用于高温工艺的基板支撑组件的制作方法

本发明的一些实施例通常关于可用于高温工艺的基板支撑组件。

背景技术：

静电吸盘广泛用于在处理腔室中处理基板期间保持基板，例如半导体晶片，以用于各种应用，例如物理气相沉积、蚀刻或化学气相沉积。静电吸盘通常包括嵌在单体式吸盘主体内的一或多个电极，吸盘主体包括电介质或半导电陶瓷材料，静电夹持场可跨主体产生。

静电吸盘较机械夹持装置与真空吸盘有数个优点。举例而言，静电吸盘减少机械夹持引起的应力诱发裂痕、允许更大基板面积暴露以供处理(很少或没有边缘排除(edge exclusion))，并可用于低压或高真空环境。此外，静电吸盘可更均匀地将基板保持在吸附表面(chucking surface)，以允许更大程度地控制基板温度。

用于制造集成电路的各种工艺可能需要高温和/或大温度范围来进行基板处理。举例而言，蚀刻工艺中的静电吸盘通常在高达约120℃的温度范围中操作。在约120℃以上的温度，许多静电吸盘的部件将开始因不同问题(例如Al2O3静电吸盘中的解吸附(de-chucking)、来自腐蚀性化学品的等离子体侵蚀、键结可靠度等)而故障。

技术实现要素：

本文所描述的本发明的某些实施例涵盖静电吸盘，所述静电吸盘包含：陶瓷主体，具有顶部和底部；一或多个加热元件，设置于陶瓷主体中；以及一或多个电极，设置于陶瓷主体中。静电吸盘进一步包含多个物件，所述多个物件通过金属接合物(metal bond)接合至陶瓷主体的底部，其中多个物件全体包含多个特征，该多个特征分布在陶瓷主体的底部上从由陶瓷主体的底部限定的圆的中心开始的多个不同距离处，且其中该多个特征中的特征容置紧固件。

本文所描述的本发明的某些实施例涵盖基板支撑组件，所述基板支撑组件包括静电吸盘，静电吸盘包含一或多个物件，该一或多个物件通过金属接合物接合至静电吸盘的底部，其中一或多个物件全体包含多个特征，该多个特征分布在静电吸盘的底部上从由静电吸盘的底部限定的圆的中心开始的多个不同距离处，且其中多个特征全体容置多个紧固件。所述基板支撑组件进一步包括底板，底板通过多个紧固件耦接至静电吸盘，其中多个紧固件各自施加大约相等的紧固力(fastening force)以将底板耦接至静电吸盘。所述基板支撑组件进一步包括O形环，该O形环设置于静电吸盘与底板之间而位于静电吸盘的周缘处。

本文所描述的本发明的某些实施例涵盖了用于基板支撑组件的底板，所述底板包括金属主体，金属主体包含凹部，金属主体还包含一或多个特征，所述一或多个特征容置紧固件。所述底板进一步包括金属冷却板，金属冷却板设置于凹部中，金属冷却板包含多个沟道以接纳冷却剂，金属冷却板进一步包含一或多个表面特征，该一或多个表面特征位于金属冷却板的顶部上。底板进一步包括多个弹簧以及热垫片，多个弹簧将金属冷却板的底部连接至金属主体，热垫片位于冷却板的顶部上，热垫片包含一或多个聚酰亚胺层及多个石墨箔(grafoil)层。

附图说明

在附图中，本发明的实施例以举例方式而非以限制方式进行说明，其中各附图中以类同的附图标记表示类似的要素。应注意本公开中对“一”或“一个”实施例的不同参照不必然指称相同的实施例，并且这样的参照意指至少一个。

图1描绘处理腔室的一个实施例的剖面侧视图。

图2描绘基板支撑组件的一个实施例的分解视图。

图3描绘基板支撑组件的一个实施例的剖面顶视图。

图4A描绘静电吸盘的一个实施例的透视图。

图4B描绘静电吸盘的另一个实施例的透视图。

图5描绘基板支撑组件的一个实施例的剖面侧视图。

图6A描绘静电吸盘的一个实施例的透视图。

图6B描绘静电吸盘的另一个实施例的透视图。

图7描绘基板支撑组件的一个实施例的剖面侧视图。

图8图解用于制造基板支撑组件的工艺的一个实施例。

具体实施方式

本发明的实施例提供了静电吸盘，所述静电吸盘包括多个适配器物件，该多个适配器物件通过金属接合物接合至静电吸盘的底部。在一个实施例中，适配器物件为各自包括多个特征的盘和/或环，所述多个特征可用以接纳紧固件。在另一个实施例中，适配器物件为具有其它形状的盘或物件，所述盘或物件各自包括一个或一些特征，用以接纳紧固件。可将适配器物件接合至静电吸盘的平坦底部，或可将适配器物件插入并接合至形成于静电吸盘的底部上的凹部。

实施例进一步提供基板支撑组件，所述基板支撑组件包括静电吸盘，静电吸盘具有多个适配器物件，该多个适配器物件接合至静电吸盘的底部。基板支撑组件可额外包括底板，底板具有用弹簧装载的冷却板，冷却板压靠静电吸盘。冷却板可包括具有低导热率的垫片，该垫片作为冷却板与静电吸盘之间的热扼流件(thermal choke)。使用包括有垫片的用弹簧装载的冷却板可使静电吸盘能维持比冷却板的温度高摄氏200或300度的温度。

静电吸盘可通过各种紧固件耦接至底板，其中每个紧固件插入到适配器物件中的一个内，所述适配器物件接合到静电吸盘的底部。多个紧固件位于离由静电吸盘的底部限定的圆的中心的不同距离处。在一个实施例中，第一组紧固件设置在离静电吸盘的中心的第一半径处，且第二组紧固件设置在离静电吸盘的中心的第二半径处。多个紧固件可以大约平均地分布遍及静电吸盘的底部，以均匀地分布紧固力，以将静电吸盘耦接到底板。可使紧固件全部拧紧相同的量，以确保由每个紧固件施加的紧固力大约相同。这有助于静电吸盘与静电吸盘上方的冷却板之间的均匀的热传递特性。

在某些实施例中，高温O形环或垫片在底板与静电吸盘之间受到压缩。高温O形环或垫片可保护适配器物件以免暴露于处理气体。此外，静电吸盘可包括气体输送孔洞，该气体输送孔洞与底板中的气体输送孔洞对齐。可在气体输送孔洞周围设置O形环，且O形环在静电吸盘与底板之间受到压缩。

