CN109844928B - 具有v形密封带的陶瓷静电吸盘 - Google Patents

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Abstract

本文所述的实现方式提供包括密封带的基板支撑组件。密封带保护设置在静电吸盘(ESC)与基板支撑组件的冷却板之间的接合层。在一个示例中，基板支撑组件包括静电吸盘和冷却板。接合层将静电吸盘的底表面固定于冷却板的顶表面。接合层具有粘合层和密封带。密封带围绕并保护粘合层。密封带具有环形主体。环形主体具有顶表面，所述顶表面通过内表面和外表面连接至底表面。顶表面和底表面与内表面成小于85度的角度。外表面具有形成在其中的凹部。

Description

具有V形密封带的陶瓷静电吸盘
背景技术
技术领域
本文所述的实现方式总的来说涉及半导体制造，且更具体地涉及适用于高温半导体制造的基板支撑组件。
相关技术的描述
可靠地生产纳米和更小的特征是对于半导体器件的下一代超大规模集成电路(VLSI)和极大规模集成电路(ULSI)的关键技术挑战之一。然而，随着电路技术的限制被推动，VLSI和ULSI互连技术的尺寸缩小已对处理能力有额外的需求。在基板上可靠地形成栅极结构对于VLSI和ULSI的成功是重要的且对持续努力增加电路密度和单独基板和裸片的质量是重要的。
为了降低制造成本，集成芯片(IC)制造需要更高的产量以及来自每个经处理的硅基板的更好的器件产率和性能。常规的静电吸盘(ESC)通常接合到基板支撑组件中的冷却板。可用密封件保护所述接合。然而，由于ESC与冷却板之间的最小表面接触，密封件仅提供了边缘保护。一旦密封件受损(compromised)，由于氟自由基渗透蚀刻掉接合层，静电吸盘可能会遇到基板支撑组件内的接合问题。接合材料的损失加速了ESC与冷却板的分层(delamination)。此外，受损的密封件可能导致接合材料排出到处理体积中，从而导致腔室中的污染。腔室可能需要停机时间来修理或更换基板支撑组件，而影响到成本、产率和性能。
因此，需要改进基板支撑组件。
发明内容
本文所述的实现方式提供具有保护接合层的密封带的基板支撑组件。基板支撑组件包括：静电吸盘；所述静电吸盘具有工件支撑表面和底表面；冷却板，所述冷却板具有顶表面；和接合层，所述接合层固定所述静电吸盘的所述底表面和所述冷却板的所述顶表面。接合层具有粘合层和密封带，所述密封带围绕所述粘合层。密封带在静电吸盘与冷却板之间提供密封。密封带具有环形主体。主体具有内表面、顶表面和底表面、以及外表面，所述顶表面和所述底表面由所述内表面连接至所述顶表面。顶表面和底表面与内表面所成角度小于85度。外表面具有形成于所述外表面中的凹部(indent)。外表面将顶表面连接到底表面。
附图说明
为了可以详尽了解本发明的上述特征，可通过参考实现方式来对以上简要概述的本发明进行更为特定的说明，所述实现方式中的一些实现方式示于附图中，。然而，值得注意的是，附图只示出本发明的典型实现方式，但由于本发明可允许其他等效的实现方式，因此附图并不会视为对于本发明范围的限制。
图1是具有基板支撑组件的一个实施例的处理腔室的截面示意性侧视图。
图2A是用于基板支撑组件的密封件的俯视平面图。
图2B是沿图2A中的剖面线B-B所截取的密封件的截面图。
图3是基板支撑组件的局部截面示意性侧视图，其详细描述了设置在静电吸盘与冷却板之间的密封件的一个实施例。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的数字编号来代表附图中相同的元件。可以预期的是在一个实现方式中所揭露的元件可以有利地用于其他实现方式中而无需特定叙述。
具体实施方式
本文所述的实现方式提供包括密封带的基板支撑组件。密封带保护设置在静电吸盘(ESC)与基板支撑组件的冷却板之间的粘合层。密封带对于暴露在高温操作的ESC应用尤其有利。高温是指超过约150摄氏度(℃)的温度，例如超过约250摄氏度的温度，诸如约250摄氏度至约300摄氏度的温度。密封带设置在接合层的外周，以防止接合材料放气或被恶劣腔室环境攻击。密封带经配置具有增加的接触面积，以用于保持密封件的完整性和使用寿命。尽管下面所述基板支撑组件在蚀刻处理腔室中，但是基板支撑组件可用于其他类型的等离子体处理腔室中，诸如物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室、离子植入腔室等以及其中期望保护接合层的其他系统中。
图1是具有基板支撑组件126的示例性等离子体处理腔室100(所述示例性等离子体处理腔室被示为经配置为蚀刻腔室)的截面示意性侧视图。基板支撑组件126可用于其他类型的处理等离子体腔室中，例如等离子体处理腔室、退火腔室、物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室和离子植入腔室等以及其他其中期望有能力控制表面或工件(诸如基板)的处理均匀性的系统。在高温范围内控制针对基板支撑件的介电性质tan(δ)(即介电损耗)或ρ(即体积电阻率)且有利地实现了基板支撑件上的基板124的方位处理均匀性。
