TW202401653A - 基板支撐基座 - Google Patents

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Abstract

本文論述的系統和方法與在處理腔室中使用以製造半導體、電子器件、光學器件和其他裝置的基板支撐基座相關聯。該等基板支撐基座包括靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體經由結合層結合到冷卻基部。氣流通道形成在該靜電吸盤主體的頂表面與該冷卻基部的底表面之間，並且多孔塞定位在該氣流通道中。該氣流通道穿過該結合層中的孔和該多孔塞，並且具有與該結合層中的該孔的內邊緣物理屏蔽的掃掠容積，以保護該結合層免受侵蝕。

Description

基板支撐基座
本發明的實施例總體上係關於一種用於基板處理腔室中的具有受保護的結合層的基板支撐基座。
基板支撐基座廣泛地用於在處理期間支撐半導體處理系統內的基板。特定類型的基板支撐基座包括安裝在冷卻基部上的陶瓷靜電吸盤。靜電吸盤一般在處理期間將基板保持在靜止位置。靜電吸盤在陶瓷主體內含有一或多個嵌入式電極。當在電極與設置在陶瓷主體上的基板之間施加電位時，就會產生靜電引力，靜電引力將基板保持抵靠陶瓷主體的支撐表面。所產生的力可以是由於基板與電極之間的電位差而引起的電容效應，或者在由具有相對低的電阻率的半導體材料組成的陶瓷主體(這允許在陶瓷主體內向接近基板的表面的電荷遷移)的情況下所產生的力可以是約翰森-拉別克(Johnsen-Rahbeck)效應。利用電容引力和Johnsen-Rahbeck引力的靜電吸盤可從數個來源商購得到。
為了在處理期間控制基板溫度，在陶瓷主體的支撐表面與基板之間提供背部氣體。一般，背部氣體填充陶瓷主體與基板之間的縫隙區域，由此提供增強基板與基板支撐件之間的傳熱速率的傳熱介質。
將靜電吸盤固定到冷卻基部的結合層易於被穿過結合層的處理氣體侵蝕。另外，發明人已經發現，若背部氣體被點燃成電漿、被激勵或以其他方式促進在穿過基板支撐基座的背部氣體通道的暴露於結合層的部分中的電弧放電，則結合層可能受到進一步侵蝕。結合層的侵蝕出於至少兩個原因是有問題的。首先，從結合層侵蝕的材料是一種製程污染物，它會產生缺陷並減少產品良率。其次，由於背部氣體通過的結合層中的孔的大小增大，靜電吸盤與冷卻基部之間的局部傳熱速率隨結合材料被替換為間隙而改變，由此產生不期望的溫度不均勻性和製程漂移。
因此，需要一種改進的基板支撐基座。
本文揭示具有結合層以防止直接地暴露於穿過該結合層的氣流路徑的基板支撐基座。由於該結合層與經由該氣流路徑輸送通過該基板支撐基座的直接氣流(處理氣體或背部氣體)屏蔽，因此該結合層更不易受侵蝕，這保持了靜電吸盤組件的完整性。
在一個實施例中，一種基板支撐基座包括：靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體經由結合層結合到冷卻基部；多孔塞；以及氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的頂表面與該冷卻基部的底表面之間。該氣流通道穿過該結合層中的孔和該多孔塞，該氣流通道具有與該結合層中的該孔的內邊緣物理地屏蔽的掃掠容積。
在另一個實施例中，一種基板支撐基座包括：靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體經由結合層結合到冷卻基部，該結合層具有界定該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的間隙的厚度，其中空腔形成在該靜電吸盤主體的底表面中。該基板支撐基座進一步包括：多孔塞；套筒，該套筒圍繞該多孔塞設置；以及氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的頂表面與該冷卻基部的底表面之間。該氣流通道穿過該結合層中的孔和該多孔塞，並且具有通過該套筒中的至少一個套筒與該結合層中的該孔的內邊緣物理地屏蔽的掃掠容積。該基板支撐基座進一步包括從該靜電吸盤主體和該冷卻基部中的一個延伸的環以及環，其中該多孔塞由具有頂部直徑的頂部部分和具有底部直徑的底部部分界定。該多孔塞的該頂部部分延伸到吸盤空腔中，並且該底部部分延伸到形成在該冷卻基部的頂部中的基部空腔中，並且該多孔塞的該頂部直徑大於該底部直徑。
在另一個實施例中，一種基板支撐基座包括：靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體經由結合層結合到冷卻基部，該結合層具有界定該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的間隙的厚度。該靜電吸盤主體包括形成在該靜電吸盤主體的底表面中的第一吸盤空腔和穿過該第一吸盤空腔形成的第二吸盤空腔。該基板支撐基座進一步包括多孔塞，其中該多孔塞具有等於或小於該第二吸盤空腔的高度的塞高度，並且該多孔塞不延伸到該第一吸盤空腔中。該基板支撐基座可以進一步包括：套筒，該套筒圍繞該多孔塞設置，其中該套筒不延伸到該冷卻基部中；以及氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的頂表面與該冷卻基部的底表面之間。該氣流通道穿過該結合層中的孔和該多孔塞。該氣流通道具有通過該套筒、從該靜電吸盤主體和該冷卻基部中的一個延伸的環或環中的至少一個與該結合層中的該孔的該內邊緣物理地屏蔽的掃掠容積。
本文論述的系統和方法採用基板支撐基座設計，該基板支撐基座設計具有經由結合層結合在一起的冷卻基部和靜電吸盤。冷卻基部和吸盤的耦接與定位在冷卻基部與吸盤之間的多孔塞相結合保護形成氣體通道，該氣體通道可以被稱為延伸穿過結合層的氣流路徑。本文論述的用於基板支撐基座設計的實施例使結合層與氣流路徑屏蔽，由此防止結合層的劣化，該結合層的劣化可能引起不期望的溫度分佈。
圖1描繪了處理腔室100的示意圖，處理腔室100包括可以是線圈天線的天線。在一個實例中，處理腔室100至少包括第一天線節段112A和第二天線節段112B，第一天線節段112A和第二天線節段112B這兩者都定位在介電頂板120的外部。第一天線節段112A和第二天線節段112B各自耦接到一般能夠產生RF信號的第一射頻(RF)源118。第一RF源118通過匹配網路119耦接到第一天線節段112A和第二天線節段112B。處理腔室100還包括基板支撐基座116，基板支撐基座116耦接到一般能夠產生RF信號的第二RF源122。第二RF源122通過匹配網路124耦接到基板支撐基座116。處理腔室100還含有腔室壁130，腔室壁130是導電的且電連接到電接地134。包括中央處理單元(CPU)144、記憶體142和用於CPU 144的支援電路146的控制器140耦接到處理腔室100的各個部件，以便於控制蝕刻製程。
