[发明专利]静电夹头中的点火防止

说明书

本公开涉及静电夹头(electrostatic chucks)，特别是涉及包括有助于防止在夹头组件和正在处理的晶片之间的电弧或在背部气体分配通道中的等离子点火(plasma ignition)的特征的静电夹头设计。

静电夹头可用于固定、夹住或以其他方式处理用于半导体加工的硅片。在加工过程中也配置了很多静电夹头，以帮助调节晶片的温度。例如，如在本领域广为记载的，诸如氦气之类高导热气体可在静电夹头中循环，以帮助调节晶片的温度。更具体地说，在等离子体蚀刻制作或其他半导体加工步骤中，在相对较低的压力下的较薄的气体层可用来对吸收(sink)来自硅片的热。一般在晶片上只施加几磅力的气体的相对较低的压力允许利用静电引力来对抗它并将晶片密封在夹头的一个面上。

应用本发明的人员将理解，本公开的概念适用于容易以各种方式产生等离子体电弧和背部气体电离的各种各样的静电夹头配置，包括但不限于在美国专利号5,583,736、5,715,132、5,729,423、5,742,331、6,422,775、6,606,234和其他之中所说明的那些。为清楚起见，本公开的概念已经参照图1和2的相对简单的夹头配置进行了说明，但本公开的范围不限于这些相对简单的配置。

按照本公开的一个实施例，提供了一种静电夹头组件，包括陶瓷接触层、图案化粘合层、导电底座和地下电弧缓解层。所述陶瓷接触层和所述导电底座共同作用来限定在静电夹头组件的地下部分中形成的多个混合气体分配通路。混合气体分配通路中的各个混合气体分配通路包括由导电底座提供的相对较高的电导率的表面和由陶瓷接触层提供的相对较低的电导率的表面。地下电弧缓解层包括相对较低的电导率的层，并且该地下电弧缓解层形成在所述静电夹头组件的所述地下部分中的所述混合气体分配通路的相对较高的电导率表面之上。

按照本公开的另一实施例，提供了一种包括具有本文公开的一个或多个新特征的静电夹头组件的半导体晶片处理室。

结合下面的附图阅读时，可以更好地理解本公开的具体实施例的如下详细说明，其中，相同的结构标以相同的引用数字，其中：

图1是根据本公开的实施例的、气体分配通路表面由在导电底座的表面上形成的反钻进(counter-bored)的凹槽提供的静电夹头组件的示意图；

图2是根据本公开的实施例的、气体分配通路表面由在陶瓷接触层中形成的反钻进的凹槽提供的静电夹头组件的示意图；

图3是地下电弧缓解层限于相对靠近其设置的所述混合气体分配通路或区域的静电夹头组件的示意图；和

图4是根据本公开的实施例的、其中相对较低的电导率的气体分配通路表面是由陶瓷接触层的一个或多个侧壁表面提供的静电夹头组件的示意图。

首先参照图1，静电夹头组件10示为是在非特定的包括处理室60、电压源70和冷却气体供应源80的半导体晶片处理室100的背景下。静电夹头组件10置于处理室内以固定要处理的晶片15，它包括陶瓷接触层20、图案化粘合层30、导电底座40和地下电弧缓解层50。这里说明的半导体晶片处理室100是非特定的，因为设想本公开的概念将适用于多种类型的半导体晶片处理室，不应局限于与图1-4中一般性地说明的半导体晶片处理室相似的处理室。

陶瓷接触层20和导电底座40共同配合来限定在静电夹头组件10的地下部分(subterranean portion)中形成的多个混合气体分配通路35。陶瓷接触层20还包括在接触层20的接触面25中形成的多个冷却剂端口22。为了说明和定义本发明，要说明的是，静电夹头组件10的“地下部分”位于陶瓷接触层20的接触面25之下，在接触面25和导电底座40的远端部分42之间。出于说明的目的，晶片15示为与接触面25略有偏移，但在操作中，晶片15会静电地固定至接触面25。

图案化粘合层30配置为将陶瓷接触层20固定到导电底座40，并可包括例如硅树脂(silicone)、丙烯酸或适合在半导体晶片处理室中使用的传统的或尚待开发的粘合剂。为了防止在混合气体分配通路35中的冷却剂流阻塞，图案化粘合层30可配置为包括与混合气体分配通路35对齐的空隙(voids)的图案。

冷却剂端口22与静电夹头组件10的混合气体分配通路35是流体连通的，并且该混合气体分配通路35被流体地连接至与冷却气体供应源80连接。因此，热传导的冷却气体可通过混合气体分配通路35从冷却气体供应源80引导到冷却剂端口22，混合气体分配通路35可配置为与共同的冷却剂入口24连通，并且可以分布在静电夹头组件10的地下部分的冷却平面上。