具有金属接合保护层的基板支撑组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一些实施例大体上是关于具有抗等离子体保护层的基板支撑组件，诸如 静电夹盘。其他实施例是关于反应性多层巧及反应性多层巧的制造。
【背景技术】
[0002] 在半导体工业中，装置是由产生具有不断降低的尺寸的结构的多个制造工艺制 造。一些制造工艺（诸如，等离子体蚀刻及等离子体清洗工艺）使基板支撑件（例如，在晶 圆处理期间的基板支撑件的边缘及在腔室清洗期间的整个基板支撑件）暴露至高速等离 子体流W蚀刻或清洗基板。等离子体可能为强腐蚀性的，且可能腐蚀暴露于等离子体的处 理腔室及其他表面。
[0003] 另外，传统静电夹盘包括娃树脂接合至金属冷却板的陶瓷圆盘。此类传统静电夹 盘中的陶瓷圆盘是由多步骤制造工艺制造，该多步骤制造工艺可能高成本地形成嵌入电极 及加热元件。
[0004] 反应性多层巧（本文称为反应性巧）用于形成基板之间的金属接合。传统反应性 巧是W平坦的无特征结构片制造。传统反应性巧通常不适于接合具有不平坦表面的基板。 另外，若传统反应性巧用于接合具有表面特征结构的基板，则该反应性巧经机械加工（例 如，通过激光钻孔、化学蚀刻等）W在反应性巧中形成对应特征结构。此类机器加工可诱发 反应性巧上的热负荷并且致使反应性巧点燃。此外，传统反应性巧具有预置尺寸，诸如9平 方英寸。当传统反应性巧用于接合大于反应性巧的基板时，则多个反应性巧片用于执行接 合。此举通常在反应性巧片之间引入漏失路径（诸如，裂缝、凹槽、线等），并且致使生成的 金属接合不被真空密封。
【发明内容】
[0005] 在一个实施例中，静电夹盘包括陶瓷主体及接合至陶瓷主体的下表面的导热基 底。陶瓷主体可通过金属接合或通过娃树脂接合而接合至导热基底。静电夹盘制造为具有 保护层，该保护层通过金属接合而接合至陶瓷主体的上表面，该保护层包含整体烧结陶瓷 制品。
[0006] 在另一实施例中，制造反应性巧。提供具有一或更多个表面特征的模板。侣及镶 的交替纳米级层沉积在模板上W形成反应性巧片。从模板移除反应性巧片。生成的反应性 巧片具有对应于一或更多个表面特征结构的一或更多个巧特征结构。
【附图说明】
[0007] 在随附图式的诸图中W举例而非限制的方式图示本发明，在随附图式中，类似元 件符号代表类似元件。应注意，在本揭示案中对「一」实施例或「一个」实施例的不同引用 不必指相同的实施例，并且此类引用意谓至少一个。
[0008] 图1图示处理腔室的一个实施例的截面图；
[0009] 图2图示基板支撑组件的一个实施例的分解图；
[0010]图3图示基板支撑组件的一个实施例的侧视图；
[0011] 图4图示基板支撑件的一个实施例的分解侧视图；
[0012] 图5图示用于制造静电夹盘的工艺的一个实施例；
[0013] 图6图示用于制造静电夹盘的工艺的另一实施例；
[0014] 图7图示用于执行金属接合工艺的工艺的一个实施例；
[0015] 图8图示用于制造具有预先形成巧特征结构的反应性巧的工艺的一个实施例；
[0016] 图9A图示纳米级金属层至具有表面特征结构的模板上的沉积；
[0017] 图9B图示具有预先形成巧特征结构的反应性巧片；
[0018] 图10A图示纳米级金属层至不平坦模板上的沉积；
[001引图10B图示不平坦反应性巧片；及
[0020] 图11图示互锁的反应性巧片。
【具体实施方式】
[0021] 本发明的实施例提供一种基板支撑组件（例如，静电夹盘），该基板支撑组件具有 形成在基板支撑组件的陶瓷主体上方的保护层。保护层可提供抗等离子体腐蚀性W用于陶 瓷主体的保护。保护层可为使用纳米接合技术金属接合至陶瓷主体的整体烧结陶瓷制品 (例如，陶瓷晶圆）。各种接合材料（诸如，In、Sn、Ag、Au、化及其合金）可与反应性巧一 起使用。
[0022] 在一个实施例中，陶瓷主体是整体烧结陶瓷主体（例如，另一陶瓷晶圆）。当陶瓷 主体不包括夹持电极时，金属接合可用作静电夹盘的夹持电极。陶瓷主体可另外通过另一 金属接合而金属接合至导热基底。导热基底可包括加热元件W及可用于通过使液体流动 W加热及/或冷却来调节温度的通道。在导热基底与陶瓷主体之间的金属接合提供良好 的热接触，且使得导热基底能够在处理期间加热及冷却陶瓷主体、保护层及由静电夹盘固 持的任一基板。实施例提供可比制造习知静电夹盘便宜4倍（4x)的静电夹盘。此外，实 施例提供可快速调整温度且为抗等离子体的静电夹盘。可快速加热或冷却静电夹盘及正 被支撑的基板，在一些实施例中赋能2°C/s或更快的温度改变。此举使得静电夹盘能够用 于多步骤工艺中，在该多步骤工艺中，例如，晶圆可在20-30°C下被处理且随后被快速升温 至80-90°C用于进一步处理。本文所述的实施例可用于含魄（Columbic)静电夹持应用及 JohnsonRaybek夹持应用两者。
