CN112970091A - 具有防止氦孔洞点火/发弧的特征的高功率静电卡盘 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于氦管线的火花抑制装置，该氦管线在等离子体处理室内的静电卡盘中。该火花抑制装置包含在氦管线中的电介质多腔插塞，其中电介质多腔插塞具有多个腔，其中多个腔的数量介于30到100,000腔之间，且多个腔具有介于1微米和200微米之间的宽度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月1日提交的美国申请No.62/754,308的优先权利益，该申请通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开内容涉及用于处理衬底的装置。更特别地，本公开内容涉及用于等离子体处理衬底的装置。
背景技术
在多种等离子体处理室中，使氦(He)流至在静电卡盘(ESC)上的衬底的背面，以提供温度控制。由于与等离子体形成相关联的高电压，用于形成等离子体的射频(RF)功率可在ESC凹腔中造成二次等离子体点火(secondary plasma light-up)。点火将在任何两个表面之间具有高电位差的情况下促成在该两个表面之间发弧(arcing)。这样的发弧将对ESC造成损害。
发明内容
为了实现前述目的以及根据本公开内容的目的，提供了用于在等离子体处理室中的静电卡盘中的氦管线的火花抑制装置。火花抑制装置包括在氦管线中的电介质多腔插塞，其中电介质多腔插塞具有多个腔，其中多个腔的数量是在30个到100,000个腔之间，且具有介于1微米和200微米之间的宽度。
本公开内容的这些特征和其它特征将在下面在详细描述中并结合以下附图进行更详细的描述。
附图说明
在附图中以示例而非限制的方式示出了本公开内容，并且附图中类似的附图标记表示相似的元件，其中：
图1为可以在一实施方案中使用的在静电卡盘(ESC)的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图2为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图3为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图4为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图5为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图6为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图7为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图8为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图9为可以在另一实施方案中使用的在ESC的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。
图10为可以在一实施方案中使用的处理室的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图中所示的几个非排他性的实施方案来详细描述本申请。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本公开内容可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本发明不清楚。
新半导体生产工艺需要非常高RF功率的等离子体。增大的RF功率导致施加到静电卡盘(ESC-晶片基座)的RF电流和总电压的增大。同时，新等离子体蚀刻工艺需要比过去所需的明显更低的RF频率(例如2MHz、400kHz、或更低)。低RF频率导致施加在整个ESC陶瓷上的RF电压的额外增大。施加在整个陶瓷的高电压可造成在晶片和基板之间的电性放电(发弧)或在气体供应孔中的热传导气体(例如He)的引燃(点火)。ESC的发弧通常造成对部件的灾难性的破坏，其伴随晶片破坏、对其他组件的可能损毁、以及生产工艺的中断。在热传导气体点火的情况下，ESC破坏可能是灾难性的，或者可能是缓慢发展从而影响多片晶片并损坏半导体设备，且此损害只在生产工艺的更后面的步骤才可检测。在这两种情况下，ESC失效造成晶片生产及制造商收入的严重损失。