等离子体处理腔室100包括腔室主体102，腔室主体102具有包围处理区域110的侧壁104、底部106和盖108。注入装置112耦接至腔室主体102的侧壁104和(或)盖108。气体面板114耦接至注入装置112以允许将工艺气体提供到处理区域110中。注入装置112可以是一个或多个喷嘴或入口端口或者可替代地是喷头。处理气体以及任何处理副产物通过在腔室主体102的侧壁104或底部106中形成的排气口128从处理区域110中去除。排气口128耦接至泵送系统132，泵送系统132包括被用于控制处理区域110内的真空水平的节流阀和泵。
处理气体可被激发(energized)以在处理区域110内形成等离子体。可以通过将RF功率电容耦合或电感耦合至处理气体以激发处理气体。在图1所描绘的实施例中，多个线圈116设置在等离子体处理腔室100的盖108上方，并且通过匹配电路118耦接至RF电源120。
基板支撑组件126设置在注入装置112下方的处理区域110中。基板支撑组件126包括静电吸盘174和冷却板130。冷却板130由基底板176支撑。基底板176由处理腔室的侧壁104或底部106之一来支撑。基板支撑组件126可另外包括加热器组件(未图示)。此外，基板支撑组件126可包括设置在冷却板130与基底板176之间的设施板145和/或绝缘器板(未图示)。
冷却板130可由金属材料或其他合适的材料形成。例如，冷却板130可由铝(Al)形成。冷却板130可包括形成在其中的冷却通道190。冷却通道190可连接到传热流体源122。传热流体源122提供传热流体(诸如液体、气体或其组合)，传热流体循环通过设置在冷却板130中的一个或更多个冷却通道190。流过相邻冷却通道190的流体可经隔离而能够对静电吸盘174和冷却板130的不同区域之间的传热进行局部控制，这有助于控制基板124的横向温度分布。在一个实施例中，循环通过冷却板130的冷却通道190的传热流体将冷却板130维持在约90摄氏度至约80摄氏度之间或维持在低于90摄氏度的温度。
静电吸盘174包括设置在介电主体175中的吸附电极186。介电主体175具有工件支撑表面137和与工件支撑表面137相对的底表面133。静电吸盘174的介电主体175可由陶瓷材料(诸如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)或其他合适材料)制成。或者，绝缘体175可由聚合物(诸如聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮等)制成。
介电主体175还可以包括嵌入所述介电主体175中的一个或多个电阻加热器188。可提供电阻加热器188以将基板支撑组件126的温度升高到适于处理设置在基板支撑组件126的工件支撑表面137上的基板124的温度。电阻加热器188通过设施板145耦接至加热器电源189。加热器电源189可向电阻加热器188提供900瓦或更高的功率。控制器(未图示)可控制加热器电源189的操作，加热器电源189通常经设定以将基板124加热到预定温度。在一个实施例中，电阻加热器188包括多个横向分开的加热区域，其中控制器使得电阻加热器188的至少一个区域相对于位于其他区域中的一个或多个区域中的电阻加热器188能够被优先加热。例如，电阻加热器188可同心地布置在多个分开的加热区域中。电阻加热器188可将基板124维持在适于处理的温度。在使用升高的处理温度的一些实施例中，电阻加热器188可将基板124维持在约180摄氏度至约500摄氏度之间的温度。
静电吸盘174通常包括嵌入介电主体175中的吸附电极186。吸附电极186可经配置为单极或双极电极，或其他合适的布置。吸附电极186通过RF滤波器耦接至吸附电源187，吸附电源187提供RF或DC功率以将基板124静电固定于静电吸盘174的工件支撑表面137。RF滤波器防止用于在等离子体处理腔室100内形成等离子体(未图示)的RF功率损坏电气设备或在腔室外出现电气危险。
静电吸盘174的工件支撑表面137可包括气体通道(未图示)，所述气体通道用于向基板124与静电吸盘174的工件支撑表面137之间界定的间隙空间提供背侧传热气体。静电吸盘174还可包括用于容纳升降杆(未图示)的升降杆孔，所述升降杆用于将基板124升高到静电吸盘174的工件支撑表面137上方，以促进机器手传送进出等离子体处理腔室100。
接合层150设置在静电吸盘174与冷却板130之间。接合层150可由提供静电吸盘174和冷却板130的不同的热膨胀的数个层形成。接合层150包括粘合层(在图3中示出为308)和密封带140。密封带140经配置以保护粘合材料免受存在于处理区域110中的气体和等离子体，所述粘合材料形成设置在静电吸盘174与冷却板130之间的接合层150的粘合层。
图2A是密封带140的俯视平面图。密封带140具有环形主体201。环形主体201具有中心202，密封带140绕中心202是基本上一致的。环形主体201具有内表面212以及外表面210。环形主体201的外表面210具有直径208，直径208界定密封带140的外直径。在一个实施例中，直径208可以在约306mm至约310mm之间，诸如约308mm。在另一个实施例中，直径208可在约206mm至约210mm之间，诸如约208mm。在又另一个实施例中，直径208可在约456mm至约460mm之间，诸如约458mm。
