TW419775B

TW419775B - Pressure actuated sealing diaphragm for chucks

Info

Publication number: TW419775B
Application number: TW087102287A
Authority: TW
Inventors: Harald Herchen
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2001-01-21
Also published as: KR19980071438A; JPH10321711A; EP0860861A1; US5870271A

Description

經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 I 4197/5 A7 B7___ 五、發明説明（I ) 本發明係關於用以彫成環繞夾頭，特別是用以固持基片的靜電夾頭，之密封體的一種密封結構。在積體電路製造的程序中，夾頭被使用以固持半導體基片以防止基片的移動或者不對齊。使用靜電吸引力以固持基片的靜電夾頭比機械式和真空式夾頭具有數個優點，包括減少機械式鉗夾所導致之應力相關裂縫；大部份的基片表面之使用；減少沉積在基片上的侵餓粒子之彤成；以及允許在低壓力處理程序中的夾頭之使用》—組典型的靜電夾頭包含具有電氣絕緣體於其上之一組電氣傳導電極。一組電壓源相對於電極而電氣地將該基片偏壓。該絕緣體陌止經過該處的電子流，因而導致相對的靜電電荷累積在基片上以及在電極中，因而產生吸引並且固持基片至夾頭上之一組靜電力。靜電夾頭一般被說明於，例如Cameron等人之美國專利申請序號08/278,787 ; Shamouilian等人之美國專利申請序號 08/276,735 ;以及ShamonilUn等人之美國專利申請序號 08/189,562--它們均在此被列入參考》習見夾頭之一個問題是它們在侵餽性處理環境中的壽命有限。一種典型的靜電夾頭包含被薄聚合物之絕緣體層所覆蓋的一組金屬電極。該薄聚合物層將在基片和電極之間的靜電吸引力最大钯。但是，當該絕緣體包含一種聚合物，例如聚醯氨時’該聚合物絕緣體可迅速地被該侵蝕性處理環境所侵蝕，限制夾頭的使用壽命《在被使用於多種工作，例如，基片之蝕刻、基片上材料之沉積、以及處理容室和基片之淸潔，5：包含氧氣或者鹵素的氣體和電漿中，聚合物絕緣體之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） I------.---i------ίτ---------^ (#先閲讀背面之注意事項再*填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 4197 A7 B7___ 五、發明説明（2 ) 侵蝕特別嚴重。雖然大部份的聚合物絕緣體被固持在夾頭上之基片所覆蓋並且因此免於侵蝕性環境之影響，該絕緣體之周園被曝露並且被侵蝕性氣體的環境所侵蝕。被曝露的聚合物的絕緣體可在幾小時內被侵蝕（通常在曝露至一種氧氣¥ 漿環境2至3小時內 >，並且甚至於侵蝕經過在絕緣體上的單 —點而曝露該電極並且導致夾頭之短路以及失效。在處理時之夾頭的失效可破壞基片並且減低在基片上形成的貴重積體電路晶片之產生。同時，在聚合物侵蝕時所形成之聚合物的副產品時常沉積於夾頭和處理容室之壁面上而形成難以淸除的硬性聚合物之沉積物。因此必需減少夾頭曝露部份，特別是在夾頭上之聚合物絕緣體層的侵蝕。數種技術被發展出來以減低夾頭之曝露部份的侵蝕》在一種解決方法中，其說明於共同指定人之美國專利申請案 08/410,449，1995年3月24日建檔，在此被列入參考，一種情性或者非反應性•遮罩*氣體流被引至夾頭之絕緣體的 • · - 週邊部份》該遮罩氣體保護週邊釋緣體免於周圍氣體環境的腐蝕作用。但是，遮罩氣體之濃度可改變相鄰於基片邊緣的反應處理氣體種類之濃度因而改變處理的速率，亦即，在基片週圍邊緣的蝕刻或者沉積的速率》時，當容室內處理氣體的壓力大於遮罩氣體壓力的十分之一時，濃度梯度所引起之遮罩氣體的上游擴散減低遮罩氣體之效率。因此*在某些基片製造程序中遮罩氣體方法是不需要的。另一種減少侵蝕之方法使用連續地環繞絕緣體的週圔邊緣而延伸並且在基片之邊緣形成一組密封體的一組柵 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --II - n f— n - 裝-----I I I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 419775 A7 _^B7____ 五、發明説明（3 ) 環。一組適當的柵環結構’被掲示於美國專利申請案號 0 8/43 9,010，1995年5月11日建檔，在此被列入參考，其包含具有置放在基片下之支撐體上基座的一組彈性環’以及從基座延伸之一組臂部·當一組靜電吸引力被施加至該基片時，該基片朝下移動並且抵住柵環之臂部的上方部份以形成減低夾頭之絕緣體暴露至腐蝕性處理氣體的一組密封體。但是，該柵環在整個處理週期時壓抵住該基片並且不能被從夾領釋出而不終止施加至夾頭之電極的電壓。終止至夾頭電極的電壓之後基片將被從靜電吸引力釋出，這可能導致在處理時基片之移動。在處理時基片之移動是不該有的，特別是在基片必須被以一種特定的方位對齊在夾頭上之處理程序中時更不該有。該柵環可能在高腐蝕性處理環境中也具有問題，其中部份接觸基片的柵環可能附著至基片（由於在腐蝕性處理環境中的侵蝕）而使得在處理被完成之後難以移除基片。當一組機械手提昇臂部試著自夾頭提昇基片時，緩慢釋出或者附著的基片可能破壞該基片。利用降低機械手臂部之速率以補償基片的偶而附著，可能增加基片處理時間並且減低离理產量。同時，栅環的附著部份將在基片上留下會進一步地減低基片產品之不需要的污染· 習見栅環結構之另一問題是不易製造具有一致以及精密公差的高度維度（它們是沿著基片的整個週圍邊緣提供均勻的壓力所需要）之一組栅環，特別是當該柵環被以一種軟性聚合物製造時吏是如此。習見的聚合物柵密封體通常具有 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再·填寫本頁) 裝-

*1T 419775 A7 B7_____ 五、發明説明（$ ) 超過250微米（lOtnHs)的高度變化。這些高度的變化引起在栅環和基片之間的間隙，因而允許和夾頭之絕緣體作用並旦侵蝕它的腐蝕性氣體的進入。爲了減低此種間隙，柵環的臂部是以比所需髙度稍微大的高度而製造|以便在夾頭電極被供電並且該基片被靜電力吸引至夾頭時，允許利用重叠基片的邊緣壓縮臂部。柵環的"超出高度‘'越大時’在柵環的不同部份之高度變化越可被容忍而不會不利地影響環繞基片的連續密封體。但是，柵環的大高度結合由於製造公差限制之高度變化而產生在基片上相反於將基片固持在夾頭上之靜電力的朝上力量，因而增加在處理時移動基片的可能性。這在提烘減.低的靜電吸引力之靜電夾頭*例如雙極性夾頭，以及需要在相對低的操作電壓（小於2000伏特）操作之夾頭中是一種特別的問題。如果柵的被選擇部份是額件地高，則該栅環可將整個基片自此種夾頭表面提升。同時，柵密封體的大高度進一步地增加由於過度地屋縮該密封體而附著至基 , · - 片之問題。習見的靜電夾頭的另一問題在於夾頭表面上被用以保持一種熱傳流體以便將固持在夾頭上之基片加熱或者冷卻的熱傳流體凹槽之使用》此種熱傳流體凹槽之適當的組態被說明於共同指定人之SlianiouiiUn等人美國專利申請序號〇8/276,735 ’它在此被列入參考》當一組基片被固持在夾頭上時，該基片覆蓋並且密封凹槽以減低固持在凹槽中的熱傳流體之洩露。該基片通常被以保持在凹槽中的熱傳氣體冷卻以減低基片之過熱’並且提供更高的積體電路晶片之產量， 7 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Μ規格（210X297公釐） I-H I- - n rln I , I--. 訂 I —r t 寐 (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 經濟部中央標準局員工消費合作社印装· 419775 A7