对于低电压的应用，通常在陶瓷板中使用直孔，且有与陶瓷板中的孔相对并防止直接直视线的基板中的陶瓷套管。对于中低电压的应用，以比陶瓷套管提供更高承受电压的多孔插塞来取代基板中的陶瓷套管。对于中电压的应用，除了在基板中的套管之外，还将多孔插塞插入陶瓷板。更进一步的击穿电压改善需要新的解决方案。
一实施方案通过将具有小开口(直径0.1-100微米)的插塞(由例如氧化铝Al2O3或氮化铝AlN之类的陶瓷材料制成)引入He孔，以提供针对ESC发弧和He点火问题的解决方法。插塞将He孔容积分隔成较小的微容积，其通过减少带电粒子的撞击的次数来限制点火的可能性，以及在确保所需的He流通过孔以进行晶片背面冷却的同时，防止介于晶片与上陶瓷板下方的卡盘的金属部件之间的直视线。
为了促进理解，图1是可以在一实施方案中使用的在静电卡盘(ESC)100的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 100包括通过接合层112接合至陶瓷板108的基板104。在该实施方案中，基板104是传导金属基板104，例如铝。基板104具有He供应管线孔116。在He供应管线孔116的输出端是多孔插塞120。He供应管线孔116是在多孔插塞120的第一侧。在该实施方案中，多孔插塞120是具有30-50％的孔隙度的陶瓷氧化铝或氮化铝的多孔电介质插塞。在该实施方案中，多孔插塞120具有3到10毫米的直径，这是供应管线孔116的特性尺寸(直径或宽度)的3倍以上。在该示例中，多孔插塞120延伸至基板104的顶表面。多孔插塞120可以具有各种形状：例如，如图1中所示的笔直形状、或如图6、图7、图8、或图9中所示地具有T形外壳。
在与多孔插塞的第一侧相反的多孔插塞120的第二侧上的是第一充气室124。多孔插塞120是在第一充气室124的第一侧。第一充气室124是在接合层112中形成。在第一充气室124的第二侧(与该第一侧相反)上的是陶瓷板108以及由具有多个小通孔的氧化铝或氮化铝所形成的电介质多腔插塞128。在该实施方案中，电介质多腔插塞128与陶瓷板108接合。在该示例中，电介质多腔插塞128为具有50到100,000个腔的电介质插塞，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从电介质多腔插塞128的与第一充气室124邻近的第一侧延伸到电介质多腔插塞128的与该第一侧相反的第二侧。陶瓷板108具有介于0.5毫米和3毫米之间的厚度。电介质多腔插塞128具有介于0.1毫米和2.5毫米之间的高度。在该实施方案中，这些腔是形成蜂巢截面的直圆管。由于这些腔是笔直的且延伸跨越电介质多腔插塞128的高度，因此这些腔具有介于0.1毫米和2.5毫米之间的长度。在该实施方案中，电介质多腔插塞128具有3到5毫米的直径。在该实施方案中，电介质多腔插塞128是由氧化铝制成的。
第二充气室132是在电介质多腔插塞128的第二侧。至少一个He孔136从第二充气室132延伸至陶瓷板108的表面。在该示例中，该至少一个He孔136具有介于0.02到0.3毫米之间的直径。在该实施方案中，ESC100的其他部分具有其他的He供应管线孔116、多孔插塞120、第一充气室124、电介质多腔插塞128、第二充气室132、以及He孔136。在陶瓷板108的顶部表面处该至少一个He孔136显示成较宽的，这是由于该较宽部分可能是在陶瓷板108的顶部表面处的在多个He孔136之间连接的通道或凹槽的一部分。He供应管线孔116和至少一个He孔136形成氦管线，其中He供应管线孔116是He管线的第一部分，而至少一个He孔136是He管线的第二部分。第二充气室具有宽度148。第一充气室124具有宽度。第一充气室124的宽度与多孔插塞120的多孔部分的直径大致相同，而第二充气室132的宽度148是电介质多腔插塞128直径的约80％，并且是He供应管线孔116的宽度的至少两倍。
已发现将此实施方案用于减少发弧。因此，已将对晶片的损害降低。此外，已改善了使用时间/系数。在不受理论限制的情况下，相信提供大量的薄腔可显著地减少发弧，并且允许足够的He流。此外，多孔插塞120增加了电力必须行进以到达传导材料的路径长度。这更进一步地减少发弧。
