TW201909330A - 靜電卡盤和電漿加工裝置 - Google Patents
靜電卡盤和電漿加工裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201909330A TW201909330A TW106134860A TW106134860A TW201909330A TW 201909330 A TW201909330 A TW 201909330A TW 106134860 A TW106134860 A TW 106134860A TW 106134860 A TW106134860 A TW 106134860A TW 201909330 A TW201909330 A TW 201909330A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- ring
- electrostatic chuck
- insulating layer
- base
- peripheral wall
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 16
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 74
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 72
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 229920006169 Perfluoroelastomer Polymers 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 6
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- -1 perfluoro Chemical group 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
- H01J37/32724—Temperature
-
- 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
- H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
-
- 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
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
- H01J37/32651—Shields, e.g. dark space shields, Faraday shields
-
- 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
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
-
- 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
- H01L21/683—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
- H01L21/6831—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
-
- 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
- H01L21/68735—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 profile or support profile
-
- 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
- H01L21/68757—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 coating or a hardness or a material
-
- 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
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
-
- 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
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2005—Seal mechanisms
-
- 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
- H01J2237/334—Etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本發明提供一種靜電卡盤和電漿加工裝置。該靜電卡盤包括底座、設置在該底座上的加熱層及設置在該加熱層上的絕緣層,該加熱層的外徑均小於該底座的外徑和該絕緣層的外徑,並且該靜電卡盤還包括環狀保護部件,該環狀保護部件可拆卸地環繞設置在該加熱層的外周壁的外側。本發明提供的靜電卡盤和電漿加工裝置,既可以在製程過程中對加熱層進行保護,又可以在環狀保護部件損壞時單獨對其更換,且使加熱層在上述更換過程中不受損,因而具有使用壽命長、維修和更換成本低等特點。
Description
本發明涉及半導體製造技術領域,具體地,涉及一種靜電卡盤和電漿加工裝置。
在積體電路(IC)的製造製程過程中,特別是等離子蝕刻(ETCH)製程中,為了固定、支撐晶片(Wafer),避免晶片在製程過程中出現行動或錯位現象,同時實現晶片的溫度控制,往往使用靜電卡盤(Electro Static Chuck,ESC)。
第1圖為現有的靜電卡盤的結構圖。如第1圖所示,靜電卡盤包括底座1、設置在底座1上的加熱層2和設置在加熱層2上的絕緣層3,並且,在加熱層2的外周壁上,塗覆有矽膠材料4,該矽膠材料4位於底座1和絕緣層3之間,用以保護加熱層2不被電漿蝕刻。
上述靜電卡盤在實際應用中不可避免地存在以下問題:
矽膠材料4被電漿蝕刻之後會變薄,甚至完全消失,對加熱層2的保護作用失效,使加熱層2直接暴露於電漿環境中,很容易被腐蝕並產生顆粒,並對晶片造成顆粒污染,從而降低晶片品質。由於矽膠材料4採用塗覆的方式附著在加熱層2的外周壁上,如果要重新塗膠,必須先把殘留的矽膠材料去除,再將新的矽膠材料重新塗覆上去,這不僅加工困難,而且容易損傷加熱層2,造成靜電卡盤損壞。因此,常規的作法是,當矽膠材料4被電漿蝕刻變薄至一定程度之後,即不再使用該靜電卡盤,而是更換一新的靜電卡盤,因而造成很大的浪費。
本發明旨在至少解決先前技術中存在的技術問題之一,提出了一種靜電卡盤和電漿加工裝置,其具有使用壽命長、維修和更換成本低等特點。
為實現本發明的目的而提供一種靜電卡盤,包括底座、設置在該底座上的加熱層及設置在該加熱層上的絕緣層,該加熱層的外徑均小於該底座的外徑和該絕緣層的外徑,並且該靜電卡盤還包括環狀保護部件,該環狀保護部件可拆卸地環繞設置在該加熱層的外周壁的外側。
其中,該環狀保護部件具有彈性,其在豎直方向上的自由高度不小於該底座與該絕緣層之間的間隙,在其被裝配到該底座與該絕緣層之間時,能夠使該加熱層與電漿相隔離。
其中,該環狀保護部件在豎直方向上的自由高度大於該底座與該絕緣層之間的間隙,在其裝配到該底座與該絕緣層之間時,其處於壓縮變形狀態,以使該加熱層與電漿相隔離。
其中,該環狀保護部件在處於自由狀態時,由該靜電卡盤的中心軸所在平面對其剖切所得到的截面形狀為矩形、正方形、梯形、圓形或者橢圓形。
其中,該截面形狀為矩形、正方形或梯形的情況下,該矩形、該正方形或該梯形的相鄰的二邊之間採用圓形倒角過渡。
其中,該圓形倒角的半徑的取值範圍在1~3mm。
其中,該截面形狀為圓形;在該加熱層的外周壁、該底座的上表面和該絕緣層的下表面之間形成的環形空間在該靜電卡盤的軸向上的高度小於該截面形狀的直徑的90%。
其中,該截面形狀為矩形、正方形或者梯形;該環狀保護部件的外環面為凹面。
其中,該環狀保護部件在徑向上的最小厚度大於或者等於該環狀保護部件在徑向上的最大厚度的80%。
其中,在該環狀保護部件被該靜電卡盤的中心軸所在平面剖切所得到的截面上,該凹面的形狀呈現為弧線、斜線或者折線;該折線沿豎直方向延伸且包括至少二線段,該至少二線段兩兩相連,且相鄰的二線段之間形成的夾角為銳角、直角或鈍角。
其中,該環狀保護部件包括環狀本體,該環狀本體設置在該底座與該絕緣層之間,且環繞在該加熱層的外周壁的外側,並且該環狀本體在豎直方向上的自由高度不小於該底座與該絕緣層之間的間隙;以及在該環狀本體的外周壁上形成有至少一環狀延伸部,並且在該環狀延伸部的數量為一的情況下,該環狀延伸部自該環狀本體的外周壁向上延伸而覆蓋在該絕緣層的外周壁上,且該環狀延伸部的上端不高於該絕緣層的上表面;或者該環狀延伸部自該環狀本體的外周壁向下延伸而覆蓋在該底座的外周壁上;在該環狀延伸部的數量為二的情況下,該環狀延伸部的上半部分自該環狀本體的外周壁向上延伸而覆蓋在該絕緣層的外周壁上,且其上端不高於該絕緣層的上表面,並且該環狀延伸部的下半部分自該環狀本體的外周壁向下延伸而覆蓋在該底座的外周壁上。
其中,該環狀保護部件的材料包括全氟橡膠。
另一方面,本發明還提供一種電漿加工裝置,其包括處理腔室,在該處理腔室的內部設置有本發明上述任一項方案提供的靜電卡盤。
本發明具有以下有益效果:
