CN115803868A - 基板支撑件中的升降销接口 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于静电吸盘的用于升降销接口的方法和设备。在一些实施例中，在静电吸盘中的升降销接口包括：介电板，该介电板具有用于基板的支撑表面；导电板，该导电板设置于该介电板下方且具有穿过该导电板形成的开口，其中该介电板包括延伸进入该导电板中的该开口的突出部；及升降销引导件，该升降销引导件设置于该开口中，其中该升降销引导件包括从该升降销引导件的上表面延伸且与该介电板的该突出部重叠的一个或更多个特征。

Description

基板支撑件中的升降销接口
技术领域
本公开的实施例总体上涉及基板处理系统，且更具体地涉及用于基板处理系统中的静电吸盘。
背景技术
静电吸盘用于为基板处理系统(例如等离子体处理腔室)内的基板提供支撑。例如，静电吸盘可接合到保持在基板处理腔室的处理容积内的支撑板。穿过静电吸盘形成的升降销孔容纳将基板升高和/或降低到静电吸盘的支撑表面上的升降销。
在等离子体处理腔室中，静电吸盘在基板附近经受高功率射频(RF)场和高密度等离子体。发明人已观察到，在这样的等离子体处理腔室中，由于在升降销孔中产生的高电场会不期望地发生气体击穿，这会不期望地导致电弧。发明人进一步观察到，处理气体化学物质也可渗入升降销孔，导致将静电吸盘固定到支撑板的接合层退化。
据此，发明人已提供了改进的静电吸盘的实施例。
发明内容
本文提供了用于静电吸盘的升降销接口的方法和设备。在一些实施例中，在静电吸盘中的升降销接口包括：介电板，该介电板具有用于基板的支撑表面；导电板，该导电板设置于该介电板下方且具有穿过该导电板形成的开口，其中该介电板包括延伸进入该导电板中的该开口的突出部；及升降销引导件，该升降销引导件设置于该开口中，其中该升降销引导件包括从该升降销引导件的上表面延伸且与该介电板的该突出部重叠的一个或更多个特征。
在一些实施例中，在静电吸盘中的升降销接口包括：介电板，该介电板具有用于基板的支撑表面；导电板，该导电板设置于该介电板下方且具有穿过该导电板形成的开口，其中该介电板包括延伸进入该导电板中的该开口的突出部；及升降销引导件，该升降销引导件设置于该开口中，其中该升降销引导件包括从该升降销引导件的上表面延伸且与该介电板的该突出部重叠的一个或更多个特征，且其中该升降销引导件包括通路以容纳升降销。
在一些实施例中，静电吸盘包括：介电板，该介电板具有用于基板的支撑表面；一个或更多个电极，该一个或更多个电极设置于该介电板中；导电板，该导电板设置于该介电板下方且具有穿过该导电板形成的开口，其中该介电板包括延伸进入该导电板中的该开口的突出部；及升降销引导件，该升降销引导件设置于该开口中，其中该升降销引导件包括从该升降销引导件的上表面延伸且与该介电板的该突出部重叠的一个或更多个特征，其中该升降销引导件包括通路以容纳升降销，且其中该介电板及该突出部包括与该升降销引导件中的该通路对准的开口以形成升降销开口，使得升降销可移动足以延伸超出该介电板的该表面且在该支撑表面下方缩回。
在一些实施例中，包括静电吸盘的基板支撑件包括：导电板，该导电板具有穿过该导电板形成的开口；介电板，该介电板具有用于基板的支撑表面，该基板耦合至该导电板，其中该介电板包括延伸进入该导电板中的该开口的突出部；弹性体接合层，该弹性体接合层设置于该导电板及该介电板之间；一个或更多个电极，该一个或更多个电极设置于该介电板中且经配置以耦合至吸附电源；及升降销引导件，该升降销引导件设置于该导电板的该开口中，其中该升降销引导件包括从该升降销引导件的上表面延伸且与该介电板的该突出部重叠的一个或更多个特征，其中该升降销引导件包括通路以容纳升降销，且其中该介电板及该突出部包括与该升降销引导件中的该通路对准的开口以形成升降销开口，使得升降销可移动足以延伸超出该介电板的该表面且在该支撑表面下方缩回。
下方将描述本公开的其他及进一步的实施例。
附图说明
可通过参考在附图中描绘的本公开的说明性实施例来理解上面简要概括并在下面更详细地讨论的本公开的实施例。然而，附图仅图示了本公开的典型实施例且因此不被认为是对范围的限制，因为本公开可允许其他等效的实施例。
图1描绘了根据本公开的至少一些实施例的具有静电吸盘的处理腔室的示意性侧视图。
图2描绘了根据本公开的至少一些实施例的静电吸盘的部分的示意性侧视图。
图3描绘了根据本公开的至少一些实施例的静电吸盘的部分的示意性侧视图。
