TW202121578A - 低溫靜電吸盤 - Google Patents

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尤甘南達 薩羅德比許瓦那
史蒂芬Ｅ 巴巴揚
史蒂芬唐納德 普勞蒂
艾拉羅 加西亞德哥羅多
安德列亞斯 史密德
安德魯安東因 紐杰姆
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Abstract

本文描述之實施例涉及基板支撐組件，其能使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作，從而使設置於基板支撐組件上之基板維持在適合進行處理之低處理溫度下，同時使製程腔室的其他表面維持在不同的溫度下。基板支撐組件包括靜電吸盤(ESC)、ESC底座組件及設施板，ESC底座組件耦接至該ESC，且具有設置於ESC底座組件中之底座通道，且設施板具有設置於該設施板中之設施通道。設施板包括板部分及壁部分。板部分耦接至ESC底座組件，且壁部分由密封組件耦接至ESC。由ESC、ESC底座組件、設施板的板部分、設施板的壁部分及密封組件界定真空區域。

Description

低溫靜電吸盤
一般而言，本揭示內容之實施例與半導體製造有關，且更具體而言，與能夠使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作之基板支撐組件有關。
可靠地生產奈米和更小的特徵是半導體裝置的下一代非常大規模整合(VLSI)和超大規模整合(ULSI)的關鍵技術挑戰之一。然而，隨著電路技術極限的不斷提高，VLSI和ULSI互連技術的尺寸不斷縮小，對處理能力提出了額外的要求。在基板上可靠地形成閘極結構對於VLSI和ULSI的成功以及對提高電路密度和個別基板和晶粒品質的持續努力至關重要。
為了降低製造成本，整合晶片(IC)製造商要求處理的每一矽基板具有更高的生產量以及更好的裝置良率和效能。當前開發中正在探索的用於下一代裝置的某些製造技術需要在低溫下進行處理。乾式反應性離子蝕刻均勻維持在低溫下的基板使離子能夠以減少的自發蝕刻轟擊設置在基板上的材料的面向上表面，從而形成具有光滑、垂直側壁的溝槽。此外，在低溫下可改善蝕刻一種材料對另一種材料的選擇性。舉例而言，隨著溫度降低，矽(Si)與二氧化矽(SiO2 )之間的選擇性呈指數增長。
因此，需要一種適用於低溫之改良的基板支撐組件。
在一個實施例中，提供基板支撐組件。基板支撐組件包括靜電吸盤(ESC)，靜電吸盤(ESC)具有支撐表面及底部表面，底部表面與支撐表面相對。ESC具有設置於該ESC中之吸附電極及一或多個電阻式加熱器。ESC底座組件耦接至ESC，ESC底座組件具有底座通道設置於ESC底座組件中。設施板具有設置於設施板中之設施通道。設施板包括板部分及壁部分。板部分耦接至ESC底座組件且壁部分由密封組件耦接至ESC。由ESC、ESC底座組件、設施板的板部分、設施板的壁部分及密封組件界定真空區域。
在另一個實施例中，提供基板支撐組件。基板支撐組件包括靜電吸盤(ESC)，靜電吸盤(ESC)具有支撐表面及底部表面，底部表面與支撐表面相對。ESC具有設置於該ESC中之一吸附電極及一或多個電阻式加熱器。ESC底座組件耦接至ESC，ESC底座組件具有底座通道設置於ESC底座組件中。底座通道具有底座入口流體連通加套的底座入口管，加套的底座入口管被設置穿過設施板，絕緣體板耦接至設施板，且接地板耦接至絕緣體板。底座通道具有底座出口流體連通加套的底座出口管，加套的底座出口管被設置穿過設施板、絕緣體板及接地板。設施板包括板部分及壁部分。板部分由一或多個第一螺釘組件耦接至ESC底座組件，且壁部分由密封組件耦接至ESC。設施板具有設施通道設置於設施板中。密封組件包括聚四氟乙烯(PTFE)主體，所述聚四氟乙烯(PTFE)主體具有螺旋彈簧設置於聚四氟乙烯(PTFE)主體中。由ESC、ESC底座組件、設施板的板部分、設施板的壁部分及密封組件界定真空區域。
在又另一實施例中，提供製程腔室。製程腔室包括腔室主體，腔室主體具有界定處理區域之壁及蓋體。基板支撐組件設置於處理區域中。基板支撐組件包括靜電吸盤(ESC)，靜電吸盤(ESC)具有支撐表面及底部表面，底部表面與支撐表面相對。ESC具有設置於該ESC中之一吸附電極及一或多個電阻式加熱器。ESC底座組件耦接至ESC，ESC底座組件具有底座通道設置於ESC底座組件中。設施板具有設置於設施板中之設施通道。設施板包括板部分及壁部分。板部分耦接至ESC底座組件且壁部分由密封組件耦接至ESC。由ESC、ESC底座組件、設施板的板部分、設施板的壁部分及密封組件界定真空區域。
本文描述之實施例提供基板支撐組件，其能使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作，從而使設置於基板支撐組件上之基板維持在適合進行處理之低處理溫度下，同時使製程腔室的其他表面維持在不同的溫度下。低處理溫度(即，基板的溫度)欲指稱低於攝氏-20度之溫度。
