具有金属接合保护层的基板支撑组件的制作方法_2

文档序号:8501215阅读:来源:国知局
板144的表面。另外,气体分配组件130可具有中屯、孔洞,在该中屯、孔洞,穿过陶 瓷气体喷嘴馈入气体。气体分配组件130可由陶瓷材料(诸如,碳化娃、氧化锭等)制造及 /或涂布W提供对含面素化学物的抗性W防止气体分配组件130受腐蚀。
[0030] 基板支撑组件148设置在气体分配组件130下方的处理腔室100的内部体积106 中。基板支撑组件148在处理期间固持基板144。内衬118可涂布在基板支撑组件148的 周边上。内衬118可为抗含面素气体的材料,诸如参照外衬116论述的彼等抗含面素气体 的材料。在一个实施例中,内衬118可由与外衬116相同的材料制造。
[0031] 在一个实施例中,基板支撑组件148包括支撑底座152的安装板162,及静电夹盘 150。在一个实施例中,静电夹盘150进一步包括通过金属或娃树脂接合138接合至静电圆 盘166的导热基底164。或者,如参照图3更详细描述的,可使用简单陶瓷主体代替静电圆 盘166。由金属接合至静电圆盘166的保护层136覆盖静电圆盘166的上表面。在一个实 施例中,保护层136设置在静电圆盘166的上表面上。在另一实施例中,保护层136设置在 包括导热基底164及静电圆盘166的外周边及侧周边的静电夹盘150的整个表面上。安装 板162禪接至腔室主体102的底部110并且包括用于将设施(例如,流体、电源线、传感器 引线等)路由至导热基底164及静电圆盘166的通道。
[0032] 导热基底164及/或静电圆盘166可包括一或更多个可选嵌入式加热元件176、嵌 入式热隔离器174及/或导管168、170,W控制支撑组件148的横向温度分布。导管168、 170可流体地禪接至使温度调节流体穿过导管168、170循环的流体源172。在一个实施例 中,嵌入式隔离器174可设置在导管168、170之间。加热器176是由加热器电源178调节。 导管168、170及加热器176可用于控制导热基底164的温度,从而加热及/或冷却正被处 理的静电圆盘166及基板(例如,晶圆)。可使用数个温度传感器190、192监测静电圆盘 166及导热基底164的温度,可使用控制器195监测该等数个温度传感器190、192。
[0033] 静电圆盘166及/或保护层可进一步包括可形成在圆盘166及/或保护层的上表 面中的多个气体通道(诸如,凹槽)、台面及其他表面特征结构。气体通道可流体地禪接至 热量传递(或背面)气体源,诸如在圆盘166中钻的氮通孔。在操作中,背面气体可在受控 压力下被提供到气体通道中W增强在静电圆盘166与基板144之间的热量传递。
[0034] 在一个实施例中,静电圆盘166包括受夹持电源182控制的至少一个夹紧电极 180。在替代性实施例中,金属接合可用作夹紧电极。或者,保护层可包括嵌入式夹紧电极 (亦称为夹持电极)。电极180 (或设置在圆盘166或保护层中的其他电极)可经由匹配电 路188进一步禪接至一或更多个射频电源184、186,用于维持由处理腔室100内部的处理 及/或其他气体形成的等离子体。源184、186大体能够产生具有从约50kHz至约3GHz的 频率及高达约10000瓦特的功率的RF信号。在一个实施例中,RF信号施加至金属基底,交 流电流(AC)施加至加热器且直流电流值C)施加至夹持电极。
[00巧]图2图示基板支撑组件148的一个实施例的分解图。基板支撑组件148图示静电 夹盘150及底座152的分解图。静电夹盘150包括静电圆盘166或其他陶瓷主体,W及附 接至静电圆盘166或陶瓷主体的导热基底164。静电圆盘166或其他陶瓷主体具有盘状形 状,该盘状形状具有可实质上匹配位于该静电圆盘166或其他陶瓷主体上的基板144的形 状及尺寸的环形周边222。在一个实施例中,静电圆盘166或其他陶瓷主体可由陶瓷材料制 造。陶瓷材料的适当实例包括氧化侣(Al2〇3)、氮化侣(A1N)、氧化铁(TiO)、氮化铁(TiN)、 碳化娃(SiC)等。在一个实施例中,陶瓷主体是可为晶圆形式的整体烧结陶瓷。
[0036]附接在静电圆盘166或陶瓷主体下方的导热基底164可具有盘状主要部分224及 从主要部分224向外延伸并且位于底座152上的环形凸缘220。在一个实施例中,导热基底 164可由金属(诸如,侣或不诱钢)或其他适当材料制造。或者,导热基底164可由陶瓷的 复合材料(诸如,渗入侣娃合金的SiC或钢W匹配陶瓷主体的热膨胀系数)制造。导热基 底164应提供良好的强度及耐久性W及热传递性质。保护层136的上表面可具有外环216、 多个台面210及在台面之间的通道208、212。