在操作中，半導體基板114放置在基板支撐基座116上，並且氣體組分通過入口埠126從氣體面板138供應到處理腔室100，以在處理空間150中形成氣體混合物。通過分別將來自第一RF源118和第二RF源122的RF電力施加到第一天線節段112A和第二天線節段112B並進一步施加到基板支撐基座116，處理空間150中的氣體混合物在處理腔室100中被點燃成電漿。處理腔室100的內部內的壓力是使用位於處理腔室100與真空泵136之間的節流閥127來控制。在腔室壁130的表面處的溫度是使用容納液體的導管(未示出)來控制，容納液體的導管位於處理腔室100的腔室壁130中。化學反應離子從電漿中釋放並撞擊基板；由此從基板的表面去除暴露的材料。
基板支撐基座116包括定位在冷卻基部104上的靜電吸盤102，該冷卻基部在各種實施例中可以被稱為冷卻基部104。半導體基板114的溫度是通過穩定靜電吸盤102的溫度並使氦或其他氣體從氣源148流到界定在半導體基板114與靜電吸盤102的支撐表面106之間的氣室來控制。氦氣用於促進半導體基板114與基板支撐基座116之間的傳熱。在蝕刻製程期間，半導體基板114被電漿逐漸地加熱到穩態溫度。使用對頂板120和基板支撐基座116兩者的熱控制，半導體基板114在處理期間維持在預定溫度處。
圖2描繪了基板支撐基座116的第一實施例的豎直橫截面視圖。基板支撐基座116一般由耦接到冷卻基部104的基部202支撐在處理腔室100的底部上方，冷卻基部104通過結合層204（即吸盤-基部結合層）附接到靜電吸盤。基板支撐基座116緊固到基部202，使得基板支撐基座116可以從基部202移除、進行翻新並重新緊固到基部202。基部202密封到冷卻基部104以將各種導管和定位在導管中的電引線與處理腔室100內的處理環境隔離。
冷卻基部104一般由金屬材料製成，諸如不銹鋼、鋁、鋁合金以及其他合適的材料。冷卻基部104包括定位在冷卻基部104中的一或多個通道212，一或多個通道212使傳熱流體循環以維持對基板支撐基座116的熱控制。如上所述，冷卻基部104通過結合層204黏附到靜電吸盤102。結合層204包括一或多種材料，諸如丙烯酸黏合劑或矽基黏合劑、環氧樹脂、氯丁橡膠、光學透明黏合劑(諸如透明丙烯酸黏合劑)、或其他合適的黏合劑。
靜電吸盤102一般是圓形形式的，但是替代地也可以採用其他幾何形狀的形式以適應非圓形的基板，例如方形或矩形基板，諸如平板。靜電吸盤102一般包括嵌入吸盤主體206內的一或多個電極208。電極208由導電材料(諸如銅、石墨、鎢、鉬等)形成。電極結構的各種實施例包括但不限於一對共面D形電極、共面叉指電極、複數個同軸環形電極、單個圓形電極或其他結構。電極208通過定位在基板支撐基座116中的饋通件252耦接到第二RF源122。
吸盤主體206由陶瓷製成。在一個實施例中，吸盤主體206由低電阻率陶瓷材料(亦即，具有的電阻率在約1×E 9至約1×E 11歐姆-釐米之間的材料)製成。低電阻率材料的實例包括摻雜的陶瓷，諸如摻雜有氧化鈦或氧化鉻的氧化鋁、摻雜的氧化鋁、摻雜的氮化硼等。也可以使用具有相當的電阻率的其他材料，例如氮化鋁。這種具有相對低的電阻率的陶瓷材料一般在向電極208施加電力時促進基板與靜電吸盤102之間的Johnsen-Rahbek引力。或者，也可以使用包括具有的電阻率等於或大於1×E 11歐姆-釐米的陶瓷材料的吸盤主體206。
在圖2中所描繪的實施例中，吸盤主體206的支撐表面106包括形成在支撐表面106上形成的密封環240的內部的複數個檯面216。在一個實例中，密封環240由構成吸盤主體206的相同材料形成。在另一個實例中，密封環240可以替代地由其他介電材料形成。檯面216一般由一或多層電絕緣材料形成，該電絕緣材料具有的介電常數在約5至約10的範圍內。此種絕緣材料的實例包括但不限於氮化矽、二氧化矽、氧化鋁、五氧化二鉭、聚醯亞胺等。或者，檯面216可以由與吸盤主體相同的材料形成，然後塗覆高電阻率介電膜。
在利用Johnson-Rahbeck效應的靜電吸盤102的實施例中，吸盤主體206可以至少部分地由陶瓷材料形成。由於陶瓷材料的相對低的電阻率，吸盤主體206是部分地導電的，由此允許電荷從電極208遷移到吸盤主體206的支撐表面106。類似地，電荷遷移通過半導體基板114並累積在半導體基板114上。形成和/或塗覆檯面216的絕緣材料防止電流從中流過。由於檯面216中的每個具有比吸盤主體206顯著更高的電阻率亦即，更低的介電常數)，因此遷移電荷在靜電吸盤102的支撐表面106上的檯面216中的每個附近累積。儘管電荷也遷移到支撐表面106在檯面216之間的部分，但檯面216的介電常數基本上大於半導體基板114的背部與吸盤主體的表面之間的背部氣體的介電常數。介電常數的這種差異造成在每個檯面216處的電場基本上大於在檯面的旁邊的位置處的電場。因此，夾緊力在每個檯面216處最大，並且本發明使得能夠通過放置檯面來嚴格地控制夾緊力，以在基板的背部上實現均勻的電荷分佈。
為了促進由靜電吸盤保持的基板上的均勻溫度，由氣源148提供的氣體(例如，氦、氮或氬)被引入到界定在靜電吸盤102的支撐表面106與半導體基板114之間的在密封環240的內部的氣室280中，以在這兩者之間提供傳熱介質。背部氣體一般通過穿過吸盤主體206和冷卻基部104形成的一或多個氣流通道270被施加到氣室280。每個氣流通道270終止於穿過吸盤主體206的支撐表面238形成的出口210。
氣流通道270包括第一部分270A和第二部分270B。氣流通道270從吸盤主體206的頂表面(即由出口210指示的頂表面)、從冷卻基部104的底表面284延伸。氣流通道270的第一部分270A穿過吸盤主體206形成。第一部分270A包括第一吸盤通道248和第二吸盤通道254。第一吸盤通道248終止於出口210的一端處，並且在相對端處與第二吸盤通道254耦接。第二吸盤通道254離開吸盤主體206的底表面222。第二吸盤通道254一般具有大於第一吸盤通道248的截面積的截面積(諸如直徑)。