儘管下文在蝕刻製程腔室中描述基板支撐組件，但基板支撐組件可用在其他類型的電漿製程腔室中，例如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子佈植腔室等以及處理需要將基板維持在低處理溫度之其他系統。
第1圖是具有基板支撐組件101的示範性電漿製程腔室100的橫截面示意視圖，所示之電漿製程腔室100被配置成蝕刻腔室。可將基板支撐組件101用於其他類型的電漿製程腔室中，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佈植腔室等，還有期望在低處理溫度下均勻地維持表面或工件(如基板124)的能力之其他系統。乾式反應性離子蝕刻維持在低處理溫度的基板124使離子能夠以減少的自發蝕刻轟擊設置在基板124上的材料的面向上的表面，從而形成具有光滑、垂直側壁的溝槽。舉例而言，減少在均勻維持於低處理溫度下設置於基板124上之低k介電材料的孔隙中之離子擴散，同時離子繼續轟擊低k介電材料的面向上表面以形成具有光滑、垂直側壁之溝槽。此外，在低處理溫度下，可改善蝕刻一種材料對另一種材料的選擇性。例如，隨著溫度降低，矽(Si)和二氧化矽(SiO2 )之間的選擇性呈指數增長。
電漿製程腔室100包括腔室主體102，腔室主體102具有封閉處理區域110之側壁104、底部106和蓋體108。注射設備112耦接至腔室主體102的側壁104及/或蓋體108。氣體分配盤114耦接至注射設備112以允許將製程氣體提供到處理區域110中。注射設備112可為一或多個噴嘴或入口埠，或替代地為噴灑頭。可透過在腔室主體102的側壁104或底部106中形成的排放埠116，從處理區域110移除製程氣體以及任何處理副產物。排放埠116耦接至泵送系統140，泵送系統140包括用於控制處理區域110內真空水平的節流閥和泵。
可賦予製程氣體能量，以在處理區域110內形成電漿。可藉由將RF功率電容性或電感性地耦接至製程氣體來賦予製程氣體能量。在可與本文所述的其他實施例組合的實施例中，如第1圖中所描繪，複數個線圈118設置於電漿製程腔室100的蓋體108上方，並透過匹配電路120耦接至RF功率源122。
基板支撐組件101設置於注射設備112下方之處理區域110中。基板支撐組件101包括ESC 103及ESC底座組件105。ESC底座組件105耦接至ESC 103及設施板107。由接地板111支撐的設施板107經配置以便於與基板支撐組件101的電性連接、冷卻、加熱和氣體連接。由製程腔室的底部106支撐接地板111。絕緣體板109使設施板107與接地板111之間絕緣。
ESC底座組件105包括底座通道416(顯示於第4A至4D圖中)，底座通道416耦接至低溫冷卻器117。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，低溫冷卻器117透過底座入口導管123並透過底座出口導管125流體連通底座通道416，使得ESC底座組件105維持在預定的低溫下，底座入口導管123連接至底座通道416的入口254 (顯示於第2A及2B圖中)，底座出口導管125連接至底座通道416的出口256 (顯示於第2A及2B圖中)。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，低溫冷卻器117耦接至介面盒(interface box)以控制底座流體的流速。底座流體可包括可維持低於攝氏-50度的低溫之材料。低溫冷卻器117提供底座流體，該底座流體循環透過ESC底座組件105的底座通道416。流經底座通道416的底座流體使ESC底座組件105能夠維持於低溫，這有助於控制ESC 103的側向溫度分佈，使得設置在ESC 103上的基板124均勻地維持於低處理溫度。在可在本文描述的其他實施例中組合的一個實施例中，低溫冷卻器117是單級(single-stage)冷卻器，可操作以維持低於攝氏約-50度之低溫。在可在本文描述的其他實施例中組合的另一個實施例中，低溫冷卻器117是兩級(two-stage)冷卻器以利用兩級冷卻器內部的致冷劑，從而使底座流體維持在低於攝氏-50度的低溫下。
設施板107包括設施通道234 (顯示於第2A及2B圖中)，設施通道234耦接至冷卻器119。冷卻器119透過設施入口導管127並透過設施出口導管129流體連通設施通道234，使得設施板107維持於預定的環境溫度，設施入口導管127連接設施通道234的入口240 (顯示於第2A及2B圖中)，設施出口導管129連接設施通道234的出口242 (顯示於第2A及2B圖中)。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，低溫冷卻器117耦接至介面盒以控制設施流體的流速。設施流體可包括可將環境溫度維持在攝氏約-10度到攝氏約60度之間的材料。冷卻器119提供設施流體，設施流體透過設施板107的設施通道234循環。流經設施通道234的設施流體使設施板107能夠維持於預定的環境溫度，這有助於將絕緣體板109維持於預定的環境溫度。
