TW202232629A - 絕緣系統及半導體處理系統 - Google Patents

Abstract

公開一種用於減少或消除在腔室內的壓力改變的同時起弧的可能性的絕緣系統。所述系統可在低溫下操作，使得所述絕緣系統能夠適應由於熱收縮引起的尺寸變化。包括具有一個或多個孔的殼體的所述絕緣系統設置在要電連接的兩個組件之間。可為彈簧加載式的電接觸件穿過孔且用於電連接所述兩個組件。電接觸件的端部由從殼體延伸的絕緣延伸部環繞。在一個實施例中，彈簧加載式活塞被用作絕緣延伸部。此絕緣延伸部補償由於熱收縮引起的尺寸變化，且覆蓋電接觸件的延伸超過殼體的外表面的部分。

Description

於極低溫下分離電極之系統

本公開的實施例涉及用於分離電極的系統，且更具體來說，涉及用於在發生熱收縮的溫度下分離電極的系統。

本申請主張2021年1月27日提出申請的序列號為17/159,638的美國專利申請的優先權，所述美國專利申請的公開內容全文併入本文供參考。

存在各種其中兩個組件（各自在其外表面上具有電接觸件或電極）連接在一起以形成電連接的情況。

舉例來說，在一些半導體處理系統中，靜電卡盤可在其底表面上包括旨在與基座上的對應連接部配接的多個電極。這些電極可被形成為台板的底表面上的平坦導電區。基座可包括多個電極，以便在靜電卡盤內容置不同的組件。在某些實施例中，可變長度金屬銷（也稱為“彈簧銷（pogo pin）”）可從基座延伸，且可用於電連接到靜電卡盤上的電極。

此種連接機制在許多實施例中是有效的。然而，在某些實施例中，基座及靜電卡盤可能維持在低溫（cryogenic temperatures）。這些極冷的溫度會導致熱收縮，使得靜電卡盤與基座之間的間隙的寬度改變。

此外，隨著腔室內的壓力改變，起弧（arcing）的概率也改變。如帕邢定律（Paschen’s Law）所闡釋的一樣，發生電弧時的電壓或擊穿電壓（breakdown voltage）是氣體、間隙距離及壓力的非線性函數。在接近真空的條件下，由於攜帶電流的分子很少，因此擊穿電壓非常高。此外，在更高的壓力（例如大氣壓力）下，擊穿電壓是高的。然而，在純真空與大氣壓力之間存在其中擊穿電壓為最小值的壓力。舉例來說，在間隙為1釐米的氬環境中，大氣壓力及真空下的擊穿電壓超過10,000 V。然而，在1托的壓力下，擊穿電壓可為約200 V。

因此，當腔室中的壓力改變時，當腔室內部的壓力達到其中擊穿電壓小於所施加電壓的壓力時，有可能發生電弧。因此，當腔室被排放到大氣條件或被抽空到真空條件時，可能發生電弧。

因此，如果存在一種系統來最小化或消除隨著壓力的改變而起弧的可能性，則此將是有利的。另外，如果系統降低電弧（如果發生電弧的話）的能量，則此將是有益的。如果此種系統可在低溫下或在可能發生熱收縮的寬廣範圍的溫度內進行操作，則此將是有益的。

公開一種用於減少或消除在腔室內的壓力改變的同時起弧的可能性的絕緣系統。所述系統可在低溫（cryogenic temperatures）下操作，使得所述絕緣系統能夠適應由於熱收縮引起的尺寸變化。包括具有一個或多個孔的殼體的所述絕緣系統設置在要電連接的兩個組件之間。可為彈簧加載式的電接觸件穿過孔且用於電連接所述兩個組件。電接觸件的端部由從殼體延伸的絕緣延伸部環繞。在一個實施例中，彈簧加載式活塞被用作絕緣延伸部。此絕緣延伸部補償由於熱收縮引起的尺寸變化，且覆蓋電接觸件的延伸超過殼體的外表面的部分。絕緣延伸部用於增加電弧路徑、減少起弧的可能性以及降低電弧能量（如果發生電弧的話）。

