TWI737059B - 低溫靜電吸盤 - Google Patents
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Abstract
本文所述實施例相關於一種基板支撐組件，該基板支撐組件能夠使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作，使得設置於其上的基板維持在適用於處理的低溫處理溫度，同時將處理腔室的其他表面維持在不同的溫度。該基板支撐組件包含：靜電吸盤(ESC)，耦合至該ESC的ESC底座組件，具有設置於該ESC底座組件中的底座通道，及具有設置於設施板中的設施通道的設施板。設施板包含板部分及壁部分。該板部分耦合至該ESC底座組件且該壁部分使用密封組件耦合至該ESC。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、及該密封組件來界定真空區域。
Description
本揭示案的實施例一般相關於半導體製造，且更特定地相關於能夠使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作的基板支撐組件。
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一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。另外，可在低溫下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。
因此，需要一種適用於低溫的改善的基板支撐組件。
在一個實施例中，提供一種基板支撐組件。該基板支撐組件包含：靜電吸盤(ESC)，該ESC具有支撐表面及相對於該支撐表面的底部表面。該ESC具有夾具電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器。ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的底座通道。設施板具有設置於該設施板中的設施通道。該設施板包含板部分及壁部分。該板部分耦合至該ESC底座組件且該壁部分使用密封組件耦合至該ESC。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、及該密封組件來界定真空區域。
在另一實施例中，提供一種基板支撐組件。該基板支撐組件包含：靜電吸盤(ESC)，該ESC具有支撐表面及相對於該支撐表面的底部表面。該ESC具有夾具電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器。ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的底座通道。該底座通道具有與穿過設施板設置的夾套底座入口管流體連通的底座入口、耦合至該設施板的絕緣體板、及耦合至該絕緣體板的接地板。該底座通道具有與穿過該設施板、該絕緣體板、及該接地板設置的夾套底座出口管流體連通的底座出口。該設施板包含板部分及壁部分。該板部分使用一或更多個第一螺釘組件耦合至該ESC底座組件，且該壁部分使用密封組件耦合至該ESC。該設施板具有設置於該設施板中的設施通道。該密封組件包含聚四氟乙烯(PTFE)主體，該PTFE主體具有設置於該PTFE主體中的螺旋彈簧。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、及該密封組件來界定真空區域。
在又一實施例中，提供一種處理腔室。該處理腔室包含：腔室主體，該腔室主體具有界定處理區域的壁及蓋。基板支撐組件設置於該處理區域中。該基板支撐組件包含：靜電吸盤(ESC)，該ESC具有支撐表面及相對於該支撐表面的底部表面。該ESC具有夾具電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器。ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的底座通道。設施板具有設置於該設施板中的設施通道。該設施板包含板部分及壁部分。該板部分耦合至該ESC底座組件且該壁部分使用密封組件耦合至該ESC。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、及該密封組件來界定真空區域。
本文所述的實施例提供了一種基板支撐組件，該基板支撐組件能夠使靜電吸盤(ESC)進行低溫操作，使得設置在其上的基板維持在適於處理的低溫處理溫度下，同時處理腔室的其他表面維持在不同的溫度下。低溫處理溫度(亦即，基板溫度)意指小於攝氏-20度的溫度。
儘管下文在蝕刻處理腔室中描述基板支撐組件，基板支撐組件可用在其他類型的電漿處理腔室中，例如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子植入腔室等以及處理需要將基板維持在低溫處理溫度的其他系統。
圖1是具有基板支撐組件101的示範性電漿處理腔室100的橫截面示意視圖，展示為配置成蝕刻腔室。基板支撐組件101可用於其他類型的電漿處理腔室中，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、和離子植入腔室等，以及在低溫處理溫度下均勻地維持表面或工件(例如基板124)的能力是理想的其他系統。乾式反應性離子蝕刻維持在低溫處理溫度的基板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。例如，減少了離子在均勻維持在低溫處理溫度下設置於基板124上的低介電常數介電材料的孔隙中的擴散，同時離子繼續轟擊低介電常數介電材料的面向上表面以形成具有光滑、垂直側壁的溝槽。另外，在低溫處理溫度下，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。
