TW201438137A

TW201438137A - 基板承載件

Info

Publication number: TW201438137A
Application number: TW103102073A
Authority: TW
Inventors: 派特派卡尼克; 安卓挪頓
Original assignee: 牛津儀器奈米科技工具有限公司
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-10-01
Also published as: GB2511418B; GB2511418A; GB201401015D0; GB201301124D0; WO2014114927A1

Abstract

本發明揭示一種用於電漿處理設備之基板承載件，其包含：底板總成，其包含在使用時可將基板放置於其上之平台，在使用時由放置在該平台上之基板所佔據的體積係構成基板區域；以及位在該底板總成上之頂板總成，該頂板總成包含頂板及一個或多個保持構件，該頂板具有貫穿其間且圍繞該基板區域之孔隙，該一個或多個保持構件係延伸至該孔隙中並位於該基板區域之一部分上，使得在使用時，安置在該基板區域中之基板係被保持在該底板總成與該頂板總成之間的固定位置。背向該底板總成之該頂板的上表面係本質上呈平面狀，且該一個或多個保持構件係突出於該頂板之該本質上呈平面狀的上表面之上。

Description

基板承載件

本發明係關於使用在電漿處理設備及類似設備中之基板承載件，特別係「三明治」型基板承載件。本發明亦揭示用於製造基板承載件之方法及用於安裝基板之方法。

對於電漿處理之高產量要求加上在商業上可實行之基板尺寸的考量，係產生了對高蝕刻及沈積速率(在用於單一晶圓處理或介質蝕刻期間之極高蝕刻或沈積速率或用於批量處理之沈積速率)之需要。此高速率製程傾向於加熱基板(或「晶圓」)，因此其必須被冷卻以維持所需的製程溫度。該冷卻係藉由促進在處理期間在基板及於其上用於支撐基板之表面(諸如晶圓台)之間的熱轉移而達成。通常此係藉由供應熱轉移流體(諸如氦氣)至基板之背面而達成，其具有升高基板後面的壓力之作用。所產生的壓力通常在5至26毫巴的範圍內。

在處理腔室中之壓力小於基板後面之壓力的情況中，基板必須被固定至定位以防止壓力差使晶圓被吹離支撐表面。已經有揭示用於固定基板之許多技術，且其一般分為兩個類別。第一類別是靜電夾盤(通常與處理腔室之基板台整體形成)，其為已被公認之用於固持單一導體、半導體或金屬塗層基板的技術。在此，夾持係藉由在基板及承載件之間的靜電吸引而達成。靜電夾盤之一些實例係可見於美國專利US-B-6344105及US-A-2003/0219986。然而，由於為了獲得足夠的夾持力，一般必須施加非常高的電壓，因此靜電夾盤是一種相對複雜、昂貴的裝置而且亦不太適合用於固定諸如藍寶石之介電質基板。已有提出用於夾持在批量中之多個基板的靜電夾盤(例如可參考WO-A-2007/043528)，但任何一個或多個晶圓固持位置失效之風險提升會使得系統具有高成本而不具吸引力。

替代方法係機械式地牢固基板，這通常是藉由將基板固持於下部及上部組件之間而達成，因此所形成之總成通常被稱作「三明治型」承載件。此構造可以被用於任何材料之基板而且可被配置成用於單一晶圓處理或同時承載多個基板。三明治型承載件亦具有不同尺寸之基板可以直接被容納在處理腔室中之優點，只需選擇適當的承載件(或者，取決於承載件之設計而只需改變其頂板)而不需要對形成處理腔室本身之部分的硬體(例如晶圓台或平台夾持件)作任何改變。

在業界熟知的三明治型承載件之典型類型實例係描繪在第1及2圖中。第1a及1b圖各自展示經由夾持環5被夾持至在電漿處理腔室(未圖示)中之電極或晶圓台7之三明治型承載件的平面圖及截面視圖。數個基板4被安置在頂板1及底板2之間。頂板1具有孔隙10，每個孔隙10係各將一個基板4曝露於處理腔室，且頂板之突部11係延伸於基板之部分上以將其保持在定位。底板2具有貫穿其間之通道2a以傳遞熱轉移流體至每個基板4之背面，且密封件3(諸如O形環)係鄰近於每個基板之周圍以減少或防止流體洩漏至處理腔室。密封件6亦被提供在底板2之底側及晶圓台7之間。由於在頂板1及底板2之間的螺栓連接(未圖示)及/或當在製程腔室中時可依賴經由夾持環5施加至承載件之夾持力，基板4係變成完全固定。

使頂板之一個或多個突部延伸超過每個基板之需求係固有地減少每個基板之可用表面區域。然而，此問題係由於圍繞製程條件不一致之基板的周邊之排除區域的形成而惡化。如針對第1圖之承載件而繪示的第2圖所示，其假設通常用於藍寶石晶圓之電漿蝕刻的標準條件(高密度電漿、高DC偏壓及低壓力)。鄰近基板之頂板1的存在會影響形成在基板上方之電漿護套8之幾何形狀。如第2a圖中所示，其係在第1a圖中所示沿著線Y-Y’之橫截面，鄰近於頂板1中之孔隙10的邊緣，護套8係經受局部變形。前述現象係在標記為8a之區域中導致離子密度減少，而增加的離子密度則達到頂板之表面(8b)。減少離子密度之區域8a包括基板4之邊緣區域E。此外，護套變形可促進從所要方向(垂直於基板頂表面)偏離的離子撞擊。因此，在此區域E中所蝕刻之特徵將會被傾斜。由於在實際上，在該區域E中蝕刻或沈積之特徵一般將係不可用的，因此區域E被稱作排除區域。先前技術之一些實例係揭示在US-A-4400235、US-A-5421401、US-A-6123804、US-A-5660673及US-A-2010/0162957中。

上述討論之第2a圖展示位在突部11之間的排除區域E，其中頂板1本身並沒有延伸於基板4上之位置。該排除區域E更進一步延伸至在突部11之位置的基板內部，如第2b圖中所示，其係在第1a圖中沿著線Z-Z’之橫截面。

在典型三明治型承載件構造中，甚至在突部11之間的間隔中，排除區域E可以在基板4上延伸數毫米，這佔了總基板區域之顯著比例。例如，排除區域通常是3毫米或更多。為了增加基板之可用表面區域(且因此最後獲得良好的裝置)，最好能夠適當的減少排除區域。

本發明提供用於電漿處理設備之基板承載件，該基板承載件包含：底板總成，包含在使用時可供基板被安置於其上之平台，在使用時，由安置在平台上之基板所佔據之體積係構成基板區域；以及在底板總成上之頂板總成，該頂板總成包含頂板及一個或多個保持構件，該頂板具有貫穿其間且圍繞基板區域之孔隙，該一個或多個保持構件係延伸至孔隙中並位在基板區域之一部分上，使得在使用時，安置在基板區域中之基板係被保持在底板總成及頂板總成之間的固定位置。

其中，背向底板總成之頂板的上表面係本質上呈平面狀，且一個或多個保持構件係突出於該本質上呈平面狀之頂板的上表面之上。

藉由將一個或多個保持構件配置成在本質上平面狀之頂板的上表面上突出(換言之，減少頂板之上表面相對於保持構件的高度)，其基本上可以減少護套變形之程度。尤其，只有保持構件本身需要突出於晶圓表面的高度之上，且本發明能夠使圍繞頂板之周圍部分的高度降低。因此，在保持構件之間的間隔，可以明顯地降低排除區域之尺寸，或將其完全消除，藉此增加基板之可用表面區域。較佳地，可在孔隙之周圍處提供彼此隔開之複數個保持構件。在保持構件之間的間隔中，沒有任何物延伸於基板之上，因此其在此係完全地曝露於反應腔室。可以提供任何數量之保持構件，更佳地係至少為三個。有利地，保持構件在孔隙之周圍被等距地隔開。保持構件被配置成在使用時靠抵且施加壓力至基板之上表面，以將其固持在定位。

