。通常，用手围绕衬底支撑件将弹性体带设置成五角星形模式。这样的设置模式在弹性体中产生高度局部化的应力区，该应力区是弹性体中较弱的区域并且在暴露于等离子体环境时会承受更大的质量损失，通常会导致弹性体的开裂。
因此，需要有一种围绕衬底支撑件安装弹性体带使得该弹性体带对起因于暴露到等离子体环境中的退化显示出增强的抗性的方法。
发明内容
本发明公开了一种围绕衬底支撑件安装弹性体带，使该弹性体带对起因于暴露到等离子体环境和挤压力的退化具有增强的抗性的弹性体带安装固定件。因此，使用本发明公开的安装固定件围绕衬底支撑件安装的弹性体带具有较长的运行寿命，从而降低更换弹性体带所需要的频率。本发明还公开了使用该弹性体带安装固定件围绕衬底支撑件安装弹性体带的方法。
附图说明
图1示出了适于等离子体蚀刻半导体衬底的处理腔室的横截面视图。
图2示出了其中具有安装槽的衬底支撑件的横截面视图。
图3示出了弹性体带安装固定件的透视图。
图4示出了弹性体带安装固定件的剖视图。
图5示出了用于将弹性体带安装固定件固定到衬底支撑件上的机械紧固件的透视图。
图6示出了使用机械紧固件固定到衬底支撑件上的安装固定件的横截面视图。
图7示出了使用机械紧固件固定到衬底支撑件上的安装固定件的横截面视图，其中，围绕该安装固定件的外周缘配置有弹性体带。
图8示出了如何使用安装固定件将弹性体带插入衬底支撑件的安装槽的横截面视图。
图9A示出了用于将弹性体带完全嵌入到安装槽的嵌入工具的透视图。图9B示出了嵌入工具和嵌入到衬底支撑件的安装槽中的弹性体带的俯视图。
图10示出了嵌入工具如何能够将弹性体带完全嵌入到安装槽的横截面视图。
具体实施方式
用于反应性离子蚀刻处理腔室的衬底支撑件通常包括含有静电夹持层的下电极组件，在等离子体处理腔室中的处理过程中，衬底或者晶片被夹持在该静电夹持层上。该下电极组件还可以包括连结到温度受控基座板上的各个层。例如，该组件可以包括：含有粘性地连结到加热器板上侧的一个或多个静电电极的上部陶瓷层，粘性地连结到加热器板的底部的一个或多个加热器，以及粘性地连结到该加热器和加热器板上的温度受控基座板(以下简称为冷却板)。为了保护暴露于等离子体(plasma-exposed)的粘性连结层，可以围绕衬底支撑件的连结层设置包含弹性体带的边缘密封物。
图1示出了用于蚀刻衬底的示例性等离子体反应器10的横截面视图。如图1所示，等离子体反应器10包括等离子体处理腔室12，设置在腔室12上方以产生等离子体的天线，该天线通过平面线圈16实现。RF线圈16通常是通过RF发生器18经由匹配网络(未示出)激励的。这样的腔室被称为感应耦合等离子体(ICP)腔室。为了向腔室12内部供给处理气体，设置优选地包括多个孔的气体分配板或喷头14，以便将气体源材料(例如蚀刻剂源气体)释放到位于喷头14和支撑在包含下部电极组件28的衬底支撑件100上的半导体衬底或晶片30之间的RF-感应等离子体区域中。虽然图1示出了感应耦合等离子体反应器，但等离子体反应器10可以包括其他的等离子体产生源，如电容耦合等离子体(CCP)产生设备、微波等离子体产生设备、磁控管等离子体产生设备、螺旋波等离子体产生设备、或其他合适的等离子体产生设备，在此情况下，天线省去。
也可以通过其他装置将气体源材料引入到腔室12中，该其他装置如延伸穿过顶壁的一个或多个气体喷射器和/或设置到腔室12的壁中的气体喷射口。当蚀刻穿过铝合金之一或铝时，蚀刻剂源化学品包括，例如，诸如Cl2等卤素和BCl3。也可以使用其他的蚀刻剂化学品(例如，CH4，HBr，HCl，CHCl3)以及用于蚀刻特征侧壁钝化的聚合物物质，如烃类、碳氟类、和氟碳氢类化合物。这些气体也可以与可选的惰性和/或非反应性气体一起使用。
在使用中，将晶片30引入到由腔室壁32所定义的并设置在下部电极组件28上的腔室12。晶片30优选通过射频发生器24(通常还通过匹配网络)偏置。晶片30可以包括在其上制造的多个集成电路(IC)。该些IC例如可以包括如PLA、FPGA和ASIC等逻辑器件或如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、或只读存储器(ROM)等存储器设备。当施加RF功率时，反应物(由源气体形成)蚀刻晶片30的暴露表面。可能是易挥发的副产物然后通过排出口26排放。处理完成后，可以对晶片30进行进一步的处理，并最终切分，从而将这些集成电路分成单个的芯片。