图2是可以在另一实施方案中使用的在ESC 200的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 200包括通过接合层212接合至陶瓷板208的基板204。在该实施方案中，基板204是传导金属基板204，例如铝。基板204具有He供应管线孔216。在He供应管线孔216的输出端是多孔插塞220。He供应管线孔216在多孔插塞220的第一侧。在该实施方案中，多孔插塞220是具有30-50％的孔隙度的陶瓷氧化铝或氮化铝。在该实施方案中，多孔插塞220具有3到10毫米的直径。在该示例中，多孔插塞220延伸至基板204的顶部表面。
在与多孔插塞220的第一侧相反的多孔插塞220的第二侧上的是第一充气室224。多孔插塞220在第一充气室224的第一侧。第一充气室224在接合层212中形成。在第一充气室224的第二侧(与该第一侧相对)上的是陶瓷板208以及由具有多个小通孔的氧化铝或氮化铝所形成的电介质多腔插塞228。在该实施方案中，电介质多腔插塞228在中心处具有实心芯部230。电介质多腔插塞228与陶瓷板208接合。在该示例中，电介质多腔插塞228具有30到100,000个腔，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从电介质多腔插塞228的与第一充气室224邻近的第一侧延伸到电介质多腔插塞228的与该第一侧相反的第二侧。
第二充气室232在电介质多腔插塞228的第二侧。至少一个He孔236从第二充气室232延伸至陶瓷板208的表面。在该示例中，该至少一个He孔236具有介于0.05到0.3毫米之间的直径。在该实施方案中，实心芯部230具有比该至少一个He孔236(诸如一组He孔(每个位置1-6个孔))的直径大的直径。实心芯部230具有一定宽度且将其放置成防止从He供应管线孔216通过电介质多腔插塞228的腔到该至少一个He孔236的直视线路径。在该实施方案中，进一步将He流的直视线减少会进一步减少发弧。He供应管线孔216和该至少一个He孔236形成氦管线，其中He供应管线孔216是He管线的第一部分，而至少一个He孔236是He管线的第二部分。
图3是可以在另一实施方案中使用的在ESC 300的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC300包括通过接合层312接合至陶瓷板308的基板304。在该实施方案中，基板304是传导金属基板304，例如铝。基板304具有He供应管线孔316。在He供应管线孔316的输出端是第一充气室318。He供应管线孔316在第一充气室318的第一侧。在第一充气室318的第二侧上的是由具有多个小通孔的氧化铝或氮化铝所形成的第一电介质多腔插塞320的第一侧。在该实施方案中，第一电介质多腔插塞320在中心处具有实心芯部322。第一电介质多腔插塞320与基板304接合。在该示例中，第一电介质多腔插塞320具有30到100,000个腔，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从第一电介质多腔插塞320的与第一充气室318邻近的第一侧延伸到第一电介质多腔插塞320的与该第一侧相反的第二侧。在该示例中，第一电介质多腔插塞320延伸至基板304的顶部表面。
在与第一电介质多腔插塞320的第一侧相反的第一电介质多腔插塞320的第二侧上的是第二充气室324。第一电介质多腔插塞320在第二充气室324的第一侧。第二充气室324在接合层312中形成。在第二充气室324的第二侧(与该第一侧相对)上的是陶瓷板308以及由具有多个小通孔的由氧化铝或氮化铝所形成的第二电介质多腔插塞328。在该实施方案中，第二电介质多腔插塞328在中心处具有实心芯部330。第二电介质多腔插塞328与陶瓷板308接合。在该示例中，第二电介质多腔插塞328具有30到100,000个腔，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从第二电介质多腔插塞328的与第二充气室324邻近的第一侧延伸到第二电介质多腔插塞328的与该第一侧相反的第二侧。
