專利名稱：保護(hù)在適于在等離子體處理系統(tǒng)中使用的基片支撐件中的粘結(jié)層的方法
保護(hù)在適于在等離子體處理系統(tǒng) 中^f吏用的基片支撐件中的粘結(jié)層的方法背景技術(shù)從60年代中期以來，集成半導(dǎo)體電路已經(jīng)成為大多數(shù)電子系 統(tǒng)的主要部件。這些孩i型電子設(shè)備可包括數(shù)千的晶體管和其他電 路，它們組成微型計算機(jī)中央處理器的存儲器和邏輯子系統(tǒng)以及其 他集成電^各。這些芯片的低成本，高可靠性和高速已經(jīng)〗吏它們成為 現(xiàn)代H字電子i殳備普遍存在的特征。集成電路芯片的制造通常始于薄的，拋光的高純度薄片(slice ); 稱為"晶片"的單晶半導(dǎo)體材料基片(如硅或鍺)。每個晶片經(jīng)受 一系列物理和化學(xué)處理步驟，這些步驟在該晶片上形成各種電3各結(jié) 構(gòu)。在該制造過程期間，使用各種技術(shù)可在該晶片上沉積各種類型 的薄膜，如使用熱氧化以產(chǎn)生二氧化硅膜，使用化學(xué)氣相沉積以產(chǎn) 生硅、二氧化硅和氮化硅膜，以及使用賊射或其他技術(shù)以產(chǎn)生其他 金屬膜。在該半導(dǎo)體晶片上沉積膜之后，通過使用稱為摻雜的處理將選 取的雜質(zhì)代入該半導(dǎo)體晶格而產(chǎn)生半導(dǎo)體獨(dú)特的電學(xué)特性。然后， 利用稱為"抗蝕劑"的光每文、或輻射^:感材^f的薄層均一地涂覆該 摻雜硅晶片。然后，使用稱為光刻的處理將在電路中限定電子路徑 的小的幾何圖案傳到該抗蝕劑上。在光刻處理期間，集成電路圖案 可繪制在稱為"掩模"的玻璃板上，然后光學(xué)縮小，投影，并且傳 到該光壽文涂層上。然后，該光刻抗蝕劑圖案通過稱為蝕刻的處理而傳到下層的半 導(dǎo)體材料的晶體表面上。通過向真空處理室提供蝕刻或沉積氣體以 及對該氣體應(yīng)用射頻(RF)場以將該氣體激勵為等離子體狀態(tài)，該 真空處理室通?？捎糜趯系牟牧线M(jìn)行蝕刻和化學(xué)氣相沉積(CVD )。陽極)和下部電極(或者說陰極)的蝕刻室組成。相對于該陽極和 容器壁負(fù)向地偏置該陰極。待蝕刻晶片被合適的掩模覆蓋并且直接 》文置在該陰才及上。將化學(xué)反應(yīng)性氣體，如CF4， CHF3, CC1F3， HBr， Cl2和SF6或其與02， N2, He或Ar的混合物引入該蝕刻室并且保 持在通常在毫托范圍內(nèi)的壓力下。該上部電極帶有一個或多個氣 孔，該氣孔允許氣體均一地通過該電才及擴(kuò)散進(jìn)入該室。在陽極和陰 極之間建立的電場將分離(dissociate )形成等離子體的反應(yīng)性氣體。 通過與反應(yīng)性離子的化學(xué)反應(yīng)以及通過撞擊該晶片表面的離子的 動量傳遞而蝕刻該晶片的表面。由這些電4及產(chǎn)生的電場將4巴這些離 子吸引到該陰極，導(dǎo)致這些離子主要在垂直方向撞擊該表面，這樣 該處理產(chǎn)生4侖廓分明的垂直蝕刻的側(cè)壁?？紤]到功能的多樣性，這些蝕刻反應(yīng)器電才及往往可通過利用枳^ 械柔性和/或熱傳導(dǎo)粘結(jié)劑粘結(jié)兩個或多個不一樣的構(gòu)件來制造。在 許多具有位于兩個構(gòu)件之間的粘結(jié)線或?qū)拥奈g刻反應(yīng)器中，包括靜 電卡盤系統(tǒng)(ESC)，其中該活性ESC部件粘結(jié)在支撐基座，或者 多個粘結(jié)層整合電極和/或加熱元件或組件，該粘結(jié)線或?qū)涌杀┞队?反應(yīng)室條件，并經(jīng)受蝕刻。因此，存在防止該粘結(jié)線或?qū)痈g或者 至少充分減緩其腐蝕率的需求，從而為該電極及其相關(guān)的粘結(jié)層在 用于半導(dǎo)體蝕刻處理期間獲得延長的和可^妻受的運(yùn)行壽命，而該等離子體處理系統(tǒng)的性能或運(yùn)行可靠性沒有顯著地衰退。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)一個實(shí)施方式， 一種保護(hù)在適于在等離子體處理系統(tǒng)使用的基片支撐件中的粘結(jié)層的方法，包括將基片支撐件的上部構(gòu)件 與基片支撐件的下部構(gòu)件連接；應(yīng)用粘結(jié)劑到該上部構(gòu)件的外部周 界以及到該下部構(gòu)件的上部周界；圍繞該上部構(gòu)件的外部周界和該 下部構(gòu)件的上部周界設(shè)置保護(hù)環(huán)；以及將該保護(hù)環(huán)枳4成加工至最終 尺寸。才艮據(jù)另 一個實(shí)施方式， 一種保護(hù)在等離子體處理系統(tǒng)中的粘結(jié) 層的方法，包括將上部構(gòu)件與下部構(gòu)件連4妄，該上部構(gòu)件具有層 壓到該上部構(gòu)件下部表面的加熱配置；應(yīng)用粘結(jié)劑到該上部構(gòu)件的 外部周界以及到該下部構(gòu)件的上部周界；圍繞該上部構(gòu)件的夕卜部周 界和該下部構(gòu)件的上部周界設(shè)置碳氟聚合物(fluorocarbon polymer ) 材料環(huán)；以及將該石友氟聚合物材料環(huán)加工至最終尺寸。