電漿處理腔室100包含腔室主體102，腔室主體102具有側壁104、底部106和蓋108以封閉處理區域110。注射設備112耦合到腔室主體102的側壁104及/或蓋108。氣體面板114耦合至注射設備112以允許將處理氣體提供到處理區域110中。注射設備112可為一或更多個噴嘴或入口埠，或替代地為噴頭。透過在腔室主體102的側壁104或底部106中形成的排氣埠116，從處理區域110移除處理氣體以及任何處理副產物。排氣埠116耦合至泵送系統140，泵送系統140包含用於控制處理區域110內真空水平的節流閥和泵。
可將處理氣體賦能以在處理區域110內形成電漿。可藉由將RF功率電容性或電感性地耦合到處理氣體來將處理氣體賦能。在可與本文所述的其他實施例組合的實施例中，如圖1中所描繪，複數個線圈118設置於電漿處理腔室100的蓋108上方，並透過匹配電路120耦合至RF功率源122。
基板支撐組件101設置在注射設備112下方的處理區域110中。基板支撐組件101包含ESC 103和ESC底座組件105。ESC底座組件105耦合至ESC 103和設施板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、冷卻、加熱和氣體連接。接地板111由處理腔室的底部106支撐。絕緣體板109使設施板107與接地板111絕緣。
ESC底座組件105包含耦合至低溫冷卻器117的底座通道416(在圖4A-圖4D中展示)。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經由連接到底座通道416的入口254(如圖2A和圖2B中所展示)的底座入口管道123和經由連接到底座通道416的出口256(如圖2A和圖2B中所展示)的底座出口管道125與底座通道416流體連通，使得ESC底座組件105維持在預定的低溫。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耦合至介面盒以控制底座流體的流動率。底座流體可包含可維持小於攝氏-50度的低溫的材料。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均勻地維持於低溫處理溫度。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是單級冷卻器，可操作以將低溫維持在小於約攝氏-50度。在可在本文描述的其他實施例中組合的另一實施例中，低溫冷卻器117是兩級冷卻器以利用兩級冷卻器內部的製冷劑，從而使底座流體維持在低於攝氏-50度的低溫下。
設施板107包含耦合至冷卻器119的設施通道234(在圖2A和圖2B中展示)。冷卻器119經由連接至設施通道234的入口240(在圖2A和圖2B中展示)及經由連接至設施通道234的出口242(在圖2A和圖2B中展示)與設施通道234流體連通，使得設施板107維持於預定的環境溫度。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耦合至介面盒以控制設施流體的流動率。設施流體可包含可維持在約攝氏-10度到約攝氏60度之間的環境溫度的材料。冷卻器119提供被循環透過設施板107的設施通道234的設施流體。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包含設置在ESC 103中的夾具電極126。夾具電極126可被配置為單極或雙極電極，或其他合適的佈置。夾具電極126透過RF濾波器和設施板107耦合到夾具功率源134，夾具功率源134提供DC功率以將基板124靜電固定到ESC 103的支撐表面130。RF濾波器防止利用RF功率以在電漿處理腔室100內形成電漿(未展示)，以免損壞電性儀器或在腔室外部產生電性危害。
ESC 103包含嵌入ESC 103中的一或更多個電阻性加熱器128。電阻性加熱器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的低溫處理溫度。電阻性加熱器128透過設施板107和RF濾波器耦合至加熱器功率源136。RF濾波器防止利用RF功率以在電漿處理腔室100內形成電漿(未展示)，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可向電阻性加熱器128提供500瓦或更多的功率。加熱器功率源136包含控制器(未展示)以用於控制加熱器功率源136的操作，通常設置該操作以將基板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，電阻性加熱器128包含複數個側向分離的加熱區，其中控制器使電阻性加熱器128的至少一個區相對於位於一或更多個其他區中的電阻性加熱器128優先被加熱。例如，電阻性加熱器128可同心地佈置在複數個分離的加熱區中。電阻性加熱器128將基板124維持於適於處理的低溫處理溫度。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，低溫處理溫度小於約攝氏-20度。例如，低溫處理溫度在約攝氏-20度到約攝氏-150度之間。
基板支撐組件101可包含設置於基板支撐組件101中的一或更多個探針。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，一或更多個低溫光學探針組件500(如圖5A-圖5D中所展示)與探針控制器138耦合。在可與本文所述的其他實施例組合的一個實施例中，每一低溫光學探針512的探針尖端516設置在ESC 103的表面中(如圖5B中所展示)或在ESC 103的表面處(如圖5A中所展示)以確定ESC 103的溫度。在可與本文描述的其他實施例組合的另一實施例中，每一低溫光學探針512的探針尖端516設置在ESC底座組件105中(如圖5C中所展示)，以基於ESC底座組件105的溫度來校準基板溫度。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，每一低溫光學探針組件500對應於電阻性加熱器128的複數個側向分離的加熱區的一區，其中低溫光學探針512量測ESC 103的每一區的溫度。探針控制器138耦合到加熱器功率源136，使得電阻性加熱器128的每一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均勻地維持於低溫處理溫度。
