CN111771273A - 具有陶瓷基板的多板式静电卡盘 - Google Patents

具有陶瓷基板的多板式静电卡盘 Download PDF

Info

Publication number
CN111771273A
CN111771273A CN201980014976.5A CN201980014976A CN111771273A CN 111771273 A CN111771273 A CN 111771273A CN 201980014976 A CN201980014976 A CN 201980014976A CN 111771273 A CN111771273 A CN 111771273A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
electrostatic chuck
disposed
top plate
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980014976.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王峰
基思·加夫
克里斯托弗·金博尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of CN111771273A publication Critical patent/CN111771273A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge clamping, e.g. clamping ring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

提供了一种用于衬底处理系统的静电卡盘。该静电卡盘包含：顶板，其被配置为静电夹持衬底并且由陶瓷形成；中间层，其被设置在所述顶板下方；以及基板，其被设置在所述中间层下方并且由陶瓷形成。所述中间层将所述顶板接合至所述基板上。

Description

具有陶瓷基板的多板式静电卡盘
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月23日提交的美国实用专利申请No.15/903,682的优先权。以上引用的申请的全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开内容涉及衬底处理系统的静电卡盘。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在该背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用以执行衬底(例如，半导体晶片)的蚀刻、沉积和/或其他处理。可在衬底上执行的示例性处理包含(但不限于)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理、物理气相沉积(PVD)处理、离子植入处理和/或其它蚀刻、沉积以及清洁处理。举例而言，在蚀刻处理期间，可将衬底设置在衬底处理系统中的静电卡盘(ESC)上，并且蚀刻衬底上的薄膜。
发明内容
提供了一种用于衬底处理系统的静电卡盘。该静电卡盘包含：顶板，其被配置为静电夹持衬底并且由陶瓷形成；中间层，其被设置在所述顶板下方；以及基板，其被设置在所述中间层下方并且由陶瓷形成。所述中间层将所述顶板接合至所述基板上。
在其他特征中，所述基板的陶瓷纯度大于或等于90％。在其他特征中，所述基板的陶瓷纯度大于或等于95％。在其他特征中，所述基板的陶瓷纯度大于或等于99.9％。
在其他特征中，所述基板包含基底层和被设置在所述基底层上的保护涂层。所述保护涂层被设置在所述基底层与所述中间层之间。
在其他特征中，所述基板包含第一部分和第二部分。所述第一部分从所述第二部分向上突出。所述中间层和所述顶板被设置在所述第一部分上。
在其他特征中，所述基板包含一个或多个气体通道。所述一个或多个气体通道被设置在所述顶板下方。
在其他特征中，所述基板包含第一层和第二层。所述第一层被设置在所述第二层上方。所述第一层包含第一组气体通道。所述第二层包含第二组气体通道。
在其他特征中，所述基板包含射频(RF)电极。在其他特征中，所述基板包含一个或多个气体通道。所述RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述一个或多个气体通道上方。
在其他特征中，所述基板包含第一部分和第二部分。所述第一部分从所述第二部分向上突出。所述多个RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述第一部分的径向外侧。
在其他特征中，所述静电卡盘还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上并且被至少部分设置于所述顶板的径向外侧。所述基板包含突出部分，其朝所述顶板向上延伸。所述突出部分使所述边缘环在所述基板上居中。在其他特征中，所述RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述边缘环下方。
在其他特征中，所述静电卡盘还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上，并以所述顶板为中心且在所述顶板的径向外侧。在其他特征中，所述静电卡盘还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上，且被至少部分设置在所述顶板的径向外侧。所述边缘环包含射频电极或静电夹持电极。在其他特征中，所述顶板包含一个或多个静电夹持电极。在其他特征中，所述顶板包含一个或多个加热元件。在其他特征中，所述基板包含一个或多个直流电极。
在其他特征中，所述基板包含冷却剂通道。在其他特征中，所述多个冷却剂通道中的至少一个呈双股配置。在其他特征中，所述多个冷却剂通道中的至少一个呈单股配置。在其他特征中，所述基板包含第一层和第二层。在其他特征中，所述冷却剂通道包含第一组冷却剂通道和第二组冷却剂通道。所述第一层包含所述第一组冷却剂通道。所述第二层包含所述第二组冷却剂通道。
在其他特征中，所述静电卡盘还包含从所述基板的底部延伸至所述顶板中的出口的气体通道，其中所述气体通道包含至少一种多孔介质。在其他特征中，所述静电卡盘还包含环形密封件，该环形密封件被设置在所述中间层的径向外侧，并为所述中间层提供保护。
在其他特征中，提供了一种衬底处理系统，并且其包含处理室、所述静电卡盘、温度传感器和控制模块。所述静电卡盘被设置在所述处理室内。所述静电卡盘包含温度调节元件。所述温度传感器被设置在所述顶板或所述基板中的至少一者中，且被配置为检测所述顶板的温度。所述控制模块被配置成接收所述温度传感器的输出，并基于所述温度传感器的输出来控制致动器的操作，以调节所述一个或多个温度调节元件的温度，以调节所述顶板或所述基板中的所述至少一者的温度。
在其他特征中，所述一个或多个温度调节元件包含加热元件、气体通道或冷却剂通道中的至少一者；并且所述致动器是功率源、冷却剂泵、气体泵或阀。在其他特征中，所述温度传感器被设置在所述基板中，并且被配置成检测所述基板的温度。