才艮據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方式， 一種保護(hù)粘結(jié)層的方法包括將上部 構(gòu)件與下部構(gòu)件連接；將碳氟聚合物材料環(huán)膨脹至大于該上部構(gòu)件 外徑的直徑；以及圍繞該粘結(jié)線收縮安裝該保護(hù)環(huán)。才艮寺居進(jìn)一步的實(shí)施方式， 一種4呆護(hù)粘結(jié)層的方法，該方法包4舌 如下步驟將上部構(gòu)件與下部構(gòu)件粘結(jié)；將保護(hù)環(huán)的內(nèi)徑膨脹至大 于該上部構(gòu)件外徑的直徑；以及圍繞該粘結(jié)線收縮安裝該保護(hù)環(huán)。


圖1示出適用于等離子體蝕刻半導(dǎo)體基片的處理室的橫截面圖。圖2示出電相^H/f牛的上部構(gòu)卩牛和下部構(gòu)卩牛的立體圖。圖3示出粘結(jié)到下部構(gòu)件的上部構(gòu)件的立體圖。圖4示出根據(jù)圖3的粘結(jié)到下部構(gòu)件的上部構(gòu)件一部分的橫截面圖。圖5示出在圍繞該上部構(gòu)件和下部構(gòu)件安裝前的^呆護(hù)環(huán)的立體圖。圖6示出圖5的圍繞4立于該上部和下部構(gòu)4牛之間的粘結(jié)線i殳置 的保護(hù)環(huán)的立體圖。圖7示出圖6的電極組件沿線7-7的一部分的橫截面圖，該組 件包括圍繞粘結(jié)層設(shè)置的保護(hù)環(huán)。圖8示出圖7的電極組件的一部分的立體圖，其中該保護(hù)環(huán)具 有在該環(huán)上部表面才幾械加工出的凹槽。圖9示出圖8所示的電極組件的一部分的橫截面圖，該組件包 4舌在該環(huán)內(nèi)的凹槽。圖10示出在機(jī)械加工至最終尺寸后，該電極組件的一部分的 立體圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出用于蝕刻基片的等離子體反應(yīng)器10的橫截面圖。如 圖1所示，該反應(yīng)器10包括等離子體處理室12,設(shè)在該室12上方 的天線用于產(chǎn)生等離子體，其由平面線圈16實(shí)現(xiàn)。該RF線圏16 通常由RF發(fā)生器18通過匹配網(wǎng)鄉(xiāng)備(圖未示)激勵。在室12內(nèi)， 才是供有氣體分配—反或噴頭14,其4尤選地包4舌多個孔，以用于釋方文氣 態(tài)的源材料(如蝕刻劑源氣體)到該RF感應(yīng)等離子體區(qū)域中，該區(qū)域位于噴頭14和半導(dǎo)體基片或晶片30之間。可以理解的是，該 室12的頂部可設(shè)計為利用各種類型的等離子體生成源(如電容耦 合，電感耦合，微波，磁控管，螺旋波，或其他適合的等離子體產(chǎn) 生設(shè)備)替換噴頭14，其中該噴頭是噴頭電極。該氣態(tài)的源材泮+還可乂人:沒置在室12壁內(nèi)的端口釋方文。蝕刻劑 源化學(xué)制劑包括，例如，當(dāng)蝕刻穿鋁或其合金之一時，卣素(如 Cl2和BCl3)。還可4吏用其4也蝕刻劑化學(xué)制劑(例如，CH4, HBr, HC1， CHC13)以及形成如石灰氫〗匕合物，石友氟化合物，和氫氟烴 (hydro-fluorocarbon )的用于側(cè)壁^^化的聚合物形式的物質(zhì)。這些 氣體可與可選的惰性和/或非反應(yīng)性氣體一同使用。如果需要，該室12可包括額外的等離子體生成源(例如， 一個或多個電感耦合線圏， 電子回旋加速器諧振(ECR),螺旋波或》茲控管類型)。使用中，晶片30被引入由室壁32限定的室12，并且設(shè)在基片 支撐件或電極組件100上，其作為下部第二電極，或陰極?？梢岳?解的是這個下部電極或電極組件可以是電容耦合等離子體反應(yīng)器 的底部電極或電感耦合或以樣i波4是供能源的等離子體反應(yīng)器的底 部電才及。該晶片30優(yōu)選地由射頻發(fā)生器24偏置(并通常通過匹配 網(wǎng)絡(luò))。該晶片30可包括多個制造于其上的集成電路(IC)。這些 IC,例如，可包括如PLA, FPGA和ASIC的邏輯器件或者如隨機(jī) 存取存儲器(RAM )，動態(tài)RAM ( DRAM ),同步DRAM ( SDRAM ) 或只讀存儲器(ROM)的存儲器件。當(dāng)施加RF功率時，反應(yīng)性物 質(zhì)(由該源氣體形成)蝕刻該晶片30的暴露表面。然后，可能是 揮發(fā)性的副產(chǎn)物通過出口 26排出。在處理完成后，該晶片30可被 切成小塊以將這些IC分成單獨(dú)的芯片。任何等離子體限制裝置(圖未示)，室壁32,室襯板(chamber liner)(圖未示)和/或噴頭14的等離子體暴露表面可提供有等離子 體噴涂涂層20,該涂層具有提升聚合物粘結(jié)的表面粗糙度特性。