圖2A和圖2B是示範性基板支撐組件101的橫截面示意視圖，使ESC 103能夠進行低溫操作，從而使設置於其上的基板124維持於低溫處理溫度。ESC 103耦合至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使用接合層202固定至ESC底座組件105。接合層202可包含有機或無機材料。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可包含環氧樹脂或金屬材料。夾具電極126經由第一絕緣線204耦合至夾具功率源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。一或更多個電阻性加熱器128經由第二絕緣線206耦合至加熱器功率源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包含板部分229和壁部分230。設施板107的板部分229使用一或更多個第一螺釘組件220耦合至ESC底座組件105，從而使ESC底座組件105及設施板107之間存在真空區域222。一或更多個第一螺釘組件220之每一者包含螺栓224，螺栓224穿過接觸設施板107的熱中斷227、一或更多個Belleville墊圈226、及設施板107而***ESC底座組件105的螺紋孔洞228。熱中斷227與設施板107接觸以提供與維持於低溫的ESC底座組件105的熱絕緣。在可與本文描述的其他實施例組合的一個實施例中，熱中斷227包含了含有聚醯胺-醯亞胺(PAI)或聚醯亞胺(PI)的材料。預先裝載一或更多個Belleville墊圈226和螺栓224，使得設施板107被迫使抵著ESC底座組件105。在一些實施例中，如圖2C中所展示，螺釘覆蓋261在螺栓224上耦合到設施板107，使得在一或更多個第一螺釘組件220之每一者之間維持真空絕緣區域263。螺釘覆蓋261藉由O形環267耦合到設施板107，以維持真空絕緣區域263中的壓力且使一或更多個第一螺釘組件220之每一者與設施板107熱性絕緣。
設施板107包含藉由密封組件232耦合至ESC 103的壁部分230。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耦合到ESC 103的壁保護了ESC底座組件105的材料免於潛在地與處理氣體接觸而剝落。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，防止處理氣體藉由具有獨立於處理區域110的壓力的壓力而進入基板支撐組件101，並在ESC底座組件105和設施板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包含了含有鋁的材料。
在設施板107上加工並與覆蓋238焊接設施板107的設施通道234。設施通道234的入口240與穿過絕緣體板109及接地板111設置的入口管244流體連通。設施通道234的出口242與穿過絕緣體板109和接地板111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248，連接入口250連接到設施入口管道127，連接出口252連接到設施出口管道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可包含絕緣材料，例如含有陶瓷的材料。
在圖4A-圖4D中更詳細描述的ESC底座組件105的底座通道416包含底座通道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設置的夾套底座入口管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設置
的夾套底座出口管260流體連通。夾套底座入口管258和夾套底座出口管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、夾套底座入口管258、和夾套底座出口管260包含絕緣材料，例如含有陶瓷的材料。夾套底座入口管258包含流體入口通道266和真空通道262。夾套底座出口管260包含流體出口通道268和真空通道264。介面區塊270包含底座入口272、真空通道276、底座出口274和真空通道278。底座入口272連接到底座入口管道123，且底座出口274連接到底座出口管道125。真空通道276連接到與真空源284流體連通的真空管道280，且真空通道278連接到與真空源284流體連通的真空管道282。將真空源284耦合到真空區域222可使壓力能夠獨立於處理區域110的壓力以維持於真空區域222。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耦合至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也包含一或更多個升降銷組件286以用於容納升降銷(未展示)，以將基板124升高到ESC 103的支撐表面130上方，以便於機器自動地傳送進出電漿處理腔室100。一或更多個升降銷組件286之每一者包含穿過ESC 103、ESC底座組件105、設施板107、絕緣體板109和接地板111設置的升降銷導引件288。穿過ESC底座組件105設置的升降銷導引件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耦合至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包含一或更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和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來設置一或更多個氣體通路之每一者。一或更多個氣體通路之每一者藉由密封組件232耦合至ESC 103，以維持真空區域222中的壓力。
