TW201942093A - 多孔塞周圍之接合保護 - Google Patents

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Abstract

揭示一種用於接合層的方法與結構。接合結構包括圍繞主體中開口並在開口周圍界定壩體的第一部分。第二部分圍繞第一部分。第一部分由抵抗由於暴露至處理氣體之劣化的材料所形成。第二部分由不同於第一部分的材料之材料所形成。第一部分進一步包括一或多個添加劑以改變其性質。

Description

多孔塞周圍之接合保護
本發明的實施例大體上關於用於靜電夾盤的接合層。
在各種製造與處理操作中使用靜電夾盤。在半導體製造中，處理腔室中普遍地使用靜電夾盤以支撐基板。半導體製造使得基板支撐件(包含靜電夾盤)暴露至處理腔室環境及在周遭溫度與基板處理溫度之間的溫度範圍。為了將基板的溫度維持在期望的設定點，靜電夾盤(通常由陶瓷所形成)耦接至溫度控制基底。在靜電夾盤部分與溫度控制基底之間的傳導接合材料在之間形成連接。
基板支撐件(包括暴露於靜電夾盤與在延伸貫穿其中的任何背側氣體通道處的冷卻基底之間的界面處的接合材料)暴露至處理腔室內執行的製造製程的處理氣體與處理反應副產物。當與接合材料接觸時，該等氣體與副產物中某些者會劣化並腐蝕接合材料。在接合材料的製造與形成期間，也造成接合材料中的不一致性。諸如黏著強度與材料性質中的變異之該等變化會造成接合材料從靜電夾盤與溫度控制基底的脫層。額外地或替代地，此種變化可局部地改變傳遞通過接合材料的熱，造成靜電夾盤整個夾持表面之溫度變化。再者，靜電夾盤與溫度控制基底可具有不同的熱膨脹係數。當基板支撐件的溫度增加時，諸如在處理操作過程，或當靜電夾盤與溫度控制基底具有不同溫度時，由於靜電夾盤與溫度控制基底的相異熱膨脹，增加接合材料中的應力。當局部應力超過接合強度時，應力的增加會造成接合材料的局部脫層。
在習知方法中，諸如O形環的處理氣體抵抗密封件圍繞基板支撐件中的開口而安裝，以將接合層與處理氣體隔離。然而，O形環使用兩個主體(諸如靜電夾盤與溫度控制基底)之間的壓縮，以隔離接合材料。O形環的壓縮造成圍繞O形環的接合材料中的局部應力，其會造成接合層的脫層及/或靜電夾盤與溫度控制基底之間的不當黏著。
因此，需要保護接合層的改良方法。
本發明大體上關於用於靜電夾盤的接合層。
在一實施例中，接合層結構具有第一主體與第二主體，第一主體具有貫穿其中的開口，而第二主體具有對齊第一主體的開口之開口。接合層安置在第一主體與第二主體之間。接合層具有由交聯聚合物所形成並界定圍繞第一主體的開口的周圍之壩體(dam)的第一部分。接合層具有圍繞第一部分安置的第二部分。密封件圍繞第一部分與第二部分安置，其中密封件定位在第一主體與第二主體之間。
在另一實施例中，基板支撐件具有介電主體與溫度控制基底，介電主體具有貫穿其中的一或多個開口，溫度控制基底耦接至介電主體。溫度控制基底具有貫穿其中的一或多個開口，其對齊介電主體的一或多個開口。電極安置在介電主體中。接合層安置在介電主體與溫度控制基底之間。接合層具有由交聯聚合物所形成並界定圍繞介電主體的每一個開口的周圍之壩體的一或多個第一部分、圍繞一或多個第一部分安置的第二部分、及圍繞一或多個第一部分與第二部分安置的密封件，其中密封件定位在介電主體與溫度控制基底之間。
在又一實施例中，一種形成接合層的方法包括：形成第一材料、沉積第一材料以形成圍繞形成在主體中的開口之壩體、圍繞沉積的第一材料沉積第二材料、及固化第一材料與第二材料以形成接合。第一材料抵抗由於暴露至處理氣體的劣化。第二材料為不同於第一材料的材料。
本發明大體上關於形成方法與接合層結構。接合結構包括圍繞主體中開口並界定開口周圍的壩體的第一部分。第二部分圍繞第一部分。第一部分由抵抗由於暴露至處理氣體之劣化的材料所形成。第二部分由不同於第一部分的材料之材料所形成。第一部分進一步包括一或多個添加劑以改變其性質。
圖1A是用於使用在處理腔室中的示例基板支撐件100的圖解剖面視圖。基板支撐件100具有介電主體102與溫度控制基底104，介電主體102部分地界定靜電夾盤。介電主體102由陶瓷所形成，諸如氧化鋁或氮化鋁。溫度控制基底104由金屬所形成，諸如鋁。溫度控制基底104固定至圓柱支撐柱(未示出)，其延伸貫穿處理腔室的牆壁以在其上方支撐基板支撐件100。基板支撐件100通常可具有圓形外形，但也可使用能支撐基板W的其他外形，諸如矩形或卵圓形。