第三充气室332在第二电介质多腔插塞328的第二侧。至少一个He孔336从第三充气室332延伸至陶瓷板308的表面。在该示例中，该至少一个He孔336具有介于0.05到0.3毫米之间的直径。第二电介质多腔插塞328的实心芯部330具有比该至少一个He孔336的直径大的直径。第一电介质多腔插塞320的实心芯部322具有比该第二电介质多腔插塞328的实心芯部330的直径大且比He供应管线孔316的直径大的直径。第一电介质多腔插塞320的实心芯部322以及第二电介质多腔插塞328的实心芯部330各自具有一定宽度且将其设置成防止从He供应管线孔316通过第一电介质多腔插塞320以及第二电介质多腔插塞328的腔到该至少一个He孔336的直视线路径。这些腔允许增加的He流。He供应管线孔316以及该至少一个He孔336形成氦管线，其中He供应管线孔316是He管线的第一部分，而该至少一个He孔336是He管线的第二部分。
在其他实施方案中，第一电介质多腔插塞320的实心芯部322和/或第二电介质多腔插塞328的实心芯部330可由多个腔取代。可提供四种组合。也可以改变实心芯部的宽度以添加额外的实施方案。
图4为可以在另一实施方案中使用的在ESC400的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 400包括通过接合层412接合至陶瓷板408的基板404。在该实施方案中，基板404是传导金属基板404。基板404具有He供应管线孔416。在He供应管线孔416的输出端是第一充气室418。He供应管线孔416在第一充气室418的第一侧。在第一充气室418的第二侧上的是电介质多腔插塞420的第一侧。在该实施方案中，电介质多腔插塞420在中心处具有实心芯部422。电介质多腔插塞420与基板404接合。在该示例中，电介质多腔插塞420具有30到100,000个腔，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的宽度。这些腔从电介质多腔插塞420的与第一充气室418邻近的第一侧延伸到电介质多腔插塞420的与该第一侧相反的第二侧。在该示例中，电介质多腔插塞420延伸至基板404的表面。
在与电介质多腔插塞420的第一侧相反的电介质多腔插塞420的第二侧上的是第二充气室424，该第二充气室424位于接合层412中。电介质多腔插塞420在第二充气室424的第一侧。
从第二充气室424延伸至陶瓷板408表面的至少一个He孔436在第二充气室424的第二侧(与该第一侧相对)上。在该示例中，该至少一个He孔436具有介于0.03到0.3毫米之间的直径。电介质多腔插塞420的实心芯部422具有一定宽度且将其放置成防止从He供应管线孔416通过电介质多腔插塞420的腔到该至少一个He孔436(诸如一组较小的He孔)的直视线路径。
该实施方案只使用单一插塞。通过将电介质多腔插塞420接合于基板404中，电介质多腔插塞420可以更大，从而允许单一插塞。在该实施方案中，陶瓷板408具有介于0.5毫米和1.5毫米之间的厚度。电介质多腔插塞420具有远大于1毫米的厚度。举例而言，电介质多腔插塞420具有介于2毫米到10毫米之间的厚度或高度421。在该示例中，实心芯部422具有1至2毫米的直径。He供应管线孔416和该至少一个He孔436形成氦管线，其中He供应管线孔416是He管线的第一部分，而该至少一个He孔436是He管线的第二部分。
图5是可以在另一实施方案中使用的在ESC 500的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 500包括通过接合层512接合至陶瓷板508的基板504。在该实施方案中，基板504是传导金属基板504，例如铝。基板504具有He供应管线孔516。在He供应管线孔516的输出端是第一充气室518。He供应管线孔516在第一充气室518的第一侧。第一电介质多腔插塞520的第一侧是在第一充气室518的第二侧上。在该实施方案中，第一电介质多腔插塞520在中心处具有实心芯部522。第一电介质多腔插塞520与基板504接合。在该示例中，第一电介质多腔插塞520具有30到100,000个腔，其中每个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从第一电介质多腔插塞520的与第一充气室518邻近的第一侧延伸到第一电介质多腔插塞520的与该第一侧相反的第二侧。在该示例中，第一电介质多腔插塞520延伸至基板504的表面。