ESC 103具有支撐表面130和相對於支撐表面130的底部表面132。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，ESC 103由陶瓷材料製成，例如氧化鋁(Al2 O3 )、氮化鋁(AlN)或其他合適的材料。替代地，ESC 103可由聚合物製成，例如聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚芳基醚酮等。
ESC 103包括吸附電極126，吸附電極126設置於ESC 103中。吸附電極126可被配置為單極或雙極電極，或其他合適的佈置。吸附電極126透過RF濾波器和設施板107耦接至吸附功率源134，吸附功率源134提供DC功率以將基板124以靜電方式固定到ESC 103的支撐表面130。RF濾波器防止利用RF功率以在電漿製程腔室100內形成電漿(未示出)，以免損壞電性儀器或在腔室外部產生電性危害。
ESC 103包括一或多個電阻式加熱器128，電阻式加熱器128嵌設於ESC 103中。電阻式加熱器128用於將ESC 103的溫度升高至適於處理設置在支撐表面130上的基板124之低處理溫度。電阻式加熱器128透過設施板107和RF濾波器耦接至加熱器功率源136。RF濾波器防止利用RF功率以在電漿製程腔室100內形成電漿(未示出)，以免損壞電性儀器或在腔室外部產生電性危害。加熱器功率源136可向電阻式加熱器128提供500瓦或更多的功率。加熱器功率源136包括控制器(未示出)，控制器用於控制加熱器功率源136的操作，所述操作通常設定為將基板124加熱至預定的低溫。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，電阻式加熱器128包括複數個側向分離的加熱區，其中控制器使電阻式加熱器128的至少一個區相對於位在一或多個其他區中之電阻式加熱器128優先被加熱。舉例而言，電阻式加熱器128可同心地佈置在複數個分離的加熱區中。電阻式加熱器128將基板124維持在適於處理的低處理溫度下。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，低處理溫度低於攝氏約-20度。舉例而言，低處理溫度介於攝氏約-20度至攝氏約-150度之間。
基板支撐組件101可包括一或多個探針，所述探針設置於基板支撐組件101中。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，一或多個低溫光學探針組件500 (顯示於第5A至5D圖中)耦接探針控制器138。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，各低溫光學探針512的探針尖端516設置於ESC 103中(如第5B圖所示)或設置於ESC 103的表面處 (如第5A圖所示)，以測定ESC 103的溫度。在可與本文描述的其他實施例組合的另一個實施例中，各低溫光學探針512的探針尖端516設置於ESC底座組件105中(如第5C圖所示)，以基於ESC底座組件105的溫度來校準基板的溫度。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，各低溫光學探針組件500對應於電阻式加熱器128的複數個側向分離的加熱區的一區，其中低溫光學探針量測ESC 103的每一區的溫度。探針控制器138耦接至加熱器功率源136，使得電阻式加熱器128的各區基於溫度量測值被獨立地加熱以使ESC 103的側向溫度分佈實質均勻，從而使設置於ESC 103上的基板124均勻地維持於低處理溫度。
第2A及2B圖是示範性基板支撐組件101的橫截面示意視圖，基板支撐組件101使ESC 103能夠進行低溫操作，從而使設置於其上的基板124維持於低處理溫度。ESC 103耦接至ESC底座組件105。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，ESC 103由接合層202固定至ESC底座組件105。接合層202可包括有機或無機材料。在可與本文描述的其他實施例組合的一些實施例中，接合層202可包括環氧樹脂或金屬材料。吸附電極126經由第一絕緣線204耦接至吸附功率源134，穿過設施板107的下絕緣體212和ESC底座組件105的上絕緣體214中的第一孔208來設置第一絕緣線204。一或多個電阻式加熱器128經由第二絕緣線206耦接至加熱器功率源136，穿過設施板107的下絕緣體212和ESC底座組件105的上絕緣體214中的第二孔210來設置第二絕緣線206。