介電主體102包括用於在其上支撐基板W的上表面。電極108安置在介電主體102之內。電極108連接至電源(未示出)，其施加電壓於電極108以在介電主體102的上表面與基板W的界面處形成電磁場。電磁場與基板W相互作用以將基板W夾持至介電主體102的表面。電極108可被偏壓以提供單極或雙極夾持。
溫度控制基底104包括安置在其中的通道110以將流體循環通過溫度控制基底104。流體(典型為諸如GALDEN®的流體)從溫度控制單元(未示出)流動通過通道110並返回溫度控制單元。在某些製程中，流體用於冷卻溫度控制基底104，以降低介電主體102與安置在其上的基板W的溫度。相反地，流動可用於提升溫度控制基底104的溫度，以加熱介電主體102與其上的基板W。在其他實施例中，電阻加熱器(未示出)可安置在溫度控制基底104之內。在某些情況中，來自電阻加熱器的熱結合從溫度控制基底104進入流體的熱傳送被用於維持介電主體102或基板W於設定點溫度。
接合層106安置在介電主體102的下表面與面對介電主體102的溫度控制基底之上表面之間。溫度控制基底104之上表面相對於耦接至圓柱支撐柱的溫度控制基底104之下表面。接合層106將介電主體102固定至並熱耦接至溫度控制基底104。
流孔112安置在基板支撐件100之內。如圖1A所示，流孔112從溫度控制基底104的下表面延伸至介電主體102的上表面。每一個流孔112包括貫穿介電主體102與接合層106形成的第一開口114，及貫穿溫度控制基底104形成的第二開口116。第二開口116同心地對齊第一開口114並開放進入第一開口114。在此種配置中，當氣體導入流孔112時，氣體被容許流動至鄰近介電主體102的基板W之下表面與介電主體102的上(例如，支撐)表面之間的區域。一或多個通道(未示出)可形成在介電主體102的上表面上，並與第二開口116正交，以促使氣體流動鄰近基板W的表面。氣體保持在足以使得氣體作為基板W與介電主體102之間的熱傳導路徑之壓力下。
複數個擋板(vane)118形成在介電主體102之內。擋板118經配置以對齊開口114、116並部分地界定流孔112。儘管三個檔板118結合介電主體102中開口114的鄰近側壁界定四個通道，如圖1A與1B所示，但料想到可使用任何可應用數目的檔板118。氣源(未示出)流體地耦接至流孔112。在處理期間，諸如氦的氣體從氣源流動並經由流孔112傳送至基板W的下表面(即，不暴露至腔室的處理區域之表面)。
在處理期間，某些氣體已知以劣化暴露至在流孔112處的氣體之接合層106及/或在基板支撐件100的周圍處之暴露部分。為了隔離接合層106與處理氣體，密封件130圍繞接合層106的周圍安置。密封件130例如為由抵抗由於暴露至處理氣體的劣化之材料所形成的O形環。在此實例中，O形環接觸並被壓縮在溫度控制基底與介電主體之間，其阻擋處理氣體流，因此隔離接合層106。
插塞120可選地安置在介電主體102之內，並在流孔112的第一開口114中。插塞120由諸如陶瓷(可為氧化鋁或氧化鋯)的多孔材料所形成。插塞120具有孔隙度，諸如10%與80%之間孔隙度範圍，例如約20%至約60%，諸如40%，其容許氣體從鄰近第二開口116的第一開口114的區域穿過多孔塞102至擋板118之間的通道及流體地連通基板W（當支撐在介電主體102上時）與介電主體102之間的區域。當基板W未安置在介電主體102上時，插塞120進一步防止離子化粒子或離子化氣體從處理區域穿過擋板118之間的通道，並進入藉由開口114、116界定的容積的隔離部分。
圖1B是圖1A的基板支撐件100的放大部分。在此，接合層106由兩個部分106a、106b所形成。部分106b作為保護密封件以隔離部分106a與流動進入流孔112的處理氣體。部分106b 在此可替換地指稱為壩體。在一實施例中，部分106a與部分106b由不同材料所形成。例如，部分106a可由諸如矽酮、丙烯酸、或全氟聚合物、等等的熱傳導接合材料所形成，其會經受由於暴露至流動通過流孔112的處理氣體的劣化。另一方面，部分106b由抵抗由於暴露處理氣體的劣化的材料所形成。例如，部分106b可由交聯聚乙烯(XPE)所形成。在某些情況中，用於部分106b的材料之諸如黏性、熱導性、及熱膨脹、等等的性質被調整以類似或實質上等同於用於部分106a的彼等材料。為了達成期望性質，部分106b被形成帶有在材料中的添加劑。添加劑可包括例如促進密封件部分106b之熱膨脹與熱導性的調整而不降低對於由於暴露至處理氣體的劣化之材料抵抗性的材料。示例添加劑包括氧化鋁、氧化釔、氧化鋯、其他金屬氧化物、及/或陶瓷粉末、等等。在接合材料中使用添加劑容許部分106b以隔離與保護部分106a免於由於暴露至處理氣體的劣化，同時提供跨越接合材料106之均勻的熱傳送與熱膨脹。