第二充气室524是在第一电介质多腔插塞520的与第一电介质多腔插塞520的第一侧相反的第二侧上。第一电介质多腔插塞520在第二充气室524的第一侧。第二充气室524在接合层512中形成。陶瓷板508以及由具有多个小通孔的氧化铝或氮化铝所形成的第二电介质多腔插塞528是在第二充气室524的第二侧(与该第一侧相对)上。在该实施方案中，第二电介质多腔插塞528在中心处具有实心芯部530。第二电介质多腔插塞528与陶瓷板508接合。在该示例中，第二电介质多腔插塞528具有30到100,000个腔，其中各个腔具有介于1微米和200微米之间的直径。这些腔从第二电介质多腔插塞528的与第二充气室524邻近的第一侧延伸到第二电介质多腔插塞528的与该第一侧相反的第二侧。在该实施方案中，第二电介质多腔插塞528延伸进入第二充气室524。第二电介质多腔插塞528的第一侧延伸通过陶瓷板508的表面进入由接合层512所界定的区域或层。在该实施方案中，第二电介质多腔插塞528延伸进入第二充气室524以形成约为间隙距离的50到80％的悬伸部，在该特定示例中：其介于0.01毫米至0.25毫米之间。在该示例中，间隙距离是接合层512的厚度。
第三充气室532是在第二电介质多腔插塞528的第二侧。至少一个He孔536从第三充气室532延伸至陶瓷板508的表面。在该示例中，该至少一个He孔536具有介于0.2到0.3毫米之间的直径。第一电介质多腔插塞520的实心芯部522以及第二电介质多腔插塞528的实心芯部530各自具有宽度且将其设置成防止从He供应管线孔516通过第一电介质多腔插塞520和第二电介质多腔插塞528的腔到该至少一个He孔536的直视线路径。这些腔允许增加的He流。通过将第二电介质多腔插塞528延伸进入第二充气室524，第二充气室524的高度被降低且更进一步减少发弧。
图6是可以在另一实施方案中使用的在ESC 600的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 600包括通过接合层612接合至陶瓷板608的基板604。在该实施方案中，基板604是传导金属基板604，例如铝。基板604具有He供应管线孔616。在He供应管线孔616的输出端是空腔618。在该实施方案中，空腔618是T形的。部分地填充T形空腔618的是电介质多腔插塞620。在该实施方案中，电介质多腔插塞620有部分地延伸通过电介质多腔插塞620的中心的中心穿孔622，所述中心穿孔622具有2到10毫米的直径。多个He通孔623在电介质多腔插塞620内从中心穿孔622延伸至第一充气室624。在该实施方案中，第一充气室624具有介于1毫米至10毫米之间的直径以及0.01毫米至0.5毫米的高度。在该实施方案中，具有介于1到300个之间的He通孔623，He通孔623具有从30微米到1毫米的直径。多个腔628从第一充气室624延伸至邻近于电介质多腔插塞620的表面的第二充气室632。在该示例中，电介质多腔插塞620具有30到500个腔628，其中每个腔628具有介于30微米和150微米之间的直径。可放置多个腔628以形成同心圆。至少一个He孔636是在第二充气室632的第二侧(与该第一侧相反)上，该至少一个He孔636从第二充气室632延伸至陶瓷板608的表面。在该示例中，该至少一个He孔636具有介于0.2至0.3毫米之间的直径。He供应管线孔616以及该至少一个He孔636形成氦管线，其中He供应管线孔616是He管线的第一部分而该至少一个He孔636是He管线的第二部分。
将He通孔623和多个腔628以从电介质多腔插塞620的顶部到其底部没有直接直视线的方式放置。例如，如果是以圆形放置，则由He通孔623形成的圆的直径显著地不同于由多个腔628形成的圆的直径。在该实施方案中，多腔芯部640通过接合或陶瓷层合或任何其他工艺而附接于外部插塞644以形成电介质多腔插塞620。如图所示，将多个腔628形成为通过多腔芯部640。多腔芯部640的底部与中心空腔的顶部在外部插塞644中分隔开以提供形成第一充气室624的空间。这样的设置使得电介质多腔插塞620能更容易地形成。电介质多腔插塞620是T形的。在该实施方案中，T形电介质多腔插塞620的顶部与基板604的T形空腔618的顶部接合。间隙652是在T形电介质多腔插塞620的底部和T形空腔618之间。在该实施方案中，间隙介于0.1毫米和1毫米之间。
