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TWI577245B - 下電極組件之側邊密封 - Google Patents

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TWI577245B
TWI577245B TW101138941A TW101138941A TWI577245B TW I577245 B TWI577245 B TW I577245B TW 101138941 A TW101138941 A TW 101138941A TW 101138941 A TW101138941 A TW 101138941A TW I577245 B TWI577245 B TW I577245B
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elastic band
electrode assembly
side seal
plate
cylindrical
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TW101138941A
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大衛 史蓋佛
安拔里斯 察翠
凱伊斯 威廉 高夫
李成
布魯克 曼斯勒 賴
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蘭姆研究公司
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Description

下電極組件之側邊密封
本申請案為2011年十月20日申請之名為「Edge Seal for Lower電極組件」之美國專利申請案US 13/277,873的部分延續案，將其全部內容作為參考。
本發明係關於用於電漿處理室如電漿蝕刻反應器中之下電極組件的側邊密封改善。
積體半導體電路已成為大多數電子系統的主要元件。此些微型化的電子裝置可包含構成微電腦中央處理單元與其他積體電路之記憶體與邏輯子系統的數千個電晶體與及其他電路。此些電路的低成本、高可靠度與速度使其成為現代數位電子裝置的普及特徵。
積體半導體電路之製造通常會在反應性離子蝕刻系統如平行板反應器或感應耦合電漿反應器中進行。反應性離子蝕刻系統可包含其中具有上電極或陽極及下電極或陰極的蝕刻室。陰極相對於陽極與室壁具有負偏壓。欲蝕刻的晶圓係由適當的遮罩所覆蓋並直接置於陰極上。化學反應性氣體如CF4、CHF3、CClF3、HBr、Cl2與SF6或其與O2、N2、He或Ar的混合物會被導入蝕刻室中並維持在一般介於毫托範圍的壓力下。上電極設有氣體孔洞以允許氣體均勻地分散通過電極而進入蝕刻室。在陽極與陰極之間所建立的電場會解離反應性氣體而形成電漿。藉由活性離子的化學作用以及藉由離子轟擊晶圓表面的動量轉移能蝕刻晶圓表面。電極所產生的電場會將離子吸引至陰極，使離子主要沿著垂直方向轟擊表面，俾使處理產生定義良好的垂直蝕刻側壁。
一種用以支撐電漿處理室中之半導體基板的下電極組件，其包含：上板、溫度受控制的下底板、圍繞下電極組件中之接合層的安裝溝槽及包含彈性帶的側邊密封，該彈性帶在未受壓縮的狀態下具有外凹陷表面，彈性帶係安裝於該溝槽中俾使該彈性帶的上與下端受到軸向壓縮且該彈性帶的最大向外突起不會大於一預定距離。
10‧‧‧電漿反應器
12‧‧‧電漿處理室
14‧‧‧氣體分配板或噴淋頭
16‧‧‧平面線圈
18‧‧‧RF產生器
20‧‧‧電漿噴塗層
24‧‧‧射頻產生器
26‧‧‧離開接口
28‧‧‧下電極組件/基板支撐件
30‧‧‧半導體基板或晶圓
32‧‧‧室壁
100‧‧‧下底板
105‧‧‧外緣
120‧‧‧接合層
125‧‧‧外緣
140‧‧‧加熱板
145‧‧‧外緣
150‧‧‧下電極組件
160‧‧‧接合層
165‧‧‧外緣
180‧‧‧上陶瓷構件
185‧‧‧外緣
190‧‧‧安裝溝槽
200‧‧‧彈性帶
211‧‧‧尺寸/凹深
212‧‧‧尺寸/圓柱部
212a、b‧‧‧尺寸