图1为半导体处理腔室100的一个实施例的剖面视图，半导体处理腔室100具有基板支撑组件150设置于其中。基板支撑组件150包括静电吸盘166，静电吸盘166包括多个适配器物件167，多个适配器物件167接合至静电吸盘166的底部，如将于下文更详细地讨论的。通过多个紧固件将静电吸盘166耦接至冷却板，于下文更详细地讨论。

处理腔室100包括腔室主体102和盖体104，腔室主体102和盖体104围出内容积106。腔室主体102可由铝、不锈钢或其它合适的材料制造。腔室主体102通常包括侧壁108和底部110。可设置外衬垫116与侧壁108相邻，以保护腔室主体102。外衬垫116可由耐等离子体材料或耐含卤素气体材料制成和/或涂布有耐等离子体材料或耐含卤素气体材料。在一个实施例中，外衬垫116由氧化铝制成。在另一个实施例中，外衬垫116可由氧化钇、钇合金或上述物质的氧化物制成或涂布有氧化钇、钇合金或上述物质的氧化物。

可于腔室主体102中限定排放端口126，且排放端口126可将内容积106耦接至泵系统128。泵系统128可包括一或多个泵和节流阀，用以排放并调节处理腔室100的内容积106的压力。

可在腔室主体102的侧壁108上支撑盖体104。盖体104可打开以允许进出处理腔室100的内容积106，并可于关闭时为处理腔室100提供密封。气体面板158可耦接至处理腔室100，以经由气体分配组件130提供处理气体和/或清洁气体至内容积106，气体分配组件130为盖体104的一部分。可用于处理腔室中的工艺的处理气体的示例包括含卤素气体，如C2F6、SF6、SiCl4、HBr、NF3、CF4、CHF3、CH2F3、Cl2及SiF4等，也可包括其它气体，如O2或N2O。载气的示例包括N2、He、Ar、以及相对于处理气体是惰性的其它气体(例如，非反应性气体)。气体分配组件130可在气体分配组件130的下游表面上具有多个开孔132，以将气体流引导至基板144的表面。此外又或者，气体分配组件130可具有中心孔洞，在此进给气体穿过陶瓷气体喷嘴。气体分配组件130可由陶瓷材料制成和/或涂布有陶瓷材料，如碳化硅、氧化钇等，以提供对含卤素化学品的抗性，从而防止气体分配组件130遭腐蚀。

基板支撑组件150设置于处理腔室100的在气体分配组件130下方的内容积106中。基板支撑组件150在处理期间保持基板144。可将内衬垫118涂布于基板支撑组件150的周缘上。内衬垫118可以是对含卤素气体有抗性的材料，如就外衬垫116所讨论的那些材料。在一个实施例中，内衬垫118可由和外衬垫116一样的材料制成。

在一个实施例中，基板支撑组件150包括：装配板162、底板162及静电吸盘166，装配板162支撑基座152。在一个实施例中，底板164通过多个紧固件耦接至静电吸盘166。在一个实施例中，底板164包括在此被称为冷却板的导热底座。在多个实施例中描述的基板支撑组件150可用于Johnsen-Rahbek静电吸附和/或库伦静电吸附(Coulombic electrostatic chucking)。

在一个实施例中，可在静电吸盘166的外周界处将保护环146设置于静电吸盘166的一部分上方。在一个实施例中，静电吸盘166涂布有保护层136。或者，静电吸盘166可不涂布保护层136。保护层136可以是陶瓷，如Y2O3(三氧化二钇(yttria)或氧化钇(yttrium oxide))、Y4Al2O9(YAM)、Al2O3(氧化铝)、Y3Al5O12(YAG)、YAlO3(YAP)、石英、SiC(碳化硅)、Si3N4(氮化硅)、赛隆(Sialon)、AlN(氮化铝)、AlON(氮氧化铝)、TiO2(氧化钛)、ZrO2(氧化锆)、TiC(碳化钛)、ZrC(碳化锆)、TiN(氮化钛)、TiCN(氮碳化钛)、Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)等。保护层亦可以是陶瓷组合物，如Y3Al5O12分布于Al2O3基质、Y2O3-ZrO2固溶体或SiC-Si3N4固溶体中。保护层亦可以是包括含氧化钇(亦称作三氧化二钇与Y2O3)固溶体的陶瓷组合物。举例而言，保护层可以是由化合物Y4Al2O9(YAM)与固溶体Y2-xZrxO3(Y2O3-ZrO2固溶体)组成的陶瓷组合物。请注意纯氧化钇和含氧化钇固溶体可掺杂有ZrO2、Al2O3、SiO2、B2O3、Er2O3、Nd2O3、Nb2O5、CeO2、Sm2O3、Yb2O3或其它氧化物中的一或多者。也请注意亦可使用纯氮化铝和掺杂有ZrO2、Al2O3、SiO2、B2O3、Er2O3、Nd2O3、Nb2O5、CeO2、Sm2O3、Yb2O3或其它氧化物中的一或多者的氮化铝。或者，保护层可以是蓝宝石或MgAlON。

静电吸盘166可以是或可包括由电介质或电绝缘材料(例如，具有大于10¹⁴奥姆·米的电阻率)制成的圆盘(puck)，所述电介质或电绝缘材料可在180℃或更高的温度下的半导体工艺中使用。在一个实施例中，静电吸盘166由可在从约20℃至约500℃下使用的材料组成。在一个实施例中，静电吸盘166为AlN。AlN静电吸盘166可以是未经掺杂的或可以是经掺杂的。举例而言，AlN可掺杂有氧化钐(Sm2O3)、氧化铈(CeO2)、二氧化钛(TiO2)或过渡金属氧化物。在一个实施例中，静电吸盘166为Al2O3。Al2O3静电吸盘166可以是未经掺杂的或可以是经掺杂的。举例而言，Al2O3可掺杂有二氧化钛(TiO2)或过渡金属氧化物。

可将一或多个适配器物件167接合至静电吸盘166的底部。适配器物件167具有的热膨胀系数可大约匹配于静电吸盘166的热膨胀系数。在一个实施例中，适配器物件167由SiC多孔主体制成，所述SiC多孔主体可渗透有AlSi合金(称为AlSiSiC)。在一个实施例中，适配器物件167为钼。也可使用其它材料。