另外，基片支撐件28的等離子體暴露表面也可提供有等離子體噴涂 涂層(圖未示)。以這種方式，基本上所有限制等離子體的表面將 具有提升聚合物粘結(jié)的表面粗糙度特性。由此，在該反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污染將大大降低?？梢岳斫獾氖窃摲磻?yīng)器10也可用于fu匕物蝕刻工藝。在氧化物蝕刻處理中，該氣體分配才反是直^妄^立于該窗口下的環(huán)形+反，該環(huán) 形板也是在該反應(yīng)器10頂部的真空密封表面，該表面在該半導(dǎo)體基片或晶片30上方并與之平行的平面中。該氣體分配環(huán)從源將氣體輸入到由氣體分配板限定的容積內(nèi)。該氣體分配板包含具有特定 直徑的貫穿該板的孔的陣列。這些穿過該氣體分配板的孔的空間分 布可以變化，以優(yōu)化這些待蝕刻層(例如，該晶片上的光刻膠層， 二氧化石圭層和下層材津+)的蝕刻均一性。該氣體分配纟反的一黃截面形狀可以變換，以操控進(jìn)入該反應(yīng)器10內(nèi)等離子體的RF功率的分布。 該氣體分配4反材料由介電材料制成，以使該RF功率通過該氣體分 配板耦合進(jìn)該反應(yīng)器。此外，需要該氣體分配板材料在如氧氣或氫 氟烴氣體等離子體的環(huán)境中高度抵抗化學(xué)賊射蝕刻，以避免損害 (breakdown)和導(dǎo)致的與之相關(guān)的顆粒生成?？梢允褂玫囊环N示范性的平行板等離子體反應(yīng)器10是雙頻等 離子體蝕刻反應(yīng)器(見，如共有美國專利No. 6,090,304,其通過引 用整體并入此處)。在這種反應(yīng)器中，蝕刻氣體乂人氣體源供應(yīng)到噴 頭電才及14,并且可通過乂人兩個RF源以不同頻率施加RF能量至噴 頭電極和/或底部電才及而在該反應(yīng)器中生成等離子體。備選地，該噴 頭電極14可電接地，并且在兩個不同頻率的RF能量可施加于該底 部電才及。圖2示出根據(jù)一個實(shí)施方式的基片支撐件的立體圖，該基片支 撐件包括電才及組件100。該電招j且件100包括上部構(gòu)件110,其與下部構(gòu)件120相連4妄。該電才及組件100適于位于半導(dǎo)體晶片處理系 統(tǒng)的處理室內(nèi)，例如，如圖1所示的等離子體處理室。如圖2所示，在一個實(shí)施方式中，該上部構(gòu)件110包括上部板 112，其具有在該板112基底的下部法蘭114。該上部構(gòu)件110優(yōu)選 i也為環(huán)形一反；然而，該上部構(gòu)4牛110可配置為其j也適合的形狀或i殳 計，如用于平面顯示器的矩形。該上部構(gòu)件110包纟舌下部表面116， 其適于與下部構(gòu)件120相粘結(jié)，以及上部表面118,其配置為與基 片支撐構(gòu)件190相粘結(jié)(圖10 )。該上部構(gòu)件110優(yōu)選地由包括金屬性材料(如鋁或鋁合金)的 電招j且成。然而，該上部構(gòu)件110可由4壬"f可適合的金屬，陶瓷，導(dǎo) 電和/或介電材料組成。另外，該上部構(gòu)件110優(yōu)選地具有從其中間 到外部邊緣或直徑的均 一 的厚度。該下部構(gòu)件120〗尤選;也為環(huán)形一反，該環(huán)形才反具有上部表面126 和下部表面128。然而，可以理解的是該下部構(gòu)件120可配置為除 環(huán)形之外的其4也形爿犬。該上部表面126適于與上部構(gòu)^牛110的下部 表面116粘結(jié)。在一個實(shí)施方式中，該下部構(gòu)件120可配置為^是供 對該電才及組件110的溫度4空制(例如，該下部構(gòu)4牛120可包4舌流動 通道，溫度控制流體可在該流動通道中循環(huán))。在電極組件100中， 該下部構(gòu)件120通常是金屬性材料的基片基板，并且作為基片、機(jī) 械支撐件、將該室的內(nèi)部與該室周圍的環(huán)境隔離的真空密封件、散 熱片、RF導(dǎo)體或它們的組合。在另一個實(shí)施方式中，該下部構(gòu)4牛120的上部表面126進(jìn)一步 包括為基座124形式的升高的板。該基座124具有均一的厚度并配 置為支撐該上部構(gòu)件110的下部表面116。該基座124優(yōu)選地是機(jī) 才戒加工或者以其他方式形成在該下部構(gòu)件120的上部表面125內(nèi)。 然而，可實(shí)施其4也適合的制造方法。該下部構(gòu)件120優(yōu)選地包括陽才及氧化鋁或鋁合金。然而，可以 理解的是可使用任何適合的材料，包括金屬，陶瓷，導(dǎo)電和介電材料。在一個實(shí)施方式中，該下部構(gòu)件120由陽才及氧化的扭4成加工的 鋁塊制成?；蛘?，該下部構(gòu)件120可以由陶瓷材并+制成，同時一個或多個電招J立于其中和/或其上部表面。該上部構(gòu)件100的下部法蘭114的外徑優(yōu)選地小于該下部構(gòu)件 120的外徑。