氣流通道270的第二部分270B穿過冷卻基部104形成。第二部分270B包括第一基部通道256和第二基部通道258。第一基部通道256在一端處耦接到公共埠272。公共埠272提供氣流通道270的入口。公共埠272形成在冷卻基部104中，並且在相對端處與第二基部通道258耦接。公共埠272耦接到氣源148。在一個實例中，所有的氣流通道270通過單個公共埠272耦接到氣源148。或者，每個氣流通道270可以通過單獨的公共埠272單獨地耦接到氣源148。第二基部通道258離開冷卻基部104的頂部並與離開吸盤主體206的底表面222的第二吸盤通道254對準。在一個實例中，第二基部通道258與第二吸盤通道254共線，或換言之，第二基部通道258和第二吸盤通道254共用共同的中心軸線。第二基部通道258一般具有大於第一基部通道256的截面積的截面積(諸如直徑)。
多孔塞244一般定位在吸盤主體206與冷卻基部104之間的氣流通道270中，使得多孔塞244形成氣流通道270的一部分。多孔塞244一般由諸如氧化鋁或氮化鋁之類的陶瓷材料形成。在一個實施例中，多孔塞244具有的孔隙率為約30%至約80%。多孔塞244可以以各種配置被定位在吸盤主體206中。
氣流通道270被配置為屏蔽將吸盤主體206固定到冷卻基部104的結合層204。以下至少圖3至圖9中論述了包括氣流通道270的靜電吸盤組件的各種配置。結合層204將吸盤主體206與冷卻基部104分離。結合層204中的孔204A具有包圍氣流通道270的內邊緣204B，以在吸盤主體206與冷卻基部104之間形成間隙260，氣體在通過在公共埠272與出口210之間的氣流通道270時流過間隙260。在間隙260內，掃掠容積區域262與多孔塞244和第二基部通道258豎直地界定成一排。掃掠容積區域262內的基本上所有的氣體(例如，掃掠容積)流過定位在氣流通道270中的多孔塞244並流出出口210。掃掠容積區域262因此包括第一部分270A、第二部分270B、多孔塞244、以及間隙260的豎直地對準在多孔塞244的底部與第二基部通道258之間的部分。
在圖2中所描繪的實例中，多孔塞244從吸盤主體206的底表面222定位在第二基部通道258中。多孔塞244鄰接界定在氣流通道270的第一部分270A中的階狀物250，在這裡，第一吸盤通道248與第二吸盤通道254相匯。多孔塞244可以通過各種技術在吸盤主體206中保持就位。這些技術可以包括壓配合、保持環、結合和釘紮等，包括將多孔塞244熱壓或燒結成具有吸盤主體206的單個主體。
在一些實施例中，套筒276定位在多孔塞244和吸盤主體206之間的第二吸盤通道254中。套筒276可以使用各種技術(諸如壓配合、釘紮和結合等)耦接到多孔塞244和吸盤主體206。在圖2中所描繪的實例中，套筒276與多孔塞244壓配合，同時套筒276使用黏合劑層274結合到吸盤主體206。在另一個實例中，套筒276壓配合或以其他方式機械地固定到多孔塞244和吸盤主體兩者而不使用黏合劑。在其他實例中，黏合劑層274在沒有套筒的情況下被使用來將多孔塞244直接地耦接到吸盤主體206。在其他實例中，套筒276與吸盤主體206壓配合，同時套筒276使用黏合劑層274結合到多孔塞244以將多孔塞244耦接到吸盤主體206。
一般，多孔塞244通過阻擋通過基板與靜電吸盤102的部分之間的背部氣體的直流路徑來防止在處理和電漿清潔期間的背部氣體的電弧放電和電漿點燃。直流補片在氣流通道270的靠近電極208的第一部分270A中受阻，同時使可用於與背部氣流路徑相鄰的電荷累積的表面積最小化。
圖3是圖2的基板支撐基座116的局部截面圖。形成在吸盤主體206中的第二吸盤通道254界定吸盤空腔348，吸盤空腔348具有頂部空腔表面302、寬度330和側壁304。形成在冷卻基部104中的第二基部通道258界定基部空腔360，基部空腔360具有底部空腔表面366、寬度362和側壁364，如圖3的放大插圖所示。吸盤空腔348的寬度330可以基本上等於基部空腔360的寬度362。多孔塞244位於形成在吸盤主體206中的吸盤空腔348中。多孔塞244的一部分還延伸到基部空腔360中。或者，多孔塞244可以整體居於空腔348、360中的僅一個中。多孔塞244部分地由高度334界定。在一個實例中，高度334大於吸盤空腔348的整體空腔高度332。多孔塞244包括平行於第一軸線328並垂直於與第一軸線328相垂直的第二軸線326量測的寬度314(在圖3中以放大插圖示出)。第一軸線328也是氣流通道270的中心線，而第二軸線326與吸盤主體206的底表面222平行。
如圖3所示，套筒276圍繞多孔塞244同心地設置。套筒276橋接界定在冷卻基部104與吸盤主體206之間的間隙260。通過跨越間隙260，套筒276使結合層204與多孔塞244物理地屏蔽，並且由此使結合層204與流過氣流通道270的氣體有效地屏蔽。因此，流過氣流通道270的氣體不會侵蝕結合層204，以有益地延長基板支撐基座116的壽命，同時有利地防止因包括在結合層204中的結合材料的量的變化而造成的靜電吸盤102的溫度分佈的漂移。
在一個實例中，在基部空腔360的底部空腔表面366與多孔塞244的底表面320之間存在空間。多孔塞244的第一頂表面316和底表面320平行於第二軸線328。第一頂表面316與底表面320以高度334分開，高度334界定多孔塞244的長度。多孔塞244的高度334小於空腔348、360的深度的總和。套筒276具有足以橋接間隙260的長度346。取決於實例，套筒276的長度346可以小於、等於或大於高度334，但是小於空腔348、360的深度的總和。在可與本文中的其他實例組合一個實例中，套筒276與將套筒276固定到吸盤主體206的黏合劑層274之間的高度差為使得套筒276的長度346超過黏合劑層274的長度。
在一個實施例中，多孔塞244不與形成在冷卻基部104中的基部空腔360的底部空腔表面366直接接觸。因此，形成間隙(未標記附圖標記)，該間隙有效地允許氣體流出第一基部通道256以進入多孔塞244並繼續進入氣流通道270的第一部分270A。流出第一基部通道256的氣體最終流出出口210(如圖3的放大插圖所示)並進入氣室280(在圖2中所示)。