在其他特征中，所述衬底处理系统还包含边缘环和射频电极。所述边缘环被设置在所述基板上，且被至少部分设置于所述顶板的径向外侧。所述射频电极被设置在所述基板中，且在所述边缘环下方。所述温度传感器被设置在所述基板中，且被配置成检测所述基板的区域的温度。所述基板的所述区域位于所述边缘环下方。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1为根据本公开内容的实施方案的包含ESC的衬底处理系统的示例的功能框图；
图2为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例的截面侧视图，该ESC包含板、冷却剂通道、背侧气体通道、电极和端子；
图3为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例性的截面侧视图，该ESC包含具有多孔插件的气体通道、传感器、用于中间层和基板的顶部突出配置的密封件、以及静电端子；
图4为根据本公开内容的实施方案的说明升降销配置的ESC的部分的示例的截面侧视图；
图5为根据本公开内容的实施方案的ESC的冷却剂通道层的示例的顶部截面图；
图6为根据本公开内容的实施方案的ESC的冷却剂通道层的示例的顶部截面图；
图7为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例的截面侧视图，其包含边缘环并且说明边缘环的射频(RF)电极的端子；
图8为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例的截面侧视图，其说明ESC的顶板的RF电极的端子、或顶板与边缘环之间的间隙以及用于中间层与基板的周边配置的密封件；
图9为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例的截面图，其说明ESC的顶板的直流(DC)电极的端子；
图10为根据本公开内容的实施方案的ESC的部分的示例的截面图，其说明没有多孔插件的气体通道。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
ESC在衬底处理期间保持衬底。ESC在例如真空处理室中利用静电力将衬底保持定位。为了以静电方式将衬底夹持在ESC上并且同时冷却ESC，ESC可具有双板配置，其包含由介电材料形成的薄顶板和由一或多种金属和/或金属复合材料形成的主体(或厚)基板。按传统，顶板包含静电电极，并且可以由精确控制的陶瓷(即，具有大于或等于90％的陶瓷纯度)形成，以维持顶板的电性能。制造精确控制的陶瓷的厚板是困难的。因此，顶板通常是薄的(例如，0.25英寸的厚度)。通过形成金属或复合金属材料(例如，金属与陶瓷的组合)的基板，可轻易且廉价地制造基板。利用金属或复合金属材料形成和/或制造基板以包含冷却剂通道是廉价的。通过钎焊处理而将金属或复合金属板接合在一起也是容易的。
ESC的基板可用作电极并接收RF功率。例如，基板可包含由铝所形成的基底层且可连接至RF功率源，该基底层从该RF功率源接收RF功率。基板通常涂敷有例如薄陶瓷层以提供保护涂层，其避免在基板发生电弧。保护涂层可通过电化学阳极化处理而由氧化铝形成。较厚的涂层可通过热喷涂处理而形成。随着处理要求不断增加(包括要求更高的RF电压)，双配置会具有多种问题。需要提高的RF电压及离子能量以蚀刻或钻出具有高深宽比(例如60:1)的深孔和/或产生提高的等离子体密度并提供更快的蚀刻性能。
基板上的陶瓷涂层在高RF电压下可能断裂，高RF电压可能导致在基板发生电弧。陶瓷涂层可能因陶瓷涂层与基板的基底层(其由金属或复合金属材料形成)之间的热膨胀系数差异而破裂。这可能导致电弧发生并限制处理操作范围。并且，由于顶板和基板是由不同材料形成的，因此热膨胀系数是不同的。因此，顶板和基板随着温度变化而以不同速率进行膨胀和收缩。这可能导致顶板和基板之间的错位以及热应力，尤其是在经历操作温度的大的和/或快速的变化时。此外，由于基板是由导电材料(即，金属或复合金属材料)所形成，因此基板用作单个电极，其限制对于横向地跨越基板的RF电压的控制。
本文所述的示例提供了ESC。这些ESC包含能够在没有上述问题的情况下处理高RF电压的多板配置。这些ESC中的每一个都包含顶板和基板，两者都由陶瓷形成。通过形成陶瓷顶板和陶瓷基板，使得顶板和基板的热膨胀系数之间的差异最小化，并因此使顶板和基板之间的热失配(thermal mismatch)相较于具有双板配置的传统ESC而减少。并且，通过使热膨胀系数的差异最小化，使得基板的涂层肇因于热应力的高电压断裂和/或破裂的风险相比于传统ESC减小和/或消除。因此，使得ESC的可用操作温度范围增大。
图1为包含ESC101的衬底处理系统100。可将ESC101配置为相同于或相似于本文所公开的ESC中的任一者。虽然图1显示电容耦合等离子体(CCP)系统，但本文所公开的实施方案适用于变压器耦合等离子体(TCP)系统、电子回旋共振(ECR)等离子体系统、感应耦合等离子体(ICP)系统和/或包含衬底支撑件的其他系统与等离子体源。这些实施方案适用于PVD处理、PECVD处理、化学增强等离子体气相沉积(CEPVD)处理、离子植入处理、等离子体蚀刻处理和/或其他蚀刻、沉积和清洁处理。
ESC101包含顶板102和基板103。板102、103两者都由陶瓷形成，且不含金属。在一实施方案中，板102、103两者都由精确控制(即，具有大于或等于90％的纯度)的陶瓷形成。陶瓷的纯度可根据应用不同而改变。举例而言，板102、103的陶瓷纯度可大于或等于90％。在一实施方案中，板102、103的陶瓷纯度大于或等于95％。在另一实施方案中，板102、103的陶瓷纯度大于或等于99.9％。如下文进一步描述的，基板103可完全由陶瓷形成，或者可包含由陶瓷以外的材料所形成的薄保护涂层。薄保护涂层的示例显示于图2中。举一些示例而言，板102、103可由氧化铝(A12O3)、氮化铝(A1N)、碳化硅(SiC)和/或其他陶瓷材料形成。薄保护涂层可由A1N、氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)和/或其他合适材料形成。以下参照图1-10中所示的示例进一步描述所公开的ESC的板102、103、其他顶板和基板以及其他特征。虽然图1-10的ESC各自显示为具有某些特征而不具有其他特征，但可修改ESC中的每一个以包含本文及图1-10中所公开的特征中的任一者。
虽然ESC101被显示为被安装在处理室的底部且不被配置为旋转的，但ESC101和本文所公开的其他ESC可被安装于处理室的底部或顶部，且可被配置为将在衬底处理期间进行旋转的旋转卡盘。ESC如果安装在处理室的顶部，则可具有相似于本文所公开的ESC的构造，但上下颠倒且可包含周边的衬底保持、夹持和/或卡持硬件。
衬底处理系统100包含处理室104。ESC101被包围在处理室104内。处理室104还包围其他部件(例如上电极105)并容纳RF等离子体。在操作期间，衬底107被设置在ESC101的顶板102上，且被静电夹持在ESC101的顶板102上。
仅举例而言，上电极105可包含喷头109，其将气体导入并分配。喷头109可包含杆部111，该杆部包含连接于处理室104的顶部表面的一端。喷头109一般为圆柱形，并且从杆部111的相对端(其位于与处理室104的顶部表面相隔开的位置)径向往外延伸。喷头109面对衬底的表面包含多个孔，处理气体或清扫气体经由这些孔流过。替代地，上电极105可包含传导板，且气体可经由另一方式导入。板102、103中的一或两者可用作下电极。