任何等离子体约束装置(未图示)、腔室壁32、腔室衬垫(未示出)和/或喷头14的暴露于等离子体的表面可以设置有等离子体喷涂涂层20，等离子体喷涂涂层20具有促进聚合物粘结性的表面粗糙度特征。此外，衬底支撑件100的暴露于等离子体的表面也可以设置有等离子体喷涂涂层(未示出)。以这种方式，基本上所有约束等离子体的表面将具有促进聚合物粘结性的表面粗糙度特性。通过这种方式，在反应器内的微粒污染就可以大大减少。
可以理解的是，反应器10也可用于金属的、电介质的和其他的蚀刻工艺。在等离子体蚀刻处理中，气体分配板可以直接位于ICP反应器中的介电窗之下的圆形板上，或者可以形成被称作平行板反应器的CCP反应器中的上电极组件的部分，其中，所述气体分配板是定位成平行于半导体衬底或晶片30的喷头电极。该气体分配板/喷头电极包含特定直径和空间分布的孔阵列，以优化待进行蚀刻的层的蚀刻均匀性，所述层例如，光致抗蚀剂层、二氧化硅层以及在晶片上的下伏层材料。
可以使用的示例性的平行板等离子体反应器是双频等离子体蚀刻反应器(参见，例如，共同拥有的美国专利No.6,090,304，其全部内容通过引用并入本文)。在这样的反应器中，可以将蚀刻气体从气体供给源供给至喷头电极，并且通过将不同频率的RF能量从两个RF源供给至喷头电极和/或下电极，可以在该反应器中产生等离子体。可替代地，喷头电极可以电接地，并且两个不同频率的RF能量可提供给下电极。
图2示出了衬底支撑件100的一部分的横截面视图，衬底支撑件100具有与位于安装槽内的暴露的连结层连结在一起的各种层，该安装槽适于容纳包括弹性体带的边缘密封物。衬底支撑件100还可以适于容纳多个机械紧固件。衬底支撑件100包括由金属或陶瓷制成的加热器板130。粘着性连结层120配置在加热器板130的下方并将加热器板130连结到冷却板110上。另一个粘着性连结层125配置在加热器板130的上方并将加热器板130连结到包括一个或多个静电夹持电极的陶瓷板135上。陶瓷板135和冷却板110可以具有延伸到加热器板130和连结层120，125的最外部分之外的部分，以形成安装槽145。加热器板130和连结层120，125的最外部分相对于彼此基本对齐。优选地，陶瓷板135相比于加热器板130和接合层120，125有较大的直径。
在一种实施例中，可以通过在冷却板110中设置流体通道(未示出)，使温度受控的液体能够通过该流体通道循环，从而将冷却板110配置成能进行温度控制。冷却板110通常是作为等离子体腔室中的下部RF电极运行的金属基座板。冷却板110优选地包括阳极化铝或铝合金。然而，可以理解，可以使用任何合适的材料，包括金属材料、陶瓷材料、导电性材料和介电材料。在一种实施方式中，冷却板110由阳极化的机械加工的铝块制成。可替代地，冷却板110可以是其中和/或在其上表面上设置有一个或多个电极的陶瓷材料。此外，冷却板110从中心到外边缘或其横断面(diameter)优选具有均匀的厚度，并优选是圆形薄板。冷却板110可以包括一系列的通孔140以容纳将衬底支撑件100固定到处理腔室的机械紧固件。
加热器板130可以是金属板或陶瓷板的形式，至少一个膜加热器与该金属板或陶瓷板的底部耦合。膜加热器可以是箔层压体(未图示)，其包括第一绝缘层(例如，介电层)、电阻加热层(例如，一条或多条电阻材料带)和第二绝缘层(例如，介电层)。绝缘层优选由在宽的温度范围内能保持其物理、电气和机械性能，包括在等离子体环境中对腐蚀性气体有耐性的材料组成，该材料如Kapton或者其它合适的聚酰亚胺薄膜。电阻加热层优选由具有高强度的合金组成，例如由铬镍铁(Inconel)合金或其它合适的合金或抗腐蚀的且电阻加热的材料组成。通常情况下，膜加热器是以Kapton、铬镍铁合金和Kapton的层压板的形式存在，其具有总厚度为约0.005至约0.009英寸，更优选为约0.007英寸厚。