設施板107包括板部分229及壁部分230。ESC底座組件105的板部分229由一或多個第一螺釘組件220耦接至設施板107，使得ESC底座組件105與設施板107之間存在真空區域222。所述一或多個第一螺釘組件220中的每一者包括螺栓224，螺栓224穿過與設施板107接觸的熱阻斷件227、一或多個Belleville墊圈226、及設施板107而***ESC底座組件105的螺紋孔228。熱阻斷件227與設施板107接觸以提供與維持於低溫的ESC底座組件105之熱絕緣。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，熱阻斷件227包括含聚醯胺-醯亞胺(PAI)材料或含聚醯亞胺(PI)材料。預先裝載一或多個Belleville墊圈226及螺栓224，使得設施板107被迫抵靠ESC底座組件105。在一些實施例中，如第2C圖所示，螺釘護蓋261在螺栓224上方耦接至設施板107，使得在一或多個第一螺釘組件220中之每一者之間維持真空絕緣區域263。螺釘護蓋261藉由O形環267耦接至設施板107，以維持真空絕緣區域263中的壓力且使一或多個第一螺釘組件220中之每一者與設施板107熱性絕緣。
設施板107包括壁部分230，壁部分230藉由密封組件232耦接至ESC 103。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，設施板107的下絕緣體212經由密封組件232來維持真空區域222。藉由密封組件232耦接至ESC的壁保護了ESC底座組件105的材料免於潛在地與製程氣體接觸而剝落。由ESC 103、ESC底座組件105、設施板107和密封組件232來界定真空區域222。真空區域222防止冷卻板背側上的凝結，防止製程氣體藉由具有獨立於處理區域110的壓力之壓力而進入基板支撐組件101，並在ESC底座組件105與設施板107之間提供熱性絕緣。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，設施板107包括含鋁材料。
設施板107的設施通道234在設施板中加工，並與護蓋238焊接。設施通道234的入口240與穿過絕緣體板109及接地板111而設置之入口管244流體連通。設施通道234的出口242與穿過絕緣體板109及接地板111而設置的出口管246流體連通。入口管244和出口管246連接到具有連接入口250及連接出口252的連接件248，連接入口250連接到設施入口導管127，且連接出口252連接到設施出口導管129。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，連接248、入口管244和出口管246可包括絕緣材料，例如含陶瓷材料。
在第4A至4D圖中更詳細描述之ESC底座組件105的底座通道416包括底座通道416的入口254，入口254與穿過設施板107、絕緣體板109和接地板111而設置之加套的入口管258流體連通。底座通道416的出口256與穿過設施板107、絕緣體板109和接地板111而設置之加套的出口管260流體連通。加套的入口管258和加套的出口管260連接到介面區塊270。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，介面區塊270、加套的入口管258和加套的出口管260包括絕緣材料，例如含陶瓷材料。加套的入口管258包括流體入口通道266和真空通道262。加套的出口管260包括流體出口通道268和真空通道264。介面區塊270包括底座入口272、真空通道276、底座出口274和真空通道278。底座入口272連接到底座入口導管123，且底座出口274連接到底座出口導管125。真空通道276連接到與真空源284流體連通的真空導管280，且真空通道278連接到與真空源284流體連通的真空導管282。將真空源284耦接至真空區域222使得能夠獨立於處理區域110的壓力而維持真空區域222中之壓力。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，流體入口通道266和流體出口通道268藉由密封組件232耦接至ESC底座組件105，以維持真空區域222中的壓力。
基板支撐組件101也包括一或多個升降銷組件286以用於容納升降銷(未示出)，以將基板124升高到ESC 103的支撐表面130之上，以便於機器自動地傳送進出電漿製程腔室100。一或多個升降銷組件286中之每一者包括穿過ESC 103、ESC底座組件105、設施板107、絕緣體板109和接地板111而設置的升降銷導引件288。穿過ESC底座組件105而設置之升降銷導引件288的部分290被將升降銷導引件288保持在適當位置的螺紋襯套292包圍。升降銷導引件288藉由密封組件232耦接至ESC 103，以維持腔室真空和絕緣真空分離。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，ESC 103包括一或多個氣體通路以用於將背側熱傳送氣體(例如，氦)提供給在基板124與ESC 103的支撐表面130之間界定的間隙空間。穿過ESC 103、ESC底座組件105、設施板107、絕緣體板109和接地板111而設置一或多個氣體通路中之每一者。一或多個氣體通路中之每一者藉由密封組件232耦接至ESC 103，以維持真空區域222中之壓力。