可将装配板162耦接至腔室主体102的底部110，且装配板162可包括通道以将公用组件(如，流体、电力线、传感器引脚等)路由至底板164和静电吸盘166。底板164和/或静电吸盘166可包括一或多个可选的嵌入式加热元件176、可选的嵌入式热隔离器(thermal isolator)174和/或可选的导管168、170，以控制基板支撑组件148的侧向温度分布。在一个实施例中，可将热垫片138设置于底板164的至少一部分上。

导管168、170可以流体地耦接至流体源172，流体源172通过导管168、170循环温度调节流体。在一个实施例中，可将嵌入式热隔离器174设置于导管168、170之间。可通过加热器电源178调节嵌入式加热元件176。可利用导管168、170及嵌入式加热元件176来控制静电吸盘166的温度，并用于加热和/或冷却静电吸盘166及处理中的基板(例如，晶片)。在一个实施例中，静电吸盘166包括可以维持不同温度的两个单独的加热区。在另一个实施例中，静电吸盘166包括可以维持不同温度的四个不同的加热区。也可以使用更多或更少的加热区。可使用多个温度传感器190、192来监控静电吸盘166及底板164的温度，可使用控制器195来监控温度传感器190、192。

静电吸盘166可进一步包括多个气体通道，如凹槽、台面(mesa)及可在静电吸盘166的上表面中形成的其它表面特征。气体通道可经由圆盘166中钻出的孔洞流体地耦接至热传递(或背侧)气体(诸如He)源。在操作中，可将处在受控制压力下的背侧气体提供到气体通道中，以增强静电吸盘166与基板144之间的热传递。

在一个实施例中，静电吸盘166包括至少一个夹持电极180，可通过吸附电源182控制夹持电极180。可经由匹配电路188进一步将夹持电极180(也称作吸附电极)耦接至一或多个RF电源184、186，以在处理腔室100中维持由处理气体和/或其它气体形成的等离子体。一或多个RF电源184、186通常能产生具有自约50kHz至约3GHz的频率和高达约10,000瓦的功率的RF信号。在一个实施例中，可将RF信号施加至金属底座，将交流电流(AC)施加至加热器，并将直流电流(DC)施加至夹持电极180。

图2描绘基板支撑组件150的一个实施例的分解视图，基板支撑组件150包括静电吸盘166、装配板162、底板164、冷却板165及基座152。如图所示，在一个实施例中，底板164可包括内凹部，且冷却板165可被插入并附接至内凹部。可将O形环(未绘示)设置于底板164上方而位于底板164的周缘240处。在一个实施例中，O形环为全氟聚合物(perfluoropolymer；PFP)O形环。或者，也可使用其他类型的高温O形环。在一个实施例中，可使用热绝缘高温O形环。O形环可以是台阶状O形环，台阶状O形环具有第一厚度的第一台阶和第二厚度的第二台阶。此举可通过使得在PFP O形环的设定压缩量之后显著增加用于使紧固件变紧的力的量，而促进紧固件的均匀变紧。

也可将额外的O形环(未绘示)设置于冷却板165和/或底板164的顶侧上而围绕冷却板165中心处的孔洞280，缆线通过孔洞280延伸。也可将其它较小的O形环设置于冷却板165和/或底板164上而围绕其它开口、围绕升降销等等。O形环可在基板支撑组件150内的内容积与腔室内容积之间提供真空密封。基板支撑组件150内的内容积包括基座152内的开放空间，用于路由导管和布线。

在一个实施例中，可将垫片(例如，PFP垫片)设置于冷却板165的顶侧上。可用于垫片或O形环的PFP的示例为Dupont’s^TM ECCtreme^TM、Dupont’s 及DUPRA^TM。或者，垫片可以是交替的石墨箔(grafoil)层及聚酰亚胺层的叠层。

冷却板165和/或底板164额外包括众多特征242，紧固件通过这些特征而插入。在某些实施例中，垫片可以在各个特征242处具有切口。

紧固件延伸通过各个特征242并附接至紧固件的额外部分(或附接至额外的紧固件)，所述紧固件的额外部分(或额外的紧固件)插入额外特征，所述额外特征形成在适配器物件中，而适配器物件接合至静电吸盘166。举例而言，螺栓可延伸通过冷却板165中的特征242并被旋入设置在静电吸盘166的特征中的螺母。或者，紧固件可延伸通过特征242并接附至形成在适配器物件中的特征，而适配器物件接合至静电吸盘166的底部。冷却板164中的各特征242可排列对准静电吸盘166中的类似特征(未绘示)。

静电吸盘166具有盘状形状，此盘状形状可具有与安置在其上的基板144的形状和尺寸实质上相匹配的环形周缘230。静电吸盘166的上表面可具有外环216、多个台面(mesa)206、210，及台面210之间的沟道208、212。静电吸盘166包括唇部232，唇部232置于底板162的外周缘240上。在一个实施例中，可由电绝缘陶瓷材料制成静电吸盘166。陶瓷材料的合适示例包括氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)等等。

静电吸盘166可包括两个或更多个适配器物件(未绘示)接合至静电吸盘166的底部。各适配器物件可包括一或多个特征(未绘示)用以接纳紧固件。所述特征可以大约均匀地分布在静电吸盘166的表面上，且可包括处在从由静电吸盘166的底部限定的圆的中心开始的第一距离处的第一组特征，和处在从由静电吸盘166的底部限定的该圆的中心开始的第二距离处的第二组特征。

附接在静电吸盘166下方的底板164可具有盘状形状，且被安置在装配板162上。在一个实施例中，可以由金属(如铝或不锈钢或其它合适的材料)制造底板164。在一个实施例中，可以由金属(如铝或不锈钢或其它材料)制造冷却板165。或者，可由复合陶瓷(如渗透有铝-硅合金的SiC或钼)制造冷却板165，以匹配静电吸盘166的热膨胀系数。