然而，可以理解的是該下部法蘭114的外徑可等于或 大于該下部構(gòu)件120的外徑。另外，如果該下部構(gòu)件120進(jìn)一步包 括基座124,該上部構(gòu)件110的下部法蘭114的外徑優(yōu)選地小于該 下部構(gòu)件120的基座124的外徑。該下部法蘭114適于容納保護(hù)環(huán) 150。該上部構(gòu)〗牛110的外徑〗尤選i也小于該下部法蘭114,以^更容易 ^M尋該〗呆護(hù)環(huán)150圍繞該下部法蘭114的外部周界i史置。該上部構(gòu) 件110和該下部法蘭114的外徑的差考慮了在i殳置該^床護(hù)環(huán)150期 間該^呆護(hù)環(huán)的間隙。可以理解的是下部法蘭114是可選的，并且該 上部構(gòu)件110可i殳計為不4吏用下部法蘭114。圖3示出與該下部構(gòu)件120粘結(jié)的上部構(gòu)4牛110的立體圖。如 圖3所示，粘結(jié)層130將該上部構(gòu)件110與該下部構(gòu)件120粘結(jié)。 該粘結(jié)層130優(yōu)選地由低模數(shù)材料如合成硅橡膠(elastomer silicone )或硅橡膠(silicone rubber )材料制成。然而，可使用任何 適合的粘結(jié)材料。可以理解的是該粘結(jié)層130的厚度可依賴需要的 熱傳遞系數(shù)而變化。因此，其厚度適于基于該粘結(jié)層的制造公差而 提供需要的熱傳遞系數(shù)。通常，該粘結(jié)層130將通過加或減特定的 變量而在其應(yīng)用面積上變化。通常，如果該粘結(jié)層的厚度至多增或 減1.5%,則在該上部和下部構(gòu)件110， 120之間的熱傳遞系數(shù)將是 均一的。例如，對于用于半導(dǎo)體工業(yè)的電才及組件100，該粘結(jié)層130優(yōu)選地具有能夠經(jīng)受住寬的溫度范圍的化學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，可以理解的是該低才莫數(shù)材料可包括與真空環(huán)境相適應(yīng)并且在高溫(例如，高達(dá) 500°C )下纟氏抗熱降解的4壬4可合適的材^1"如聚合物材*+。然而，這 些粘結(jié)層材料通常并不抵抗半導(dǎo)體等離子體處理反應(yīng)器的反應(yīng)性 蝕刻化學(xué)制劑，并因此必須受到保護(hù)以達(dá)到有用的部件生命周期。圖4示出該電相J且件100 —部分的斗黃截面圖，該組件具有可選 的與該上部構(gòu)件110的下部表面116粘結(jié)的加熱配置132。該加熱 配置132可包i舌到該上部構(gòu)4牛110的下部表面116的層壓纟反邊界 (border )。例如，加熱配置132可以是鋁箔層壓板形式，其包括第 一絕緣層134(例如，介電層)，加熱層136(例如， 一個或多個電 阻材料帶)和第二絕緣層138 (例如，介電層)。該第一和第二絕纟彖層134, 138優(yōu)選i也由具有在寬的溫度范圍 內(nèi)保持其物理，電學(xué)和機(jī)械屬性的能力(包括在等離子體環(huán)境中抵 抗腐蝕性氣體)的材料，如Kapton⑧或其他適合的聚酰亞胺膜。該 加熱層136優(yōu)選地由高強(qiáng)度合金如Inconel⑧或其他適合的合金或抗 腐蝕和電阻加熱材^h組成。在一個實(shí)施方式中，該上部構(gòu)件110包括為薄層壓板形式的加 熱元件132,該加熱元件132包4舌Kapton⑧構(gòu)成的共同形成圖案的 第一絕參彖層134和InconeM)構(gòu)成的加熱元件136,以及Kapon構(gòu)成 的第二絕纟彖層138,該第二絕纟彖層138與該上部構(gòu)4牛110的下部表 面116沖目粘結(jié)。通常，為Kapton, Inconel禾口 Kapton才勾成的層壓斥反 形式的加熱元件132的厚度在大約0.005到大約0.009英寸之間， 并且更優(yōu)選地是大約0.007英寸的厚度。如圖4所示，該上部構(gòu)件110的下部表面116和/或該加熱元件 132與該下部構(gòu)4牛120的上部表面126粘結(jié)。在一個實(shí)施方式中， 該上部構(gòu)4牛110的下部表面116 (其包纟舌該上部構(gòu)^牛110的下部法 蘭114)，具有外徑，該外徑稍小于該下部構(gòu)件120的上部表面126或該下部構(gòu)件120的基座124的外徑。在一個實(shí)施方式中，該電^L 組件100可包括位于該上部構(gòu)件110和該下部構(gòu)件120之間的硅樹 脂構(gòu)成的粘結(jié)層130，其厚度在大約0.001到大約0.050英寸之間， 并且更優(yōu)選地在大約0.003到大約0.030英寸之間。另夕卜，如圖4所示，粘結(jié)劑應(yīng)用在位置140以將保護(hù)環(huán)150(圖 5 )與上部構(gòu)件110的下部法蘭114的外部周界142(下部垂直表面) 和該下部構(gòu)件120的上部周界126 (水平上部表面)粘結(jié)。