經濟部中央標率局貝工消費合作社印製五、發明説明（占）特別是在基片的週圍邊緣》但是，該熱傳氣體時常從基片之週圍邊緣下方洩露而導致基片的週邊部份之過熱。同時，該洩露氣體可能不利地影譽在基片之邊緣的處理氣體成份。因此|必須具有可減低基片邊緣的熱傳氣體之洩露的一組密封結構。因此，必需擁有一組密封結構以保護夾頭免於在侵蝕性處理氣體環境中之侵蝕並且減低熱傳氣體自基片下的拽露》同時也需要有在基片處理時能夠被致動或者抑止的密封結構》進_步地需要有允許快速置放並且自夾頭移除基片而不附著至基片並且在基片上彤成汙染的密封結構。同時也需要有大致地密封絕緣體的整個邊緣而不彤成供侵蝕性處理氣體觸及並且侵蝕夾頭之間隙的結構。本發明的密封結構在侵蝕性環境中密封並且保護夾頭免於侵蝕。該密封結構可同時在基片處理時被致動或者抑止，而允許快速的基片之置放和移除，並且減少基片的附著》在一組實施例中，該密封結構形成環繞夾頭之一組密·封體，它能夠固持具有週圍邊緣的一組基片。一組被致動並且可調整位置的密封膜怜沿著基片之週圍邊緣而被配置。該密封膜片具有在被抵住基片之週圍邊緣時能夠形成一組密封體之共形密封表面·一組膜片致動器被提供以便從（i)一種第一非密封位置’其中該膜片的共形密封表面從固持於夾頭之基片分離而在其間形成間暾，致動該密封膜片至（ii)一種第二密封位置，其中該膜片的共形密封表面抵住基片之週圍邊緣並且與之形成一組密封體。該密封結構的膜片致動器可包含一 8 I紙浪尺度適用中國國家^準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ----!--.---.裝------訂------線 <.请先聞讀脅面之注意事項畏填寫本莧) _ 經濟部中夬標準局員工消賢合作社印製 A 7 _Β7___ 五、發明説明（6 ) 組電氣式、磁式、電磁式、或者氣體控制器組件。該膜片致動器最好是包含一組氣流或者壓力引動裝置，其包含（i)一組或者多組在可_整位置的該密封膜片之下的氣體孔口，以及 (Π)—組氣體控制器，用以在基片被固持於夾頭上之後調整該等氣體孔口中的氣體壓力而導致該密封膜片在該非密封位置和該密封位置之間移動。該氣體控制器可包含一組物體流控制器或者一組氣體壓力調整器。在一種較佳實施例中，本發明包含一組氣體壓力致動密封組件以減少靜電夾頭在一種腐蝕性氣體環境中的侵蝕。一組順從性平坦環狀薄膜延伸於基片的週圍邊緣之下，該薄膜覆蓋一組或者多組氣體孔口。該薄膜具有連續地延伸於基片的週圔.邊緣之下的一種共形密封表面。一組氣體壓力控制器被提供以便將保持在薄膜之下氣體孔口中之氣體壓力調整在（0該密封構件是在一種非密封位置，其中該膜片的共形密封表面被從靜電地固持的基片分離以在其間形成間隙，之一 • · 組第一壓力以及（Π)該順從性薄膜是在一種第二密封位置，其中該薄膜彎曲並且將它的共形表面抵住基片之週圔邊緣以便和靜電地固持的基片之週圍邊緣形成一組密封體，之一組第二壓力。第二壓力最好是高於第一壓力，並且能夠將該薄膜的共形表面抵住該基片而不需要將基片從夾頭移動，並且不會導致保持在夾頭之下凹槽中之熱傅流體洩露出。在另一論點中，本發明包含一組抗侵蝕靜電夾頭組件以便將一組基片固持在包含腐蝕性處理氣體的一組處理容室中。該組件包含用以靜電式固持具有週圍璋緣之一組基片的 ★^先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·—' 1裝. 訂線 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格{ 210X297公釐）經濟部中央標率局員工消費合作社印製 41S ο A7 __B7 ____ 五、發明説明（7 ) —組靜電夾頭•一組順從性環狀膜片環繞基片的週圍邊緣而延伸，該膜片具有一組共彤密封表面於其上》至少一組氣體孔口在膜片下方。施加經過該氣體孔口的氣體壓力將導致膜片弯曲並且將共形密封表面抵住基片。環繞在處理區域中之一組夾頭的密封體之彤成方法包含沿著基片之週圍邊緣置放一組氣體壓力致動密封膜片。該膜片覆蓋一組或者多組氣體孔口並且包含連續地在基片的週圍邊緣之下延伸之一組共形密封表面。經由膜片之下的氣體孔口而施加之一組氣體壓力導致至少膜片之一部份的移動並且將它的共形密封表面抵住基片之週圃邊緣以與基片形成一組密封體》該方法的另一實施例可被使用以加強在侵鈾性環境中之一組靜電夾頭的侵蝕耐力。該夾頭包含⑴能夠靜電式固持基片之一組絕緣電極，以及（η)用以支撐該絕緣電極的一組支撐體，該支撐體包含用以提供氣體壓力的氣體孔α。在該 1 , · - 方法中’一組環狀密封膜片被置放以覆蓋支撐體上之氣體孔口而使得膜片被圔繞地配置在絕緣電極的周圍。該密封膜片具有能夠舆基片形成一組密封體之共形密封表面。基片被’ 置放在絕緣電極上並且一組電壓被施加至絕緣電極以便靜電式地吸引該基片而使得基片的週圍邊緣被放置在密封膜片上以便在其間形成一組間隙。經由在密封膜片之下的氣體孔口之氣體壓力被調整以使膜片的共形密封表面迪住基片之週圍邊緣而形成減低靜電夾頭暴露至侵鈾性環境的一組密封體- 10 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) .装- 、ft 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 419775 A 7 B7___ 五、發明説明U ) 本發明的這些和其他特點、論點、以及優點將將可參考下面的說明、申請專利範圍、以及展示本發明範例之附圖而更明白，其中-· 第1圖是展示環繞本發明之一組單極性靜電夾頭組件的一組致動式可調整位置的密封膜片之操.作的處理容室之分解圖；第2圖是展示環繞本發明之一組雙極性靜電夾頭組件的密封膜片之另一實施例的操作之處理容室的分解圖：第3a圖是密封膜片在一種非密封位置中之另一情況的分解截面惻視圖：第3b圖是第3a圖之密封膜片在一種密封位置中的分解截面側視圖；第4a圖是密封膜片在一種密封位置中之另一實施例的分解截面側視圖；第圖4b是第4a圖之密封膜片在一種非密封位置中的分解截面側視圖；以及第5a和5b圖分別地是第3a圖之密封膜片的透視和部份截面圖》本發明的密封結構20保護一組基片固持器或者夾頭30 免於在侵鈾性環境中受侵蝕、允許快速的基片置放和移除、大致地密封基片固持器的整個邊綠、並且在處理時能夠致動或者抑止基片。在此所展示的密封結構20用以減低靜電夾頭30的侵蝕；但是，應可瞭解，結構20可被使用以形成環繞任何夾頭或者基片固持器，包括機械式和真空式夾頭，的 11 >紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) MC格（210X297公嫠) (請先閲讀背面之注項再‘填寫本頁) •裝' 、tr- 4 4 經濟部t夾揉隼工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（？）一組密封體並且本發明的範疇不受限制於靜電夾頭。如第1 圖分解地展示，密封結構20被使用以形成環繞著包含以一層絕緣體4〇覆蓋之一組或者多組電極35的靜電夾頭30的一組密封體。當電Μ被施加至電極時，電極35能夠靜電式地固持一組基片45，如將被說明於下，絕緣體40覆蓋電極36 以便電氣式地將電極自處理環境絶緣。一組基片45，例如 —組矽晶圓，具有靜電事地固持於夾頭30上之一組週圍邊緣50。依據本發明之環繞靜電夾頭30的密封結構20之操作將配合半導體處理裝置55而被加以說明，如第1和2圖所分解地展示。雖然密封結構2〇之操作配合裝置55而被展示，熟悉本技術者可知本發明也可被使用於其他的基片處理裝置中，並且應該不受限制於在此說明的處理裝置。