图3描绘静电吸盘166的一个实施例的剖面顶视图。如图所示，静电吸盘166具有半径R3，半径R3可实质上与将由静电吸盘166所支撑的基板或晶片的半径相似。静电吸盘166额外包括多个特征305。这些特征可以匹配安装静电吸盘166的冷却板中的类似特征。各特征305容置紧固件。举例而言，可将螺栓(如，不锈钢螺栓、镀锌钢螺栓等)置入各特征，使得螺栓的头部位于开口的内部，所述开口足够大以容置该头部，且螺栓的轴部从静电吸盘166的底部侧延伸出来。可将螺栓拴紧至安置在冷却板中的对应特征中的螺母上。或者，可设定特征305的尺寸以容置螺母，并且特征305可包括孔洞，该孔洞可接纳螺栓的轴部，所述螺栓由冷却板中的对应特征所容置。在另一个示例中，螺旋插入件(如，Heli-)或其它带螺纹的插入件(如，压配插入件(press fit insert)、模内插入件(mold-in insert)、卡式螺母(captive nut)等)可以插入到一或多个特征，以在所述特征上添加带螺纹的孔洞。在一个实施例中，特征305为带螺纹的孔洞，螺栓或带螺纹的杆可插入该带螺纹的孔洞。然后可以将安置在底板内部并从冷却板突出的螺栓旋入带螺纹的插入件或带螺纹的特征内，以将底板和冷却板固定至静电吸盘166。替代或附加地，可在冷却板和/或底板中使用带螺纹的插入件。

与某些实施例中的紧固件的尺寸相比，特征305可以稍微过大，以容纳紧固件的更大的热膨胀系数。在一个实施例中，可设定紧固件的尺寸使得当紧固件被加热到摄氏500或600度时，紧固件不会在特征上施加力。

如图所示，静电吸盘166中可包括多组特征305。各组特征305可以在离由静电吸盘166限定的圆的中心特定的半径或距离处均匀地间隔开。举例而言，如图所示，第一组特征305位于半径R1处，而第二组特征305位于半径R2处。额外的特征组也可以位于额外的半径处。

在一个实施例中，可布置特征305以在静电吸盘166上产生均匀的负载。在一个实施例中，可布置特征以使得螺栓定位在大约每30至70平方厘米(例如，每50平方厘米)处。在一个实施例中，针对12英寸的静电吸盘166可使用三组特征。第一组特征可定位在离静电吸盘166的中心约4英寸处，并包括约4个特征。第二组特征可定位在离静电吸盘166的中心约6英寸处，并包括约6个特征。第三组特征可定位在离静电吸盘166的中心约8英寸处，并包括约8个特征。在一个实施例中，静电吸盘166可包括约8至24个特征，这些特征成组排列在2到3个不同半径处，其中各个特征容置紧固件。

图4A描绘静电吸盘400的底部的一个实施例的透视图。以倒置方式绘示静电吸盘400，以更好地显示静电吸盘400的特定部件。如所绘示，静电吸盘400的底部限定圆。已在静电吸盘的底部中钻出多个孔洞，且已将适配器物件420、424插入这些孔洞并使用金属接合物将适配器物件420、424接合至静电吸盘400。适配器物件420、424中的每一个包括一或多个特征422、426。举例而言，接近静电吸盘400的周缘处的适配器物件420包括特征422，且接近由静电吸盘400的底部限定的圆的中心处的适配器物件424包括特征426。如所绘示，各适配器物件420、424具有圆形形状并且包括单个特征422、426。然而，在替代实施例中，适配器物件420、424可以具有不同形状、具有不同尺寸和/或含有多于一个特征。举例而言，适配器物件420、424可以是正方形、矩形、六角形、八角形或具有其它形状。

静电吸盘400可以另外包括一或多个升降销孔洞499和/或气体输送孔洞480。在所绘示的示例中，线A1—A1'被绘示为通过两个外适配器物件420、两个内适配器物件424及气体输送孔洞480。

图4B描绘静电吸盘402的底部的一个实施例的透视图。以倒置方式绘示静电吸盘402，以更好地显示静电吸盘402的特定部件。如所绘示，静电吸盘402的底部限定圆。两个环形沟槽已经被机械加工至静电吸盘402的底部中，且适配器物件430、440已经被插入那些环形沟槽中并使用金属接合物接合至静电吸盘402。适配器物件430、440中的每一个包括多个特征432、442。举例而言，接近静电吸盘402的周缘处的适配器物件430包括特征432，且接近由静电吸盘402的底部限定的圆的中心处的适配器物件440包括特征442。如所绘示，适配器物件430及440各自具有环形并包括多个特征432、442。然而，在替代的实施例中，适配器物件430、440可具有不同形状、具有不同尺寸和/或含有不同数量的特征。举例而言，静电吸盘可包括一或多个直矩形(straight rectangular)适配器物件，其中某些适配器物件可包括接近静电吸盘的中心处的特征，也包括接近静电吸盘的周缘处的特征。静电吸盘可额外地或替代地包括具有部分环状的适配器物件，所述适配器物件包括多个外特征(outer feature)或多个内特征(inner feature)。

静电吸盘402可另外包括一或多个升降销孔洞499和/或气体输送孔洞480。在所绘示的示例中，线A2—A2'被绘示为通过适配器物件430、适配器物件440及气体输送孔洞480。

图5描绘基板支撑组件505的一个实施例的剖面侧视图。在一个实施例中，基板支撑组件505对应图1至2的基板支撑组件150。基板支撑组件505包括静电吸盘515、底板595、冷却板536及装配板540。

在一个实施例中，静电吸盘515对应图4A的静电吸盘400。在一个实施例中，图5的剖面侧视图所显示的是与图4A的线A1—A1'对应的切线处。在一个实施例中，静电吸盘515对应图4B的静电吸盘402。在一个实施例中，图5的剖面侧视图所显示的是与图4B的线A2—A2'对应的切线处。

静电吸盘515可由诸如AlN或Al2O3的电绝缘(电介质)陶瓷构成。静电吸盘515包括夹持电极527及一或多个加热元件529。可经由匹配电路(未绘示)将夹持电极527耦接至吸附电源(未绘示)、耦接至RF等离子体电源(未绘示)和/或耦接至RF偏压电源(未绘示)。可将加热元件529电连接至加热器电源(未绘示)，以加热静电吸盘515。

在一个实施例中，静电吸盘515可包括多个凹部563、567。凹部563、567可以是不同形状、深度及尺寸的孔洞和/或沟槽。在静电吸盘515对应图4A的静电吸盘400的实施例中，凹部563及567为圆形孔洞，并且存在多个不同的凹部563及多个不同的凹部567。在静电吸盘515对应图4B的静电吸盘402的实施例中，凹部563为环形沟槽，且凹部567为另一个环形沟槽。