电荷可以沿着T形电介质多腔插塞620的表面行进并到达传导基板604。间隙652制造从至少一个He孔636通过第二充气室632、多个腔628、第一充气室624、多个He通孔623、中心穿孔622、以及外部插塞644的底部的外部表面到基板604的较长的表面长度。表面长度的增加减少了发弧。由于T形电介质多腔插塞620的顶部与基板604的T形空腔618的顶部以气密封件接合，因此间隙652是气密的，使得从He供应管线孔616经过的He流过中心穿孔622、多个He通孔623、第一充气室624、腔628、第二充气室632而到达He孔636。已发现该实施方案防止超过50kW的发弧。
图7是可以在另一实施方案中使用的在ESC 700的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 700包括通过接合层712接合至陶瓷板708的基板704。在该实施方案中，基板704是传导金属基板704。基板704具有He供应管线孔716。在He供应管线孔716的输出端是空腔718。在该实施方案中，空腔718是T形的。部分地填充空腔718的是电介质多腔插塞720。在该实施方案中，电介质多腔插塞720有中央芯部740，其具有直径为2到10毫米的中心穿孔722，中央芯部740在电介质多腔插塞720内部分地延伸通过电介质多腔插塞720的中心到达第一充气室724。多个腔728从第一充气室724延伸至邻近于电介质多腔插塞720的表面的第二充气室732。在该示例中，电介质多腔插塞720具有30到500个腔728，其中每个腔728具有介于1微米和150微米之间的直径。可放置多个腔728以形成同心圆。所有腔728必须与中心穿孔722分隔放置以避免从电介质多腔插塞720的顶部到其底部的直接直视线。至少一个He孔736是在第二充气室732的第二侧(与该第一侧相反)上，该至少一个He孔736从第二充气室732延伸至陶瓷板708的表面。在该示例中，该至少一个He孔736具有在0.02至0.3毫米之间的直径。He供应管线孔716和该至少一个He孔736形成氦管线，其中He供应管线孔716是He管线的第一部分，而该至少一个He孔736是He管线的第二部分。
将多个腔728以从电介质多腔插塞720的顶部到电介质多腔插塞720的底部没有直接直视线的方式放置。在该实施方案中，中央芯部740接合于外部插塞744中以形成电介质多腔插塞720。如图所示，使这些腔728形成为通过外部插塞744。中央芯部740的顶部表面与中心空腔的表面在外部插塞744中隔开以提供形成第一充气室724的空间。这样的设置允许电介质多腔插塞720变得更容易形成。电介质多腔插塞720是T形的。在该实施方案中，T形电介质多腔插塞720的顶部与基板704的T形空腔718的顶部接合。如同在先前实施方案中所解释的，间隙是在T形电介质多腔插塞720的底部和T形空腔718之间以减少发弧。在该实施方案中，间隙介于0.1毫米和1毫米之间。
图8是可以在另一实施方案中使用的在ESC 800的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 800包括通过接合层812接合至陶瓷板808的基板804。在该实施方案中，基板804是传导金属基板804。基板804具有He供应管线孔816。在He供应管线孔816的输出端是空腔818。在该实施方案中，空腔818是T形的。部分地填充空腔818的是电介质多腔插塞820。在该实施方案中，电介质多腔插塞820包括中央芯部840和外部插塞844。圆柱形间隙822是在中央芯部840和所述外部插塞之间。中央芯部具有上下颠倒的T形，其有附接至外部插塞844的凸缘。为了促使He进入圆柱形间隙822，在中央芯部840的凸缘中有多个开口或切口。圆柱形间隙822延伸至第一充气室824。如图所示，使这些腔828形成为通过外部插塞844。中央芯部840的顶部表面与中心空腔的表面在外部插塞844中隔开以提供形成第一充气室824的空间。多个腔828从第一充气室824延伸至邻近于电介质多腔插塞820的表面的第二充气室832。在该示例中，电介质多腔插塞820具有30到500个腔828，其中每个腔828具有介于1微米和150微米之间的直径。可以放置多个腔828以形成同心圆。至少一个He孔836是在第二充气室832的第二侧(与该第一侧相反)上，该至少一个He孔836从第二充气室832延伸至陶瓷板808的表面。在该示例中，该至少一个He孔836具有介于0.2至0.3毫米之间的直径。在中央芯部840底部的狭缝848使得气体能从He供应管线孔816通过到达圆柱形间隙822。