例如，裝置 55可代表一組"PRECISION 5000"磁式增強反應式離子蝕刻裝置’或者一組物理氣相沉積裝置，它們可得自美國加州的應用材料公司。如第1圖所展示，靜電夾頭30被固定在形成密室以處理基片45之一組處理容室65中之支撐體60上面。處理容室65 —般包含用以將處理氣體引入容室的一組處理氣體源I 0，以及用以將氣體副產品自容室內排出之一組節流閥的排氣口 75 »第1圖所展示的處理容室65之特定的實施例是適用於基片的電漿處理程序；但是，本發明可和其他的^理容室或者處理程序使用而不偏離本發明之範疇。靜電夾頭3〇通常辑一步地包含具有穿孔85的一組基座，它被m以支撐電極35和絕緣體40.» —組電氣連接器90 12 本纸張尺度逍用中國國家梂準{ CNS ) A4規格（210X297公嫠) [.—.—.---ά— (請先聞讀背面之注意事項#.填寫本頁) 、tr 419 419 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袈 Α7 Β7 五、發明説明（ίΰ ) 電氣式地將電極連接至一組電源供應器。電氣連接器90包含⑴延伸經過基座80的穿孔85之電線95，和（ii)電氣式地啣接在基座和支撐體6〇之間的界面之一組電源供應器端點 10.5的一組電氣接點100。一組第一電源供應器110提供一組電壓至電源供應器端點105以操作夾頭30»第一電源供應器U0 —般包含一組電路，它包含⑴大約1000至.3000伏特，經由一組10M Ω電阻器連接到一組高壓讀取器的一組高壓直流源，（H)在電路中限制流經過電路之電流的一組1ΜΩ電阻器，以及（iii)作爲一組交流濾波器之一組500pF電容器。一組第二電源供應器U5被-連接到處理容室65中的支撐體 60。至少一部份的支撐體60可電氣式地傳導並且作爲一組處理電極26,通常爲一組陰極，用以在容室65中彤成電漿。第二電源供應器Π5將支撐體60相對於在容室65中之電氣接地表面120而被電氣式地偏壓以形成產生及/或激勵從容室內的處理氣體所彤成的電漿之一組電場。一種絕緣的凸緣 125被配置在支撐體60和接地表面120之間以便電氣地將支撐體從接地表面隔絕。第二電源供應器115—般每含匹配處理容室65之阻抗至線電壓之阻抗的一組RF阻抗1它與一組隔離零容器串接。爲了操作夾頭30，處理容室65被抽成真空並且保持在一種次大氣Μ力。一組基片45被置放在夾窗30上，並且夾頭30的電極35被利用第一電源供應器11〇而相對於基片電氣式地偏壓》接著，處理氣體經由氣體進口 70被引入容室 65，並且利用啓動第二電源供應器ιί5或者利用另外的電漿 13 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ! I-.- n I— rl n H 裝— I I 訂 I 線 (請先閲讀背面之注意事項再·填寫本頁) 41977 A7 B7 五、發明説明（u ) 產生源，Μ如電感線圈（未被展示）從處理氣體形成電獎。施加至電極35的電壓導致靜電電荷累積於電極中’ Μ且對於單極夾頭，容室65中的電漿提供具有相反極性而累積在基片45中之電氣充電種類》該累積的相反靜電電荷形成將基片45靜電式地固持至夾頭30的一種吸引靜電力。包含雙極性電極3 5a > 3 Sb的夾頭3〇之一種另外的實施例被展示於第2圖。在此實施例中，絕緣體4〇覆蓋大小和組態作爲雙極性電極之多數個電極35a，35b。第一電源供應器Π0提供一組差量電壓至電極35a，35b。在一組較佳組態中，第一電源供應器110包含提供一組負電壓至第一電極 35a以及一組正電壓至第二電極3外之兩組直流電源供應器以保持電極彼此在一種差量電位。電極35a，3 5b的相對電位感應出導致該基片被靜電地固持至夾頭30之電極和基片中的相反靜電電荷。雙極性電極組態對於非電漿處理的優點是沒有充電電漿作爲供電氣地偏壓基片之電荷載體。經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 I.----------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再.填寫本頁) 線爲了調整固持在夾頭30上的基片45之溫度’一組熱傳流體源140被使用以供應熱傳流體至絕緣體40中的凹槽 145 »囿持在夾頭30上之基片45覆蓋絕緣體4〇並且和絶緣體40共形，密封凹槽145的週圖以防止辞傳流體的洩出。凹槽M5內的熱傅流體可被使用以加熱或者冷卻基拎45而調整基片之溫度並且在處理時將基片保持在固定的溫度。一般而言，凹槽145形成部份地或者整個地延伸經過複合物絕緣體40的相交通道之一組樣型。在基片45之下的熱傳流體流入在基片和絕緣體40之間的間隙以便利用在基片和固持表 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦) 五 419775 A7 B7 2 /V明説明發面之間的氣體傳導而提供增強的熱耦合以及熱傳導。一般而言，冷卻凹槽145形成從基片45中心之下延伸並且具有凹槽尖端位於接近基片的週圍邊緣50之徑向和圚周向相交通道的一種樣型。最好是，在冷卻曲槽尖端和基片45的週圍邊緣之間的間隙小於大約1 〇 mm，更好是小於大約5個彈性組件，並且尤其最好是小於大約3 ，如說明於Cameron等人之待決美國專利申請案，”具有改進冷卻系統之耐侵蝕靜電夾頭"，序號08/369,237，1995年1月6日建檔，它在此被列入參考。 (請先閱讀背面之注意事項再•填寫本頁) -裝. 經濟部中央標準局员工消費合作社印製該熱傳流體可以是任何能夠將熱傳導至基片45 >或者將熱自基片移除的流體或者氣體。該熱傳流體可被使用以將基片45冷卻或者加熱以便在基片上達成均勻溫度。當需要將基片45冷卻時，夾頭30被保持在比基片較低之溫度，使得熱傳流體可從基片將熱傳導至夾頭30。另外地，當基片 45將被加熱時，夾頭30被保持在高於基片之溫度，使得熱傳流體可從夾頭將熱傳導至基片》該熱傳流體最好是包含一種非反應性氣體，其大致地不反應於在容室中之處理環境而使得洩露的熱傳流體不會不利地影響在基片45上達成的處理程序。該非反應性氣體應同時是不反應於使用以製造夾頭之材料，並且尤其是，不反應於與該非反應性氣體接觸的絕緣體40。舉例而言，當聚合物材料，例如聚醯氨，被使用以製造該絕緣體時，侵蝕聚醯氨之反應氣體，例如（i>氧氣，或者（ii)包含齒素的氣體’例如CF4或者+C2Fs應該被避免》該熱傳流體最好是具有提升的熱量傳導性以便在基片45和 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ297公釐）、1Τ 經濟部中央標準局員工消费合作杜印裂 •41 97 7 5 A7 B7 _ 五、發明説明（β) 夾頭30之間提供最佳的熱量傳導率。具有提升熱量傳導性之較佳非反應性熱傳流體包含氦氣*氬氣，氮氣以及類似者。在室溫的氬氣之熱量傳導性是大約43xl(T6，氮氣是大約 6 2χ10·6，並且氦氣是大約 360xl9(T5cal/(sec)(cm2>fC /cm)。一組熱傳流體源140，例如壓縮氦氣槽，被使用以經由一組供應線路155供應熱傳流體至凹槽145。如第1圈所展示，本發明之密封結構20包含一組致動可調整位置的密封膜片165沿著並且相鄰於基片45之週圍邊緣50而圍繞地配置。密封膜片165具有當抵住基片45之週闖邊緣50時能夠與基片45彤成一組密封體之一種共形密封表面170。一組致動裝置，例如一組膜片致動器176，將密封膜片165之位置従⑴一種非密葑位置180，其中膜片的共形密封表面170從基片45分離而在其間形成一組間隙 19〇(如第1、3a、和4b圖所展示），致.動或者調整至（Π)—種密封位置185,其中膜片的共形备封表面抵住基片之週圍邊緣5〇並且與之形成一組密封體（如第1、3b、和4a圖所展示）。在密封位置185中，密封膜片165利用限制夾頭暴露至侵蝕性處理環境而減低夾頭3〇的侵蝕，並且減少保持在夾頭之下的熱傳流體洩入處理環境》當夾頭被使用以在侵蝕性處理環境中固持基片45時，密封膜片165也可顯著地減低聚合物的反應副產品在夾頭3_〇上之累積。