CN112908919A - 静电吸盘装置及包括该静电吸盘装置的等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置，其包括静电吸盘及基座。静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，多孔塞的靠近冷却气体孔的一侧设置第一凹部，聚合物材料填充第一凹部及粘合多孔塞和冷却通道的内壁。本发明通过在冷却气体孔对应基座的侧壁所形成凹部填充聚合物材料，以实现极大地提高短期制造可靠性和长期化学侵蚀的可靠性，从而防止冷却气体孔和/或容纳升降销的通孔过早产生电压击穿现象。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域的装置，特别涉及一种用以吸附晶圆的静电吸盘装置以及包括该静电吸盘装置的等离子体处理装置。
背景技术
在半导体制造过程中，多以静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置作为支撑和吸附晶圆等工件的媒介，因此静电吸盘装置的品质及寿命极为重要。
ESC装置是反应离子蚀刻机中最关键的部件之一。该技术的进步需要更高的功率、更高的偏置电压和/或更高的温度。这些不断增加的苛刻条件将增加引发点燃等离子体、电压击穿或电弧放电的可能性，这将导致ESC装置的损坏，甚至可能会产生该部件的灾难性故障。而，为了防止电弧放电，现今已应用了各种方法来减少在ESC装置中点燃等离子体的可能性，并且在仍可能点燃等离子体的情况下也增强了对击穿电压的抵抗力。
其中，氦气孔和容纳升降销的通孔是ESC装置中的两个关键区域。由于潜在的暴露金属接地路径或弱击穿电阻，氦气孔和容纳升降销的通孔的孔壁以及ESC装置中的ESC和基座之间结合处易受等离子点燃和电压击穿的影响。对于这些孔，可以应用氧化铝涂层和多孔陶瓷以避免大空腔，并且覆盖非介电的金属ESC基座以防止电压击穿。
然，由于制造精度或缺陷限制(例如等离子喷涂氧化铝涂层上的缺陷，或是反复的热膨胀和温度循环后的收缩引起的氧化铝涂层处的微裂纹)，以及长时间使用后，对材料产生侵蚀，导致上述所提到的方式仍无法有效解决现有问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置，用以解决前述背景技术中所面临的问题。
为了达到上述目的，本发明的第一技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，多孔塞的靠近冷却气体孔的一侧具有第一凹部，使得多孔塞与冷却通道的内壁形成间隙，第一凹部填充聚合物材料，聚合物材料与多孔塞和冷却通道的内壁粘合。
优选地，基座对应静电吸盘的一面可具有氧化铝涂层，聚合物材料与多孔塞、冷却通道的内壁以及氧化铝涂层的侧面粘合。
优选地，静电吸盘与基座之间可通过硅系树脂连结。
优选地，聚合物材料可为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。
优选地，第一凹部具有上端部分和下端部分，下端部分的截面面积小于上端部分的截面面积。
为了达到上述目的，本发明的第二技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，冷却通道的靠近冷却气体孔的一端具有第二凹部，第二凹部填充有聚合物材料，聚合物材料与多孔塞以及冷却通道的第二凹部的内壁粘合。
为了达到上述目的，本发明的第三技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘具有贯通静电吸盘的第一通孔，基座具有连通第一通孔的第二通孔，在第二通孔中设置护套，护套的靠近第一通孔的一侧具有第三凹部，使得护套与第二通孔的内壁形成间隙，第三凹部填充有聚合物材料，聚合物材料与护套和第二通孔的内壁粘合。
优选地，基座对应静电吸盘的一面具有氧化铝涂层，聚合物材料与护套、第二通孔的内壁粘合以及氧化铝涂层的侧面粘合。
优选地，静电吸盘与基座之间通过硅系树脂连结。
优选地，聚合物材料为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。
优选地，第三凹部具有上端部分和下端部分，下端部分的截面面积小于上端部分的截面面积。
优选地，在第一通孔和第二通孔中设置有升降销。
为了达到上述目的，本发明的第四技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，所述静电吸盘具有贯通所述静电吸盘的第一通孔，所述基座具有连通所述第一通孔的第二通孔，在第二通孔中设置护套，第二通孔的靠近第一通孔的一端具有第四凹部，所述第四凹部填充有聚合物材料，所述聚合物材料与护套以及第四通孔的第四凹部的内壁粘合。
本发明的第五技术方案是提供一种等离子体处理装置，其包括：真空反应腔；进气装置，所述进气装置设置在所述真空反应腔的顶部，用于向所述真空反应腔内提供反应气体；以及如上述的静电吸盘装置。
与现有技术相比，本发明通过在冷却气体孔和/或容纳升降销的通孔对应基座的侧壁所形成凹部填充聚合物材料，以实现极大地提高短期制造可靠性和长期化学侵蚀可靠性，从而达到防止冷却气体孔和/或容纳升降销的通孔过早产生电压击穿(voltagebreakdown)现象的目的。
附图说明
图1是本发明的静电吸盘装置的第一实施例的剖面图；
图2是本发明的静电吸盘装置的第二实施例的剖面图；
图3是本发明的静电吸盘装置的第三实施例的剖面图；
图4是本发明的静电吸盘装置的第四实施例的剖面图；
图5是本发明的静电吸盘装置的第五实施例的剖面图；
图6是本发明的静电吸盘装置的第六实施例的剖面图；
图7是本发明的静电吸盘装置的第七实施例的剖面图；
图8是本发明的静电吸盘装置的第八实施例的剖面图。
具体实施方式