如第2B圖所示，設施板107包括設置於絕緣體板109與設施板107之間的凹陷部分296和密封件294。耦接至設施板107之絕緣體板109的表面205與設施板107共形。凹陷部分296和絕緣體板109提供設施板107之減小的厚度201和絕緣體板109之增加的厚度203。設施板107之減小的厚度201和絕緣體板109之增加的厚度203減少了穿過設施板107的下絕緣體212中的第一孔208設置之第一絕緣線204的長度及穿過絕緣體板109設置之線204的長度。減少穿過第一孔208設置之第一絕緣線204的長度可降低RF熱設施板107的第一孔208中的電弧電位，該電位來自藉由吸附功率源134提供給第一絕緣線204的電壓。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，絕緣體板109的外部分269包含與絕緣體板109的內部分271的材料不同之材料。外部分269可包括含氧化鋁(AlO2 )材料，且絕緣體板109的內部分271可包括含聚苯乙烯材料。
第3圖是根據實施例的密封組件232之示意視圖。儘管第3圖將密封組件232繪示為面密封(face seal)，本文所述的實施例可包含具有聚四氟乙烯(PTFE)主體的活塞(亦即，徑向)密封或金屬密封。本文所述的密封用於在攝氏約-260度至攝氏約290度之間的溫度下密封真空區域222。如第3圖中所示之密封組件232包括具有設置在密封組件232中的彈簧304之PTFE主體302。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，彈簧304包括含不鏽鋼材料、含鎳合金材料、含鎳-鉻合金材料和含鈷-鉻-鎳-鉬合金材料。密封組件232允許在低溫下密封ESC 103。可在攝氏約-260度至攝氏約290度之間的溫度下操作PTFE主體302，所述PTFE主體302具有設置於其中之彈簧。
第4A及4B圖是ESC底座組件105的橫截面示意視圖，ESC底座組件105具有耦接至底座通道板404的ESC底座402。ESC底座402包含與ESC 103的熱膨脹係數實質匹配的材料。ESC底座402可包括含鉬材料或含碳纖維材料。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，底座通道板404由含鋁材料組成。底座通道板404包含ESC底座組件105的底座通道416。在底座通道板404中加工底座通道416並與護蓋420接合、焊接或銅焊底座通道416。底座通道416的入口254與加套的入口管258流體連通，且底座通道416的出口256與加套的出口管260流體連通。ESC底座402經由一或多個第二螺釘組件408耦接至底座通道板404。在一個實施例中，如第4A圖中所示，ESC底座402由其間的導熱墊片406耦接至底座通道板404，以維持ESC底座402與底座通道板404之間界定之熱傳導率。在另一實施例中，如第4B圖中所示，不包含導熱墊片406。一或多個第二螺釘組件408中之每一者包括螺栓410，螺栓410穿過一或多個Belleville墊圈412和ESC底座402而***ESC底座402的螺紋孔414。預先裝載一或多個Belleville墊圈412和螺栓410，從而使底座通道板404被迫抵靠ESC底座402。
第4C圖是具有ESC底座402的ESC底座組件105之橫截面示意視圖，ESC底座402具有底座通道416。ESC底座402包括含鉬材料或含碳纖維材料，以實質匹配ESC 103的熱膨脹係數。在ESC底座402中加工底座通道416並與護蓋420接合、焊接或銅焊底座通道416。底座通道416的入口254與加套的入口管258流體連通，且底座通道416的出口256與加套的出口管260流體連通。
第4D圖是具有ESC底座402的ESC底座組件105之橫截面示意視圖，ESC底座402具有底座通道416。ESC底座402包括含鉬材料或含碳纖維材料，以實質匹配ESC 103的熱膨脹係數。底座通道416是設置在ESC底座402中加工之空間424中之線圈。底座通道416的入口254與加套的入口管258流體連通，且底座通道416的出口256與加套的出口管260流體連通。
第4E圖是第2B圖之基板支撐組件101的周邊部分之橫截面示意視圖。ESC底座402包括對真空區域222暴露的凹槽426。凹槽426包括設置在凹槽426中的RF墊圈428。設施板107的板部分229包括凹槽430，凹槽430具有設置在凹槽430中的RF墊圈432。當ESC底座402和底座通道板404與設施板107熱性絕緣時，RF墊圈432維持底座通道板404與設施板107之間的RF連接性。相似地，當ESC底座402和底座通道板404可藉由第4A及4E圖中所示之實施例中之熱介面406進行熱性傳導時，RF墊圈428在底座通道板404與ESC底座402之間維持電性、RF連接性。