如圖4 所示，該粘結(jié)劑應(yīng)用于該上部構(gòu)件110的外部周界142和下部構(gòu)件 120的上部周界144。該粘結(jié)劑優(yōu)選地由環(huán)氧樹脂或其他合適的可 用在直接暴露于等離子體的環(huán)境中的粘結(jié)材料組成。該粘結(jié)劑形成 在該上部和下部構(gòu)件110, 120之間延伸的密封，并將該j呆護(hù)環(huán)150 固定于該上部和下部構(gòu)件110, 120?？梢岳斫獾氖窃摫Ｗo(hù)環(huán)150可 通過另外的結(jié)構(gòu)如凹槽或狹槽鎖定其位置或固定于該上部和下部 構(gòu)件110， 120。該保護(hù)環(huán)150優(yōu)選地由聚合物構(gòu)成，如碳氟聚合物材料，如 Teflon (由DuPont⑧制造的PTFE-聚四氟乙歸)。然而，可使用任 何適合的材料，包括塑料或聚合物材料，過氟烷氧基(PFA)，氟化 聚合物，和聚酰亞胺。該保護(hù)環(huán)150優(yōu)選地由具有高化學(xué)抗性、低 溫和高溫性能、抵抗等離子體反應(yīng)器中等離子體腐蝕、低摩擦、和 電絕纟彖和絕熱屬性的材料組成。圖5示出在將該環(huán)150圍繞上部構(gòu)件110的外部周界142和該 下部構(gòu)件120的上部周界144安裝或i殳置之前，該保護(hù)環(huán)150的立 體圖。該保護(hù)環(huán)150優(yōu)選地由碳氟聚合物材料環(huán)組成，其在安裝之 前被熱膨脹。溫度控制的烤箱，力口熱板(hot plate )或其他適合的 方法可沖丸行該保護(hù)環(huán)150的力口熱。該保護(hù)環(huán)150的加熱4吏該保護(hù)環(huán) 150膨脹以容易安裝，從而提高該保護(hù)環(huán)150的粘結(jié)屬性，并且圍 繞該上部構(gòu)件110的外部周界142對該-f呆護(hù)環(huán)150進(jìn)4于收縮安裝。另外，可以理解的是該保護(hù)環(huán)150優(yōu)選地基于該保護(hù)環(huán)150在 支撐在該上部構(gòu)件110上的半導(dǎo)體基片的處理期間所經(jīng)受的熱膨脹 和運(yùn)行溫度而加熱至需要的溫度。例如，在一個實(shí)施方式中，基于 碳氟基聚合物如Teflon⑧的熱膨脹屬性和運(yùn)行溫度，該由Teflon組 成的保護(hù)環(huán)150優(yōu)選地暴露于60。C或更低的溫度。然而，每個保護(hù) 環(huán)150的材并牛將具有對于熱石並撞優(yōu)選的溫度范圍。因此，該環(huán)150 的加熱可基于選取的材料和在該室內(nèi)的運(yùn)行溫度周期而選擇。另外，可以理解的是該j呆護(hù)環(huán)150可經(jīng)預(yù)熱、化學(xué)處理、和/ 或包括等離子體處理，以產(chǎn)生不規(guī)則的或者粗糙表面，從而提高該 保護(hù)環(huán)150的粘結(jié)質(zhì)量。該預(yù)處理可l是高該環(huán)與該上部和下部構(gòu)件 的粘結(jié)和/或等離子體暴露表面的狀態(tài)，以提高在該環(huán)在等離子體反 應(yīng)器中使用期間與在該環(huán)上堆積的聚合物副產(chǎn)物的粘結(jié)。圖6示出圖5的^f呆護(hù)環(huán)150圍繞該上部構(gòu)科-110的外部周界142 -沒置的立體圖。如圖5所示，該i呆護(hù)環(huán)150圍繞該上部構(gòu)4牛110的 底部垂直周界142i殳置，并設(shè)置至該下部構(gòu)件120的上部周界144。 該4呆護(hù)環(huán)150的固化(curing)或收縮安裝，通過與該上部和下部 構(gòu)件110, 120的壓縮(收縮)安裝而向其本來的形狀收縮該環(huán)150， 并且固定該環(huán)150。在一個實(shí)施方式中，該碳氟基聚合物保護(hù)環(huán)150,如Teflon優(yōu) 選地加熱至寸氐于60°C的溫度。該保護(hù)性Teflon環(huán)150優(yōu)選地加熱至 至近似50到60。C，并且更優(yōu)選地近似至60°C。該保護(hù)環(huán)150在安 裝前的加熱考慮了該保護(hù)環(huán)150圍繞該上部和下部構(gòu)件110, 120 的安裝容易性。另外，在一個實(shí)施方式中，在位置140的粘結(jié)劑是環(huán)氧樹脂的 形式，其在近似90到110。C的溫度，并且更優(yōu)選地在近似100°C固 化為碳氟基聚合物保護(hù)環(huán)150。圖7示出圖6的電才及組件100沿線7-7的一部分的立體圖，包 4舌寸呆護(hù)該粘結(jié)層130和加熱元4牛132的環(huán)150。 ^。圖7所示，該電 極組件100包括加熱元件110,下部構(gòu)件120,粘結(jié)層130，在位置 140的粘結(jié)劑層和保護(hù)環(huán)150。