使用接合材料的漿糊形成接合層的習知方法包括圍繞基板支撐件中開口形成壩體，以防止接合漿糊流進入開口中。在某些情況中，壩體由與接合層相同的材料所形成，以提供靜電夾盤的整個夾持表面的均勻熱傳送。然而，該等材料會經受由於暴露至處理氣體的劣化。在其他情況中，壩體由抵抗處理氣體的材料所形成。然而，由於壩體材料與接合材料中熱傳送性質的差異，該等材料造成靜電夾盤與溫度控制基底之間的熱傳送中的局部變動。
圖2是形成接合層(諸如接合層106)的示例方法200的流程圖。在方法200中，用於壩體的材料形成在步驟202處。在一實例中，壩體材料是形成在批料混合處理中的XPE。導入添加劑至批料以將添加劑分散遍佈XPE材料。添加劑及其數量被選定以達成期望的材料性質，用於壩體的形成與功能。或者，壩體材料可被預混合。
在步驟204處，隨後形成壩體。形成壩體的示例方法包括擠製與網印，但可使用其他方法。壩體材料沉積在期望的區域之上，諸如介電主體102的表面或溫度控制基底104在開口114周圍的位置。在沉積之後，壩體材料可選地被部分地或完全地固化，諸如藉由熱固化、UV固化、空氣乾燥、等等，以防止在後續操作期間，壩體材料的錯位與移位。壩體材料可在約攝氏150度或更低的溫度下固化。
接著，在步驟206處，藉由諸如擠製或網印等等將接合材料沉積在鄰近壩體材料的表面上。接合材料例如為漿糊接合材料或接合材料的薄片。當沉積接合材料及/或固化接合材料時，壩體防止接合材料流進入不期望的區域，諸如開口114。
然而在步驟208處，將被接合的主體(即，介電主體102與溫度控制基底104)被安置接觸沉積的接合材料與壩體材料。固化沉積的接合材料與壩體材料以形成接合層並產生主體之間的接合。在一實施例中，接合材料與壩體材料在接合層的預期操作溫度下固化。形成的壩體防止接合材料流在接合材料的固化期間進入不期望的區域。
圖3是其中具有基板支撐件100的示例處理腔室300。處理腔室300 包括腔室主體304，該主體帶有耦接至腔室主體304的蓋302以界定處理容積312。處理氣體入口埠(未示出)可貫穿蓋而形成，用於提供處理氣體進入主體102的內部。軸件306穿過在腔室主體304的下部分中的開口310延伸進入處理容積312。軸件306耦接至並支撐基板支撐件100。基板W被顯示安置在基板支撐件100上。氣源308通過軸件306耦接至基板支撐件100並設置以傳遞氣體(諸如氦)至如上所述的流孔112(圖1A及1B)。在此，處理腔室300是示例腔室。基板支撐件100可與其他合適的腔室使用。合適的處理腔室包括由加州聖克拉拉的應用材料公司所製造的彼等腔室。然而，可料想到其他處理腔室，包括來自其他製造者的彼等腔室。此種處理腔室可例如包括蝕刻腔室及沉積腔室。
本文揭示內容的益處提供了圍繞形成在基板支撐件中開口的處理抵抗密封件。揭示的實施例隔離接合材料以免於暴露至處理氣體，同時提供整個接合層的更高的性質一致性。再者，儘管本文的實施例參照靜電夾盤，但此種實施例為非限制性的，因為其他類型的基板支撐件亦可由本發明的態樣而獲益。
儘管前述係關於本發明的實施例，但在不背離本發明的基本範疇的前提下可構想到本發明的其他與更多實施例，且本發明的範疇由下文的申請專利範圍所決定。
W‧‧‧基板
100‧‧‧基板支撐件
102‧‧‧介電主體
104‧‧‧溫度控制基底
106‧‧‧接合層
106a、106b‧‧‧部分
108‧‧‧電極
110‧‧‧通道
112‧‧‧流孔
114‧‧‧第一開口
116‧‧‧第二開口
118‧‧‧擋板
120‧‧‧插塞
130‧‧‧密封件
200‧‧‧方法
202、204、206、208‧‧‧步驟
300‧‧‧處理腔室
302‧‧‧蓋
304‧‧‧腔室主體
306‧‧‧軸件
308‧‧‧氣源
310‧‧‧開口
312‧‧‧處理容積
藉由參照實施例，某些實施例繪示在隨附圖式中，可獲得在上方簡述的本發明之更明確的說明，使得本發明的上述特徵可被詳細地理解。然而，應注意到隨附圖式僅繪示示例實施例且因而不被當作限制本發明的範疇，且可容許其他同等有效的實施例。