密封带140可由软弹性体材料形成，例如具有约60至约80之间肖氏D硬度的软弹性体材料，诸如约72。密封带140可另外具有约10Mpa至约15Mpa之间的拉伸强度，诸如约11.1Mpa。形成密封带140的弹性体材料可在断裂之前伸长至其原始尺寸的约160％。密封带140可由高性能弹性体形成，诸如四氟乙烯/丙烯、全氟弹性体(如或Perlast)或其他合适的材料。在一个实施例中，密封带140由/>形成。密封带140的材料没有填料(void of fillers)并且是耐氟且耐氧的化学物质，以用于增强对破裂和等离子体自由基的抗性。没有填充材料防止常规填充密封件在填料材料边界处(在填料材料边界处基底弹性体被蚀刻掉)发生过早的破裂形成。在不存在填充材料的情况下，材料侵蚀率(erosion rate)可能增加，但较大的接触和没有裂缝有利地改进了密封带140的使用寿命。
图2B是沿图2A中的剖面线B-B所截取的密封带140的截面图。密封带140具有顶表面254和底表面252。顶表面254和底表面252由内表面212连接。假想法线253可设置在与内表面212成90°的位置。角度220可形成于假想法线253与底表面252之间。顶表面254可与底表面252类似地与假想法线253成角度。所成角度220可以是约10度至约30度之间，诸如约20度。因此，顶表面254和底表面252与内表面212所成角度221可为约100°至约120°之间，诸如大于约110°。顶表面254和底表面252可具有沿内表面212与外表面210之间的法线测得的长度262。长度262可在约1.55mm至约1.25mm之间，诸如约1.40mm。
外表面210可具有在顶表面254至底表面252之间延伸的高度264。高度264可以是在约2.075mm至约2.125mm之间，诸如约2.100mm。外表面210可具有形成在外表面210中的凹部230。凹部230可产生用于密封带140的V形剖面。凹部230可具有约0.30mm至约0.50mm之间的深度232，诸如约0.40mm。凹部230允许密封带140易于压缩以便于安装，且使顶表面254和底表面252以基本上平行的取向定向，所述取向使得当在静电吸盘174和冷却板130之间形成密封时、当设置在基板支撑组件217中时，增强与静电吸盘174和冷却板130的接触面积。在一个实施例中，密封带140关于使凹部230和内表面212分叉的一假想线对称。
现在将参照图3来论述在基板支撑组件127中使用密封带140。图3是基板支撑组件126的局部截面示意性侧视图，其详细描述了设置在静电吸盘174与冷却板130之间的密封带140的一个实施例。设置在静电吸盘174与冷却板130之间的接合层150可由不同的材料形成。电插座360可提供与嵌入到介电主体175中的电阻加热器188和吸附电极186的连接。电阻加热器188可将静电吸盘174的底部133加热到高于250℃的温度。接合层150可以延伸至静电吸盘174或冷却板130的约外直径352。接合层150是弹性的，以考虑静电吸盘174与冷却板130之间的热膨胀，以基本上防止破裂，并降低静电吸盘174从冷却板130分层的可能性。
接合层150包括至少一个粘合层308。粘合层308可由全氟化合物、硅树脂、多孔石墨、丙烯酸类化合物、全氟甲基乙烯基醚、烷氧基乙烯基醚、聚乙烯或其他合适的材料形成。粘合层308可具有约1mm至约5mm的厚度302，诸如约1.75mm。粘合层308可具有约0.1W/mK至约1W/mK之间的热导率，诸如约0.17W/mK。
槽口342在粘合层308的外周350与静电吸盘174的外直径352之间形成。密封带140的直径208小于静电吸盘174的外直径352。此外，密封带140的直径208小于冷却板130的外直径。密封带140绕粘合层308的外周350设置(即围绕粘合层308的外周350)。槽口342可调整尺寸以允许密封带140密封地接合静电吸盘174和冷却板130。尽管密封带140可以可选地在静电吸盘174与冷却板130之间形成真空紧密密封，但密封件的主要功能是保护粘合层308的所暴露的外周350免于受到处理区域110内的环境影响。
在一个实施例中，密封带140防止工艺气体暴露于基板支撑组件126的接合材料(粘合层308)。即，密封带140保护基板支撑组件126的内部部分免于暴露于等离子体环境。密封带140防止来自粘合层308的挥发的气体污染等离子体环境。密封带140保护粘合层308和基板支撑组件127的其他内部结构免受等离子体环境的影响。
密封带140可以是V形的。密封带140的形状提供用于密封的接触表面310，接触表面310基本上大于常规的O形环密封件。另外，V形提供更简易的密封带140安装。例如，相较于安装常规O形环所需的力，安装具有V形的密封带140所需的力减少了约40％。例如，在0℃下，密封带140的安装力约为0.63N/mm，而常规的O形环的安装力约为1.00N/mm。相较于传统O形环的接触面积，具有V形的密封带140的接触表面310基本上较大(在宽度方面上)。例如，密封带140的接触表面310比常规O形环的接触面积约大30％。随着温度从0摄氏度升高到50摄氏度，密封带140的接触表面310从约0.62mm增加到约0.74mm。