[0023] 在另一实施例中，制造具有预先形成表面特征结构的反应性巧。可通过使两种反 应性材料（诸如，侣及镶）的交替纳米级层沉积至具有表面特征结构的模板上来制造反应 性巧。模板的表面特征结构可对应于反应性巧将用于接合的一或更多个基板的表面特征结 构。举例而言，若一或更多个基板在基板中具有孔洞，则模板可具有对应于孔洞的台阶。此 等台阶可致使形成在模板上的反应性巧具有对应于基板中的孔洞的预先形成孔洞。
[0024] 图1是具有基板支撑组件148设置在半导体处理腔室100中的半导体处理腔室 100的一个实施例的截面图。基板支撑组件148具有已金属接合至基板支撑组件148的陶 瓷主体的整体陶瓷的保护层136。金属接合可包括金属的组合，诸如铜、锡、侣、镶及一或更 多种额外金属（例如，金或银）的组合。下文更详细地描述金属接合工艺。
[00巧]保护层可为整体陶瓷（例如，陶瓷晶圆），诸如Yg化（氧化锭（yttria/Vttrium oxide))、Y4AI2O9(YAM)、Al2〇3(氧化侣）、Y3A1s〇i2(YAG)、YAIO3(YAP)、石英、SiC(碳化娃）、 SisN4(氮化娃（siliconnihide))、娃侣氮氧化物（Sialon)、AlN(氮化侣）、A10N(氮氧化 侣）、Ti〇2(二氧化铁）、Zr〇2(二氧化错）、TiC(碳化铁）、ZrC(碳化错）、TiN(氮化铁）、 TiCN(碳氮化铁）、Y203稳定化ZrOs^S幻等。保护层亦可为陶瓷复合材料，诸如分散在Al2〇3 基材中的Y3Als〇i2、Y2〇3-Zr〇2固溶体或SiC-Si3N4固溶体。保护层亦可为包括含有固溶体的 氧化锭（yttriumoxide)(亦称为氧化锭（yttria)及Y2O3)的陶瓷复合材料。举例而言，保 护层可为由化合物Y4AI2化(YAM)及固溶体Y2-xZrx〇3(Y2〇3-Zr化固溶体）组成的陶瓷复合材 料。应注意，纯氧化锭W及含有固溶体的氧化锭可渗杂有Zr化、Al2〇3、Si化、B2〇3、Er2〇3、Nd2〇3、 佩2〇5、Ce〇2、Sm2〇3、孔2〇3或其他氧化物的一或更多者。亦应注意，可使用纯氮化侣W及具有 Zr〇2、AI2O3、Si〇2、B203、化2〇3、炯2〇3、佩2〇5、Ce〇2、Sm2〇3、孔2〇3或其他氧化物的一或更多者的 渗杂氮化侣。或者，保护层可为藍宝石或MgAlON。
[0026] 保护层可为由陶瓷粉末或陶瓷粉末的混合物产生的烧结陶瓷制品。举例而言，陶 瓷复合材料可由Y2化粉末、ZrO2粉末及Al2〇3粉末的混合物产生。陶瓷复合材料可包括在 50-75莫耳％的范围内的Y203、在10-30莫耳％的范围内的Zr〇2及在10-30莫耳％的范围内 的Al2〇3。在一个实施例中，HPM陶瓷复合材料含有约77%Y203、15%Zr〇2及8%A12〇3。在 另一实施例中，陶瓷复合材料含有约63%Y203、23%Zr〇2及14%Al2〇3。在另一实施例中， HPM陶瓷复合材料含有约55%Y2化、20%Zr〇2及25%A12〇3。相对百分比可为莫耳比。举例 而言，HPM陶瓷复合材料可含有77莫耳％Y203、15莫耳％Zr〇2及8莫耳％A12〇3。此等陶瓷 粉末的其他分散亦可用于陶瓷复合材料。
[0027] 处理腔室100包括腔室主体102及封闭内部体积106的盖104。腔室主体102可 由侣、不诱钢或其他适合材料制造。腔室主体102大体包括侧壁108及底部110。外衬116 可邻近侧壁108设置W保护腔室主体102。外衬116可制造及/或涂布有抗等离子体材料 或抗含面素气体材料。在一个实施例中，外衬116由氧化侣制造。在另一实施例中，外衬 116是用氧化锭、锭合金或锭合金氧化物制造或涂布有氧化锭、锭合金或锭合金氧化物。
[0028] 排气口 126可界定在腔室主体102中，且可使内部体积106禪接至累系统128。累 系统128可包括用于排空及调节处理腔室100的内部体积106的压力的一或更多个累及节 流阀。
[0029] 盖104可支撑在腔室主体102的侧壁108上。盖104可打开W允许接触处理腔室 100的内部体积106,且盖104可在关闭时提供对处理腔室100的密封。气体控制板158可 禪接至处理腔室100W经由作为盖104的一部分的气体分配组件130而提供处理气体及/ 或清洗气体到内部体积106。可W用于在处理腔室中处理的处理气体的实例包括含面素气 体（诸如，〔2。6、5。6、51(：14、皿1'、^3、〔。4、(：邸3、邸2。3、(：12及51。4等）^及其他气体（诸如， 〇2或N2〇)。载气的实例包括N2、He、Ar及对于处理气体为惰性的其他气体（例如，非反应性 气体）。气体分配组件130在气体分配组件130的下游表面上可具有多个孔132W将气流 导引至基