專利名稱：具有可調(diào)電阻率的晶片加工裝置的制作方法
具有可調(diào)電阻率的晶片加工裝置
背景技術(shù)：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般性地涉及主要用于其上提供有氮化鋁涂層的半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備的裝置。更具體地，各實(shí)施方式涉及加熱裝置、晶片載體和具有多個(gè)具有不同電阻率的區(qū)的其上施用涂層的靜電夾盤(electrostatic chuck)。在一種應(yīng)用中，晶片加工裝置可特別用作熱靜電夾盤，用于需要將半導(dǎo)體晶片從 100°c加熱至600°C同時(shí)通過靜電與熱夾盤的表面夾緊的應(yīng)用。當(dāng)在夾盤電極與晶片之間的層的電阻率落入Johnson-Rahbeck規(guī)范(regime)(參見圖7)限定的范圍內(nèi)時(shí)獲得夾緊力。本發(fā)明使得所述層的體積電阻率在給定溫度范圍下得以調(diào)整至落入Johnson-Rahbeck 規(guī)范內(nèi)。使用氮化鋁材料的現(xiàn)有技術(shù)靜電Johnson-Rahbeck夾盤用于室溫夾盤應(yīng)用，并且不在150-500°C的較高應(yīng)用溫度下使用。這是因?yàn)檫@些現(xiàn)有技術(shù)的夾盤通常具有聚合物或有機(jī)硅粘合劑，這些粘合劑不能承受高溫應(yīng)用。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，也存在高溫Johnson-Rahbeck夾盤，例如Advanced Ceramics Corporation的摻雜碳的熱解氮化硼夾盤(例如詳見美國專利4，5748436)，或摻雜有其它材料如硅的其它熱解氮化硼夾盤，如Shin-Etsu Chemical Co.的美國專利5，663，865所示。然而，由于嚴(yán)格控制熱解氮化硼中摻雜劑的含量，這種夾盤的制造很麻煩。此外，已公開了一些熱靜電夾盤，其中本體(bulk)燒結(jié)陶瓷基板與嵌入芯體中的加熱元件一起使用。然而，由于嵌入的電極作為缺陷，當(dāng)以顯著高的速率(例如> 10°C /分鐘)加熱升溫時(shí)可能引起裂縫，因此這些類型的基板的溫度不能非常快速地上升。在基板的表面上含有層狀電極的熱基板不受這種限制，測得溫度上升速率遠(yuǎn)超過20°C /分鐘(高達(dá)300°C /分鐘)。在晶片加工裝置的外表面上的薄膜涂層的主要特性是當(dāng)暴露于鹵素等離子體環(huán)境時(shí)其耐腐蝕。由于當(dāng)暴露于鹵素等離子體環(huán)境時(shí)的耐腐蝕性高，氮化鋁已成為用于制造高溫晶片加工載體的達(dá)到最新技術(shù)發(fā)展水平的材料。AlN薄膜的典型的電阻率值為IO11-IO14Ohm-Cm,并且溫度每增加100°C，電阻率下降約20倍。因此，在高溫應(yīng)用中，這些AlN薄膜的電阻率下降得足夠低，使得在電極路徑的高電位段與低電位段之間，或者在加熱電極與在晶片加工過程中在AlN上沉積的任何導(dǎo)電薄膜之間，或者在電極與晶片本身之間存在過多的泄漏電流。這種泄漏電流限制了晶片加熱裝置的可用溫度范圍。AlN薄膜可以用具有較高電阻率的材料代替，然而，對鹵素等離子體的抗性可能減小。當(dāng)加工溫度上升較高時(shí)，需要具有比AlN更高電阻率的薄膜，同時(shí)仍保持優(yōu)異的耐腐蝕性。本發(fā)明提供了一種改變薄膜涂層的體積電阻率同時(shí)保持典型的AlN薄膜的優(yōu)異的耐腐蝕性的方法，由此允許較高的可用工作溫度。本發(fā)明使用具有不同區(qū)域的薄膜涂層，這些區(qū)域具有不同的電阻率。因此，能通過簡單地改變存在于薄膜中的每個(gè)區(qū)域的相對量來改變在給定溫度下薄膜的體積電阻率，而無需配制新的薄膜材料來制備在某一溫度下具有不同體積電阻率的夾盤。本發(fā)明的實(shí)施方式的加熱器、靜電Johnson-Rahbeck夾盤和晶片載體滿足在高溫下保持所需的體積電阻率的要求，較容易制造，能以顯著高的溫度上升速率加熱，此外，當(dāng)需要靜電夾盤時(shí)，在較低電壓下以高功率提供夾緊。