如圖2B中所展示，設施板107包含絕緣體板109與設施板107之間設置的凹陷部分296和密封294。耦合至設施板107的絕緣體板109的表面205是與設施板107共形的。凹陷部分296和絕緣體板109提供了設施板107減小的厚度201和絕緣體板109增加的厚度203。設施板107減小的厚度201和絕緣體板109增加的厚度203減低了穿過設施板107的下絕緣體212中的第一孔208設置的第一絕緣線204的長度及穿過絕緣體板109設置的第一絕緣線204的長度。穿過第一孔208設置的第一絕緣線204的長度的減低減少了RF熱設施板107的第一孔208中的電弧電位，該電位來自藉由夾具功率源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的材料不同的材料。外部分269可包含含有氧化鋁(AlO2)的材料，且絕緣體板109的內部分271可包含含有聚苯乙烯的材料。
圖3是根據一實施例的密封組件232的示意視圖。儘管圖3將密封組件232展示為面密封，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。本文所述的密封提供用於在約攝氏-260度至約攝氏290度之間的溫度下的真空區域222的密封。如圖3中所展示的密封組件232包含具有設置在密封組件232中的彈簧304的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包含了含有不銹鋼、鎳合金、鎳鉻合金和鈷鉻鎳鉬合金的材料。密封組件232允許在低溫下密封ESC 103。可在約攝氏-260度至約攝氏290度之間的溫度下操作具有設置於PTFE主體302中的彈簧的PTFE主體302。
圖4A和圖4B是ESC底座組件105的橫截面示意視圖，ESC底座組件105具有耦合到底座通道板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可包含含有鉬或碳纖維的材料。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由含有鋁的材料組成。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中加工並與覆蓋420接合、焊接或銅焊底座通道416。底座通道416的入口254與夾套底座入口管258流
體連通，且底座通道416的出口256與夾套底座出口管260流體連通。ESC底座402經由一或更多個第二螺釘組件408耦合到底座通道板404。在一個實施例中，如圖4A中所展示，ESC底座402使用其間的導熱墊片406耦合到底座通道板404，以維持ESC底座402和底座通道板404之間的限定的熱傳導率。在另一實施例中，如圖4B中所展示，不包含導熱墊片406。一或更多個第二螺釘組件408之每一者包含螺栓410，螺栓410穿過一或更多個Belleville墊圈412和ESC底座402而***ESC底座402的螺紋孔洞414。預先裝載一或更多個Belleville墊圈412和螺栓410，從而使底座通道板404被迫抵著ESC底座402。
圖4C是具有ESC底座402的ESC底座組件105的橫截面示意視圖，ESC底座402具有底座通道416。ESC底座402包含了含有鉬或碳纖維的材料，以實質匹配ESC 103的熱膨脹係數。在ESC底座402中加工並與覆蓋420接合、焊接或銅焊底座通道416。底座通道416的入口254與夾套底座入口管258流體連通，且底座通道416的出口256與夾套底座出口管260流體連通。
圖4D是具有ESC底座402的ESC底座組件105的橫截面示意視圖，ESC底座402具有底座通道416。ESC底座402包含了含有鉬或碳纖維的材料，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中加工的空間424中的線圈。底座通道416
的入口254與夾套底座入口管258流體連通，且底座通道416的出口256與夾套底座出口管260流體連通。
圖4E是圖2B的基板支撐組件101的周邊部分的橫截面示意視圖。ESC底座402包含暴露於真空區域222的凹槽426。凹槽426包含設置在凹槽426中的RF墊圈428。設施板107的板部分229包含具有設置在凹槽430中的RF墊圈432的凹槽430。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和設施板107之間的RF連接性。相似地，當ESC底座402和底座通道板404可藉由圖4A和圖4E中所展示的實施例中的導熱墊片406進行熱性傳導時，RF墊圈428在底座通道板404和ESC底座402之間維持電性的RF連接性。