电介质多腔插塞820是T形的。在该实施方案中，T形电介质多腔插塞820的顶部与基板804的T形空腔818的顶部接合。间隙是在T形电介质多腔插塞820的底部和T形空腔818之间以减少发弧。在该实施方案中，间隙介于0.1毫米和1毫米之间。腔828远离圆柱形间隙822放置以避免从电介质多腔插塞820的顶部到其底部的直接直视线。
图9是可以在另一实施方案中使用的在ESC 900的一部分中的火花抑制装置的示意性截面图。在该实施方案中，ESC 900包括通过接合层912接合至陶瓷板908的基板904。在该实施方案中，基板904是传导金属基板904。基板904具有He供应管线孔916。在He供应管线孔916的输出端是空腔918。在该实施方案中，空腔918是T形的。部分地填充空腔918的是电介质多腔插塞920。圆柱形凹槽922形成于电介质多腔插塞920中，从电介质多腔插塞920的底部朝向电介质多腔插塞920的顶部延伸。圆柱形凹槽922形成第一充气室。将腔928形成为从圆柱形凹槽922延伸到电介质多腔插塞920的顶部以及邻近于电介质多腔插塞920的表面的第二充气室932。在该示例中，电介质多腔插塞920具有30到500个腔928，其中每个腔928具有介于1微米和150微米之间的直径。可放置多个腔928以形成同心圆。至少一个He孔936是在第二充气室932的第二侧(与该第一侧相反)上，该至少一个He孔936从第二充气室932延伸至陶瓷板908的表面。在该示例中，该至少一个He孔936具有介于0.02至0.3毫米之间的直径。He供应管线孔916和该至少一个He孔936形成氦管线，其中He供应管线孔916是He管线的第一部分，而该至少一个He孔936是He管线的第二部分。
电介质多腔插塞920是T形的。在该实施方案中，T形电介质多腔插塞920的顶部与基板904的T形空腔918的顶部接合。间隙介于T形电介质多腔插塞920的底部和T形空腔918之间以减少发弧。在该实施方案中，间隙介于0.1毫米和1毫米之间。
其他实施方案可具有这些不同实施方案的各种特征的不同组合。例如，诸如在图5中所示的实施方案的第二电介质多腔插塞528之类的电介质多腔插塞和第三充气室532可在图6、图7、图8和图9中所示的实施方案的陶瓷板608、708、808和908中形成。
图10是可以用于处理半导体晶片的半导体处理室1000的实施方案的示意图。在一或更多个实施方案中，半导体处理室1000包括提供气体进口的配气板1006以及静电卡盘(ESC)1008，其在由腔壁1052包围的蚀刻室1049内。在蚀刻室1049内，晶片1003被放置在ESC1008上方。ESC 1008是晶片支撑件。边缘环1009围绕ESC 1008。ESC源1048可以向ESC 1008供应偏压。通过配气板1006将气源1010连接至蚀刻室1049。将ESC He源1050连接至ESC1008。
射频(RF)源1030将RF功率供应至下部电极、上部外电极1016、以及上部内电极。在该实施方案中，ESC 1008是下部电极且配气板1006是上部内电极。在一示例性实施方案中，400千赫(kHz)、60兆赫(MHz)、2MHz、13.56MHz、和/或27MHz功率源构成RF源1030和ESC源1048。在该实施方案中，针对每个频率提供一个产生器。在其他实施方案中，这些产生器可以是分开的RF源，或者可将分开的RF产生器连接至不同电极。RF源和电极的其他配置可用于其他实施方案中。在其他实施方案中，电极可以是感应线圈。
控制器1035可控制地连接至RF源1030、ESC源1048、排放泵1020以及气源1010。高流量衬里1004是在蚀刻室1049内的衬里。在该实施方案中的高流量衬里1004是C形护罩且将来自气源的气体进行约束，并且具有槽1002。高流量衬里1004允许受控的气体流从气源1010流到排放泵1020。
在处理的过程中，He气体可自ESC He源1050供应至ESC1008的背面以提供热传导。RF源1030提供功率以形成等离子体。等离子体可造成发弧。发弧可能朝向He源传递并且损坏ESC 1008。上述实施方案减少发弧并且因而减小对ESC 1008的损坏。