第5A至5C圖是具有一或多個低溫光學探針組件500 (示於第5D圖中)之一者的示範性基板支撐組件101之示意性橫截面示意視圖。各低溫光學探針組件500包括連接到探針控制器138之光纖510。各低溫光學探針組件500包括設置在絕緣體板109中之裝設殼體502和設置在絕緣體板109及設施板107中之探針殼體504。裝設殼體502由穿過裝設殼體502並***絕緣體板109的螺紋孔508之探針裝設螺栓506耦接至探針殼體504，從而迫使探針組件500抵靠設施板107。光纖510連接到設置在探針殼體504中的低溫光學探針512。探針殼體504包括彈簧514，以提供用於低溫光學探針512的垂直移動，使得低溫光學探針512的探針尖端516經配置以接觸ESC 103。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，探針尖端516在不穿透表面的情況下接觸ESC 103。在可與本文所述的其他實施例組合的另一個實施例中，如第5B圖中所示，探針尖端516設置在ESC 103內。在設施板107中，螺紋帽518圍繞探針殼體504。螺紋帽518的內部分520由內密封件522耦接至探針殼體504。內密封件522允許探針尖端516維持與ESC 103的接觸。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，內密封件522為密封組件232。在可與本文所述的其他實施例組合的另一個實施例中，內密封件522為彈性體密封件。在可與本文描述的其他實施例組合的又一實施例中，內密封件522為O形環。螺紋帽518的外部分524由外密封件526耦接至設施板107。外密封件526將探針殼體504從真空區域222密封。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，外密封件526為O形環。
總而言之，提供了基板支撐組件，所述基板支撐組件能夠使ESC進行低溫操作，使得設置於其上的基板維持在低處理溫度，同時將製程腔室的其他表面維持在不同的溫度。基板支撐組件設置在製程腔室中，包括ESC 103、ESC底座組件105及絕緣體板109，ESC底座組件105耦接至ESC 103和設施板107，而絕緣體板109耦接至接地板111。流經耦接至ESC 103的ESC底座組件105之底座通道的底座流體結合電阻式加熱器128使ESC底座組件105能夠被維持在預定的低溫，這有助於控制ESC 103的側向溫度分佈，使得設置於ESC 103上的基板124均勻地維持在低處理溫度下。流經設施板107的設施通道234之設施流體使設施板107能夠維持在環境溫度下，這有助於將絕緣體板109和接地板111維持在環境溫度下。
雖然前述內容係針對本揭示內容之實例，但可在不脫離本揭示內容基本範疇下設計出本揭示內容的其他及進一步實例，且本揭示內容之範疇由以下申請專利範圍來決定。
100:電漿製程腔室 101:基板支撐組件 102:腔室主體 103:靜電吸盤(ESC) 104:側壁 105:ESC底座組件 106:底部 107:設施板 108:蓋體 109:絕緣體板 110:處理區域 111:接地板 112:注射設備 114:氣體面板 116:排放埠 117:低溫冷卻器 118:線圈 119:冷卻器 120:匹配電路 122:RF功率源 123:底座入口管道 124:基板 125:底座出口管道 126:吸附電極 127:設施入口管道 128:電阻式加熱器 129:設施出口管道 130:支撐表面 132:底部表面 134:吸附功率源 136:加熱器功率源 138:探針控制器 140:泵送系統 201:厚度 202:接合層 203:厚度 204:第一絕緣線 205:表面 206:第二絕緣線 208:第一孔 210:第二孔 212:下絕緣體 214:上絕緣體 220:第一螺釘組件 222:真空區域 224:螺栓 226:Belleville墊圈 227:熱中斷 228:螺紋孔 229:板部分 230:壁部分 232:密封組件 234:設施通道 238:護蓋 240:入口 242:出口 244:入口管 246:出口管 248:連接 250:連接入口 252:連接出口 254:入口 256:出口 258:加套的入口管 260:加套的出口管 261:螺釘護蓋 262:真空通道 263:真空絕緣區域 264:真空通道 266:流體入口通道 267:O形環 268:流體出口通道 269:外部分 270:介面區塊 271:內部分 272:底座入口 274:底座出口 276:真空通道 278:真空通道 280:真空通道 282:真空通道 284:真空源 286:升降銷組件 288:升降銷導引件 290:部分 292:螺紋襯套 294:密封 296:凹陷部分 302:PTFE主體 304:彈簧 402:ESC底座 404:底座通道板 406:導熱墊片 408:第二螺釘組件 410:螺栓 412:Belleville墊圈 414:螺紋孔 416:底座通道 420:護蓋 424:空間 426:凹槽 428:RF墊圈 430:凹槽 432:RF墊圈 500:低溫光學探針組件 502:裝設殼體 504:探針殼體 506:探針裝設螺栓 508:螺紋孔 510:光纖 512:低溫光學探針 514:彈簧 516:探針尖端 518:螺紋帽 520:內部分 522:內密封件 524:外部分 526:外密封件