陶瓷层135优选为具有嵌入电极的陶瓷材料的静电夹持层，该嵌入电极由例如W、Mo等金属材料制成。另外，陶瓷层135从其中心到外边缘或横断面优选具有均匀的厚度，并且优选是适合用于支承200mm、300mm或450mm的直径的晶片的薄圆板。具有上部静电夹持层，加热器层和连结层的下部电极组件的细节公开在共同拥有的美国公布专利申请2006/0144516中，其中所述上部静电夹持层具有约0.04英寸的厚度，上部连结层具有约0.004英寸的厚度，所述加热器板包括约0.04英寸厚的金属或陶瓷板和约0.01英寸厚的加热器膜，并且下部连结层具有约0.013至0.04英寸的厚度。然而，可以选择不同厚度的夹持层、连结层、加热器层以获得所希望的处理结果。
粘结剂连接层120和125优选由诸如弹性硅树脂或硅树脂橡胶材料等低模量的材料制成。然而，可以使用任何合适的连结材料。可以理解的是，粘结剂层120和125的厚度可以根据所需的传热系数而变化。因此，其厚度可以是均匀的或者非均匀的，以根据粘着性连结层120和125的制造公差提供所需的热传递系数。通常，粘结层120和125的厚度将在其应用区域上加上或者减去指定的变量而变化。优选地，如果粘结层的厚度变化不超过1.5％，在衬底支撑件100的组件之间的传热系数会是基本均匀的。例如，对于包括半导体工业中所使用的电极组件的衬底支撑件，粘着性连结层120和125优选具有可以承受宽温度范围的化学结构。因此，可以理解的是，低模量的材料可以包括任何合适的材料或材料的组合，如与真空环境兼容和在高温下(例如，高达500℃)抗热降解的聚合物材料。在一种实施方式中，粘着性连结层120和125可以包括硅树脂(silicone)并且其厚度介于约0.001至约0.050英寸之间，更优选为约0.003至约0.030英寸之间。
如图2所示，冷却板110和陶瓷板135的一部分可延伸超出加热器板130、粘着性连结层120和125的最外部分，从而形成在衬底支撑件100的安装槽145。粘着性连结层120和125的材料通常不是耐半导体等离子体处理反应器的反应性蚀刻化学过程的，因此必须加以保护，以获得有效的操作寿命。为保护粘着性连结层120和125，已提出将弹性带形式的边缘密封件放置在安装槽145中，以形成紧密密封，从而防止腐蚀性气体侵入半导体等离子体处理反应器。参见，例如，共同拥有的美国公布申请2009/0290145和2010/0078899。
通常情况下，这样的弹性体带通过手动以五角星形的拉伸模式安装。换言之，弹性体带的一部分被嵌入安装槽，而弹性体带的另一部分，一般是离嵌入在安装槽的第一部分约144°的部分，被拉伸和嵌入到安装槽。对离先前嵌入的部分约144°的弹性体带的后续部分重复该拉伸过程，直到弹性体带完全嵌入到安装槽中。然而，这样嵌入弹性体带的方法导致在该弹性体带中的高度局部化应力区域。这些应力区域弱于弹性体带的其他区域，并且在暴露于等离子体环境时，会承受较大的质量损失。较大的质量损失进而导致弹性体带的退化，如开裂，从而需要更换弹性体带。
图3示出了可以用来减轻弹性体带的这种应力区域的安装固定件150。安装固定件150可以是环形的，并适于围绕半导体衬底支撑件将弹性体带安装在安装槽中。使用安装固定件150围绕衬底支撑件安装弹性体带将减少在弹性体带中的局部应力和减少在例如暴露在等离子体环境等操作条件下弹性体带的开裂的机会。这将导致比通过手动以五角星形的拉伸模式安装的弹性体带具有较长的运行寿命的弹性体带。安装固定件150包括多个径向延伸部分190，每一个部分都包括通孔200。这些径向延伸部分190适于在与所述半导体衬底支撑件中的安装孔相对应的位置容纳多个机械紧固件。优选地，安装固定件150包括四个径向延伸部分190。围绕安装固定件150的每一个径向延伸的部分190的间距没有特别限定，优选地，每个径向延伸部分190设置成与相邻的径向延伸部分190成约72°和108°角。可替代地，每个径向延伸部分190可以设置成与相邻的径向延伸部分190成约90°角。安装固定件150的内径112和外径114没有特别限定，只要将安装固定件150设置成尺寸与衬底支撑件的尺寸相适应即可。