[0037] 图3图示静电夹盘150的横截面侧视图。参照图3,导热基底164通过第一金属接 合304禪接至陶瓷主体302。陶瓷主体302可为整体烧结陶瓷,诸如氧化侣(Al2〇3)、氮化侣 (A1N)、氧化铁(TiO)、氮化铁(TiN)、碳化娃(SiC)等。陶瓷主体302可被提供例如为薄陶 瓷晶圆。在一个实施例中,陶瓷主体具有约1mm的厚度。陶瓷主体302可具有(例如,通过 穿过陶瓷主体钻孔并且用导电材料填充孔)形成在陶瓷主体302中的电极连接306。电极 连接306可使用作夹紧电极的金属接合连接至夹持电源及/或连接至射频源。
[0038] 第一金属接合304促进陶瓷主体302与导热基底164之间的热能交换并且可减少 陶瓷主体302与导热基底164之间的热膨胀失配。金属基底164可包括多个导管(例如,内 导管168及外导管170),流体可流动穿过该等导管W加热或冷却静电夹盘150及基板144。 金属基底164可另外包括可为电阻加热元件的一或更多个嵌入式加热器176。
[0039] 第一金属接合304使导热基底164机械地接合至陶瓷主体302。在一个实施例中, 金属接合材料304包括锡及/或铜。或者,可使用其他金属。另外,第一金属接合304可包 括两个其他金属层之间(例如,两个锡层之间)的侣及镶的薄层(例如,在一个实施例中 具有约2-4密耳的厚度)。在一个实施例中,薄层最初为由反应性材料(诸如,侣及镶)的 交替纳米级层组成的反应性多层巧(本文称为反应性巧)。在室温金属接合工艺期间,反 应性巧可经活化(例如,点燃),形成近乎瞬间反应,产生超过1500°C的温度。此情况可致 使作为焊料的金属上层及金属下层烙融并且回流W使导热基底164接合至陶瓷主体302。 在一个实施例中,反应性巧为由IndiumCo巧orationofAmerica(美国铜公司)制造的 NanoFoil?"
[0040] 静电夹盘150另外包括通过第二金属接合308禪接至陶瓷主体302的保护层136。 保护层136可被提供例如为薄陶瓷晶圆。台面(未图示)可形成在保护层的表面上,且保护 层及陶瓷主体可包括用于氮的流动的孔洞及用于升举销的孔洞。此类孔洞可在保护层136 接合至陶瓷主体之前或之后形成。第二金属接合308可实质上类似于第一金属接合304, 且可能已经使用室温接合工艺(例如,使用可点燃反应性巧)产生了该第二金属接合308。 在一个实施例中,反应性巧具有对应于保护层及/或陶瓷主体的表面特征结构的预先形成 巧特征结构。举例而言,反应性巧可具有对应于保护层中的氮孔洞及升举销孔洞的预先形 成孔洞。下文关于图8A至图11更详细地描述具有预先形成巧特征结构的反应性巧。
[0041] 在一个实施例中,同时形成第一金属接合304及第二金属接合308两者。举例而 言,可用夹具将整个结构压在一起,且可在与活化保护层与陶瓷主体之间的反应性巧几乎 相同的时间活化导热基底与陶瓷主体之间的反应性巧W并行形成两个金属接合。接合厚度 可为约25微米至500微米(例如,在一个实施例中为150微米至250微米)。
[0042] 保护层136的厚度可经选择W提供期望的介电性质,诸如特定击穿电压。在一个 实施例中,当静电夹盘将用于含魄模式时,保护层具有在约150-500微米(且在一个示例性 实施例中为约200-300微米)之间的厚度。若静电夹盘将用于化hnsonRaybek模式,则保 护层可具有约1mm的厚度。
[0043] 如上所述,保护层136为整体烧结陶瓷。在一个实施例中,保护层为如上所述的陶 瓷复合材料,该陶瓷复合材料具有在等离子体处理期间抗磨损(归因于由于在基板与圆盘 之间的热性质失配导致的相对运动)的高硬度。在一个实施例中,陶瓷复合材料提供在约 5G化与约llGPa之间的维氏硬度巧Kgf)。在一个实施例中,陶瓷复合材料提供约9-lOGPa 的维氏硬度。另外,在一个实施例中,在室温下,陶瓷复合材料可具有约4. 90g/cm3的密度、 约215MPa的提曲强度、约1. 6MPa.ml/2的破裂初度、约190GPa的杨氏模数、约8. 5X10 一6/ K(20-900°C)的热膨胀、约3. 5W/mK的导热率、约15. 5(在20°C、13. 56MHz下量测)的介电 常数、约11X1〇-4(2(TC、13.56MHz)的介电损耗正切化及大于1〇isQ-cm的体积电阻率。
[0044] 在另一实施例中,保护层为YAG。在另一实施例中,保护层为藍宝石。在又一实施 例中,保护层为氧化侣锭(Y/lyOj。
[004引垫圈310可设置在保护层136与陶瓷主体302之间静电夹盘150的周边处。在一 个实施例中,垫圈310为氣聚合物可压缩0形环。在另一实施例中,垫圈为在压力下固化W 形成垫圈的液态聚合物。垫圈310提供保护金属接合308不暴露于等离子体或腐蚀性气体 的保护性密封。类似垫圈可环绕并且保护第一金属接合304。亦应注意,类似类型的垫圈 314可用于密封电极连接306并且使电极连接306与第一金属接合304隔离。
[0046] 石英环146或其他保护环围绕并且覆盖静电夹盘150的部分。基板144经下放到 静电圆盘166上方,并且经由静电力被固持在适当位置。
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