板102、103中的一或两者可包含温度控制元件(TCE)。举例而言，图1显示包含TCE110且用作加热板的顶板102。将中间层114设置于板102、103之间。中间层114可将顶板102接合至基板103。举例而言，中间层可由适于使顶板102接合至基板103的黏合材料形成。基板103可包含一或多个气体通道115和/或一或多个冷却剂通道116，其用于使背侧气体流至衬底107的背侧且使冷却剂流过基板103。
RF产生系统120产生并输出RF电压至上电极105和下电极(例如，板102、103中的一或两者)。上电极105和ESC101中的一者可以是DC接地、AC接地或处于浮动电位。仅举例而言，RF产生系统120可包含产生RF电压的一或多个RF产生器122(例如，电容耦合等离子体RF功率产生器、偏压RF功率产生器和/或其他RF功率产生器)，该RF电压是通过一或多个匹配和分配网络124馈送至上电极105和/或ESC101。举例而言，显示等离子体RF产生器123、偏压RF产生器125、等离子体RF匹配网络127和偏压RF匹配网络129。等离子体RF产生器123可以是高功率RF产生器，其产生例如6-10千瓦(kW)或更大的功率。偏压RF匹配网络将功率供应至RF电极，例如板102、103中的RF电极131、133。
气体传送系统130包含一或多个气体源132-1、132-2、...、以及132-N(统称为气体源132)，其中N为大于零的整数。气体源132供应一或多种前体及其气体混合物。气体源132还可供应蚀刻气体、载气和/或清扫气体。也可使用汽化的前体。通过阀134-1、134-2、...、以及134-N(统称为阀134)以及质量流量控制器136-1、136-2、...、以及136-N(统称为质量流量控制器136)将气体源132连接至歧管140。将歧管140的输出馈送至处理室104。仅举例而言，将歧管140的输出馈送至喷头109。
衬底处理系统100还包含冷却系统141，其包含温度控制器142，可使温度控制器142连接至TCE110。在一实施方案中，不包含TCE110。虽然与系统控制器160分开显示，但温度控制器142可实现为系统控制器160的一部分。板102、103中的一或两者可包含多个温度控制区域(例如4个区域，其中这些区域中的每一个都包含4个温度传感器)。
温度控制器142可控制TCE110的操作，并因此控制TCE110的温度，以控制板102、103及衬底(例如，衬底107)的温度。温度控制器142和/或系统控制器160可通过控制由气体源132中的一或多者流向气体通道115的流动而控制流至气体通道115以冷却衬底的背侧气体(例如氦)的流率。温度控制器142也可与冷却剂组件146连通以控制通过通道116的第一冷却剂的流动(冷却流体的压力和流率)。第一冷却剂组件146可接收来自贮存器(未图示)的冷却流体。例如，冷却剂组件146可包含冷却剂泵和贮存器。温度控制器142操作冷却剂组件146以使冷却剂流过通道116，以冷却基板103。温度控制器142可控制冷却剂流动的速率以及冷却剂的温度。基于来自处理室104内的传感器143的所检测到的参数，温度控制器142控制供应至TCE110的电流及供应至通道115、116的气体和/或冷却剂的压力和流率。温度传感器143可包含电阻式温度装置、热电偶、数字温度传感器和/或其他合适的温度传感器(例如，其中一些在图3中显示为温度传感器290)。在蚀刻处理期间，在高功率等离子体存在下，可将衬底107加热一预定温度(例如120摄氏度(℃))。流过通道115、116的气体和/或冷却剂流使基板103的温度降低，从而使得衬底107的温度降低(例如由120℃冷却至80℃)。
阀156和泵158可用于从处理室104排空反应物。系统控制器160可控制衬底处理系统100的部件，其包含控制所供应的RF功率电平、所供应的气体的压力和流率、RF匹配等。系统控制器160控制阀156和泵158的状态。机械手170可用于传送衬底至ESC101上以及从ESC101移除衬底。例如，机械手170可在ESC101与加载锁172之间传送衬底。可通过系统控制器160控制机械手170。系统控制器160可控制加载锁172的操作。
功率源180可提供功率(包含高电压)至电极182，以将衬底静电夹持在顶板102上。功率源180可由系统控制器160控制。
阀、气体和/或冷却剂泵、功率源、RF产生器等可被称为致动器。TCE、气体通道、冷却剂通道等可被称为温度调节元件。
现在参照图2，其显示包含顶板202、中间层204和基板(或底板)206的ESC的部分200。顶板202经由中间层204而接合至基板206上。如图所示，基板206可具有保护涂层(或最上层)208。如上所述，板202、206可由陶瓷形成，而保护涂层208可由A1N、氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)形成。通过利用陶瓷和/或相同材料以形成板202、206两者以及保护涂层208，使得板202、206与保护涂层208的热膨胀系数之间的差异最小化。这使保护涂层208的高电压断裂和/或破裂最小化和/或消除。换言之，使得相对应的隔离电压(standoff voltage)增大。
在所示的示例中，顶板202包含静电夹持电极210，其可从功率源180接收功率。可使静电夹持电极210连接至端子，端子可被连接至功率源180。包含用于静电夹持电极的端子的示例性绝缘塔(有时称为“柱”)显示于图3中。
基板206包含射频(RF)电极212。RF电极212可从端子214接收功率，端子214可被连接至偏压RF匹配网络129。将端子214设置于绝缘塔216中，绝缘塔216从基板206的底部延伸至RF电极212。可将RF电极212设置于基板206的顶表面附近和/或设置为与基板206的顶表面相隔在预定距离内。可以不同图案径向地横跨基板206而设置RF电极212。也可将相对应的端子设置于各种图案中。举例而言，这些端子可与彼此等距地相间隔、设置于距相应的ESC的中心相等径向距离处、且设置于沿着一或更多圆的点之处。
RF电极212以及本文所公开的其他RF电极(其可设置于顶板、基板和/或边缘环中)可独立地进行控制(即，彼此独立地接收功率)，或成组地进行控制(即，二个或更多RF电极在相同时段期间且从相同功率源接收功率)。当独立控制时，RF电极可在不同时间启用和停用，且接收不同的电压和电流电平。当不独立供电时，在相同群组中的RF电极可在相同时间启用、在相同时间停用、且接收相同的电压和电流电平。RF电极的群组可独立地进行控制。所述的RF电极图案和控制对ESC的整个顶表面的温度提供增强控制，并因此对衬底处理期间的衬底温度提供增强控制，且对ESC和衬底的整个顶表面的RF功率和电压提供增强控制，从而提供蚀刻和/或沉积处理的增强控制。
可将RF电极212中的一或多个(212a)设置于部分218中，部分218自基板206的基底层219向上突出。基板206可包含保护涂层208和基底层219。基板206可具有一或多个平坦的顶表面且包含一或多个台阶。在所示的示例中，基板206具有从部分218下降至基底层219的单一台阶。部分218具有最上(或顶)表面221，且基底层219在凸缘225处具有最上(或顶)表面223。可在形成基板206期间对表面221、223的粗糙度进行控制，以进一步控制例如顶板202与基板206之间的热能传递。部分218具有比基底层219的外直径小的外直径，且部分218的外直径小于顶板202的外直径。顶板202具有比基板206的外直径小的外直径。所述直径可根据应用及相应的部件构造而改变。