图4示出了包括内侧部分155和外侧部分170的安装固定件150的横截面视图。内侧部分155适于定位在衬底支撑件100的外侧部分或上表面的外周的上方。例如，内侧部分155适于被容纳在衬底支撑件100的外侧部分或上表面的外周处的陶瓷层135上并接触陶瓷层135。内侧部分155可以包括在两个水平表面之间的凹部165，使得这些凹部165有助于安装固定件150与衬底支撑件100对准。内侧部分155的未凹陷部可以与陶瓷层135的外周接触。凹部165还使得安装固定件150的内侧部分155水平表面和陶瓷层135之间的接触可以最小化，以防止污染陶瓷层135，进而防止污染待处理的衬底或晶片。凹部165的深度没有特别限定，只要在设置为最靠近陶瓷层135的最外表面的内侧部分155的水平表面之间提供足够的间距即可。凹部165可具有约0.01-0.05英寸之间的深度。优选地，凹部165具有约0.025英寸的深度。内侧部分155的部分157是水平的突起部，其增加安装固定件150的刚性，使得固定件150在围绕衬底支撑件100安装弹性体带250的过程中不会弯曲。如果安装固定件150在安装过程中充分弯曲，弹性体带250可能会脱离固定件150或固定件150可能永久地扭曲，从而需要替换固定件150。外侧部分170包括垂直延伸部分180和包括通孔200的径向延伸部分190。垂直延伸部分180可以在其自由端包括成角度尖端185。优选地，成角度尖端185的角度是在大约10°-45°之间，最优选在约20°。外侧部分180的径向延伸部分190的通孔200适配成与冷却板110的通孔140对准。优选地，安装固定件150具有相对于内侧部分155的最内表面的内径112，相对于设计用于处理300mm直径的衬底或晶片的衬底支撑件，内径112在10.5至11.5英寸之间。优选地，内径112为约11.0英寸。优选地，安装固定件具有相对于垂直延伸部分180的最外表面的外径114，相对于设计用于处理300mm直径的衬底或晶片的衬底支撑件，外径114在约11.0至12.0英寸之间。优选地，外径114为约11.7英寸。相对于处理具有直径小于300mm(例如为200mm)或大于300mm(如450mm)的衬底或晶片，相应地调整安装固定件150的直径。外径114也可以通过弹性体带250的直径和该带的拉伸公差来确定。
优选地，安装固定件150是由低摩擦的塑料材料制成，该塑料材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或碳氟化合物，例如，TEFLON(PTFE-聚四氟乙烯，由DuPont制造)。替代地，安装固定件150可以由诸如石英、陶瓷、金属或硅等其他材料制成。制造安装固定件150的方法没有特别限制。例如，安装固定件150可以通过机械加工起始材料块或环形片而制得。替代地，安装固定件150可以是注塑成型的。
图5示出了用于相对于衬底支撑件100旋转地(rotationally)约束安装固定件150的具有代表性的机械紧固件160。机械紧固件160可以是适于通过衬底支撑件100的通孔140和安装固定件150的通孔200装配的锁定销。优选地，机械紧固件160的形状是圆柱状或半圆柱状。机械紧固件160可以包括沿其长度方向有不同直径的多个部分。例如，但不限于，机械紧固件160的一个端部162可以包括最大的直径，机械紧固件160的一个端部166可以包括最小的直径并且中间部分164可以包括中等的直径。然而，机械紧固件160可设置成不同于圆柱形的形状，如方形、锥形或多边形。优选地，机械紧固件160的端表面167和168是凹陷的，并适于容纳将衬底支撑件100固定到诸如台或腔室壁等工件上的每个螺栓的头部。例如，如果将衬底支撑件100紧固到工件上的螺栓是圆顶形的，那么机械紧固件160的端面167和168可以以类似的圆顶形状或类似的凹面凹陷。如果将衬底支撑件100紧固到工件的螺栓是六角形形，那么机械紧固件160的端面167和168可以以类似的六角形形状凹陷。