圖5A-圖5C是具有一或更多個低溫光學探針組件500(圖5D中所展示)之一者的示範性基板支撐組件101的示意性橫截面示意視圖。每一低溫光學探針組件500包含連接到探針控制器138的光纖510。每一低溫光學探針組件500包含設置在絕緣體板109中的裝設殼體502和設置在絕緣體板109及設施板107中的探針殼體504。裝設殼體502使用探針裝設螺栓506***穿過裝設殼體502並進入絕緣體板109的螺紋孔洞508來耦合至探針殼體504，從而迫使探針組件500抵著設施板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包含彈簧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實施例中，如圖5B中所展示，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使用內密封522耦合到探針殼體504。內密封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實施例中，內密封522為彈性體密封。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522為O形環。螺紋帽518的外部分524使用外密封526耦合到設施板107。外密封526將探針殼體504與真空區域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526為O形環。
總而言之，提供了一種基板支撐組件，該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溫處理溫度，同時將處理腔室的其他表面維持在不同的溫度。基板支撐組件設置在處理腔室中，包含ESC 103，耦合到ESC 103和設施板107的ESC底座組件105、及耦合到接地板111的絕緣體板109。流經耦合至ESC 103的ESC底座組件105的底座通道416的底座流體與電阻性加熱器128的合併使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均勻地維持在低溫處理溫度下。流經設施板107的設施通道234的設施流體使設施板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。
儘管前述內容針對本揭示案的範例，在不脫離本揭示案的基本範圍的情況下，可設計本揭示案的其他和進一步的範例，且本揭示案的範圍由以下請求項來決定。
100:電漿處理腔室
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
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:排氣埠
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:夾具電極
127:設施入口管道
128:電阻性加熱器
129:設施出口管道
130:支撐表面
132:底部表面
134:夾具功率源
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:螺紋孔洞
229:板部分
230:壁部分
232:密封組件
234:設施通道
238:覆蓋
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:夾套底座入口管
260:夾套底座出口管
261:螺釘覆蓋
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:螺紋孔洞
416:底座通道
420:覆蓋
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:螺紋孔洞
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
524:外部分
526:外密封
為了可詳細地理解本揭示案的上述特徵的方式，可藉由參考實施例(上方簡要地概述)來對本揭示案進行更特定的描述，其中一些實施例圖示於附圖中。然而，應注意，附圖僅圖示了示範性實施例，且因此不應被認為是對其範圍的限制，且可允許其他等效實施例。
圖1是根據一實施例的示範性電漿處理腔室的橫截面示意視圖。
圖2A和圖2B是根據一實施例的示範性基板支撐組件的橫截面示意視圖。
圖2C是根據一實施例的螺釘組件的示意視圖。
圖3是根據一實施例的密封組件的示意視圖。
圖4A-圖4D是根據實施例的ESC底座組件的橫截面示意視圖。
圖4E是根據一實施例的示範性基板支撐組件的周邊部分的橫截面示意視圖。
圖5A-圖5C是根據實施例的示範性基板支撐組件的橫截面示意視圖。
圖5D是根據一實施例的低溫光學探針組件的橫截面示意視圖。
為了便於理解，盡可能使用相同的附圖標記來表示圖式中共有的相同元件。可預期的是，一個實施例的元件和特徵可被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
100:電漿處理腔室
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
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:排氣埠
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:夾具電極
127:設施入口管道
128:電阻性加熱器
129:設施出口管道
130:支撐表面
132:底部表面
134:夾具功率源
136:加熱器功率源
138:探針控制器
140:泵送系統
Claims (20)