同時*密封膜片165 減低熱傳流體從基片45的週圔邊緣之下的洩露。可調整位置的密封膜片165之一個重要的優點是當基片 45被固持在夾頭3〇上時將膜片從非密封位置180移動至密 16 本紙張尺度逋用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公缓） I - I n I »1 n I —裝-I 1 ItTi I I -線 (請先閱讀背面之注意事項再·填寫本頁) 419775 經濟部t央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 __五、發明説明（i + ) 封位置1S5的引動和不引動並且不需要將基片從夾頭30釋出的能力。先前技術的栅密封體—般在整個處理週期時與基片45保持接觸，因爲該栅密封體在基片被靜電地固持至夾頭30時的整個時段中被靜電所吸引之基片壓住。在處理時· 不需要不引動夾頭而釋出柵密封體’因爲這會導致基片被從靜電夾頭釋出，嚴重地導致基片的移動和不對齊β同時，即使該靜電夾頭被關閉並且靜電電荷被完全地從夾頭之電極放電，先前技術之柵密封體一般會接觸基片。比較之下，本發明之可調整位置密封膜片165可被抑止並且折叠而不需要從靜電夾頭30釋出基片。這減低在基片處理時密封膜片165 附著至基片45因而增加整體處理的產量e此外，開啓或者關閉膜片165之密封功能的能力，只在一種侵蝕性環境形成於處理容室65內之基片處埋步驟時，允許膜片被選擇地用以密封夾頭30的週圍。這進一步地減低密封膜片165附著至基片45而以超越習見的柵密封體_5至10的倍數延長密封膜片之壽命。更進一步地，經計算顯示，所需要以致動密封膜片之力量小於大約1至2牛頓，而壓縮習見的柵密封體所需要的力量大約是10至I3牛頓。較低力量的需求進一步地加強本發明之密封膜片的密封可靠度。在第1圖所展示的實施例中，可調整位置之密封膜片165 利用從第一非密封位置ISO移動或者致動至第二密封位置 185之致動器175，例如一組電氣式或者電磁式組件將密封膜片從一種非密封位置移至密封位置。例如，以一種包含金屬薄片結構所製成之一組密封膜片1 6 5可利用在夾頭3 0個 (請先閲讀背面之注意事項再，填寫本頁) 裝. 訂 f . 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210Χ297公釐） 419775 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（IS ) 體附近、上方、或者內部的一組電磁致動器175而從第一位置ISO被移動至第二位置丨S5。電磁致動器175可包含圍繞一組鐵磁蕊心的一組線圈，該蕊心相對於夾頭30的置放位置使得當一組電流施加經過線圈時產生磁場，而將密封膜片 165從非密封位置180吸引或者排斥至密封位置185，並且反之亦然。在夾頭30的操作時•一組切換裝置〗95可被用以引動和不引動電磁致動器175，因而允許柵密封體從非密封位置180移動至密封位置]85，並且反之亦然· 在另一實施例中，可調整位置的密封膜片165被氣體壓力致動，如第2圖所展示。密封膜片165可具有足以順從以彎曲並且將共形密封表面170壓抵住基片45以形成環繞基片之一組密封體，並且在施加或者釋出氣體壓力之後具有足夠的彈性以返回它的原始組態的任何結構。在這實施例中，可調整位置的密封膜片165包含一組順從性平坦環狀薄膜覆蓋著環繞夾頭3〇週圍的一組或者多組氣體孔□ 205。一般而言氣體孔口 205的數目從1至大約100組，並且通常有從大約2至大約20個氣體孔□。氣體孔口 205連接至在夾頭30 之個體中的氣體通道，它從在處理容室65之外的一組氣體源，例如熱傳流體供應器14〇，供應氣體壓力》在非密封位置中，密封膜片165之薄膜停留在氣體孔口 205上而彤成在密封廣片和基片45之懸掛週圍邊緣5€之間的一組間隙。當一組氣體壓力被施加在順從性薄膜之下時，該薄膜自氣體孔口 205朝上提昇、彎曲，或者膨脹，導致共形密封表面170 抵住基片45之邊緣50而在其間形成一組密封體。 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ规格（210X297公釐} -----—-----裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項一^一?寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 41977 A7 B7_ 五、發明説明（I g ) 一組氣體壓力致動器1?5被提供以將可調整位置的密封膜片1C從第一非密封位置致動或者切換至第二密封位置。致動器175包含在基片45被靜電地固持在靜電夾頭30上之後提供經過氣體孔口 2〇5的氣體流之一組致動裝置。該致動裝置最好是包含一組氣體控制器組件2〇8,如第1圖所展示，用以調整在氣髖孔口 205之氣體流及/或壓力以便從⑴密封構件是在非密封位置之一種第一流量或者壓力，調整氣體壓力至（ii)密封膜片！65彎曲並且將其共形表面壓抵住基片45 之週圍邊緣50以在其間形成一組密封體之一種第二流量或者壓力。氣體控制器208可將在孔口 205的氣體壓力或者流量從一種第一較低壓力調節或者調整至能夠將密封膜片1.65 抵住被靜電地保持之基片45的一組第二較高壓力。另外地，氣饈壓力控制器i2〇8可將氣體壓力或者流體從密封膜片165 被密封抵住基片之一種第一較高壓力調整至未密封或者將密封膜片從基片分離之一種第二較低壓力。如第2圖所展示，一組適當的氣體控制器組件可包含一組物流控制器 2 10，例如Unit 265，可得自美國加州的Unit儀器分►司。該氣體控制器組件也可包含一組氣髖屋力調整器215，它一般是包含一組壓力感知器、一耝節流閥、以及一組習見的壓力控制電路之一種閉迴路控制器。爲了避免移動基片45或者導致熱傳流體從基片之下的凹槽^5洩出，氣體的壓力或者流量被調整爲小於被夾頭30 之絕緣電極所_加的靜電力/面積（每單位面積的力量當該電極施加至少大約5 Torr，一般從10至70 Torr，的一組靜 19 紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公 ----.-------裝------ΪΤ------線 (請先閱讀背面之注意事項再‘填寫本頁) ____ 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 1 4、”7S A7 ____B7_'_五、發明説明〇7) 電吸引力/面積在基片45上時；適合以致動密封膜片165的 —組適當的第二較高氣體壓力是小於大約70 Torr，並且一般從10至50 Torr。進一步地，當一組氣體壓力被施加於基片45之下時，被密封膜片165所施加的力量應該小於在靜電吸引力和氣體壓力之間的差量所提供的淨力。參看第2圖，基片45之週圍邊緣50最好是懸掛環繞夾頭30而延伸之支搂體60的一組週邊_220。基片45之懸掛週圍邊緣50利用減少在靜電構件25的曝露側邊之高能電漿種類（具有能量超出〖000 ev)之瞄準線撞擊而增加夾頭30的侵蝕耐力。密封膜片165停留在包含環繞夾頭30而延伸的一組環形突出部225之支撐體60的週圍220上。環形突出部225 包含形成部份地打開的槽235於其中之壁面230。密封膜片 165被調整大小以安裝在槽23S內並且覆蓋終止於槽中之氣體孔口 20 5。在環形突出部22 5中之部份地打開的槽23 5允許密封膜片165被確實地置放在槽中以防止在使用夾頭30 時密封膜片165的移動或者不對齊。’在施加氣體壓力於密封膜片165之下時，膜片朝上彎曲或者提昇而導致共彤密封表面170抵住基片45。因爲基片45被施加的靜電力所固持，基片維持大致地穩定，並且膜片165壓抵住基片而沿著夾頭 30之週圍邊緣60形成一組密封體，其減低從基片的週圍邊緣50之下洩露熱傳流體。