該粘結(jié)劑層140優(yōu)選為環(huán)氧樹脂， 丙烯酸，人造橡膠或其他適合的材料，這些材料具有適于經(jīng)受該組 件100可能經(jīng)歷的運(yùn)行溫度范圍的物理性質(zhì)。在一個實(shí)施方式中，為環(huán)氧樹脂形式的粘結(jié)劑層140設(shè)置在該 上部構(gòu)件110的外部周界142上并設(shè)置至下部構(gòu)件120的上部周界 144。 ^口圖7戶斤示，7呆一戶iE不150 ^f尤選;也包4舌內(nèi)吾卩牙口夕卜吾M到角的 (chamfered)下部表面151, 152。該內(nèi)部和外部倒角的下部表面 151, 152允"i午該^呆護(hù)環(huán)的下部邊纟彖齊平i也安裝在下部構(gòu)^牛120上。 另外，內(nèi)部倒角表面151為環(huán)氧樹脂提供容積或區(qū)域以幫助將保護(hù) 環(huán)150固定于上部構(gòu)4牛110的外部周界142和下部構(gòu)^牛120的上部 周界144。外部倒角的下部構(gòu)件152使保護(hù)環(huán)150能夠機(jī)械加工而 不石皮壞下部構(gòu)件120的完整性。圖8示出在加熱元件110,下部構(gòu)件120和^呆護(hù)環(huán)150扭4成加 工之后，圖7的電才及組件100—部分的立體圖。如圖8所示，上部 構(gòu)4牛110，下部構(gòu)4牛120和該-床護(hù)環(huán)150伊C選i也才幾才成加工為相同的 直徑?？蛇x地，在如圖8所示的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，保護(hù)環(huán)150可 包括—幾械加工或以其他方式在該保護(hù)環(huán)150的上部或頂部表面170 中形成的凹槽160。凹槽160優(yōu)選地在保護(hù)環(huán)150圍繞上部構(gòu)件110 的外部周界142設(shè)置后機(jī)械加工入保護(hù)環(huán)150。備選地，該凹槽160 可在該環(huán)150圍繞該上部構(gòu)4牛110的外部周界142安裝或i更置之前 才幾才成加工入該j呆護(hù)環(huán)150。凹槽160可利用粘結(jié)劑填充，以由此^是 高上部構(gòu)件110和^床護(hù)環(huán)150之間與晶片上面的支撐構(gòu)件190的粘 結(jié)。圖9示出在才幾械加工該4呆護(hù)環(huán)150之后的電才及組件100的4黃截面圖。如圖9所示，凹槽160優(yōu)選地具有正方形的截面區(qū)域，該截 面區(qū)域具有相等的寬度174和高度176。例如，對于具有7.726英 寸外部直徑172的200mm直徑的電4及組件100, 4呆護(hù)環(huán)150優(yōu)選地 具有凹槽160，其具有0.010英寸的寬度174和0.010英寸的高度 176。然而，可以理解的是，該凹槽160的寬度174和高度176可 具有任何需要的橫截面形狀。對于正方形的凹槽，包括該寬度174 和高度176的該凹槽的尺寸可依賴于電極組件100的直徑或大小 (即，200mm, 300mm等)而變4匕，以專用于4寺處理晶片的直徑。圖10示出在才幾械加工到最終寬度尺寸后，該電才及組件100的 一部分的立體圖。如圖IO所示，晶片或者基片支撐構(gòu)件l卯與該 上部構(gòu)4牛110的上部表面118粘結(jié)。該晶片支撐構(gòu)4牛19(H尤選i也由 陶瓷或?qū)щ姴牧辖M成，該導(dǎo)電材料如平面硅(例如，單晶硅)，石 墨或碳化硅電極盤，其具有從其中間到外部邊緣均 一 的厚度。如圖IO所示，支撐構(gòu)件190還可包4舌倒角的外部邊纟彖192。該 支撐構(gòu)件190(塑料)優(yōu)選地利用另一個粘結(jié)層180與加熱元件110 的上部表面118粘結(jié)。該粘結(jié)層180優(yōu)選地是低^^莫數(shù)材料，如硅樹 脂或硅橡膠。該粘結(jié)層180優(yōu)選地具有能夠經(jīng)受住溫度極限值的寬 的范圍的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以及可包括與真空環(huán)境相適應(yīng)的并且抵抗高溫 下熱降解的聚合物材料?？梢岳斫獾氖牵颂幟枋龅倪@些方法和裝置可應(yīng)用于各種電極 組件100，包括200mm ( 7.87402英寸)和300mm (11.811英寸) 直徑的電才及組件100。例如，用于200mm電4及組件100的保護(hù)環(huán) 150包括初始的保護(hù)環(huán)150,其具有在室溫下近似193.802mm ( 7.63 英寸)的內(nèi)徑、近似194.818mm ( 7.67英寸)的經(jīng)膨脹的內(nèi)徑(60 。C )以及在室溫下近似194.564mm( 7.66英寸)的收縮環(huán)安裝直徑。 