替代地，可通过按压工件和安装固定件150而不是通过对准的通孔200和140装配的锁定销，相对于衬底支撑件100旋转地约束安装固定件150。当通孔200和140对准时，机械紧固件160可插入穿过每组对齐的通孔200和140，使得相对于衬底支撑件100旋转地约束安装固定件150。机械紧固件160的尺寸没有特别限制，只要其安装时能够充分地旋转地约束安装固定件150即可。机械紧固件160从表面167至表面168的长度优选在约1-2英寸之间。更优选地，该长度为约1.4英寸。端部162优选地具有约0.3-0.5英寸的长度，更优选地，约0.375英寸的长度。端部166优选地具有约0.5-0.8英寸的长度，更优选地，约0.7英寸的长度。中间部分164优选地具有约0.2-0.4英寸的长度，更优选地，约0.3英寸的长度。这些部分的每一个的直径也没有特别限制，因此，只要端部162和166能够配合在冷却板110的通孔140内，并且只要中间部分164能够配合在安装固定件150的径向延伸部分190的通孔200内即可。
图6示出了本发明所公开的弹性体带的安装的方法的起始步骤的实施方式的横截面视图。具有每个机械紧固件160的最大直径的端部162被固定到冷却板110的每个通孔140中。接着，安装固定件150放置在衬底支撑件100的陶瓷层135上，使得具有通孔200的每个径向延伸部分190与放入冷却板110的每个通孔140的每个机械紧固件160对准，并且内侧部分155的未凹陷部分与陶瓷层135的外周接触。接着，安装固定件150就设置在陶瓷层135上，垂直延伸部分180的成角度的端部185面向离开陶瓷层135的方向，使得安装固定件150的通孔200围绕机械紧固件160的中间部分164设置。现在安装固定件150相对于衬底支撑100被旋转地约束。现在可以将弹性体带250围绕安装固定件150的垂直延伸部分180的外周放置，由面朝下的虚线箭头表示。
图7示出了本发明所公开的弹性体带的安装的方法的中间步骤的一实施方式的横截面视图。通过拉伸弹性体带250以适配该外周，从而将弹性体带250围绕垂直延伸部分180的最外周放置。优选地，弹性体带250围绕垂直延伸部分180的最外周放置时，不延伸超过其外周的2％，因为超过2％可能永久地改变其弹性。垂直延伸部分180的成角度尖端185有助于确保弹性体带250不被拉伸超过其外周的2％，以及促进弹性体带250滑动进入安装槽(如安装槽145)中。弹性体带250可以通过围绕安装固定件150来回旋转来缓解其局部的内部应力。弹性体带250可以围绕安装固定件150来回旋转至少约20°。优选地，弹性体带250围绕安装固定件150来回旋转至少约20°-90°，更优选地至少约180°。优选地，所述来回旋转进行至少两次，并且更优选地，至少4-5次。
图8示出了本发明所公开的弹性体带的安装的方法的中间步骤的一实施方式的横截面视图。在弹性体带250已经来回旋转并且其局部内部应力释放后，安装固定件150和机械紧固件160围绕安装固定件150的水平平面倒转180°并重新固定到衬底支撑件100上。换言之，安装固定件150和机械紧固件160上下翻转倒置，使得成角度尖端185面朝下并靠近安装槽145。内侧部分155的未凹陷部分与陶瓷层135的外周缘的上表面接触。然后，如朝下的虚线箭头所指示的，弹性体带250滑出安装固定件150的垂直延伸部分180，并进入安装槽145中。安装固定件150和机械紧固件160现在可以从衬底支撑件100去除。
当弹性体带250已经放置到安装槽145中时，可能需要按压弹性体带250使其进一步进入安装槽145中。图9A示出了可用于按压弹性体带250使其进一步进入安装槽的代表性嵌入工具300。嵌入工具300可以是小于4英寸宽的弯曲片，优选为约2英寸宽的弯曲片。嵌入工具300也可以小于4英寸长，优选约2英寸长。嵌入工具300也可以是小于1英寸厚，优选约0.3-0.5英寸厚。嵌入工具300可以由塑料、石英、陶瓷、金属、或硅制成。优选地，嵌入工具300由塑料，如聚醚醚酮(PEEK)或碳氟化合物，例如，TEFLON制成。嵌入工具300可以是正方形或矩形的形状。