为利了解本发明的特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施方式的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书的用途，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。
〈第一实施例〉
请参阅图1，其为本发明的静电吸盘装置的第一实施例的剖面图。如图所示，本发明的第一实施例是提供一种静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置100，静电吸盘装置100包括了静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的冷却气体孔130，基座120具有与冷却气体孔130相对应的冷却通道160，在冷却通道160的靠近冷却气体孔130的一端设置多孔塞150，多孔塞150的靠近冷却气体孔130一侧设置第一凹部131以与冷却通道160的内壁形成间隙，在第一凹部131中填充聚合物材料101，聚合物材料粘合多孔塞150和冷却通道160的内壁。其中，本实施例的第一凹部131为垂直多孔塞150的沟槽。
如图1所示，在多孔塞150的第一凹部131内设置聚合物材料101，其与冷却通道160的内壁粘合，能有效地保护冷却通道160的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
上述的静电吸盘装置110优选为具有耐热性的陶瓷所构成，陶瓷可选自氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、赛隆(Sialon)、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)的1种所构成的陶瓷，或是含有2种以上的复合陶瓷。
进一步，静电吸盘装置110的上表面侧为载置晶圆的静电吸附面，故优选为选择介电常数高的材质，且为相对于静电吸附的晶圆不会成为杂质。
上述的冷却气体孔130的数量可为若干个，而基座120中具有对应冷却气体孔130的冷却气体通道，冷却气体通道连通冷却气体孔130并连接冷却气体供应端。
进一步地，从基座120侧朝向载置于静电吸盘装置110上的晶圆供给冷却用气体，并将晶圆冷却至既定温度并保持所述温度；例如，将晶圆保持在足够低的温度以防止光阻燃烧。其中，冷却用气体即为热传导气体，优选地为氦(Helium)。
而，在传送冷却用气体的过程中可以控制传送的压力以增进静电吸盘装置110与晶圆间的热传递。
另一方面，静电吸盘装置110与晶圆之间的缝隙可通过冷却气体孔130输出冷却气体而予以填充，以增进静电吸盘装置110与晶圆间的热传递。
进一步地，冷却气体孔130的孔壁可具有绝缘层，从而达到隔热状态，进而静电吸盘装置110及基座120不易受到冷却用气体的温度的影响。
更详细地说，基座120对应静电吸盘的一面需减少与等离子体接触，进而需要形成绝缘膜，优选地可具有氧化铝涂层121。在具有氧化铝涂层121的情况下，聚合物材料101与多孔塞150、冷却通道160的内壁以及氧化铝涂层121的侧面粘合。因此，聚合物材料101能进一步保护氧化铝涂层121免受电弧放电的破坏。
而，静电吸盘装置110与基座120之间的粘合优选以相对于等离子体或自由基具有耐久性且具有可挠性的有机系树脂，就有机系树脂而言，优选为通过加热使液状树脂硬化的硬化性树脂。
进一步地，就所述硬化性树脂而言，可列举丙烯酸系树脂、硅系树脂、环氧系树脂等。尤其当使用氧系等离子体时，优选为相对于氧系等离子体具有耐等离子体性的硅系树脂。
而，该硅系树脂为耐热性及弹性良好的树脂，且具有硅氧烷键(Si-O-Si)的硅化合物。静电吸盘装置110与基座120之间优选为通过硅系树脂122进行连结。
进一步地，冷却气体孔130中对应基座120可设置介电元件，其优选由介电常数低的材料所组成，例如：塑胶(例如：聚二醚酮)或陶瓷(例如：氧化铝)。
而，聚合物材料101可为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。尤其当使用氧系等离子体时，优选相对于氧系等离子体具有耐电浆性地硅的树脂。
〈第二实施例〉
请参阅图2，其为本发明的静电吸盘装置的第二实施例的剖面图。如图所示，本发明的第二实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的冷却气体孔130，基座120具有与冷却气体孔130相对应的冷却通道160，在冷却通道160的靠近冷却气体孔130的一端设置多孔塞150，多孔塞150的靠近冷却气体孔130一侧设置第一凹部131以与冷却通道160的内壁形成间隙，在第一凹部131填充聚合物材料101，聚合物材料粘合多孔塞150和冷却通道160的内壁。其中，本实施例的第一凹部131为垂直多孔塞150的沟槽，且相邻第一凹部131形成另一个凹部132，凹部132同样填充聚合物材料101。
如图2所示，在多孔塞150的第一凹部131及凹部132内设置聚合物材料101，其与冷却通道160的内壁及静电吸盘装置110的侧面粘合，能有效地保护冷却通道160的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
〈第三实施例〉
请参阅图3，其为本发明的静电吸盘装置的第三实施例的剖面图。如图所示，本发明的第三实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的冷却气体孔130，基座120具有与冷却气体孔130相对应的冷却通道160，在冷却通道的靠近冷却气体孔130的一端设置多孔塞150，多孔塞150的靠近冷却气体孔130一侧设置第一凹部131以与冷却通道的内壁形成间隙，第一凹部131填充聚合物材料101，聚合物材料粘合多孔塞150和冷却通道160的内壁。其中，本实施例的第一凹部131为垂直多孔塞150的沟槽，第一凹部131的下端截面面积小于上端截面面积。