在安装之后，密封带140上的压缩负载随密封带140的温度而变化。在操作中，密封带140可被压缩多达20％。在较高温度下，即使在一定的侵蚀之后，密封带140的压缩的增加也改进了密封能力。密封带140的侵蚀曲线可表示密封带140的寿命。800RF小时和1700RF小时的侵蚀曲线显示出低磨损(wear)(所述磨损需要更换密封带140)。压缩负载不是线性的，因为密封带140的热膨胀使得密封带140的挤压增加，导致压缩负载增加。同时，密封带140的材料通过加热被软化并导致压缩负载降低。例如，在0摄氏度下，密封带140上的压缩负载为约0.23N/mm；在25摄氏度下，密封带140上的压缩负载增加至约0.26N/mm；并且在50摄氏度下，密封带140上的压缩负载降低至约0.15N/mm。
在金属鼓(metallic drum)上测试密封带140对初始破裂的抗性。在金属鼓上将密封带140拉伸28％。密封带140暴露于具有以重量比为196∶4流动的O2与CF4的等离子体。相较于由Fluoritz-T20、透明全氟弹性体(FFKM)B或D、白FFKM F、K或L(white FFKM F，K or L)、以及POR形成的密封带140，由Fluoritz-TR形成的密封带140展现出增加了100％的至破裂为止的寿命。此外，由于侵蚀引起的重量损失小于除了Fluoritz-T20之外的所有上述材料。有利的是，压缩负载和密封带140的材料显著减少了可使密封受损的破裂。例如，在320 RF小时和600 RF小时之后，由Fluoritz-TR形成的密封带140没有可见的侵蚀或破裂迹象。
有利地，具有V形的密封带140基本上防止密封件经受处理腔室中严酷的自由基化学物质而破裂或分解，诸如氟自由基穿透并蚀刻掉保护接合层的密封件。具有V形的密封带140基本上最小化ESC与冷却板之间的接合的分解，同时基本上防止从接合层放出的挥发物进入处理环境。因此，具有V形的密封带140防止腔室中的污染并且减少了腔室停机时间，这可影响工艺产率和操作成本。
虽然前面所述针对本发明的实现方式，但在不背离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其他与进一步的实现方式，且本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种基板支撑组件，包括：
静电吸盘，所述静电吸盘具有工件支撑表面和底表面；
冷却板，所述冷却板具有顶表面；以及
接合层，所述接合层固定所述静电吸盘的所述底表面和所述冷却板的所述顶表面，其中所述接合层包括：
粘合层；以及
密封带，所述密封带围绕所述粘合层并接触所述静电吸盘和所述冷却板，所述密封带具有环形主体，所述环形主体包括：
内表面；
顶表面和底表面，所述顶表面具有在水平方向上延伸的长度，所述底表面以距所述内表面超过110°的角度从所述内表面延伸，其中所述顶表面的所述长度的40％到60％配置为邻接所述静电吸盘的底表面；以及
外表面，所述外表面具有形成在所述外表面中的凹部，所述外表面将所述顶表面连接到所述底表面。
2.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述密封带进一步包括：
在306mm至310mm之间的直径。
3.如权利要求2所述的基板支撑组件，其中所述环形主体在断裂之前可伸长至160％。
4.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述环形主体具有在60至80之间的肖氏D硬度。
5.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述环形主体具有在10Mpa至15Mpa之间的拉伸强度。
6.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述环形主体由四氟乙烯/丙烯或全氟弹性体形成。
7.如权利要求6所述的基板支撑组件，其中所述密封带的材料是没有填料的并且是耐氟且耐氧的化学物质。
8.如权利要求1所述的基板支撑组件，其中所述密封带的直径小于所述静电吸盘的外直径。
9.如权利要求8所述的基板支撑组件，其中所述密封带的所述直径小于所述冷却板的外直径。
10.一种基板支撑组件，包括：
静电吸盘，所述静电吸盘具有工件支撑表面、吸盘直径和底表面；
冷却板，所述冷却板具有顶表面和冷却板直径；以及
接合层，所述接合层固定所述静电吸盘的所述底表面和所述冷却板的所述顶表面，其中所述接合层包括：
粘合层；以及
密封带，所述密封带围绕所述粘合层并接触所述静电吸盘和所述冷却板，所述密封带具有环形主体，所述环形主体具有外直径，所述外直径小于所述吸盘直径或所述冷却板直径，且所述外直径在306mm至310mm之间，由没有填料的全氟弹性体形成的所述环形主体具有在60至80之间的肖氏D硬度以及在10Mpa至15Mpa之间的拉伸强度，所述环形主体包括：
内表面；