图4描绘了根据本公开的至少一些实施例的静电吸盘的部分的示意性侧视图。
图5描绘了根据本公开的至少一些实施例的静电吸盘的部分的示意性侧视图。
为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来标示附图共有的相同元件。附图未按比例绘制且为了清楚起见可能被简化。一个实施例的元件和特征可有益地并入其他实施例中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本文提供了用于静电吸盘的升降销接口的实施例。升降销接口的实施例有利地提供了从基板到基板支撑件(例如，冷却板)的导电部分的增加的距离(例如，爬电长度/电弧路径)。升降销接口的实施例有利地提供了前述益处，而不依赖于其他部件，例如用于电压隔离(standoff)的O形环或灌封材料。
图1描绘了根据本公开的至少一些实施例的具有带有升降销接口的静电吸盘的处理腔室(例如，等离子体处理腔室)的示意性侧视图。在一些实施例中，等离子体处理腔室是蚀刻处理腔室。然而，经配置以用于不同处理的其他类型的处理腔室也可使用或被修改以用于本文描述的静电吸盘的实施例。
腔室100是真空腔室，适用以在基板处理期间维持腔室内部容积120内的亚大气压。腔室100包括由盖104覆盖的腔室主体106，盖104封闭位于腔室内部容积120的上半部中的处理容积119。腔室100也可包括一个或更多个围绕各种腔室部件的屏蔽105，以防止在此类部件之间发生不期望的反应及离子化处理材料。腔室主体106和盖104可由金属制成，例如铝。可经由到接地115的耦合来将腔室主体106接地。
基板支撑件124设置在腔室内部容积120内以支撑和保持基板122，例如半导体晶片，例如，或其他可静电保持的基板。基板支撑件124一般可包括静电吸盘150和用于支撑静电吸盘150的中空支撑轴件112。静电吸盘150包括具有设置在静电吸盘150中的一个或更多个电极154的介电板152和导电板136。中空支撑轴件112提供导管以向静电吸盘150提供例如背侧气体、处理气体、流体、冷却剂、功率等。
在一些实施例中，中空支撑轴件112耦合到升降机构113，例如致动器或电机，提供了静电吸盘150在上处理位置(如图1中所示)及下传送位置(未示出)之间的垂直运动。波纹管组件110绕着中空支撑轴件112设置且耦合在静电吸盘150和腔室100的底部表面126之间以提供允许静电吸盘150垂直运动同时防止腔室100内的真空损失的柔性密封。波纹管组件110也包括与O形环165或其他合适的密封组件接触的下波纹管凸缘164，该密封组件接触底部表面126以帮助防止腔室真空损失。
中空支撑轴件112提供用于将背侧气体供应141、吸附电源140、和RF源(例如，RF等离子体电源170和RF偏压电源117)耦合到静电吸盘150的导管。背侧气体供应141设置在腔室主体106外部且将传热气体供应到静电吸盘150。在一些实施例中，RF等离子体电源170和RF偏压电源117经由各自的RF匹配网络耦合到静电吸盘150(仅示出RF匹配网络116)。在一些实施例中，基板支撑件124可替代地包括AC、DC、或RF偏压功率。
基板升降机130可包括装设在连接到轴件111的平台108上的升降销109，轴件111耦合到第二升降机构132以用于升高和降低基板升降机130，使得可将基板122放置在静电吸盘150上或从静电吸盘150移除。静电吸盘150可包括通孔以接收升降销109。将在下面相关于图2至5更详细地描述升降销109的配置和接口的细节。
波纹管组件131耦合在基板升降机130和底部表面126之间以提供在基板升降机130的垂直运动期间保持腔室真空的柔性密封。
静电吸盘150包括从静电吸盘150的下表面延伸到静电吸盘150的上表面中的各个开口的气体分配通道138。气体分配通道138与背侧气体供应141经由气体导管142流体连通，以控制使用期间静电吸盘150的温度和/或温度分布。
腔室100耦合到真空系统114并与真空系统114流体连通，真空系统114包括用于对腔室100进行排气的节流阀(未示出)和真空泵(未示出)。可通过调整节流阀和/或真空泵来调节腔室100内部的压力。腔室100也耦合至处理气体供应118并与处理气体供应118流体连通，处理气体供应118可向腔室100供应一个或更多个处理气体以用于处理设置在腔室100中的基板。