發(fā)明概述在第一方面，提供了一種包括主體的晶片載體，所述主體包括基板和安裝在基板上的電極元件，所述制品還具有外涂層，所述外涂層含有包住所述主體的電介質(zhì)材料，所述外涂層具有至少兩個(gè)具有不同電阻率的區(qū)域。在第二方面，提供了一種靜電夾盤，所述靜電夾盤包括主體、在所述主體上沉積的夾盤電極以及在所述夾盤電極之上沉積的外涂層，所述外涂層包括多個(gè)具有不同電阻率的層，所述外涂層包括含AlN的外層。在第三方面，提供了一種形成晶片載體的方法，所述方法包括以下步驟a)提供基板，b)在所述基板上布置電極，c)在所述基板和電極之上沉積外涂層，其中所述步驟包括沉積多種具有不同電阻率的材料，其中在給定溫度下所述外涂層的總體積電阻率能通過改變沉積的材料各自的相對量而得到控制。附圖概述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的晶片載體的透視圖。圖2A和圖2B為具有電絕緣基板主體的晶片載體的截面圖。圖3A和圖;3B為具有導(dǎo)電基板主體的晶片載體的截面圖。圖4為根據(jù)另一實(shí)施方式的晶片載體的截面圖。圖5為根據(jù)再一實(shí)施方式的晶片載體的截面圖。圖6為含有具有不同電阻率的不同層的本發(fā)明的外保護(hù)層(overcoat)的一種實(shí)施方式的截面。圖7為說明各種材料的體積電阻率與溫度關(guān)系的圖。圖8為說明由3層具有不同體積電阻率的兩種類型的AlN組成的AlN外保護(hù)層的截面的顯微照片。發(fā)明詳述本文使用的以及在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“相鄰”既包括直接接觸，也包括位于附近，即在兩層或兩個(gè)物體之間存在插入層，或者沿著另一層或另一物體的一側(cè)。本文使用的術(shù)語“晶片載體”可用于指加熱器、靜電夾盤或組合的加熱器/靜電夾盤。本文使用的術(shù)語“電路”可與“電極”互換使用，并且術(shù)語“加熱元件”可與“加熱電極”、“電極”、“電阻器”、“加熱電阻器”或“加熱器”互換使用。術(shù)語“電路”可以采用單數(shù)或復(fù)數(shù)形式使用，表示存在至少一個(gè)元件(unit)。術(shù)語“電路”可與“電極”互換使用，并且術(shù)語“電極”可用于表示單數(shù)或復(fù)數(shù)形式使用，表示存在至少一個(gè)元件。術(shù)語“加熱元件”可與“加熱電極”、“電阻器”、“加熱電阻器”或“加熱器”互換使用。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在工藝室中用于支撐晶片的涂布的制品。該涂布的制品可以是加熱器、靜電夾盤、晶片載體或類似制品。在每一種情況下，制品具有主體，該主體含有基板和在其上沉積的電極元件，并且還具有相鄰的電介質(zhì)材料(例如氮化鋁)的外涂層，可通過化學(xué)氣相沉積或其它方式(例如反應(yīng)性物理氣相沉積、等離子體噴涂、等離子體-增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積、金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積、光-增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積)提供外涂層。外涂層具有多個(gè)具有不同電阻率的區(qū)或區(qū)域。不同區(qū)域的厚度或相對尺寸決定涂層的總體積電阻率?，F(xiàn)在更詳細(xì)地參考附圖，其中各圖僅用于舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而不是為了限制本發(fā)明。圖1說明含有圓盤狀金屬、石墨或陶瓷主體12的晶片載體33， 主體12具有在其中或其上配置的電極(未顯示)，并且其上表面13用作基板的支撐表面， 基板例如為典型的直徑例如為300mm的晶片W。在一種實(shí)施方式中，上表面13制成具有高度平滑性(表面變化在0.05mm之內(nèi))，以進(jìn)一步增強(qiáng)晶片W的溫度控制。用于為晶片載體供電的電力終端15可以連接在主體12的下表面的中心，或者在一種實(shí)施方式中，電力終端 15可以連接在主體12的各側(cè)。在晶片載體中，可以使用一個(gè)或多個(gè)電極。