具有增强边缘密封的用于高功率的工件载体制造技术

描述了适用于高功率工艺的工件载体。其可包括：圆盘，用以承载工件；板，通过黏着剂接合到所述圆盘；安装环，围绕所述圆盘和冷却板；以及垫圈，在所述安装环和所述板之间，所述垫圈被配置成保护黏着剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强边缘密封的用于高功率的工件载体相关申请的交叉引用[0001]本申请要求于2016年6月21日由KartikRamaswamy等人所提交的名称为“具有增强边缘密封的高功率静电卡盘设计(HIGHPOWERESCDESIGNWITHENHANCEDEDGESEALING)”的先前美国临时申请第62/352,736号的优先权，在此要求其优先权以及于2016年6月7日由KartikRamaswamy等人所提交的名称为“具有增强边缘密封的高功率静电卡盘设计(HIGHPOWERESCDESIGNWITHENHANCEDEDGESEALING)”的美国临时申请第62/346,849号，在此要求其优先权。
本说明书涉及硅和微机械处理的领域，并且具体地涉及工件载体中的密封和接合。
技术介绍
在半导体芯片的制造中，硅晶片或其他基板在不同的处理腔室中暴露于各种不同的工艺。这些腔室可将晶片暴露于许多不同的化学和物理工艺，由此在基板上产生微小的集成电路。构成集成电路的材料层由包括化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长等的工艺所制成。使用光刻胶掩模和湿式或干式蚀刻技术将一些材料层图案化。基板可以是硅、砷化镓、磷化铟、玻璃或其他合适的材料。在这些制造工艺中，等离子体可用于沉积或蚀刻各种材料层。等离子体处理提供了比热处理更多的优点。例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)允许沉积工艺相比于类似的热工艺以较低的温度和较高的沉积速率下进行。因此，PECVD允许在较低的温度下沉积材料。在这些工艺中所使用的处理腔室通常包括在处理期间用以支撑基板的基板支撑件、基座或卡盘。在一些工艺中，基座可包括嵌入式加热器，适以控制基板的温度和/或提供可以在该工艺中所使用的升高的温度。HAR(高深宽比)等离子体蚀刻使用显著更高的偏压功率来实现无弯曲轮廓。为了支持HAR用于介电蚀刻，功率可以增加到20KW，这对ESC(静电卡盘)产生了显著的影响。许多目前的ESC设计无法承受这样的由高偏压功率所直接导致的高电压。设计在ESC中的孔可能特别受损。此外，当过量的自由基侵蚀接合时，ESC可能会在升降销区域经历接合失效。另一个影响是ESC表面温度以较高的速度变化。ESC表面的加热与所施加的RF等离子体功率成正比。热也可以是接合失效的结果。一般工艺使用ESC来保持晶片，其中以2MHz6.5KW的等离子体功率施加到晶片，用于蚀刻应用。高深宽比(例如100：1)应用使用更高的等离子体功率。本文描述了一种ESC，其以低频高功率等离子体电压工作，以产生高晶片偏压。较高的功率会增加ESC的失效，这是由于电介质分解以及由于设计在ESC中的各种孔和开口中的等离子体点火所引起的。
技术实现思路
描述了适用于高功率工艺的工件载体。其可包括：圆盘，用以承载工件；板，通过黏着剂接合到圆盘；安装环，围绕圆盘和冷却板；以及垫圈，在安装环和板之间，该垫圈被配置成保护黏着剂。附图说明在附图中通过示例且非限制的方式图示了本专利技术的实施例，其中：图1是根据本专利技术的实施例的已组装的静电卡盘的等距视图；图2是根据本专利技术的实施例的图示了安装环的图1的卡盘的一部分的横截面侧视图；图3是根据本专利技术的实施例的具有安装板和工件的图1的卡盘的一部分的横截面侧视图；并且图4是根据本专利技术的实施例的包括工件载体的等离子体蚀刻系统的图。具体实施方式[0014]所描述的ESC可承受高功率和高偏压电压。所描述的专利技术的ESC具有几个新颖的特征，包括侧壁接合层保护O形环或金属垫圈，以保护接合层。在一些实施例中，O形环具有矩形或正方形形状，其填充ESC中超过90％的袋并且压缩约12％。此O形环减少了O形圈周围的气体排放可能性。它亦可防止在陶瓷顶板和铝底座板之间的接合的腐蚀，并改变ESC边缘附近的电场。图1是组装的静电卡盘的等距视图。支撑轴212通过隔离件216支撑底座板210。中间隔离板208和上部冷却板206由底座板所承载。顶部冷却板206在加热器板的顶表面上承载介电圆盘205。圆盘具有上圆形平台和下同心圆形底座207，上圆形平台用以支撑工件204，下同心圆形底座207用以附接到加热器板。上部平台具有内部电极，用以静电附接工件。替代地，可以另一种方式将工件夹紧、抽真空或附接。