如图3所示，在多孔塞150的第一凹部131内设置聚合物材料101，其与冷却通道160的内壁粘合，能有效地保护冷却通道160的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
〈第四实施例〉
请参阅图4，其为本发明的静电吸盘装置的第四实施例的剖面图。如图所示，本发明的第四实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的冷却气体孔130，基座120具有与冷却气体孔130相对应的冷却通道160，在冷却通道160的靠近冷却气体孔130的一端设置多孔塞150，冷却通道160的靠近冷却气体孔130一侧设置第二凹部133以与冷却通道160的内壁形成间隙，在第二凹部133中填充聚合物材料101，聚合物材料粘合多孔塞150和冷却通道160的内壁。其中，本实施例的第二凹部133为垂直多孔塞150的沟槽。
如图4所示，在冷却通道160的第二凹部133内设置聚合物材料101，其与冷却通道160的内壁粘合，能有效地保护冷却通道160的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
〈第五实施例〉
请参阅图5，其为本发明的静电吸盘装置的第五实施例的剖面图。如图所示，本发明的第五实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的第一通孔140，具有连通第一通孔140的第二通孔170，在第二通孔170中设置护套180，护套180的靠近第一通孔140的一侧具有第三凹部171，使得护套180与第二通孔170的内壁形成间隙，第三凹部171填充有聚合物材料101，聚合物材料101与护套180和第二通孔170的内壁粘合。其中，本实施例的第三凹部171为垂直护套180的沟槽，且在第一通孔140和第二通孔170中设置有升降销。
如图5所示，在护套180的第三凹部171内设置聚合物材料101，其与第二通孔170的内壁粘合，能有效地保护第二通孔170的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
上述的静电吸盘装置110优选为具有耐热性的陶瓷所构成，陶瓷可选自氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、赛隆(Sialon)、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)的1种所构成的陶瓷，或是含有2种以上的复合陶瓷。
进一步静电吸盘装置110的上表面侧为载置晶圆的静电吸附面，故优选为选择介电常数高的材质，且为相对于静电吸附的晶圆不会成为杂质。
上述的第一通孔140的数量可为若干个，而基座120中对应第一通孔140可具有第二通孔170。第一通孔140和第二通孔170贯通连接，其中设置有升降销用于抬升或降低静电吸盘装置110上方的基片，即第一通孔140和第二通孔170中容纳有升降销。
更详细地说，基座120对应静电吸盘装置110的一面需减少与等离子体接触，进而需要形成绝缘膜，优选地可具有氧化铝涂层121。在具有氧化铝涂层121的情况下，聚合物材料101与护套180、第二通孔170的内壁以及氧化铝涂层121的侧面粘合。因此，聚合物材料101能进一步保护氧化铝涂层121免受电弧放电的破坏。
而，静电吸盘装置110与基座120之间的粘合优选以相对于等离子体或自由基具有耐久性且具有可挠性的有机系树脂，就有机系树脂而言，优选为通过加热使液状树脂硬化的硬化性树脂。
进一步地，就所述硬化性树脂而言，可列举丙烯酸系树脂、硅系树脂、环氧系树脂等。尤其当使用氧系电浆时，优选为相对于氧系电浆具有耐电浆性的硅系树脂。
而，该硅系树脂为耐热性及弹性佳的树脂，且具有硅氧烷键(Si-O-Si)的硅化合物。静电吸盘装置110与基座120之间优选为通过硅系树脂122进行连结。
而，护套180是介电元件，其优选由介电常数低的材料所组成，例如：塑胶(例如：聚二醚酮)或陶瓷(例如：氧化铝)。
而，聚合物材料101可为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。尤其当使用氧系等离子体时，优选相对于氧系电浆具有耐电浆性地硅系树脂。
〈第六实施例〉
请参阅图6，其为本发明的静电吸盘装置的第六实施例的剖面图。如图所示，本发明的第六实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的第一通孔140，具有连通第一通孔140的第二通孔170，在第二通孔170中设置护套180，护套180的靠近第一通孔140的一侧具有第三凹部171，使得护套180与第二通孔170的内壁形成间隙，第三凹部171填充有聚合物材料101，聚合物材料101与护套180和第二通孔170的内壁粘合。其中，本实施例的第三凹部171为垂直护套180的沟槽，且相邻第三凹部171形成另一个凹部172，凹部172同样填充聚合物材料101。
如图6所示，在护套180的第三凹部171及凹部172内设置聚合物材料101，其与第二通孔170的内壁及静电吸盘装置110的侧面粘合，能有效地保护第二通孔170的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
〈第七实施例〉
请参阅图7，其为本发明的静电吸盘装置的第七实施例的剖面图。如图所示，本发明的第七实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的第一通孔140，具有连通第一通孔140的第二通孔170，在第二通孔170中设置护套180，护套180的靠近第一通孔140的一侧具有第三凹部171，使得护套180与第二通孔170的内壁形成间隙，第三凹部171填充有聚合物材料101，聚合物材料101与护套180和第二通孔170的内壁粘合。其中，本实施例的第三凹部171为垂直护套180的沟槽，第三凹部171的下端截面面积小于上端截面面积。