- 一種基板支撐組件，包括：一靜電吸盤(ESC)，該ESC具有一支撐表面及相對於該支撐表面的一底部表面，該ESC具有一夾具電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器；一ESC底座組件，該ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的一底座通道；一設施板，該設施板具有設置於該設施板中的一設施通道，該設施板包括一板部分及一壁部分，該板部分耦合至該ESC底座組件且該壁部分使用一密封組件耦合至該ESC；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、及該密封組件來界定該真空區域。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括一絕緣體板及一接地板，該絕緣體板耦合至該設施板，該接地板耦合至該絕緣體板。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC底座組件使用一接合層固定至該ESC。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC包括含有氧化鋁(Al2O3)及/或氮化鋁(AlN)的材料。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該ESC底座組件包括實質匹配該ESC的熱膨脹係數的 材料。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該底座通道具有一入口及一出口，可操作該底座通道以經由一底座入口管道及一底座出口管道連接至與該底座通道流體連通的一低溫冷卻器，該底座入口管道連接至該底座通道的該入口，該底座出口管道連接至該底座通道的該出口。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該設施通道具有一入口及一出口，可操作該設施通道以經由一設施入口管道及一設施出口管道連接至與該設施通道流體連通的一冷卻器，該設施入口管道連接至該設施通道的該入口，該設施出口管道連接至該設施通道的該出口。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該密封組件包括一聚四氟乙烯(PTFE)主體，該PTFE主體具有設置於該PTFE主體中的一螺旋彈簧，以在約攝氏-260度至約攝氏290度之間的一溫度下密封該真空區域。
- 如請求項8所述之基板支撐組件，其中該螺旋彈簧包括含有不鏽鋼、鎳合金、鎳鉻合金、和鈷鉻鎳鉬合金的材料。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該真空區域包括一第一真空通道及一第二真空通道，可操作該第一真空通道以連接至與一真空源流體連通的 一第一真空管道，可操作該第二真空通道以連接至與該真空源流體連通的一第二真空管道，以維持該真空區域中的真空壓力以獨立於一處理腔室的一處理區域的一壓力。
- 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括一或更多個探針組件，該一或更多個探針組件耦合至一探針控制器，該一或更多個探針組件之每一者包括一探針尖端。
- 如請求項11所述之基板支撐組件，其中具有一控制器的該一或更多個電阻性加熱器的一加熱器功率源連接至該探針控制器。
- 一種基板支撐組件，包括：一靜電吸盤(ESC)，該ESC具有一支撐表面及相對於該支撐表面的一底部表面，該ESC具有一夾具電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器；一ESC底座組件，該ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的一底座通道，該底座通道具有與穿過一設施板設置的一夾套底座入口管流體連通的一底座入口、耦合至該設施板的一絕緣體板、及耦合至該絕緣體板的一接地板，該底座通道具有與穿過該設施板、該絕緣體板、及該接地板設置的一夾套底座出口管流體連通的一底座出口；該設施板包括一板部分及一壁部分，該板部分使用一或更多個螺釘組件耦合至該ESC底座組件，且該壁 部分使用一密封組件耦合至該ESC，該設施板具有設置於該設施板中的一設施通道，該密封組件包括一聚四氟乙烯(PTFE)主體，該PTFE主體具有設置於該PTFE主體中的一螺旋彈簧；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、及該密封組件來界定該真空區域。
- 如請求項13所述之基板支撐組件，其中該螺旋彈簧包括含有不鏽鋼、鎳合金、鎳鉻合金、和鈷鉻鎳鉬合金的材料。
- 如請求項13所述之基板支撐組件，其中該一或更多個螺釘組件之每一者包含一螺栓，該螺栓穿過一熱中斷、一Belleville墊圈、及該設施板且***該ESC底座組件的一螺紋孔洞，該Belleville墊圈及該螺栓迫使該設施板抵著該ESC底座組件。
- 如請求項15所述之基板支撐組件，其中一螺釘覆蓋在該螺栓上耦合至該設施板。
- 一種處理腔室，包括：一腔室主體，該腔室主體具有界定一處理區域的側壁及一蓋；一基板支撐組件，該基板支撐組件設置於該處理區域中，該基板支撐組件包括：一靜電吸盤(ESC)，該ESC具有一支撐表面及相對於該支撐表面的一底部表面，該ESC具有一夾具 電極及設置於該夾具電極中的一或更多個電阻性加熱器；一ESC底座組件，該ESC底座組件耦合至該ESC，具有設置於該ESC底座組件中的一底座通道；一設施板，該設施板具有設置於該設施板中的一設施通道，該設施板包括一板部分及一壁部分，該板部分耦合至該ESC底座組件且該壁部分使用一密封組件耦合至該ESC；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、及該密封組件來界定該真空區域。
- 如請求項17所述之處理腔室，進一步包括一絕緣體板及一接地板，該絕緣體板耦合至該設施板，該接地板耦合至該絕緣體板。
- 如請求項17所述之處理腔室，其中該ESC包括含有氧化鋁(Al2O3)及/或氮化鋁(AlN)的材料。
- 如請求項17所述之處理腔室，其中該ESC底座組件包括含有鉬或碳纖維的材料。
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