套筒276還用於在套筒276與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積352(在圖3中以放大視角插圖示出)。死容積352被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於與流過氣流通道270的氣體相比，居於死容積352中的向上掃掠氣體幾乎沒有動能，因此結合層204的內邊緣有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖4至圖9中示出了可在圖2中描繪的基板支撐基座116和處理腔室100中使用的用於固定多孔塞244的替代配置。圖4至圖9中描繪的實例都使結合層204與流過基座的氣體物理地屏蔽，由此延長基座的使用壽命，同時降低在處理基板時污染的可能性。
圖4是根據本揭示的某些實施例的基板支撐基座400的局部截面圖。基板支撐基座400與上述基板支撐基座116基本上相同，不同之處在於多孔塞244如何與氣流通道270固定的細節。如圖4所示，基板支撐基座400包括吸盤主體418。吸盤主體418與上述吸盤主體206基本上相同，不同之處在於吸盤主體418包括從吸盤主體418的底表面222延伸的環402。在圖4的實例中，環402呈從吸盤主體418延伸的凸台的形式。環402具有高度404和寬度308。形成在吸盤主體206中的第二吸盤通道254界定吸盤空腔348，吸盤空腔348具有頂部空腔表面302、寬度410和側壁422。第二吸盤通道254延伸穿過環402，並且因此，吸盤空腔348的至少一部分居於環402內。
環402從底表面222延伸到高度404。高度404比跨過界定在吸盤主體206與冷卻基部104之間的間隙260(在圖4的放大插圖中示出)的距離更大。因此，環402的至少一部分延伸到界定在冷卻基部104中的基部空腔360中。為了接納環402，環402的寬度406必須小於基部空腔360的寬度414，如圖4的放大插圖中所示。由於環402跨越界定在冷卻基部104與吸盤主體206之間的間隙260，因此環402使結合層204與多孔塞244物理地屏蔽，並且由此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。在其中環402橋接間隙260的這種實施例中，套筒276是任選的。
或者，環402可以不完全地跨越界定在冷卻基部104與吸盤主體206之間的間隙260。在此種實施例中，套筒276延伸出第二吸盤通道254和環402並進入冷卻基部104的第二基部通道258，由此物理地屏蔽結合層204。形成在冷卻基部104中的第二基部通道258界定基部空腔360，基部空腔360具有底部空腔表面366、寬度362和側壁364。在基板支撐基座400的一個實例中，吸盤空腔348與基部空腔360重疊，使得第二基部通道258和第二吸盤通道254重疊，如圖4所示。
在圖4中描繪的實例中，利用黏合劑層274固定套筒276或在不存在套筒276時固定插塞244。然而，套筒276和黏合劑層274可以如上文提供的實例中的任何一個中所述一般存在和配置。
與上述的類似，環402用於在環402的外表面(亦即，外徑)與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積452(在圖4中以放大視角插圖示出)。死容積452被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於居於死容積352中的向上掃掠氣體因由環402與流過氣流通道270的氣體分離開而幾乎沒有動能。因此，結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖5是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座500的局部截面圖。基板支撐基座500與上述基板支撐基座116基本上相同，不同之處在於多孔塞244如何與氣流通道270固定的細節。如圖5所示，基板支撐基座500包括吸盤主體514。吸盤主體514與上述吸盤主體206基本上相同。環502定位在冷卻基部512的空腔510中。環502可以由一或多個單獨的環製成。基部空腔510被界定為形成在冷卻基部512中的第二基部通道258的全部或部分。基部空腔510包括底部空腔表面366、寬度516和側壁364。
冷卻基部512可以類似於圖2中論述的冷卻基部104，但是具有被配置為配合環502的空腔510，這與由吸盤主體形成的凸台相反，如在其他實施例中所示。形成在吸盤主體206中的第二吸盤通道254界定吸盤空腔348，吸盤空腔348具有頂部空腔表面520、寬度522和側壁524，如圖5的放大插圖所示。第二吸盤通道254不延伸穿過環502，而是冷卻基部空腔510接收環502。
環502沿著冷卻基部512的空腔510的側壁508延伸。環502具有高度504和寬度506。環502的高度504比跨過界定在吸盤主體514與冷卻基部512之間的間隙260的距離更大，如圖5的放大插圖所示。為了接納環502，環502的寬度506必須小於基部空腔510的寬度516。由於環502跨越界定在冷卻基部512與吸盤主體514之間的間隙260，因此環502使結合層204與多孔塞244物理地屏蔽，並且由此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。在其中環502橋接間隙260的此種實施例中，套筒276是任選的。在一個實例中，環502耦接到靜電吸盤主體的底表面222中的至少一個，並且在另一個實例中，環502耦接到冷卻基部512的基部空腔510的底部空腔表面366，其中表面366垂直於第一軸線328。
或者，環502可以不完全地跨越界定在冷卻基部512與吸盤主體514之間的間隙260。在此種實施例中，套筒276延伸出第二吸盤通道254和環502並進入冷卻基部512的第二基部通道258，由此物理地屏蔽結合層204。
在圖5中描繪的實例中，利用黏合劑層274固定套筒276或在不存在套筒276時固定插塞244。然而，套筒276和黏合劑層274可以如上文提供的實例中的任何一個中所述一般存在和配置。