密封表面170所形成的密封體也提供將電極25從週圍侵蝕性處理環境大幅地分截的一組柵》在氣體壓力減少或者終止時，密封膜片165捧回或者收縮* 而在膜片和基片45之間形成一組間隙》 ------------裝------訂----.線—t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 20 本紙張尺度適用中國國家標^TCNS ) A4規格（210X297公釐）五、發明説明（I》） A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製如第3a和3b圖所展示的一組較佳實施例屮，氣體孔口 2〇5被連接到提供熱傳流體至基片45下區域之氣體供應線路 155，因而允許一組單一氣體供應器〖40執行提供在基片下之熱傳流體*並且提供一組氣體壓力以啓動密封膜片165的功能》在這實施例中，氣體供應線路15 5分叉成爲延伸至夾頭30之表面以提洪在基片45下之熱傳流體的一組第一氣體通道250，以及終止於密封膜片165下氣體進口 205之一的 —組第二氣體通道255 >第二氣體通道255最好是以一種緩和角度正切地延伸至第一氣體通道250並且終止於密封膜片 165之下的一組氣體孔口 205。另外地，第二氣體通道255 可包含一組連續導管延伸跨越夾頭30的整個周圍而使氣體孔口 205沿著通道（未被展示）均勻地分離，或者第二氣體通道可包含自氣體供應器所供應之氣.體儲存處延伸至各氣體孔口（也未被展示）的分離導管。在這實施例屮，密封膜片165包含配置在夾頭30的上方以及沿著其周圍的懸掛圓形環之間而延伸的一組彈性構件1該彈性構件包含⑴覆蓋氣體孔口 205並且抵住突出部225 之内部側邊以形成減低布彈性構件之下施加的氣體壓力之洩露的一組部份密封體之頂蓋部份260 <以及（Π)被一組弩曲點或者支點270固持並且支撐的一組支點部份265»支點270_ 被突出部22 5之基礎表靣上之朝上延伸的邊緣2 75以及環繞該夾頭之圓形環285的底部表面上之提升突出部2&0所形成。圓環285 —般是一種非傳導性圓環，例如陶瓷鋁土，矽* 或者石英圓環。朝上延伸的邊緣275和提升的突出部280支 21 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐} 請先閲讀，背之注項雾裝訂 419^75 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印製 A7 B7五、發明説明（I?) 撐彈性構件的支點部份265以形成彎曲點270。經過氣體孔口 205施加的氣體壓力導致弾性構件對於支點270彎曲而提升彈性構件之密封部份200直到彈性構件的共形密封表面 ΠΟ在密封位置185接觸並且形成抵住基片45的一組密封體爲止。氣體壓力之釋出使得彈性構件的彈性將其本身帶回至在非密封位置180之突出部226的基礎表面。在如第4 a和4b圖所展示的另一組態中τ爲了取代所施加的一組正性氣體壓力，氣體孔口 205被使用以施加一組負性氣體壓力，例如經由氣體孔口施加低壓抽氣，其朝向氣體孔口推進或者吸引密封膜片165之薄膜。在這組態中，氣體孔口 205經由一組抽氣管29Q被連接到一組習見的抽氣或者低壓氣體幫浦288。該致動器包含在氣體孔□減低氣體壓力的裝置，例如一組節流閥閥門2M。該致動器在基片45被靜電地固持於夾頭30之前或者之後被以，例如開啓閥門295, 而致動，以便將壓力自一組第一較高壓力降低至一組第二較低壓力，而導致密封膜片166從密封位匿〗85移動至非密封位置180，並且反之亦然。在如第4a圖所展示时密封位置 185中，密封膜片165之薄膜包含具有頂點抵住基片45之共形表面170时一組彎曲構件。在經過容室65中的氣體孔口 2Q5旆加減低氣體壓力時，密封膜片165拉直，或者朝向氣體進口 205向內彎曲。經由幫浦施加之氣體壓力可利用節流閥閥門295而被控制，適當的壓力是小於大約5 Τογγ，並且最好是小於大約lxIfT3 Torr " 夾頭的製造 ------_----裝------訂----.!線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^ 419775 A7 _B7_ 五、發明说明（2〇) 本發明之靜電夾頭30和密封膜片165的製造方法將接著被討論。參看第3a和3b圖，使用以支撐絕緣電極的夾頭 30之基座80—般依據基片45的形狀和尺寸而被整形並且調整大小以便將在基座和基片之間的熱傳導表面最大化=例如，如果基片45是碟形，則正圓柱形基座80較佳。一般而言，基座80具有接收絕緣電極之中央部份以及延伸過絕緣電極的週邊220。週邊220最好是被整形如同環形突出部 225，它是在基座之中央部份的減低高度處。最好是，一組凹槽23 5形成於週邊220以固持密封膜片165。基座80 —般以鋁製造並且具有正圓柱彤形狀，以及具有大約100至300 mm的直徑以匹配一般在大約127至大約 20 3 mm(5-8吋）範圍內的基片45之直徑，以及大約1.5至2 cm 的厚度。鋁平板之頂部和底部表面利用習見的鋁硏磨技術被硏磨1直到平板之表面粗糙度小於大約1微米。需要有平板之表面硏磨以便使基座80均句地接觸基片45而允許在基片 45、基座S0、以及支撐體6〇之間具備有效的熱量傳導。在硏磨之後，平板被澈底池淸潔以移除硏磨碎物《適當的機械式或者真空式夾頭包含將基片固持至夾頭-之夾頭表面上夾具或者抽氣口。靜電夾頭3〇包含⑴一組電極35(或者電極35a，35b)，以及（Η)覆蓋電極之一組絕緣體40 »絶緣體40 —般包含一種介電質陶瓷材料例如Αΐ2〇3，Τί02，Si〇2，Sic，以及其混合物和#效物質；或者一種彈性聚合物介電質材料，例如聚醚氨 '聚酮 '聚醚酮、聚硫酸脂、聚碳酸脂、聚苯乙烯，尼 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----------¾.------1T----.——^ (請先W讀背面之注意事項再·填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4^9775 A7 __B7_ 五、發明説明（幻）龍、聚氯乙烯、聚丙烯'聚醚硫酸質、聚乙烯-對苯二酸鹽、氟乙烯-丙烯共聚合物、纖維素'三醋脂、矽石、以及橡膠，當一組聚合物例如聚醯氨被使用時，聚醯氨之彈性，如聚醯氨的伸張彈性模數所測量，最好是從大約0.25至大約10 GPa，並且更好是從大約1至大約5 GPa。_般的聚合物絕綠體具有（〖）至少大約2，並且最好是至少大約3的一組介電常數；（Π)從大約1〇13Ω cm至大約102()Ω cm範圍內的一組彈性係數；以及（iii)至少大約1〇〇伏特/密爾（3.9伏特/微米），並且一般是至少大約1〇〇〇伏特/密爾（39伏特/微米）的一組介電質崩潰強度。絕緣體40被調整大小到足夠大以覆蓋，並且最好是封閉，電極35(或者電極35a，35b)。需要將電極35電氣地絕緣的絕緣體4〇之厚度依據用以形成絕緣體之聚合物的電阻係數和介電質常數而變化》絕緣體40應該具有足夠的厚度以便在施加於基片的靜電夾持力量下和基片45共形而使得 • _ « * 絕緣體4〇內的冷卻凹槽被該基片大致地密封。當聚合物具有大約3.5的介電常數時，絕緣體40 —般是大約1〇 /Z m 至大約5〇0只m厚，並且最好是從大約100仁m至大約300 # m厚。絕緣體40最好是能承受超出50 ΐ的溫度，以及更最好是能承受超出1的°C的溫度，以便夾頭30可被使用於基片45 祯加熱的處理程序中。同時，絕緣體40最好是具有高位熱童傳導性而使得當處理時基片45所產生的熱量可經過夾頭 3〇而被消散。絕緣體40之熱傳導性應該至少約爲〇.1〇 24 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） ----.--.----裝------訂-------.線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 419775 A7 B7__ 五、發明説明（22)