213‧‧‧寬度
214‧‧‧高度
215‧‧‧尺寸
216‧‧‧曲率半徑
218‧‧‧實線/虛線
圖1顯示適合用於電漿蝕刻半導體基板之處理室的橫剖面圖。
圖2顯示具有安裝溝槽於上陶瓷層與下底板之間之電極組件的橫剖面圖。
圖3顯示置於電極組件之上陶瓷層與下底板間之安裝溝槽中的矩形彈性帶的橫剖面圖。
圖4顯示安裝於電極組件之上陶瓷層與下底板間之安裝溝槽中之具有內凹的外表面的彈性帶的橫剖面圖。
圖5顯示在未受壓縮之狀態下具有內凹之外表面之彈性帶的橫剖面圖。
圖6顯示在壓縮狀態下具有內凹之外表面之彈性帶的橫剖面圖，此壓縮使得在軸向方向上的壓縮程度為10至15百分比。
圖7顯示安裝於電極組件之上陶瓷層與下底板間之安裝溝槽中之具有傾斜外表面的彈性帶的橫剖面圖。
圖8顯示安裝於電極組件之上陶瓷層與下底板間之安裝溝槽中之具有一對外收斂表面之彈性帶的橫剖面圖。
圖9顯示在未受壓縮之狀態下的彈性帶的另一實施例的橫剖面圖，該彈性帶具有內凹的外表面以及外表面之上與下端上的平坦部。
圖10顯示在未受壓縮之狀態下具有內凹之外表面之彈性帶的另一實施例的橫剖面圖。
圖11顯示在未受壓縮之狀態下具有內凹之外表面之彈性帶的另一實施例的橫剖面圖。
下電極組件通常包含靜電夾層，在電漿處理室中的處理期間晶圓係夾置於該夾層上。下電極組件亦可包含連接至溫度受控制之底板的各種膜層。例如，該組件可包含上陶瓷層與底板，上陶瓷層包含黏著接合至加熱板之上側的一或多個靜電電極以及黏著接合至加熱板之底部的一或多個加熱器，底板係黏著接合至加熱器與加熱板。為了保護被曝露的黏著接合層，加熱板具有比陶瓷層與底板更小的直徑且彈性體材料的側邊密封係位於陶瓷層與底板間之安裝溝槽中。為了提供有效的密封，側邊密封被軸向地壓縮1至20%較佳地被壓縮約5%以完全填充安裝溝槽。對於具有矩形橫剖面的環形側邊密封而言，此壓縮使得密封的外表面向外突起且此向外擴張能接觸圍繞的側邊環。為了解決此問題，配置側邊密封以解決因為徑向擴張所造成的尺寸變化。
為了保護接合層，側邊密封可包含具有內凹之外表面的彈性帶，當彈性帶被安裝至安裝溝槽中時，彈性帶的軸向縮壓藉由內凹之外表面使得彈性帶的外表面的擴張不會超過一預定的距離例如彈性帶在未受壓縮之狀態下的最大外直徑。設計彈性帶以使其能安裝於矩形的安裝溝槽中，俾使彈性帶在三側上受到限制但第四側不受限制且曝露至反應室條件，藉此保護接合層。
圖1顯示用以蝕刻基板之例示性電漿反應器10的橫剖面圖。如圖1中所示，電漿反應器10包含電漿處理室12、設於處理室12上以產生電漿的天線，此處天線係以平面線圈16來體現。RF線圈16通常利用RF產生器18藉由匹配網路(未圖示)來能量化。此類處理室被稱為感應耦合電漿(ICP)室。為了將處理氣體供應至處理室12的內部，提供氣體分配板或噴淋頭14，氣體分配板或噴淋頭14較佳地包含複數孔洞以將氣態的源材料如蝕刻劑源氣體釋放至噴淋頭14與被支撐於下電極組件28上之半導體基板或晶圓30之間的RF-感應電漿區域中。雖然圖1中顯示感應耦合電漿反應器，但電漿反應器10可包含其他電漿產生源如電容耦合電漿(CCP)、微波、磁控、螺旋或其他適合的電漿產生設備，其中省略了天線。
氣態的源材料亦可藉由其他的配置如延伸通過上壁之一或多個氣體注射器及/或內建於處理室12之室壁中的氣體注射接口而被導入處理室12中。在蝕穿鋁或一種其合金時，蝕刻劑源化學品包含例如鹵素如Cl2與BCl3。亦可使用其他蝕刻劑化學品(如CH4、HBr、HCl、CHCl3)以及用以鈍化經蝕刻之特徵部之側壁的聚合物形成物種如碳氫化合物、氟碳化合物與氫-氟碳化合 物。此些氣體可與選擇性的惰性氣體及/或非反應性氣體一起使用。
在使用時，將晶圓30導入由室壁32所定義的處理室12並將晶圓30置於下電極組件28上。較佳地藉由射頻產生器24(一般亦藉由匹配網路)來使晶圓30偏壓。晶圓30可包含複數製造於其上的積體電路(ICs)。ICs例如可以包含邏輯元件如PLAs、FPGAs與ASICs或記憶體元件如隨機存取記憶體(RAMs)、動態RAMs(DRAMs)、同步DRAMs(SDRAMs)或唯讀記憶體(ROMs)。當供應RF能量時，反應性物種(自源氣體所形成)會蝕刻晶圓30的裸露表面。接著，經由離開接口26將可以是揮發性的副產物排出。在完成處理後，晶圓30可受到進一步的處理，最後切割並將ICs分成獨立的晶片。