如图7所示，在护套180的第三凹部171内设置聚合物材料101，其与第二通孔170的内壁粘合，能有效地保护第二通孔170的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。
〈第八实施例〉
请参阅图8，其为本发明的静电吸盘装置的第八实施例的剖面图。如图所示，本发明的第八实施例是提供一种静电吸盘装置100，包括静电吸盘装置110及基座120。
而，静电吸盘装置110具有上表面和下表面，静电吸盘装置110的上表面用以吸附晶圆。基座120的上表面与静电吸盘装置110的下表面连结，静电吸盘装置110中具有贯通静电吸盘装置110的第一通孔140，具有连通第一通孔140的第二通孔170，在第二通孔170中设置护套180，第二通孔170的靠近第一通孔140的一侧具有第四凹部173，使得护套180与第二通孔170的内壁形成间隙，第四凹部173填充有聚合物材料101，聚合物材料101与护套180和第二通孔170的内壁粘合。其中，本实施例的第四凹部173为垂直护套180的沟槽。
如图8所示，在第二通孔170的第四凹部173内设置聚合物材料101，其与第二通孔170的内壁粘合，能有效地保护第二通孔170的内壁和基座120与静电吸盘装置110之间的结合处，防止这些区域受到电弧放电以及等离子体腐蚀的影响。与现有技术相比，本发明通过在冷却气体孔130和/或第一通孔140对应基座120的侧壁所形成凹部填充聚合物材料101，以实现极大地提高短期制造可靠性和长期化学侵蚀可靠性，从而达到防止冷却气体孔130和/或第一通孔140过早产生电压击穿现象的目的。
本发明为ESC中的冷却孔和容纳升降销的通孔提供额外的增强保护，防止电压击穿。通过这种设计结构，符合机械要求和符合化学要求的硅胶粘接材料将完全覆盖孔边缘。这将大大提高短期制造可靠性和长期化学侵蚀的可靠性，防止产生电压击穿的现象。
本申请的实施例还提供一种等离子体处理装置，包括：真空反应腔；进气装置，所述进气装置设置在所述真空反应腔的顶部，用于向所述真空反应腔内提供反应气体；以及前述的静电吸盘装置。静电吸盘装置可以参考以上实施例的描述，在此不做赘述。可以理解的是，当等离子体处理装置进行基片处理时，该静电吸盘装置能有效抵抗在冷却通道以及容纳升降销的通孔中产生的电压击穿或电弧放电
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (15)
1.一种静电吸盘装置，其特征在于，包括：
静电吸盘，具有上表面和下表面，所述静电吸盘的上表面用以吸附晶圆；以及
基座，所述基座的上表面与所述静电吸盘的下表面连结，所述静电吸盘中具有贯通所述静电吸盘的冷却气体孔，所述基座具有与所述冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，所述多孔塞的靠近冷却气体孔的一侧具有第一凹部，使得多孔塞与冷却通道的内壁形成间隙，所述第一凹部填充有聚合物材料，所述聚合物材料与多孔塞和冷却通道的内壁粘合。
2.如权利要求1所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述基座对应所述静电吸盘的一面具有氧化铝涂层，所述聚合物材料与多孔塞、冷却通道的内壁以及氧化铝涂层的侧面粘合。
3.如权利要求1所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述静电吸盘与所述基座之间通过硅系树脂连结。
4.如权利要求1所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述聚合物材料为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。
5.如权利要求1所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述第一凹部具有上端部分和下端部分，下端部分的截面面积小于上端部分的截面面积。
6.一种静电吸盘装置，其特征在于，包括：
静电吸盘，具有上表面和下表面，所述静电吸盘的上表面用以吸附晶圆；以及
基座，所述基座的上表面与所述静电吸盘的下表面连结，所述静电吸盘中具有贯通所述静电吸盘的冷却气体孔，所述基座具有与所述冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，冷却通道的靠近冷却气体孔的一端具有第二凹部，所述第二凹部填充有聚合物材料，所述聚合物材料与多孔塞以及冷却通道的第二凹部的内壁粘合。
7.一种静电吸盘装置，其特征在于，包括：
静电吸盘，具有上表面和下表面，所述静电吸盘的上表面用以吸附晶圆；以及
基座，所述基座的上表面与所述静电吸盘的下表面连结，所述静电吸盘具有贯通所述静电吸盘的第一通孔，所述基座具有连通所述第一通孔的第二通孔，在第二通孔中设置护套，所述护套的靠近第一通孔的一侧具有第三凹部，使得护套与第二通孔的内壁形成间隙，所述第三凹部填充有聚合物材料，所述聚合物材料与护套和第二通孔的内壁粘合。
8.如权利要求7所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述基座对应所述静电吸盘的一面具有氧化铝涂层。
9.如权利要求7所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述静电吸盘与所述基座之间通过硅系树脂连结。
10.如权利要求7所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述聚合物材料为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。
11.如权利要求7所述的静电吸盘装置，其特征在于，所述第三凹部具有上端部分和下端部分，下端部分的截面面积小于上端部分的截面面积。