顶表面和底表面，所述顶表面具有在水平方向上延伸的长度，所述底表面以距所述内表面超过110°的角度从所述内表面延伸，其中所述顶表面的所述长度的40％到60％配置为邻接所述静电吸盘的底表面；以及
外表面，所述外表面具有形成在所述外表面中的凹部，所述外表面将所述顶表面连接到所述底表面，其中所述凹部在所述密封带中形成具有V形的剖面。
11.如权利要求1或权利要求10所述的基板支撑组件，其中所述密封带的所述环形主体进一步包括：
剖面，所述剖面具有V形。
12.如权利要求1或权利要求10所述的基板支撑组件，其中在0摄氏度下所述密封带上的压缩负载为0.23N/mm，在25摄氏度下所述密封带上的所述压缩负载为0.26N/mm，并且在50摄氏度下所述密封带上的所述压缩负载为0.15N/mm。
13.如权利要求1或权利要求10所述的基板支撑组件，进一步包括：
槽口，所述槽口形成在所述粘合层的外周与所述静电吸盘的外直径之间，其中所述密封带设置在所述槽口中。
14.如权利要求1或权利要求10所述的基板支撑组件，其中所述凹部的深度在0.30mm至0.50mm之间。
15.如权利要求1或权利要求10所述的基板支撑组件，其中所述密封带是关于使所述凹部和所述内表面分叉的假想线对称的。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10943808B2 (en) * 2016-11-25 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Ceramic electrostatic chuck having a V-shape seal band
WO2019065710A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
US11626310B2 (en) * 2018-10-30 2023-04-11 Toto Ltd. Electrostatic chuck
CN110289241B (zh) * 2019-07-04 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 静电卡盘及其制作方法、工艺腔室和半导体处理设备
CN114342060A (zh) * 2019-07-29 2022-04-12 应用材料公司 具有改善的高温吸附的半导体基板支撑件
KR102188261B1 (ko) * 2019-08-02 2020-12-09 세미기어, 인코포레이션 기판 냉각 장치 및 방법
JP7319153B2 (ja) * 2019-09-24 2023-08-01 日本特殊陶業株式会社 保持装置
JP7362400B2 (ja) * 2019-10-01 2023-10-17 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
KR102344265B1 (ko) * 2019-12-11 2021-12-27 세메스 주식회사 본딩 보호 부재 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템
JP7445420B2 (ja) * 2019-12-23 2024-03-07 日本特殊陶業株式会社 半導体製造装置用部品
CN114464550A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 东京毅力科创株式会社 基片处理系统
JP7386189B2 (ja) * 2021-01-15 2023-11-24 日本特殊陶業株式会社 複合部材、保持装置、および接着用構造体
TWI776380B (zh) * 2021-01-29 2022-09-01 得立亞科技有限公司 用於靜電吸盤的介電材料貼合方法及其裝置
US20230118651A1 (en) * 2021-09-02 2023-04-20 Applied Materials, Inc. Replaceable electrostatic chuck outer ring for edge arcing mitigation
WO2024059276A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Lam Research Corporation Spring-loaded seal cover band for protecting a substrate support
WO2024097077A1 (en) * 2022-11-04 2024-05-10 Lam Research Corporation Electrostatic chuck e-seal with offset sealing surface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1439824A (zh) * 2003-03-26 2003-09-03 哈尔滨工业大学 金属橡胶密封环及其中弹性元件的制作方法