凹部563包括适配器物件552，适配器物件552通过金属接合物550接合至凹部563。适配器物件552可在凹部563中接合至静电吸盘的底部。相似地，凹部567可包括适配器物件562，适配器物件562可通过金属接合物550接合至凹部567。适配器物件562可在凹部567中接合至静电吸盘的底部。适配器物件552包括一或多个特征554。适配器物件562另外包括一或多个特征564。各特征可经配置来接纳紧固件，如下文中更详细地描述般。

较佳地，适配器物件552、562由具有与静电吸盘515的CTE匹配或类似的CTE的材料制成。在一个实施例中，适配器物件552、562为钼。在另一个实施例中，适配器物件由镍-钴铁合金(如)制成。

在另一个实施例中，适配器物件552、562由导电金属基组合物(metal matrix composite；MMC)材料制成。MMC材料包括金属基质和增强材料，增强材料嵌入并分散在整个基质中。金属基质可以包括单一金属或两种或更多种金属或金属合金。可以使用的金属包括但不限于铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钴(Co)、钴-镍合金(CoNi)、镍(Ni)、铬(Cr)或它们的各种组合。可以选择增强材料以为MMC提供期望的结构强度，并且还可以选择增强材料以提供MMC的其它性质(例如导热率和CTE)的期望值。可以使用的增强材料的示例包括硅(Si)、碳(C)或碳化硅(SiC)，但是也可以使用其它材料。

在基板支撑组件505的操作温度范围内，MMC材料较佳地被选择为实质上匹配静电吸盘515的CTE。在一个实施例中，温度可以在约摄氏20度至约摄氏500度的范围内。在一个实施例中，匹配CTE是基于选择MCC材料，使得MCC材料包括也用于静电吸盘515中的至少一种材料。在一个实施例中，静电吸盘515包括AlN。在一个实施例中，MMC材料包括渗透有AlSi合金的SiC多孔主体(本文称为AlSiSiC)。

可以选择MMC的构成材料和组成百分比以提供满足期望设计目标的工程材料。举例而言，通过适当地选择MCC材料以紧密匹配静电吸盘515的CTE，可降低适配器物件552、562与静电吸盘515之间的界面处的热机械应力。

通过使适配器物件552、562与静电吸盘515之间的热膨胀系数匹配，可以使将适配器物件552、562接合至静电吸盘515所引起的应力最小化。在一个实施例中，使用扩散接合(diffusion bonding)作为金属接合的方法来产生金属接合物550。在另一实施例中，使用硬焊(brazing)来产生金属接合物550。然而，也可使用其它接合方法来产生金属接合物。

金属接合物550可包括铝箔或其它金属箔的“中间层(interlayer)”，所述中间层放置在静电吸盘515与适配器物件552、562之间的接合区域中。可以施加压力和热以在铝箔与静电吸盘515之间和铝箔与适配器物件552、562之间形成扩散接合。在其它实施例中，可以使用其它中间层材料来形成扩散接合，所述中间层材料可基于用于静电吸盘515和适配器物件552、562的材料来选择。在一个实施例中，金属接合物550具有约0.2至0.3mm的厚度。在一个实施例中，可使用直接扩散接合来将静电吸盘515直接接合至适配器物件552、562，其中不使用中间层来形成接合。

静电吸盘515可具有约5至35mm的厚度。在一个实施例中，静电吸盘515具有约8至15mm的厚度。夹持电极527可以位于离静电吸盘515的上表面约0.3至1mm处，并且加热元件529可以位于夹持电极527下方约2mm处。加热元件529可以是具有约10至200微米的厚度的丝网印刷的加热元件。或者，加热元件529可以是电阻线圈，电阻线圈使用静电吸盘515的厚度的约1至3mm。在一个实施例中，静电吸盘515额外包括足够的附加厚度以容置凹部563、567和插入的适配器物件552、562。在某些实施例中，适配器物件552、562可具有约5mm至约25mm的厚度。

在一个实施例中，静电吸盘515具有约300mm的直径。或者，静电吸盘515可具有任何其它直径。底板595的边缘所具有的直径可与静电吸盘515的直径相似。可将耐等离子体和高温O型环545设置在静电吸盘515和基板595之间。此O形环545可在基板支撑组件505的内部与处理腔室之间提供真空密封。O形环545可由全氟聚合物(PFP)制成。在一个实施例中，O形环545为具有无机添加物(如SiC)的PFP。O形环545可以是可更换的。

底板595包括冷却板536，冷却板536可以用作静电吸盘515的散热器。冷却板536的材料可影响冷却板536的热传递特性。举例而言，铝的冷却板536将比不锈钢的冷却板536更能传递热。

可以通过一或多个弹簧570将冷却板536耦接到底板595，可操作弹簧570以将散热器536压靠静电吸盘515。在一个实施例中，弹簧570为螺旋弹簧。弹簧570施加力以将散热器536压靠静电吸盘515。静电吸盘515耦接至冷却板536并与冷却板536热连通。冷却板536具有一或多个导管535(本文中也称为冷却沟道)，所述导管535与流体源(未绘示)流体连通。

适配器物件552、562全体可包括用于接纳紧固件的多个特征554、564。底板595同样可以包括用于容置紧固件的多个特征526。此外，冷却板536可以包括用于容置紧固件的多个孔。在一个实施例中，可通过多个紧固件528将冷却板536和/或底板595耦接至静电吸盘515。紧固件528可以是带螺纹的紧固件，如螺栓或成对的螺母和螺栓。

在一个实施例中，特征526是具有埋头孔(counter bore)的螺栓孔洞。特征可以是延伸穿过底板595的贯穿特征。在一个实施例中，特征554、564是适配器物件552、562中的带螺纹的孔洞。或者，特征可以是孔洞和/或槽(slot)，所述孔洞和/或槽容置t形螺栓头或矩形螺母，所述t形螺栓头或矩形螺母可插入槽中并接着旋转90度。在一个实施例中，螺旋插入件(例如，)或其它带螺纹的插入件(例如，压配插入件、模内插入件、卡式螺母等)可插入特征524，以在特征524上添加带螺纹的孔洞。然后，可以将安置在冷却板536内部(例如，在冷却板536的基底部595中的特征524内部)并从冷却板536凸出的螺栓旋入带螺纹的插入件或带螺纹的孔洞中，以将冷却板固定至圆盘(puck)。在一个实施例中，紧固件包括垫圈、石墨箔(grafoil)、铝箔或其它负荷散布材料(load spreading material)，以将来自紧固件的头部的力均匀地分布在特征上。