在頂板之周圍上表面及基板表面之間高度差(相對於在保持構件之頂部及基板表面之間的高度差)的任何減少程度都將可減少排除區域。在一些情況中，可能會有非零之最佳高度差值。然而，在特定較佳實施例中，在使用時，基板之頂表面係與承載件之頂表面同高度。例如，本案發明人已發現在典型藍寶石蝕刻製程中可產生非常好的結果。因此，較佳地，頂板之上表面係本質上與基板區域之上表面共平面。在基板表面(諸如保持構件)之高度上所突出之任何特徵會對電漿護套產生干擾，且因此較佳地，應將此特徵之數量及尺寸保持為最小。藉由定位頂板之上表面於與基板之上表面相同的高度上，電漿護套之幾何形狀本質上未受干擾，而導致在基板之較大比例的整體皆可具有本質上一致的處理條件。

就「本質上共平面」而言，較佳地係指頂板之上表面與基板區域之上表面在正負1毫米範圍內共平面，更佳地係正負0.75毫米，且更佳地係正負0.5毫米。同理，較佳地頂板之上表面係平行於基板區域之上表面(及/或因此平行於平台，其一般將界定基板之定向)。

在較佳實施例中，頂板之上表面本質上係與基板之上表面共平面，保持構件之底側(其在使用時係接觸基板)本質上係與在使用時之頂板的上表面同高度。再次地，此處「本質上高度」較佳地係意謂在正負1毫米範圍內，有利地係正負0.75毫米，且更佳地係正負0.5毫米。

典型基板具有範圍在0.5及2毫米之間的厚度，更常見係在0.4及1.5毫米之間，且有利地當頂板之上表面高度係落在一個基板的厚度內，且更佳地係落在基板之上表面上面或下面之一半的基板厚度內，且最佳地係如上所提及之相等高度。因此，取決於在使用時之基板，頂板之上表面距該平台之上表面較佳地係在0及4毫米之間的高度，更佳地係在0.25及3毫米之間，且更佳地係在0.4及2毫米之間，又最佳地係在0.4及1.5毫米之間。

電漿護套亦可能會因在基板/頂板之上表面高度中的凹陷而變形，該凹陷例如係由在頂板及基板之間的任何間隙所形成。因此，較佳地孔隙尺寸係被選定而使得在頂板及基板區域之間之任何橫向間隙係2毫米或更小，更佳地係1毫米或更小。以此方式，與所得到之排除區域一樣，該護套變形可被進一步減少。

頂板總成可以各種不同方式來實施。在一個實施例中，保持構件係頂板之整體部分且相對於彼此固定。例如，頂板可被組模化或加工以併入保持構件及如上述凹入之頂板上表面兩者。

然而，在特定較佳實例中，頂板及保持構件係相對於彼此可撓性地耦合。由於只有保持構件係藉由通過可撓性耦合而間接地施加來自於頂板之夾持力而接觸基板，因此這可減少基板在承載件裝載或卸載期間發生損壞之風險。由於頂板通常可能受到在其整體區域間變化之夾持力，因此頂板可能會遭受局部變形，且若該局部變形轉換至基板，則由於應力集中的產生而會增加破損風險。同樣地，若夾持結構在承載件之裝載或卸載期間與基板點或線接觸(不同於平面狀接觸)，則其風險會因頂板之變形而增加而可能發生破損。藉由在頂板及使用時接觸基板之保持構件之間提供可撓性耦合來部分地解除由頂板施加至基板之夾持力，則由於頂板相對於基板之運動或變形會被吸收或改變(例如藉由在傳送至基板之前的可撓性耦合在強度及/或方向方面改變)而可大大地降低此風險。

進一步較佳地，配置承載件以固持複數個基板(將在下文中進一步討論)，每個基板之各自保持構件亦可相對於頂板而獨立於用於其他基板之保持構件來移動。以此方式，最後，考量由頂板施加之壓力中的不一致性，施加至每個基板的力可藉由可撓性連接而改變。更進一步而言，每個保持構件可被獨立安裝而使得即使是該些被配置以保持相同基板的構件也可提供獨立調整。

上述可撓行耦合之種類可以若干方式而達成。在一些較佳實施例中，保持構件係經由彈性連接件而被承載在頂板上。如此可降低總零件數量，且由於頂板及保持構件能在一個動作中被安置在定位而因此可允許更快速的組裝。然而，特別是在承載件被設計成用以固持多個基板(用於批量處理)時，由於任何基板之未對準的情形皆會引起損壞風險，因此在頂板總成之安置前需要以高準確度將基板定位在對應平台上。

因此，在特定較佳實例中，保持構件係藉由與頂板隔開之保持本體所承載，該保持構件較佳地形成保持本體之整體部分。在提供頂板以將保持本體固持在定位之前，該保持本體可接著被定位以對準基板。在頂板及保持構件之間的可撓性耦合之形式可採用在頂板及保持本體之間可撓性互連組件(例如彈簧)，但更佳地係併入於保持本體本身。

因此，在較佳實施例中，頂板係被配置以在保持本體之一個或多個接觸部分接觸保持本體，其係彈性地連接保持構件使得頂板朝向底板總成之推進會造成彈性連接件之彈性變形。例如，接觸部分可設於保持本體之彈簧樑部分上，其將在接觸頂板後相對於保持構件經受彈性變形。

保持本體可包含單一保持構件，但保持本體有利地承載複數個隔開之保持構件，且該等保持構件係較佳地彼此等距地隔開。例如，保持本體可具有彼此90度隔開之四個保持構件、彼此60度隔開之六個保持構件或任何其他的數量。通常基板越大，則需要越多的保持構件來將其固定。若基板具有較佳用於接觸之特定區域，則可以針對此目的而設計保持構件位置。

在保持本體包含複數個保持構件的情況中，每一個保持構件較佳地具有彈性連接件，該彈性連接件具有一個或多個接觸部分，其本質上係獨立於用於其他保持構件之彈性連接件。以此方式，若有力量係藉由在空間上變化之頂板而施加至接觸部分，則該力量將藉由各種彈性連接件而以不同程度被傳輸至保持構件，從而減少差異的影響及將基板上之應力集中減至最小。

在一些有利實施例中，保持本體包含安置在頂板及底板總成之間的凸緣，使得在使用時，凸緣係藉由頂板被推進朝向底板總成(或類似地，藉由底板總成抵住頂板)，而在凸緣及保持構件之間具有彈性連接件。在此，凸緣提供上述討論之一個或多個接觸部分。在第一較佳實施方案中，彈性連接件包含在凸緣及保持本體之間的接頭，凸緣係被施加朝向頂板之預應力而使得頂板對於底板總成之壓縮會造成接頭周圍凸緣之彈性變形。應瞭解，該凸緣可以是保持本體的整體部分，其具有藉由界定凸緣之保持本體的材料中的折線而形成之接頭。在另一較佳實施方案中，彈性連接件包含延伸在凸緣及保持構件之間的伸展彈簧，該伸展彈簧較佳地形成保持本體之整體部分。頂板可包括配置在其表面下面之凹部或突部，其經組構以在選定之位置上容納保持本體及/或接觸保持本體。

保持本體可採用任何形狀但較佳地該保持本體被成形以便本質上符合基板區域之周圍。亦即，就圓形基板而言，該保持本體較佳地具有圓形橫截面(如下文中所討論)，而就正方形或矩形基板而言，該保持本體橫截面將同樣地係正方形或矩形。最典型的基板本質上為圓形(雖然可例如以平坦邊緣所提供)，且因此在較佳實施例中，保持本體本質上係圓柱狀或截頭圓錐(因此具有圓形橫截面)，一個或多個保持構件朝向圓柱或截錐體之內部向內延伸，並且任何凸緣(若有提供)係從圓柱或截錐體之內部向外延伸。藉由配置保持本體成為與基板相同之形狀，在以頂板夾持之前，將保持本體安置在基板上有助於將基板置中在其正確位置上。