12.如权利要求7所述的静电吸盘装置，其特征在于，在所述第一通孔和所述第二通孔中设置有升降销。
13.一种静电吸盘装置，其特征在于，包括：
静电吸盘，具有上表面和下表面，所述静电吸盘的上表面用以吸附晶圆；以及
基座，所述基座的上表面与所述静电吸盘的下表面连结，所述静电吸盘具有贯通所述静电吸盘的第一通孔，所述基座具有连通所述第一通孔的第二通孔，在第二通孔中设置护套，第二通孔的靠近第一通孔的一端具有第四凹部，所述第四凹部填充有聚合物材料，所述聚合物材料与护套以及第四通孔的第四凹部的内壁粘合。
14.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
真空反应腔；
进气装置，其设置在所述真空反应腔的顶部，用于向所述真空反应腔内提供反应气体；以及
如权利要求1-13中任一项所述的静电吸盘装置。
15.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置是电容耦合等离子体处理装置或电感耦合等离子体处理装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023114028A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Applied Materials, Inc. | Wafer to baseplate arc prevention using textured dielectric |
| WO2024072777A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Applied Materials, Inc. | Large diameter porous plug for argon delivery and two stage soft chucking method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023101194A (ja) * | 2022-01-07 | 2023-07-20 | 日本碍子株式会社 | 半導体製造装置用部材 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6108189A (en) * | 1996-04-26 | 2000-08-22 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having improved gas conduits |
| JP2009065133A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-03-26 | Applied Materials Inc | プラズマ侵入及びアーキングを減少させた静電チャックを準備するための方法及び装置 |
| CN101425474A (zh) * | 2007-07-31 | 2009-05-06 | 应用材料公司 | 提供减小等离子体穿透和电弧的静电夹盘的方法和设备 |
| CN101533798A (zh) * | 2008-03-11 | 2009-09-16 | 日本碍子株式会社 | 静电吸盘 |
| US20090230636A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck |
| US20100326602A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Intevac, Inc. | Electrostatic chuck |
| JP2013232641A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Ngk Insulators Ltd | 半導体製造装置用部材 |
| CN108649012A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-12 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置 |
| CN109037096A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 三星电子株式会社 | 静电吸盘、等离子体处理装置及制造半导体器件的方法 |
| CN109219873A (zh) * | 2016-06-07 | 2019-01-15 | 应用材料公司 | 具有气体孔中的孔径减小的插塞的高功率静电卡盘 |
| US20190287840A1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck |
| CN110337714A (zh) * | 2017-02-22 | 2019-10-15 | 朗姆研究公司 | 用以减少电弧的氦气插塞设计 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10008404B2 (en) * | 2014-10-17 | 2018-06-26 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck assembly for high temperature processes |
| US10249526B2 (en) * | 2016-03-04 | 2019-04-02 | Applied Materials, Inc. | Substrate support assembly for high temperature processes |
