带有衬底背面清扫和散热的静电夹持基座制造技术

一种静电衬底卡盘带有衬底背面清扫，以防止偶然的背面沉积，并提供散热，以防止或减轻密封件失效。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有衬底背面清扫和散热的静电夹持基座相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月1日提交的美国申请No.15/886,098的优先权的权益，通过引用将其合并于此以用于所有目的。背景本申请涉及一种静电衬底卡盘。静电衬底卡盘广泛用于各种制造工具中，例如薄膜沉积、等离子体蚀刻、光致抗蚀剂剥离、衬底清洁以及光刻、离子注入等。静电卡盘(ESC)通过在夹持表面上施加一种极性的电荷并在衬底上施加相反极性的电荷来工作。由于相反的电荷吸引，因此衬底通过所产生的静电力被保持或夹持在适当的位置。
技术实现思路
公开了一种ESC衬底基座。ESC衬底基座包括：静电卡盘，其具有用于夹持衬底的夹持表面；基座架；和布置成支撑所述静电卡盘并安装到基座架上的所述基座杆。所述基座杆包括：(a)杆壁，在所述杆壁之内或附近设置有一个或多个导管，其用于向所述静电卡盘供应气体；(b)热交换表面，其用于将热量从所述杆壁交换到设置在所述基座架上的散热元件；和(c)布置成与设置在所述杆壁和所述基座架之间的密封件接合的密封接口，其中所述密封接口偏离所述杆的圆筒形壁上的热交换表面足够的距离使得所述密封件相对于热交换表面经受较少的热量。在一非排除性的实施方案中，所述基座杆是圆筒形的，并且限定了外圆筒壁表面和内圆筒壁表面，并且所述一个或多个导管分别形成在所述外圆筒壁表面与所述外圆筒壁表面之间。在另一非排除性的实施方案中，所述基座杆包括：第一远端，其被布置为支撑所述静电卡盘；和第二远端，其包括被布置成与所述密封件接合的所述密封接口。所述热交换表面在所述基座杆的第一远端和第二远端中间。在另一非排除性的实施方案中，所述一个或多个导管与设置在所述静电卡盘上的气体分配网络流体连通，所述一个或多个导管被布置成当所述衬底被夹持到所述夹持表面上时，将所述气体供应到所述气体分配网络以在所述衬底的背面上产生正气压。在另一非排除性的实施方案中，所述气体分配网络包括布置在所述静电卡盘上的用于在整个所述夹持表面上均匀地分配气体的通道和气体出口的图案。在又一非排除性的实施方案中，所述静电卡盘的所述夹持表面还包括环形密封件，所述环形密封件被布置成当所述衬底被夹持到所述夹持表面上时围绕所述衬底的外周产生局部密封，其中，所述局部密封被布置成使得正气体流能从所述衬底的背面流向气氛(atmosphere)中。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解本申请及其优点，其中：图1是根据一非排他性实施方案的用于处理衬底的衬底制造工具的框图。图2A是根据另一非排他性实施方案的静电衬底基座的剖视图。图2B是静电衬底基座的基座杆的放大图。图3是根据又一个非排他性实施方案的静电衬底基座的夹持表面的视图。在附图中，有时将相似的附图标记用于指示相似的结构元件。还应当理解，附图中的描述是示意性的，而不是按比例的。具体实施方式现在将参考附图中所示的几个非排他性的实施方案来详细描述本专利技术。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本专利技术的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，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。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本专利技术不清楚。图1是可以在非排他性实施方案中使用的衬底处理工具100的框图。在该示例中，处理工具100包括处理室102、气体源104、射频(RF)源106、偏置源108、排放泵110、温度控制器112、真空源114和控制器116。处理室102包括耦合到RF源106的元件118和用于夹持衬底122的静电卡盘(ESC)衬底基座120。在工具100的操作过程中，将衬底122夹持在位于处理室102中的ESC衬底基座120上，该室包含由源104提供的气体。当将来自源106的RF功率施加到等离子元件118时，产生用于在处理室102内对衬底122进行处理的等离子体。根据工具的类型，等离子体可以以多种方式用于处理衬底122，包括薄膜沉积、蚀刻等。同样在操作期间，控制器116可以选择性地控制室102内的许多操作，所述操作例如经由偏压源108向衬底122施加偏压，经由排放泵110从室102中排出等离子体或其他气体，经由温度控制器112和真空源114控制衬底基座120和/或衬底122的温度。由于这些元件中的每一个及其操作是众所周知的，因此为了简洁，在此不提供详细说明。在图1中，在各种部件108至116与衬底基座120之间设置有各种电气和/或供应管(以下通常称为“管道”)。应注意的是，为了不使附图的细节过度复杂化，如图所示的这种布置简化为单个连接124。众所周知，各种电气和供应管进出室102和/或衬底基座120的路径很复杂，但是为了简洁起见，在此不再描述。在一个特定但非排他性的实施方案中，工具100是原子层沉积(ALD)工具。在这个特定的实施方案中，通过将衬底的表面暴露于交替的气态物质(通常称为前体)上，在衬底上生长薄膜沉积物。例如，可以在第一处理步骤中将第一前体添加到室102中。在第一前体材料已被吸收或沉积到衬底表面上之后，从室102中去除任何多余的物质。然后，在第二处理步骤中，将第二前体引入室102中并沉积到衬底的表面上。当该步骤完成时，从室102中去除任何过量的第二前体。上述处理可以重复多次，直到获得期望厚度的膜为止。例如，特定但非排他性的ALD处理可能包括多个步骤：(1)施加前体，(2)清扫室的前体，(3)沉积的前体与等离子体反应或用等离子体转化，以及然后(4)重复此3步处理多次。在其他实施方案中，可以根据需要使用这里未描述的其他步骤。尽管ALD工具能够沉积非常薄的膜，但是由于多种原因，它们的使用还是有问题的。在沉积过程中，衬底和衬底基座都受到酷热的作用。这样的热量可能导致设置在衬底基座上的各种密封件和其他设备发生故障。ALD工具的另一个问题是所沉积的膜材料的颗粒可能很小，以至于它们可能偶然地沉积在衬底的背面上。在本申请中，申请人已经设计出针对这些问题的解决方案，如下所述。参照图2A，示出了根据非排他性实施方案的ESC衬底基座120的剖视图。ESC衬底基座120包括具有用于夹持衬底(未示出)的夹持表面204的ESC卡盘202、基座架206和被布置为支撑ESC卡盘202并且被安装到设置在基座架206内的凹部213上的基座杆208。。基座杆208包括第一远端210和第二远端212，第一远端210布置成支撑ESC卡盘202。在远端212附近，密封接口214被设置成与在其和位于基座架206的凹部213中的相对的第二密封接口218之间的密封件接合。在非排他性的实施方案中，密封件包括由与化学过程和温度相容的弹性体(例如全氟化或氟化弹性体)制成的多个O形圈216A和216B。在替代实施方案中，密封件216A和216B可以是碳氟化合物、硅树脂或氟化的。在其他实施方案中，密封件216A和216B能够在150℃或更高的温度下操作，理想地在延长的时间段内具有最小的失效风险。基座杆20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电卡盘(ESC)衬底基座，其包括：/n静电卡盘，其具有用于夹持衬底的夹持表面，/n基座架，/n设置在所述基座架上的散热元件；和/n布置成支撑所述静电卡盘并安装到所述基座架上的基座杆，所述基座杆包括：/n(a)杆壁，在所述杆壁之内或附近设置有一个或多个导管，其用于向所述静电卡盘供应气体；/n(b)热交换表面，其用于将热量从所述杆壁交换到设置在所述基座架上的所述散热元件；和/n(c)布置成与设置在所述杆壁和所述基座架之间的密封件接合的密封接口，其中所述密封接口偏离所述杆的壁上的所述热交换表面使得所述密封件相对于所述热交换表面经受较少的热量的偏移距离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180201 US 15/886,0981.一种静电卡盘(ESC)衬底基座，其包括：
静电卡盘，其具有用于夹持衬底的夹持表面，
基座架，
设置在所述基座架上的散热元件；和
布置成支撑所述静电卡盘并安装到所述基座架上的基座杆，所述基座杆包括：
(a)杆壁，在所述杆壁之内或附近设置有一个或多个导管，其用于向所述静电卡盘供应气体；
(b)热交换表面，其用于将热量从所述杆壁交换到设置在所述基座架上的所述散热元件；和
(c)布置成与设置在所述杆壁和所述基座架之间的密封件接合的密封接口，其中所述密封接口偏离所述杆的壁上的所述热交换表面使得所述密封件相对于所述热交换表面经受较少的热量的偏移距离。