任何電漿限制裝置的電漿裸露表面(未圖示)、室壁32、室襯墊(未圖示)及/或噴淋頭14可設有電漿噴塗層20，噴塗層20具有表面粗糙特性以促進聚合物黏附。此外，基板支撐件28的電漿裸露表面亦可設有電漿噴塗層(未圖示)。以此方式，限制電漿的實質上所有表面都會具有能促進聚合物黏附的表面粗糙特性。以此方式，可實質上降低反應器內的微粒污染物。
應瞭解，反應器10亦可被用於金屬、介電材料與其他蝕刻處理。在電漿蝕刻處理中，氣體分配板可以是ICP反應器中之介電窗正下方的圓形板或者形成CCP反應器(稱為平行板反應器)中上電極組件的一部分，其中氣體分配板為位向平行半導體基板或晶圓30的噴淋頭電極。氣體分配板/噴淋頭電極包含特定直徑與空間分佈的孔洞陣列以最佳化晶圓上欲蝕刻膜層如光阻層、二氧化矽層與下層材料的蝕刻均勻度。
可使用之例示性平行板電漿反應器為雙頻電漿蝕刻反應器(見例如共有良美國專利US 6,090,304，將其所有內容包含於此作為參考)。在此類反應器中，可自氣體供應源將蝕刻氣體供應至噴淋頭電極並自兩個RF源在不同的頻率下供應RF能量至噴淋頭電極及/或下電極以在反應器中產生電漿。或者，可將噴淋頭電極電接地並將兩個不同頻率下的RF能量供應至下電極。
圖2顯示下電極組件150的橫剖面圖，下電極組件150具有利用安裝溝槽中之裸露接合層而接合在一起的各種膜層，安裝溝槽係用以容納包含了彈性帶的側邊密封。電極組件150包含上陶瓷構件180，上陶瓷構件180包含靜電夾置電極並連接至下底板100如溫度受控制的底板。設置於上構件180與下底板100之間的是加熱板140，加熱板140包含金屬或陶瓷板及一或多個加 熱器如耦合至板之底部的薄膜加熱器。黏著性的接合層120係設置於下底板100與加熱板140之間並將下底板100接合至加熱板140。黏著性的接合層160係設置於上構件180與加熱板140之間並將上構件180接合至加熱板140。上構件180與下底板100延伸超出加熱板140與接合層120、160以形成環形溝槽190。加熱板140與接合層120、160的外緣145、125、165係實質上彼此對準。上構件180與下底板100的外緣185、105可以或可不垂直對準且在上與下底板之間可包含額外的膜層。
上構件180較佳地為陶瓷材料的靜電夾層與由金屬材料如W、Mo等所構成的嵌電極。此外，上構件180較佳地自中央至外緣具有均勻的厚度或直徑。上構件180較佳地為適合用以支撐200mm、300mm或450mm直徑晶圓的薄圓形板。具有上靜電夾層、加熱層與接合層之下電極組件的細節係揭露於共有的美國專利申請案US 2006/0144516中，其中上靜電夾層具有約0.04吋的厚度、上接合層具有約0.004吋的厚度、包含金屬之加熱板或陶瓷板具有約0.04吋的厚度、加熱薄膜具有約0.01吋的厚度、而下接合層具有約0.013至0.04吋的厚度。介於上夾層與底板間之矩形安裝溝槽具有至少約0.05至0.09吋的高度與約0.035吋的寬度。在用以處理300mm晶圓的一較佳實施例中，溝槽具有至少約0.07吋的高度與約0.035吋的寬度。當側邊密封被插入溝槽中時，側邊密封較佳地徑向擴張並垂直壓縮以緊密地安裝至溝槽中。然而，若側邊密封具有矩形橫剖面，則其將會向外突出並可能接觸圍繞的側邊環及/或在其曝露至氟或氧電漿時側邊密封之外表面上的伸張應力可能會導致破裂。
下底板100較佳地為具有上表面與下表面的圓形板。在一實施例中，下底板100可藉由在其間包含流體管道(未圖示)而用以提供溫度控制，其中溫度受控制的液體可經由流體管道而循環至電極組件150。在電極組件150中，下底板100通常是在電漿室中具有下RF電極作用的金屬底板。下底板100較佳地包含陽極化的鋁或鋁合成。然而應瞭解，可使用任何適合的材料，包含金屬、陶瓷、導電材料與介電材料。在一實施例中，下底板100係由陽極化的加工鋁塊所形成。或者，下底板100可以是具有一或多個電極位於其中及/或位於其上表面上的陶瓷材料。