在頂板及基板區域之間有橫向間隙的情況，在一較佳實施例中，此間隙係藉由保持本體予以至少部分地填充。因此，在保持構件之間的間隔中，較佳地保持本體之上表面本質上係與頂板之上表面同高度。此有助於處理腔室呈現本質上平坦表面，且因此可進一步降低電漿護套之變形。

較佳地，在接觸點及保持構件之間的彈性連接件同樣有與該基板區域相同的對稱性，較佳地係旋轉對稱性。由於來自於彈性連接件之變形所產生的力係經由保持構件被傳送至基板，藉由配置在保持本體中之彈簧的對稱性，不垂直於基板之表面的大部分的力分量將被抵消，從而大大地減少在安裝期間保持構件在基板上滑動之可能性及可能會造成的損害。

由於保持構件必須延伸於基板之上以將其固定，因此要完全消除在鄰近於每個保持構件之排除區域是不可能的。然而，較佳地，該或每個保持構件在平行於基板區域之法線的方向上具有3毫米或更少之最大高度，且更佳地係2毫米或更少。以此方式，圍繞保持構件之排除區域的範圍可以被最小化。

保持構件之橫向範圍亦較佳地維持在需要用於固定基板至適當位置之最小值。較佳地，該或每個保持構件延伸於基板區域之上係距頂板為3毫米或更少，較佳地係2毫米或更少。在特定較佳實例中，藉由一個或多個保持構件覆蓋之基板區域之總面積係基板區域之全部面積的2%或更少，且較佳地係0.5%或更少。

底板可以僅由平台組成，該平台具有組構成可圍繞平台安裝或安裝於平台頂部之頂板總成。然而，在更佳的實例中，該平台係形成底板之部分之界定的區域，其在平台區域外側的頂板下方延伸。該平台可以與底板之其餘部分同高度，但在特定較佳實例中，平台係相對於其周圍的底板突出，並且較佳地延伸至設置在頂板中的孔隙中。此配置允許使用較厚的頂板，其更堅固且能夠施加較大及更一致的夾持力，同時基於上述討論之理由，係較佳地仍保持其上表面本質上與基板相同的高度。

有利地，平台本質上具有與基板區域相同的橫向形狀。在保持構件被承載在保持本體上的情況中，該平台較佳地係藉由在底板中用於容納保持本體之一個或多個凹部所圍繞。此亦有助於在承載件之組裝期間正確地定位且安置保持本體在底板上，其最終可改善基板之對準性。

如上所討論，在處理期間，蝕刻及沈積製程傾向於加熱基板，因此強烈需要能夠以在空間上一致的方式從晶圓移除熱能，以維持一致的處理條件。因此，在特定較佳實施例中，平台具有一個或多個貫穿其間之通道，以允許在使用時，可傳遞熱轉移流體(諸如氦氣)至安置在基板區域中之基板之底側及/或從該基板之底側移除熱轉移流體。如此係顯著降低在基板及下方晶圓台(通常為受控之溫度)之間的熱阻抗。

同樣地，在底板總成延伸在平台外側之頂板總成下方的情況中，較佳地係提供在平台外側貫穿其間的一個或多個通道，以允許傳遞熱轉移流體至頂板總成之底側及/或從頂板總成之底側移除熱轉移流體。如此係提升頂板及底板總成之間的熱轉移。

基板在處理期間可以平置在平台上，亦即藉由平台遍及其整個表面而被支撐。然而，這會導致在晶圓後面之熱轉移流體的非均勻分散。因此，在一些較佳實例中，平台進一步包含(較佳地為連續的)凸出端緣，其圍繞平台之周圍而安置，藉此在使用時，安置在凸出端緣上之基板在基板之底側及平台之間界定用於供應熱轉移流體之體積。藉由在基板及平台之間提供此類型之有限空間，可提升熱轉移流體壓力之一致性並因而提升其本身的熱轉移。

熱轉移流體可以流出，以結合處理腔室中之其他氣體，且因此在許多實施例中，在基板後面並未提供任何密封元件。密封件之省略提供若干伴隨之優點，此將在下文中進一步討論，其可導致降低在裝載及卸載期間損壞之風險以及允許使用較薄的頂板。

然而，在其他實施方案中，較佳地係減少熱轉移流體洩漏進入腔室，而因此底板總成進一步包含彈性密封件，其安置在圍繞平台之周圍延伸的凹部中，藉此在使用時，安置在密封件上之基板係在基板之底側及平台之間界定用於供應熱轉移流體之密封體積。如此係提供進一步優點，即在缺乏顯著從晶圓之背面區域外流之流體的情況下，流體之壓力在遍及界定在基板、密封件及平台表面之間的區域上會本質上變得一致。因此，在此區域中熱轉移之一致性主要係由在基板及平台之間的實際間隙所決定。

無論密封件是否被設置在平台及基板之間，底板總成可較佳地進一步包含彈性密封件，其被設置在底板總成之表面下面，藉此在使用時，底板總成安置在基板台上會在底板總成之底側及基板台之間界定用於供應熱轉移流體之密封體積。

在較佳實例中，彈性密封件包含O形環，且可例如由橡膠所製成。有利地，彈性密封件具有60或更小之蕭氏硬度A。由於此種合理柔軟之材料可以更容易地變形，因此可較佳地導致在基板及平台之間具有良好密封。為了要實現理想密封性，較硬材料(具有較高蕭氏硬度A值)將需要由頂板所施加之較大的力，其可能與上述較佳之彈性耦合件不相容。此外，較大力量值需要較厚及更剛性的頂板，這會提高其上表面之高度，基於上述討論的理由，此乃係不恰當的。

較佳地，基板承載件之主要組件係由可有效地傳導熱能及電荷之材料所形成，以便透過承載件而從其上安裝該承載件之晶圓台來建立理想的熱及電處理條件。例如，如上所述，在處理期間，最好能將熱能從基板轉移離開至(冷卻的)晶圓台，而傳導材料將有助於實現此目的。同樣地，在許多製程中，偏壓電壓或RF偏壓係藉由晶圓台被施加至基板，且傳導性承載件能夠將該偏壓從平台傳輸至基板。因此，較佳地，底板總成、頂板總成及/或保持本體(若有提供)係包含電及熱傳導材料，且較佳地係鋁或鋁合金。在另一個較佳方案中，在底板係由傳導材料所製成且同時頂板係由絕緣材料(諸如氧化鋁)所製成時，可造成RF偏壓被優先地施加至基板。

若基板承載件被水平定位在處理腔室中，則頂板總成之重量可充分提供用以固定基板於定位之必要的夾持力。然而，較佳地，可提供連接構件以抵靠底板總成將頂板總成固持在定位。此可藉由既有的處理腔室硬體所提供，例如晶圓台夾具可用以直接夾持頂板總成至晶圓台(且底板總成位在其之間)。替代地或額外地，基板承載件可具有用於連結底板及頂板總成之分離構件。因此在較佳實施例中，承載件進一步包含連接器，其用於將頂板總成推抵於底板總成。該連接器可包含例如夾持總成或螺栓總成，其經組構以將頂板總成推抵於底板總成。

如前所述，基板承載件可被組構以固持一個或多個基板。在承載件用以承載複數個基板的情況中，底板總成較佳地包含複數個平台，每個平台在使用時係用於支撐一個基板，每個平台界定各自的基板區域，且頂板具有複數個定位至對應於各自的基板區域之孔隙，至少一個保持構件係從頂板總成延伸至每個孔隙，其位在各自基板區域之每一者的一部分之上。