优选地，工具300的两个相对的侧表面301，302以凹陷的方式弯曲，以有助于弹性体带250的按压。如图9B所示，优选地，所述弯曲的侧表面301，302与衬底支撑件具有基本上相同的曲率半径。侧表面301可包括在其内侧部分的凹部305，在其外侧部分的径向延伸部分308。每个径向延伸部分308优选地包括适于将弹性体带250进一步按压进入到安装槽的凸起310。侧表面302可以包括一系列的凹口312。优选地，侧表面302包括三个凹口312，其等边地跨越侧表面302间隔开。侧表面302适于被按压跨越弹性体带250，以进一步将弹性体带250按压到安装槽中，从而确保弹性体带250基本上不延伸超出其所嵌入的安装槽。
图10示出了本发明所公开的弹性体带的安装的方法的最后步骤的一实施方式的横截面视图。在弹性体带250已经嵌入安装槽中后，嵌入工具300的侧表面301的径向延伸部分308的突起310可以沿着弹性体带250的朝外的表面移动以便按压弹性体带250并将弹性体带250进一步嵌入到安装槽中。之后，嵌入工具300的侧表面302可以沿着弹性体带250的朝外的表面和冷却板110的外表面移动，以确保弹性体带250基本上不延伸到其所嵌入的安装槽之外。
因此，一种围绕用于支撑等离子体处理腔室中的半导体衬底的衬底支撑件100的部分安装作为保护性边缘密封件的弹性体带250的方法可以总结如下：a)围绕安装固定件150的垂直延伸部分180设置弹性体带250，以及b)使弹性体带250滑动离开安装固定件150的垂直延伸部分180，并进入到适于容纳弹性体带250的衬底支撑件100中的安装槽145中。
该方法还可以在上述步骤a)前，可选地包括以下步骤：将衬底支撑件100固定到设置在处理腔室的内部或外部的工件上，如台或处理腔室壁；用至少一个机械紧固件160将安装固定件150固定到衬底支撑件100上，使得相对于衬底支撑件100，安装固定件150被旋转地约束，并且使得安装固定件150的垂直延伸部分180离开衬底支撑件100。该方法还可以在如上所述的步骤a)和b)之间，可选地包括以下步骤：围绕安装固定件150的垂直延伸部分180旋转弹性体带250；定位安装固定件150使得安装固定件150的垂直延伸部分180面向衬底支撑件100；并且在安装固定件150的垂直延伸部分180面向衬底支撑件100时，将安装固定件150固定到衬底支撑件100上。该方法还可以在如上所述步骤b)后，可选地包括以下步骤：将工具300朝弹性体带250按压，并且将弹性体带250压进安装槽145中，使得弹性体带250完全嵌入到安装槽145中。
应注意，当衬底支撑件100设置在处理腔室的内部或外部时，通过上面所述的方法围绕衬底支撑件安装弹性体带250。由于易于安装，优选地衬底支撑件100设置在处理腔室外时，围绕衬底支撑件100安装弹性体带250。例如，当在处理腔室外部时，衬底支撑件100可以机械地紧固到工件上，如台上，以便安装弹性体带250。当在处理腔室内部时，衬底支撑件100也可以被机械地紧固到工件上，如腔室壁上，以便安装弹性体带250。
上述的方法可以用弹性体安装套件进行，该弹性体安装套件包括：a)多个机械紧固件，每个包括至少三个具有不同直径的部分；b)环形安装固定件，其包括适于定位在衬底支撑件的最外层的顶表面上的内侧部分和包绕该内侧部分的外侧部分，该外侧部分包括适于容纳弹性体带的垂直延伸部分和适于容纳多个机械紧固件的径向延伸部分；和c)弯曲的嵌入工具，其适于将弹性体带按压进衬底支撑件内的安装槽中，该工具包括以凹陷方式弯曲的两个相对的表面，其中，一个弯曲表面在其内侧部分包括凹部，在其外侧部分包含径向延伸的部分，每个径向延伸部分包含突起；并且其中，相对的弯曲表面包含一系列的等边间隔开的凹口。
相比于较传统的“五角星形模式”，使用安装固定件150、机械紧固件160和嵌入工具300围绕衬底支撑件安装弹性体带，可以具有一些优势。例如，本发明所公开的安装的弹性体带可以对设置在诸如等离子体蚀刻腔室等腔室中的衬底支撑件提供增强的可维护性。该增强的可维护性源于对腐蚀性等离子体环境的增强的抗性，该腐蚀性等离子体环境导致弹性体带的减少趋势，从而在例如等离子体蚀刻等运行条件下开裂。按所公开的本发明安装的弹性体带的运行寿命是按较传统的“五角星形模式”安装的弹性体带的运行寿命的大约两倍。