在操作中，例如，可在腔室内部容积120中产生等离子体102以执行一个或更多个处理。可通过将功率从等离子体功率源(例如，RF等离子体电源170)经由腔室内部容积120附近或之内的一个或更多个电极耦合至处理气体，以点燃处理气体并产生等离子体102。也可从偏压电源(例如，RF偏压电源117)向一个或更多个电极154或静电吸盘150内的一些其他电极提供偏压功率，以从等离子体朝向基板122吸引离子。在一些实施例中，偏压电源耦合到冷却板以向待处理的基板提供负向偏压。当施加RF功率到冷却板时，冷却板和基板之间会产生电压差(如图2至5中展示的ΔV)。电压差在冷却板和基板之间产生电场，这可不期望地引起等离子体点亮和电弧。
图2描绘了根据本公开的至少一些实施例的具有升降销接口的静电吸盘200的部分的示意性侧视图。在一些实施例中，静电吸盘200是如上文相关于图1所讨论的静电吸盘150。静电吸盘200包括具有用于支撑基板202(例如，半导体晶片等)的上支撑表面的介电板204。介电板204由合适的处理可兼容陶瓷材料制成，例如氮化铝(AlN)。一个或更多个电极嵌入介电板204中并耦合到吸附电源(例如，图1中所示的吸附电源140)。介电板204具有与支撑表面相对的下表面。
介电板204耦合到导电板210。导电板210是导电和导热的。在一些实施例中，导电板210由铝(Al)制成。在一些实施例中，导电板210包括经配置以使冷却剂流过其中的冷却通道。在一些实施例中，导电板210耦合到RF电源，例如上面讨论的RF偏压电源117。导电板210位于绝缘板212的顶部以将导电板210与接地绝缘。
介电或绝缘涂层208可设置在导电板210的上表面的顶部。在一些实施例中，绝缘涂层208是氧化铝。在一些实施例中，绝缘涂层208是氧化铝喷涂涂层。
弹性体接合层206可设置在绝缘涂层208的顶部。弹性体接合层206有利地提供了更强健的热接口，以改进介电板204和导电板210之间的热传递。弹性体接合层206进一步有利地将介电板204接合到导电板210。弹性体接合层206可以是任何处理可兼容的顺应导热材料，例如硅树脂或基于硅树脂的材料。
穿过导电板210和绝缘板212形成开口214以接收升降销引导件216。升降销引导件216装配在开口214内并包括通路以容纳升降销218。升降销引导件216可由处理可兼容的绝缘材料制成，例如聚四氟乙烯(例如，
Figure BDA0004047495780000061
)、陶瓷、或上述的组合。升降销引导件可由单件材料制成或具有多个零件(例如，由多个零件制成，每一零件由相同或不同材料制成)。
介电板204包括突出部220，当介电板204设置在导电板210上时，突出部220经配置以延伸进入开口214。在一些实施例中，将突出部220和介电板204单体形成(例如，单片)。在一些实施例中，突出部220例如通过使用例如扩散接合(如虚线所指示)的绝缘接合技术接合而耦合到介电板204。
介电板204和突出部220包括与升降销引导件216中的通路对准的开口，当插入开口214时形成升降销开口，使得升降销218可移动足以延伸超出介电板204的表面(例如，将基板保持在介电板204的支撑表面上方)并在支撑表面下方缩回(例如，将基板放置在介电板204的支撑表面上)。升降销218升降销可由不会损坏或污染基板202的任何处理可兼容的绝缘材料制成，例如氧化铝。
升降销引导件216的上部分包括一个或更多个特征，该特征与介电板204的突出部220对接以有利地提供具有从基板202的背侧到导电板210的增加的距离(例如，爬电长度/电弧路径)的升降销接口。一个或更多个特征与突出部220重叠以增加升降销接口的长度。升降销接口进一步有利地防止了从介电板204的顶部(和基板202的背侧)到弹性体接合层206及在一些实施例中到设置在升降销引导件216及突出部220之间的O形环228的视线，因此，有利地减少或消除了对弹性体接合层206的处理化学影响。
例如，在一些实施例中，升降销接口包括从升降销引导件向上延伸的一个或更多个肩部。如图2中所描绘，在一些实施例中，升降销引导件216包括从升降销引导件216的上表面226向上延伸的一个肩部224。肩部224可以是绕着升降销通路设置的内肩部。可选地，O形环228可绕着肩部224的侧壁设置在上表面226上。O形环可由任何标准的处理可兼容材料制成，例如硅树脂或全氟弹性体材料。介电板204中的突出部220可包括与肩部224匹配的埋头孔(countersink)。如图2中所展示，由沿着介电板204中的开口、肩部224的上表面和侧壁、及沿着突出部220的升降销接口来形成基板202的背侧和导电板210之间的长的、曲折的路径(如箭头230所指示)。