可将RF电极212中的一或多个(212b)设置于基底层219的外周附近，如图所示。可将电极212b设置于基底层219中、且在以部分218为中心的边缘环的下方。可以设定部分218的形状(例如锥形或锥形的变体)以使基板206上的其他室部件(例如第二边缘环)居中，并使其他室部件与部分218之间的间隙最小化。第二边缘环的示例显示于图7中。
RF电极212中的一或多个(212c)可被设置于基底层219中而非部分218中，并从部分218的外周的径向内侧的点径向延伸至基底层219的外周的径向内侧的点。基底层219可包含多个层。这些层中的每一者都可具有相应的冷却剂通道和/或气体通道。RF电极212和/或本文所公开的其他电极可由例如钨(W)、铅(Pt)、银(Ag)、钯(Pd)和/或其他导电材料形成。
为了为基板提供足够的强度和耐久性、并包含具有高效热传特性的本文所公开的嵌入式通道，基板206可由堆叠且烧结在一起的陶瓷化合物层形成，以形成一体式结构。陶瓷化合物层中的每一个包含陶瓷与接合材料的混合物。举例而言，可将陶瓷化合物材料薄片(例如厚度1毫米(mm))及接合层堆叠。可将陶瓷化合物层图案化，以在堆叠时形成气体通道220和冷却剂通道222。接着，在炉中于预定温度下烘烤所得的堆叠件持续预定时段，以使陶瓷化合物层的陶瓷颗粒能烧结在一起，并使接合层和/或其他黏合材料烧尽。接着将所得的基板从炉中移除。
基板206还包含气体通道220和冷却剂通道222。气体通道220可从歧管140接收气体。可将气体通道220设置于相同的径向延伸平面上和/或基板206的相同的一个或多个层中，如图所示。替代地，可将气体通道220设置于多个径向延伸平面上和/或基板206的不同层中。气体通道220可用以将背侧气体提供至衬底背侧。这在图3及图4中进一步显示。多层气体通道的示例性配置显示于图4中。
可将冷却剂通道222设置于多个径向延伸平面上和/或基板206的不同层中，如图所示。替代地，可将冷却剂通道222设置于相同的径向延伸平面上、或基板206的相同的一个或多个层中。冷却剂通道222(示出了三层)的每一层可包含双股配置或单股配置的冷却剂通道，其示例显示于图5和6中。虽然显示为特定配置，但通道220、222可为其他配置。可使气体通道和/或冷却剂通道包含在基板206的任一层和/或中。
图3显示包含顶板252、中间层254和基板256的ESC的部分250。顶板252经由中间层254接合至基板256上。环形密封件257(i)可被设置于顶板252的外周与基板256的基底层259的顶部之间，并且(ii)覆盖中间层254的外缘261。
顶板252包含静电夹持电极258和气体出口260。气体出口260从例如一或多个气体通道(示出了一个气体通道262)接收背侧气体。气体通道中的一或多个可各自包含一或多个多孔介质或插件(例如多孔插件264)。多孔介质和/或插件可与陶瓷板共烧在一起。在一实施方案中，气体通道不包含多孔插件。多孔插件包含小孔并用作介质缓冲器，以避免在气体通道中形成等离子体。在所示的示例中，第一多孔插件264a位于气体通道262的第一端，并从基板256内和/或基板256的部分266内的区域、延伸通过中间层254至顶板252内的区域。第二多孔插件264b位于气体通道262的第二端，且设置于基板256的底部处。
基板256可包含如上述的气体通道270及冷却剂通道272。冷却剂通道272中的每一个都连接至基板256内的输入塔和输出塔。示出了示例性塔274。
基板256可包含具有端子(未图示)的塔280，该端子连接至静电夹持电极258中的一者。基板256还可包含一或多个温度传感器。示出了示例性温度传感器290，且其附着于相应的塔292。温度传感器可将输出信号提供至控制器142、160。示出了第一温度传感器290a，其用以检测顶板252内的温度。示出了第二温度传感器290b，其用于检测基底层259内的温度。示出了第三温度感测器290c，其用于检测RF电极294下方的基板256周边附近的温度。可在板252、256中包含任何数量的温度传感器。
图4显示了包含顶板302、中间层304和基板306的ESC的部分300。举例而言，基板306包含升降销组件310，其包含升降销312、升降销通道313和气体通道316。在本文所公开的ESC中可包含任何数量的升降销组件。基板306可包含一或多层气体通道。气体通道可位于冷却剂通道的上方或下方。举例而言，第一组气体通道318显示在冷却剂通道320的上方，而第二组气体通道322显示在冷却剂通道320的下方。
图5显示了ESC的冷却剂通道层400。冷却剂通道层400包含呈双股配置的冷却剂通道402。冷却剂通道402包含入口404和出口406，其位于冷却剂通道层400内的中心。冷却剂通道402包含第一部分407和第二部分408。第一部分407在冷却剂通道层400的中心附近开始，以圆形线圈状图案盘绕，直至到达冷却剂通道层400的周边为止。第二部分408从第一部分407延伸、并从冷却剂通道层400的周边沿着第一部分407而回到冷却剂通道层400中心附近的点。管状区段或全部的部分407、408可以平行配置延伸。
图6显示了ESC的冷却剂通道层450。冷却剂通道层450包含呈单股配置的冷却剂通道452。冷却剂通道452包含位于中心的入口454和出口456，出口456可位于冷却剂通道层450的周边附近。
在图5-6中显示了两个示例性冷却剂通道配置。本文所公开的ESCs可包含其他类型的冷却剂通道配置。例如，ESC可具有冷却剂通道配置，其具有方位角对称的中心至边缘类型的冷却剂流动。
图7显示了包含顶板502、中间层504、基板506、第一环形边缘环508和第二环形边缘环509的ESC的部分500。中间层504可被设置于(i)板502、506之间和(ii)边缘环508与基板506之间。中间层504可由一或多种具有高导热性(例如，0.5-4.0瓦/米-开尔文(W/mK))的材料所形成。
第一环形边缘环508以顶板502为中心，且在基板506上居中。可设定顶板502的形状(例如锥形或锥形的变体)以使第二环形边缘环509居中，并使第二环形边缘环509与顶板502之间的间隙最小化。可设定第二环形边缘环509的径向内侧511的形状，以匹配顶板502的径向外缘513。第一环形边缘环508可由陶瓷形成，并包含一或多个电极，其用作RF电极和/或加热组件。第二环形边缘环509可由例如硅和/或其他合适材料形成，并保护第一环形边缘环508的至少一部分以避免暴露于等离子体。
可将环形间隙510设置于顶板502与第一环形边缘环508之间。在一实施方案中，弹性体密封件(例如O型环)可被设置于间隙510中，且与顶板502的周边面512、中间层504的顶表面514或基板506的顶表面516和边缘环508的径向向内的面518相接触。顶板502可具有顶部520，其从顶板502的底部522向上突出。顶部520可包含静电夹持电极524和RF电极(示出了一个RF电极526)。基板506可包含气体通道(示出了一个气体通道532)和冷却剂通道534。冷却剂通道534中的一些可部分地或完全地设置于边缘环508下方的基板506中，以冷却边缘环508。
边缘环508可包含一或多个电极(示出了一个电极536)。示出了示例性端子538，其提供功率至电极536。本文所公开的端子可为各种类型，举例而言，端子可以是弹簧连接器(pogo pins)。端子被配置以提供与相应电极的连接。电极536可为RF电极或静电夹持电极。边缘环508可具有任何数量的RF和/或静电夹持电极。
图8显示了包含顶板552、中间层554、基板556和边缘环558的ESC的部分550。ESC可包含密封件560，其被设置于中间层554的周缘562中、且在顶板552的周边端部564与基板556的底部568的周边端部566之间。
