具有金屬接合保護層的基板支撐組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明的一些實施例大體上是關于具有抗等離子體保護層的基板支撐組件，諸如 靜電夾盤。其他實施例是關于反應性多層巧及反應性多層巧的制造。
【背景技術】
[0002] 在半導體工業(yè)中，裝置是由產生具有不斷降低的尺寸的結構的多個制造工藝制 造。一些制造工藝（諸如，等離子體蝕刻及等離子體清洗工藝）使基板支撐件（例如，在晶 圓處理期間的基板支撐件的邊緣及在腔室清洗期間的整個基板支撐件）暴露至高速等離 子體流W蝕刻或清洗基板。等離子體可能為強腐蝕性的，且可能腐蝕暴露于等離子體的處 理腔室及其他表面。
[0003] 另外，傳統(tǒng)靜電夾盤包括娃樹脂接合至金屬冷卻板的陶瓷圓盤。此類傳統(tǒng)靜電夾 盤中的陶瓷圓盤是由多步驟制造工藝制造，該多步驟制造工藝可能高成本地形成嵌入電極 及加熱元件。
[0004] 反應性多層巧（本文稱為反應性巧）用于形成基板之間的金屬接合。傳統(tǒng)反應性 巧是W平坦的無特征結構片制造。傳統(tǒng)反應性巧通常不適于接合具有不平坦表面的基板。 另外，若傳統(tǒng)反應性巧用于接合具有表面特征結構的基板，則該反應性巧經(jīng)機械加工（例 如，通過激光鉆孔、化學蝕刻等）W在反應性巧中形成對應特征結構。此類機器加工可誘發(fā) 反應性巧上的熱負荷并且致使反應性巧點燃。此外，傳統(tǒng)反應性巧具有預置尺寸，諸如9平 方英寸。當傳統(tǒng)反應性巧用于接合大于反應性巧的基板時，則多個反應性巧片用于執(zhí)行接 合。此舉通常在反應性巧片之間引入漏失路徑（諸如，裂縫、凹槽、線等），并且致使生成的 金屬接合不被真空密封。

【發(fā)明內容】

[0005] 在一個實施例中，靜電夾盤包括陶瓷主體及接合至陶瓷主體的下表面的導熱基 底。陶瓷主體可通過金屬接合或通過娃樹脂接合而接合至導熱基底。靜電夾盤制造為具有 保護層，該保護層通過金屬接合而接合至陶瓷主體的上表面，該保護層包含整體燒結陶瓷 制品。
[0006] 在另一實施例中，制造反應性巧。提供具有一或更多個表面特征的模板。侶及鑲 的交替納米級層沉積在模板上W形成反應性巧片。從模板移除反應性巧片。生成的反應性 巧片具有對應于一或更多個表面特征結構的一或更多個巧特征結構。
【附圖說明】
[0007] 在隨附圖式的諸圖中W舉例而非限制的方式圖示本發(fā)明，在隨附圖式中，類似元 件符號代表類似元件。應注意，在本揭示案中對「一」實施例或「一個」實施例的不同引用 不必指相同的實施例，并且此類引用意謂至少一個。
[0008] 圖1圖示處理腔室的一個實施例的截面圖；
[0009] 圖2圖示基板支撐組件的一個實施例的分解圖；
[0010]圖3圖示基板支撐組件的一個實施例的側視圖；
[0011] 圖4圖示基板支撐件的一個實施例的分解側視圖；
[0012] 圖5圖示用于制造靜電夾盤的工藝的一個實施例；
[0013] 圖6圖示用于制造靜電夾盤的工藝的另一實施例；
[0014] 圖7圖示用于執(zhí)行金屬接合工藝的工藝的一個實施例；
[0015] 圖8圖示用于制造具有預先形成巧特征結構的反應性巧的工藝的一個實施例；
[0016] 圖9A圖示納米級金屬層至具有表面特征結構的模板上的沉積；