在一个实施例中，特征554、564为带螺纹的孔洞，其在将带螺纹的杆插入特征554、564之前被硬焊。接着可进行金属接合(例如，扩散结合)过程，以将带螺纹的杆固定至特征554、564。由于在组装期间施加了增加的力，这可以提供增加的耐久性。

冷却板536可作为散热器以从静电吸盘515吸收热量。在一个实施例中(如所示)，可将低导热垫片525设置在冷却板436上。低导热垫片525可以是，例如，设置于冷却板536上的PFP垫片。PFP垫片可具有约0.2瓦特每米开尔文(W/(m·K))或更低的导热率。

或者，低导热垫片525可以是石墨箔和聚酰亚胺层的交替叠层。举例而言，低导热垫片525可以是第一石墨箔层、第一石墨箔层上的聚酰亚胺层及聚酰亚胺层上的第二石墨箔层的叠层。在另一个示例中，低导热垫片525可以是第一石墨箔层、第一石墨箔层上的第一聚酰亚胺层、第一聚酰亚胺层上的第二石墨箔层、第二石墨箔层上的第二聚酰亚胺层及第二聚酰亚胺层上的第三石墨箔层的叠层。

聚酰亚胺层可具有约0.2瓦特每米开尔文(W/(m·K))的非常低的导热率。然而，聚酰亚胺可能具有低的可压缩性。若聚酰亚胺自身被用来形成低导热垫片525的话，则低可压缩性可能降低静电吸盘515与冷却板536之间的接触面积。石墨箔层具有高导热率，但也具有高的可压缩性。石墨箔(Graphoil)可以具有240W/(m·K)的平面内导热率(in plane thermal conductivity)和5W/(m·K)的贯通平面导热率(through plane thermal conductivity)。因此，通过使用石墨箔和聚酰亚胺的交替叠层，低导热垫片525可具有中等至高的可压缩性和低的导热率二者。在实施例中，聚酰亚胺的可压缩性为约1-2％，而石墨箔的可压缩性为约5-10％。

可以用大约相同的力来使紧固件528变紧，以均匀地压缩高温O形环545和/或其它O形环。低导热垫片525可减少静电吸盘515与冷却板536之间的热传递，并作为热扼流件。在一个实施例中，将石墨箔层(未绘示)设置于低导热垫片525上。石墨箔可具有约10至40密耳的厚度。可使紧固件变紧，以压缩石墨箔层也压缩低导热垫片525。

通过维持在静电吸盘515与冷却板536之间的热扼流件，可将静电吸盘515维持在比冷却板536高得多的温度下。举例而言，在某些实施例中，静电吸盘515可被加热至摄氏200至300度的温度，同时冷却板536可维持在低于约摄氏80度的温度。在一个实施例中，静电吸盘515可被加热至约250℃的温度，同时将冷却板536维持在约60℃或更低的温度下。因此，在实施例中，可在静电吸盘515与冷却板536之间维持高达250℃的温差。静电吸盘515和冷却板536在热循环期间独立地自由膨胀或收缩。

在一个实施例中，将装配板540设置在底板595下方并耦接至底板595。在一个实施例中，将热间隔件585设置在底板595上(如，邻近垫片545)。热间隔件585可被用来确保底板595不会与静电吸盘515接触。

在一个实施例中，将一或多个气体孔洞532、542钻设到冷却板536、底板595和/或静电吸盘515中。气体孔洞532、542可被用来输送背侧气体(如氦)至被吸附基板的背侧。在一个实施例中，静电吸盘515包括气体孔洞532，气体孔洞532终止于多孔塞534。气体孔洞532可以是贯通孔洞，其为埋头孔(counter bore)，所述埋头孔具有较大直径的孔，以允许多孔塞534插入该较大直径的孔。多孔塞534可以是多孔陶瓷，如AlN或Al2O3。多孔塞534可防止电弧和/或可防止等离子体在静电圆盘505内产生。多孔塞可以具有介于约30％至约60％之间的任何值的孔隙度。

在一个实施例中，冷却板536包括孔洞，且底板595包括凸部544，凸部544延伸穿过冷却板536中的孔洞。可将孔洞542钻入凸部544(例如，钻入凸部544的中心)。在一个实施例中，将O形环538设置于凸部544的顶部上。当紧固件526变紧时，紧固件526可压缩O形环538。在实施例中，O形环538可以是与O形环545同型的O形环。

图6A描绘静电吸盘600的底部的一个实施例的透视图。以倒置方式绘示静电吸盘600，以更好地显示静电吸盘600的特定部件。如所绘示，静电吸盘600的底部是平坦的或大约平坦的，并限定圆。已使用金属接合物将适配器物件620、624接合至静电吸盘600的底部。适配器物件620、624中的每一个包括一或多个特征622、626。举例而言，接近静电吸盘600的周缘处的适配器物件620包括特征620，且接近由静电吸盘600的底部限定的圆的中心处的适配器物件624包括特征626。如所绘示，各适配器物件620、624具有圆形形状并且包括单个特征622、626。然而，在替代实施例中，适配器物件620、624可以具有不同形状、具有不同尺寸和/或含有多于一个特征。举例而言，适配器物件620、624可以是正方形、矩形、六角形、八角形或具有其它形状。

静电吸盘600可以另外包括一或多个升降销孔洞699和/或气体输送孔洞680。在所绘示的示例中，线B1—B1'被绘示为通过两个外适配器物件620、两个内适配器物件624及气体输送孔洞680。静电吸盘600与静电吸盘400类似，除了就静电吸盘600而言，适配器物件620、624接合至静电吸盘的底表面，而非接合至在静电吸盘400的底部中所钻设的孔洞。