如圖2中所示，接合層120將下底板100接合至加熱板140。接合層160將上構件180接合至加熱板140。接合層120、160較佳地自低模數 材料如彈性體矽氧樹脂或矽膠材料所形成。然而，可使用任何適何的接合材料。應瞭解，接合層120、160的厚度可依據期望的熱傳導係數而改變。是以，能基於接合層的製造容裕來調整其厚度，以提供期望的熱傳導係數。一般而言，接合層120、160會隨著其施加面積而正、負變化特定的變動值。一般而言，若接合層厚度並未變化超過1.5百分比，可使上構件180、下底板100間的熱傳導係數實質上均勻。
例如，對於用於半導體產業的電極組件150而言，接合層120、160較佳地具有可耐受廣泛溫度範圍的化學結構。是以可明白，低模數材料可包含任何適合的材料例如與真空環境匹配且在高溫(例如上至500℃)下不易熱退化的聚合物材料。在一實施例中，接合層120、160可包含矽膠且可具有介於約0.001至約0.050吋較佳地介於約0.003至約0.030吋的厚度。
加熱板140可包含接合至上構件180之下表面的疊層。例如，加熱板140可以具有下列形式：具有薄膜加熱器耦合至金屬或陶瓷板之底部的金屬或陶瓷板。加熱器薄膜可以是包含第一絕緣層(例如介電層)、加熱層(例如一或多條電阻材料)及第二絕緣層(例如介電層)的箔疊層(未圖示)。絕緣層較佳地係由具有下列特性的材料所構成如Kapton®或其他適合的聚亞醯胺薄膜：在廣泛的溫度範圍下能維持其物理、電與機械特性，包含在電漿環境中能抵抗腐性氣體。加熱器元件(複數元件)較佳地由高強度的合金所構成如Inconel®或其他適合的合金或者抗腐蝕與耐加熱的材料。一般而言，薄膜加熱器具有Kapton®與Inconel®的疊層形式，Kapton®具有約0.005至約0.009吋的總厚度更較佳地約0.007吋的厚度。
如圖2中所示，下底板100與上構件180之外緣105、185可延伸超過加熱板140與接合層120、160的外緣145、125、165，藉此形成電極組件150中的安裝溝槽190。接合層120、160的材料(多種材料)通常不耐半導體電漿處理反應器的反應性蝕刻化學品，因此必須被保護以達到有用的操作壽命。為了保護接合層120、160，有人建議將具有彈性帶形式的側邊密封置於溝槽190中以形成能避免半導體電漿處理反應器之腐蝕性氣體貫穿的緊密密封。見例如共有的美國專利申請案US 2009/0290145與US 2010/0078899。
圖3顯示包含具有矩形橫剖面之環形彈性帶200之電極組件150的橫剖面圖。當彈性帶200係置於溝槽190中時，彈性帶200受到軸向壓縮使 其內壁自加熱板140的外表面突離並使其外壁變成凸形。為了容納彈性帶的更大直徑，圍繞的側邊環需要擴張其內直徑，否則部件會彼此接觸且因熱循環的摩擦可能會在電漿室中產生粒子。為了解決此問題，可改變彈性帶而使其具有在溝槽中受到軸向壓縮時能避免非所欲突出的形狀。
圖4顯示電極組件150與包含彈性帶200之改良側邊密封的橫剖面圖。圖4的電極組件150與圖2與圖3的電極組件相同但彈性帶200具有內凹的外表面以減少當彈性帶在溝槽190中受到軸向壓縮時的突出。在此處所用的「內凹」意指外表面不具有均勻的直徑，而是具有由一或多個沿著所有外表面或部分外表面彎曲或傾斜的表面所形成的凹陷表面。內表面可具有均勻的直徑或內表面亦可具有內凹表面。外表面在彈性帶的上及/或下端處可包含一或多個均勻的直徑的柱形部。
彈性帶200可自任何與半導體處理相匹配的適合材料所建構。例如，可使用能被固化而形成氟彈性體之可固化氟彈性體氟聚合物(FKM)或可固化之氟彈性體全氟聚合物(FFKM)。彈性帶200係較佳地由聚合物如氟碳聚合物材料如Teflon®(PTFE-聚四氟乙烯，由DuPont所製造)所建構。然而，可使用壁膠、聚合物材料、全氟烷氧化物(PFA)、氟化的聚合物及聚醯亞胺。彈性帶200係較佳地由具有下列特性的材料所構成：高化學耐受性、低與高溫能力、對電漿反應器中的電漿腐蝕具有耐受性、低摩擦、電與熱的絕緣特性。較佳的材料為具有60至75A之Shore A硬度及1.9至2.1之比重的全氟彈性體如Perlast Ltd所販售的PERLAST。另一彈性帶材料為自DuPont Performance Elastomers所販售的KALREZ。PERLAST與KALREZ皆為FFKM彈性體。