根據(jù)應(yīng)用，這些電極可各自用作電阻加熱元件、電磁屏蔽電極、等離子體-發(fā)生電極、靜電夾盤電極或電子束電極。在一種實(shí)施方式中，存在兩個(gè)不同的電極，一個(gè)電極用作加熱元件，而第二個(gè)電極用作靜電夾盤電極。一個(gè)或多個(gè)電極可朝上(接近晶片基板)或朝下(遠(yuǎn)離晶片基板)位于晶片載體的基板之內(nèi)或之上。加熱電極的底部位置可幫助擴(kuò)散由一種模式的電極所產(chǎn)生的局部熱量并且有助于晶片基板的熱分布。在一種實(shí)施方式中，電極為薄膜電極形式，并且通過本領(lǐng)域已知的方法形成，包括絲網(wǎng)印刷、旋涂、等離子體噴涂、熱噴涂、噴霧熱解、反應(yīng)性噴霧沉積、溶膠-凝膠沉積、燃燒吹焰(combustion torch)、電弧沉積、離子電鍍、物理氣相沉積、濺射沉積、激光燒蝕、熱蒸鍍、電鍍以及激光表面合金化。在一種實(shí)施方式中，薄膜電極含有具有高熔點(diǎn)的金屬，例如， 鐵、鎳、鎢、鉭、鉬、錸和鉬或其合金。在另一實(shí)施方式中，薄膜電極含有以下至少一種鉿、 鋯、鈰的碳化物或氧化物，及其混合物。在另一實(shí)施方式中，電極為熱解石墨的長連續(xù)條的形式。熱解石墨(“PG”)首先通過本領(lǐng)域已知的方法如化學(xué)氣相沉積法沉積在晶片載體的基板上。隨后將PG機(jī)械加工成預(yù)定的模式，例如，螺旋狀、蛇形等。加熱區(qū)(即，通過電分離的電阻加熱器路徑)的電模式的形成可通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)進(jìn)行，包括但不限于微型機(jī)械加工、微編織 (micro-brading)、激光切割、化學(xué)蝕刻或電子束蝕刻。在上述實(shí)施方式中的晶片載體的主體12的結(jié)構(gòu)和組成可以根據(jù)終產(chǎn)物要求的需要和性能而變。在一種實(shí)施方式中，主體的基板可以由本體絕緣材料(例如陶瓷)構(gòu)建。在另一實(shí)施方式中，基板可以由導(dǎo)電材料制成，隨后涂以絕緣層。陶瓷芯晶片載體參考如圖2A-2B所示的陶瓷芯加熱器來說明含有主體12的晶片載體的一種實(shí)施方式，該主體12具有陶瓷芯。在具有陶瓷芯的晶片載體33中，主體的基板 11可包含電絕緣材料(例如，燒結(jié)的基板)，這些電絕緣材料可選自以下元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物和氧氮化物，及其組合，所述元素選自B、Al、Hf、Si、Ga、Y、難熔硬金屬、過渡金屬。基板11的特征在于具有高耐磨性和高耐熱性。在一種實(shí)施方式中，基板含有大于99%純度的AlN以及高達(dá)5%的選自Y203、Er2O3及其組合的燒結(jié)劑。在另一實(shí)施方式中，基板含有熱解氮化硼(ΡΒΝ)?？蛇x地，ρΒΝ基板可以被以下物質(zhì)替代(1)涂有ρΒΝ的石墨板(該石墨板為約 0. 10-0. 75英寸厚，任選0. 12-0. 50英寸厚，ρΒΝ涂層為約0. 005-0. 035英寸厚，更優(yōu)選約 0. 015-0. 020英寸厚)，(2)熱壓氮化硼(BN)板(約0. 10-0. 75英寸厚，更優(yōu)選約0. 25-0. 50 英寸厚)，或(3)涂有ρΒΝ的熱壓BN板(該熱壓BN板為約0. 10-0. 75英寸厚，更優(yōu)選約0. 25-0. 50英寸厚，PBN涂層為約0. 005-0. 035英寸厚，更優(yōu)選約0. 01-0. 02英寸厚)。在一種實(shí)施方式中，具有優(yōu)化電路設(shè)計(jì)的加熱電極14在陶瓷基板11上形成或者嵌入陶瓷基板11內(nèi)。電極14可含有選自以下的材料鐵、鎳、鎢、鉭、鉬、錸和鉬或其合金； 屬于周期表的第IVa族、Va族和VIa族的金屬的碳化物和氮化物；鉿、鋯和鈰的碳化物或氧化物；及其組合。在另一實(shí)施方式中，電極14可含有熱解石墨(PG)或熱裂解石墨(TPG)。 在一種實(shí)施方式中，電極14含有熱膨脹系數(shù)(CTE)與基板11的CTE十分匹配的材料。CTE 十分匹配意味著材料的CTE在基板的CTE的0. 75-1. 25倍范圍內(nèi)。電極和基板的CTE十分匹配，能夠均勻重復(fù)加熱和冷卻裝置，而不會(huì)出現(xiàn)裂縫或危及裝置的完整性?？