JP2003338536A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Kyocera Corp 静電チャック
JP2005038931A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Toto Ltd 静電チャック
JP2011216520A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板保持回転装置および基板処理装置
TW201637123A (zh) * 2015-03-20 2016-10-16 應用材料股份有限公司 以高溫聚合物接合劑接合至金屬基底的陶瓷靜電夾盤

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2081040A (en) * 1932-06-17 1937-05-18 J S Abercrombie Packing
US2204507A (en) * 1940-05-04 1940-06-11 Vickers Inc Sealing ring
US2326489A (en) * 1941-02-20 1943-08-10 Crane Packing Co Liquid seal
US2547185A (en) 1947-05-27 1951-04-03 Yuba Mfg Company Shaft seal
US3028166A (en) * 1957-10-09 1962-04-03 Chicago Rawhide Mfg Co Component gasket type seal
GB1025704A (en) * 1962-03-13 1966-04-14 Dowty Seals Ltd Improvements in sealing devices
US3447819A (en) * 1966-12-30 1969-06-03 Adolph W Borsum Push-pull connector having combined seal and locking ring
US3825272A (en) 1971-05-19 1974-07-23 Townsend Engineering Co Face seal for food processing equipment
DE2443918C2 (de) * 1974-09-13 1982-12-09 FAG Kugelfischer Georg Schäfer & Co, 8720 Schweinfurt In axialer Richtung geteilter Wälzlagerlaufring
JPS616393Y2 (zh) 1977-04-28 1986-02-26
DE3245338C2 (de) * 1982-12-08 1985-10-31 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim Dichtung
JPS619644U (ja) 1984-06-25 1986-01-21 株式会社 江沼チエン製作所 防水ロ−ラチエ−ン
US4934715A (en) * 1989-01-09 1990-06-19 Johnson Roy E Gasket for use with manhole covers
JP4452468B2 (ja) 2003-09-05 2010-04-21 株式会社山本水圧工業所 シールリング
US6946403B2 (en) * 2003-10-28 2005-09-20 Axcelis Technologies, Inc. Method of making a MEMS electrostatic chuck
DE102005031593A1 (de) 2005-07-06 2007-01-11 Schaeffler Kg Abdichtung für das Lagerauge eines Spannsystems
US7589950B2 (en) 2006-10-13 2009-09-15 Applied Materials, Inc. Detachable electrostatic chuck having sealing assembly
EP1967773B1 (fr) * 2007-03-07 2009-12-02 Le Joint Francais Joint en y, procédé de fabrication d'un tel joint et utilisation d'un tel joint pour réduire les efforts d'emboîtement d'un connecteur
JP5660753B2 (ja) 2007-07-13 2015-01-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマエッチング用高温カソード
EP2212593B1 (de) * 2007-10-29 2014-08-20 Ludwig Hiss Spreizdichtung, insbesondere für gase