根據一個實施例，公開一種絕緣系統。所述絕緣系統包括：殼體，具有第一表面及第二表面；孔，從所述第一表面朝向所述第二表面延伸，使得所述孔包括位於所述第一表面處的敞開端及靠近所述第二表面的封閉端；開口，設置在所述封閉端中，被配置成使得電接觸件可穿過所述開口及所述孔且從所述第二表面延伸並經過所述第一表面；以及絕緣延伸部，從所述第一表面向外延伸且環繞所述電接觸件的端部。在某些實施例中，所述殼體包含陶瓷材料或塑料。在一些實施例中，所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內且靠近所述第一表面的活塞；其中所述活塞包括所述電接觸件從中穿過的中空圓柱體；其中所述活塞包含絕緣材料；並且還包括在所述孔中設置在所述活塞與所述封閉端之間的彈簧，所述彈簧使所述活塞偏置以延伸超過所述第一表面。在某些實施例中，所述絕緣系統包括設置在所述活塞的外表面上的O形環。在一些實施例中，所述活塞的直徑使得所述活塞的整體配合在所述孔內。在一些實施例中，所述活塞包括配合在所述孔內的圓柱形部分以及向外突出部，所述向外突出部所具有的直徑大於所述孔的直徑，使得所述活塞的一部分總是設置在所述殼體的外部。在一些實施例中，設置在所述孔內的所述活塞的外表面包括凹槽，且其中螺釘或銷穿過所述殼體且進入所述凹槽，以便保持所述活塞被捕獲，使得所述活塞的運動範圍受限於所述凹槽的長度。

根據另一實施例，公開一種半導體處理系統。所述半導體處理系統包括：基座，包括一個或多個電接觸件；靜電卡盤，具有一個或多個卡盤電極；以及絕緣系統，設置在所述基座與所述靜電卡盤之間，其中所述絕緣系統包括：殼體，具有第一表面及第二表面，其中所述殼體的所述第二表面靠近所述基座設置；孔，從所述第一表面朝向所述第二表面延伸，使得所述孔包括位於所述第一表面處的敞開端及靠近所述第二表面的封閉端；開口，設置在所述封閉端中，被配置成使得來自所述基座的所述一個或多個電接觸件中的一者穿過所述開口及所述孔，從所述第二表面延伸經過所述第一表面且接觸所述一個或多個卡盤電極中的一者；以及絕緣延伸部，從所述第一表面向外延伸且環繞所述一個或多個電接觸件中的所述一者的端部。在某些實施例中，所述殼體的所述第二表面靠近所述基座設置。在一些實施例中，所述第二表面使用環氧樹脂膠合到所述基座。在一些實施例中，所述基座與所述第二表面之間設置有由具有高介電常數的材料構成的片材。在一些實施例中，所述基座與所述第二表面之間設置有O形環。

根據另一實施例，公開一種絕緣系統。所述絕緣系統包括：殼體，具有第一表面及第二表面，具有穿過所述殼體從所述第一表面延伸到所述第二表面的孔，所述殼體被配置成使得電接觸件可穿過所述孔；以及絕緣延伸部，靠近所述第一表面及所述第二表面設置且環繞所述電接觸件的兩個端部，其中所述絕緣延伸部從所述第一表面及所述第二表面中的至少一者向外延伸。在某些實施例中，所述殼體包含陶瓷材料或塑料。在一些實施例中，所述絕緣延伸部包括波紋管（bellow），所述波紋管穿過所述孔的長度設置且環繞所述電接觸件。在一些實施例中，所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內的兩個活塞；其中第一活塞靠近所述第一表面且第二活塞靠近所述第二表面；其中每一活塞包括所述電接觸件從中穿過的中空圓柱體；其中每一活塞包含絕緣材料；並且所述孔中設置有彈簧，所述彈簧使所述第一活塞向外偏置超過所述第一表面且使所述第二活塞向外偏置超過所述第二表面。在某些實施例中，所述絕緣系統包括設置在所述第一活塞的外表面上的O形環及設置在所述第二活塞的外表面上的O形環。在一些實施例中，所述活塞的直徑使得所述活塞的整體配合在所述孔內。在某些實施例中，所述活塞各自包括配合在所述孔內的圓柱形部分以及向外突出部，所述向外突出部所具有的直徑大於所述孔的直徑，使得所述活塞的一部分總是設置在所述殼體的外部。

根據另一實施例，公開一種半導體處理系統。所述半導體處理系統包括：基座，包括一個或多個電接觸件；靜電卡盤，具有一個或多個卡盤電極；以及絕緣系統，設置在所述基座與所述靜電卡盤之間，其中所述絕緣系統包括：殼體，具有第一表面及第二表面，其中所述殼體的所述第二表面靠近所述基座設置；孔，從所述第一表面延伸到所述第二表面，被配置成使得所述一個或多個電接觸件中的一者穿過所述孔且接觸所述一個或多個卡盤電極中的一者；以及絕緣延伸部，靠近所述第一表面及所述第二表面設置且環繞所述一個或多個電接觸件中的所述一者的兩個端部，其中所述絕緣延伸部從所述第一表面及所述第二表面中的至少一者向外延伸。在某些實施例中，所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內的兩個活塞；其中第一活塞靠近所述第一表面且第二活塞靠近所述第二表面；其中每一活塞包括所述一個或多個電接觸件中的所述一者從中穿過的中空圓柱體；其中每一活塞包含絕緣材料；並且還包括設置在所述孔中的彈簧，所述彈簧使所述第一活塞及所述第二活塞向外偏置。