較佳地，彈性帶200係由具有下列特性的材料所構成：高化學耐受性、低與高溫能力、對電漿反應器中的電漿腐蝕具有耐受性、低摩擦、小於85更較佳地小於75的Shore A硬度、電與熱的絕緣特性。更較佳的彈性帶為未經填充的彈性體且每一種金屬元素具有小於5000十億分點的金屬含量，因為彈性體中的金屬會在作業期間於半導體基板上產生粒子與金屬污染。
圖5顯示置於溝槽190前處於未經壓縮狀態下之彈性帶200的橫剖面圖。只要彈性帶200的尺寸能夠形成或適合形成電極組件之安裝溝槽中的緊密密封以最小化(若未能消除)向外突出，並不特別限制彈性帶200的尺寸。較佳地，設計彈性帶的幾何尺寸以容納上至20%較佳地上至1-15%更較佳地上 至1-10%的軸向壓縮並最小化彈性帶向外突出超過其在未受壓縮之狀態下的最大外直徑的程度。對於設計用來支撐200或300mm之晶圓的基板支撐件而言，因軸向壓縮所造成之最大向外突起較佳地為0.004吋更較佳地為0.002吋。在一實施例中，彈性帶包含均勻直徑的內柱形表面、平坦的環形上表面、寬度小於上表面之平坦的環形下表面以及內凹的外表面。在一較佳實施例中，彈性帶可具有約0.131吋的高與約0.035吋的最大寬度，外表面包含自上表面垂直延伸約0.01吋之均勻直徑的上柱形部、自上柱形表面延伸且具有約0.35吋半徑的彎曲表面與自下表面垂直延伸的選擇性下柱形表面。彈性帶的每一角係較佳地圓角化而具有0.002至0.01吋的半徑。對於其他溝槽尺寸而言，並不特別限制彈性帶200的高度214，其可介於約0.05至約0.15吋之間。並不特別限制彈性帶200的寬度213，其可介於約0.02至約0.10吋例如0.025至0.050吋之間。尺寸211為彈性帶200的凹深。並不特別限制此尺寸，其可介於約0.001至約0.010吋或介於約0.001至約0.07吋之間。尺寸212為根據本發明之彈性帶200的選擇性平坦部，因為凹陷毋需延伸彈性帶200的整個高度214。選擇性的平坦部可幫助減少彈性帶200以及受到彈性帶200保護之接合層120、160的腐蝕速率。尺寸212可自約0.01至約0.1吋。彈性帶200的凹陷可具有自約0.2至約0.8吋的曲率半徑或由一或多個傾斜表面所形成。
在另一實施例中，彈性帶200的凹陷可具有自約0.02至約0.8吋的曲率半徑或由一或多個傾斜表面所形成。
圖6顯示處於壓縮狀態下的彈性帶200(例如已被插入電極組件的溝槽中)。壓縮狀態代表當彈性帶200被插入電極組件的溝槽中時彈性帶200之高度214的壓縮。通常壓縮大致上介於1%-20%或介於1%-15%更具體地介於1-10%之間，最佳地約5%。換言之，若彈性帶200在未受壓縮時的高度214為1.0吋，則10%的壓縮會導致彈性帶200具有0.9吋的高度214。尺寸215為在特定壓縮率下，對應至彈性帶200之可允許突出容裕的預定距離。在壓縮狀態下，彈性帶200可如虛線218所示保留其凹陷特性，或者如實線218所示不保留其凹陷特性。然而，只要突出的程度不會讓彈性帶接觸圍繞的側邊環，則彈性帶可突出超過線218。例如，可設定尺寸215俾使可允許的突出容裕不讓彈性帶200大幅地延伸超過上構件180與下底板100的外緣185、105。尺寸215可介於約0.001至約0.01吋間，較佳地小於約0.004吋。若選擇性的圓柱部212 (圖5中所示)被包含於彈性帶的上部處，則可將尺寸215限制成小於0.004吋，當剩餘外表面具有約0.35吋的曲率半徑216時，高度約為0.01吋。彈性帶的較佳高厚比(高：厚)為2至5。
在另一實施例中，若選擇性的圓柱部212(圖5中所示)被包含於彈性帶的上部處，則可將尺寸215限制成小於0.004吋，當剩餘外表面具有約0.04吋的曲率半徑216時，高度約為0.01吋。
並未特別限制具有彈性帶200之電極組件150的製造方法，其可包含加熱彈性帶以擴張之並將加熱過的彈性帶壓入上與下底板間的溝槽中。在另一方法中，在將上構件接合至加熱板之前，擴張彈性帶並將其安裝於加熱板附近。在使用上，彈性帶能在被支撐於上構件上之晶圓的處理期間保護接合層。
圖7顯示根據另一實施例之彈性帶200的橫剖面圖，其中彈性帶的外表面為特定面向的傾斜表面俾使彈性帶的上端較寬。