蛇x地或除了加熱器以外，晶片載體還可用作靜電夾盤。在該實(shí)施方式中，使用本領(lǐng)域已知的制造方法，在基板11上形成夾盤電極16，例如，如由上述材料形成的導(dǎo)電層、 金屬化薄膜或TPG電極。對于靜電夾盤的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和操作，參見美國專利5，591，269 ； 5，566，043 ；5，663，865 ；5，606, 484 ；5，155，652 ；5，665，260 ；5，909, 355 ；和 5，693，581，這些專利在此全文并入作為參考。將基板11和一個(gè)或多個(gè)電極涂以含有AlN的外保護(hù)層20，該外保護(hù)層20電絕緣并且含有多個(gè)具有不同電阻率的區(qū)或區(qū)域。在一種實(shí)施方式中，存在任選的粘結(jié)層(未顯示)以幫助增強(qiáng)外保護(hù)層20與基板11之間的粘著性。在一種實(shí)施方式中，如圖2A所示，在基板的下表面(遠(yuǎn)離晶片基板)上配置加熱器電極14，使得更容易在空間上分布和調(diào)節(jié)晶片載體中的熱量。在另一實(shí)施方式中，加熱器電極14和夾盤電極16均在基板的上部配置。在這種情況下，可在放置夾盤電極之前在基板和加熱器電極上涂布單獨(dú)的絕緣層20。這種絕緣層可由與基板、外保護(hù)層相同的材料或不同的材料形成。導(dǎo)電芯晶片載體參考圖3A-3B，為具有導(dǎo)電基板111的晶片載體的實(shí)施方式，例如具有石墨基板的晶片載體。雖然表示石墨含在基板中，根據(jù)應(yīng)用，可以使用其它導(dǎo)電材料，包括但不限于石墨；難熔金屬如W和Mo、過渡金屬、稀土金屬和合金；鉿、鋯和鈰的氧化物和碳化物；及其混合物?；?11涂有電絕緣的絕緣層130和任選的粘結(jié)層(未顯示) 以幫助增強(qiáng)絕緣層130與基板111之間的粘著性。關(guān)于絕緣層130，該層可含有以下至少一種選自Hf、B、Al、Si、Ga、Y、難熔硬金屬、 過渡金屬的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氧氮化物；鋁的氧化物、氧氮化物； 及其組合。一個(gè)實(shí)例為熱解氮化硼(PBN)。關(guān)于任選的粘結(jié)層，該層可含有以下至少一種 選自Al、Si、難熔金屬(包括Ta、W、Mo)、過渡金屬(包括鈦、鉻、鐵)的元素的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物、氧化物、氧氮化物；及其混合物。實(shí)例包括TiC、TaC、SiC、MoC，及其混合物。在絕緣層130上沉積一個(gè)或多個(gè)電極134，136。這些電極的結(jié)構(gòu)類似，并且充當(dāng)加熱電極134和夾盤電極136，如在上述實(shí)施方式中所述。在一種實(shí)施方式中，如圖3A所示， 兩個(gè)電極134，136在基板的相對側(cè)上。在另一實(shí)施方式中，它們在同側(cè)，在它們之間配置絕緣層120。在一種實(shí)施方式中，一個(gè)或兩個(gè)電極含有厚度為5-1000 μ m的薄膜電極，其通過本領(lǐng)域已知的方法在電絕緣層(根據(jù)實(shí)施方式，130或120)上形成。在一種實(shí)施方式中，薄膜電極含有具有高熔點(diǎn)的金屬，例如，鐵、鎳、鉭、鎢、鉬、錸和鉬或其合金。在另一實(shí)施方式中，薄膜電極含有鉿、鋯、鈰的碳化物或氧化物及其混合物中的至少一種。在一個(gè)實(shí)例中，使用膜厚度為18 μ m的電解銅箔作為電極。隨后將基板和加熱器進(jìn)一步涂布耐蝕刻的外保護(hù)層118，包住基板和加熱器，并在這些元件與操作氣氛之間形成阻擋層。關(guān)于任選的粘結(jié)層，該層可含有以下至少一種選自Al、Si、難熔金屬(包括Ta、 W、Mo)、過渡金屬(包括鈦、鉻、鐵)的元素的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物、氧化物、氧氮化物；及其混合物。實(shí)例包括TiC、TaC, SiC、MoC,及其混合物。在其它實(shí)施方式中，如圖4所示，晶片載體還可含有熱敏電阻或熱電偶250，和/或如圖5所示，晶片載體還可含有電磁屏蔽252。