本公開闡述了一種用於使組件上的電極彼此絕緣以防止起弧的系統，其中組件可能經歷熱膨脹或收縮。

圖1A示出兩個組件，其中第一組件在其外表面上包括一個或多個電極。第二組件包括從第二組件延伸到第一組件上的電極的電接觸件151。在一個實施例中，第一組件可為具有一個或多個卡盤電極101的靜電卡盤100。卡盤電極101可為設置在靜電卡盤100的底表面上的導電區。

第二組件可為半導體處理系統的基座150。更具體來說，第二組件可為適配器板（adapter plate）。基座150包括從基座150的表面延伸的一個或多個電接觸件151。每一電接觸件151可用于向靜電卡盤100上對應的卡盤電極101供應電壓。電接觸件151可具有可變長度，且可被稱為“彈簧銷”。供應到靜電卡盤100的電壓可變化，且不受本公開的限制。電接觸件151之間的間距（spacing）可變化，且儘管其他分隔距離也是可能的，然而其可小至3/8英寸。如上所述，壓力、分隔距離及電壓的組合決定了電弧的可能性。因此，如果分隔距離小，則電弧可能在相對低的電壓下發生。

設置在靜電卡盤100與基座150之間的是絕緣系統200。絕緣系統200包括由絕緣材料製成的殼體210。一個或多個孔211穿過殼體210的一部分或整體，且在每一孔211中設置有不大於一個電接觸件151。在室溫下，絕緣系統200的殼體210的尺寸可被設計成使得絕緣系統200與基座150之間以及絕緣系統200與靜電卡盤100之間不存在間隙。通過消除這些間隙，電弧155不可能在兩個卡盤電極101之間沿著靜電卡盤100的表面行進，或者不可能在兩個電接觸件151之間沿著基座150的表面行進。

儘管第一組件及第二組件被闡述為靜電卡盤100及基座150，然而本公開不限於此實施例。絕緣系統200可用在要電連接的任何兩個組件之間，其中所述兩個組件之間的距離可變化。此外，儘管圖1A到圖1B公開從基座150延伸到卡盤電極101的電接觸件151，然而應理解，可變更配置，使得電接觸件151從卡盤電極延伸到基座。作為另外一種選擇，電接觸件151可與基座150及靜電卡盤100分隔開。

圖1B示出在低溫（例如-100℃或小於-100℃）下的圖1A所示所述兩個組件以及絕緣系統200。由於極端溫度，已發生熱收縮，使得絕緣系統200的殼體210的尺寸現在小於基座150與靜電卡盤100之間的間隙。在某些實施例中，此間隙可為1/4"或大於1/4"。在不進行修改的情況下，可能存在電弧155可能在相鄰的電接觸件151之間行進的路徑。電弧155可能沿著基座150的表面或在基座150的表面附近行進。作為另外一種選擇，電弧155可能沿著靜電卡盤100的表面或在靜電卡盤100的表面附近行進。

為解決此種潛在的故障，絕緣系統200有利地還包括絕緣延伸部280，絕緣延伸部280從絕緣系統200的殼體210向外延伸以覆蓋電接觸件151的被暴露出的端部。這些絕緣延伸部280可從孔211延伸，使得電接觸件151在其整個長度上由殼體210和/或絕緣延伸部280環繞。

絕緣系統200可以各種各樣的方式形成。

圖2到圖5示出根據一個實施例的絕緣系統200。圖2示出絕緣系統200的外部，而圖3是絕緣系統200的橫截面。圖4示出其中絕緣系統200設置在靜電卡盤100與基座150之間的橫截面。圖5示出將活塞230保持置位的持留機構。

如最好地在圖4中示出，絕緣系統200設置在所述兩個組件之間，例如靜電卡盤100與基座150之間。絕緣系統200可為任何所期望的高度，例如在0.25英寸與6英寸之間。在某些實施例中，高度可小於一英寸。

絕緣系統200包括殼體210。殼體210包含高介電強度材料。此外，殼體210的熱膨脹係數小於或等於所述兩個組件的熱膨脹係數。通過此種方式，不管溫度如何，殼體210均不會膨脹到大於所述兩個組件之間的分隔距離的高度。在某些實施例中，殼體210可由陶瓷材料（例如Al ₂O ₃或藍寶石）構造而成。在其他實施例中，殼體210可由塑料（例如聚醚醚酮（polyether ether ketone，PEEK））構造而成。殼體210包括第一表面215及第二表面216。

在從第一表面215延伸且不到達第二表面216的高度方向上穿過殼體210形成有一個或多個孔211。因此，孔211具有敞開端212及封閉端213。孔211用於形成空腔，所述空腔保持用於對基座150及靜電卡盤100的電極進行連接及絕緣的元件。孔211的直徑小於相鄰的電接觸件151之間的分隔距離。通過此種方式，用於殼體210的材料也使相鄰的空腔分隔開。如最好地在圖3中看出，孔211的封閉端213具有電接觸件151可從中穿過的開口217。