圖8顯示彈性帶200的橫剖面圖，其中彈性帶的外表面包含兩個收斂表面，此兩收斂表面相對於彼此形成小於180°的角度。例如，由兩表面所形成的角度可介於110至140°之間，較佳地約為120°。
圖9顯示根據另一實施例之彈性帶200的橫剖面圖，其中彈性帶200處於置入溝槽190前的未經壓縮狀態。較佳地，設計彈性帶的幾何尺寸以容約上至20%較佳地1-15%的軸向壓縮並最小化彈性帶向外突出超過其在未受壓縮之狀態下的最大外直徑的程度。對於設計用來支撐200或300mm之晶圓的基板支撐件而言，因軸向壓縮所造成之最大向外突起較佳地為0.004吋更較佳地為0.002吋。在一實施例中，彈性帶包含均勻直徑的內柱形表面、平坦的環形上表面、平坦的環形下表面以及外表面。外表面包含自環形上表面延伸之均勻直徑的外上柱形部、自環形下表面延伸之均勻直徑的外下柱形部、以及在外上柱形部與外下柱形部之間延伸之均勻半徑的彎曲表面。
較佳地，彈性帶200的高度214約為0.087吋而寬度213約為0.031吋。彈性帶200的內直徑約為11.3吋。尺寸211為彈性帶200的凹深，其約為0.013吋。尺寸212a、b為彈性帶200之外上柱形表面與外下柱形表面的高度，因為凹陷毋需延伸彈性帶200的整個高度214。尺寸212a、b具有約0.01吋的高度。外上柱形表面與外下柱形表面可幫助減少彈性帶200以及受到彈性 帶200保護之接合層120、160的腐蝕率。在外上柱形表面與外下柱形表面間延伸之均勻半徑之彎曲表面的曲率半徑216較佳地約為0.04吋。彈性帶的每一角係較佳地圓角化而具有0.002至0.01吋的半徑。
圖10顯示根據另一實施例之彈性帶200的橫剖面圖，其中彈性帶200處於置入溝槽190前的未經壓縮狀態。較佳地，彈性帶200的高度214約為0.087吋而寬度213約為0.031吋。彈性帶200的內直徑約為11.3吋。彈性帶200的凹深尺寸211約為0.01吋。彈性帶200的凹陷可具有約0.085吋的曲率半徑216。彈性帶的每一角係較佳地圓角化而具有0.002至0.01吋的半徑。
圖11顯示根據另一實施例之彈性帶200的橫剖面圖，其中彈性帶200係處於放置至溝槽190中前的未經壓縮狀態。較佳地，彈性帶200的高度214約為0.087吋而寬度213約為0.031吋。彈性帶200的內直徑約為11.3吋。彈性帶200的凹陷可具有介於約0.02至0.8吋較佳地約0.20吋的曲率半徑216。彈性帶的每一角係較佳地圓角化而具有0.002至0.01吋的半徑。
在一較佳實施例中，電極組件150為在用於半導體製造之真空處理室如電漿反應器如電漿蝕刻反應器中，用以在處理期間鉗置基板如半導體晶圓的靜電夾頭(ESC)。ESC可以是單極或雙極的設計。然而，可使用用於其他目的如在化學氣沈積、濺鍍、離子植入、剝除光阻等處理期間鉗置基板的電極組件150。
電極組件150包含上陶瓷構件180。陶瓷構件180可具有約1或3mm的厚度。彈性帶200的腐蝕圖案係取決於陶瓷板的厚度，因為此類實施例的彈性帶可具有各種尺寸而容納不同的腐蝕圖案。
應瞭解，可將電極組件150安裝至任何適合用以電漿處理半導體基板的新處理室中或者將其用來翻新現有的處理室。瞭明白，在特定的系統中，上構件180、下底板100與加熱器140的特定形狀可根據夾頭的配置、基板及/或其他元件而變動。因此，如圖2-11所示之上構件180、下底板100與加熱器140的實際形狀只是用來說明本發明而非以任何方式限制本發明。
可將側邊密封安裝於不包含加熱板的其他下電極組件中。例如，可將彈性帶安裝在圍繞接合層的安裝溝槽中，接合層係位於具有上板與溫度受控制之下底板的下電極組件中，其中彈性帶被安裝於溝槽中俾使彈性帶的上與下端受到壓縮且彈性帶的最大外向突出不過大於預定距離。
相對於具有矩形橫剖面的彈性帶，本文中所揭露的側邊密封可提供優點。例如，具有內凹外表面的側邊密封可對處理室如電漿蝕刻室中的下電極組件提供較佳的可服務性。此較佳的可服務性係緣於下列因素：當側邊密封在安裝溝槽中受到軸向壓縮時外表面較不易破裂，且側邊密封較不易與圍繞的部件如側邊環接合。若期望，彈性帶在其內表面可包含一幾何特徵部如一或多個溝槽或突出部如酒窩。在將彈性帶安裝至溝槽中時，此類特徵部能提供哪一表面應面向溝槽的容易判別指示。
本文中針對尺寸所用之「約」一詞表示該尺寸的正、負10%。
雖然已針對較佳的實施例說明了本發明，但熟知此項技藝者應瞭解，在不脫離本發明之精神及由隨附之申請專利範圍所定義的範圍的情況下可對本發明進行文中未明確指出的增加、刪減、修改與取代。
10‧‧‧電漿反應器
12‧‧‧電漿處理室
14‧‧‧氣體分配板或噴淋頭
16‧‧‧平面線圈
18‧‧‧RF產生器
20‧‧‧電漿噴塗層
24‧‧‧射頻產生器
26‧‧‧離開接口
28‧‧‧下電極組件/基板支撐件
30‧‧‧半導體基板或晶圓
32‧‧‧室壁
100‧‧‧下底板

Claims (28)

  1. 一種下電極組件，用以支撐電漿處理室中之半導體基板，該下電極組件包含：溫度受控制的一下板、一上板、及圍繞該下電極組件中位於溫度受控制的該下板及該上板之間的接合層的一安裝溝槽；及包含一彈性帶的一側邊密封，該彈性帶在未受壓縮的狀態下具有外凹陷表面，該彈性帶係安裝於該安裝溝槽中，俾使該彈性帶的上與下端受到軸向壓縮且該彈性帶的最大向外突起不會大於一預定距離；其中該彈性帶的壓縮至少為1%，且該彈性帶的向外突起小於該彈性帶在未受壓縮之狀態下的最大外直徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該凹陷表面為單一彎曲表面、定向成使該彈性帶在其上端處最寬而在其下端最窄的單一傾斜表面、或定向成使該彈性帶在其上與下端處最寬而在其中間最窄的一對收斂傾斜表面。
  3. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該彈性帶的外表面在該彈性帶的上端處包含均勻直徑的圓柱形表面，此圓柱形表面的延伸距離小於該彈性帶之高度的1/10。
  4. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該彈性帶具有0.05至0.15吋的高度、0.025至0.040吋的寬度與11.3至11.4吋的內直徑，且該彈性帶的每一邊緣皆為圓角化的而具有0.001至0.010吋的半徑。
  5. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該彈性帶具有上環形表面、寬度小於該上環形表面的下環形表面、在該上與下環形表面間延伸之均勻直徑的圓柱形內表面、自該上環形表面延伸約0.01吋之均勻直徑的圓柱形外表面、以及在該圓柱形外表面與該下環形表面間延伸之均勻半徑的彎曲表面。
  6. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該上板包含具有至少一靜電夾置電極嵌於其中的陶瓷材料。
  7. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該下板為其中具有流體管道的鋁底板，冷卻劑經由該等流體管道循環以將該下板維持在固定的溫度。
  8. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該預定距離係不大於0.004吋及/或該彈性帶係軸向壓縮1至20%。
  9. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該下電極組件更包含一加熱板，該加熱板包含具有一或多個空間分佈加熱器的金屬或陶瓷板，並且該接合層包含將該下板連接至該加熱板的第一接合層與將該加熱板連接至該上板的第二接合層，該安裝溝槽係由該加熱板的外表面以及該上板與下板的對向表面所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該彈性帶包含均勻直徑的圓柱形內表面、相同寬度的平坦的上與下表面、在該上與下表面間延伸的外彎曲表面，且該彈性帶的每一邊緣是圓角化的。
  11. 一種電漿蝕刻室，其中如申請專利範圍第1項之下電極組件係安裝於該電漿蝕刻室的內部且該下電極組件的該上板包含一靜電夾頭(ESC)。
  12. 一種如申請專利範圍第1項之下電極組件的製造方法，包含：將該彈性帶壓縮至該安裝溝槽中俾使該彈性帶在軸向上的壓縮至少為1%。