在圆盘215和顶部冷却板206之间存在垫圈座218。通过此垫圈座而保持定位的垫圈形成如图2所示的安装环的密封。ESC能够使用圆盘或冷却板中的电阻加热器，或冷却板中的冷却剂流体或两者来控制工件的温度。电功率、冷却剂、气体等通过支撑轴而提供到冷却板206和圆盘205。ESC也可使用支撑轴进行操纵并保持在适当位置。图2是图1的ESC的一部分的横截面侧视图，示出了当使用时承载和保持ESC的安装环。冷却板206具有介电涂层230。可使用包括氧化铝的各种不同的电介质的任一种。使用黏着剂232将圆盘207的下部较大部分附接到基板。圆盘可由陶瓷所制成(诸如氧化铝或氮化铝)，且选择黏着剂以在金属冷却板和陶瓷之间提供坚固的接合并耐受等离子体处理腔室内的环境。硅环220环绕圆盘205的外边缘并提供一个凸缘以将工件(未图示)在圆盘上保持在适当位置。冷却板或铝底座206和圆盘207通过两个安装环222、224而包围。安装环可由任何适合于耐受等离子体处理腔室的刚性材料所制成。在一些实施例中，安装环是石英。安装环通过也在图1中图示的保持在垫圈座218中的O形环226而密封铝底座和圆盘。为了保护在陶瓷板和冷却板之间的接合层232远离等离子体，O形环填充垫圈座。O形环可由金属或弹性体材料(诸如全氟弹性体、聚氟乙烯等)所形成。在下图中，用于O形环的正方形或矩形横截面不会在O形圈通道的空间中留下足够大的等离子体点燃空间。在一些实施例中，可存在约12％的压缩，其中在O形环通道中的填充率为约90％。当O形环和通道的形状和机械公差留下太多的空间时，则在O形环周围的空间中的电阻抗比在其他区域中的更低。这导致从RF等离子体到空间中的RF功率耦合。发生等离子体点燃和电弧。也可能聚集电荷。如果允许气体通过铝底座和石英环之间的间隙而溜走，则除了由聚集的电荷导致的电弧之外，还可能存在在这些内表面上燃烧的残余物。陶瓷圆盘具有约为9的介电常数，而铝冷却板是非常好的电导体且具有高得多的介电常数。类似地，陶瓷具有比铝低得多的热膨胀系数。介电圆盘207与导电冷却板206的组合首先意味着当施加高功率RF等离子体时，将在冷却板中产生电流，且接着作为电荷在陶瓷周围聚集。若陶瓷周围存在有气隙，则会积累更多的电荷。空气具有1的介电常数，因此其作为比陶瓷更好的电荷聚集器。这也意味着当ESC通过极热变化循环时，因为铝膨胀和收缩超过陶瓷圆盘，黏着剂接合232将受到压力。使用垫圈226，图2的配置提供了抵抗积聚在圆盘周围并到达黏着剂的反应气体和分子的密封。这些气体不能破坏黏着剂接合。垫圈还填充了电荷可能聚集并产生电弧的间隙。使用金属垫圈或部分导电垫圈，垫圈能够将积聚的电荷从垫圈和从陶瓷与铝之间传导离开。导电垫圈(诸如金属)在陶瓷和金属之间提供欧姆接触，以将任何积聚的电荷返回到顶板和圆盘中。在一些实施例中，导电垫圈具有类似于圆盘或约9的介电常数。这允许电流通过垫圈流到圆盘中并阻止电流通过垫圈。导电垫圈可由填充有铝颗粒或金属带的合适的弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件载体，包含：圆盘，用来承载工件；板，通过黏着剂接合到所述圆盘；安装环，围绕所述圆盘和所述冷却板；以及垫圈，在所述安装环和所述板之间，所述垫圈被配置成保护所述黏着剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 US 62/346,849;2016.06.21 US 62/352,736;1.一种工件载体，包含：圆盘，用来承载工件；板，通过黏着剂接合到所述圆盘；安装环，围绕所述圆盘和所述冷却板；以及垫圈，在所述安装环和所述板之间，所述垫圈被配置成保护所述黏着剂。2.如权利要求1所述的载体，其中所述垫圈用来防止在所述圆盘和所述冷却板之间的电弧。3.如权利要求1或2所述的载体，其中所述安装环包含环绕所述板和所述圆盘的一个或多个环，其中所述环通过所述垫圈密封所述板和所述圆盘。4.如上述权利要求中的任一项或多项所述的载体，其中所述垫圈接触所述圆盘、所述板和所述环。5.如上述权利要求中的任一项或多项所述的载体，其中所述垫圈具有矩形横截面。6.如上述权利要求中的任一项或多项所述的载体，其中所述垫圈被配置成填充垫圈通道，足以防止在所述垫圈通道中的等离子体点燃。7.如权利要求6所述的载体，其中所述垫圈在所述垫圈通道中具有约90％的填充率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·拉马斯瓦米，张纯磊，王海涛，V·D·帕科，赵在龙，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US