電磁屏蔽可用于消除夾盤電極236與加熱元件234之間的電干擾，或消除加熱元件與晶片之間的電干擾。關(guān)于外保護(hù)層(在上述實(shí)施方式中，18和118)，外保護(hù)層含有一個(gè)或多個(gè)具有不同體積電阻率的區(qū)域或?qū)?。在一種實(shí)施方式中，外保護(hù)層含有至少兩個(gè)選自以下的不同的材料選自Hf、B、Al、Si、Ga、Y、難熔硬金屬、過渡金屬的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氧氮化物；鋁的氧化物、氧氮化物；及其組合；具有NaZr2(PO4)3的NZP結(jié)構(gòu)的高熱穩(wěn)定性磷酸鋯；含有至少一個(gè)選自第加族、3a族和如族元素的元素的玻璃-陶瓷組合物； BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃；和SW2和耐等離子體材料的混合物，該耐等離子體材料含有Y、 k、La、Ce、Gd、EU、Dy等的氧化物、或這些金屬中的一種的氟化物、或釔-鋁-石榴石(YAG)； 及其組合。優(yōu)選，外保護(hù)層含有AlN并且具有兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域或區(qū)，每個(gè)區(qū)域或區(qū)由具有不同的25°C體積電阻率的材料制成，所述體積電阻率為106-1015Ohm-cm。在一種實(shí)施方式中，如圖6所示，具有不同體積電阻率的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域包括層80、82、84，各層由具有不同電阻率值R1A2和R3的材料制成，其中R1A2和R3簡單地為層中材料的比電阻(電阻率)乘以層厚度L。因此，涂層的總體積電阻率為& = R1+R2+R3,^ 中P =電阻率=(RxA) /L( ρ xL) /A = R,禾口Rt = ( P TxLT) /A= (P ^L1) /A+ ( ρ 2xL2) /A+. . . ( P nxLn) /ARt = ( P TxLT) = ( P ^L1) + ( ρ 2xL2) +. . . ( P nxLn)為了討論的目的，將層80看作與晶片載體主體或電極相鄰的層，而將層84看作與晶片加工室環(huán)境接觸的外層。雖然圖6所示的實(shí)施方式具有三個(gè)不同的層，但是，在本發(fā)明中，層的數(shù)量不局限于此，并且可以是大于或等于2的任何數(shù)量。然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，隨著層數(shù)量的增加，生產(chǎn)成本和復(fù)雜性通常也增加。根據(jù)其組成和沉積方法，各種層之間可以具有較細(xì)的清楚的分界線，或者它們可以擴(kuò)散或逐漸變化(grade)，其中每一層與其它層顯著互穿并且它們之間沒有明顯的分界線。各層可各自含有AlN或者具有類似CTE的其它材料。然而，由于最外層84在晶片加工環(huán)境中優(yōu)異的耐腐蝕性，優(yōu)選最外層84含有A1N。在一種實(shí)施方式中，每一層含有包括 AlN的材料，其中在每一層中AlN的體積電阻率不同。通過在不同層中使用具有不同體積電阻率的材料以及通過獨(dú)立控制每層的厚度，可制備具有在晶片載體的預(yù)期工作溫度下在 Johnson-Rahbeck規(guī)范內(nèi)的所需體積電阻的涂層并且仍具有表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性的AlN 外層。
存在可以改變AlN電阻率的多種方法。這些方法包括但不限于1)通過在本體材料中包括各種缺陷或孔或通過其它方法來改變AlN的密度，幻通過改變材料中Al與N的比率來改變材料的化學(xué)計(jì)量，幻在AlN材料中引入雜質(zhì)或摻雜劑如氧或碳，4)改變或變化AlN 晶體取向、晶體結(jié)構(gòu)或晶體尺寸，以及5)改變AlN層中孔的數(shù)量、孔尺寸、孔形狀或孔位置。 以上方法4)和5)可以認(rèn)為是改變AlN的微觀結(jié)構(gòu)。改變密度、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)計(jì)量、雜質(zhì)組成和缺陷的方法包括改變AlN沉積的條件，例如改變溫度、壓力、前體濃度、氣體流速、等離子體能量密度、基板表面條件以及工藝條件的其它變量。因此，在一種實(shí)施方式中，外保護(hù)層含有三層，其中上層和下層含有600°C體積電阻率為約IO5Ohm-Cm的A1N。中間層含有具有較低體積電阻率(例如600°C體積電阻率為約IOltlOhm-Cm)的Al2O3和AlN的共混物。在一種實(shí)施方式中，涂層的整體厚度可以是約 5μπι-1000μπι。單個(gè)層的厚度可以是1μπι-999μπι。優(yōu)選的整體厚度為約25 μ m_500 μ m， 并且優(yōu)選的單個(gè)層的厚度為約5 μ m-495 μ m。在其它實(shí)施方式中，涂層可包括這樣的區(qū)域1)其中與電極相鄰的區(qū)域?yàn)榈X而不與電極接觸的至少一個(gè)區(qū)域含有氧氮化鋁，2)與主體涂層相比，與電極相鄰的區(qū)域的電阻率低至少25%，而與涂層的體積電阻率相比，不與電極接觸的至少一個(gè)區(qū)域的電阻率高至少25%，3)與電極相鄰的區(qū)域所含的氮化鋁含有少于0.6%重量的氧，而不與電極相鄰的至少一個(gè)區(qū)所含的氮化鋁含有大于0. 6%重量的氧，4)與電極相鄰的區(qū)域含有25°C電阻率在IO3-IO14Ohm-Cm之間的氮化鋁，而不與電極相鄰的至少一個(gè)區(qū)的25°C電阻率大于第一區(qū)域的并且在IO9-IO15Ohm-Cm之間。根據(jù)本發(fā)明的晶片載體用于硅晶片的加工。這種加工的一部分包括通過化學(xué)氣相沉積使材料在晶片上成層，在加工過程中還將晶片載體涂布以上述材料。需要周期性地清潔晶片載體。使材料在晶片上成層的過程通常不破壞晶片載體。然而，苛性(harsh)清潔組合物如NF3等離子體通常用于清潔這些制品的表面。該清潔通常在加工30-40小時(shí)之后進(jìn)行，或者在加工晶片時(shí)間用盡時(shí)進(jìn)行。隨后通常將晶片載體進(jìn)行等離子體清潔，清潔1-2小時(shí)或更短的時(shí)間。僅涂有PBN的晶片載體通常受到的破壞足以需要在暴露于NF3等離子體進(jìn)行清潔50-100小時(shí)之后進(jìn)行更換。比起PBN涂層，CVD-AlN涂層顯著更耐NF3等離子體的侵蝕，并且在測試中顯示在清潔12-24小時(shí)之后沒有可檢測到的破壞。優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的晶片載體具有足夠的CVD-AlN涂層來有效承受(也就是說，保持)制品在受保護(hù)的條件下，使得在清潔至少 10，25，50，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000，1500，2000， 3000或4000小時(shí)(也就是說，在制品清潔過程中NF3等離子體侵蝕的小時(shí)數(shù))之后涂布的制品不需要更換。為了達(dá)到此目的，優(yōu)選外涂層18，118含有CVD-AlN并且為約5-1000微米，更優(yōu)選約25-500微米。施用CVD-AlN涂層的方法是已知的，例如參見美國專利4，950，558 ；5，672，420 ； 4，239,819 ；5, 178,911 ；4, 172，754 ；和5，356，608，這些專利在此并入作為參考?？傊?，氣相
沉積過程在具有與沉積室連通的氯化室的反應(yīng)器中進(jìn)行。將沉積室裝在真空室中，真空室與一個(gè)或多個(gè)真空泵相連。在開始該過程之前，將涂層基板放置在沉積室中，并且將氯化室負(fù)載鋁顆粒床。隨后將真空室和沉積室抽真空。為了開始該過程，通過電阻加熱元件將氯化室加熱至200°C -400°C的溫度。將氯氣(Cl2)和氮?dú)? )引入氯化室中。在該溫度下，鋁與鋁形成氯化鋁氣體。隨后將氯化鋁通入沉積室，該沉積室已事先抽真空至約1-10托(優(yōu)選約2托)的低壓。還將氨(NH3)和氫氣(H2)也引入沉積室中。通過加熱器將溫度保持在600°C-110(TC。 隨后將晶片載體基板涂布A1N，該AlN是氯化鋁與氨反應(yīng)所形成的。AlN涂層以約10-20微米/小時(shí)的速率在晶片載體基板上累積。由化學(xué)氣相沉積所得到的氮化鋁涂層比通過燒結(jié)或熱壓所得到的氮化鋁涂層更優(yōu)異，因?yàn)樗浅Ｖ旅懿⑶壹兌雀?