Watts/m/K，以允許足夠的熱傳導而避免基片45的過熱》絕緣體4〇也可以甶髙熱傳導性陶瓷材料，例如矽氮化物、多鋁紅柱石、鑽石、氧化鋁、砸化鉻、硼氮化物、鋁氮化物、以及其混合物和等效物，使用習見的陶瓷處理方法而製成。另外，一組高熱傳導性充塡物可被加至絕綠體40，該充塡物材料一般是具有平均粒子尺寸小於大約10# m的粉狀型式，並且以大約1〇%至80%的體稹比，並旦一般以大約20%至50%的比率分散於絕緣體中。電極35(或者電極35a，35b>—般是由一種電氣傳導材料，例如，包含銅、鎳》鉻、鋁、鐵、和其合金之金羼所製造。電極35 —般的厚度是從大約0.5# m至！00/ί m，並且電極之厚度更最好考從大約1 μ m至50# m，較薄的電極提供夾頭30增強的侵鈾耐力。電極35的形狀依據基片4.5的大小和形狀變化》例如，如果基片45是碟形，電極3 5也是碟形以便使得電極35和基片45的接觸面積最大。一般而言，. 電極I5具有大約200至大約400 Cm2的面複，並且一般是從 25〇至350cm2 »電極35可以是能夠作爲單一電極35而操作的一種單一連續片或者是一種具有樣型之電極，如第i圖所展示°在電極35的另一組態中包含兩組或者多組雙極性電極35a，35b，如第2圖所展示，各雙極性電極具有大致相等的大小和形狀。箄極3纟最好是製造爲埋藏在市售絕緣體材料之絕緣層 4〇中的一種導電層，例如金臑層。絕緣層40可包含由多組稱墊稆密封冷卻劑凹檀I45的更具有彈性聚合物層所製成之 25 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 1--_--i----裝------訂----^---線 (請先閱讀背面之注意事項再‘填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印氧經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 419775 A7 B7__ 五、發明説明（23) —組上方絕緣體層，以及由更具有介電性的聚合物所製成以提供電極35之最佳電氣絕緣的下方絕緣層。較佳的多層絕緣體組態說明於上述美國.專利序號08/369,237 =—般而言，各絕緣體層的厚度從大約5〇μ m至大約1〇〇兑適當的市面上之絕緣聚合物薄膜包含例如，達州之杜邦公司所製造的 —種聚合物薄膜"KAPTON** ; _日本的Kane_gafuchi化學公司所製造-APIQUEO” ：日本的Ube公司所製造的"UPILEX";曰本的Nitto電氣公司所製造的”NITOMID";以及日本的

Mitsubishi塑膠公司所製造的"SUPERIOR薄膜"。冷卻劑凹槽W5利用壓印凹槽經過絕緣體40而切割經過多層絕緣體之一層或者兩層絕緣層。最好是，凹槽145只切割經過上方絕緣層而使得凹槽的尖端延伸接近基片45之週圍邊緣50。在形成冷卻凹槽145之後，多層絕緣體40和電極組件被居中地置放於，並且黏著於夾頭3Θ的基座80。習見的黏著劑被用以將絕緣層接著在一起，該等黏著劑包含 " , · (i)在室溫不黏並且在增溫時會黏的熱致動式黏著劑，或者（ii) 在壓力下會黏的感壓黏著劑•適當的黏著劑包含有例如丙烯酸，如甲基丙烯酸，聚酯，聚醯氨，聚氨質，環氧樹脂，包含黏著劑的矽石，以及其混合物。製造絕緣體叠層的方法說明於Shatnoulliati等人之美國專利申請案號〇8/199,916，標題"具有抗侵蝕電極連接的靜電夾頭”，1994年2月2曰建檔。製造絕緣電極的另一方法使用一組多層薄膜，它包含具有導電之銅或者鋁層於其上面之一種絕緣體層40, »適當的 26 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐} --n 1·1 - ..---•裝---— 訂 —lii-線 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) * 4ί9775 Α7 Β7

經濟部中央標準局員工消费合作社印簟五、發明説明（2斗）市面上之多層薄膜包含例如，匪利桑那州’ Rogers公司’具有銅層沉稹於其上面之—種25至125 # 10厚的聚醯氣薄膜 "R/FLEX11〇〇m薄膜：可得自Ablestik公司的At>丨estik充ig聚醯氨薄膜：以及包含聚醯氨直接地黏著（而不需要黏著劑）至滾捲、靭化、或者電氮沉積銅線圈之Para〖ux®AP薄膜。一種被成型或者分段的電極35被彤成在絕緣體上並且利用蝕刻、造路線或者硏磨傳導層而製造以形成所需的分段電極組態。習見的光晶片照相技術和蝕刻方法可被使用以蝕刻電極35，例如（丨）利用習見的光晶片照相技術在傳導金屬層上形成杜邦化學公司製造的” RISTON"之成型光阻層，如說明於 Stanley Wolf 和 Richard N.Tauber.所著 Silicon Processing for the VLSI Era，第1冊：處理技術，第12，1 3，和14章， Lattice Press，加州（1分86>，其在此被列入參考，並且（ii)使用習見的溼性或者電漿蝕刻技術蝕刻傳導層之曝露部份。在一種一般的溼性化學蝕刻方法中.，該多層薄膜被浸入一種蝕刻劑例如氯化物鐵，硫酸鈉中，或者浸入一種酸性或者鹼性物質中。一種典型的電漿蝕刻處理使用氯氣、氧氣、或者SiCl4 電漿以蝕刻傳導層，如說明於S. M. Sze所著VLSI技術，第二版，第 5 章，McGraw-Hill Publishing Company(1988)，其在此被列入參考·殘餘光阻可使用一種習見的酸性或者氧氣電漿剝離處理而被移除。在鈾刻之後，一組第二絕緣體薄膜被黏著在被成型電極35上以便將電極埋藏在絕緣體40内，如上所述。該絕綠電極經由一組電氣連接器90被連.接到端點 27 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^------ΐτ----1--^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 419775 A 7 B7____ 五、發明説明（) 105 »電氣連接器90最好是延伸經過支撐體60，而非環繞支撐體之邊緣50 '以使得在處理時基片45覆蓋該電氣連接器並且減低連接器暴露於在容室中之侵蝕性處理氣體。較佳電氣連接器被說明於上述的美國專利申請案號 08/410,449 。密封膜片的製造密封膜片〗65最好是，包含如第5a和5b圖所展示的一組平坦匾形薄膜200 |其面積足夠大而能夠使得來自氣體孔口 205之氣體壓力所形成的力量導致膜片和基片45彤成一組密封體。一般而言薄膜200的面稹小於約50 cm1，並且最好是從大約！〇 cm2至大約30 cm2。密封膜片從20 cm3減少 .的大約5 cm3的體積以至少比習見的柵密封體減低50%的昂貴抗蝕性材料之製造密封體的成本。薄膜200被整形爲平坦或者平面圖環，並且最好是具有約lcm厚度的圓筒狀之平坦環狀截面。在一種較佳組態中，.薄膜200可包含具有共形密封表面17〇之頂部表面的一組朝上站立之突起240。這種結構用以接觸並且抵住基片45的突起之頂部上小的接觸面稷。最好是，密封膜片的共形密封表面】7〇足夠地具有顧從性而方致不會有熱傳流體洩露出’或者侵蝕性處理程序氣體接觸鄰接電極25之絕緣體40的內部。密封膜拧i 65之密封表面17〇的表面面積應該足夠地小而使得密封膜片不會作用如同減少基片45之熱流的一組熱絕緣體。經發現，如果密封表面170的面積太大，則密封膜片105作用如同一種 28 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再，填寫本頁) 装.