可将环形间隙570设置在顶板552与边缘环558之间。可将弹性体密封件(例如，O型环)设置于间隙570中。顶板552的顶部突出部分572可包含静电夹持电极573和一或多个RF电极574。该一或多个RF电极574可从端子576接收功率。边缘环558可包含电极578，其可以是RF电极或静电夹持电极。
图9显示了包含顶板602、中间层604和基板606的ESC的部分600。顶板602包含一或多个DC电极608。DC电极608可经由端子(例如端子610)而从功率源(例如，图1的功率源180)接收功率。
图10显示了包含顶板652、中间层654、基板656和边缘环658的ESC的部分650。基板656包含气体通道660，其将背侧气体引导至气体通道662中，气体通道662从气体通道660向上延伸、通过中间层654和顶板652至出口664。气体通道662提供不含多孔插件的气体通道的示例。
以上所公开的示例包含由陶瓷而非金属形成的基板。这可消除基板上的涂层的高电压断裂和/或破裂。所公开的ESC的板包含各种电极、气体通道和冷却剂通道配置，其中电极与通道嵌入板的各个区域和层中，以改善ESC、衬底和衬底处理室的周围区域与组件中的RF与温度控制。由于ESC的基板由陶瓷形成，因此基板能够包含任何数量的电极(例如RF电极)，以增强对整个衬底的RF控制。并且，由于陶瓷相比于金属而具有低导热性、和/或具有陶瓷材料层压和烧结的制造工艺限制，因此基板被公开为具有多个层的冷却剂通道，以增大冷却接触表面面积。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方式在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方式的特征中实现和/或与任何其它实施方式的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一个或多个实施方式彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的加载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或加载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (28)

1.一种用于衬底处理系统的静电卡盘，所述静电卡盘包含：
顶板，其被配置为静电夹持衬底并且由陶瓷形成；
中间层，其被设置在所述顶板下方；以及
基板，其被设置在所述中间层下方并且由陶瓷形成，
其中所述中间层将所述顶板接合至所述基板上。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板的陶瓷纯度大于或等于90％。
3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板的陶瓷纯度大于或等于95％。
4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板的陶瓷纯度大于或等于99.9％。
5.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含：
基底层，和
保护涂层，其被设置在所述基底层上；并且
所述保护涂层被设置在所述基底层与所述中间层之间。
6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含第一部分和第二部分；
所述第一部分从所述第二部分向上突出；并且
所述中间层和所述顶板被设置在所述第一部分上。
7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含一个或多个气体通道；并且
所述一个或多个气体通道被设置在所述顶板下方。
8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含第一层和第二层；
所述第一层被设置在所述第二层上方；
所述第一层包含第一组气体通道；并且
所述第二层包含第二组气体通道。
9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板包含多个射频(RF)电极。
10.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含一个或多个气体通道；并且
所述多个RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述一个或多个气体通道上方。
11.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含第一部分和第二部分；
所述第一部分从所述第二部分向上突出；并且
所述多个RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述第一部分的径向外侧。
12.根据权利要求9所述的静电卡盘，其还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上并且被至少部分设置于所述顶板的径向外侧，其中：
所述基板包含突出部分，其朝所述顶板向上延伸；并且
所述突出部分使所述边缘环在所述基板上居中。
13.根据权利要求12所述的静电卡盘，其中所述多个RF电极中的一者或多者被设置在所述基板中、在所述边缘环下方。
14.根据权利要求1所述的静电卡盘，其还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上，并以所述顶板为中心且在所述顶板的径向外侧。
15.根据权利要求1所述的静电卡盘，其还包含边缘环，该边缘环被设置在所述基板上，且被至少部分设置在所述顶板的径向外侧，其中所述边缘环包含射频电极或静电夹持电极。
16.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述顶板包含一个或多个静电夹持电极。
17.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述顶板包含一个或多个加热元件。
18.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板包含一个或多个直流电极。
19.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基板包含多个冷却剂通道。
20.根据权利要求19所述的静电卡盘，其中所述多个冷却剂通道中的至少一个呈双股配置。
21.根据权利要求19所述的静电卡盘，其中所述多个冷却剂通道中的至少一个呈单股配置。
22.根据权利要求19所述的静电卡盘，其中：
所述基板包含第一层和第二层；
所述多个冷却剂通道包含第一组冷却剂通道和第二组冷却剂通道；
所述第一层包含所述第一组冷却剂通道；并且
所述第二层包含所述第二组冷却剂通道。
23.根据权利要求1所述的静电卡盘，其还包含从所述基板的底部延伸至所述顶板中的出口的气体通道，其中所述气体通道包含至少一种多孔介质。
24.根据权利要求1所述的静电卡盘，其还包含环形密封件，该环形密封件被设置在所述中间层的径向外侧，并为所述中间层提供保护。
25.一种衬底处理系统，其包含：
处理室；