，并且具有基本均勻的厚度。如上所述制備的涂層表現(xiàn)出密度為氮化鋁理論晶體密度的85-97%。(理論AlN晶體密度=3. 26g/cc)。使用其它技術(shù)和材料的其它CVD-AlN涂布方法為本領(lǐng)域已知的，所有這些方法在此并入作為參考。支持本發(fā)明如所述進(jìn)行的數(shù)據(jù)示于圖7，圖7說明化學(xué)氣相沉積的氮化鋁涂層的電阻率在Johnson-Rahbeck規(guī)范內(nèi)，并且與摻雜碳的熱解氮化硼材料(CPBN)的電阻率相當(dāng)。根據(jù) Tamagawa，J Vac. Sci. Japan 45 (2002)，指定為 A 的區(qū)域?yàn)?Johnson-Rahbeck 規(guī)范。根據(jù)Kahno等人，JVSTB 21，第2371頁(2003)，指定為B的區(qū)域?yàn)镴ohnson-Rahbeck規(guī)范。
實(shí)施例層狀A(yù)lN的實(shí)施例示于表1和圖8。該實(shí)施例利用具有不同電阻率的3種類型的AlN薄膜。類型A的AlN為低密度低電阻率薄膜；類型B的AlN為高密度中等范圍電阻率薄膜；而類型C的AlN為超高電阻率AlN薄膜。每種類型AlN測得的600°C電阻率示于表1。樣品70858由3層AlN組成，其中第1層和第3層為類型A的A1N，而第2層為類型B的A1N。在該實(shí)施例中，三層涂層的復(fù)合電阻率落入單個(gè)層的電阻率之間，并且通過控制單個(gè)層的厚度可將電阻率調(diào)節(jié)至1. 5X107ohm-cm。樣品80153為雙層結(jié)構(gòu)，其中將電阻率從1. 3 X IO10Ohm-Cm(僅使用類型C的AlN)調(diào)節(jié)至4. 1 X 109ohm-cm。提供第三個(gè)實(shí)施例來說明利用類型B和類型C的AlN的三層結(jié)構(gòu)，其中將該三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合電阻率調(diào)節(jié)至 6. 9X 108ohm-cm。圖8為說明由3層具有不同體積電阻率的兩種類型的AlN組成的AlN外保護(hù)層的截面的SEM顯微照片。
權(quán)利要求
1.一種晶片載體，所述晶片載體含有主體，所述主體含有基板和電極元件，所述晶片載體還含有配置在所述主體的外表面的至少一部分上的外涂層，所述外涂層含有電介質(zhì)材料并具有至少兩個(gè)具有不同電阻率的區(qū)域。
2.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述外涂層為約25-500微米厚。
3.權(quán)利要求1的晶片載體，其中選擇各區(qū)域的相對尺寸，使得在150-600°C的所需的溫度下，外涂層所需的體積電阻率在Johnson-Rahbeck規(guī)范內(nèi)。
4.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述區(qū)域包括貫穿涂層厚度的一個(gè)或多個(gè)層。
5.權(quán)利要求4的晶片載體，其中與所述電極相鄰的層含有氮化鋁，而另一層含有氧氮化鋁。
6.權(quán)利要求1的晶片載體，其中與所述電極相鄰的第一區(qū)域相對于至少一個(gè)其它區(qū)域包含較高密度的氮化鋁，而第二區(qū)域相對于至少所述第一區(qū)域包含較低密度的氮化鋁。
7.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述涂層含有與所述電極相鄰的區(qū)域，和至少另一區(qū)域，與外涂層的體積電阻率相比，與所述電極相鄰的區(qū)域的電阻率低至少25%，與外涂層的體積電阻率相比，所述至少另一區(qū)域的電阻率高至少25%。
8.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述涂層含有與所述電極相鄰的區(qū)域，和至少另一區(qū)域，與所述電極相鄰的區(qū)域包含的氮化鋁含有少于0.6%重量的氧，而所述至少另一區(qū)域包含的氮化鋁含有大于0. 6%重量的氧。