图6B描绘静电吸盘602的底部的一个实施例的透视图。以倒置方式绘示静电吸盘602，以更好地显示静电吸盘602的特定部件。如所绘示，静电吸盘602的底部是平坦的或大约平坦的，并限定圆。已使用金属接合物将两个环形适配器物件630、640接合至静电吸盘602的底部。适配器物件630、640中的每一个包括多个特征632、642。举例而言，接近静电吸盘602的周缘处的适配器物件630包括特征632，且接近由静电吸盘602的底部限定的圆的中心处的适配器物件640包括特征642。

如所描绘，适配器物件630及640各自具有环形并包括多个特征632、642。然而，在替代的实施例中，适配器物件630、640可具有不同形状、具有不同尺寸和/或含有不同数量的特征。举例而言，静电吸盘可包括一或多个直矩形(straight rectangular)适配器物件，其中某些适配器物件可包括接近静电吸盘的中心处的特征，也包括接近静电吸盘的周缘处的特征。静电吸盘可额外地或替代地包括具有部分环状的适配器物件，所述适配器物件包括多个外特征或多个内特征。

静电吸盘602可另外包括一或多个升降销孔洞699和/或气体输送孔洞680。在所绘示的示例中，线B2—B2'被绘示为通过适配器物件630、适配器物件640及气体输送孔洞680。静电吸盘602与静电吸盘402类似，除了就静电吸盘602而言，适配器物件630、640被接合至静电吸盘的底表面，而不是被接合至静电吸盘402的底部中的经机械加工的沟槽。

图7描绘基板支撑组件705的一个实施例的剖面侧视图。在一个实施例中，基板支撑组件705对应图1至2的基板支撑组件150。基板支撑组件705包括静电吸盘715、底板795、冷却板736及装配板740。

在一个实施例中，静电吸盘715对应图6A的静电吸盘600。在一个实施例中，图7的剖面侧视图所显示的是与图6A的线B1—B1'对应的切线处。在一个实施例中，静电吸盘715对应图6B的静电吸盘602。在一个实施例中，图7的剖面侧视图所显示的是与图6B的线B2—B2'对应的切线处。

静电吸盘715可由诸如AlN或Al2O3的电绝缘(电介质)陶瓷构成。静电吸盘715包括夹持电极727及一或多个加热元件729。可经由匹配电路(未绘示)将夹持电极727耦接至吸附电源(未绘示)、耦接至RF等离子体电源(未绘示)和/或耦接至RF偏压电源(未绘示)。可将加热元件729电连接至加热器电源(未绘示)，以加热静电吸盘715。

可通过金属接合物750将适配器物件752接合至静电吸盘715的底部。适配器物件762也可通过金属接合物750接合至静电吸盘715的底部。适配器物件752包括一或多个特征754。适配器物件762另外包括一或多个特征764。各特征可经配置来接纳紧固件。金属接合物750可与先前描述的金属接合物550相同。金属接合物可以是，例如，通过扩散接合或硬焊所形成的金属接合物。适配器物件752、762可具有约5mm至约25mm的厚度。

较佳地，适配器物件752、762由具有与静电吸盘715的CTE匹配或类似的CTE的材料制成。在一个实施例中，适配器物件752、762为钼。在另一个实施例中，适配器物件由镍-钴铁合金(如)制成。在另一个实施例中，适配器物件752、762由诸如AlSiSiC等导电金属基组合物(MMC)材料制成。

静电吸盘715可具有约3至10mm的厚度。在一个实施例中，静电吸盘715具有约3至5mm的厚度。夹持电极727可以位于离静电吸盘715的上表面约0.3至1mm处，并且加热元件729可以位于夹持电极727下方约2mm处。加热元件729可以是具有约10至200微米的厚度的丝网印刷的加热元件。或者，加热元件729可以是电阻线圈，电阻线圈使用静电吸盘715的厚度的约1至3mm。在此类实施例中，静电吸盘715可具有约5mm的最小厚度。

在一个实施例中，静电吸盘715具有约300mm的直径。或者，静电吸盘715可具有任何其它直径。底板795的边缘所具有的直径可与静电吸盘715的直径相似。可将耐等离子体和高温O形环745设置在静电吸盘715与底板795之间。此O形环745可在基板支撑组件705的内部与处理腔室之间提供真空密封。O形环745可由全氟聚合物(PFP)制成。在一个实施例中，O形环745为具有无机添加物(如SiC)的PFP。O形环745可以是可更换的。

底板795可包括冷却板736，冷却板536可以用作静电吸盘715的散热器。冷却板736的材料可影响冷却板736的热传递特性。举例而言，铝的冷却板736将比不锈钢的冷却板736更能传递热。

可以通过一或多个弹簧770将冷却板736耦接到底板795，可操作弹簧770以将散热器736压靠静电吸盘715。在一个实施例中，弹簧770为螺旋弹簧。弹簧770施加力以将散热器736压靠静电吸盘715。静电吸盘715耦接至冷却板736并与冷却板736热连通。冷却板736具有一或多个导管735(本文中也称为冷却沟道)，所述导管735与流体源(未绘示)流体连通。

冷却板736和/或底板795可以被加工而具有表面轮廓，该表面轮廓是具有被接合的适配器物件752、762的静电吸盘715底部的表面轮廓的相反轮廓(例如，具有被接合的适配器物件752、762的静电吸盘715底部的表面轮廓的负片(negative))。因此，当适配器物件752、762自静电吸盘715的底部凸出时，冷却板736及底板795包括凹部，以容置凸出的适配器物件752、762。在一个实施例中，根据适配器物件752、762的厚度，凹部具有约5mm至约25mm的深度。

适配器物件752、762全体可包括用于接纳紧固件的多个特征754、764。底板795同样可以包括用于容置紧固件的多个特征726。此外，冷却板736可包括用于容置紧固件的多个孔。在一个实施例中，可通过多个紧固件728将冷却板636和/或底板695耦接至静电吸盘715。紧固件可以是带螺纹的紧固件，如螺栓或成对的螺母和螺栓。

在一个实施例中，特征726是具有埋头孔(counter bore)的螺栓孔洞。特征可以是延伸穿过底板795的贯穿特征。在一个实施例中，特征754、764是适配器物件752、762中的带螺纹的孔洞。或者，特征可以是孔洞和/或槽(slot)，所述孔洞和/或槽容置t形螺栓头或矩形螺母，所述t形螺栓头或矩形螺母可插入槽中并接着旋转90度。在一个实施例中，紧固件包括垫圈、石墨箔、铝箔或其它负荷散布材料(load spreading material)，以将来自紧固件的头部的力均匀地分布在特征上。在一个实施例中，螺旋插入件(例如，)或其它带螺纹的插入件(如，压配插入件、模内插入件、卡式螺母等)可插入特征754，以在特征754上添加带螺纹的孔洞。可以将安置在冷却板764内部(例如，在冷却板736的基底部795中的特征754内部)并从冷却板736凸出的螺栓旋入带螺纹的插入件或带螺纹的特征中，以将冷却板固定至静电吸盘。或者，可在冷却板中使用带螺纹的插入件。