根据权利要求1所述的静电卡盘，其被设置在所述处理室内，其中所述静电卡盘包含温度调节元件；
温度传感器，其被设置在所述顶板或所述基板中的至少一者中，且被配置为检测所述顶板的温度；以及
控制模块，其被配置成接收所述温度传感器的输出，并基于所述温度传感器的输出来控制致动器的操作，以调节所述一个或多个温度调节元件的温度，以调节所述顶板或所述基板中的所述至少一者的温度。
26.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中：
所述一个或多个温度调节元件包含加热元件、气体通道或冷却剂通道中的至少一者；并且
所述致动器是功率源、冷却剂泵、气体泵或阀。
27.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述温度传感器被设置在所述基板中，并且被配置成检测所述基板的温度。
28.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其还包含：
边缘环，其被设置在所述基板上，且被至少部分设置于所述顶板的径向外侧；以及
射频电极，其被设置在所述基板中、且在所述边缘环下方，
其中
所述温度传感器被设置在所述基板中，且被配置成检测所述基板的区域的温度，并且
所述基板的所述区域位于所述边缘环下方。
CN201980014976.5A 2018-02-23 2019-02-15 具有陶瓷基板的多板式静电卡盘 Pending CN111771273A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/903,682 2018-02-23
US15/903,682 US11848177B2 (en) 2018-02-23 2018-02-23 Multi-plate electrostatic chucks with ceramic baseplates
PCT/US2019/018190 WO2019164761A1 (en) 2018-02-23 2019-02-15 Multi-plate electrostatic chucks with ceramic baseplates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111771273A true CN111771273A (zh) 2020-10-13

Family

ID=67686111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980014976.5A Pending CN111771273A (zh) 2018-02-23 2019-02-15 具有陶瓷基板的多板式静电卡盘

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11848177B2 (zh)
JP (2) JP7453149B2 (zh)
KR (1) KR20200116161A (zh)
CN (1) CN111771273A (zh)
TW (1) TW201941355A (zh)
WO (1) WO2019164761A1 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US11133211B2 (en) * 2018-08-22 2021-09-28 Lam Research Corporation Ceramic baseplate with channels having non-square corners
CN110896045B (zh) * 2018-09-12 2022-12-30 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种升举顶针组件，静电夹盘及其所在的处理装置
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
CN113169026B (zh) 2019-01-22 2024-04-26 应用材料公司 用于控制脉冲电压波形的反馈回路
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
KR102168380B1 (ko) * 2019-07-18 2020-10-21 세메스 주식회사 냉각 유닛, 이를 포함하는 기판 처리 장치
US11610792B2 (en) * 2019-08-16 2023-03-21 Applied Materials, Inc. Heated substrate support with thermal baffles
JP7373963B2 (ja) * 2019-10-01 2023-11-06 東京エレクトロン株式会社 基板支持器及びプラズマ処理装置
CN114761616A (zh) * 2019-12-06 2022-07-15 朗姆研究公司 具有集成式rf滤波器的衬底支撑件
CN113053775B (zh) * 2019-12-27 2024-04-09 中微半导体设备(上海)股份有限公司 晶圆温度控制器及系统、方法和等离子体处理装置
JP7390219B2 (ja) * 2020-03-11 2023-12-01 東京エレクトロン株式会社 エッジリングの保持方法、プラズマ処理装置、及び基板処理システム
JP7450427B2 (ja) * 2020-03-25 2024-03-15 東京エレクトロン株式会社 基板支持器及びプラズマ処理装置
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
US11887811B2 (en) * 2020-09-08 2024-01-30 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chambers for deposition and etch
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US20220293453A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US20220399185A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US20220415694A1 (en) * 2021-06-29 2022-12-29 Asm Ip Holding B.V. Electrostatic chuck, assembly including the electrostatic chuck, and method of controlling temperature of the electrostatic chuck
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036881A1 (en) * 1999-05-07 2002-03-28 Shamouil Shamouilian Electrostatic chuck having composite base and method
US20060285270A1 (en) * 2005-06-21 2006-12-21 Il-Soo Lee Cooling apparatus for electrostatic chuck