每一孔211內設置有若干個元件。舉例來說，如上所述，孔211內設置有電接觸件151。電接觸件151用於將基座150上的信號、電源或接地電連接到對應的卡盤電極101。如上所述，電接觸件151可為彈簧加載式，其也可稱為“彈簧銷”。在此實施例中，電接觸件151包括導電的多個同心管。彈簧設置在同心管內且用於使彈簧銷的端部向外偏置。此使得電接觸件151能夠在維持與卡盤電極101的物理接觸及電接觸的同時隨著基座150及靜電卡盤100的溫度改變而膨脹及收縮。電接觸件151具有接觸第一組件（其可為靜電卡盤100）上的電極的第一端部以及從第二組件（其可為半導體處理系統的基座150）向外延伸的第二端部。

活塞230可設置在孔211的敞開端212處，靠近第一表面215。活塞230可由絕緣材料（例如PEEK或其他適合的材料）構造而成。

如最好地在圖3中看出，活塞230具有擁有高度及直徑的圓柱形部分231。圓柱形部分231的外徑可稍微小於孔211的直徑。因此，在此實施例中，圓柱形部分231配合在孔211內。圓柱形部分231與孔211之間的間隙不必是氣密的。圓柱形部分231上方是向外突出部232。向外突出部232的外徑大於孔211的直徑，使得向外突出部232總是設置在孔211的外部。向外突出部232具有面對第一表面215的第一表面及面朝靜電卡盤100的第二表面。當被完全壓縮時，向外突出部232的第一表面可靠在第一表面215上。向外突出部上方是捕獲部分（capture portion）233。捕獲部分233是活塞230的部分，且具有以銳角與向外突出部232的第二表面相交的向內傾斜壁235。向內傾斜壁235與向外突出部232的第二表面的組合形成可用於捕獲及保持O形環250的結構。

中空圓柱體234穿過活塞230的高度設置，使得電接觸件151可穿過活塞230。

彈簧240設置在孔211中，並壓靠孔211的封閉端213以及活塞230。換句話說，彈簧240設置在封閉端213與活塞230之間。彈簧240用於使活塞230向外偏置。彈簧240可為導電的或非導電的。在某些實施例中，彈簧240可為鎳合金。彈簧240可被預加載，以便在活塞230上施加幾盎司的向外的力。在某些實施例中，彈簧240可施加小於1磅力的力，例如約0.5磅力。通過此種方式，活塞230能夠延伸超過第一表面215。

在某些實施例中，如圖5中所示，活塞230被捕獲在殼體210內。換句話說，儘管活塞230可延伸超過殼體210的第一表面215，然而活塞230由殼體210持留且可能無法從孔211中掉出。此可通過在活塞230的外表面上（例如沿著圓柱形部分231的外表面）設置凹槽238來實現。可插入穿過殼體210中的孔洞並進入凹槽238中的螺釘或銷239。螺釘或銷239的插入使活塞230的運動範圍受限於凹槽238的長度，從而保持活塞230被捕獲。

如上所述，O形環250可設置在活塞230的外部表面上。O形環250可由矽酮或另一種絕緣材料製成。在此實施例中，由於O形環250總是在孔211的外部，因此O形環250的外徑可大於孔211的直徑。O形環250可在電接觸件151的端部周圍並抵靠靜電卡盤100形成密封，以便防止沿著組件的表面或在組件的表面附近發生起弧。活塞230及O形環250環繞電接觸件151，以使電接觸件151不暴露在殼體210的外部。在某些實施例中，如上所述，O形環250被捕獲到活塞230的外部表面。

另外，在某些實施例中，可形成穿過殼體210並進入孔211中的孔洞，以便使得孔211的內部能夠與殼體210的外部連通。此使得空氣或其他氣體能夠從孔211排出，使得孔211內的壓力與腔室中的外部環境相同。在某些實施例中，孔洞可成角度，以便增加其長度，從而進一步最小化電弧概率及能量。在其他實施例中，不利用孔洞。

如圖4中所示，絕緣系統200設置在靜電卡盤100與基座150之間。O形環250接觸靜電卡盤100。在絕緣系統200的相對側上，可使用各種技術來為電接觸件151提供絕緣。

在一個實施例中，O形環（未示出）可設置在殼體210的第二表面216上，其中電接觸件151穿過O形環。O形環可防止沿著基座150的表面在相鄰的電接觸件151之間發生電弧。

在另一實施例中，由介電材料（例如矽酮）構成的片材可設置在基座150的頂表面上。此種片材可具有與電接觸件151對準的孔洞，以使電接觸件151自由穿過所述片材。絕緣系統200可然後設置在此種片材上。所述片材可防止沿著基座150的表面在相鄰的電接觸件151之間發生電弧。

在另一實施例中，絕緣系統200可固定到基座150。舉例來說，具有高介電常數的環氧樹脂可用於將絕緣系統200固定到基座150。環氧樹脂可防止沿著基座150的表面在相鄰的電接觸件151之間發生電弧。

當然，絕緣系統200可設置在靜電卡盤100與基座150之間，使得第一表面靠近基座150。在此實施例中，O形環、環氧樹脂或介電材料可靠近靜電卡盤設置。

因此，在此實施例中，絕緣系統200包括具有一個或多個孔211的殼體210，所述一個或多個孔211從第一表面215在高度方向上經過且不到達第二表面216，以便形成敞開端212及封閉端213。可在封閉端213中形成開口217，以使電接觸件151可進入並穿過孔211。可為活塞230的絕緣延伸部被插入敞開端212中，且可由彈簧240向外偏置。O形環250可設置在活塞230的端部上。穿過活塞230形成中空圓柱體234，以使電接觸件151可穿過活塞230。

通過此種方式，電弧行進的路徑被顯著延長。從一個電接觸件151到相鄰的電接觸件的路徑可闡述如下。由於O形環250防止電弧沿著基座150的表面行進到殼體210的外部，因此電壓首先沿著電接觸件151向上行進。此外，在孔211內，活塞230防止電壓發生起弧。因此，電弧必須形成為超過活塞230的圓柱形部分231。因此，較高的圓柱形部分231進一步增加了電弧的路徑長度。電弧然後沿著活塞230與孔211之間的空間向下行進，直到其到達殼體210的外部表面為止。電弧然後沿著殼體210的外表面行進到相鄰的孔211。電弧然後沿著活塞230與相鄰的孔211之間的空間向上行進，經過相鄰的活塞230的圓柱形部分231。電弧然後行進到電接觸件151。因此，路徑長度顯著長於先前存在的路徑長度，從而最小化或消除電弧的可能性。

圖6示出根據另一實施例的絕緣系統600。如上所述，絕緣系統600設置在所述兩個組件之間，例如靜電卡盤100與基座150之間。絕緣系統200可為任何所期望的高度，例如在1英寸與6英寸之間。

類似於先前的實施例，絕緣系統600包括殼體610。殼體610包含高介電強度材料。此外，殼體610的熱膨脹係數小於或等於所述兩個組件的熱膨脹係數。通過此種方式，不管溫度如何，殼體610均不會膨脹到大於所述兩個組件之間的分隔距離的高度。在某些實施例中，殼體610可由陶瓷材料（例如Al ₂O ₃或藍寶石）構造而成。在其他實施例中，殼體610可由塑料（例如聚醚醚酮（PEEK））構造而成。殼體610包括第一表面615及第二表面616。

在從第一表面615延伸到第二表面616的高度方向上穿過殼體610形成有一個或多個孔611，使得孔611整體地穿過殼體610。孔611用於形成空腔，所述空腔保持用於對基座150及靜電卡盤100的電極進行連接及絕緣的元件。孔611的直徑小於相鄰的電接觸件151之間的分隔距離。通過此種方式，用於殼體610的材料也使相鄰的空腔分隔開。

每一孔611內設置有若干個元件。舉例來說，孔211內設置有電接觸件151。電接觸件151用於將基座150中的信號、電源或接地電連接到對應的卡盤電極101。如上所述，電接觸件151可為彈簧加載式，其也可稱為“彈簧銷”。此使得電接觸件151能夠在維持與卡盤電極101的物理接觸及電接觸的同時隨著靜電卡盤及基座150的溫度改變而膨脹及收縮。電接觸件151具有接觸第一組件（其可為靜電卡盤100）上的電極的第一端部以及接觸第二組件（其可為半導體處理系統的基座150）的第二端部。在某些實施例中，電接觸件151可為基座150的組件，且從基座150的表面向外延伸。

兩個活塞630可設置在孔611的相對端部上，分別靠近第一表面615及第二表面616。具體來說，第一活塞靠近第一表面615設置，且第二活塞靠近第二表面616設置。在某些實施例中，第一活塞與第二活塞相同。活塞630可由絕緣材料（例如PEEK或其他合適的材料）構造而成。活塞630可為具有高度及直徑的圓柱形。活塞630的外徑可稍微小於孔611的直徑。因此，在此實施例中，整個活塞630配合在孔611內。活塞630與孔611之間的間隙不必是氣密的。中空圓柱體633穿過每一活塞630的高度設置，以使電接觸件151可穿過活塞630。另外，在某些實施例中，可在活塞630的內部端部上形成沉頭孔（counterbore）632，以便形成空間來持留彈簧640的端部。活塞630的保留在位於沉頭孔632外部的活塞的內部端部上的部分可稱為裙部（skirt）631。如以下更詳細闡述，裙部631的高度可變化。

彈簧640設置在兩個活塞630的沉頭孔632中，用於使活塞630向外偏置。彈簧640可為導電的或非導電的。在某些實施例中，彈簧640可為鎳合金。彈簧640可被偏置，以便在活塞630上施加幾盎司的向外的力。在某些實施例中，彈簧可施加小於1磅力的力，例如約0.5磅力。通過此種方式，活塞630能夠延伸超過第一表面615和/或第二表面616。

在某些實施例中，活塞630被捕獲在殼體610內。換句話說，儘管活塞630可延伸超過殼體610的外表面，然而活塞630由殼體210持留且可能無法從孔611中掉出。此可使用以上參照圖5闡述的機構來實現。

如圖6中所示，O形環650可設置在每一活塞630的外部表面上。O形環650可由矽酮或另一種絕緣材料製成。O形環650可在電接觸件151的端部周圍並抵靠組件形成密封，以便防止沿著組件的表面或在組件的表面附近發生起弧。活塞630及O形環650環繞電接觸件151，以使電接觸件151不暴露在殼體210的外部。在某些實施例中，O形環650被捕獲到活塞630的外部表面。舉例來說，活塞230的外部表面可形成有鋸齒狀區634，使得O形環650設置並持留在此鋸齒狀區634中。作為另外一種選擇，可使用捕獲部分（例如圖3中所闡述的捕獲部分）。

通過此種方式，電弧行進的路徑被顯著延長。從一個電接觸件151到相鄰的電接觸件的路徑可闡述如下。由於O形環650防止電弧沿著基座150的表面行進到殼體610的外部，因此電壓首先沿著電接觸件151向上行進。此外，在孔611內，裙部631防止電壓發生起弧。因此，電弧必須形成為超過裙部631。因此，較高的裙部631進一步增加了電弧的路徑長度。電弧然後沿著活塞630與孔611之間的空間向下行進，直到其到達殼體610的外部表面為止。電弧然後沿著殼體610的外表面行進到相鄰的孔611。電弧然後沿著活塞630與相鄰的孔611之間的空間向上行進，經過裙部631。電弧然後行進到電接觸件151。因此，路徑長度顯著長於先前存在的路徑長度，從而最小化或消除電弧的可能性。

另外，在某些實施例中，可形成穿過殼體610並進入孔611中的孔洞612，以便使得孔611的內部能夠與殼體610的外部連通。此使得空氣或其他氣體能夠從孔611排出，使得孔611內的壓力與腔室中的外部環境相同。

因此，在此實施例中，絕緣系統200包括具有貫穿其整個高度的孔的殼體610。可為彈簧加載式的電接觸件151設置在每一孔611中，且適以接觸在絕緣系統600外部的組件上的電極。電接觸件151的端部可比殼體610的外表面中的至少一者延伸得更遠。因此，為防止起弧，絕緣延伸部也從殼體610的外表面延伸，以覆蓋電接觸件151的第一端部和/或第二端部。絕緣延伸部也被偏置以從殼體610向外推動。通過此種方式，電接觸件151不會暴露在殼體610的外部。在此實施例中，絕緣延伸部包括設置在殼體610及O形環650的每一端部處的兩個活塞230。為能夠使得絕緣延伸部延伸超過殼體610的外表面，可在孔中設置彈簧640，以使活塞630向外偏置。

殼體610的放置可決定第一活塞是否延伸超過第一表面215，第二活塞是否延伸超過第二表面216，或者兩個活塞是否均延伸超過其相應的表面。

當然，其他實施例也是可能的。舉例來說，圖6示出活塞630設置在孔611的兩個端部上的對稱配置，其中活塞630整體地配合在孔611內。在另一實施例中，相似於圖2到圖5中所示實施例，圖6的實施例可被修改成包括設置在第一表面附近的僅一個活塞630。

另外，相似於圖6中所示實施例，圖2到圖5中所示實施例（其中活塞230包括向外突出部232，使得活塞的僅一部分配合在孔211內）可被修改成包括兩個活塞。

圖7示出絕緣系統700的第三實施例。在此實施例中，圖6的絕緣延伸部被波紋管760替換。波紋管760可包括矽酮或另一種適合的絕緣材料。波紋管760可為單片矽酮。波紋管760被配置成使得：當被包含在殼體710內時，其處於壓縮狀態。通過此種方式，波紋管760被偏置，以便延伸超過殼體710。由於波紋管是柔韌的，因此其在電接觸件151的端部周圍並抵靠組件形成密封，從而防止沿著組件的表面發生起弧。

因此，在此實施例中，絕緣延伸部是波紋管760。此外，在此實施例中，波紋管760在其整個長度上環繞電接觸件151。

儘管以上公開內容將相鄰的組件闡述為基座150與靜電卡盤100，然而應理解，本文中所闡述的絕緣系統可用於電連接任何兩個組件。因此，本絕緣系統對於其中壓力改變、電極被用於提供高電壓以及系統在引起熱收縮或膨脹的溫度範圍內操作的任何配置來說是有益的。

本文中所闡述的系統具有許多優點。在某些實施例中，半導體處理系統可包括與靜電卡盤配接的基座或適配器板。在大氣壓力下，不存在起弧。然而，在低溫下，基座及卡盤收縮，從而在這些組件之間造成更大的間隙。此外，隨著壓力隨腔室被抽空而降低，可能存在其中擊穿電壓小於所施加電壓的壓力。在此種壓力下，目前存在其中在所述組件中的一者上的相鄰的電極之間造成電弧的情形。此可能會損壞且可能會毀壞組件。通過併入本文中所闡述的絕緣系統，起弧的可能性顯著降低而沒有不利後果。此外，由於絕緣延伸部能夠移動以便總是環繞電接觸件，從而最小化電弧的可能性，因此熱收縮不會抑制絕緣系統的操作。此外，絕緣系統可在不對那些組件進行修改的情況下容易地併入現有系統中。

本公開的範圍不受本文中所闡述的具體實施例限制。實際上，通過閱讀前述說明及附圖，對所屬領域中的普通技術人員來說，除本文中所闡述的實施例及修改以外，本公開的其他各種實施例及對本公開的各種修改也將顯而易見。因此，此種其他實施例及修改旨在落於本公開的範圍內。此外，儘管在本文中已出於特定目的而在特定環境中在特定實施方案的上下文中闡述了本公開，然而所屬領域中的普通技術人員將認識到，本公開的效用並不僅限於此且可出於任何數目的目的而在任何數目的環境中有益地實施本公開。因此，應考慮到本文中所闡述的本公開的全部範疇及精神來理解隨附的申請發明專利範圍。

100:靜電卡盤 101:卡盤電極 150:基座 151:電接觸件 155:電弧 200、600、700:絕緣系統 210、610、710:殼體 211、611:孔 212:敞開端 213:封閉端 215、615:第一表面 216、616:第二表面 217:開口 230、630:活塞 231:圓柱形部分 232:向外突出部 233:捕獲部分 234、633:中空圓柱體 235:向內傾斜壁 238:凹槽 239:銷 240、640:彈簧 250、650:O形環 280:絕緣延伸部 612:孔洞 631:裙部 632:沉頭孔 634:鋸齒狀區 760:波紋管

為更好地理解本公開，參照併入本文中供參考的附圖且在附圖中： 圖1A示出在室溫下的兩個組件以及絕緣系統的一個實施例。 圖1B示出在低溫下的圖1A所示所述兩個組件以及絕緣系統，其中熱收縮造成間隙。 圖2是根據一個實施例的可設置在所述兩個組件之間的絕緣系統。 圖3示出圖2所示絕緣系統的橫截面。 圖4示出設置在半導體處理系統中的圖3所示絕緣系統。 圖5示出可用於將活塞保持置位的持留機構（retention mechanism）。 圖6是根據另一實施例的可設置在所述兩個組件之間的絕緣系統。 圖7是根據第三實施例的可設置在所述兩個組件之間的絕緣系統。

100:靜電卡盤

101:卡盤電極

150:基座

151:電接觸件

200:絕緣系統

210:殼體

212:敞開端

213:封閉端

215:第一表面

216:第二表面

230:活塞

240:彈簧

250:O形環

Claims (20)