與上述的類似，環502用於在環502的外表面(亦即，外徑)與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積552(在圖5中以放大視角插圖示出)。死容積552被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於居於死容積552中的向上掃掠氣體因由環502與流過氣流通道270的氣體分離而幾乎沒有動能。因此，結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖6是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座600的局部截面圖。基板支撐基座600與上述基板支撐基座116基本上相同，不同之處在於多孔塞604如何與氣流通道270固定的細節。基板支撐基座600包括吸盤主體602，吸盤主體602類似於吸盤主體206，但是另外包括第一吸盤空腔608和第二吸盤空腔610。基板支撐基座600還包括冷卻基部612，冷卻基部612類似於冷卻基部104，但是圖6中的冷卻基部612另外包括基部環614。
基部環614定位在冷卻基部612的頂表面630上。基部環614可以呈從冷卻基部612的頂表面630延伸的凸台的形式，或者可以由一或多個單獨的環組成。基部環614具有高度616和寬度618。基部環614的高度616比跨過界定在吸盤主體602與冷卻基部612之間的間隙260的距離更大，如圖6的放大插圖所示。
形成在吸盤主體602中的第二吸盤空腔610具有寬度622和側壁628，如圖6的放大插圖所示。第一吸盤空腔608的寬度632小於第二吸盤空腔610的寬度622。為了接納基部環614，基部環614的寬度618必須小於第二吸盤空腔610的寬度622。
多孔塞604基本上類似於上文論述的多孔塞244，不同之處在於多孔塞604包括高度620，高度620小於或基本上類似於第一吸盤空腔608的高度624。因此，與本文論述的其他實施例相反，多孔塞604不延伸到冷卻基部612中。由於基部環614延伸到界定在冷卻基部612與吸盤主體602之間的間隙260中，因此基部環614使結合層204與多孔塞244物理地屏蔽，並且由此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。在其中基部環614橋接間隙260的此種實施例中，套筒276是任選的。第二吸盤通道254由第一吸盤空腔608的寬度632以及第一吸盤空腔608的側壁636和頂部空腔表面638界定。
或者，基部環614可以不是完全地跨越界定在冷卻基部612與吸盤主體602之間的間隙260。在此種實施例中，套筒276延伸出第二吸盤通道254和基部環614並進入冷卻基部612的第二基部通道258，由此物理地屏蔽結合層204，如圖6的放大插圖所示。在圖6中描繪的實例中，利用黏合劑層274固定套筒276或在不存在套筒276時固定多孔塞244。然而，套筒276和黏合劑層274可以如上文提供的實例中的任何一個中所述一般存在和配置。
與上述的類似，基部環614用於在基部環614的外表面(亦即，外徑)與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積652(在圖6中以放大視角插圖示出)。死容積652被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於居於死容積652中的向上掃掠氣體因由基部環614與流過氣流通道270的氣體分離而幾乎沒有動能。因此，結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖7是另一個基板支撐基座700的局部截面圖。基板支撐基座700與上述基板支撐基座116基本上相同，不同之處在於多孔塞708如何與氣流通道270固定的細節。基板支撐基座700包括吸盤主體206和冷卻基部104，吸盤主體206包括吸盤空腔704，冷卻基部104包括基部空腔736。第二吸盤通道254由吸盤空腔704界定，吸盤空腔704具有頂部空腔表面740、寬度712和側壁714。
形成在冷卻基部104中的第二基部通道258界定基部空腔736，基部空腔736具有底部空腔表面366、寬度718和側壁720。吸盤空腔704的寬度712可以基本上等於基部空腔736的寬度718。多孔塞708類似於上文論述的多孔塞244，不同之處在於多孔塞708包括大於底部直徑724的頂部直徑722。因此，形成多孔塞708的懸伸部726，如圖7中的放大視圖所示。多孔塞708位於形成在吸盤主體206中的吸盤空腔704中。如圖7中的放大視圖進一步詳述，間隙738形成在套筒276與吸盤空腔704的側壁714之間。
多孔塞708包括底部部分782和頂部部分780。底部部分782具有底部部分高度728，其外部直徑由底部直徑724界定。頂部直徑722大於套筒276的寬度712，而底部直徑724小於套筒276的寬度712。多孔塞708的底部部分782可以與套筒276壓配合或間隙配合。因此，多孔塞708的懸伸部726由套筒276支撐和捕獲在吸盤空腔704內。
多孔塞708的底部部分782也延伸到基部空腔736中。或者，整個多孔塞708可以居於吸盤空腔704或基部空腔736中的僅一個中。多孔塞708部分地由高度730界定，高度730是多孔塞708的整體高度。在一個實例中，高度730大於吸盤空腔704的整體空腔高度732。第一軸線328也是氣流通道270的中心線，而第二軸線326與吸盤主體206的底表面222平行。
如圖7所示，套筒276圍繞多孔塞244同心地設置。套筒276橋接界定在冷卻基部104與吸盤主體206之間的間隙260。通過跨越間隙260，套筒276使結合層204與多孔塞708物理地屏蔽，並且由此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。因此，流過氣流通道270的氣體不侵蝕結合層204，以有益地延長基板支撐基座700的壽命，同時有利地防止因構成結合層204的結合材料的量的變化而造成的吸盤主體206的溫度分佈的漂移。
在一個實例中，在基部空腔710的底部空腔表面716與多孔塞708的底表面734之間存在空間。多孔塞708的高度730界定比吸盤空腔704和基部空腔736的深度的總和更小的距離。套筒276具有足以橋接間隙260的長度346，並且可以小於、等於或大於高度334，但是小於空腔348、360的深度的總和。
在一個實施例中，多孔塞708不與形成在冷卻基部104中的基部空腔736的底部空腔表面366直接接觸。在此實例中，形成間隙(未標記附圖標記)，該間隙有效地允許氣體流出第一基部通道256以進入多孔塞708並繼續進入氣流通道270的第二吸盤通道254和第一吸盤通道248。氣流最終通過出口210排出並進入氣室280(如圖2所示)。
