[发明专利]提供减小等离子体穿透和电弧的静电夹盘的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及用于执行半导体装置制造的设备，更具体而言，涉及用于在处理过程中支撑半导体晶片的静电夹盘。

背景技术

静电夹盘广泛用于对诸如等离子体处理室的半导体处理设备内的衬底(此处还称为半导体晶片或者晶片)提供支撑。静电夹盘一般在处理衬底的过程中(即，在材料沉积或者蚀刻的过程中)将衬底保持在静止的位置中。静电夹盘利用电容性和Johnsen-Rahbeck吸引力将衬底保持在位置中。

一种类型的静电夹盘包括本体和流体分布元件，流体分布元件覆盖有电介质材料层，由此形成支撑表面。本体一般导电，使得本体形成静电夹盘的电极。衬底被置于支撑表面上。流体分布元件包括充气空间(plenum)，其携带在晶片夹盘的支撑表面中形成的流体多通路，以将诸如气体的传热流体在夹盘的支撑表面和衬底的背侧之间的分布。一般地，气体填充静电夹盘和衬底之间的空隙区域，因而，提高了静电夹盘和衬底之间传热的速率和均匀性。

在等离子体处理室中，静电夹盘暴露于衬底附近的高功率射频(RF)场和高密度等离子体。在该等离子体处理室中，由于在气体通路中产生高电场而可能将气体击穿。静电夹盘的工作和服务寿命受到气体通路中等离子体形成的不良影响。这种等离子体可以损坏衬底、静电夹盘或者两者。此外，在气体通路中形成等离子体能够导致电弧，电弧在室中形成颗粒污染物。

存在各种用于减小在气体通路中等离子体形成的技术。一个技术包括将多孔电介质塞插入夹盘表面处的通路中。选定塞子的孔隙率以确保孔的尺寸禁止等离子体形成，还允许传热流体到达衬底支撑表面。尽管多孔材料提供了防止等离子体形成，但是制造这种静电夹盘是困难的、费时和昂贵的。

因而，需要一种改进的静电夹盘，其减小等离子体形成和电弧。

发明内容

本发明一般提供一种用于提供用于减小传热流体通路内等离子体形成和电弧的静电夹盘的流体分布元件。一个实施例包括板和电介质部件，其中，电介质部件插入板中。该板适于定位在通道内以限定充气空间，其中，电介质部件提供耦合到充气空间的流体通路的至少一部分。形成在电介质部件上的多孔电介质层提供耦合到充气空间的流体通路的至少另一部分。在其它实施例中，流体分布元件包括部件的各种布置，以限定不提供从用于衬底的衬底表面到充气空间的视线路径的流体通路。

附图说明

以能够详细理解本发明的以上所述的特征的方式，通过参照实施例可以更具体地描述以上简要概括的本发明，其中一些实施例在附图中图示。然而，要注意，附图仅仅图示本发明的通常的实施例，因而不应被理解为对其范围的限制，因为本发明允许其它等效的实施例。

图1图示了包括根据本发明各种实施例的具有流体分布元件的静电夹盘的基于等离子体衬底处理系统；

图2图示了图1的静电夹盘的顶视图；

图2A图示了图2的静电夹盘的一部分的局部剖视立体视图；

图3图示了图2的静电夹盘沿着线3-3所取的横剖视图；

图4描述根据本发明一个实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；

图5描述了根据另一实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；

图6描述了用于根据另一实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；

图7描述了根据本发明又一实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；

图8描述了根据本发明各种实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；

图9描述了根据本发明各种实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图；以及

图10描述了根据本发明各种实施例的静电夹盘的流体分布元件的横剖视图。

尽管此处使用若干实施例和图示性附图以示例的方式描述了本发明，本领域的一般技术人员将认识到本发明不限于所描述的实施例和附图。应该理解到附图极其详细的描述不意在将本发明限制到所公开的特定形式，而是相反，本发明是要覆盖落在所付的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。此处所使用的标题仅仅用于组织目的，并不意味着用来限制描述或者权利要求的范围。对于在整个申请中所使用的，词语“可以”是在允许的意义上使用(即，意思是具有潜在可能性)，而不是命令的意义(即，必须的意思)类似地，词语“包括”意思是包括但不限于。

具体实施方式