在一些实施例中，且如图3中所示，升降销引导件216包括从升降销引导件216的上表面226向上延伸的两个肩部(肩部224和肩部304)。肩部224可以是绕着升降销通路设置的内肩部。肩部304可以是外肩部，例如设置靠近升降销引导件216的外周边。两个肩部224、304可具有相同或不同的尺寸。例如，肩部可具有相同的高度或不同的高度。替代地或组合地，肩部可具有相同的宽度或不同的宽度。可选地，O形环228可设置在肩部224的侧壁和肩部304之间的上表面226上。介电板204中的突出部220可包括与肩部224匹配的埋头孔。突出部220的外直径小于肩部304的内直径，使得突出部220的至少一部分可装配在肩部224、304之间。如图3中所示，由沿着介电板204中的开口、肩部224的上表面和侧壁、沿着突出部220、及肩部304的内侧壁和上表面的升降销接口来形成基板202的背侧和导电板210之间的长的、曲折的路径(如箭头302所示)。
在一些实施例中，且如图4中所展示，升降销引导件216包括从升降销引导件216的上表面226向上延伸的一个肩部304。肩部304可以是外肩部，例如设置靠近升降销引导件216的外周边。可选地，O形环228可径向地设置在肩部304的侧壁内的上表面226上。突出部220的外直径小于肩部304的内直径，使得突出部220的至少一部分可装配在由肩部304限定的内部空间内。如图4中所示，由沿着介电板204中的开口、沿着突出部220、及肩部304的内侧壁和上表面的升降销接口来形成基板202的背侧和导电板210之间的长的、曲折的路径(如箭头402所示)。
在一些实施例中，且如图5中所示，升降销引导件216包括从升降销引导件216的上表面226向上延伸的两个肩部(肩部304和肩部504)。肩部304可以是外肩部，例如设置靠近升降销引导件216的外周边。肩部504可以是绕着升降销通路设置的内肩部。如图5中所描绘，内肩部504可具有一高度，使得介电板204中的突出部220不需要埋头孔来与肩部504匹配。肩部304、504可具有相同宽度或不同宽度。可选地，O形环228可设置在肩部304的侧壁和肩部504之间的上表面226上。突出部220的外直径小于肩部304的内直径，使得突出部220的至少一部分可装配在由肩部304限定的内部空间内。如图5中所示，由沿着介电板204中的开口、沿着突出部220、及肩部304的内侧壁和上表面向上的升降销接口来形成基板202的背侧和导电板210之间的长的、曲折的路径(如箭头502所示)。
虽然在图2至5中没有清楚地示出，在沿着由箭头230、302和402所示的曲折路径的相邻部件之间存在小的间隙以促进制造公差、热膨胀差异等。
在本文公开的每一实施例中，突出部220增加了从O形环到基板202背侧的距离，从而将O形环移动到具有较低电压差且具有被升降销引导件216阻挡的视线的区域，有利地降低了O形环228的腐蚀率。此外，在本文公开的每一实施例中，O形环有利地可易于更换。
在一些实施例中，可选的顺应的填隙材料222可设置在突出部220的外周边和开口214的环绕部分之间。顺应的填隙材料222可以是使用于基板处理的任何处理可兼容的顺应填隙材料，例如灌封材料，例如硅树脂或基于硅树脂的灌封材料。在一些实施例中，顺应的填隙材料222和弹性体接合层206可以是相同的材料。替代地，可省略顺应的填隙材料222，且在突出部220的外周边与开口214的环绕部分之间可存在空气间隙。
因此，本文提供了用于静电吸盘的改进的升降销接口的实施例。本公开的实施例有利地减少或消除了表面电弧并保护静电吸盘的接合材料。改进的升降销接口的实施例进一步有利地将接口从高电场区域移动到低电场区域以减少或消除该区域中的等离子体点燃。
虽然前述内容针对本公开的实施例，在不背离其基本范围的情况下，可设计本公开的其他和进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种在静电吸盘中的升降销接口，包括：
介电板，所述介电板具有用于基板的支撑表面；
导电板，所述导电板设置于所述介电板下方且具有穿过所述导电板形成的开口，其中所述介电板包括延伸进入所述导电板中的所述开口的突出部；以及
