延长聚合物元件寿命的抗等离子体的原子层沉积的涂层制造技术

本发明专利技术涉及延长聚合物元件寿命的抗等离子体的原子层沉积的涂层。根据本公开内容，提供了几个发明专利技术，其包括用于在等离子体处理室中使用的聚合物材料上沉积抗等离子的涂层的设备和方法。在具体的示例中，这样的涂层可在静电卡盘的局部上制成，其中聚合物材料是围绕粘合剂的垫圈，所述粘合剂位于卡盘基座和陶瓷顶板之间。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及在半导体处理中使用的蚀刻室中的聚合物元件的涂层。
技术介绍
聚合物元件在等离子体处理室内具有多种用处，聚合物元件包括环、密封件和衬套。为了最大限度地提高聚合物元件的寿命，现有设计已使用抗等离子体的聚合物。一个困境是，一些聚合物可能对一种类型的自由基(例如，F自由基)具有抗性，而对其他自由基(例如，O或H自由基)不具有抗性。另一个挑战是，即使对于高技能的聚合物化学家来说，通过改造链结构而实现聚合物的侵蚀速率的一个数量级的差别可能也不会是简单的任务，因为其必须权衡材料的其它属性。另一种策略是施加抗等离子体的金属氧化物填料到聚合物基体中以延缓自由基的攻击。然而，聚合物材料可能优先被自由基蚀刻掉，而使填充材料变得松散并可能剥落为颗粒源。因此，需要新的方法以延长等离子体室中聚合物元件的寿命。
技术实现思路
本文公开了多种实施方式，其中包括用于等离子体处理室的静电卡盘(ESC)。在一个实施方式中，这种ESC包括铝或铝合金。它可以进一步包括用于保持晶片的陶瓷顶板，其结合到基座上。它可以在基座和陶瓷顶板之间具有聚合物材料，其具有至少一个暴露的部分，以及在所述至少一个暴露的部分上的抗等离子体的原子层沉积的涂层。在上述的静电卡盘的各种进一步的实施方式中，陶瓷顶板可以通过粘合剂结合到基座，并且所述聚合物材料可以包括围绕所述粘合剂的垫圈。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以是介电材料。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以包括氧化铝。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以包括包含钇的氧化物。所述聚合物材料可以包括用于提高机械性能的强化添加剂。基座可包括气体分配通道。上述ESC也可以是等离子体处理室的一部分，并且还可以包括O形环。这种O形环可包括抗等离子体的原子层沉积的涂层。本申请还描述了用于等离子体处理室的约束环的实施方式。这种约束环可以包括支撑结构，其用于支撑所述约束环。这种支撑结构可以包括聚合物材料。这种聚合物材料可由抗等离子体的原子层沉积的涂层涂覆。在上述约束环的各种进一步的实施方式中，聚合物材料可包括聚酰亚胺。抗等离子体的原子层沉积的涂层也可以是氧化铝。本申请还描述了制造用于等离子体处理室的静电卡盘的方法。此方法可以包括任何的或所有的以下步骤：提供包含铝或铝合金的基座；提供用于保持晶片的陶瓷顶板；将陶瓷顶板结合到基座上；在基座和陶瓷顶板之间施加聚合物材料，该聚合物材料具有至少一个暴露的部分；并且通过原子层沉积在所述至少一个暴露的部分上沉积抗等离子体的层。在上述方法的各种进一步的实施方式中，结合的步骤可以包括用粘合剂将陶瓷顶板连接到基座上。施加聚合物材料的步骤还可以包括围绕粘合剂施加聚合物垫圈。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以是介电材料。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以包括氧化铝。抗等离子体的原子层沉积的涂层可以包括包含钇的氧化物。所述聚合物材料可以包括提高机械性能的强化添加剂。基座可包括气体分配通道。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1、用于等离子体处理室的静电卡盘，其包括：基座，所述基座包含铝或铝合金；用于保持晶片的陶瓷顶板，其被结合到所述基座上；聚合物材料，所述聚合物材料位于所述基座和所述陶瓷顶板之间，所述聚合物材料具有至少一个暴露的部分，以及在所述至少一个暴露的部分上的抗等离子体的原子层沉积的涂层。2、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述陶瓷顶板通过粘合剂结合到所述基座，并且其中所述聚合物材料包括围绕所述粘合剂的垫圈。3、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层是介电材料。4、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括氧化铝。5、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括包含钇的氧化物。6、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述聚合物材料包括用于增强机械性能的强化添加剂。7、根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述基座包括气体分配通道。8、一种包括权利要求1所述的静电卡盘的等离子体处理室，其还包括O形环，其中所述O形环包括抗等离子体的原子层沉积的涂层。