套筒276還用於在套筒276與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積752。可包括圖4的放大視圖中所示的間隙738的死容積752被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於與流過氣流通道270的氣體相比，居於死容積752中的向上掃掠氣體幾乎沒有動能，因此結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖8是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座800的局部截面圖。基板支撐基座800與上述基板支撐基座116和400基本上相同，不同之處在於多孔塞708如何與氣流通道270固定的細節。如圖8所示，基板支撐基座800包括吸盤主體412。吸盤主體412與上述吸盤主體206基本上相同，但是包括從吸盤主體412的底表面222延伸的環804。環804可以呈從吸盤主體412的底表面222延伸的凸台的形式，或可呈一或多個單獨的環的形式。環804具有高度806和寬度808。第二吸盤通道254延伸穿過環804，並且由此，吸盤空腔810的至少一部分居於環804內。形成在冷卻基部104中的第二基部通道258界定基部空腔360，基部空腔360具有底部空腔表面818、寬度802和側壁820。在基板支撐基座800的一個實例中，吸盤空腔810與基部空腔360重疊，使得第二基部通道258和第二吸盤通道254重疊。形成在吸盤主體206中的第二吸盤通道254界定吸盤空腔810，吸盤空腔810具有頂部空腔表面812、寬度816和側壁814。
環804從吸盤主體412的底表面222延伸到高度806。環804的高度806大於跨過間隙260的距離(界定在吸盤主體412與冷卻基部104之間)。因此，環804的至少一部分延伸到界定在冷卻基部104中的基部空腔360中。為了接納環804，環804的寬度808必須小於基部空腔360的寬度802。由於環804跨越界定在冷卻基部104與吸盤主體412之間的間隙260，環804使結合層204與多孔塞708物理地屏蔽，並且因此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。在環804橋接間隙260的此種實施例中，套筒276是任選的。
或者，環804可以不是完全地跨越界定在冷卻基部104與吸盤主體412之間的間隙260。在此種實施例中，套筒276延伸出第二吸盤通道254和環804並進入冷卻基部104的第二基部通道258，由此物理地屏蔽結合層204。
基板支撐基座800中的多孔塞708類似於上文論述的多孔塞244，不同之處在於多孔塞708包括大於底部直徑724的頂部直徑722。因此，並且如在插圖中所示，產生多孔塞708的懸伸部726，如圖8中的放大視圖所示。如上文參考圖7所論述，多孔塞708的懸伸部726的大小設為由套筒276支撐和捕獲在吸盤空腔810內。在圖8中描繪的實例中，利用黏合劑層274固定套筒276或當不存在套筒276時固定多孔塞708。然而，套筒276和黏合劑層274可以如上文提供的實例中的任何一個所述一般存在和配置。
與上述的類似，環804用於在環804的外表面(亦即，外徑)與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積752(在圖4中以放大視角插圖示出)。死容積752被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於居於死容積752中的向上掃掠氣體因由環804與流過氣流通道270的氣體的分離而幾乎沒有動能。因此，結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
圖9是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座900的局部截面圖。基板支撐基座900與上述基板支撐基座116基本上相同，不同之處在於多孔塞708如何與氣流通道270固定的細節。如圖9所示，基板支撐基座900包括吸盤主體514，吸盤主體514具有吸盤空腔704。吸盤主體514與上述吸盤主體206基本上相同。由一或多個單獨的環形成的環902定位在冷卻基部512的空腔510中。冷卻基部512可以類似於圖2中論述的冷卻基部104，但是具有被配置為接納環902的空腔510。形成在吸盤主體206中的第二吸盤通道254界定吸盤空腔704，吸盤空腔704具有頂部空腔表面740、寬度908和側壁714。第二吸盤通道254不延伸穿過環902。形成在冷卻基部512中的第二基部通道258界定基部空腔510，基部空腔510具有底部空腔表面366、寬度910和側壁912。
多孔塞708位於形成在吸盤主體206中的吸盤空腔704中。多孔塞708類似於上文論述的多孔塞244，不同之處在於多孔塞708包括大於底部直徑724的頂部直徑722。因此，並且如在圖9的放大插圖中所示，產生多孔塞708的懸伸部726。多孔塞708的懸伸部726(如上文參考圖7所論述)的大小設為由套筒276支撐和捕獲在吸盤空腔810內。此外，在圖9中的放大視圖中，在套筒276與吸盤空腔704的側壁714之間形成間隙738。
環902沿著冷卻基部512的空腔510的側壁508延伸並具有高度904和寬度906，高度904比跨過界定在吸盤主體514與冷卻基部512之間的間隙260的距離更大。為了接納環902，環902的寬度906必須小於基部空腔510的寬度910。由於凸台802跨越界定在冷卻基部512與吸盤主體514之間的間隙260，環902使結合層204與多孔塞708物理地屏蔽，並且由此有效地使結合層204與流過氣流通道270的氣體屏蔽。在環902橋接間隙260的此種實施例中，套筒276是任選的。
或者，環902可以不是完全地跨越界定在冷卻基部512與吸盤主體514之間的間隙260。在此種實施例中，套筒276延伸出第二吸盤通道254和環902並進入冷卻基部512的第二基部通道258，由此物理地屏蔽結合層204。