如前所述，保持構件可以與頂板形成為一體，或較佳地係彈性耦合，但更佳地，延伸至每個孔隙中的保持構件係被承載在各自保持本體上，針對每個孔隙係提供一個保持本體。因為每個基板被安置在其各自平台上，因此有利的是，可以安裝保持本體以正確地對準基板並且將其固持在定位。在施加至頂板之前，可以針對每個基板而個別地重複此步驟。

平台能以獨立組件之方式來提供，每個平台係各自被安裝至頂板或例如安置在晶圓台上。然而，較佳地，複數個平台係形成連接該平台之底板的部分。將該平台形成為整體單元可以減少零件數量並且簡化承載件之組裝。

本發明進一步提供基板承載件總成，其包含如上述之基板承載件及安置且界定基板區域之至少一個基板。因此，基板之上表面係對應至上述之基板區域的上表面。承載件可以用於任何類型之基板，但有利地至少一個基板係為介電質基板，且較佳地係為藍寶石基板。

本發明亦提供一種電漿處理設備，其包含各自如上述之基板承載件或基板承載件總成。該電漿處理設備可例如是電漿蝕刻工具或電漿沈積腔室。該設備可例如被組構以實施電漿蝕刻來生產圖案化藍寶石基板(PSS)，其通常係用於生產高亮度發光二極體(LED)。

通常電漿處理設備將進一步包含基板台，可安置基板承載件於其上；及平台連接器，較佳地係夾持配置或螺栓配置以用於將基板承載件推抵於基板台。

本發明進一步提供製造用於電漿處理設備之基板承載件之方法，該方法包含：選擇欲藉由基板承載件所承載之基板的尺寸；提供底板總成，其包含設置成在使用時將所選定之尺寸之基板安置於其上之平台，在使用時欲由安置在平台上之基板所佔用之體積係構成該所選定尺寸之基板區域；及在底板總成上提供頂板總成，該頂板總成包含具有孔隙貫穿其間且圍繞基板區域之頂板，及在基板區域之一部分上延伸至孔隙中之一個或多個保持構件，使得在使用時，安置在基板區域中之基板係被保持在底板總成及頂板總成之間的固定位置。

其中，背向底板總成之頂板的上表面係本質上呈平面狀，且一個或多個保持構件突出於本質上平面狀之頂板的上表面上。

如上所述，藉由組構頂板之上表面以安置在低於保持構件之上表面之高度，可減少電漿護套扭曲而能夠縮減任何排除區域之尺寸。再次且較佳地，可在孔隙之周圍提供彼此隔開之複數個保持構件，且更佳地係提供至少三個。保持構件被組構成在使用時靠抵並且施加壓力至基板之上表面，以將其固持在定位。

如前所述，頂板之上表面係較佳地本質上係與基板區域之上表面共平面，其位置將對應至一旦位在平台上之定位時所選擇之基板的上表面之位置。此可以從得知所選擇基板之厚度來決定。有利地，頂板之上表面係與基板區域之上表面在正負1毫米範圍內共平面，較佳地係正負0.75毫米，更佳地係正負0.5毫米。同樣地，保持構件之底側(其在使用時接觸基板)本質上係較佳地與在使用時之頂板的上表面在正負1毫米內同高度，有利地係正負0.75毫米，更佳地係正負0.5毫米。較佳地，頂板之上表面係平行於基板區域之上表面。有利地，孔隙之尺寸係被選定而使得頂板及基板區域之間的任何間隙係2毫米或更小。

本發明亦提供安裝基板以用於電漿處理之方法，包含：將基板放置在形成底板總成之部分的平台上；及將頂板總成放置在底板總成上，該頂板總成包含具有孔隙貫穿其間且圍繞基板之頂板，及在基板之一部分上延伸至孔隙中之一個或多個保持構件，使得基板被保持在底板總成及頂板總成之間的固定位置；其中，背向底板總成之頂板的上表面係本質上呈平面狀，且一個或多個保持構件係突出於該本質上呈平面狀之頂板的上表面上。

藉由配置保持構件以突出於頂板之上表面上，可以實現如上所述之相同優點。如前所述，較佳地，提供在孔隙之周圍彼此隔開之複數個保持構件，且更佳地係提供至少三個保持構件。該保持構件被組構成在使用時靠抵且施加壓力至基板之上表面以將其固持在定位。

再次且更佳地，頂板之上表面本質上係與基板之上表面(位於其安裝位置)共平面。有利地，頂板之上表面係與基板區域之上表面在正負1毫米的範圍內共平面，較佳地係正負0.75毫米，更佳地係正負0.5毫米。同樣地，保持構件之底側(在使用中接觸基板)本質上係較佳地與在使用時之頂板之上表面在正負1毫米範圍內同高度，有利地係正負0.75毫米，更佳地係正負0.5毫米。較佳地，頂板之上表面係平行於基板之上表面。較佳地，孔隙之尺寸係被選定而使得在頂板及基板區域之間的任何間隙為2毫米或更小。

如先前討論，頂板總成能以若干方式來建構。在特定較佳實施例中，保持構件係藉由與頂板分開之保持本體所承載，該保持構件較佳地形成該保持本體之整體部分，且該方法包含將保持本體放置在底板總成上，該保持構件係部分地於基板上延伸，且接著將頂板放置在保持本體上。如此有助於裝載/卸載程序，且亦確保承載件中基板的良好對準。

有利地，保持本體本質上符合基板之周圍形狀，使得安置保持本體於基板上可導致基板相對於平台的置中。

在複數個基板被安裝以用於電漿處理的情況中，在放置頂板總成於底板總成上之前，該方法較佳地進一步包含將複數個基板之各者放置在底板總成之各自平台上。有利地，係提供對應之複數個保持本體，且保持本體被安置在底板總成上，在放置頂板於複數個保持本體上之前，保持構件部分地延伸於每個各自基板上。如此可進一步簡化承載件之裝載及卸載，且有助於避免損壞基板。

1、8b、21‧‧‧頂板

2‧‧‧底板

3‧‧‧密封件

4‧‧‧基板

4a‧‧‧頂表面

5‧‧‧夾持

6‧‧‧密封件

7‧‧‧晶圓台

8‧‧‧電漿護套

8a、9a‧‧‧區域

9b‧‧‧密封區域

9c‧‧‧外部區域

10、21a‧‧‧孔隙

11‧‧‧突部

20‧‧‧基板承載件總成

21b‧‧‧上表面

22‧‧‧底板總成

23‧‧‧平台

23a‧‧‧周圍凹部

24‧‧‧彈性連接

25、27a‧‧‧保持構件

25a‧‧‧上方倒角

25b‧‧‧下方倒角

25c‧‧‧底側

26‧‧‧保持本體

26a‧‧‧圓柱壁

26b‧‧‧圓周樑

26c‧‧‧自由端

27‧‧‧凸緣

27b‧‧‧位置

28‧‧‧通道

29‧‧‧凸出端緣

29a‧‧‧小平面狀區域

30‧‧‧彈性密封件

依照本發明之基板承載件、基板承載件總成及對應方法之實例現在將參照所附圖式且對照習知系統之實例來描述，其中：第1a及1b圖分別係繪示例示性基板承載件總成之習知構造的平面圖及截面視圖；第2a及2b圖係分別沿著線Y-Y’及Z-Z’穿過第1圖之基板承載件總成之橫截面；第3圖係描繪依照本發明之第一實施例之基板承載件總成的一部分橫截面；第4圖展示使用於第一實施例之例示性底板總成；第5圖展示用於第一實施例之例示性頂板；第6a、6B及6c圖展示用於第一實施例之保持本體的三個實例；第7圖展示穿過第3圖之線Q-Q’之概要橫截面；第8圖描繪依照本發明之第二實施例之基板承載件總成的部分橫截面；第9圖係穿過依照本發明之第三實施例的基板承載件總成的部分橫截面；第10圖係穿過依照本發明之第四實施例的基板承載件總成的部分橫截面；第11圖係沿著第10圖之線R-R’所取之橫截面；第12圖係依照本發明之第五實施例的基板承載件總成之部分橫截面；第13圖係穿過依照本發明之第六實施例的基板承載件總成的概要橫截面；第14圖係穿過依照本發明之第七實施例的基板承載件總成的概要橫截面；第15圖係描繪實驗結果之圖表，其中在承載於(i)習知承載件及(ii)依照本發明之實施例的承載件中之基板中所蝕刻之特徵的不一致性係在距基板邊緣之不同距離處予以測量；及第16圖係提供在基板中(a)使用習知基板承載件而在(i)距基板邊緣1毫米處及(ii)距基板邊緣3毫米處；及(b)使用依照本發明之實例的基板承載件而在距基板邊緣之相同距離處所蝕刻之特徵的例示性SEM影像。

為了便於參考，下文中所討論之本發明實施例將主要藉由參考基板承載件總成之實例來說明，其包括基板承載件以及被裝載至該基板承載件中的至少一個基板(或「晶圓」)，例如第3圖中所描繪。應瞭解，基板承載件本身通常係以空載形式被提供，且一個或多個基板係在處理之前被安裝在承載件中。在空載的基板承載件之情況中，基板本身一旦被安裝時所將會佔用的體積為「基板區域」，並且具有與欲被裝載之基板相同的尺寸。因此，在圖式中，標記為「4」同時在下文中將被識別為基板之項目，亦可以替代地被視為代表在空載的基板承載件中之基板區域。

第3圖展示基板承載件總成20之第一實施例，其中基板4被保持在底板總成22及包含至少頂板21及保持構件25之頂板總成之間。在此實例中，基板承載件被設計成承載複數個基板4以用於批量處理。鄰近基板4之部分只在第3圖中可見。實際上，基板承載件可用於固持任何數量的基板，包括單一基板，欲經由其而固持每個基板的機構係本質上相同的。因此，基板承載件之組件將參考單一基板來討論，雖然可以理解的是相同描述可適用於提供在設備上用於承載基板之任何額外位置。

基板4位在底板22之平台23上，其較佳地相對於底板之周圍部分而凸出。平台23本質上具有與欲被承載之基板4相同的尺寸及形狀，該基板通常係圓形或接近圓形。一個或多個通道28穿過平台23以使熱轉移流體(諸如氦氣)能夠通行至晶圓4之背面，此將在下文中進一步討論。

晶圓4藉由保持構件25被保持在平台23上之位置，每個保持構件25在晶圓4之周圍上延伸一小段距離。每個保持構件25之底側25c接觸基板4，使得每個保持構件25在基板4上施加向下的力，該力本質上較佳地係垂直於基板之表面，以將基板4固持在固定位置。可根據欲被承載之晶圓的尺寸來提供任何數量(一個或多個)的保持構件25，但較佳地係提供複數個此種保持構件，其在孔隙之周圍以間隙(間距)彼此隔開，其中基板並未被覆蓋直至其邊緣。通常，較大晶圓直徑將需要較多保持構件25。在承載件被設計成用以固持多個晶圓以用於批量處理的情況中，較佳地，藉由保持構件施加至每個基板之力係獨立於被施加至安裝在承載件中的其他基板之力，而用以達成此目的之手段將在下文中討論。

在此實例中，保持構件25係藉由保持本體26所承載，該保持本體將在下文中進一步討論。保持本體26藉由裝配在保持本體26上之頂板21而被推抵於底板22上。頂板21圍繞基板4，該基板透過在頂板21中之孔隙21a而曝露至處理腔室環境，該頂板同樣地本質上具有與基板4相同之形狀。頂板21之上表面21b之高度(沿著平行於板之法線的方向)係低於保持構件25，為了裝配在基板4上，保持構件25係突出於表面21b上並且藉此將其保持在定位。如下文所討論，所得到之面向處理腔室之基板承載件表面的形貌對電漿護套之形狀的影響很小，使得可減少在基板4之邊緣上之任何排除區域之尺寸。

因此，基板承載件包含三個主要組件，如第4、5及6圖中之分解圖所示。第4圖係使用在第一實施例中之底板總成22的透視圖，並且在第4圖中可看見在承載件上之所有五個晶圓處理位置。每個位置係藉由平台23所界定，在使用時晶圓4將被安置在該平台上。在此實例中，如在第3圖中清楚所示，每個平台相對於其周圍係凸出的，然而此並非為必要。此外，在此實例中，每個平台23係藉由用於安置及定位保持本體26之周圍凹部23a所界定；然而，這亦可視情況而定。每個平台23之尺寸及形狀係較佳地藉由所欲承載之基板4而決定，且因此每個平台23之直徑D_P通常本質上將相同或略大於(例如最多到4毫米)該基板4的直徑。應瞭解，可不同地給定每個平台23之尺寸以便適應基板之不同尺寸。

底板總成22通常係由熱及電傳導材料(諸如金屬或金屬合金，且較佳地係鋁合金)所形成。此材料之使用可在處理期間促進離開基板4的良好熱傳導及施加至基板4之任何偏壓之良好的電傳導。

在此實例中，一個整體底板22係用於承載多個基板。然而，在其他情況中，批量處理可利用包含複數個完全不同平台單元之底板總成22來實現，其中舉例而言，該複數個完全不同平台單元可個別地直接安裝至晶圓台。

頂板21係描繪在第5圖中之透視圖。在此，頂板21包含本質上平坦的板，該平坦的板具有對應至每個平台23之孔隙21a。同樣地，雖然在實務中每個孔隙之尺寸將必須包括在基板4及孔隙邊緣之間的最小餘隙(例如1至2毫米)，孔隙21a之尺寸及形狀較佳地係基於所欲承載之基板4以及保持本體26(如下文中所討論)所決定。因此，每個孔隙之直徑D_A通常略大於基板4(及平台23)之直徑。頂板21亦較佳地係由熱及電傳導材料(諸如鋁合金)所製成。

保持本體26可以採用若干不同形式來承載保持構件25。在一個實例中，保持本體26可以僅包含實心圓柱體(或例如斜率小於10度之截錐體)，該實心圓柱體具有面向朝外之凸緣27作為其下端部及面向朝內之保持構件25安置在其上端部周圍。頂板21係安置在如第3圖所示之保持本體26上，使頂板21與凸緣27接觸，藉此固持保持本體26在定位且因此固定該基板4。

使用以此方式與頂板21分開之保持本體26係較佳的，因為其可增進裝載及卸載承載件之方便性。特定而言，為了裝載承載件，第一基板4可被安置在第4圖中所繪示之一個平台23上。保持本體26可接著被安置於基板4上，保持本體26之圓柱體(或截頭圓錐)形狀使得其可被容易地定位且安置在平台23周圍的凹部23a中。若有需要，此程序將造成在平台上之基板4的自行置中。因此，當頂板21接著被安置於底板22上時，其可確保在頂板21及任何一個或多個所裝載之基板4之間不會發生碰撞。此外，每個基板係藉由其對應之保持本體26而被固持在定位，且同時可裝載其餘基板。整體而言，基板損壞之風險被降低且裝載之速度增加。

因此，保持本體26在施加該頂板21之前僅作用為個別地定位且暫時地保持每一基板之構件。然而，在更佳實施例中，在保持構件25及頂板21之間係提供可撓性耦合件，且有利地，此可撓性耦合件可藉由保持本體26之設計來達成。藉由在頂板21及保持構件25之間提供可撓性耦合件，壓力不會由頂板21直接施加至基板4，而只會經由可撓性連接件而間接地且以一種改變後之程度被施加。因此，來自於頂板21而施加至承載件之任何撞擊力將被部分地吸收而不會傳輸至基板，並且由於在頂板21中之變形所造成的進一步任何應力集中將被消散至一定程度。再者，每個保持本體26將作用為獨立於被設置在承載件中用於其他基板之保持本體。

第6a、6b及6c圖展示保持本體26之三個實例，其係結合彈性構件而在頂板21及保持構件25之間形成可撓性耦合。在第6a圖中所示之保持本體26包含如前所述之本質上圓柱體，其具有在圓柱之基部向外延伸之凸緣27以及在圓柱之頂端處向內徑向地延伸之保持構件25。該凸緣27只有在對應至每個保持構件27a之隔開間隔處連接至圓柱體之壁。凸緣27係在連接點27a之間被分隔，使得在每個標記為27b之位置上形成兩個自由端。凸緣的這些部分因此可作用為彈簧樑，其能夠在連接至保持本體之其餘部分之點的附近在垂直方向上撓曲。當組裝時，如第3圖中所示，頂板21係擱置在凸緣27上。特定而言，頂板21係擱置凸緣27上，在位置27b周圍之其自由端區域中。前述配置可藉由向上施加預應力至凸緣27之自由端，及/或藉由在向下突出之頂板21的底側上提供接觸點之任一方式而達成。因此，當頂板21安置在保持本體26上且被朝向底板總成22推進時，凸緣27將經受彈性變形，且最後經由保持構件25施加至基板4之力係本質上均勻的，而不會局部應力集中。

在第6a圖之實例中，保持本體之彈簧功能可藉由在凸緣27中嵌入簡支樑(亦即凸緣之自由端27b構成樑)而有效地實現。在其他實例中，可以在保持本體之圓柱壁中形成樑的更多複雜配置，且此方法之實例係被描繪在第6b圖中。在此，保持本體26’係具有如先前所述之相同的整體形狀，即具有大體呈圓柱形狀，且在其向外延伸之基部具有凸緣27，並在其向內延伸之頂端具有保持構件25。保持本體26’之圓柱壁26a係由樑之網路形成，一起組成可以沿著圓柱之軸向方向被伸展及/或壓縮之彈簧。因此，在藉由保持構件25轉移至基板4上之前，藉由頂板21施加至凸緣27的壓力將藉由嵌入彈簧而被改變。

在上述每個實例中，保持本體26包含徑向地向外延伸之凸緣27以嚙合頂板21。然而，這並非必要的，更一般而言，所需要的是頂板21在一個或多個彈性地連接至保持構件25之接觸位置上接觸保持本體。在第6c圖所示之進一步實例中，保持本體26’’同樣係本質上呈圓柱狀，其具有在其頂部邊緣徑向地向內延伸之保持構件25。然而，在此實例中，並未提供凸緣，且取而代之的是該頂板21係組構以在遠離保持構件25之位置上擱置在保持本體26之圓柱壁頂部邊緣上。該圓柱壁係由一組圓周樑所組建而成，而其自由端26c不受垂直方向之撓曲影響。一旦組裝後，頂板21係擱置在位在自由端26c之區域中的保持構件26’’上。前述配置可藉由在向上方向中施加預應力於該樑26b及/或在適當的對應位置中提供在頂板21之底側上向下突出的接觸位置來達成。

無論採用哪種方法，在保持構件25及頂板21之間的可撓性機械耦合能夠使保持構件25及基板4之間的相對垂直移動在承載件之裝載/卸載及整個處理期間減少或幾乎消除。因此，由於基板及承載件之間點或線接觸之風險被降低，可以避免將集中應力區域引入至基板表面，使得保持構件25之下方表面能夠隨時保持平行於基板表面。

進一步較佳地，在頂板21及保持構件25之間的樑或其他類型之可撓性連接件係與所指定之基板4具有同樣的對稱性。例如，在本發明之情況中，設備係經設計以承載圓形或接近圓形之基板，且在第6a、6b及6c圖中所描繪之每個彈簧配置係符合圓形配置。因此，由於配置在保持本體26中之彈簧對稱性，所施加之任何不垂直於基板表面的大部分力分量將會彼此抵消，其顯著減少保持構件在基板4上滑動的可能性。

因此，在較佳實例中，例如，獨立保持本體26係裝配於每個基板4上。每個保持本體26具有彈性連接件(諸如嵌入式樑)，其將頂板21所提供之夾持力轉移至保持構件25。藉由使用與頂板21隔開之保持本體，頂板及底板21、22之相對移動不會產生諸如在基板4上之點或線接觸的應力集中。抵抗在每個基板背面上之熱轉移流體之壓力而將該每個基板固持在定位上之力，係在頂板21被推進朝向底板總成22(例如經由連接構件，諸如螺絲釘或螺栓，或如第1b圖所示之台夾具5)時被施加，且無論是頂板21或底板22之輕微扭曲，每個保持本體係獨立地扭曲以保持其各自基板4。

在上述每個實例中，保持本體(包括保持構件)較佳地係由熱及電傳導材料(諸如鋁合金)所形成。

如上述，一旦頂板21被裝配至底板22，在所有實施例中，頂板之上表面21b(面向處理腔室之內部)相對於凸出於其上之保持構件25係為凹入的，如第3圖所示。因此，上文關於第2a及2b圖所述之排除區域E在保持構件25之間的間隔中係被減少或甚至消除。前述情形係繪示在第7圖中，其為沿著第3圖中之線Q-Q’之橫截面。在第7圖所示之特定較佳實例中，頂板21之上表面21b本質上係與安裝在承載件中之基板4的頂表面4a(並因此與保持構件25之底側)共平面。實際上，在頂板21之上表面21b本質上平行於基板4之頂表面4a，且在頂板21之上表面21b及基板之頂表面4a之間的任何高度差距係小於基板之厚度t之一半的情況下，通常可以達到最好的結果。例如，兩平面之任何高度差距較佳地係1毫米或更小，更佳地係0.75毫米或更小。這可藉由考慮所欲承載之基板4之厚度t且組構該等組件使得頂板21之上表面21b的高度h相對於平台23之表面(當頂板21被固定在定位時)本質上對應至基板之厚度t來設計基板承載件所達成。因此，在較佳實例中，由於一般基板具有範圍在0.5及2毫米之間的厚度，且通常在0.5及1毫米之間，較佳地係頂板之上表面21b距平台23之上表面在0.5及3毫米之間的高度h上，較佳地係1.5及2毫米之間，更佳地係0.5及1.5毫米之間。

如第7圖所示，其結果為，在遠離保持構件25之理想情況下，藉由頂板21及基板4a(及視情況加上該保持本體26)之組合所形成之近似平面狀的表面係面向製程腔室。因此，電漿護套8將在邊緣區域中受到最小的扭曲，而達成本質上一致的處理條件。在測試中，本發明之實施方案已經實現排除區域延伸至基板內部小於1毫米的技術效果，這在先前承載件上係為顯著改進。

按照相同的原理，應注意，突出於晶圓表面4a上之任何特徵在電漿護套8中會產生中斷，且因為如此，此特徵之數量及尺寸較佳地係維持至最小。較佳地，為了要最小化形成在每個保持構件周圍之排除區域的範圍，保持構件25在平行於基板4之法線的方向中具有3毫米或更小之最大高度，更佳地係2毫米或更小。每個保持構件25之橫向範圍亦較佳地被維持很小。例如，每個保持構件25可於基板4上方延伸3毫米或更小，較佳地係2毫米或更小。在特定較佳實例中，基板區域被一個或多個保持構件所覆蓋之總面積是基板4之全部面積的2%或更少，較佳地係0.5%或更少。

從圖式中可注意到在這些實例中，在基板4上突出之每個保持構件25大體上係呈長方體形狀，但較佳地係具有斜切邊緣而不是具有90度的拐角。相較於完整之長方體形狀，由於移除了尖銳拐角，因此上方倒角25a(第6a圖)被認為可進一步減少電漿護套之變形。提供下方倒角或修圓邊緣25b以在組裝期間減少在基板上之應力。在使用時，底側25c係接觸基板之上表面。

由於定位在保持構件25之間的間隔中之頂板21的上表面21b之區段係作為基板4之處理表面的延伸，在頂板21及基板4之間的任何橫向間隙亦會引起護套變形。因此，較佳地係將任何此橫向間隙維持至最小。在上述第一實施例中，形成在頂板21中之孔隙21a係經設計以便容納基板4並曝露保持本體26，這使其容易組裝，因為在保持本體及頂板21之間不需要旋轉對準。如第7圖之橫截面中所示，由於頂板21、保持本體26及基板4之間的間隙，這導致鄰近基板周圍之不連續的表面。較佳地，藉由使保持本體之上表面在保持構件25之間的間隔中大約與頂板之上表面21b同高度，該區域係經形成為儘可能接近平面狀之表面。應瞭解，為了讓前述配置在實務中被實現，第6a及c圖中之保持本體26的實例將被修改，使得圓柱表面之上邊緣相對於如第6b圖實例中之保持構件25達到相同高度。

在本發明之第二實施例中，如第8圖中所描繪之部分橫截面中，護套變形可以藉由減少孔隙21a’之尺寸而進一步被減少，使得頂板21之邊緣以最小實際餘隙(例如2毫米或更小)直接靠近於基板。為了實現此配置，頂板21係被塑型以便裝配在保持本體26之圓周表面，並且在孔隙21a`之邊緣中提供切口21a’’以容納保持構件25。因此，在保持構件25之間的間隔中，有一個非常小的護套變形，而且此情況可以被認為是非常近似於上述所討論之理想情況。在此實例中，保持本體26之圓柱表面的上邊緣將被降低至可容納上部板22之厚度，如第6a及c圖中之實例所示。第6b圖實例中所示之對應邊緣將降低至此實施例中所使用之相同高度。

應注意，在上述所討論之第一及第二實施例中，不像先前相對於第1及2圖所描述之習知的承載件，在基板4後面並未提供背面密封件。然而本發明之發明人已經發現在許多情況中，省略密封件係較佳的。雖然密封件的省略將使熱轉移流體流出而與腔室中的製程氣體結合，但此在許多情況中係可接受的，並且可導致若干益處。首先，為了壓縮彈性密封件3並且防止流體通過密封件，彈性密封件之供應諸如第1及2圖之習知承載件的組件3一般，將導致需要由頂板施加較大的力。此接著便需要高剛性且進而需要增加頂板之厚度。藉由省略密封件3，僅需較小的壓縮力且進而可使用較薄頂板21。此有助於降低頂板21之上表面21b的輪廓，藉此有助於達成如上述所討論之較小量的電漿護套變形。

同樣地，對於使用彈性密封件3所需要之高壓縮力會在基板之夾持期間增加頂板21的局部變形之風險。此在裝載或卸載期間接著會增加產生應力集中之風險，例如，若機械夾持結構與基板具有點或線接觸，則其會導致基板在處理之前或之後破裂。然而，此問題可藉由針對第6圖如上所討論之在頂板21及保持構件25之間使用彈性連接件而降低。

同樣地，只有在基板4被準確地定位成與彈性密封件3對準時，所要的密封效果才能達成，而這在習知系統中係難以實現。不對準可能僅能在基板承載件被裝載且開始處理時才可被偵測，此係藉由在基板後面達到設定壓力所需要之熱轉移流體流動突然的增加才可被識別。在此情況中，使用習知系統，經裝載之承載件將需要被移除、卸載及重新開始製程。在本揭示之系統中，藉由在頂板21被引進之前使用如上述用於校正每個晶圓位置之獨立保持構件26，亦可減輕此問題。

在承載件裝載或卸載期間可能遭遇到之另一個問題在於，在提供彈性密封件的情況下，當壓抵於基板時，該彈性密封件係填充存在於基板之背面中的凹洞及設置在承載彈性密封件之平台中之凹部的表面。當在處理期間遭遇到上述問題結合溫度變化時，通常在密封件及鄰近本體之間會遭受顯著附著性，這會使基板之卸載耗時且造成基板損壞之風險。藉由使用個別保持本體，此問題亦可被減輕至一個程度，因為每個基板將被個別地卸載而使操作者在其一個接一個被操縱時可完全注意到每個基板。

有鑑於上文所述，在許多實施例中，較佳地係不在基板4及平台23之間提供任何密封件。在此情況中，基板4可平置貼緊平台23。亦即，基板4可與遍及基板4之整個區域的平台接觸且由其支撐。然而，為了改良在基板4後面熱轉移氣體之均勻供應，在平台表面及基板之背面之間提供小間隙係較佳的，其使得熱轉移氣體可以通過以到達基板之所有區域。如第9圖所示之此實施例的實例中，且在此該平台23包括在其周圍之整個長度延伸之(連續)凸出端緣29。在使用時，基板4係擱置在凸出端緣29而產生部分密封件，且在平台23及基板4之間留下小平面狀區域29a，其在使用時係藉由通過通道28之熱轉移流體而被填充。基板承載件之其餘組件本質上係相同於針對先前所述之實施例，雖然在此實例中，保持本體26僅承載三個等距地隔開之保持構件25而不是在先前實例中之六個。

儘管使用彈性密封件之缺點在上文已經討論，但在一些情況中，使用彈性密封件之益處比這些問題還重要。特定而言，由於提供密封件可減少從晶圓後面至製程空間之熱轉移流體的洩漏(其通常被保持在真空程度)，因此缺乏顯著輸出的流體流動，這意謂在晶圓後面熱轉移流體之壓力本質上係在空間上具一致性。因此，在此區域中熱轉移之一致性主要係藉由基板4及底板22之相關表面之間的實際間隙尺寸所決定，其中該基板4係安置於該底板22上。一致性的熱轉移係恰當的，因為此亦將改良在處理期間形成之所得結構的一致性。

因此，第10圖描繪本發明之進一步實施例，其中彈性密封件30係設置在每個基板4後面之平台23周圍。彈性密封件可例如包含O形環，諸如橡膠O形環，且較佳地具有60或更小之蕭氏硬度A。此係較佳的，因為此類適當的柔軟材料可以更容易地變形而導致在基板及平台之間具有良好密封。為了要實現所要的密封，較硬材料(具有較高蕭氏硬度A值)將需要由頂板施加較大的力，此要求可能無法與上述較佳彈性耦合兼顧。此外，較大力量值需要較厚及更剛性的頂板，這會升高其上表面之高度，這基於前述討論過的原因而言係不理想的。

基板承載件之其餘組件係相同於先前針對第3至7圖所討論的組件。藉由提供此類之密封件，設備可以用於無法接受熱轉移流體大量洩漏至製程腔室的製程，密封件可實現非常低之洩漏率。如上所討論，密封件亦實現增加在大部分基板表面下方背向流體壓力之一致性。

然而，包括有彈性密封件所可能存在的額外問題係在密封區域中熱的不一致性。如第11圖所描繪，其係沿著第10圖中所示之線R-R’所取之橫截面，在基板4之背面上提供彈性密封件30將每個基板4之背不表面分隔成三個區域。基板之主要(中央)區域9a係在所要壓力下直接接觸熱轉移流體，而因此可以實現一致的處理條件。在密封件30接觸基板4的情況下，熱轉移流體之存在係被減少，且由於彈性材料具有與該熱轉移流體不同的熱轉移特性，因此在密封區域9b將會有溫度差。在外部區域9c中之密封件30外部，本質上沒有熱轉移流體且基板係曝露於製程腔室真空環境。每個區域9a、9b及9c表示不同熱轉移條件(及不同偏壓條件，若偏壓係經由晶圓台所施加)，這會減少鄰近基板周圍之一致性。