對于300mm直徑電才及組件100,在室溫下初始的j呆護(hù)環(huán)150內(nèi)徑近似292.608mm (11.52英寸)、膨脹環(huán)內(nèi)徑(在60°C )近似293.878 (11.57英寸)以及在室溫下收縮環(huán)安裝直徑近似293.624mm( 11.56英寸)。例如，用于200mm電極組件100的碳氟基聚合物保護(hù)環(huán)150 當(dāng)加熱至60。C時將膨月長近似0.889mm( 0.035英寸)，而用于300mm 電極組件100的碳氟基聚合物保護(hù)環(huán)150當(dāng)加熱至6CTC時膨脹近似 1.3462mm ( 0.053英寸)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該電極組件IOO是靜電卡盤(ESC)，用于 在用于半導(dǎo)體制造的真空處理室內(nèi)基片處理期間中夾緊如半導(dǎo)體 晶片的基片，例如等離子體反應(yīng)器，如等離子體蝕刻反應(yīng)器。該ESC 可以是單極或雙極-沒計。然而，該電極組件100可用于其他目的， 如在化學(xué)氣象沉積，賊射，離子注入，抗蝕劑清理等期間夾緊基片。可以理解的是該電極組件100可安裝在任何適于等離子體處理 半導(dǎo)體基片的新型的處理室內(nèi)，或用于改進(jìn)現(xiàn)有的處理室。應(yīng)當(dāng)理 解的是在具體的系統(tǒng)中，該上部構(gòu)件110,該下部構(gòu)件120和該支 撐才反190的具體形狀可依賴于卡盤，基片和/或其他部件的布置而變 化。因此，如圖2-10所示的上部構(gòu)件100，該下部構(gòu)件120和該支 撐板190的確切的形狀僅為了說明性目的示出而無論如何不是限 制。盡管關(guān)于其優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以理解的是，可在不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范 圍內(nèi)，進(jìn)行以上沒有詳細(xì)描述的增加、刪除、 -修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)適于在等離子體處理系統(tǒng)中使用的基片支撐件中的粘結(jié)層的方法，包括將基片支撐件的上部構(gòu)件與基片支撐件的下部構(gòu)件連接；將粘結(jié)劑應(yīng)用于所述上部構(gòu)件的外部周界以及所述下部構(gòu)件的上部周界；圍繞所述上部構(gòu)件的外部周界和所述下部構(gòu)件的上部周界設(shè)置保護(hù)環(huán)；以及將所述保護(hù)環(huán)機(jī)械加工至最終尺寸。
2. 才艮據(jù)—又利要求1所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件的外部周界 具有下部法蘭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一 步包括圍繞所述下部法蘭的 外部周界設(shè)置所述保護(hù)環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括將所述保護(hù)環(huán)和所述 上部構(gòu)件纟幾一成加工至最終尺寸。
5. 才艮據(jù)—又利要求1所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件和所述下部 4S的外徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在圍繞所述上部構(gòu)件 的外部周界i殳置所述環(huán)之前加熱所述環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述環(huán)由碳氟聚合物材料 制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件包括具有下 部法蘭的鋁板，所述外部周界位于所述法蘭上。
10. 4艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述上部構(gòu)件和所 述下部構(gòu)件之間粘結(jié)加熱配置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述加熱元件包括由第 一絕纟彖層桐-津+、加熱層和第二絕纟彖層組成的層壓斗反。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件包括電極， 以及所述下部構(gòu)件包括溫度控制基板，所述溫度控制基板具有 在其上部的基座并且支撐所述上部構(gòu)件的下部。
13. 才艮據(jù)4又利要求1所述的方法，其中，所述環(huán)具有大于所述下部 構(gòu)件的外部周界的直徑的外徑，所述方法進(jìn)一步包括機(jī)械加工 所述環(huán)，使得所述環(huán)的外徑對應(yīng)于所述下部構(gòu)件的外部周界的 所述外徑。