本發明提供的靜電卡盤,其中的環狀保護部件和加熱層為相互獨立的二結構,環狀保護部件環繞加熱層的外周壁而可拆卸地設置在加熱層的外側,這樣,既可以在製程過程中對加熱層進行保護,又可以在環狀保護部件損壞時單獨對其更換,且使加熱層在上述更換過程中不受損,以此延長靜電卡盤的使用壽命,節約裝置成本。
本發明提供的電漿加工裝置,其通過採用本發明提供的上述靜電卡盤,可以使環狀保護部件和加熱層為相互獨立的二結構,環狀保護部件環繞加熱層的外周壁而可拆卸地設置在加熱層的外側,這樣,既可以在製程過程中對加熱層進行保護,又可以在環狀保護部件損壞時單獨對其更換,且使加熱層在上述更換過程中不受損,以此延長靜電卡盤的使用壽命,節約裝置成本。
為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案,下面結合附圖來對本發明提供的靜電卡盤進行詳細描述。
請一併參閱第2圖和第3圖,靜電卡盤包括底座5、設置在該底座5上的加熱層6以及設置在該加熱層6上的絕緣層7,其中,在加熱層6中設置有加熱元件,用以提供熱量,並通過絕緣層7將熱量傳遞至該靜電卡盤所承載的晶片。絕緣層7採用諸如Al2
O3
、AlN等陶瓷或者其他絕緣材料製作。並且,在絕緣層7中設置有直流電極層,該直流電極層與置於絕緣層7上的晶片之間產生靜電引力,從而達到固定晶片的目的。
並且,靜電卡盤還包括環狀保護部件8,該環狀保護部件8可拆卸地環繞設置在加熱層6的外周壁的外側,即,加熱層6位於環狀保護部件8的環孔內,二者之間是否接觸(即,二者之間是否有間隙)可以不作限定,並且可以在不損壞加熱層6的情況下使該環狀保護部件8與加熱層6相分離。所謂可拆卸,是指環狀保護部件8和加熱層6為相互獨立的二結構,環狀保護部件8損壞時可以單獨對其更換,且在更換過程中不會損壞加熱層6,從而延長了靜電卡盤的使用壽命,節約了製程及裝置成本。
較佳的,為了更好的起到保護環狀保護部件8內側的加熱層6不被電漿蝕刻的作用,環狀保護部件8具有彈性,且在底座5與絕緣層7之間處於壓縮變形狀態,即,底座5與絕緣層7之間的間隙不大於環狀保護部件8在豎直方向(即,其軸向)上的自由高度,從而將底座5和絕緣層7二者在豎直方向上的間隙封堵住,使得電漿不能通過該間隙到達加熱層6的表面,從而實現加熱層6與電漿相隔離。在裝配時,可以先在豎直方向上擠壓該環狀保護部件8,使之在豎直方向上的被壓縮後的高度小於底座5和絕緣層7二者在豎直方向上的間隙,再將該環狀保護部件8套在加熱層6的外周壁上且嵌入在底座5和絕緣層7二者之間的間隙中,使該環狀保護部件8仍舊保持壓縮變形狀態,以使該環狀保護部件8能夠與底座5和絕緣層7緊密接觸,從而可以對上述間隙起到密封的作用。利用環狀保護部件8的彈性,可以在實現可拆卸的同時,可以因該環狀保護部件8對底座5和絕緣層7二者之間的間隙封堵而實現加熱層6與電漿的隔離,避免加熱層6因直接暴露於電漿環境中而被腐蝕並產生顆粒對晶片造成污染,因而提高了晶片的加工品質。
較佳的,上述環狀保護部件8的材料包括全氟橡膠,該全氟橡膠不僅具有彈性,而且通過在橡膠中引入氟原子,使全氟橡膠具有優良的耐熱性、抗氧化性、耐腐蝕性和耐老化性等特點。
在本實施例中,環狀保護部件8處於自由狀態(未壓縮變形狀態)時,由靜電卡盤的中心軸所在平面對其剖切所得到的截面形狀(下文中簡稱截面形狀)為矩形,如第2圖所示。較佳的,該環狀保護部件8的相鄰的二面之間採用圓角81過渡,即,該矩形的相鄰的二邊之間採用圓形倒角過渡,以便於安裝且使其在安裝和拆卸過程中不易受損。進一步較佳的,該圓角81的半徑的取值範圍在1~3mm,更便於安裝。當然,在實際應用中,上述截面形狀還可以為正方形或梯形等,事實上,凡是可以對底座5和絕緣層7二者之間的間隙封堵且保護加熱層6不被電漿腐蝕的形狀均可以採用。
較佳的,還可以使環狀保護部件8的外環面為凹面,這有利於避免環狀保護部件8與其周邊的零件接觸,例如,將截面形狀為矩形或正方形的環狀保護部件8的外環面設置為凹面形狀。具體地,如第4圖所示,該凹面形狀在該截面上的形狀表現為弧線82。或者,如第5圖所示,上述凹面形狀在該截面上的形狀表現為斜線83,即,環狀保護部件8的截面形狀為直角梯形,在本實施例中,斜線83朝下傾斜,即梯形的上底長於下底;當然,在實際應用中,斜線83也可以朝上傾斜,即梯形的下底長於上底;此外,梯形也可以不限定於直角梯形。
如第6圖所示,環狀保護部件8的外環面的凹面形狀在該截面上的形狀表現為折線84,該折線84由沿豎直方向連接的二線段(841,842)組成,且在二線段(841,842)之間形成夾角,該夾角可以為銳角、直角或鈍角。或者,如第7圖所示,上述凹面形狀表現在該截面上的形狀為折線85,該折線85也可以由兩兩相連的三線段(851,852,853)組成,且相鄰的二線段之間形成夾角,該夾角可以為銳角、直角或鈍角。當然,在實際應用中,上述折線還可以由四或者五以上的線段組成。也就是說,上述折線沿豎直方向延伸且包括至少二線段,該至少二線段兩兩相連,且相鄰的二線段之間形成的夾角可以為銳角、直角或鈍角。