CN101366099A (zh) * 2006-06-16 2009-02-11 东京毅力科创株式会社 载置台结构以及热处理装置
CN103972132A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和载置台
US20170110356A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 Lam Research Corporation Electrostatic chuck design for cooling-gas light-up prevention

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578099B1 (fr) 1985-02-26 1987-12-04 Eurofarad Substrat monolithique pour composant electronique de puissance, et procede pour sa fabrication
US5701228A (en) 1995-03-17 1997-12-23 Tokyo Electron Limited Stage system or device
JP3887842B2 (ja) 1995-03-17 2007-02-28 東京エレクトロン株式会社 ステージ装置
JP2001118915A (ja) 1999-10-15 2001-04-27 Applied Materials Inc 内蔵チャンネルを有する多層セラミック静電チャック
US6529686B2 (en) * 2001-06-06 2003-03-04 Fsi International, Inc. Heating member for combination heating and chilling apparatus, and methods
JP2003208966A (ja) 2002-10-30 2003-07-25 Ibiden Co Ltd セラミック基板およびその製造方法
JP4388287B2 (ja) * 2003-02-12 2009-12-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び高周波電力供給装置
JP2004319972A (ja) * 2003-03-31 2004-11-11 Tokyo Electron Ltd エッチング方法及びエッチング装置
JP4331983B2 (ja) 2003-06-23 2009-09-16 京セラ株式会社 ウェハ支持部材およびその製造方法
JP4008401B2 (ja) * 2003-09-22 2007-11-14 日本碍子株式会社 基板載置台の製造方法
US7544251B2 (en) 2004-10-07 2009-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling temperature of a substrate
JP4935143B2 (ja) 2006-03-29 2012-05-23 東京エレクトロン株式会社 載置台及び真空処理装置
US7758764B2 (en) * 2007-06-28 2010-07-20 Lam Research Corporation Methods and apparatus for substrate processing
US20140069584A1 (en) * 2008-07-23 2014-03-13 Applied Materials, Inc. Differential counter electrode tuning in a plasma reactor with an rf-driven ceiling electrode
JP2010080717A (ja) * 2008-09-26 2010-04-08 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置用の載置台
JP2010114351A (ja) 2008-11-10 2010-05-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 静電チャック装置
JP5960384B2 (ja) 2009-10-26 2016-08-02 新光電気工業株式会社 静電チャック用基板及び静電チャック
KR101108337B1 (ko) * 2009-12-31 2012-01-25 주식회사 디엠에스 2단의 냉매 유로를 포함하는 정전척의 온도제어장치
KR20120136219A (ko) * 2011-06-08 2012-12-18 엘지이노텍 주식회사 잉곳 제조 장치
WO2013062131A1 (ja) 2011-10-28 2013-05-02 京セラ株式会社 流路部材、これを用いた熱交換器および半導体装置ならびに半導体製造装置
JP2013191802A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置の製造方法
JP5989593B2 (ja) * 2012-04-27 2016-09-07 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材
WO2014084334A1 (ja) 2012-11-29 2014-06-05 京セラ株式会社 静電チャック
US9685356B2 (en) 2012-12-11 2017-06-20 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly having metal bonded protective layer
US8941969B2 (en) 2012-12-21 2015-01-27 Applied Materials, Inc. Single-body electrostatic chuck
JP6100564B2 (ja) 2013-01-24 2017-03-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び載置台
KR101495850B1 (ko) 2013-02-28 2015-02-25 (주)나노엘엔피 세라믹 정전척 및 그 제조방법
KR20180110213A (ko) 2013-08-06 2018-10-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 국부적으로 가열되는 다-구역 기판 지지부
JP6228031B2 (ja) 2014-02-25 2017-11-08 京セラ株式会社 試料保持具およびこれを用いたプラズマエッチング装置
JP6358856B2 (ja) 2014-05-29 2018-07-18 東京エレクトロン株式会社 静電吸着装置及び冷却処理装置
KR20160015510A (ko) * 2014-07-30 2016-02-15 삼성전자주식회사 정전척 어셈블리, 이를 구비하는 반도체 제조장치, 및 이를 이용한 플라즈마 처리방법
JP6463938B2 (ja) * 2014-10-08 2019-02-06 日本特殊陶業株式会社 静電チャック