在圖9中描繪的實例中，利用黏合劑層274固定套筒276或當不存在套筒276時固定插塞244。然而，套筒276和黏合劑層274可以如上文提供的實例中的任何一個所述一般存在和配置。
與上述的類似，環902用於在環902的外表面(亦即，外徑)與包圍氣流通道270的結合層204的內邊緣204B之間產生死容積952。死容積952被流過氣流通道270的氣體向上掃掠。由於居於死容積952中的向上掃掠氣體因由環902與流過氣流通道270的氣體的分離而幾乎沒有動能，因此，結合層204的內邊緣204B有益地因與流動氣體的相互作用而幾乎不經受侵蝕。
儘管本文已經詳細地示出和描述結合本發明的教示的各種實施例，但是本領域的技術人員可以容易地設想仍結合有這些教示的許多其他變化的實施例。
100:處理腔室 102:靜電吸盤 104:冷卻基部 106:支撐表面 112A:第一天線節段 112B:第二天線節段 114:半導體基板 116:基板支撐基座 118:第一RF源 119:匹配網路 120:頂板 122:第二RF源 124:匹配網路 126:入口埠 127:節流閥 130:腔室壁 134:電接地 136:真空泵 138:氣體面板 140:控制器 142:記憶體 144:中央處理單元(CPU) 146:支援電路 148:氣源 150:處理空間 202:基部 204A:孔 204B:內邊緣 204:結合層 206:吸盤主體 208:電極 210:出口 212:通道 216:檯面 222:底表面 238:支撐表面 240:密封環 244:塞 248:第一吸盤通道 250:階狀物 254:第二吸盤通道 256:第一基部通道 258:第二基部通道 260:間隙 262:掃掠容積區域 270A:第一部分 270B:第二部分 270:氣流通道 272:公共埠 274:黏合劑層 276:套筒 280:氣室 284:底表面 302:頂部空腔表面 304:側壁 308:寬度 314:寬度 316:第一頂表面 320:底表面 326:第二軸線 328:第一軸線 330:寬度 332:整體空腔高度 334:高度 346:長度 348:空腔 352:死容積 360:基部空腔 362:寬度 364:側壁 366:底部空腔表面 400:基板支撐基座 402:環 404:高度 406:寬度 410:寬度 412:吸盤主體 414:寬度 418:吸盤主體 422:側壁 452:死容積 500:基板支撐基座 502:環 504:高度 506:寬度 508:側壁 510:基部空腔 512:冷卻基部 514:吸盤主體 516:寬度 520:頂部空腔表面 522:寬度 524:側壁 552:死容積 600:基板支撐基座 602:吸盤主體 604:多孔塞 608:第一吸盤空腔 610:第二吸盤空腔 612:冷卻基部 614:基部環 616:高度 618:寬度 620:高度 622:寬度 624:高度 628:側壁 630:頂表面 632:寬度 636:側壁 638:頂部空腔表面 652:死容積 700:基板支撐基座 704:吸盤空腔 708:多孔塞 710:基部空腔 712:寬度 714:側壁 716:底部空腔表面 718:寬度 720:側壁 722:頂部直徑 724:底部直徑 726:懸伸部 728:底部部分高度 730:高度 732:整體空腔高度 734:底表面 736:基部空腔 738:間隙 740:頂部空腔表面 752:死容積 780:頂部部分 782:底部部分 800:基板支撐基座 802:寬度 804:環 806:高度 808:寬度 810:吸盤空腔 812:頂部空腔表面 814:側壁 816:寬度 818:底部空腔表面 820:側壁 900:基板支撐基座 902:環 904:高度 906:寬度 908:寬度 910:寬度 912:側壁 952:死容積
為了達成和能夠詳細地理解本發明的上述特徵的方式，上文簡要地概述的本發明的更特定的描述可以參考本發明的實施例進行，實施例示出在附圖中。然而，應當注意，附圖僅示出了本發明的實施例，並且因此不應當被視為限制本發明的範圍，因為本發明可以允許其他等效實施例。
圖1描繪了處理腔室的示意圖，該工藝腔室中設置有基板支撐基座的一個實施例。
圖2描繪了圖1的基板支撐基座的局部剖視圖，示出了吸盤和氣流路徑的一種配置。
圖3是根據本揭示的某些實施例的基板支撐基座和氣流路徑的局部截面圖。
圖4是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座和氣流路徑的局部截面圖。
圖5是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座和氣流路徑的局部截面圖。
圖6是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座和氣流路徑的局部截面圖。
圖7是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座和氣流路徑的截面圖。
圖8是根據本揭示的某些實施例的另一個基板支撐基座和氣流路徑的截面圖。
圖9是根據本揭示的某些實施例的又一個基板支撐基座和氣流路徑的截面圖。
為了便於理解，已經盡可能地使用相同的元件符號指定各圖共有的相同元件。
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
104:冷卻基部
116:基板支撐基座
204B:內邊緣
204:結合層
206:吸盤主體
210:出口
222:底表面
244:塞
254:第二吸盤通道
256:第一基部通道
258:第二基部通道
260:間隙
270A:第一部分
270:氣流通道
274:黏合劑層
276:套筒
302:頂部空腔表面
304:側壁
314:寬度
316:第一頂表面
320:底表面
326:第二軸線
328:第一軸線
330:寬度
332:整體空腔高度
334:高度
346:長度
348:空腔
352:死容積
360:基部空腔
362:寬度
364:側壁
366:底部空腔表面

Claims (20)

  1. 一種基板支撐基座，包括： 一冷卻基部，該冷卻基部具有一頂表面； 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體具有一底表面，該底表面設置在該冷卻基部的該頂表面上方； 一結合層，該結合層將該靜電吸盤固定到該冷卻基部； 一氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的一頂表面與該冷卻基部的一底表面之間，該氣流通道穿過該結合層；及 一多孔塞，該多孔塞設置在該氣流通道中，該多孔塞延伸越過該靜電吸盤的該底表面與該結合層接觸的一部分，通過該結合層中的一孔，並越過該冷卻基部的該頂表面與該結合層接觸的一部分。