、iT 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 419775 A7 _B7_；_-_ 五、發明説明（2G ) 熱絕緣體並且提昇靠近接觸表面65之區域的基片45之圓周 50的溫度。因此最好是密封表面170之接觸面積足夠地小而將基片45之圓周50之溫度維持低於大約1〇〇ΐ，並且最好是低於大約80 t。密封表面170的接觸面積小於約30 cm2，並且最好小於約20 cm2。最好是，密封膜片165的共形密封表面170被置放足夠地靠近基片45之週圍邊綠50，以至於當基片被冷卻時，凹槽145中的冷卻劑可以維持基片之週圍邊緣50的溫度大致等於基片中央的溫度。“大致等於”代表基片45之週圔邊緣 5〇和中央的平均溫度之差量小於約10 °C，最好是小於約7 °C，並且更好是小於約5 °C » —般而言，密封膜片165之密封表面170在從基片之週圍邊緣算起大約i〇 Cm，並且最好是5 cm之內，接觸基片45的週園邊緣50。整個密封膜片165，或者膜片的臚從性薄膜200部份，最好是用一種順從性和彈性聚合物材料製成，例如聚醯氨V 聚國、聚醚酮、聚硫酸脂、聚碳酸脂、聚苯乙烯、尼龍、聚氯乙烯、聚丙烯 '聚醚硫酸質、聚乙烯-對苯二酸鹽、氟乙烯-丙烯共聚合物、纖維素，三醋脂、矽石、以及橡膠。該聚合物應該具有足夠彈性而在靜電箝夾Μ力之下梢微地變形以便和基片共形而在其間形成一組密封饞。最好是，該聚合物也能夠抗拒化學之不良效應以及侵蝕性處理氣體的侵蝕。較佳的聚合物包括彈性體，例如*天然橡膠（2500psi的彈性係數）' ”SBR-(25 00psi)，丙烯酸、丁基（lOOOpsi)、硫酸氣-聚乙嫌、“EP DMM、差位氯化氫（epichlorohydrin)、含氣橡 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐j 1--_-------装------訂------線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作杜印装 419/75 A7 _B7__ 五、發明説明（27) 膠（25 0psi)、合成橡膠（l〇〇〇psi)' 青橡膠（nitrile) (〗500psi)、聚丁二烯、聚異戊二烯（2500psi)、聚硫化物（1400psi)、矽石、和氨基甲酸質（120〇I>si)。從25 0至2500psi的報告係數値，並且一般是至2000psi ’是在300-4〇0%的拉長量之下量測。彈性體被說明於Fred W‘ Billmeyer所著Text book of Polymer Science ’ 第三版，.John Wiley & Sons，New York， 1984，在此被列入參考》較佳的市售抗侵蝕彈性體包含_素彈性體，例如含氟彈性體的"VITON"，和多氟彈性體的 MCHEMRAZ-570"，兩種均可可得自賓州的Greene Tweed公司。另外的材料包含"KALREZ’1，一種可得自達州之杜邦公司的含氟聚合物》習見的製造方法，例如壓鑄，射出成型、或者模鑄方法，均可被使用以形成密封膜片165。夾頭的操作參看第I圖，密封結構20和在處理容室65中用以固持基片45的靜電夾頭30之操作將接著被說明。處理容室65被抽氣成爲大約1至大約500 mTorr的壓力，並且一般從大約 10至大約lOOmTorr。一租半導體基片45,例如一組矽晶圓，從裝載傳送容室（未辱示）被傳送至容室65，並且置放在夾頭之絕緣體4〇上。處理氣體被引入處理容室65，處理氣體之型式依據基片45被餓刻、淸潔、或者材料被沉積在基片上而變化》例如，習兒的蝕刻氣體包含例如，Cl2，BC13， CC14 ’ SiCl4，CF+，NF3，以及其混合物，如說明於S_ Wolf 和 R. N. Tauber 戶斤著，Silicon Processing for the VLSI Era，第一冊，第 16 章：VLSI 的乾性蝕刻，LatticePres?，Sunset 30 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS > A4规格（2丨0X297公釐)_ ----.-----•裝------訂----^---線 (请先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 1 ( 41^7s A7. B7______ 五、發明説明 B_each，加州（Ι98ώ)，在此被列入參考》第二電源供應器115被引動而將支撐髅60相對於容室 65中的接地表面120偏壓以便從處理氣體形成一組電漿◊接著，第一電源供應器110施加一組電壓至夾頭30的電極35 而將電極相對於基片45偏壓以便靜電式地吸引並且固持基片45至夾頭30。具有共形密封表面170的氣體壓力致動密封膜片165被置放在基片的週画邊緣之下，覆蓋一組或者多組氣體孔口 2〇5。接著，一組氣體控制器經由氣髏孔口 205施加4 Ton* 的氣體壓力。該氣體應力使用熱傳流體，例如氦氣，從連接夾頭30的凹槽145之熱傳流體源140被施加。在基片45之下的熱傅流體之流動從基片移除熱量並且當處理時對於整個基片維持大致均勻的溫度。此外，在氣體孔口 205的氣體壓力導致密封膜片165被致動而從非密封位置180至密封位置185 ·該氣體壓力導致密封膜片165朝向基片45彎曲而蔣膜片共形表面整抵住基片的週圍邊緣50以便在基片和支撐之間形成一組密封體。因爲用以致動密封膜片165的氣體壓力和基片45之下的熱傳氣體壓力相同，只需要施加低於基片上靜電吸引力的單一壓力於密封膜片165上面。這避免從夾頭移除基片，減低熱傳流體從基片下方洩箄，並旦防止基片的移動或者不對齊。本發明之靜電夾頭構件和相關的密封膜片具有數個優點》利用保護夾頭之靜電組件25免於暴露至處理容室65中之侵蝕性處理氣體，密封膜片165彤成環繞夾頭之一組ϋ致 31 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > Α4規格（210Χ297公釐j - I - '裝----n n In n 1^1 I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 419TT5 A7 B7___ 五、發明説明（) 動，可調整位置的密封體，以加強夾頭30的侵蝕耐力》甚至於在絕緣體的單一針孔的電極35之暴露中也可導致電極和電漿之間的電弧，並且需要更換整f夾頭30。利用提供在靜電構件和外部處理環境之間的一組密封體，密封膜片 165減低覆蓋電極25之絕緣體40的侵蝕以及所形成的嚴重失效耜破裂》同時密封膜片165所形成的密封體減少在夾頭 30上聚合物的反應副產品之累積，那是當侵蝕性處瑪氣體和夾頭之部份作用時所形成。這顯著地增加夾頭30的使用壽命，並且減少夾頭之淸潔工作，尤其是在時常被使用以處理夾頭的高度侵蝕性或者腐蝕性處理環境中更是有效》密封膜片165之另一重要優點是能夠在基片45的單一處理週期時將膜片從非密封位置180至密封位置185引動以及不引動。不同於先前技術的密封體，它們通常在基片被靜電地固持在夾頭30上之整個處理週期中保持和基片45接觸，本發明的氣體壓力或者機電致動密封構造20允許在基 • 1 片被實際地從靜電夹頭釋放之前不引動並且折疊密封膜片 -I65。這減低膜片165至基片45的附著並且增_加處理產置。此外，開啓和關閉膜片165之密封功能的能力允許膜片被選擇地使用而在處理容室65中具有侵蝕性環境旳基片45處理步驟中*在夾頭30的週圍220彤成一組密封體，並且當在非侵蝕性處理步驟中不密封週圍》進一步地優點是密封膜片165可以減低的公差而製造，因爲施加於密封膜片上使得膜片彎曲並且移動至和基片45 封閉位置的氣體或者電磁壓力，減低對於非常精密公差封閉本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----------装------t---------A (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 41 9775 A7 ___B7_____ 五、發明説明（如）柵之需求。