弹性体带250可以由任何合适的半导体加工相容性材料制成。例如，弹性体带250优选地由能够被固化以形成含氟弹性体的可固化氟弹性体氟聚合物(FKM)制成，或者可以使用可固化全氟弹性体全氟聚合物(FFKM)。弹性体带250优选地由具有高的耐化学性、耐低温和高温的能力、耐等离子体反应器中的等离子体腐蚀、低摩擦、以及电绝缘和热绝缘性能的材料制成。优选的材料是全氟弹性体，该全氟弹性体具有包括但不限于60至85的邵氏(Shore)A硬度计硬度，以及包括但不限于1.9至2.1的比重，如可从Perlast有限公司获得的PERLAST。另一个带材是可从DuPontPerformance Elastomers(杜邦高性能弹性体公司)获取的KALREZ。PERLAST和KALREZ是FFKM弹性体。弹性体带250的形状不受特别的限制，弹性体带的横截面可以是圆形、方形或矩形。弹性体带250也可具有不规则形状的横截面，例如具有凹陷外表面的矩形横截面，如在2011年10月20日提交的共同拥有的美国专利申请序列No.13/277,873中所公开的。
可以理解，如本发明所公开的，使用安装固定件150、机械紧固件160和嵌入工具300围绕衬底支撑件安装弹性体带，包含这样安装的弹性体带的衬底支撑件可以适配在任何适于等离子体处理半导体衬底的新的处理腔室中，或者适用于改造现有的处理腔室。应理解的是，在特定的系统中，陶瓷板135、冷却板110和加热器板130的具体形状可根据卡盘、衬底和/或其它部件的布局不同而变化。因此，如图2、6-8和10所示的陶瓷板135、冷却板110和加热器板130的确切形状仅基于说明的目的而示出，并且不以任何方式对陶瓷板135、冷却板110和加热器板130的形状进行限制。也可以理解的是，如果需要，可以在衬底支撑件100被完全组装之前，将弹性体带250围绕衬底支撑件100设置。换言之，当陶瓷板135是衬底支撑件100的上表面时，或者加热器板130是衬底支撑件100的上表面时，可以将弹性体带250围绕衬底支撑件100设置。例如，可以在陶瓷层135安装于衬底支撑件100上之前，将弹性体带250围绕衬底支撑件100安装。因此，安装固定件150可以被设置在加热器板130上作为衬底支撑物100的上表面，加热器板130通常比陶瓷板135具有较小的直径。在这种情况下，安装固定件150的内径112等于或大于加热器板130的直径。
虽然已经结合本发明优选的实施方式描述了本发明，本技术领域的技术人员应理解，可以在不脱离所附的权利要求书中所定义的本发明的精神和范围的情况下，做出本文没有具体描述的添加、删除、修改、和替换。

Claims (20)

1.一种弹性体带的安装方法，所述弹性带系在用于等离子体处理腔室中支撑半导体衬底的半导体衬底支撑件的一部分的周围，用作保护性边缘密封件，该方法包括：
a)围绕安装固定件的垂直延伸部分设置弹性体带，所述垂直延伸部分适于容纳所述弹性体带，并且所述安装固定件包括多个径向延伸部分，所述多个径向延伸部分在与所述半导体衬底支撑件中的安装孔相对应的位置容纳多个机械紧固件；
b)使所述弹性体带滑动离开所述安装固定件的所述垂直延伸部分，并进入到所述半导体衬底支撑件中的适于容纳所述弹性体带的安装槽中。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，在步骤a)之前：将所述衬底支撑件固定到设置在所述等离子体处理腔室的外部的工件上。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，在步骤a)之前：将所述安装固定件固定到所述衬底支撑件上，使得所述安装固定件的所述垂直延伸部分面向离开所述衬底支撑件的方向。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述弹性体带属于含氟弹性体或全氟弹性体材料，所述方法还包括，在步骤a)与b)之间：围绕所述安装固定件的所述垂直延伸部分旋转所述弹性体带。