US10002782B2 (en) * 2014-10-17 2018-06-19 Lam Research Corporation ESC assembly including an electrically conductive gasket for uniform RF power delivery therethrough
CN107004626B (zh) * 2014-11-20 2019-02-05 住友大阪水泥股份有限公司 静电卡盘装置
US9673025B2 (en) * 2015-07-27 2017-06-06 Lam Research Corporation Electrostatic chuck including embedded faraday cage for RF delivery and associated methods for operation, monitoring, and control
JP6690918B2 (ja) 2015-10-16 2020-04-28 日本特殊陶業株式会社 加熱部材、静電チャック、及びセラミックヒータ
US10109464B2 (en) * 2016-01-11 2018-10-23 Applied Materials, Inc. Minimization of ring erosion during plasma processes
US10249526B2 (en) 2016-03-04 2019-04-02 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly for high temperature processes
JP6183567B1 (ja) 2016-05-13 2017-08-23 Toto株式会社 静電チャック
JP2018006299A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 東芝メモリ株式会社 プラズマ処理装置用処理対象支持台、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US10283330B2 (en) * 2016-07-25 2019-05-07 Lam Research Corporation Systems and methods for achieving a pre-determined factor associated with an edge region within a plasma chamber by synchronizing main and edge RF generators
JP2019117928A (ja) 2017-12-26 2019-07-18 京セラ株式会社 電極内蔵構造体およびこれを備える静電チャック
JP6960390B2 (ja) * 2018-12-14 2021-11-05 東京エレクトロン株式会社 給電構造及びプラズマ処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036881A1 (en) * 1999-05-07 2002-03-28 Shamouil Shamouilian Electrostatic chuck having composite base and method
US20060285270A1 (en) * 2005-06-21 2006-12-21 Il-Soo Lee Cooling apparatus for electrostatic chuck
CN101366099A (zh) * 2006-06-16 2009-02-11 东京毅力科创株式会社 载置台结构以及热处理装置
US20090095733A1 (en) * 2006-06-16 2009-04-16 Tokyo Electron Limited Mounting table structure and heat treatment apparatus
CN103972132A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和载置台
US20170110356A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 Lam Research Corporation Electrostatic chuck design for cooling-gas light-up prevention

Also Published As

Publication number Publication date
US11848177B2 (en) 2023-12-19
JP7453149B2 (ja) 2024-03-19
KR20200116161A (ko) 2020-10-08
US20190267218A1 (en) 2019-08-29
US20240112893A1 (en) 2024-04-04
WO2019164761A1 (en) 2019-08-29
JP2021515392A (ja) 2021-06-17
JP2024069333A (ja) 2024-05-21
TW201941355A (zh) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7453149B2 (ja) セラミックベースプレートを備えるマルチプレート静電チャック
CN107591355B (zh) 具有防止电弧和点火并改善工艺均匀性的特征的静电卡盘
JP6739940B2 (ja) 埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板
CN109844176B (zh) 带有小间隙的销升降器组件
TWI810138B (zh) 可運動的邊緣環設計
CN110337714B (zh) 一种衬底支撑件和衬底处理系统
US11967517B2 (en) Electrostatic chuck with ceramic monolithic body
US11133211B2 (en) Ceramic baseplate with channels having non-square corners
JP7186494B2 (ja) 粒子性能および金属性能の改善のためのｅｓｃセラミック側壁の加工
CN114008738B (zh) 用于衬底处理系统的缩小直径承载环硬件
TW202231136A (zh) 用於浮動變壓器耦合電漿腔室氣體板的承載環
WO2022108900A1 (en) Substrate support with uniform temperature across a substrate
WO2021194468A1 (en) High precision edge ring centering for substrate processing systems
CN115668438A (zh) 用于处理具有缺口的晶片的等离子体排除区域环
CN115136279A (zh) 用于衬底处理基座的带内翅片的冷却剂通道

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination