TW202234573A - 具有差異化的陶瓷的靜電卡盤 - Google Patents

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Abstract

描述了用於反應器或電漿處理腔室的靜電卡盤(ESC)，以及製造ESC的方法。在一個實例中，基板支撐組件包括其中具有加熱器元件的陶瓷底板，該陶瓷底板由具有第一純度的氧化鋁構成。該基板支撐組件亦包括其中具有電極的陶瓷頂板，該陶瓷頂板由具有高於第一純度的第二純度的氧化鋁構成。黏合層位於陶瓷頂板與陶瓷底板之間。陶瓷頂板與黏合層直接接觸，並且黏合層與陶瓷底板直接接觸。

Description

具有差異化的陶瓷的靜電卡盤
本發明的實施例屬於反應器或電漿處理腔室領域，並且特定言之係關於具有差異化的陶瓷的靜電卡盤。
諸如反應器或電漿反應器的處理系統用於在諸如半導體晶圓或透明基板的基板上形成元件。通常基板被保持在支撐件上以進行處理。可以藉由真空、重力、靜電力或藉由其他合適的技術將基板保持在支撐件上。在處理期間，藉由從耦合到電極的一或多個電源向腔室中的電極施加功率，諸如射頻(RF)功率，將腔室中的前驅物氣體或氣體混合物激勵（例如，激發）成電漿。經激發的氣體或氣體混合物發生反應，以在基板表面上形成材料層。該層可以是例如鈍化層、閘極絕緣體、緩衝層和/或蝕刻停止層。
在半導體和其他行業中，靜電卡盤(electrostatic chuck, ESC)用於在基板加工期間將諸如基板的工件保持在支撐件上。典型的ESC可以包括基底、設置在基底上的電絕緣層，以及嵌入在電絕緣層中的一或多個電極。ESC可具有嵌入的電加熱器，並且流體耦合到熱傳遞氣體源以控制加工期間的基板溫度。在使用期間，ESC被緊固到處理腔室中的支撐件上。ESC中的電極藉由電壓源相對於設置在ESC上的基板電偏置。相反的靜電荷積聚在ESC的電極中和基板的表面上，絕緣層阻止電荷在它們之間流動。在基板加工期間，因靜電荷累積產生的靜電力將基板保持到ESC上。
本揭露案的實施例包括用於反應器或電漿處理腔室的靜電卡盤(ESC)，以及製造ESC的方法。
在一個實施例中，基板支撐組件包括其中具有加熱器元件的陶瓷底板，該陶瓷底板由具有第一純度的氧化鋁構成。該基板支撐組件亦包括其中具有電極的陶瓷頂板，該陶瓷頂板由具有高於第一純度的第二純度的氧化鋁構成。黏合層位於陶瓷頂板與陶瓷底板之間。陶瓷頂板與黏合層直接接觸，並且黏合層與陶瓷底板直接接觸。
在一個實施例中，基板支撐組件包括其中具有加熱器元件的陶瓷底板，該陶瓷底板由具有第一孔隙率的氧化鋁構成。該基板支撐組件亦包括其中具有電極的陶瓷頂板，該陶瓷頂板由具有低於第一純度的第二孔隙率的氧化鋁組成。黏合層位於陶瓷頂板與陶瓷底板之間。陶瓷頂板與黏合層直接接觸，並且黏合層與陶瓷底板直接接觸。
在另一實施例中，製造基板支撐組件的方法包括形成其中具有加熱器元件的陶瓷底板，該陶瓷底板由具有第一純度的氧化鋁構成。該方法亦包括形成其中具有電極的陶瓷頂板，該陶瓷頂板由具有高於第一純度的第二純度的氧化鋁組成。該方法亦包括用在陶瓷頂板與陶瓷底板之間的金屬層將陶瓷頂板黏合到陶瓷底板。陶瓷頂板與金屬層直接接觸，並且金屬層與陶瓷底板直接接觸。
在另一實施例中，用於沉積的系統包括腔室、腔室內或耦合到腔室的電漿源、以及腔室內的基板支撐組件。該基板支撐組件包括其中具有加熱器元件的陶瓷底板，該陶瓷底板由具有第一純度和第一孔隙率的氧化鋁構成。該基板支撐組件亦包括其中具有電極的陶瓷頂板，該陶瓷頂板由具有高於第一純度的第二純度或具有低於第一孔隙率的第二孔隙率的氧化鋁構成。黏合層位於陶瓷頂板與陶瓷底板之間。陶瓷頂板與黏合層直接接觸，並且黏合層與陶瓷底板直接接觸。
描述了用於反應器或電漿處理腔室的靜電卡盤(ESC)，以及製造ESC的方法。在以下描述中，闡述了許多特定細節，諸如靜電卡盤部件和材料方案，以便提供對本揭露案的實施例的透徹理解。對於本領域技藝人士而言將顯而易見的是，本揭示案的實施例可以在沒有該等特定細節的情況下實踐。在其他情況下，沒有詳細描述眾所周知的態樣，諸如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)或電漿增強原子層沉積(PEALD)製程，以免不必要地模糊本揭露案的實施例。此外，應當理解的是，附圖中所示的各種實施例是說明性的表示，並且不一定按比例繪製。
一或多個實施例係關於用於以低成本、低粒子、高純度緻密陶瓷ESC，在一些情況下以金屬黏合劑製造ESC的新方法。可以實施實施例來製造高效能陶瓷混合ESC。
為了提供情境，可能沒有必要將ESC的所有零件都由緻密的高純度材料製造。此外，已經發現加熱器可以分開以提供極端邊緣控制。此外，晶圓與ESC的頂表面，而不一定是ESC的所有部分相互作用。
根據本揭露案的一個實施例，僅ESC的頂表面由高純度的緻密陶瓷製成。頂表面（或層或板）下方的部件是用低純度陶瓷製造的。此種方法可以有利地提供提高的製造產率，並且可以在維持高效能的同時降低成本。
用作ESC的頂層的緻密純陶瓷可以減少加工期間經支撐的晶圓上的缺陷。在一個實施例中，為了降低整體ESC成本，只有頂板是高純度的緻密材料。在一個特定實施例中，ESC的頂板由99+%純度的氧化鋁構成，並且具有約12 mm的厚度。下部板由含有雜質諸如Si（和/或Fe和/或Ca）煩人純度為約92%的氧化鋁製造。應當理解的是，下部板中的雜質可能否則容易受到製程氣體的侵蝕，例如基於氟的侵蝕，但是被較高純度的頂板保護免於暴露，從而導致較低的製造成本，而沒有加速腐蝕的風險。
在第一態樣，描述了用低純度氧化鋁加熱器製造高純度緻密氧化鋁ESC。製造可包括以下操作：(1)製造具有釬焊高壓(HV)觸點和激光鑽出的氣孔的高純度緻密氧化鋁薄ESC；(2)用低純度氧化鋁材料製造加熱器；(3)例如用鋁黏合劑，將高純度氧化鋁黏合到低純度加熱器；(4)用氟聚合物或矽酮黏合劑黏合多孔塞；(5)使用片黏合劑將經黏合的ESC結構黏合到冷卻基底；以及(6)在高壓觸點中黏合絕緣峰套筒並在鋁黏合劑之外形成絕緣。應當理解的，上述操作可以以不同的次序執行，並且不需要包括所有操作，或者可包括額外的操作。
作為示例性製造的ESC，第1圖圖示了根據本揭露的一個實施例的靜電卡盤(ESC) 100的一部分的剖視圖。
參考第1圖，ESC 100包括其中具有加熱器104和106的陶瓷底板102。在一個實施例中，陶瓷底板102是厚度為約4 mm的低純度氧化鋁板，加熱器104是4區加熱器，並且加熱器106是150區或微區加熱器。ESC 100亦包括陶瓷頂板108。在一個實施例中，陶瓷頂板108是厚度為約2 mm的高純度氧化鋁板。陶瓷頂板108在其中具有ESC（夾持）電極110或電極組件，並且亦可以在其中包括氣體通道112。諸如鋁層的黏合層114將陶瓷頂板108黏合到陶瓷底板102的頂表面。多孔塞116（例如，30-60%孔隙率的AlN或AliO）位於陶瓷底板102中的開口中，並且位於氣流117與氣體通道112之間，並且可以插有黏合劑118。絕緣體120亦可被包含在黏合層114的邊緣處。例如用矽酮黏合劑121，將具有冷卻通道124的冷卻基底122黏合到陶瓷底板102上。可以將RF施加至冷卻基底122。高壓（峰）絕緣體128延伸穿過冷卻基底122、陶瓷底板102和黏合層114，並容納ESC高壓觸點或連接部126。
再次參照第1圖，根據本揭露的一個實施例，基板支撐組件100包括其中具有加熱元件104和106的陶瓷底板102，該陶瓷底板102由具有第一純度的氧化鋁構成。基板支撐組件100亦包括其中具有電極110的陶瓷頂板108，該陶瓷頂板108由具有高於第一純度的第二純度的氧化鋁構成。黏合層114位於陶瓷頂板108與陶瓷底板102之間。陶瓷頂板108與黏合層114直接接觸，並且黏合層114與陶瓷底板102直接接觸。
在一個實施例中，第二純度比第一純度高大於5%。在一個實施例中，第一純度在90%-94%的範圍內，並且第二純度大於99%。應當理解的是，純度指的是氧化鋁的原子組成（亦即，99%純度的氧化鋁具有99%的Al 2O 3，其餘為雜質的原子組成）。
應當理解的是，如通篇所用，提及差異化的陶瓷可以指差異化的孔隙率。再次參照第1圖，根據本揭露的一個實施例，基板支撐組件100包括其中具有加熱元件104和106的陶瓷底板102，該陶瓷底板102由具有第一孔隙率的氧化鋁構成。基板支撐組件100亦包括其中具有電極110的陶瓷頂板108，該陶瓷頂板108由具有低於第一孔隙率的第二孔隙率的氧化鋁構成。黏合層114位於陶瓷頂板108與陶瓷底板102之間。陶瓷頂板108與黏合層114直接接觸，並且黏合層114與陶瓷底板102直接接觸。在一個實施例中，第二孔隙率在0-5%的範圍內，並且第一孔隙率在2-10%的範圍內。
在一個實施例中，黏合層114是鋁箔。在一個此類實施例中，鋁箔包含原子濃度在鋁箔的2%-20%範圍內的矽。在一個實施例中，鋁箔的厚度在50-500微米的範圍內。在另一個實施例中，黏合層114是聚合物層。
在第二態樣中，描述了具有多於一個低純度氧化鋁加熱器層的高純度緻密氧化鋁ESC的製造。製造可能包括以下操作：(1)製造具有釺焊的HV觸點和激光鑽出的氣孔的高純度緻密氧化鋁薄ESC；(2)在靠近頂部處用低純度氧化鋁材料製造極限邊緣控制150Z（150區域）；(3)用高溫膠黏合多孔塞；(4)用低純度氧化鋁製造具有鉬緊固件的板；(5)用低純度氧化鋁製造4Z（4區）加熱器板；(6)用鋁黏合劑將高純度氧化鋁緻密ESC黏合到三個低純度加熱器和緊固件板；以及(7)在高壓觸點中黏合絕緣峰套筒並在鋁黏合劑之外形成絕緣。應當理解的，上述操作可以以不同的次序執行，並且不需要包括所有操作，或者可包括額外的操作。
作為另一示例性製造的ESC，第2圖圖示了根據本揭露的一個實施例的靜電卡盤(ESC) 200的一部分的剖視圖。
參考第2圖，ESC 200包括其中具有加熱器206的陶瓷底板202。在一個實施例中，陶瓷底板202是厚度為約4 mm的低純度氧化鋁板，並且加熱器206是150區或微區加熱器。ESC 200亦包括陶瓷頂板208。在一個實施例中，陶瓷頂板208是厚度為約2 mm的高純度氧化鋁板。陶瓷頂板208在其中具有ESC（夾持）電極210或電極組件，並且亦可以在其中包括氣體通道212。諸如鋁層的黏合層214將陶瓷頂板208黏合到陶瓷底板202的頂表面。多孔塞216（例如30-60%孔隙率的AlN或Al 2O 3）位於陶瓷底板202中的開口中，並且位於氣流217與氣體通道212之間，並且可以插有黏合劑218。絕緣體220亦可被包含在黏合層214的邊緣。高壓（峰）絕緣體228延伸穿過陶瓷底板202和黏合層214，並容納ESC高壓觸點或連接部226。
再次參照第2圖，在一個實施例中，第一額外陶瓷板230在陶瓷底板202的與黏合層214相對的一側連接到陶瓷底板202。在一個實施例中，第一額外陶瓷板230是低純度氧化鋁板。第二額外陶瓷板236在第一額外陶瓷板230的與陶瓷底板202相對的一側處耦合到第一額外陶瓷板230，第二額外陶瓷板236在其中具有加熱器204。在一個實施例中，第二額外陶瓷板236是低純度氧化鋁板，並且加熱器204是4區加熱器。
在一個實施例中，ESC 200包括鉬緊固件232。ESC 200可進一步包括第二黏合層234和第三黏合層238。在一個實施例中，黏合層234和238都是鋁層。在一個此類實施例中，將RF施加到黏合層234和238。在一個實施例中，ESC 200進一步包括4Z觸點240和150Z或微區觸點242。
在另一態樣中，通常，擴散結合是一種高成本的製程，並且加熱到如此高的溫度會影響陶瓷的熱和/或電氣特性。本文所述的實施例可以被實施以消除對擴散結合的需要。可以實施實施例來確保在ESC製造期間頂板不改變（或僅最小程度地改變）電阻率。可以實施實施例來有利地降低ESC製造的成本，因為從製造方案中移除了至少一個高溫操作。可以實施實施例來保持或保留頂部陶瓷材料的燒結態電阻率。
實施本文所述的一或多個實施例的優點可包括使得能夠在不改變電阻率的情況下製造ESC。優點可包括降低ESC的製造成本。優點可包括使得能夠有可能製造ESC以維持ESC中所包括的部件的電氣特性。與現有最先進技術的方法相比，鋁黏合劑可以用來代替典型的擴散結合（或有機結合）。例如，鋁黏合劑可以用在頂板與底板之間。
在實施例中，金屬層提供用於結合金屬黏合劑來代替陶瓷至陶瓷的擴散結合（否則陶瓷至陶瓷的擴散結合可在擴散結合形成期間會改變頂部陶瓷的電阻率），或者代替聚合物黏合。在一個實施例中，金屬層是金屬箔，諸如鋁箔。在一個此類實施例中，金屬層是浸漬有約2%至20% Si（例如，作為總箔組合物的原子%）的鋁箔，其餘是鋁或基本上全部是鋁（亦即，鋁箔包括原子濃度在鋁箔的2%-20%範圍內的矽）。在一個實施例中，金屬層被預圖案化，例如以包括一個開口及/或多個開口來容納設施、升降銷等。在一個實施例中，金屬層是厚度在50-500微米範圍內的鋁箔，並且可以是約250微米。在一個實施例中，金屬層是鋁箔，並且在被包括在ESC製造製程中之前被清洗，例如以在黏合之前移除鈍化層。在一個實施例中，金屬層是鋁箔，並且當ESC在使用中時可以承受腐蝕過程，諸如基於氯的過程，而不會蝕刻或降解金屬層。然而，如果用於非基於氯的過程，則金屬層可以由銀銅合金構成，添加或不添加有例如鈦。在一個實施例中，金屬層在低於600攝氏度，更特別地，低於300攝氏度的溫度下黏合至頂板和底板。應當理解的，如果用高溫金屬黏合劑（諸如銀銅或金鎳）溫度執行金屬黏合，則可以使用較高的ESC使用溫度諸如650攝氏度。
參考在陶瓷頂板中具有ESC（夾持）電極的陶瓷頂板，在一個實施例中，頂板的主體可藉由燒結陶瓷材料，諸如氧化鋁粉末或其他合適的材料形成。RF網格可嵌入在主體內。RF網格可以具有延伸穿過主體的底表面的電連接。RF網格可包含鉬或另一種合適的金屬材料網格。在一個實施例中，網格為約125微米直徑的網格。該等材料可經燒結以形成一體結構。在一個實施例中，電極由可具有與主體相似的熱膨脹係數的金屬材料，例如鉬製成。
夾持電極可包括至少第一和第二電極。在操作期間，可將負電荷施加到第一電極並且可將正電荷施加到第二電極，反之亦然，以產生靜電力。在卡緊期間，由電極產生的靜電力將設置在其上的基板保持在被緊固的位置。當從電源供應的電力被關閉時，存在於電極之間的介面中的電荷可以維持很長的時間段。為了釋放被保持在靜電卡盤上的基板，可以向電極提供相反極性的短功率脈衝，以移除介面中存在的電荷。
電極組件可由金屬條、片、棒、箔形成，並且可以預成型、預鑄造和預製造並在靜電卡盤的製造期間放置到絕緣基底的表面上。或者，可以執行金屬沉積製程以在絕緣基底的頂表面上直接沉積和形成電極組件。合適的沉積製程可包括PVD、CVD、電鍍、噴墨打印、橡膠壓印、絲網印刷或氣溶膠打印製程。另外，可以在絕緣基底的頂表面上形成金屬膏/金屬線。金屬膏/金屬線最初可以是液體、膏或金屬凝膠，其可以被以某一圖案圖案化到目標表面上，以在絕緣基底的頂表面上形成具有不同配置或尺寸的電極指。
參照本文所述的陶瓷底板，在一個實施例中，陶瓷底板具有與陶瓷頂板的氧化鋁組合物不同的氧化鋁組合物。被包括在陶瓷底板中的加熱元件可以使用任何合適的加熱技術，諸如電阻加熱或感應加熱。加熱元件可以由電阻金屬、電阻金屬合金或兩者的組合構成。用於加熱元件的合適材料可包括具有高熱阻的材料，諸如鎢、鉬、鈦等。在一個實施例中，加熱元件由鉬絲構成。加熱元件亦可以用熱特性（例如，熱膨脹係數）實質上與至少一個或兩個氮化鋁主體匹配的材料製造，以減小由不匹配的熱膨脹引起的應力。
在另一態樣中，本文所述的實施方式提供了一種基板支撐組件，其使得能夠實現靜電卡盤(ESC)的低溫至高溫操作。高溫是指超過約150攝氏度的溫度，例如，超過約250攝氏度的溫度，諸如約250攝氏度至約300攝氏度的溫度。基板支撐組件可包括黏合到靜電卡盤或陶瓷圓盤的冷卻板。
儘管下文描述了在蝕刻處理腔室中的基板支撐組件，但是該基板支撐組件亦可以在其他類型的電漿處理腔室（諸如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子注入腔室等）和發生高溫（亦即，超過150度的溫度）處理的其他系統中利用。
第3圖是示例性電漿處理腔室300的橫截面示意圖，該電漿處理腔室被圖示成配置為具有基板支撐組件326的蝕刻腔室。基板支撐組件326可在其他類型的處理電漿腔室，例如電漿處理腔室、退火腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室和離子注入腔室等，以及需要能夠控制表面或工件（諸如基板）的處理均勻性的其他系統中利用。對基板支撐組件326的介電特性tan(δ)（亦即，介電損耗）或p（亦即，高溫範圍下的體積電阻率）的控制有利地使得能夠實現對設置在基板支撐組件326上的基板324的方位角處理控制（亦即，處理均勻性）。
電漿處理腔室300包括腔室主體302，該腔室主體具有側壁304、底部和蓋308，它們包圍內部處理區域310。注入設備312耦合到腔室主體302的側壁304和/或蓋308。氣體面板314耦合到注入設備312，以允許將處理氣體提供到處理區域310中。注入設備312可以是一或多個噴嘴或入口端口，或者是噴頭。經由形成在腔室主體302的側壁304或底部306中的排出端口328從處理區域310中移除處理氣體以及任何處理副產物。排出端口328耦合到泵送系統332，該泵送系統包括用於控制處理區域310內的真空水平的節流閥和泵。
處理氣體可被激發以在處理區域310內形成電漿。處理氣體可以藉由將RF功率電容或感應耦合到處理氣體來激勵。在第3圖所示的實施例中，複數個線圈316設置在電漿處理腔室300的蓋308上方，並經由匹配電路318耦合到RF功率源320。
基板支撐組件326設置在注入設備312下方的處理區域310中，並且可包括例如結合ESC 100或200所述的特徵。基板支撐組件326包括靜電卡盤(ESC) 374和冷卻基底330。冷卻基底330由基底板376支撐。基底板376由處理腔室的側壁304或底部306中的一者支撐。基板支撐組件326可以另外包括加熱器組件（未圖示）。此外，基板支撐組件326可包括設置在冷卻基底330與基底板376之間的設施板345和/或絕緣體板（未圖示），以促進與基板支撐組件326的電氣、冷卻和氣體連接。
冷卻基底330由金屬材料或其他合適的材料形成。例如，冷卻基底330可以由鋁(Al)形成。冷卻基底330包括形成在其中的冷卻通道390。冷卻通道390連接到熱傳遞流體源322。熱傳遞流體源322提供熱傳遞流體，諸如液體、氣體或其組合，該熱傳遞流體藉穿過設置在冷卻基底330中的一或多個冷卻通道390循環。流經相鄰冷卻通道390的流體可被隔離，以實現對ESC 374與冷卻基底330的不同區域之間的熱傳遞的局部控制，此有助於控制基板324的橫向溫度分佈。在一個實施例中，循環穿過冷卻基底330的冷卻通道390的熱傳遞流體將冷卻基底330維持在介於約90攝氏度與約80攝氏度之間的溫度或者低於90攝氏度的溫度。
ESC 374包括設置在介電主體375中的一或多個夾持電極386。介電主體375具有工件支撐表面337和與工件支撐表面337相對的底表面333。ESC 374的介電主體375由陶瓷材料，諸如氧化鋁(Al 2O 3)製成。介面399可以代表差異化的陶瓷之間（例如，在高純度氧化鋁上層與低純度氧化鋁下層之間）的黏合層（諸如Al層）
介電主體375任選地包括嵌入在其中的一或多個電阻加熱器388。電阻加熱器388用於將基板支撐組件326的溫度升高到適於處理設置在基板支撐組件326的工件支撐表面337上的基板324的溫度。電阻加熱器388經由設施板345連接到加熱器電源389。加熱器電源389可以向電阻加熱器388提供900瓦或更大的功率。控制器（未圖示）用於控制加熱器電源389的操作，該加熱器電源通常被設置為將基板324加熱到預定的溫度。在一個實施例中，電阻加熱器388包括複數個橫向分離的加熱區，其中控制器使得電阻加熱器388的至少一個區域能夠相對於位於其他區域中的一或多個區域中的電阻加熱器388被優先加熱。例如，可以在複數個分離的加熱區中同心地佈置電阻加熱器388。電阻加熱器388可將基板324維持在適於處理的溫度，諸如在約180攝氏度至約500攝氏度之間，諸如大於約250攝氏度，諸如在約250攝氏度與約300攝氏度之間。
ESC 374通常包括嵌入在介電主體375中的夾持電極386。夾持電極386可被配置為單極或雙極電極，或者其他合適的佈置。夾持電極386經由RF濾波器耦合到夾持電源387，該夾持電源提供DC功率以將基板324靜電緊固到ESC 374的工件支撐表面337。RF濾波器防止用於在電漿處理腔室300內形成電漿（未圖示）的RF功率損壞電氣設備或在腔室外部造成電氣危險。
ESC 374的工件支撐表面337包括氣體通道（未圖示），以用於向在基板324與ESC 374的工件支撐表面337之間限定的填隙空間提供背面熱傳遞氣體。ESC 374亦包括用於容納升降銷（未圖示）的升降銷孔，升降銷用於將基板324提升到ESC 374的工件支撐表面337上方，以促進機器人傳送進出電漿處理腔室300。黏合層350設置在ESC 374下方，並將ESC 374緊固到冷卻基底330。
在另一態樣中，第4圖和第5圖圖示了代表根據本揭露的實施例的製造靜電卡盤(ESC)的方法中的各種操作的剖視圖。
在另一態樣中，第4圖和第5圖圖示了代表根據本揭露的實施例的製造靜電卡盤(ESC)的方法中的各種操作的剖視圖。應該理解的是製造操作的次序是示例性的並且僅用於說明目的，並且可以實現製造操作的其他次序。
參考第4圖，陶瓷底板102由經燒結的氧化鋁(Al 2O 3）粉末和金屬線圈或層（例如，用於形成加熱器104和106）形成。陶瓷底板102在此階段可為實心的，或者可以已經具有在其中圖案化的開口302（例如，諸如用於中心高壓(HV)和多孔塞和/或升降銷等）。陶瓷頂板108由經燒結的氧化鋁(Al 2O 3)粉末和金屬線圈或層或網格（例如，用於形成夾持電極110）形成。陶瓷頂板108在此階段可為實心的，或者已經具有在其中圖案化的開口（例如，作為氣體通道112）。隨後藉由金屬層114（其可能已經包括一或多個在其中圖案化的開口314）將陶瓷頂板108黏合到陶瓷底板102。在一個實施例中，在將金屬層114黏合到陶瓷底板102的同時，將金屬層114黏合到陶瓷頂板108。在另一個實施例中，首先將金屬層114黏合到陶瓷頂板108，然後將陶瓷頂板108/金屬層114配對黏合到陶瓷底板102。在另一個實施例中，首先將金屬層114黏合到陶瓷底板102，然後將陶瓷底板102/金屬層114配對黏合到陶瓷頂板108。參照第5圖，ESC或ESC 500是藉由將多孔塞116和黏合劑黏合在陶瓷底板102中而製成。HV電極126和絕緣體128黏合在陶瓷底板102中。絕緣體102插入在黏合層114中。
再次參照第1圖至第5圖，根據本揭露的一個實施例，製造基板支撐組件100或200或326或500的方法包括形成其中具有加熱器元件的陶瓷底板。該方法亦包括形成其中具有電極的陶瓷頂板。該方法亦包括用在陶瓷頂板與陶瓷底板之間的金屬層將陶瓷頂板黏合到陶瓷底板。陶瓷頂板與金屬層直接接觸，並且金屬層與陶瓷底板直接接觸。
在一個實施例中，用金屬層將陶瓷頂板黏合到陶瓷底板包括將陶瓷底板、金屬層和陶瓷頂板加熱到低於600攝氏度的溫度。在一個實施例中，金屬層是鋁箔，並且該方法包括在用金屬層將陶瓷頂板黏合到陶瓷底板之前，清潔鋁箔的表面以移除鋁箔的鈍化層。
在一個實施例中，由基板支撐組件100、200、326或500支撐的半導體晶圓或基板由適合於經受製造過程並且在其上可以適當地設置半導體處理層的材料構成。例如，在一個實施例中，半導體晶圓或基板由基於IV族的材料，諸如但不限於結晶矽、鍺或矽/鍺構成。在特定實施例中，半導體晶圓包括單晶矽基板。在一個特定實施例中，單晶矽基板摻雜有雜質原子。在另一個實施例中，半導體晶圓或基板由III至V族材料構成。
本揭露案的實施例可作為電腦程式產品或軟體來提供，該電腦程式產品或軟體可包括其上儲存有指令的機器可讀取媒體，該等指令可用於對電腦系統（或其他電子裝置）編程以執行根據本揭露案的實施例的過程。在一個實施例中，電腦系統與上面結合第3圖描述的處理腔室300和基板支撐組件326耦合。機器可讀取媒體包括用於以機器（例如，電腦）可讀取形式儲存或傳輸資訊的任何機構。例如，機器可讀取（例如，電腦可讀取）媒體包括機器（例如，電腦）可讀取儲存媒體（例如，唯讀記憶體（「ROM」）、隨機存取記憶體（「RAM」）、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等）、機器（例如，電腦）可讀取傳輸媒體（電氣、光學、聲學或其他形式的傳播信號（例如，紅外信號、數位信號等。））等。
第6圖以電腦系統600的例示性形式圖示了機器的圖形表示，在該電腦系統中可以執行用於使機器執行本文所述的方法中的任何一或多種方法的一組指令。在替代實施例中，機器可以連接（例如，聯網）到局域網(Local Area Network, LAN)、內聯網、外聯網或互聯網中的其他機器。該機器可以以客戶端-伺服器網路環境中的伺服器或客戶端機器的容量操作，或者作為同級間（或分佈式）網路環境中的同級機器操作。該機器可以是個人電腦(personal computer, PC)、平板PC、機頂盒(set-top box, STB)、個人數字助理(Personal Digital Assistant, PDA)、蜂窩電話、網路設備、伺服器、網路路由器、交換機或網橋，或者能夠執行指定要由該機器採取的動作的一組指令（順序的或以其他方式）的任何機器。此外，儘管僅圖示了單個機器，但是術語「機器」亦應當被理解為包括單獨或聯合執行一組（或多組）指令以執行本文所述的方法中的任何一或多種方法的機器（例如，電腦）的任何集合。
例示性電腦系統600包括處理器602、主記憶體604（例如，唯讀記憶體(read-only memory, ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory, DRAM)，諸如同步DRAM (synchronous DRAM, SDRAM)或Rambus DRAM (RDRAM)）等）、靜態記憶體606（例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(static random access memory, SRAM)等）、及輔助記憶體618（例如，資料儲存裝置），它們經由匯流排630與彼此通訊。
處理器602代表一或多個通用處理裝置，諸如微處理器、中央處理單元等。更特別地，處理器602可以是複雜指令集計算(complex instruction set computing, CISC)微處理器、精簡指令集計算(reduced instruction set computing, RISC)微處理器、超長指令字(very long instruction word, VLIW)微處理器、實施其他指令集的處理器、或實施指令集的組合的處理器。處理器602亦可以是一或多個專用處理裝置，諸如特殊應用積體電路(application specific integrated circuit, ASIC)、現場可編程閘陣列(field programmable gate array, FPGA)、數位信號處理器(digital signal processor, DSP)、網路處理器等。處理器602被配置為執行處理邏輯626以執行本文所述的操作。
電腦系統600亦可以包括網路介面裝置608。電腦系統600亦可以包括視訊顯示單元610（例如，液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)、發光二極體顯示器(light emitting diode display, LED)或陰極射線管(cathode ray tube, CRT)）、字母數字輸入裝置612（例如，鍵盤）、光標控制裝置614（例如，滑鼠）及信號生成裝置616（例如，揚聲器）。
輔助記憶體618可包括機器可存取儲存媒體（或者更特別地，電腦可讀取儲存媒體）632，該機器可存取儲存媒體上存儲了體現本文所述的方法中的任何一種或多種方法或功能的一或多組指令（例如，軟體622）。在由電腦系統600執行期間，軟體622亦可以完全或至少部分地駐留在主記憶體604及/或處理器602內，主記憶體604及處理器602亦構成機器可讀取儲存媒體。軟體622亦可以經由網路介面裝置608在網路620上發送或接收。
雖然機器可存取儲存媒體632在例示性實施例中被圖示為單個媒體，但是術語「機器可讀取儲存媒體」應該被理解為包括儲存一或多組指令的單個媒體或多個媒體（例如，集中式或分佈式資料庫，及/或相關聯的快取及伺服器）。術語「機器可讀取儲存媒體」亦應被理解為包括能夠儲存或編碼一組指令的任何媒體，該一組指令用於供機器執行並使機器執行本揭示案的方法中的任何一或多種方法。因此，術語「機器可讀取儲存媒體」應被理解為包括但不限於固態記憶體以及光學及磁性媒體。
因此，已經揭示了用於反應器或電漿處理腔室的靜電卡盤(ESC)，以及製造ESC的方法。
100:基板支撐組件 102:陶瓷底板 104:加熱元件 106:加熱元件 108:陶瓷頂板 110:電極 112:氣體通道 114:黏合層 116:多孔塞 117:氣流 118:黏合劑 120:絕緣體 121:矽酮黏合劑 122:冷卻基底 124:冷卻通道 126:ESC高壓觸點/連接部 128:高壓絕緣體 200:基板支撐組件 202:陶瓷底板 204:加熱器 206:加熱器 208:陶瓷頂板 210:ESC（夾持）電極 212:氣體通道 214:黏合層 216:多孔塞 217:氣流 218:黏合劑 220:絕緣體 226:ESC高壓觸點/連接部 228:高壓絕緣體 230:第一額外陶瓷板 232:鉬緊固件 234:第二黏合層 236:第二額外陶瓷板 238:第三黏合層 240:4Z觸點 242:150Z或微區觸點 300:電漿處理腔室 302:腔室主體 304:側壁 308:蓋 310:處理區域 312:注入設備 314:氣體面板 316:線圈 318:匹配電路 320:RF功率源 322:熱傳遞流體源 324:基板 326:基板支撐組件 328:排出端口 330:冷卻基底 332:泵送系統 333:底表面 337:工件支撐表面 345:設施板 350:黏合層 374:靜電卡盤 375:介電主體 376:基底板 386:夾持電極 387:夾持電源 388:電阻加熱器 389:加熱器電源 390:冷卻通道 399:介面 500:基板支撐組件 600:電腦系統 602:處理器 604:主記憶體 606:靜態記憶體 608:網路介面裝置 610:視訊顯示單元 612:字母數字輸入裝置 614:光標控制裝置 616:信號生成裝置 618:輔助記憶體 620:網路 622:軟體 626:處理邏輯 630:匯流排 632:機器可存取儲存媒體
第1圖圖示了根據本揭露的一個實施例的靜電卡盤(ESC)的一部分的剖視圖。
第2圖圖示了根據本揭露的另一實施例的另一靜電卡盤(ESC)的一部分的剖視圖。
第3圖是根據本揭露案的一個實施例的包括基板支撐組件的處理腔室的部分示意性剖視圖。
第4圖和第5圖圖示了代表根據本揭露的實施例的製造靜電卡盤(ESC)的方法中的各種操作的剖視圖。
第6圖圖示了根據本揭露案的一個實施例的示例性電腦系統的方塊圖。
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
100:基板支撐組件
102:陶瓷底板
104:加熱元件
106:加熱元件
108:陶瓷頂板
110:電極
112:氣體通道
114:黏合層
116:多孔塞
117:氣流
118:黏合劑
120:絕緣體
121:矽酮黏合劑
122:冷卻基底
124:冷卻通道
126:ESC高壓觸點/連接部
128:高壓絕緣體

Claims (20)

  1. 一種基板支撐組件，包括： 一陶瓷底板，該陶瓷底板在其中具有加熱器元件，該陶瓷底板包含具有一第一純度的氧化鋁； 一陶瓷頂板，該陶瓷頂板在其中具有一電極，該陶瓷頂板包含具有高於該第一純度的一第二純度的氧化鋁；以及 一黏合層，該黏合層在該陶瓷頂板與該陶瓷底板之間，該陶瓷頂板與該黏合層直接接觸，並且該黏合層與該陶瓷底板直接接觸。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該第二純度比該第一純度高大於5%。
  3. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該第一純度在90%-94%的範圍內，並且該第二純度大於99%。
  4. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該黏合層是一鋁箔。
  5. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中該鋁箔包含一原子濃度在該鋁箔的2%-20%範圍內的矽。
  6. 如請求項4所述之基板支撐組件，其中該鋁箔的一厚度在50-500微米的範圍內。
  7. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該黏合層是一聚合物層。
  8. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括： 一冷卻基底，該冷卻基底在該陶瓷底板的與該黏合層相對的一側耦合到該陶瓷底板。
  9. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括： 一第一額外陶瓷板，該第一額外陶瓷板在該陶瓷底板的與該黏合層相對的一側耦合到該陶瓷底板；以及 一第二額外陶瓷板，該第二額外陶瓷板在該第一額外陶瓷板的與該陶瓷底板相對的一側耦合到該第一額外陶瓷板。
  10. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括： 一氣體通道，該氣體通道穿過該陶瓷底板、穿過該黏合層並且穿過該陶瓷頂板。
  11. 一種基板支撐組件，包括： 一陶瓷底板，該陶瓷底板在其中具有加熱器元件，該陶瓷底板包含具有一第一孔隙率的氧化鋁； 一陶瓷頂板，該陶瓷頂板在其中具有一電極，該陶瓷頂板包含具有低於該第一孔隙率的一第二孔隙率的氧化鋁；以及 一黏合層，該黏合層在該陶瓷頂板與該陶瓷底板之間，該陶瓷頂板與該黏合層直接接觸，並且該黏合層與該陶瓷底板直接接觸。
  12. 如請求項11所述之基板支撐組件，其中該第二孔隙率在0-5%的範圍內，並且該第一孔隙率在2-10%的範圍內。
  13. 如請求項11所述之基板支撐組件，其中該黏合層是一鋁箔。
  14. 一種用於蝕刻或沉積的系統，包括： 一腔室； 一電漿源，該電漿源在該腔室內或耦合到該腔室；以及 一基板支撐組件，該基板支撐組件在該腔室中，該基板支撐組件包括： 一陶瓷底板，該陶瓷底板在其中具有加熱器元件，該陶瓷底板包含具有一第一純度和一第一孔隙率的氧化鋁； 一陶瓷頂板，該陶瓷頂板在其中具有一電極，該陶瓷頂板包含具有高於該第一純度的一第二純度或具有低於該第一孔隙率的一第二孔隙率的氧化鋁；以及 一黏合層，該黏合層在該陶瓷頂板與該陶瓷底板之間，該陶瓷頂板與該黏合層直接接觸，並且該黏合層與該陶瓷底板直接接觸。
  15. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該第二純度比該第一純度高大於5%。
  16. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該第一純度在90%-94%的範圍內，並且該第二純度大於99%。
  17. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該第二孔隙率在0-5%的範圍內，並且該第一孔隙率在2-10%的範圍內。
  18. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該黏合層是一鋁箔。
  19. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該基板支撐組件進一步包括： 一冷卻基底，該冷卻基底在該陶瓷底板的與該黏合層相對的一側耦合到該陶瓷底板。
  20. 如請求項14所述之用於蝕刻或沉積的系統，其中該基板支撐組件進一步包括： 一第一額外陶瓷板，該第一額外陶瓷板在該陶瓷底板的與該黏合層相對的一側耦合到該陶瓷底板；以及 一第二額外陶瓷板，該第二額外陶瓷板在該第一額外陶瓷板的與該陶瓷底板相對的一側耦合到該第一額外陶瓷板。
TW111102855A 2021-02-22 2022-01-24 具有差異化的陶瓷的靜電卡盤 TW202234573A (zh)

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