虽然已经根据几种实施方案描述了本公开，但是存在落在本公开的范围内的改变、修改、置换和各种替代等同方案。还应当注意，存在实现本公开的方法和装置的许多替代方式。因此，以下所附权利要求旨在被解释为包括落在本公开的真实精神和范围内的所有这样的改变、修改、置换和各种替代等同方案。
Claims (17)
1.一种用于氦管线的火花抑制装置，所述氦管线是在等离子体处理室内的静电卡盘中，所述火花抑制装置包含在所述氦管线中的电介质多腔插塞，其中所述电介质多腔插塞具有多个腔，且其中所述多个腔的数量介于30到100,000个腔之间，且具有介于1微米和200微米之间的宽度。
2.根据权利要求1所述的火花抑制装置，其还包括：在所述电介质多腔插塞的第一侧的第一充气室、以及在所述电介质多腔插塞的第二侧的第二充气室，所述第二侧与所述第一侧为相反侧，其中所述多个腔从所述第一充气室延伸至所述第二充气室。
3.根据权利要求2所述的火花抑制装置，其中所述氦管线具有在所述电介质多腔插塞的所述第一侧的第一部分、以及在所述电介质多腔插塞的所述第二侧的第二部分，且其中所述多个腔并不沿着在所述氦管线的所述第一部分和所述氦管线的所述第二部分之间的直线放置。
4.根据权利要求3所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞还包含在所述氦管线的所述第一部分和所述氦管线的所述第二部分之间的实心芯部，且其中所述多个腔围绕所述实心芯部。
5.根据权利要求2所述的火花抑制装置，其还包含邻近于所述第二充气室的电介质插塞，所述电介质插塞间隔设置在所述第二充气室的所述第二充气室的与所述电介质多腔插塞相反的一侧上。
6.根据权利要求5所述的火花抑制装置，其中所述电介质插塞是多孔电介质插塞，或者包括延伸通过所述电介质插塞的多个腔。
7.根据权利要求2所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞延伸进入所述第一充气室和所述第二充气中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞是电介质陶瓷插塞。
9.根据权利要求1所述的火花抑制装置，其中将所述电介质多腔插塞与所述静电卡盘接合。
10.根据权利要求1所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞是T形的，且其中所述电介质多腔插塞被安装在T形空腔中，且其中所述电介质多腔插塞并不延伸至所述T形空腔的底部。
11.根据权利要求10所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞还包括在所述电介质多腔插塞内的第一充气室，且其中所述多个腔从所述第一充气室延伸至所述电介质多腔插塞的表面。
12.根据权利要求11所述的火花抑制装置，其还包括第二充气室，其邻近于所述多个腔所延伸到达的所述电介质多腔插塞的所述表面。
13.根据权利要求10所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞的顶部与所述T形空腔的顶部接合，并且还包括介于所述T形空腔和在所述T形空腔的所述顶部下方的所述电介质多腔插塞之间的间隙。
14.根据权利要求1所述的火花抑制装置，其中所述静电卡盘包括基板、陶瓷板、在所述基板和所述陶瓷板之间的接合层，其中所述火花抑制装置还包括在所述基板和所述陶瓷板之间的第一充气室，其中所述第一充气室邻近于所述电介质多腔插塞，并且其中所述多个腔延伸至所述第一充气室。
15.根据权利要求14所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞与所述基板或陶瓷板接合。
16.根据权利要求14所述的火花抑制装置，其中所述电介质多腔插塞与所述陶瓷板接合，其中所述火花抑制装置还包含在所述电介质多腔插塞的与所述第一充气室相反的一侧上的第二充气室，且其中所述多个腔从所述第一充气室延伸至所述第二充气室。
17.根据权利要求16所述的火花抑制装置，所述火花抑制装置还包括：
电介质插塞，其在所述第一充气室的与所述电介质多腔插塞相反的一侧上；以及
第三充气室，其在所述电介质插塞的与所述第一充气室相反的一侧上，其中所述电介质插塞包括自所述第一充气室延伸至所述第三充气室的多个腔。
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