為了減少此影響，彈性密封件30較佳地係定位成儘可能靠近基板4之邊緣且其橫向寬度被維持至最小。同樣，由於底板22之基板安置表面具有一致性結構，使得熱(及偏壓)的不一致性(除了與任何背壓梯度有關者)將不會被引入，因此可如同在先前實施例中省略彈性密封件30來避免此問題。或者，取決於密封件之選擇，可將不利的影響減少至可接受程度。例如，密封件之寬度較佳地被維持至最小且密封件材料可被選擇為具有熱及電傳導性。在另一實例中，不同的密封件橫截面可用於代替O形環。例如，具有三角形橫截面之密封件可用於減少區域9b之尺寸：密封件可經配置而使得晶圓壓抵於密封件之一個拐角，這可實現最小接觸表面區域。前述配置較佳地，連同密封件被定位成靠近晶圓之邊緣且增加密封件之局部變形的特徵，將一起提供具有降低熱的不一致性之良好密封。

應瞭解，上述類型之彈性密封件可以結合本文中揭示之任何實施例。例如，第12圖係描繪對應於上述相對於第8圖所討論之另一實施例，基於上述原因，修改處僅在於其包括有彈性密封件30。儘管在第8及12圖揭示之實施例中，組裝承載件結構將會比較複雜，如先前所述，這是因為保持構件25需要對準凹部21a〃，整體電漿護套變形且連帶該排除區域將可藉由減小頂板21及基板4之間存在的間隙而減少。

如上所述，為了要達到上述討論之簡化裝載程序及減少基板損壞風險方面的效益，較佳地，頂板21及保持構件25可相對於彼此移動，更佳地係彈性耦合。然而，此非為必要的，且針對減少排除區域無需提供這些額外效益仍可實現。

為了說明這點，第13圖展示實施例，其中保持構件25係與頂板21整體形成。例如，頂板21可被組模化或以其他方式形成以將延伸至且形成該保持構件25的凸出突部併入，或上表面21b可以藉由加工原始平板而凹入至保持構件25之高度下。實施諸如第13圖中所描繪者係特別適合不同於批量處理之單一晶圓處理，以減少在基板裝載期間因為需要與頂板仔細對準的困難度。

第14圖展示透過另一實施例之橫截面，其中保持構件25係由頂板21所承載但彈性耦合至其中，以使得來自頂板21之壓力僅間接地轉移至基板，從而保留一些上述所討論之額外效益。在此實例中，保持構件25被承載在設置在孔隙21a周圍之狹槽中，且藉由伸展彈簧24而被固持在這些狹槽內。因此，由頂板21施加之夾持力可藉由在頂板21及保持構件25之間的彈性連接件24而被更一致地分散。保持構件25均可被連接，例如類似於上述所討論形成為保持本體26之一部分，或可以彼此分離因而彼此可完全獨立移動。

在針對第13及14圖所描述之兩個實施例中，頂板21之上表面21b本質上係同樣與基板4之頂表面共平面。因此保持構件25之底側25c本質上亦與頂板21之上表面21b共平面。因此，藉由相對於保持構件而減少頂板之上表面的高度，可以減少電漿護套變形且進而減少排除區域。為了說明此結果，第15圖展示實驗資料，其中在ICP電漿處理工具中兩個非常相似的低壓氯化化學製程條件之後，可測量在100毫米直徑藍寶石基板之邊緣區域中的電漿蝕刻選擇度不一致性。「選擇度」係指藍寶石蝕刻速率對光阻劑蝕刻速率之比率(亦即[藍寶石蝕刻速率(nm/min)]/[光阻劑蝕刻速率(nm/min)])。在第15圖中之選擇度不一致性測量係基於定位在距藍寶石晶圓之邊緣在1毫米及5毫米之間之距離處的測試點，外加晶圓之中心的一點。在圖中沿著x軸線之給定的每個位置之選擇度不一致性值係藉由與每個測試點比較之選擇度比率所測定，該測試點係落在距晶圓邊緣之指定距離之上或之內。因此，在距晶圓之邊緣1毫米處，不一致性值係基於遍及直徑直到距晶圓邊緣達1毫米處所測量之藍寶石及光阻劑之蝕刻深度而計算，而在距晶圓之邊緣3毫米處，不一致性值係基於遍及直徑直到距晶圓邊緣3毫米處之資料。不一致性值係對應至在相關測試位置處之特徵之間所測量的選擇度比率中的變化程度。在此實例中，該不一致性值係使用以下公式計算：+/-100 x(max-min)/(2 x mean)

在資料集整體中，「max」係在資料集中最大的選擇度比率，而「min」係在資料集中最小的選擇度比率；且「mean」係在資料集中的平均選擇度比率。

該測量係使用(i)習知基板承載件，諸如上文針對第1及2圖所述者，及(ii)使用依照上述針對第3圖討論之較佳實施例的基板承載件，來重複進行。可以看出，使用習知設備(線(i))，在距基板邊緣1及2毫米處之不一致性的程度係使用本發明揭示之承載件(線(ii))所得到之不一致性程度的兩倍以上。就習知設備而言，在距晶圓邊緣2及3毫米之間具有顯著減少的不一致性，這表示在此區域中排除區域之末端的近似位置。使用本發明揭示之承載件，在此位置上之不一致性具有極不明顯的改變，這表示製程條件在遍及該1毫米、2毫米及3毫米之位置基本上係一致的。

第16圖展示在以典型低壓氯化化學電漿蝕刻製程處理藍寶石基板之後所獲得蝕刻特徵之SEM影像。在第16a圖中，有兩個影像展示使用習知三明治型基板承載件(諸如在第1及2圖中所描繪)在定位於(i)距基板邊緣1毫米處及(ii)距基板邊緣3毫米處所獲得之特徵。可以看出，在兩個位置上存在非常巨大的蝕刻特徵差異(其係傾向於對稱)，且在兩個位置之間蝕刻速率有很大的差別。例如，在1毫米處拍攝之影像中(第16a(i)圖)，仍然可看到顯著光阻劑的量，而在3毫米位置上則係大部分已被移除(第16a(ii)圖)。這表示蝕刻速率在距基板邊緣1毫米處係顯著地低於距基板邊緣3毫米處。第16b圖展示遵循相同蝕刻製程使用依照第3圖實施例之基板承載件所產生的對應之特徵影像。在此情況中，可以看見在距基板邊緣1毫米處(第16b(i)圖)及3毫米處(第16b(ii)圖)之位置，蝕刻速率係幾乎相同而且本質上沒有傾向任一特徵。

因此，本發明所揭示之三明治型基板承載件係較佳地提供：在每個晶圓及承載件板之間的良好熱轉移

在承載件板總成及晶圓台之間的良好熱轉移

熱轉移氣體(通常係氦氣)分佈至每個晶圓之背面

組裝之方便性(以晶圓快速裝載板，且所有氦氣氣體密封件之可靠密封)

遍及整個晶圓區域之相似的熱轉移及RF耦合特性

減少排除區域尺寸。

底板總成較佳地具有以下功能：-在處理期間於一個或多個頂面(平台)上容納一個或複數個基板並且界定其位置；-(視情況)提供限制從板之中央區域至製程腔室之冷卻流體背面洩漏的方法；-(視情況)提供從本身之背面至處理基板之背面的流動路徑 (通道)；-(視情況)提供受限之冷卻流體從被夾持之基板後面洩漏至製程腔室的條件。

頂板較佳地具有以下功能：-允許實現基板之預定位置；-提供組裝的承載件之頂面的最佳表面形貌，其藉由使其高度凹入至低於將基板固持至定位之保持構件下方，更佳地，產生其中接近該基板之頂板的部分係本質上與該些基板之頂面共平面的條件，以藉此減少排除區域；-拘束保持構件以使其產生夾持力；-(視情況)限制保持構件曝露至電漿處理。

保持構件或保持本體較佳地具有以下功能：-產生從每個基板之頂部朝向底板作用之個別夾持力；-在承載件之組裝及拆卸期間限制基板之移動；-提供與處理基板接觸之最小表面。