在一个实施例中，将卡式螺母(captive nut)、模制插入件(mold insert)、压配插入件(press fit insert)或其它带螺纹的插入件安置在适配器物件752、762中的特征754、764内。在一个实施例中，特征754、764为带螺纹的孔洞，其在将带螺纹的杆插入特征754、764之前被硬焊。接着可进行金属接合(例如，扩散结合)过程，以将带螺纹的杆固定至特征754、764。由于在组装期间施加了增加的力，这可以提供增加的耐久性。

冷却板736可作为散热器以从静电吸盘715吸收热量。在一个实施例中(如所示)，可将低导热垫片725设置在冷却板736上。低导热垫片725可以是，例如，PFP垫片，或可以是聚酰亚胺和石墨箔的交替层的叠层。

可以用大约相同的力来使紧固件728变紧，以均匀地压缩低导热垫片725。低导热垫片725可减少静电吸盘715与冷却板736之间的热传递，并作为热扼流件。在一个实施例中，将石墨箔层(未绘示)设置于低导热垫片725上。石墨箔可具有约10至40密耳的厚度。可使紧固件变紧，以压缩石墨箔层也压缩低导热垫片725。石墨箔可以是导热的。

通过维持在静电吸盘715与冷却板736之间的热扼流件，可将静电吸盘715维持在比冷却板736高得多的温度下。举例而言，在某些实施例中，静电吸盘715可被加热至摄氏200至300度的温度，同时冷却板736可维持在低于约摄氏120度的温度。在一个实施例中，静电吸盘715可被加热至约250℃的温度，同时将冷却板736维持在约60℃或更低的温度下。因此，在实施例中，可在静电吸盘715与冷却板736之间维持高达190℃的温差。静电吸盘715和冷却板736在热循环期间独立地自由膨胀或收缩。

在一个实施例中，将装配板740设置在底板795下方并耦接至底板795。在一个实施例中，将热间隔件785设置在底板795上(例如，邻近垫片745)。热间隔件785可被用来确保底板795不会与静电吸盘715接触。

在一个实施例中，将一或多个气体孔洞732、742钻设到冷却板736、底板795和/或静电吸盘715中。气体孔洞732、742可被用来输送背侧气体(如氦)至被吸附基板的背侧。在一个实施例中，静电吸盘715包括气体孔洞732，气体孔洞732终止于多孔塞734。气体孔洞732可以是贯通孔洞，其为埋头孔(counter bore)，所述埋头孔具有较大直径的孔，以允许多孔塞734插入该较大直径的孔。多孔塞734可以是多孔陶瓷，如AlN或Al2O3。多孔塞734可防止电弧和/或可防止等离子体在静电圆盘705内产生。多孔塞可以具有介于约30％至约60％之间的任何值的孔隙度。

在一个实施例中，冷却板736包括孔洞，且底板795包括凸部744，凸部744延伸穿过冷却板736中的孔洞。可将孔洞742钻入凸部744(例如，钻入凸部744的中心)。在一个实施例中，将O形环738设置于凸部744的顶部上。当紧固件726变紧时，紧固件726可压缩O形环738。在实施例中，O形环738可以是与O形环745同型的O形环。

图8描绘用于制造基板支撑组件的工艺800的一个实施例。在工艺800的框805，在静电吸盘的底部中或在冷却板的顶部和/或底板的顶部中形成凹部。在框810，将两个或更多个适配器物件接合至静电吸盘的底部。若凹部形成于静电吸盘的底部中，则将适配器物件接合至凹部内。若凹部形成于冷却板和/或底板中，则将适配器物件接合至静电吸盘的底部的将与凹部对齐的位置处。可以由AlSiSiC板、钼或另一种合适的材料来形成适配器物件。适配器物件中的每一个包括用于容置紧固件的一或多个特征。

在框815，将垫片设置于冷却板的顶侧上。冷却板可以是，例如，铝或铝合金冷却板，冷却板具有多个沟道以流动冷却流体。垫片可以是PFP或可以是聚酰亚胺和石墨箔的交替叠层。冷却板和/或底板也可具有形成于其中的特征。冷却板和/或底板中的特征和下方圆盘板中的特征可各自容置紧固件(例如，螺栓和/或螺母)。

在框820，将紧固件插入适配器物件和/或底板中的特征中。在框825，可通过使紧固件变紧来将静电吸盘耦接至底板(例如，通过将从下方圆盘板中的特征凸出的螺栓旋入位于冷却板中的特征中的螺母内)。

以上描述提及众多特定细节，例如特定系统、部件、方法等的示例，以提供对本发明的数个实施例的良好理解。然而，本领域技术人员将明白本发明的至少一些实施例可在没有这些特定细节的情况下实践。在其他情况下，不详述或是以简易框图表示公知的部件或方法，以免不必要地使本发明晦涩难懂。故提及的特定细节仅为举例而已。特定实施方式可能偏离该等示例性细节，但仍涵盖在本发明的范围内。

整份说明书提及的“一个实施例”或“一实施例”意指联系该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一实施例内。故整份说明书各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不必然都指称相同实施例。此外，“或”一词欲表示包容性的“或”、而非排除性的“或”。当本文中使用术语“约(about)”或“大约(approximately)”时，意在表示所呈现的标称值(nominal value)的精确度在±10％以内。

虽然本文所示及所述方法的操作呈特定顺序，但各方法的操作的顺序可改变，使得某些操作按相反顺序进行，或使得某些操作至少部分与其他操作同时进行。在另一个实施例中，可以间歇和/或交替方式进行不同操作的指令或子操作。

应理解以上描述仅为举例说明，而无限定意图。本领域技术人员在阅读及理解以上描述后将明白许多其他实施例。因此，本发明的保护范围应视后附权利要求和这些权利要求主张的等同物的全体范围来确定。