在環狀保護部件8的外環面為凹面的基礎上,較佳的,環狀保護部件8在徑向上的最小厚度大於或者等於環狀保護部件8在徑向上的最大厚度的80%,以提高環狀保護部件8的使用壽命並保證其密封效果。
需要說明的是,在本實施例中,環狀保護部件8在處於未壓縮變形狀態時,由靜電卡盤的中心軸所在平面對其剖切所得到的截面形狀為矩形、正方形或梯形,但是,本發明並不侷限於此,在實際應用中,上述截面形狀還可以為圓形。
當上述截面形狀為圓形時,較佳的,在加熱層6的外周壁、底座5的上表面和絕緣層7的下表面之間形成的環形空間在靜電卡盤的軸向上的高度小於上述截面形狀的直徑的90%,以保證其密封效果。另外,在實際應用中,上述環形空間在徑向方向上的長度應適當大於環狀保護部件8在處於未壓縮變形狀態時的直徑,以保證環狀保護部件8在發生壓縮變形時不會超出絕緣層7或底座5的外邊緣,從而避免環狀保護部件8與其周邊的零件接觸。
第9圖為本發明第二實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖。請參閱第9圖,本實施例提供的靜電卡盤與上述第一實施例相比,其區別在於:增設了環狀延伸部,以進一步提高環狀保護部件的密封效果。
具體地,在本實施例中,環狀保護部件包括環狀本體10,該環狀本體10環繞在加熱層6的外周壁上且位於底座5與絕緣層7之間,該環狀本體10在底座5與絕緣層7之間處於壓縮變形狀態,事實上,至少是環狀本體10在豎直方向上處於壓縮變形狀態,即,該環狀本體10在豎直方向上的自由高度大於底座5與絕緣層7之間的間隙,對底座5與絕緣層7之間的間隙進行密封的作用,從而可以實現加熱層6與電漿相隔離,進而避免加熱層6因直接暴露於電漿環境中而被腐蝕並產生顆粒,從而提高了晶片的加工品質。該環狀本體10在其徑向上的厚度大於加熱層6的外周壁到絕緣層7外周壁之間的距離,以保證即便是在該環狀本體10在其徑向方向上處於壓縮變形狀態時該環狀本體10在徑向上的厚度大於加熱層6的外周壁到絕緣層7外周壁之間的距離,即,該環狀本體10的外周壁延伸在絕緣層7外周壁的外側。
並且,環狀保護部件還包括第一環狀延伸部11,該第一環狀延伸部11自環狀本體10的凸緣的上表面向上延伸,並環繞絕緣層7的外周壁而貼合覆蓋第在絕緣層7的外周壁上,以增強對環狀本體10與絕緣層7之間的間隙的密封作用,同時可以使所貼合覆蓋的絕緣層7免受電漿的腐蝕。並且,第一環狀延伸部11的上端不高於絕緣層7的上表面,以避免在進行製程時,對絕緣層7上的晶片產生影響;較佳地,使第一環狀延伸部11的上端低於絕緣層7的上表面。第一環狀延伸部11在絕緣層7的外周壁上的貼合覆蓋高度可以為1~10mm。需要指出的是,所謂貼合覆蓋是指二者之間不帶有電漿可以通過的間隙,以下簡稱為覆蓋;所謂環狀本體10的凸緣,指的是在裝配完成後環狀本體10沿徑向方向所超出絕緣層7的外周壁的部分,而無論此時環狀本體10在徑向上是否處於壓縮狀態。
或者,如第10圖所示,在環狀本體10的外周壁上還形成有第二環狀延伸部12,該第二環狀延伸部12中的上半部分自環狀本體10的凸緣的上表面向上延伸,並環繞絕緣層7的外周壁而覆蓋第在絕緣層7的外周壁上,以增強對環狀本體10與絕緣層7之間的間隙的密封作用,以及使所覆蓋的絕緣層7免受電漿的腐蝕;同時,該第二環狀延伸部12中的下半部分自環狀本體10的凸緣的下表面向下延伸,並環繞底座5的外周壁而覆蓋第在底座5的外周壁上,以增強對環狀本體10與底座5之間的間隙的密封作用,以及使所覆蓋的底座5免受電漿的腐蝕。該第二環狀延伸部12中的上半部分在絕緣層7的外周壁上的覆蓋高度可以為1~10mm,且該第二環狀延伸部12中的下半部分在底座5的外周壁上的覆蓋高度可以為1~10mm。本實施例中,絕緣層7的外周壁和底座5的外周壁在垂直於靜電卡盤的中心軸的平面上的投影彼此重疊,即,絕緣層7的外周壁和底座5的外周壁的直徑相等,並且第二環狀延伸部12中的上半部分和下半部分二者的厚度相同,即,第二環狀延伸部12中的上半部分的內周壁和外周壁在垂直於靜電卡盤的中心軸的平面上的投影分別對應地與第二環狀延伸部12中的下半部分的內周壁和外周壁在該平面上的投影相重合;然而在實際應用中,絕緣層7的外周壁和底座5的外周壁的直徑也可以不相等,這種情況下,將絕緣層7和底座5二者中的直徑較短者的外周壁作為定義環狀本體10的凸緣的比較物件,即,所謂環狀本體10的凸緣,指的是相對於上述直徑較短者環狀本體10在徑向方向上所超出的部分,這樣,為了保證第二環狀延伸部12中的上半部分和下半部分能夠分別與絕緣層7和底壁5的外周壁貼合覆蓋,可以使第二環狀延伸部12中的上半部分的內周壁和下半部分的內周壁在垂直於靜電卡盤的中心軸的平面上的投影不相重疊,至於第二環狀延伸部12中的上半部分的外周壁和下半部分的外周壁在該平面上的投影是否重合,可以不作限定。需要指出的是,當環狀保護部件具有第10圖所示的第二環狀延伸部12時,環狀本體10的自由高度並不必須設定為不低於絕緣層7和底座5二者之間的間隙。