CN102027574B (zh) 2008-02-08 2014-09-10 朗姆研究公司 等离子体处理室部件的保护性涂层及其使用方法
US9543181B2 (en) 2008-07-30 2017-01-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Replaceable electrostatic chuck sidewall shield
US8691702B2 (en) * 2011-03-14 2014-04-08 Plasma-Therm Llc Method and apparatus for plasma dicing a semi-conductor wafer
US9349621B2 (en) * 2011-05-23 2016-05-24 Lam Research Corporation Vacuum seal arrangement useful in plasma processing chamber
US9859142B2 (en) 2011-10-20 2018-01-02 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
US9869392B2 (en) * 2011-10-20 2018-01-16 Lam Research Corporation Edge seal for lower electrode assembly
US8677586B2 (en) * 2012-04-04 2014-03-25 Lam Research Corporation Installation fixture for elastomer bands and methods of using the same
KR20170109690A (ko) 2012-04-26 2017-09-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｅｓｃ 본딩 접착제 부식을 방지하기 위한 방법들 및 장치
US10808317B2 (en) * 2013-07-03 2020-10-20 Lam Research Corporation Deposition apparatus including an isothermal processing zone
JP6207988B2 (ja) * 2013-11-26 2017-10-04 株式会社ミツトヨ マイクロメータおよび測定器
US9583377B2 (en) 2013-12-17 2017-02-28 Lam Research Corporation Installation fixture for elastomer bands
DE102014112013A1 (de) * 2014-08-22 2016-02-25 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Dichtungsring zum axialen Abdichten von zwei axial relativ zueinander beweglich angeordneten Teilen und Dichtungssystem mit dem Dichtungsring
TWI613753B (zh) * 2015-02-16 2018-02-01 靜電吸附承盤側壁之改良密封件
JP6664298B2 (ja) 2016-09-09 2020-03-13 株式会社バルカー シール材
US10943808B2 (en) * 2016-11-25 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Ceramic electrostatic chuck having a V-shape seal band

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338536A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Kyocera Corp 静電チャック
CN1439824A (zh) * 2003-03-26 2003-09-03 哈尔滨工业大学 金属橡胶密封环及其中弹性元件的制作方法
JP2005038931A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Toto Ltd 静電チャック
JP2011216520A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板保持回転装置および基板処理装置
TW201637123A (zh) * 2015-03-20 2016-10-16 應用材料股份有限公司 以高溫聚合物接合劑接合至金屬基底的陶瓷靜電夾盤

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