14. 才艮據(jù)—又利要求1所述的方法，進(jìn)一步包4舌在^]奪所述環(huán)與所述上 部和下部構(gòu)^f牛連4妄之前乂寸所述環(huán)倒角。
15. 4艮據(jù)片又利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述環(huán)的上部表面 才幾才成力口工出凹沖曹。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將基片支撐構(gòu)件與所 述上部構(gòu)件的上部表面粘結(jié)。
17. —種在等離子體處理系統(tǒng)中保護(hù)粘結(jié)層的方法，包括將上部構(gòu)件與下部構(gòu)件連接，所述上部構(gòu)件具有層壓于 所述上部構(gòu)件的下部表面的加熱配置；將粘結(jié)劑應(yīng)用于所述上部構(gòu)件的外部周界和所述下部構(gòu) 件的上部周界；圍繞所述上部構(gòu)件的外部周界和所述下部構(gòu)件的上部周 界設(shè)置碳氟聚合物材料環(huán)；以及將所述碳氟聚合物材料環(huán)機(jī)械加工至最終尺寸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括將所述碳氟聚合物 材料環(huán)和上部構(gòu)件機(jī)械加工至最終尺寸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件和所述下 外徑的外徑。
20. 根據(jù)斥又利要求17所述的方法，其中，所述粘結(jié)劑是環(huán)氧樹脂。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在圍繞所述上部構(gòu) 件的外部周界設(shè)置所述碳氟聚合物材料環(huán)之前加熱所述碳氟 聚合物材料環(huán)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述上部構(gòu)件包括具有下 部法蘭的鋁纟反，所述外部周界位于所述法蘭上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述加熱配置包括由第 一絕纟彖層、加熱層和第二絕纟彖層組成的層壓玲反。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述上部構(gòu)件包括電極， 以及所述下部構(gòu)件進(jìn)一步包括在其上部的基座，所述基座支撐 所述上部構(gòu)件的下部。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在將所述環(huán)與所述 上部和下部構(gòu) <牛連一妄之前只t所述環(huán)的下部表面倒角。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在所述環(huán)的上部表 面才幾才成力口工出凹才曹。
27. 才艮據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括將基片支撐構(gòu)件與 所述上部構(gòu)件的上部表面粘結(jié)。
28. —種"f呆護(hù)粘結(jié)層的方法，所述方法包4舌將上部構(gòu)件與下部構(gòu)件連接；直徑；以及圍繞所述粘結(jié)層收縮安裝所述保護(hù)環(huán)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包括在圍繞所述粘結(jié)線 收縮安裝所述碳氟聚合物材料環(huán)之前，將粘結(jié)劑應(yīng)用于所述上 部構(gòu)件的外部周界和所述下部構(gòu)件的外部上部表面。
30. 才艮據(jù)4又利要求28所述的方法，其中所述膨脹步驟包括加熱所 述J呆護(hù)環(huán)。
全文摘要
一種保護(hù)在適于在等離子體處理系統(tǒng)中使用的基片支撐件中的粘結(jié)層的方法。該方法包括利用粘結(jié)材料將基片支撐件的上部構(gòu)件與基片支撐件的下部構(gòu)件連接的步驟。粘結(jié)劑應(yīng)用于該上部構(gòu)件的外部周界和該下部構(gòu)件的上部周界，以及保護(hù)環(huán)圍繞該上部構(gòu)件的外部周界和該下部構(gòu)件的上部周界設(shè)置。該保護(hù)環(huán)最初制造為具有提供機(jī)械穩(wěn)定性和可使用性的尺寸。然后將該保護(hù)環(huán)機(jī)械加工至與基片支撐件應(yīng)用的設(shè)計一致的最終尺寸的確切設(shè)置。
文檔編號B23K31/02GK101223000SQ200680026277
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者吉姆·塔潘, 基思·科門丹特, 安東尼·里奇 申請人:朗姆研究公司