[0017] 圖9B圖示具有預先形成巧特征結構的反應性巧片；
[0018] 圖10A圖示納米級金屬層至不平坦模板上的沉積；
[001引圖10B圖示不平坦反應性巧片；及
[0020] 圖11圖示互鎖的反應性巧片。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明的實施例提供一種基板支撐組件（例如，靜電夾盤），該基板支撐組件具有 形成在基板支撐組件的陶瓷主體上方的保護層。保護層可提供抗等離子體腐蝕性W用于陶 瓷主體的保護。保護層可為使用納米接合技術金屬接合至陶瓷主體的整體燒結陶瓷制品 (例如，陶瓷晶圓）。各種接合材料（諸如，In、Sn、Ag、Au、化及其合金）可與反應性巧一 起使用。
[0022] 在一個實施例中，陶瓷主體是整體燒結陶瓷主體（例如，另一陶瓷晶圓）。當陶瓷 主體不包括夾持電極時，金屬接合可用作靜電夾盤的夾持電極。陶瓷主體可另外通過另一 金屬接合而金屬接合至導熱基底。導熱基底可包括加熱元件W及可用于通過使液體流動 W加熱及/或冷卻來調節(jié)溫度的通道。在導熱基底與陶瓷主體之間的金屬接合提供良好 的熱接觸，且使得導熱基底能夠在處理期間加熱及冷卻陶瓷主體、保護層及由靜電夾盤固 持的任一基板。實施例提供可比制造習知靜電夾盤便宜4倍（4x)的靜電夾盤。此外，實 施例提供可快速調整溫度且為抗等離子體的靜電夾盤?？煽焖偌訜峄蚶鋮s靜電夾盤及正 被支撐的基板，在一些實施例中賦能2°C/s或更快的溫度改變。此舉使得靜電夾盤能夠用 于多步驟工藝中，在該多步驟工藝中，例如，晶圓可在20-30°C下被處理且隨后被快速升溫 至80-90°C用于進一步處理。本文所述的實施例可用于含魄（Columbic)靜電夾持應用及 JohnsonRaybek夾持應用兩者。
[0023] 在另一實施例中，制造具有預先形成表面特征結構的反應性巧?？赏ㄟ^使兩種反 應性材料（諸如，侶及鑲）的交替納米級層沉積至具有表面特征結構的模板上來制造反應 性巧。模板的表面特征結構可對應于反應性巧將用于接合的一或更多個基板的表面特征結 構。舉例而言，若一或更多個基板在基板中具有孔洞，則模板可具有對應于孔洞的臺階。此 等臺階可致使形成在模板上的反應性巧具有對應于基板中的孔洞的預先形成孔洞。
[0024] 圖1是具有基板支撐組件148設置在半導體處理腔室100中的半導體處理腔室 100的一個實施例的截面圖?；逯谓M件148具有已金屬接合至基板支撐組件148的陶 瓷主體的整體陶瓷的保護層136。金屬接合可包括金屬的組合，諸如銅、錫、侶、鑲及一或更 多種額外金屬（例如，金或銀）的組合。下文更詳細地描述金屬接合工藝。
[00巧]保護層可為整體陶瓷（例如，陶瓷晶圓），諸如Yg化（氧化錠（yttria/Vttrium oxide))、Y4AI2O9(YAM)、Al2〇3(氧化侶）、Y3A1s〇i2(YAG)、YAIO3(YAP)、石英、SiC(碳化娃）、 SisN4(氮化娃（siliconnihide))、娃侶氮氧化物（Sialon)、AlN(氮化侶）、A10N(氮氧化 侶）、Ti〇2(二氧化鐵）、Zr〇2(二氧化錯）、TiC(碳化鐵）、ZrC(碳化錯）、TiN(氮化鐵）、 TiCN(碳氮化鐵）、Y203穩(wěn)定化ZrOs^S幻等。