圖1A是根據一實施例的示例基板支撐件的圖解剖面視圖。
圖1B是圖1A的基板支撐件的放大部分。
圖2是根據一實施例的形成接合層的示例方法的流程圖。
圖3是具有基板支撐件的示例處理腔室。
為了易於理解，已儘可能地使用相同的元件符號指示圖式中共用的相同元件。設想一實施例的元件與特徵可有利地併入其他實施例而不需其他說明。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (20)

  1. 一種接合層結構，包含： 一第一主體，該第一主體具有穿過該第一主體的一開口；一第二主體，該第二主體具有穿過該第二主體的一開口，其中該第一主體的該開口對齊該第二主體的該開口；及一接合層，該接合層安置在該第一主體與該第二主體之間，該接合層包含：一第一部分，該第一部分由一交聯聚合物所形成並界定圍繞該第一主體的該開口的一周圍的一壩體(dam)；一第二部分，該第二部分圍繞該第一部分安置；及一密封件，該密封件圍繞該第一部分與該第二部分安置，其中該密封件定位在該第一主體與該第二主體之間。
  2. 如請求項1所述之接合層結構，進一步包含： 一多孔塞，該多孔塞安置在該第一主體的該開口中。
  3. 如請求項1所述之接合層結構，其中該第一主體包含一陶瓷。
  4. 如請求項1所述之接合層結構，其中該第二主體包含一金屬。
  5. 如請求項1所述之接合層結構，其中該接合層的該第一部分進一步包含一或多個添加劑，該一或多個添加劑選自氧化鋁、氧化釔、氧化鋯、及陶瓷粉末。
  6. 如請求項1所述之接合層結構，其中該接合層的該第二部分由矽酮、丙烯酸、或全氟聚合物所形成。
  7. 一種基板支撐件，包含： 一介電主體，該介電主體具有穿過該介電主體的一或多個開口；一溫度控制基底，該溫度控制基底耦接至該介電主體，其中該溫度控制基底具有穿過該溫度控制基底並對齊該介電主體的該一或多個開口的一或多個開口；一電極，該電極安置在該介電主體中；及一接合層，該接合層安置在該介電主體與該溫度控制基底之間，該接合層包含：一或多個第一部分，該一或多個第一部分由一交聯聚合物所形成並界定圍繞該介電主體的每一個開口的一周圍的一壩體(dam)；一第二部分，該第二部分圍繞該一或多個第一部分安置；及 一密封件，該密封件圍繞該一或多個第一部分與該第二部分安置，其中該密封件定位在該介電主體與該溫度控制基底之間。
  8. 如請求項7所述之基板支撐件，進一步包含： 一多孔塞，該多孔塞安置在該介電主體的該開口中。
  9. 如請求項7所述之基板支撐件，其中該介電主體包含一陶瓷。
  10. 如請求項7所述之基板支撐件，其中該溫度控制基底包含一金屬。
  11. 如請求項7所述之基板支撐件，其中該接合層的該一或多個第一部分進一步包含一或多個添加劑，該一或多個添加劑選自氧化鋁、氧化釔、氧化鋯、及陶瓷粉末。
  12. 如請求項11所述之基板支撐件，其中該第一部分具有約等於該第二部分之該導熱率的一導熱率。
  13. 如請求項7所述之基板支撐件，其中該接合層的該第二部分由矽酮、丙烯酸、或全氟聚合物所形成。
  14. 一種形成一接合層的方法，包含： 形成一第一材料，其中該第一材料抵抗由於暴露至一處理氣體之劣化；沉積該第一材料以圍繞形成在一主體中的一開口形成一壩體；圍繞該沉積的第一材料沉積一第二材料，其中該第二材料為不同於該第一材料的一材料；及固化該第一材料與該第二材料以形成一接合。
  15. 如請求項14所述之方法，其中形成該壩體的步驟進一步包含： 部分地固化該第一材料。
  16. 如請求項14所述之方法，其中該第二材料為矽酮、丙烯酸、或全氟聚合物。
  17. 如請求項14所述之方法，其中該第一材料為一交聯聚合物。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該第一材料進一步包含一或多個添加劑，該一或多個添加劑選自氧化鋁、氧化釔、氧化鋯、及陶瓷粉末。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該第一材料具有約等於該第二材料之該導熱率的一導熱率。
  20. 如請求項17所述之方法，其中該第一材料在一批料處理中被混合。
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