升降销引导件，所述升降销引导件设置于所述开口中，其中所述升降销引导件包括从所述升降销引导件的上表面延伸且与所述介电板的所述突出部重叠的一个或更多个特征，且其中所述升降销引导件包括通路以容纳升降销。
2.如权利要求1所述的升降销接口，其中所述一个或更多个特征包括肩部。
3.如权利要求2所述的升降销接口，其中所述介电板中的所述突出部包括与所述肩部配合的埋头孔。
4.如权利要求2所述的升降销接口，其中所述一个或更多个特征包括绕着所述通路设置的单个内肩部。
5.如权利要求2所述的升降销接口，其中所述一个或更多个特征包括环绕所述突出部的单个外肩部。
6.如权利要求1所述的升降销接口，进一步包括：
O形环，所述O形环设置于所述升降销引导件与所述突出部之间的所述升降销引导件的所述上表面上。
7.如权利要求1所述的升降销接口，其中所述一个或更多个特征包括两个肩部，且其中所述突出部在所述两个肩部之间延伸。
8.如权利要求7所述的升降销接口，进一步包括：
O形环，所述O形环设置于所述两个肩部之间的所述升降销引导件的所述上表面上。
9.如权利要求7所述的升降销接口，其中所述两个肩部包括绕着所述通路设置的内肩部及外肩部，其中所述突出部包括与所述内肩部配合的埋头孔，且其中所述外肩部环绕所述突出部。
10.如权利要求7所述的升降销接口，其中所述两个肩部具有相同的长度。
11.如权利要求7所述的升降销接口，其中所述两个肩部具有不同的长度。
12.如权利要求1至11中任一项所述的升降销接口，进一步包括绝缘涂层，所述绝缘涂层设置于所述导电板的上表面的顶部。
13.如权利要求12所述的升降销接口，进一步包括弹性体接合层，所述弹性体接合层设置于所述绝缘涂层的顶部。
14.如权利要求1至11中任一项所述的升降销接口，进一步包括设置于所述突出部的外周边及所述开口的环绕部分之间的顺应、填隙材料。
15.一种静电吸盘，包括：
介电板，所述介电板具有用于基板的支撑表面；
一个或更多个电极，所述一个或更多个电极设置于所述介电板中；
导电板，所述导电板设置于所述介电板下方且具有穿过所述导电板形成的开口，其中所述介电板包括延伸进入所述导电板中的所述开口的突出部；以及
升降销引导件，所述升降销引导件设置于所述开口中，其中所述升降销引导件包括从所述升降销引导件的上表面延伸且与所述介电板的所述突出部重叠的一个或更多个特征，其中所述升降销引导件包括通路以容纳升降销，且其中所述介电板及所述突出部包括与所述升降销引导件中的所述通路对准的开口以形成升降销开口，使得升降销可移动足以延伸超出所述介电板的所述表面且在所述支撑表面下方缩回。
16.如权利要求15所述的静电吸盘，其中所述一个或更多个特征包括绕着所述通路设置的单个内肩部或环绕所述突出部的单个外肩部，其中所述介电板中的所述突出部包括与所述肩部配合的埋头孔。
17.如权利要求15所述的静电吸盘，其中所述一个或更多个特征包括两个肩部，其中所述两个肩部包括绕着所述通路设置的内肩部及环绕所述突出部的外肩部，且其中所述突出部包括与所述内肩部配合的埋头孔。
18.如权利要求15至17中任一项所述的静电吸盘，进一步包括：
绝缘涂层，所述绝缘涂层设置于所述导电板的上表面的顶部；及
弹性体接合层，所述弹性体接合层设置于所述绝缘涂层的顶部。
19.一种包括静电吸盘的基板支撑件，包括：
导电板，所述导电板具有穿过所述导电板形成的开口；
介电板，所述介电板具有用于基板的支撑表面，所述基板耦合至所述导电板，其中所述介电板包括延伸进入所述导电板中的所述开口的突出部；
弹性体接合层，所述弹性体接合层设置于所述导电板与所述介电板之间；
一个或更多个电极，所述一个或更多个电极设置于所述介电板中且经配置以耦合至吸附电源；以及
升降销引导件，所述升降销引导件设置于所述导电板的所述开口中，其中所述升降销引导件包括从所述升降销引导件的上表面延伸且与所述介电板的所述突出部重叠的一个或更多个特征，其中所述升降销引导件包括通路以容纳升降销，且其中所述介电板及所述突出部包括与所述升降销引导件中的所述通路对准的开口以形成升降销开口，使得升降销可移动足以延伸超出所述介电板的所述表面且在所述支撑表面下方缩回。
20.如权利要求19所述的基板支撑件，进一步包括：
吸附电源，所述吸附电源耦合至所述一个或更多个电极；
RF电源，所述RF电源耦合至所述导电板；以及
绝缘板，所述绝缘板设置于所述导电板下方以将所述导电板与接地绝缘。
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