保護層亦可為陶瓷復合材料，諸如分散在Al2〇3 基材中的Y3Als〇i2、Y2〇3-Zr〇2固溶體或SiC-Si3N4固溶體。保護層亦可為包括含有固溶體的 氧化錠（yttriumoxide)(亦稱為氧化錠（yttria)及Y2O3)的陶瓷復合材料。舉例而言，保 護層可為由化合物Y4AI2化(YAM)及固溶體Y2-xZrx〇3(Y2〇3-Zr化固溶體）組成的陶瓷復合材 料。應注意，純氧化錠W及含有固溶體的氧化錠可滲雜有Zr化、Al2〇3、Si化、B2〇3、Er2〇3、Nd2〇3、 佩2〇5、Ce〇2、Sm2〇3、孔2〇3或其他氧化物的一或更多者。亦應注意，可使用純氮化侶W及具有 Zr〇2、AI2O3、Si〇2、B203、化2〇3、炯2〇3、佩2〇5、Ce〇2、Sm2〇3、孔2〇3或其他氧化物的一或更多者的 滲雜氮化侶?；蛘?，保護層可為藍寶石或MgAlON。
[0026] 保護層可為由陶瓷粉末或陶瓷粉末的混合物產生的燒結陶瓷制品。舉例而言，陶 瓷復合材料可由Y2化粉末、ZrO2粉末及Al2〇3粉末的混合物產生。陶瓷復合材料可包括在 50-75莫耳％的范圍內的Y203、在10-30莫耳％的范圍內的Zr〇2及在10-30莫耳％的范圍內 的Al2〇3。在一個實施例中，HPM陶瓷復合材料含有約77%Y203、15%Zr〇2及8%A12〇3。在 另一實施例中，陶瓷復合材料含有約63%Y203、23%Zr〇2及14%Al2〇3。在另一實施例中， HPM陶瓷復合材料含有約55%Y2化、20%Zr〇2及25%A12〇3。相對百分比可為莫耳比。舉例 而言，HPM陶瓷復合材料可含有77莫耳％Y203、15莫耳％Zr〇2及8莫耳％A12〇3。此等陶瓷 粉末的其他分散亦可用于陶瓷復合材料。
[0027] 處理腔室100包括腔室主體102及封閉內部體積106的蓋104。腔室主體102可 由侶、不誘鋼或其他適合材料制造。腔室主體102大體包括側壁108及底部110。外襯116 可鄰近側壁108設置W保護腔室主體102。外襯116可制造及/或涂布有抗等離子體材料 或抗含面素氣體材料。在一個實施例中，外襯116由氧化侶制造。在另一實施例中，外襯 116是用氧化錠、錠合金或錠合金氧化物制造或涂布有氧化錠、錠合金或錠合金氧化物。
[0028] 排氣口 126可界定在腔室主體102中，且可使內部體積106禪接至累系統(tǒng)128。累 系統(tǒng)128可包括用于排空及調節(jié)處理腔室100的內部體積106的壓力的一或更多個累及節(jié) 流閥。
[0029] 蓋104可支撐在腔室主體102的側壁108上。蓋104可打開W允許接觸處理腔室 100的內部體積106,且蓋104可在關閉時提供對處理腔室100的密封。氣體控制板158可 禪接至處理腔室100W經(jīng)由作為蓋104的一部分的氣體分配組件130而提供處理氣體及/ 或清洗氣體到內部體積106?？蒞用于在處理腔室中處理的處理氣體的實例包括含面素氣 體（諸如，〔2。6、5。6、51(：14、皿1'、^3、〔。4、(：邸3、邸2。3、(：12及51。4等）^及其他氣體（諸如， 〇2或N2〇)。載氣的實例包括N2、He、Ar及對于處理氣體為惰性的其他氣體（例如，非反應性 氣體）。氣體分配組件130在氣體分配組件130的下游表面上可具有多個孔132W將氣流 導引至基