[发明专利]具有双温度区的静电吸盘的衬底支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在衬底处理腔室中保持衬底的衬底支架。

背景技术

在诸如半导体和显示器的衬底处理中，静电吸盘用于在处理衬底上的层的 腔室中保持衬底。典型的静电吸盘包括电极，通过诸如陶瓷或聚合物的绝缘体 覆盖所述电极。当对电极充电时，静电电荷积累在电极和衬底中，并且所引起 的静电力保持在吸盘中的衬底。通常，通过在衬底的背部保持氦气控制衬底的 温度，以增强在衬底的背部和吸盘的表面之间的界面处的整个微间隙的热交换 速率。可以通过底座支撑该静电吸盘，其中该底座具有通道，在该通道中流过 流体从而冷却或加热吸盘。当将衬底牢固地保持在吸盘上后，将工艺气体引入 到腔室中并且形成用于处理衬底的等离子体。可以通过CVD、PVD、蚀刻、 注入、氧化、氮化或其他工艺处理衬底。

在处理期间，在整个衬底表面的径向方向，衬底通常经受非均匀处理速率 或其他工艺特征，其可以在整个衬底表面上产生同心处理带。在腔室内的气体 物质或者等离子物质的分布也可能引起非均匀处理特性。例如，整个腔室内气 体的分布可能随着在腔室中进气口和排气口相对于衬底表面的位置而改变。此 外，传质机械装置也可以改变气态物质在整个衬底表面的不同区域扩散和到达 的速率。在处理腔室中的非均匀热负载也可能引起非均匀处理速率。例如，由 于从等离子鞘层向衬底耦合的能量或者从腔室壁反射的辐射热量都可能引起 不同的热负载。人们不希望在整个衬底上发生处理偏差，因为这样会导致在衬 底的不同区域(例如，外围和中心衬底区域)制造的有源和无源电子器件具有 不同的特性。

因此，在衬底处理期间，人们希望减少整个衬底表面的处理速率和其他处 理特性的变化。同时人们还希望控制衬底的整个处理表面的不同区域的温度。 此外还希望在处理期间控制整个衬底的温度分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电吸盘以及支撑保持衬底的衬底支架，其基 本上能够解决由于现有技术中存在的缺点所产生一个或者多个问题。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种在处理腔室中用于保持衬底的静 电吸盘，所述静电吸盘包括：(a)陶瓷圆盘，陶瓷圆盘包括衬底容纳表面及 相对的背面，所述背面包括多个隔开的台面；(b)多个热传送气体导管，所 述多个热传送气体导管穿过陶瓷主体并在所述衬底容纳表面上的开口处终止， 以向所述衬底容纳表面提供热传送气体；(c)电极，所述电极嵌入在所述陶 瓷圆盘中以产生用于保持放置在所述衬底容纳表面上的衬底的静电力；(d) 嵌入在所述陶瓷圆盘中的第一和第二加热线圈，所述第一和第二加热线圈径向 隔离并且围绕彼此同心设置，所述第一加热线圈位于所述陶瓷圆盘的外围部 分，而所述第二加热线圈位于所述陶瓷圆盘的中心部分，这样使得所述第一和 第二加热线圈允许对所述陶瓷圆盘的中心部分和外围部分进行温度独立控制， 并与所述陶瓷圆盘的所述背面上的所述台面协作以允许调整放置在所述陶瓷 圆盘的衬底容纳表面上的衬底的温度分布。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种环组件，所述环组件用于减少 静电吸盘上工艺沉积物的形成以及保护所述静电吸盘不受侵蚀，通过衬底处理 腔室中的底座支撑所述静电吸盘，所述静电吸盘包括陶瓷圆盘，所述陶瓷圆盘 具有包括第一和第二台阶的外围壁架，以及所述底座包括顶表面，所述顶表面 具有吸盘容纳部分和超过所述吸盘延伸的外围部分，所述环组件包括：(a) 能固定到所述底座的顶表面的外围部分的锁紧环，所述锁紧环具有唇缘、顶表 面和外部侧表面，其中所述唇缘径向向内延伸以放置在所述陶瓷圆盘的外围壁 架的所述第一台阶上，从而在所述陶瓷圆盘和所述底座的顶表面之间形成气密 封；以及(b)边缘环，所述边缘环包括带、环形外墙以及凸缘，所述带具有 放置在所述锁紧环的所述顶表面上的基脚，所述环形外墙围绕所述锁紧环的所 述外侧，所述凸缘覆盖所述陶瓷圆盘的所述外围壁架的所述第二台阶，由此所 述锁紧环和所述边缘环协作以在衬底处理腔室中处理衬底期间减少所述静电 吸盘上的工艺沉积物的形成，并保护所述静电吸盘不受侵蚀，所述静电吸盘被 支撑在所述底座上。