因此，可詳細理解本揭示內容之上述特徵之方式，即可參照實施例更具體描述上文簡要概述之本揭示內容，其中一些實施例圖示於隨附圖式中。然而，請注意，附圖僅示出了示範性實施例，因此不應視為對範圍的限制，並可允許其他等效實施例。
第1圖是根據實施例的示範性電漿製程腔室之橫截面示意視圖。
第2A及2B圖是根據實施例的示範性基板支撐組件之橫截面示意視圖。
第2C圖是根據實施例的螺釘組件之示意視圖。
第3圖是根據實施例的密封組件之示意視圖。
第4A至4D圖是根據實施例的ESC底座組件之橫截面示意視圖。
第4E圖是根據實施例的示範性基板支撐組件的周邊部分之橫截面示意視圖。
第5A至5C圖是根據實施例的示範性基板支撐組件之橫截面示意視圖。
第5D圖是根據實施例的低溫光學探針組件之橫截面示意視圖。
為了便於理解，盡可能使用相同的元件符號來表示圖中共有的相同元件。可預期到一個實施例的元件和特徵可以有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
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
101:基板支撐組件
102:腔室主體
103:靜電吸盤(ESC)
104:側壁
105:ESC底座組件
106:底部
107:設施板
108:蓋體
109:絕緣體板
110:處理區域
111:接地板
112:注射設備
114:氣體面板
116:排放埠
117:低溫冷卻器
118:線圈
119:冷卻器
120:匹配電路
122:RF功率源
123:底座入口管道
124:基板
125:底座出口管道
126:吸附電極
127:設施入口管道
128:電阻式加熱器
129:設施出口管道
130:支撐表面
132:底部表面
134:吸附功率源
136:加熱器功率源
138:探針控制器
140:泵送系統
201:厚度
202:接合層
203:厚度
204:第一絕緣線
205:表面
206:第二絕緣線
208:第一孔
210:第二孔
212:下絕緣體
214:上絕緣體
220:第一螺釘組件
222:真空區域
224:螺栓
226:Belle ville墊圈
227:熱中斷
228:螺紋孔
229:板部分
230:壁部分
232:密封組件
234:設施通道
238:護蓋
240:入口
242:出口
244:入口管
246:出口管
248:連接
250:連接入口
252:連接出口
254:入口
256:出口
258:加套的入口管
260:加套的出口管
261:螺釘護蓋
262:真空通道
263:真空絕緣區域
264:真空通道
266:流體入口通道
267:O形環
268:流體出口通道
269:外部分
270:介面區塊
271:內部分
272:底座入口
274:底座出口
276:真空通道
278:真空通道
280:真空通道
282:真空通道
284:真空源
286:升降銷組件
288:升降銷導引件
290:部分
292:螺紋襯套
294:密封
296:凹陷部分
416:底座通道

Claims (20)

  1. 一種基板支撐組件，包含： 一靜電吸盤(electrostatic chuck；ESC)，具有一支撐表面及一底部表面，該底部表面與該支撐表面相對，該ESC具有設置於該ESC中之一吸附電極及一或多個電阻式加熱器； 一ESC底座組件，耦接至該ESC，該ESC底座組件具有一底座通道設置於該ESC底座組件中； 一設施板，具有一設施通道設置於該設施板中，該設施板包含一板部分及一壁部分，該板部分耦接至該ESC底座組件且該壁部分由一密封組件耦接至該ESC；以及 一真空區域，由該ESC、該ESC底座組件、該設施板的該板部分、該設施板的該壁部分及該密封組件所界定。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包含：一絕緣體板及一接地板，該絕緣體板耦接至該設施板，且該接地板耦接至該絕緣體板。
  3. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC底座組件由一接合層固定至該ESC。
  4. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC包含含氧化鋁(Al2 O3 )材料及/或含氮化鋁(AlN)材料。
  5. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC底座組件包含與ESC的熱膨脹係數實質上匹配之材料。