9、一种用于等离子体处理室的约束环，其包括：用于支撑所述约束环的支撑结构，其中所述支撑结构包括聚合物材料，其中所述聚合物材料是由抗等离子体的原子层沉积的涂层进行涂覆的。10、根据权利要求9所述的约束环，其中所述聚合物材料包括聚酰亚胺。11、根据权利要求9所述的约束环，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层是氧化铝。12、一种制造用于等离子体处理室的静电卡盘的方法，其包括：提供包含铝或铝合金的基座；提供用于保持晶片的陶瓷顶板；将所述陶瓷顶板结合到所述基座上；在所述基座和所述陶瓷顶板之间施加聚合物材料，所述聚合物材料具有至少一个暴露的部分；并且通过原子层沉积在所述至少一个暴露的部分上沉积抗等离子体的层。13、根据权利要求12所述的方法，其中所述结合的步骤包括用粘合剂将所述陶瓷顶板接合到所述基座，以及所述施加聚合物材料的步骤包括围绕所述粘合剂施加聚合物垫圈。14、根据权利要求12所述的方法，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层是介电材料。15、根据权利要求12所述的方法，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括氧化铝。16、根据权利要求12所述的方法，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括包含钇的氧化物。17、根据权利要求12所述的方法，其中所述聚合物材料包括用于增强机械性能的强化添加剂。18、根据权利要求12所述的方法，其中所述基座包括气体分配通道。本专利技术的这些和其他特征将在下面本专利技术的详细描述中结合下面的附图更具体地描述。附图说明本公开的专利技术在附图的图中通过举例的方式示出，而不是通过限制的方式示出，并且在附图中类似的附图标记指代相似的元件，并且其中：图1是示例的静电卡盘和晶片的横截面示意图。图2是经涂覆的约束环的横截面示意图，所述约束环包括在等离子体室中使用的吊架。图3是在等离子体室中使用的经涂覆的O形环的横截面示意图。具体实施方式现在将参考如在附图中所示的几个本专利技术的实施方式详细地描述本专利技术。在以下的说明中，阐述具体的细节，以便提供对本专利技术的透彻理解。然而，本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施，并且本公开包括可以按照本
中通常可用的知识所作出的修改方案。公知的工艺步骤和/或结构没有详细地描述以免不必要地使本公开难以理解。聚合物在等离子体处理室内具有多种用途，例如，作为静电卡盘的聚合物垫圈或密封件，作为聚酰胺-酰亚胺衬套，或作为聚酰亚胺层压环。由于聚合物的有机性质，即使在等离子体蚀刻器内不存在离子的轰击的情况下，它们也容易被自由基攻击，例如C-C或Si-O键受到攻击。这或者会缩短由聚合物制成的可消耗部件的寿命，或者甚至更糟糕的是会危及整个组件的寿命。在一个实施方式中，聚合物元件的寿命可以通过使用原子层沉积(ALD)的涂层而延长，该涂层作为抵抗自由基的保护性屏障以完全地保护聚合物免遭自由基攻击。示例的ALD的涂层材料可以包括陶瓷，介电材料，氧化铝，氧化锆，氧化钇，铝、锆、钇和/或氧的组合(例如YAG或YSZ)，以及在本领域中已知的对自由基具有超强抵抗性的材料。在几个实施方式中，所述材料也可以是金属氧化物、氮化物、氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于等离子体处理室的静电卡盘，其包括：基座，所述基座包含铝或铝合金；用于保持晶片的陶瓷顶板，其被结合到所述基座上；聚合物材料，所述聚合物材料位于所述基座和所述陶瓷顶板之间，所述聚合物材料具有至少一个暴露的部分，以及在所述至少一个暴露的部分上的抗等离子体的原子层沉积的涂层。

【技术特征摘要】
2015.06.25 US 14/750,7141.用于等离子体处理室的静电卡盘，其包括：基座，所述基座包含铝或铝合金；用于保持晶片的陶瓷顶板，其被结合到所述基座上；聚合物材料，所述聚合物材料位于所述基座和所述陶瓷顶板之间，所述聚合物材料具有至少一个暴露的部分，以及在所述至少一个暴露的部分上的抗等离子体的原子层沉积的涂层。2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述陶瓷顶板通过粘合剂结合到所述基座，并且其中所述聚合物材料包括围绕所述粘合剂的垫圈。3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层是介电材料。4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括氧化铝。5.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述抗等离子体的原子层沉积的涂层包括包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：许临，纳什·W·安德森，约翰·多尔蒂，托马斯·R·史蒂文森，约翰·迈克尔·克恩斯，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US