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括，在步骤a)与b)之间：设定所述安装固定件使得所述安装固定件的所述垂直延伸部分面向所述衬底支撑件。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括，在步骤a)与b)之间：在所述安装固定件的所述垂直延伸部分面向所述衬底支撑件时，将所述安装固定件固定到所述衬底支撑件上。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括，在步骤b)之后：将工具朝所述弹性体带按压，并且将所述弹性体带压进所述安装槽中。
8.根据权利要求2所述的方法，其中将所述衬底支撑件固定到台上。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底支撑件设置在等离子体蚀刻腔室内。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底支撑件包括作为上表面的陶瓷板或者加热器板。
11.一种环形安装固定件，所述环形安装固定件适于围绕半导体衬底支撑件地将弹性体带安装在安装槽中，所述半导体衬底支撑件用于支撑等离子体处理腔室中的半导体衬底，所述环形安装固定件包括：
a)内侧部分，其适于设置在所述半导体衬底支撑件的上表面的外面部分上；
b)外侧部分，其包绕所述内侧部分，所述外侧部分包括适于容纳所述弹性体带的垂直延伸部分和适于在与所述半导体衬底支撑件中的安装孔相对应的位置容纳多个机械紧固件的多个径向延伸部分。
12.根据权利要求11所述的环形安装固定件，其中所述垂直延伸部分在其自由端有成角度的尖端。
13.根据权利要求11所述的环形安装固定件，其中所述安装固定件由塑料、石英、陶瓷、金属或硅制成。
14.根据权利要求11所述的环形安装固定件，其中所述安装固定件由塑料制成。
15.根据权利要求14所述的环形安装固定件，其中所述塑料包括碳氟化合物。
16.一种弹性体带安装套件，其包括：
a)环形安装固定件，其适于将弹性体带安装在围绕半导体衬底支撑件的安装槽中，该环形安装固定件包括：
适于定位在所述半导体衬底支撑件的上表面上的内侧部分和包绕所述内侧部分的外侧部分，所述外侧部分包括适于容纳弹性体带的垂直延伸部分和适于在与所述半导体衬底支撑件中的安装孔相对应的位置容纳机械紧固件的包括通孔的多个径向延伸部分；
b)弯曲的嵌入工具，其适于将所述弹性体带按压进所述衬底支撑件内的所述安装槽中，所述工具包括以凹陷方式弯曲的两个相对的表面，其中，一个弯曲表面在其内侧部分包括凹部，在其外侧部分包含径向延伸的部分，每个径向延伸部分包含突起；并且其中，相对的弯曲表面包含一系列的等边间隔开的凹口；和
c)多个机械紧固件，每个适于配合通过衬底支撑件的通孔和通过所述固定安装件的所述通孔。
17.根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，其中所述环形安装固定件的所述垂直延伸部分具有成角度的尖端。
18.根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，其中所述环形安装固定件由低摩擦塑料材料制成。
19.根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，其中所述环形安装固定件由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚四氟乙烯(PTFE)制成。
20.根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，其中所述弯曲嵌入工具由聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)制成。
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