具有低热膨胀系数的顶部的基座结构的制作方法
【专利说明】具有低热膨胀系数的顶部的基座结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年2月28日提交的临时申请N0.61/770，910以及于2013年3月15日提交的序列号为13/836,373的美国申请的权益，于2013年3月15日提交的序列号为13/836,373的美国申请要求于2013年2月28日提交的临时申请N0.61/770，910的权益，同时也要求于2012年7月3日提交的序列号为N0.13/541,006的美国申请的权益也为其部分延续申请，该申请的内容通过参弓I合并到本文中。
技术领域
[0003]本公开涉及半导体处理装置，并且更具体地涉及设置在半导体室中用于支撑晶片的基座。
【背景技术】
[0004]本部分中的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0005]分层加热器通常包括通过成层工艺施加在基底上的多个功能层。多个功能性层可以包括位于基底上的介电层、位于介电层上的电阻加热层以及位于电阻加热层上的保护层。用于不同的功能层和基底的材料被仔细地选择成具有适应的热膨胀系数(CTE)以减小在升高的温度下在接合界面处产生的剪切应力。剪切应力会引起在接合界面处产生裂缝或脱层，导致加热器失效。
[0006]仅有限数目的材料可以用于通过具体的成层工艺形成不同的功能层，由此限制了用于基底的材料的选择，用于基底的材料应当具有与施加在基底上的介电层的CTE相匹配的CTE或者与加热层的CTE相匹配的CTE。例如，在氧化铝陶瓷用于形成介电层的情况下，钛或钼因其与氧化铝陶瓷的化学相容性及CTE适应性而通常用于形成基底。
[0007]分层加热器在一些应用中会需要被接合至加热对象。例如，分层加热器可以接合至静电卡盘以形成加热的静电卡盘，该加热的静电卡盘对位于其上的晶片进行加热和保持。然而，用于基底的材料的有限的选择使得将分层加热器结合至静电卡盘变得困难。在分层加热器的基底具有与静电卡盘的卡盘本体的CTE不匹配的CTE的情况下，加热的静电卡盘易于因在升高的温度下在分层加热器与静电卡盘之间的接合界面处产生裂纹或脱层而失效。
[0008]此外，加热的静电卡盘可以进一步结合至基座分层加热器的顶部，使得加热的静电卡盘设置在处理室内的预定高度处。基座通常由金属材料制成，并且结合至分层加热器的基底，该基底可以由陶瓷材料制成。类似地，由于金属材料与陶瓷材料的相容性，有限数目的材料能够被用于形成基座。
[0009]用于形成基座的有限数目的金属可以包括，例如，钼、钛、铝硅合金及其他。使用这些材料来形成基座会因制造和加工方面的困难而增加制造成本。此外，金属基座被暴露于处理室中的处理气体，如果金属基座的暴露的表面未被适当地处理，则金属基座会污染设置在静电卡盘上的晶片。
【发明内容】
[0010]在一个形式中，用于在半导体处理中使用的支撑组件包括施加基底、直接地设置在施加基底上的加热器层、设置在加热器层上的绝缘层以及设置在绝缘层上的第二基底。加热器层通过成层工艺直接地设置在施加基底上，使得加热器层与施加基底直接接触。施加基底限定具有与加热器层的热膨胀系数相匹配的相对低的热膨胀系数的材料。施加基底可以为铝硅合金。
[0011]另外的应用领域可从本文提供的描述中变得明显。应当理解的是，描述和具体的例子意在仅出于说明性的目的而非意在限定本公开的范围。
【附图说明】
[0012]本文中所描绘的附图仅出于说明性的目的，并非意在以任何方式限定本公开的范围。
[0013]为了使本发明可以被更好地理解，现在将参照附图描述本发明的以示例的方式给出的实施方式，在附图中:
[0014]图1为根据本公开的教示构造的支撑组件的立体图；
[0015]图2为根据本公开的教示构造的支撑组件的局部分解图；
[0016]图3为根据本公开的教示构造的支撑组件的沿图1的线A-A截取的截面立体图；
[0017]图4为图3的部分B的放大图；
[0018]图5为根据本公开的教示构造的支撑组件的施加基底的立体图；
[0019]图6为根据本公开的教示构造的支撑组件的俯视图，其中，施加基底被移除以示出电阻层；以及