9.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述涂層含有與所述電極相鄰的第一區(qū)域，和至少一個(gè)其它區(qū)域，與所述電極相鄰的第一區(qū)域含有25°C的電阻率為IO3-IO14Ohm-Cm的A1N，而所述至少一個(gè)其它區(qū)域25°C的電阻率大于第一區(qū)域并且為109-1015ohm-cm。
10.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述涂層含有與所述電極相鄰的區(qū)域，和至少一個(gè)其它區(qū)域，與所述電極相鄰的區(qū)域含有600°C電阻率小于IOltlOhm-Cm的A1N，而所述至少一個(gè)其它區(qū)域600°C電阻率大于106ohm-cm。
11.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述電極含有熱解石墨。
12.權(quán)利要求11的晶片載體，其中所述熱解石墨電極含有電阻加熱元件。
13.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述基板含有導(dǎo)電材料。
14.權(quán)利要求13的晶片載體，其中所述基板含有石墨。
15.權(quán)利要求13的晶片載體，所述晶片載體還含有配置在所述基板與所述電極之間的非導(dǎo)電層。
16.權(quán)利要求15的晶片載體，其中所述非導(dǎo)電層含有熱解氮化硼。
17.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述基板含有熱解氮化硼或A1N。
18.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述晶片載體含有第一熱解石墨元件和第二熱解石墨元件，其中所述基板配置在兩個(gè)熱解石墨元件之間。
19.權(quán)利要求18的晶片載體，其中所述第一熱解石墨元件為電阻加熱元件，而第二熱解石墨元件為夾盤電極。
20.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述晶片載體含有靜電夾盤，所述靜電夾盤含有主體、在所述主體上沉積的夾盤電極以及在所述夾盤電極之上沉積的外涂層，所述外涂層含有多個(gè)具有不同電阻率的層，所述外涂層含有含AlN的外層。
21.權(quán)利要求1的晶片載體，其中所述區(qū)域含有A1N，其中在第一區(qū)域中的AlN與在第二區(qū)域中的AlN的不同之處有至少以下之一不同的密度，不同的Al與N化學(xué)計(jì)量，不同的晶體取向、晶體結(jié)構(gòu)或晶體尺寸，或者在AlN中存在的摻雜劑和摻雜劑量。
22.—種形成晶片載體的方法，所述方法包括以下步驟a)提供基板，b)在所述基板上布置電極，c)在所述基板和電極之上沉積外涂層，其中所述步驟c)包括沉積多個(gè)含有具有不同體積電阻率的材料的區(qū)域，其中在給定溫度下所述外涂層的總體積電阻率能通過改變沉積的所述材料各自的相對量而得到控制。
23.一種晶片載體，所述晶片載體含有主體，所述主體含有基板和電極元件，所述晶片載體還含有外涂層，所述外涂層含有包住所述主體的電介質(zhì)材料，所述外涂層具有至少兩個(gè)具有不同微觀結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其中所述不同的微觀結(jié)構(gòu)包括至少以下之一的差異晶體取向、晶體尺寸、孔的數(shù)量、孔尺寸、晶體形狀、孔形狀或孔位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有耐蝕刻涂層的制品。所述制品為加熱元件、晶片載體或靜電夾盤。所述制品具有由陶瓷或其它材料制成的基板，并且還具有一個(gè)或多個(gè)用于電阻加熱或電磁夾盤或二者的電極。所述耐蝕刻涂層具有多個(gè)由具有不同電體積電阻率的材料制成的區(qū)域，使得整個(gè)涂層具有能通過改變每個(gè)區(qū)域的相對尺寸而變化的體積電阻率。
文檔編號(hào)H01L21/683GK102203931SQ200980143906
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者戴維·M·魯辛科, 曾萬學(xué), 馬克·謝普肯斯 申請人:莫門蒂夫性能材料股份有限公司