或者,如第11圖所示,在環狀本體10的外周壁上形成第三環狀延伸部13,該第三環狀延伸部13自環狀本體10的凸緣的下表面向下延伸,並環繞底座5的外周壁而覆蓋在底座5的外周壁上,以增強對環狀本體10與底座5之間的間隙的密封作用,以及使所覆蓋的底座5免受電漿的腐蝕。第三環狀延伸部13在底座5的外周壁上的覆蓋高度可以為1~10mm。
由上可知,可以在環狀本體10的外周壁上形成有至少一環狀延伸部,該環狀延伸部可以單獨覆蓋在絕緣層7的外周壁上,或者可以單獨覆蓋在底座5的外周壁上,或者還可以同時覆蓋在絕緣層7的外周壁上和底座5的外周壁上。並且,在環狀保護部件包括環狀本體10和環狀延伸部的情況下,環狀本體10的自由高度視為環狀保護部件的自由高度。
綜上所述,在本發明上述各個實施例提供的靜電卡盤中,環狀保護部件和加熱層為相互獨立的二結構,環狀保護部件環繞加熱層的外周壁而可拆卸地設置在加熱層的外側,這樣,既可以在製程過程中對加熱層進行保護,又可以在環狀保護部件損壞時單獨對其更換,且使加熱層在上述更換過程中不受損,以此延長靜電卡盤的使用壽命,節約裝置成本。因而,本發明各實施例提供的靜電卡盤具有使用壽命長、維修和更換成本低等特點。
另一方面,本發明還提供一種電漿加工裝置,其包括處理腔室,並且在處理腔室的內部設置有本發明上述任一實施例提供的靜電卡盤。
本發明提供的電漿加工裝置,由於靜電卡盤的環狀保護部件和加熱層為相互獨立的二結構,環狀保護部件環繞加熱層的外周壁而可拆卸地設置在加熱層的外側,這樣,既可以在製程過程中對加熱層進行保護,又可以在環狀保護部件損壞時單獨對其更換,且使加熱層在上述更換過程中不受損,以此延長靜電卡盤的使用壽命,節約裝置成本。
可以理解的是,以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式,然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言,在不脫離本發明的精神和實質的情況下,可以做出各種變型和改進,這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
1、5‧‧‧底座
2、6‧‧‧加熱層
3、7‧‧‧絕緣層
4‧‧‧矽膠材料
8‧‧‧環狀保護部件
10‧‧‧環狀本體
11‧‧‧第一環狀延伸部
12‧‧‧第二環狀延伸部
13‧‧‧第三環狀延伸部
81‧‧‧圓角
82‧‧‧弧線
83‧‧‧斜線
84、85‧‧‧折線
841、842、851、852、853‧‧‧線段
第1圖為現有的靜電卡盤的結構圖; 第2圖為本發明第一實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第3圖為本發明第一實施例提供的靜電卡盤的俯視剖視圖; 第4圖為本發明第一實施例的第一變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第5圖為本發明第一實施例的第二變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第6圖為本發明第一實施例的第三變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第7圖為本發明第一實施例的第四變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第8圖為本發明第一實施例的第五變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第9圖為本發明第二實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第10圖為本發明第二實施例的第一變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖; 第11圖為本發明第二實施例的第二變形實施例提供的靜電卡盤的局部剖視圖。
Claims (13)
- 一種靜電卡盤,包括一底座、設置在該底座上的一加熱層及設置在該加熱層上的一絕緣層,該加熱層的外徑均小於該底座的外徑和該絕緣層的外徑,其特徵在於,還包括一環狀保護部件,該環狀保護部件可拆卸地環繞設置在該加熱層的外周壁的外側。
- 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件具有彈性,其在豎直方向上的自由高度不小於該底座與該絕緣層之間的間隙,在其被裝配到該底座與該絕緣層之間時,能夠使該加熱層與電漿相隔離。
- 如申請專利範圍第2項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件在豎直方向上的自由高度大於該底座與該絕緣層之間的間隙,在其裝配到該底座與該絕緣層之間時,其處於壓縮變形狀態,以使該加熱層與電漿相隔離。
- 如申請專利範圍第3項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件在處於自由狀態時,由該靜電卡盤的中心軸所在平面對其剖切所得到的截面形狀為矩形、正方形、梯形、圓形或者橢圓形。