1. 一種絕緣系統，包括： 殼體，具有第一表面及第二表面； 孔，從所述第一表面朝向所述第二表面延伸，使得所述孔包括位於所述第一表面處的敞開端及靠近所述第二表面的封閉端； 開口，設置在所述封閉端中，被配置成使得電接觸件能夠穿過所述開口及所述孔且從所述第二表面延伸並經過所述第一表面；以及 絕緣延伸部，從所述第一表面向外延伸且環繞所述電接觸件的端部。
2. 如請求項1所述的絕緣系統，其中所述殼體包含陶瓷材料或塑料。
3. 如請求項1所述的絕緣系統，其中所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內且靠近所述第一表面的活塞； 其中所述活塞包括所述電接觸件從中穿過的中空圓柱體； 其中所述活塞包含絕緣材料；並且還包括在所述孔中設置在所述活塞與所述封閉端之間的彈簧，所述彈簧使所述活塞偏置以延伸超過所述第一表面。
4. 如請求項3所述的絕緣系統，還包括設置在所述活塞的外表面上的O形環。
5. 如請求項3所述的絕緣系統，其中所述活塞的直徑使得所述活塞的整體配合在所述孔內。
6. 如請求項3所述的絕緣系統，其中該所述活塞包括配合在所述孔內的圓柱形部分以及向外突出部，所述向外突出部所具有的直徑大於所述孔的直徑，使得所述活塞的一部分總是設置在所述殼體的外部。
7. 如請求項3所述的絕緣系統，其中設置在所述孔內的所述活塞的外表面包括凹槽，且其中螺釘或銷穿過所述殼體且進入所述凹槽，以便保持所述活塞被捕獲，使得所述活塞的運動範圍受限於所述凹槽的長度。
8. 一種半導體處理系統，包括： 基座，包括一個或多個電接觸件； 靜電卡盤，具有一個或多個卡盤電極；以及 絕緣系統，設置在所述基座與所述靜電卡盤之間，其中所述絕緣系統包括： 殼體，具有第一表面及第二表面，其中所述殼體的所述第二表面靠近所述基座設置； 孔，從所述第一表面朝向所述第二表面延伸，使得所述孔包括位於所述第一表面處的敞開端及靠近所述第二表面的封閉端； 開口，設置在所述封閉端中，被配置成使得來自所述基座的所述一個或多個電接觸件中的一者穿過所述開口及所述孔，從所述第二表面延伸經過所述第一表面且接觸所述一個或多個卡盤電極中的一者；以及 絕緣延伸部，從所述第一表面向外延伸且環繞所述一個或多個電接觸件中的所述一者的端部。
9. 如請求項8所述的半導體處理系統，其中所述第二表面使用環氧樹脂膠合到所述基座。
10. 如請求項8所述的半導體處理系統，其中所述基座與所述第二表面之間設置有由具有高介電常數的材料構成的片材。
11. 如請求項8所述的半導體處理系統，其中所述基座與所述第二表面之間設置有O形環。
12. 一種絕緣系統，包括： 殼體，具有第一表面及第二表面，具有穿過所述殼體從所述第一表面延伸到所述第二表面的孔，所述殼體被配置成使得電接觸件能夠穿過所述孔；以及 絕緣延伸部，靠近所述第一表面及所述第二表面設置且環繞所述電接觸件的兩個端部，其中所述絕緣延伸部從所述第一表面及所述第二表面中的至少一者向外延伸。
13. 如請求項12所述的絕緣系統，其中所述殼體包含陶瓷材料或塑料。
14. 如請求項12所述的絕緣系統，其中所述絕緣延伸部包括波紋管，所述波紋管穿過所述孔的長度設置且環繞所述電接觸件。
15. 如請求項12所述的絕緣系統，其中所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內的兩個活塞； 其中第一活塞靠近所述第一表面且第二活塞靠近所述第二表面； 其中每一活塞包括所述電接觸件從中穿過的中空圓柱體； 其中每一活塞包含絕緣材料；並且還包括設置在所述孔中的彈簧，所述彈簧使所述第一活塞及所述第二活塞向外偏置。
16. 如請求項15所述的絕緣系統，還包括設置在所述第一活塞的外表面上的O形環及設置在所述第二活塞的外表面上的O形環。
17. 如請求項15所述的絕緣系統，其中所述活塞的直徑使得所述活塞的整體配合在所述孔內。
18. 如請求項15所述的絕緣系統，其中所述活塞各自包括配合在所述孔內的圓柱形部分以及向外突出部，所述向外突出部所具有的直徑大於所述孔的直徑，使得所述活塞的一部分總是設置在所述殼體的外部。
19. 一種半導體處理系統，包括： 基座，包括一個或多個電接觸件； 靜電卡盤，具有一個或多個卡盤電極；以及 絕緣系統，設置在所述基座與所述靜電卡盤之間，其中所述絕緣系統包括： 殼體，具有第一表面及第二表面，其中所述殼體的所述第二表面靠近所述基座設置； 孔，從所述第一表面延伸到所述第二表面，被配置成使得所述一個或多個電接觸件中的一者穿過所述孔且接觸所述一個或多個卡盤電極中的一者；以及 絕緣延伸部，靠近所述第一表面及所述第二表面設置且環繞所述一個或多個電接觸件中的所述一者的兩個端部，其中所述絕緣延伸部從所述第一表面及所述第二表面中的至少一者向外延伸。
20. 如請求項20所述的半導體處理系統，其中所述絕緣延伸部包括設置在所述孔內的兩個活塞； 其中第一活塞靠近所述第一表面且第二活塞靠近所述第二表面； 其中每一活塞包括所述一個或多個電接觸件中的所述一者從中穿過的中空圓柱體； 其中每一活塞包含絕緣材料；並且還包括設置在所述孔中的彈簧，所述彈簧使所述第一活塞及所述第二活塞向外偏置。

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