進—步地’包含從彈性和順從性聚合物材料所製造的密封膜片165組態提供額外的製造公差’因爲在施加形成氣體壓力下該彈性和順従性聚合物可伸張而不需有嚴格的尺度。再另一優點是，因爲構成聚合物薄膜的密封膜片較佳組態包含只共形地和基片45的一小部份接觸而減少接觸基片之膜片的熱障礙效應，並且提烘更均勻的基片之溫度控制。雖然本發明已参考一些較佳實施例加以詳細說明，熟悉本技術者可知本發明可有許多其他的實施例。例如，雖然此處說明所展示的密封膜片構造和致動器，密封膜片165可包含一般熟悉本技術者所明白的任何彈性結構，例如，等效管狀、矩形、或者三角形構造。而且，密封膜片丨65可使用其他的動力致動源而被致動，例如靜電，光電或者幅射源。因此，所附申請專利範圍的精神和範疇應不受限制於此處所含較佳實施例的說明。 -------1---裝------訂線 (請先閱讀背面之注意事項再.填寫本頁) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印袈 3 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 419775 A7 B7 五、發明説明（3丨）元件標號對照表 20 密封結構 30 夾頭 35 電極 35a 35b 電極 40 絕緣體 45 基片 50 週圍邊緣 55 半導麟理裝置 60 支撐體 65 處理容室 70 氣體進口 75 排氣口 80 基座 85 穿孔 90 電氣連接器 95 電線 100 電氣接點 105 電源供應器端點 1 10 第一電源供應器 1 15 電源供應器 120 電氣接地表面 125 絕緣的凸緣 140 熱傳流體源 145 冷卻凹槽 155 供應線路 165 密封膜片 Ϊ70 共彤密封表面 175 致動器 1 80 第一非密封位置 IS5 第二密封位置 Ϊ90 間隙 195 切換裝置 200 平坦®彤薄膜 205 氣體進口 20S 氣體控制纖件 210 物流控制器 215 氣體壓力調整器. 220 週邊 225 環形突出部 230 壁面 235 凹槽 . 24 0. 突起 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝一-- tn^— fK mu pit 訂 -I Ait It— ttf i ·

Hi tn 1^1 34 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 41 9775 A7 B7 五、發明説明（μ ) 250 第一氣體通道 255 第—氣體通道 260 頂蓋部份. 265 支點部份 270 支點 275 邊緣 280 突出部 285 圓形環 288 低壓氣體幫浦 290 抽氣管 295 節流閥閥門 ____--_----，裝------訂银 (請先閱讀背面之注意事項再·填寫本頁) __ 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 35 本紙浪尺度逋用中國國家榡準（CNS ) A4洗格（21〇'乂297公褒Γ

Claims

經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 419775 A8 B8 C8 D8 ~、申請專利範圍 1- 一種用以形成環繞著支撐體並且固持一組基片的夾頭之一組密封體的密封組件，該密封組件包含： (a) 沿著該基片的週圍邊緣配置的一組密封膜片，該密封膜片具有一種共彤的密封表面；以及 (b) 用以在一種非密封位置，其中該密封膜片與該基片分離而在其間形成間隙，以及一種密封位e，_其中該瞋片的共形密封表面與該基片的週園邊緣形成一組密封體，之間致動該密封膜片的一組膜片致動器》 2. 依據申請專利範匯第1項的密封組件，具特徵於該膜片致動器包含一種電氣式、磁式、或者電磁式組件》 3. 依據申請専利範圍第1項的密封組件，具特徵於該膜片致動器包含⑴一組或者多組在該密封膜片之下的氣體、、孔口，以及（H)—組氣體控制器，用以調整_該等氣體孔口中的氣體壓力而導致該密封膜片在該非密封位置和該淹封位置之間移動。 4. 依據申請專利範圍第3項的密封組件，其中該夾頭包括具有供保持熱傳導流體在該基片之下的凹槽之一組靜電夾頭，並且萁中該氣體學制器調整氣體孔口中的氣體壓力而以足夠的力量將該密封膜片的共形表面壓抵住該基片以便與該基片形成一組密封體而不會從該等凹槽過度洩露熱傳導流體》_ 5. 依據申請專利範圍第3項的密封組件，具特徵於該密封膜片包含覆蓋該等氣體孔口的一種順從性薄膜，並且其中該氣體控制器包含一組氣體壓力控制器，用以將在該等氣 36 本紙張尺度適用中國國家標^ ( CNS ) A4規格（210X297公釐） n n n ^^1 n (請先閣讀背面之注項再填寫本頁) 、1T 線 419775 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 / - _ 體孔口的氣體壓力從密封構件是在該非密封位置的一種第一;壑力,調整至使得該順從性薄膜彎曲並且將其共形表面壓抵住該.基片的一種第二壓力。 6.依據申請專利範圍第3項的密封組件，具特： .! 密封膜片包含一組彈性構件，它具有⑴覆蓋該等氣體孔tT的一組頂蓋部份，以及〇i)保持在一點以致於經過該等氣體孔 D被施加的氣體壓力之調整導致該彈性構件彎曲並且殊減該頂蓋部份而接觸該基片之一組彎曲部份。 " 7.依據申請專利範圍第1項的密封組件，具特徵於該密封膜片包含顯著地抗拒侵蝕性處理氣體之侵蝕的聚合物所製成的一種順從性薄膜。 8. 一種用以形成在處理區域中環繞著支撐體並且固持一組基片的夾頭之密封體的方法，該方法包含的步驟有： (a) 提供具有延伸於該基片的週圍邊緣之下的密封表面之一組密封膜片：以及 (b) 在一種非密封位置、其中該密封表面與該基片分離而在其間形成間隙，以及一種密封位置，其中該密封表面與該基片的週圍邊緣彤成一組密封體，之間致動該密封膜片。 9. 依據申請專利範圍第8項的方法，具特徵於該密封膜片是利用一組電力或者磁力而被致動。 _1 〇.依據申請專利範團第方法•具特徵於該密封膜片覆蓋一組或者多組氣體？並且該密封膜片是利用施加氣體壓力經過該等氣體孔Α而被致動。 11.依據申請專利範圍^10項的方法，具特徵於該密封 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2H)X297公釐) ---- ------- - - n - - - I - n - - 線 i請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 419775 A8 B8 CS D8 申請專利範圍膜片包含具有覆蓋該等氣體孔□的一組頂蓋部份以及保持在一個點位匱之一組彎曲部份的一組彈性構件，並且一耝氣體壓力經過該等氣體孔口被施加而導致該彈性構件彎曲並且將其共形表面壓抵住該基片。 12_依據申諝專利範圍第1〇或者〗1項的方法，具特徵 . 於該夾頭包含具有供保持熱傳導流體在該基片之下的凹槽之一組靜電夾頭•並且一組足夠的氣體壓力被施加於該等氣體孔口中而將該密封膜片的共形表面壓抵住該基片的週圍邊緣而不會從該等凹槽過度洩露熱傳導流體》 1 ^^^1 —^^ '—1— II - I n I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部中央揲準局貝工消费合作社印装 8 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）