- 如申請專利範圍第4項所述的靜電卡盤,其中,該截面形狀為一矩形、一正方形或一梯形的情況下,該矩形、該正方形或該梯形的相鄰的二邊之間採用一圓形倒角過渡。
- 如申請專利範圍第5項所述的靜電卡盤,其中,該圓形倒角的半徑的取值範圍在1~3mm。
- 如申請專利範圍第3項所述的靜電卡盤,其中,該截面形狀為圓形; 在該加熱層的外周壁、該底座的上表面和該絕緣層的下表面之間形成的環形空間在該靜電卡盤的軸向上的高度小於該截面形狀的直徑的90%。
- 如申請專利範圍第4項所述的靜電卡盤,其中,該截面形狀為矩形、正方形或者梯形; 該環狀保護部件的外環面為凹面。
- 如申請專利範圍第8項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件在徑向上的最小厚度大於或者等於該環狀保護部件在徑向上的最大厚度的80%。
- 如申請專利範圍第8項所述的靜電卡盤,其中,在該環狀保護部件被該靜電卡盤的中心軸所在平面剖切所得到的截面上,該凹面的形狀呈現為一弧線、一斜線或者一折線;該折線沿豎直方向延伸且包括至少二線段,該至少二線段兩兩相連,且相鄰的二線段之間形成的夾角為銳角、直角或鈍角。
- 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件包括一環狀本體,該環狀本體設置在該底座與該絕緣層之間,且環繞在該加熱層的外周壁的外側,並且該環狀本體在豎直方向上的自由高度不小於該底座與該絕緣層之間的間隙;以及 在該環狀本體的外周壁上形成有至少一環狀延伸部,並且 在該環狀延伸部的數量為一的情況下,該環狀延伸部自該環狀本體的外周壁向上延伸而覆蓋在該絕緣層的外周壁上,且該環狀延伸部的上端不高於該絕緣層的上表面;或者該環狀延伸部自該環狀本體的外周壁向下延伸而覆蓋在該底座的外周壁上; 在該環狀延伸部的數量為二的情況下,該環狀延伸部的上半部分自該環狀本體的外周壁向上延伸而覆蓋在該絕緣層的外周壁上,且其上端不高於該絕緣層的上表面,並且該環狀延伸部的下半部分自該環狀本體的外周壁向下延伸而覆蓋在該底座的外周壁上。
- 如申請專利範圍第1項至第11項任一項所述的靜電卡盤,其中,該環狀保護部件的材料包括一全氟橡膠。
- 一種電漿加工裝置,包括處理腔室,其特徵在於,在該處理腔室的內部設置有申請專利範圍第1項至12項任一項所述的靜電卡盤。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710580505.3A CN107195578B (zh) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | 静电卡盘 |
CN201710580505.3 | 2017-07-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201909330A true TW201909330A (zh) | 2019-03-01 |
TWI662650B TWI662650B (zh) | 2019-06-11 |
Family
ID=59882580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106134860A TWI662650B (zh) | 2017-07-17 | 2017-10-12 | 靜電卡盤和電漿加工裝置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200161103A1 (zh) |
JP (1) | JP6968973B2 (zh) |
KR (1) | KR20190119666A (zh) |
CN (1) | CN107195578B (zh) |
SG (1) | SG11202000354TA (zh) |
TW (1) | TWI662650B (zh) |
WO (1) | WO2019015136A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107195578B (zh) * | 2017-07-17 | 2019-11-29 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘 |
DE202018106098U1 (de) * | 2017-10-31 | 2018-11-19 | Mfc Sealing Technology Co., Ltd. | Halbleiter-Bearbeitungsvorrichtung |
CN109962031B (zh) * | 2017-12-22 | 2021-03-12 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种受保护的静电吸盘及其应用 |