[0020]图7为支撑组件的立体截面图，其中，位于冷却基底上方的结构被移除以示出冷却基底。
[0021 ] 贯穿附图的多幅视图，对应的附图标记指示对应的部件。
【具体实施方式】
[0022]以下描述本质上仅为示例性的并且并非意在限定本公开、应用或用途。
[0023]参照图1至图3，根据本公开的教示构造的支撑组件10用于半导体处理中。支撑组件10总体上包括上组件13和连接至上组件13的下组件15。虽然上组件13示出为具有板状构型并且下组件15示出为具有柱状构型，但上组件13和下组件15可以具有任何形状，而不限于在附图中示出的形状。上组件13包括从顶部至底部按此顺序设置的施加基底
12、加热器层14、第一绝缘层16、第二绝缘层18以及第二基底20。上组件13可以可选地包括设置在第二基底20下方的底盖22。加热器层14包括介电层24和电阻层26。
[0024]下组件15包括管状基座结构28，该管状基座结构28固定至第二基底20用以支撑位于其上的上组件13。底盖22限定切除部23，以暴露第二基底20的底表面34(图4中示出)使得管状基座结构28能够被结合至第二基底20的底表面34。尽管底盖22设置在第二基底20下方，第二基底20仍从底盖22露出。因此，上组件13提供了相对的基底(即，施加基底12和第二基底20)，以将上组件13结合至相邻的部件，诸如，静电卡盘以及管状基座结构28。
[0025]除了便于将上组件13结合至管状基座结构28之外，第二基底20还可以构造为功能基底以根据应用提供特定功能。例如，第二基底20可以是用以提供吹扫气体的气体分配基底或者可以是用于提供冷却气体以使施加基底12冷却的冷却基底。第二基底20也可以是温度调节基底，该温度调节基底通过任何常规手段或通过加热或冷却来对施加基底12的温度进行调节。当用作气体分配基底或冷却基底时，第二基底12可以限定用于容纳气体导管的空间。
[0026]气体导管30可以容纳在管状基座结构28中以向第二基底20提供吹扫气体。真空导管31也容纳在管状基座结构28中，并且连接至施加基底12以提供对设置在施加基底12上的晶片的真空夹紧。温度传感器32也容纳在管状基座结构28中，并且连接至施加基底12以测量施加基底12的温度。电线33(图3中示出)也容纳在管状基座28中，并且向电阻层26提供电力。第一绝缘层16和第二绝缘层18可以包括云母。
[0027]参照图4，管状基座结构28固定至第二基底20的底表面34。管状基座结构28和第二基底20可以由铝或钢制成。第二基底20限定大致杯形形状并且包括基部部分36和沿着基部部分36的外周缘从基部部分36竖向地延伸的周缘部38。基部部分36限定多个吹扫气体分配通道40。周缘部38限定多个出口孔42。
[0028]参照图5，施加基底12待被结合至加热对象，诸如静电卡盘的基底(或卡盘本体)，以形成用于半导体处理的加热的静电卡盘。施加基底12限定多个真空夹紧通道50。施加基底12还限定用于容纳接近销(proximity pins)(未示出)的升降销孔54(图5中示出三个)，使得施加基底12可以相对于例如处理室中的蚀刻设备被适当地定位就位。真空夹紧通道50以及接近销有利于晶片在施加基底12上的真空夹紧。接近销减小了晶片与施加基底12之间的接触面积，这减少了因摩擦所致的微粒，并且改进了晶片的热控制。升降销孔54为接近销(未示出)提供了穿过支撑组件10的间隙以将晶片放置在施加基底12上。
[0029]施加基底12由具有与加热器层14的CTE相匹配、并且与待结合至其上的基底的CTE相匹配的相对低的热膨胀系数的材料制成。作为示例，加热器层14，在通过热喷涂工艺形成的情况下，可以具有约7 μπι/mK的CTE。施加基底12可以具有在5 μπι/mK至8 μπι/mK的范围内的CTE。施加基底12可以由为招娃合金的Osprey?受控膨胀(CE)合金(Osprey?Controlled Expans1n alloy)制成。Osprey?受控膨胀(CE)合金可以具有变化的CTE，通过改变铝硅合金的成分，该变化的CTE被调整成与加热器层14的CTE和/或待结合在其上的基底的CTE相匹配。