2.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述偏移距离大于0.25英寸(6.35mm)。


3.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述基座架还包括：
用于容纳所述基座杆的凹部；和
第二密封接口，其布置成当所述基座杆的所述杆壁位于所述基座架的所述凹部内时与所述杆壁的所述密封接口相对，
其中，所述密封件是一个或多个O形环，所述O形环位于所述杆壁的所述密封接口和所述基座架的所述第二密封接口之间。


4.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述热交换表面是从所述杆壁延伸的突起，所述突起布置成接触所述基座架上的所述热交换表面。


5.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述密封件保持在200℃或更低的温度。


6.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述基座杆是圆筒形的，并且限定了外圆筒壁表面和内圆筒壁表面，并且所述一个或多个导管分别形成在所述外圆筒壁表面与所述外圆筒壁表面之间。


7.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述一个或多个导管被设置为邻近所述基座杆的外壁或内壁。


8.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述基座杆包括：
第一远端，其被布置为支撑所述静电卡盘；和
第二远端，其包括被布置成与所述密封件接合的所述密封接口，
其中，所述热交换表面在所述基座杆的所述第一远端和所述第二远端中间。


9.根据权利要求1所述的ESC衬底基座，其中，所述基座杆至少部分地由以下之一制成：
(a)氮化铝；
(b)氧化铝；
(c)陶瓷；
(d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·布莱琳，蒂莫西·S·托马斯，拉梅什·钱德拉斯哈兰，文森特·布克哈特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US