  2. 如請求項1所述之基板支撐基座，其中該多孔塞至少部分地設置在一吸盤空腔中，該吸盤空腔形成在該靜電吸盤主體的一底表面中。
  3. 如請求項2所述之基板支撐基座，其中該多孔塞至少部分地設置在一基部空腔中，該基部空腔形成在該冷卻基部的一頂表面中。
  4. 如請求項1所述之基板支撐基座，其中該多孔塞經由一黏合劑層或經由一壓配合耦接到該靜電吸盤主體。
  5. 如請求項1所述之基板支撐基座，進一步包括： 一套筒，該套筒圍繞該多孔塞設置；及 一密封件，該密封件跨過形成在該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的一間隙延伸，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該套筒與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  6. 如請求項5所述之基板支撐基座，其中一死容積界定在該套筒與該孔的該內邊緣之間。
  7. 如請求項1所述之基板支撐基座，其中該靜電吸盤主體進一步包括： 一環，該環從該靜電吸盤主體的一底表面延伸，該氣流通道延伸穿過該環。
  8. 如請求項1所述之基板支撐基座，其中該環跨過形成在該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的一間隙延伸，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該環與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  9. 如請求項7所述之基板支撐基座，進一步包括： 一套筒，該套筒定位在該環與居於該環中的該多孔塞之間。
  10. 如請求項9所述之基板支撐基座，其中該套筒從該環延伸、延伸到該冷卻基部，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該環和該套筒與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  11. 如請求項1所述之基板支撐基座，進一步包括： 一環，該環耦接到該靜電吸盤主體的一底表面和該冷卻基部的一頂表面中的至少一個，該氣流通道穿過該環，該環跨過形成在該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的一間隙延伸，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該環與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  12. 如請求項1所述之基板支撐基座，進一步包括： 一環，該環從該冷卻基部的一頂表面延伸，該氣流通道延伸穿過該環。
  13. 如請求項12所述之基板支撐基座，其中該環跨過形成在該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的一間隙延伸，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該環與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  14. 如請求項12所述之基板支撐基座，進一步包括： 一套筒，該套筒定位在該環與居於該環中的該多孔塞之間。
  15. 如請求項14所述之基板支撐基座，其中該套筒從該環延伸到該靜電吸盤主體，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該環和該套筒與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
  16. 一種基板支撐基座，包括： 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體具有一底表面，該底表面經由一結合層結合到一冷卻基部的一頂表面，該結合層具有一厚度，該厚度界定在該靜電吸盤主體和該冷卻基部之間的一間隙； 一氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的一頂表面與該冷卻基部的一底表面之間；及 一多孔塞，該多孔塞設置在該氣流通道中並從該冷卻基部內延伸到該靜電吸盤主體中。
  17. 如請求項16所述之基板支撐基座，進一步包括： 一套筒，該套筒圍繞該多孔塞設置，其中該氣流通道具有一掃掠容積，該掃掠容積藉由該套筒的至少一個與該結合層中的一孔的一內邊緣物理地屏蔽；及 一環，該環從該靜電吸盤主體和該冷卻基部中的一個延伸。
  18. 一種基板處理腔室，包括： 多個腔室壁和一蓋，該等腔室壁和該蓋界定一處理容積；及 一基板支撐基座，該基板支撐基座設置在該處理容積中，該基板支撐基座配置為在其上支撐一基板，該基板支撐基座包括： 一冷卻基部，該冷卻基部具有一頂表面； 一靜電吸盤主體，該靜電吸盤主體具有一底表面，該底表面設置在該冷卻基部的該頂表面上方； 一結合層，該結合層將該靜電吸盤固定到該冷卻基部； 一氣流通道，該氣流通道形成在該靜電吸盤主體的一頂表面與該冷卻基部的一底表面之間，該氣流通道穿過該結合層；及 一多孔塞，該多孔塞設置在該氣流通道中，該多孔塞延伸越過該靜電吸盤的該底表面與該結合層接觸的一部分，通過該結合層中的一孔，並越過該冷卻基部的該頂表面與該結合層接觸的一部分。
  19. 如請求項18所述之基板支撐基座，其中該多孔塞經由一黏合劑層或經由一壓配合耦接到該靜電吸盤主體。
  20. 如請求項18所述之基板支撐基座，進一步包括： 一套筒，該套筒圍繞該多孔塞設置；及 一密封件，該密封件跨過形成在該靜電吸盤主體與該冷卻基部之間的一間隙延伸，其中形成在該結合層中的該孔的一內邊緣藉由該套筒與該氣流通道的一掃掠容積物理地屏蔽。
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