CN108695225A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-10-23 | 上海华力微电子有限公司 | 静电吸盘 |
US10867829B2 (en) * | 2018-07-17 | 2020-12-15 | Applied Materials, Inc. | Ceramic hybrid insulator plate |
JP7496250B2 (ja) * | 2020-06-16 | 2024-06-06 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 |
JP7425034B2 (ja) | 2021-12-01 | 2024-01-30 | 三菱電線工業株式会社 | 保護リング、それを備えた接着面保護構造、及び接着面保護方法 |
CN117693809A (zh) * | 2022-01-31 | 2024-03-12 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 陶瓷接合体、静电卡盘装置及陶瓷接合体的制造方法 |
JP7248167B1 (ja) | 2022-03-03 | 2023-03-29 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック部材及び静電チャック装置 |
JP7248182B1 (ja) | 2022-08-30 | 2023-03-29 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック部材及び静電チャック装置 |
CN116771919B (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-03 | 上海芯之翼半导体材料有限公司 | 组合式密封圈及静电卡盘系统 |
CN117108742B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-01-26 | 东芯(苏州)科技有限公司 | 一种用于电吸盘的盘环组套及其安装装置和方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4458995B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2010-04-28 | 京セラ株式会社 | ウェハ支持部材 |
US8092638B2 (en) * | 2005-10-11 | 2012-01-10 | Applied Materials Inc. | Capacitively coupled plasma reactor having a cooled/heated wafer support with uniform temperature distribution |
CN100370592C (zh) * | 2005-12-08 | 2008-02-20 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 静电卡盘 |
US9869392B2 (en) * | 2011-10-20 | 2018-01-16 | Lam Research Corporation | Edge seal for lower electrode assembly |
KR101385950B1 (ko) * | 2013-09-16 | 2014-04-16 | 주식회사 펨빅스 | 정전척 및 정전척 제조 방법 |
TWI613753B (zh) * | 2015-02-16 | 2018-02-01 | 靜電吸附承盤側壁之改良密封件 | |
US20160379806A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | Lam Research Corporation | Use of plasma-resistant atomic layer deposition coatings to extend the lifetime of polymer components in etch chambers |
US20170047238A1 (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Lam Research Corporation | Annular edge seal with convex inner surface for electrostatic chuck |
CN107195578B (zh) * | 2017-07-17 | 2019-11-29 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘 |
CN207074654U (zh) * | 2017-07-17 | 2018-03-06 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘 |
-
2017
- 2017-07-17 CN CN201710580505.3A patent/CN107195578B/zh active Active
- 2017-10-12 KR KR1020197029805A patent/KR20190119666A/ko not_active Application Discontinuation
- 2017-10-12 JP JP2020502096A patent/JP6968973B2/ja active Active
- 2017-10-12 WO PCT/CN2017/105838 patent/WO2019015136A1/zh active Application Filing
- 2017-10-12 TW TW106134860A patent/TWI662650B/zh active
- 2017-10-12 US US16/630,793 patent/US20200161103A1/en not_active Abandoned
- 2017-10-12 SG SG11202000354TA patent/SG11202000354TA/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200161103A1 (en) | 2020-05-21 |
JP6968973B2 (ja) | 2021-11-24 |
WO2019015136A1 (zh) | 2019-01-24 |
CN107195578A (zh) | 2017-09-22 |
SG11202000354TA (en) | 2020-02-27 |
CN107195578B (zh) | 2019-11-29 |
TWI662650B (zh) | 2019-06-11 |
JP2020526936A (ja) | 2020-08-31 |
KR20190119666A (ko) | 2019-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI662650B (zh) | 靜電卡盤和電漿加工裝置 | |
TWI656556B (zh) | 電漿處理室中具有能延伸彈性密封件的使用壽命之適當尺寸的邊緣環、下電極組件、以及蝕刻半導體基板的方法 | |
JP6728196B2 (ja) | 高温ポリマー接合によって金属ベースに接合されたセラミックス静電チャック | |
JP2009290087A (ja) | フォーカスリング及びプラズマ処理装置 | |
TWI692796B (zh) | 載置台及電漿處理裝置 | |
TWI528492B (zh) | 具有減少的電弧作用之靜電夾盤 | |
JP5395633B2 (ja) | 基板処理装置の基板載置台 | |
TWI606546B (zh) | 靜電夾頭裝置 | |
TWI829710B (zh) | 用於減少電漿蝕刻腔室中的污染的基板支撐件和包括該基板支撐件的處理腔室 | |
US20210210369A1 (en) | Stage and plasma processing apparatus | |
TWI618183B (zh) | 電漿處理裝置及其靜電夾盤 | |
KR102484058B1 (ko) | 클램프 조립체 | |
CN207074654U (zh) | 静电卡盘 | |
JP6545613B2 (ja) | フォーカスリング | |
CN104124126B (zh) | 一种承载装置及等离子体加工设备 | |
JP7071908B2 (ja) | フォーカスリング及びこれを備えたプラズマ処理装置 | |
TWM549955U (zh) | 具有抗電漿密封件的基材處理腔室部件組合 | |
TWI587443B (zh) | The stage and the corresponding plasma processing device | |
JP3210423U (ja) | 耐プラズマ性シールを有する基板処理チャンバコンポーネントアセンブリ | |
CN106548959B (zh) | 反应腔室以及半导体加工设备 | |
KR20130083602A (ko) | 정전 척 어셈블리 | |
TWM640741U (zh) | 用於電漿室中的阻障密封環 | |
TWM612889U (zh) | 靜電吸附承盤用的彈性密封環 | |
TWM448795U (zh) | 邊緣設有直流電極的靜電吸盤 | |
JP2006032539A (ja) | 真空装置用チャンバ、チャンバの製造方法 |