  6. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中具有一入口及一出口之該底座通道係以可操作性方式連接一低溫冷卻器，該低溫冷卻器透過一底座入口導管及一底座出口導管流體連通該底座通道，該底座入口導管連接該底座通道的該入口，且該底座出口導管連接該底座通道的該出口。
  7. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中具有一入口及一出口之該設施通道係以可操作性方式連接一冷卻器，該冷卻器透過一設施入口導管及一設施出口導管流體連通該設施通道，該設施入口導管連接該設施通道的該入口，且該設施出口導管連接該設施通道的該出口。
  8. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該密封組件包含一聚四氟乙烯(PTFE)主體，該聚四氟乙烯(PTFE)主體具有一螺旋彈簧設置於該聚四氟乙烯(PTFE)主體中，以在攝氏約-260度至攝氏約290度之間的溫度下密封該真空區域。
  9. 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該螺旋彈簧包含：含不鏽鋼、含鎳合金、含鎳-鉻合金及含鈷-鉻-鎳-鉬合金材料。
  10. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該真空區域包含一第一真空通道及一第二真空通道，該第一真空通道以可操作性方式連接一第一真空導管，該第一真空導管流體連通一真空源，且該第二真空通道以可操作性方式連接一第二真空導管，該第二真空導管流體連通該真空源，以獨立於一製程腔室的一處理區域之壓力而維持該真空區域中之真空壓力。
  11. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包含：一或多個探針組件，耦接至一探針控制器，各該一或多個探針組件包含一探針尖端。
  12. 如請求項11所述之基板支撐組件，其中該一或多個電阻式加熱器的一加熱器功率源連接至該探針控制器，該加熱器功率源具有一控制器。
  13. 一基板支撐組件，包含： 一靜電吸盤(ESC)，具有一支撐表面及一底部表面，該底部表面與該支撐表面相對，該ESC具有設置於該ESC中之一吸附電極及一或多個電阻式加熱器； 一ESC底座組件，耦接至該ESC，該ESC底座組件具有一底座通道設置於該ESC底座組件中，該底座通道具有一底座入口流體連通一加套的底座入口管，該加套的底座入口管被設置穿過一設施板，一絕緣體板耦接至該設施板，且一接地板耦接至該絕緣體板，該底座通道具有一底座出口流體連通一加套的底座出口管，該加套的底座出口管被設置穿過該設施板、該絕緣體板及該接地板； 該設施板包含一板部分及一壁部分，該板部分由一或多個螺釘組件耦接至該ESC底座組件，且該壁部分由一密封組件耦接至該ESC，該設施板具有一設施通道設置於該設施板中，該密封組件包含一聚四氟乙烯(PTFE)主體，該聚四氟乙烯(PTFE)主體具有一螺旋彈簧設置於該聚四氟乙烯(PTFE)主體中； 一真空區域，由該ESC、該ESC底座組件、該設施板的該板部分、該設施板的該壁部分及該密封組件所界定。
  14. 如請求項13所述之基板支撐組件，其中該螺旋彈簧包含：含不鏽鋼、含鎳合金、含鎳-鉻合金及含鈷-鉻-鎳-鉬合金材料。
  15. 如請求項13所述之基板支撐組件，其中各該一或多個螺釘組件包括一螺栓，該螺栓穿過一熱阻斷件、一Belleville墊圈及該設施板而***ESC底座組件之一螺紋孔內，該Belleville墊圈及螺栓迫使該設施板抵靠該ESC底座組件。
  16. 如請求項15所述之基板支撐組件，其中一螺釘護蓋於該螺栓上方耦接至該設施板。
  17. 一種製程腔室，包含： 一腔室主體，具有界定一處理區域之壁及蓋體； 一基板支撐組件，設置於該處理區域中，該基板支撐組件包含： 一靜電吸盤(electrostatic chuck；ESC)，具有一支撐表面及一底部表面，該底部表面與該支撐表面相對，該ESC具有設置於該ESC中之一吸附電極及一或多個電阻式加熱器； 一ESC底座組件，耦接至該ESC，該ESC底座組件具有一底座通道設置於該ESC底座組件中； 一設施板，具有一設施通道設置於該設施板中，該設施板包含一板部分及一壁部分，該板部分耦接至該ESC底座組件且該壁部分由一密封組件耦接至該ESC；以及 一真空區域，由該ESC、該ESC底座組件、該設施板的該板部分、該設施板的該壁部分及該密封組件所界定。
  18. 如請求項17所述之基板支撐組件，進一步包含：一絕緣體板及一接地板，該絕緣體板耦接至該設施板，且該接地板耦接至該絕緣體板。
  19. 如請求項17所述之基板支撐組件，其中該ESC包含含氧化鋁(Al2 O3 )材料及/或含氮化鋁(AlN)材料。
  20. 如請求項17所述之基板支撐組件，其中該ESC底座組件包含：含鉬或含碳纖維材料。
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