  13. 一種側邊密封，用於將支撐電漿處理室中之半導體基板之下電極組件的外表面上的一接點密封，該側邊密封包含：在未受壓縮的狀態下具有外凹陷表面的一彈性帶，設計該彈性帶的尺寸，俾使當該彈性帶的上與下端受到軸向壓縮時，該彈性帶的最大向外突起不會大於一預定距離；其中當該彈性帶在軸向上的壓縮至少為1%時，該彈性帶的最大向外突起小於該彈性帶在未受壓縮之狀態下的最大外直徑。
  14. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該凹陷表面為單一彎曲表面、使該彈性帶在其上端處最寬而在其下端最窄的單一傾斜表面、或使該彈性帶在其上與下端處最寬而在其中間最窄之形成鈍角的一對收斂表面。
  15. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該彈性帶的外表面在該彈性帶的上端處包含均勻直徑的圓柱形表面，此圓柱形表面的延伸距離小於該彈性帶之高度的1/10。
  16. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該彈性帶具有0.05至0.15吋的高度、0.025至0.050吋的寬度與11.3至11.4吋的內直徑，且該彈性帶的每一邊緣皆為圓角化的而具有0.001至0.010吋的半徑。
  17. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該彈性帶具有上環形表面、寬度小於該上環形表面的下環形表面、在該上與下環形表面間延伸之均勻直徑的圓柱形內表面、自該上環形表面延伸約0.01吋之均勻直徑的圓柱形外表面、以及在該圓柱形外表面與該下環形表面間延伸之均勻半徑的彎曲表面。
  18. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該預定距離不大於0.004吋。
  19. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中彈性帶包含均勻直徑的圓柱形內表面、相同寬度之平坦的上與下表面、在該上與下表面間延伸的外彎曲表面，且該彈性帶的每一邊緣是圓角化的。
  20. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該側邊密封係由全氟彈性體材料所製成，此全氟彈性體材料具有60至75的肖式(Shore)硬度A與1.9至2.1的比重。
  21. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該側邊密封具有2至5的橫剖面高厚比(高：厚)。
  22. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該側邊密封具有圓柱形內表面而該圓柱形內表面上具有一或多個幾何特徵部。
  23. 如申請專利範圍第22項之側邊密封，其中該一或多個幾何特徵部包含至少一個在該內表面中的凹陷部或在該內表面上的突出部。
  24. 如申請專利範圍第16項之側邊密封，其中彈性帶具有上環形表面、下環形表面、在該上與下環形表面間延伸之均勻直徑的圓柱形內表面、自該上環形表面延伸約0.01吋之均勻直徑的上外圓柱形表面、自該下環形表面延伸約0.01吋之均勻直徑的下外圓柱形表面、以及在該上外圓柱形表面與該下外圓柱形表面間延伸之均勻半徑的彎曲表面。
  25. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該側邊密封之該外凹陷表面具有介於約0.02至0.8吋間的曲率半徑。
  26. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該側邊密封之該外凹陷表面具有介於約0.02至0.8吋間的曲率半徑。
  27. 如申請專利範圍第1項之下電極組件，其中該彈性帶中所包含的每一種金屬元素具有少於5000十億分點的金屬含量。
  28. 如申請專利範圍第13項之側邊密封，其中該彈性帶中所包含的每一種金屬元素具有少於5000十億分點的金屬含量。
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