| US20180337026A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Applied Materials, Inc. | Erosion resistant atomic layer deposition coatings |
| US10688750B2 (en) * | 2017-10-03 | 2020-06-23 | Applied Materials, Inc. | Bonding structure of E chuck to aluminum base configuration |
| US10847402B2 (en) * | 2018-04-02 | 2020-11-24 | Applied Materials, Inc. | Bond protection around porous plugs |
-
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Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6108189A (en) * | 1996-04-26 | 2000-08-22 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having improved gas conduits |
| US20020135969A1 (en) * | 1996-04-26 | 2002-09-26 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having composite dielectric layer and method of manufacture |
| JP2009065133A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-03-26 | Applied Materials Inc | プラズマ侵入及びアーキングを減少させた静電チャックを準備するための方法及び装置 |
| CN101425474A (zh) * | 2007-07-31 | 2009-05-06 | 应用材料公司 | 提供减小等离子体穿透和电弧的静电夹盘的方法和设备 |
| CN101533798A (zh) * | 2008-03-11 | 2009-09-16 | 日本碍子株式会社 | 静电吸盘 |
| US20090230636A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck |
| US20100326602A1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-12-30 | Intevac, Inc. | Electrostatic chuck |
| JP2013232641A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Ngk Insulators Ltd | 半導体製造装置用部材 |
| CN109219873A (zh) * | 2016-06-07 | 2019-01-15 | 应用材料公司 | 具有气体孔中的孔径减小的插塞的高功率静电卡盘 |
| CN110337714A (zh) * | 2017-02-22 | 2019-10-15 | 朗姆研究公司 | 用以减少电弧的氦气插塞设计 |
| CN109037096A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 三星电子株式会社 | 静电吸盘、等离子体处理装置及制造半导体器件的方法 |
| US20190287840A1 (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck |
| CN110277343A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | Toto株式会社 | 静电吸盘 |
| CN108649012A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-12 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023114028A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Applied Materials, Inc. | Wafer to baseplate arc prevention using textured dielectric |
| WO2024072777A1 (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | Applied Materials, Inc. | Large diameter porous plug for argon delivery and two stage soft chucking method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| TW202123306A (zh) | 2021-06-16 |
| TWI827892B (zh) | 2024-01-01 |
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| JP2006332675A (ja) | ウエハー保持体及び半導体製造装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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