專利名稱：可降低污染物的襯底傳送及支撐系統(tǒng)的制作方法
200810126913.2
說明書
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可降低污染物的襯底傳送及支撐系統(tǒng)
本申請(qǐng)是在2005年2月23日提交的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2005/005672的分 案申請(qǐng)，其國(guó)際公布號(hào)WO2005/083752進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的日期為2006年 08月23日，申請(qǐng)?zhí)枮?00580005773.8，其發(fā)明名稱為"可降低污染物的襯 底傳送及支撐系統(tǒng)"。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的具體實(shí)施例涉及在處理腔室中運(yùn)送與支撐襯底中使用的組件。 CPU、顯示器及內(nèi)存的電子電路的制造是在一處理腔室中通過在一襯底上
沉積或形成材料，然后選擇性地蝕刻該材料來進(jìn)行。該襯底包括半導(dǎo)體晶片及
介電板。該襯底材料是通過例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、 氧化、氮化及離子植入等工藝來進(jìn)行沉積或形成。然后該襯底材料即被蝕刻以 限定電子電路線、引線孔及其它襯底上的特征。 一個(gè)典型的處理腔室具有一包 覆壁，其包覆了一襯底支撐件、氣體分配器及排氣口，也亦可包含一氣體激發(fā) 器，通過射頻(RF)或微波能量向腔室內(nèi)的處理氣體供給能量。
運(yùn)送及支撐結(jié)構(gòu)的接觸表面在一典型的工藝循環(huán)中的運(yùn)送及支撐期間會(huì) 接觸到該襯底?；旧希?一襯底從一裝載腔室中的卡匣中的襯底堆中運(yùn)送到由 一機(jī)械手臂所操作的一運(yùn)送葉片上的一處理腔室。所運(yùn)送的襯底置于一組升舉 柱上，其透過在一襯底支撐件中的孔洞來降低，使該襯底的背面可靠到一襯底 支撐件的接收表面上。該襯底支撐件可包括一臺(tái)座、 一具有一真空口來將該襯 底吸往下方的真空吸盤、或一靜電吸盤，該靜電吸盤包含有覆蓋一電極的介電 質(zhì)，所述電極上施加有一電壓以產(chǎn)生靜電力來夾持該襯底。在一些工藝中，該 襯底初始時(shí)被運(yùn)送，并安置于一排氣加熱器板上以將該襯底排氣。該襯底亦可 傳送到一冷卻臺(tái)座來在快速熱處理或其它高溫工藝之后冷卻該襯底。亦可使用 遮板盤片以在該襯底并未夾持在該支撐件上時(shí)保護(hù)-一襯底支撐件的接收表面。
直接或間接地接觸該襯底的該接觸表面會(huì)由于污染物微粒而污染了該襯 底表面。舉例而言， 一襯底支撐件臺(tái)座、冷卻板或排氣加熱器的不銹鋼表面會(huì)
在該襯底的背部表面上留下微量的鐵、鉻或銅。涂覆有鎳的機(jī)械手臂葉片亦會(huì) 在其用來升舉或運(yùn)送該襯底時(shí)，由于殘留的鎳顆粒而污染該襯底。同樣地，鋁 臺(tái)座會(huì)在一襯底的背部表面上留下鋁的微粒。雖然微粒污染物通常會(huì)沉積在該 襯底的無(wú)活性的背部表面上，但它們會(huì)在后續(xù)的高溫退火工藝中擴(kuò)散到具活性 的前方側(cè)，而造成于該襯底上所形成的電路或顯示器的短路或失效。該襯底的 背部邊緣由于運(yùn)送組件(像是機(jī)械手臂輸送葉片及提升組件)的背部邊緣的磨 耗而具有相當(dāng)多的污染物顆粒。這些污染物亦會(huì)從襯底剝落下來，并落到其它 襯底上造成污染。這些污染物最終會(huì)降低由該襯底所得到的電路或顯示器的有 效良品率。
因此，需要降低該襯底背面的污染物來增加襯底良品率及工藝效率。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面中， 一種襯底支撐件，具有支撐結(jié)構(gòu)以及在支撐結(jié)構(gòu)上的具有碳
氫網(wǎng)絡(luò)的涂覆。該涂覆的接觸表面的摩擦系數(shù)小于約0.3，而其硬度至少約為 8 Gpa。該涂覆的接觸表面能夠降低接觸到該接觸表面的襯底的腐蝕及污染。 在一方面中，該襯底支撐件具有覆蓋一電極的介電質(zhì)及在該介電質(zhì)上的多個(gè)臺(tái) 面。該臺(tái)面具有在一鈦層上的類金剛石材料的涂覆。
在另一方面中， 一襯底支撐件具有一包含一陶瓷接觸表面的支撐結(jié)構(gòu)。該 陶瓷接觸表面具有小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬的金屬濃度水平，以降 低該襯底的污染。
在又另一個(gè)方面中，一襯底熱交換臺(tái)座具有包含一類金剛石材料的涂覆的 支撐結(jié)構(gòu)。該熱交換臺(tái)座在該支撐結(jié)構(gòu)中具有一熱交換器，其能夠加熱或冷卻 一襯底。
在又另一方面中，該熱交換臺(tái)座包含一具有硅的碳化物的涂覆的支撐結(jié) 構(gòu)。該涂覆具有一接觸表面，其金屬污染物濃度水平小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。該接觸表面即可降低該襯底的污染。該熱交換臺(tái)座還在該 支撐結(jié)構(gòu)中具有一熱交換器，其能夠加熱或冷卻該襯底。
在又另一方面中，該熱交換臺(tái)座包含一具有硅的氮化物的涂覆的支撐結(jié) 構(gòu)。該涂覆具有一接觸表面，其金屬污染物濃度水平小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。該接觸表面即可降低該襯底的污染。該熱交換臺(tái)座還在該
支撐結(jié)構(gòu)中具有一熱交換器，該熱交換器能夠加熱或冷卻該襯底。
在另一方面中， 一個(gè)遮板可抑制材料沉積在一襯底支撐件的表面上并降低 摩擦污染，其具有覆蓋至少該支撐件表面一部份的一金屬盤片。該盤片具有--下表面，其具有一類金剛石材料的涂覆，其摩擦系數(shù)小于約0.3，而其硬度至
少約為8Gpa。該涂覆在當(dāng)該下表面接觸該支撐件表面時(shí)，能夠降低由于金屬
微粒造成的支撐件表面的污染。
在另一方面中， 一個(gè)遮板可抑制材料沉積在一襯底支撐件的表面上并降低 摩擦污染，其具有覆蓋至少該支撐件表面一部份的一金屬盤片。該盤片具有一
下表面，其陶瓷涂覆的金屬污染物濃度水平小于約5 X 1012atoms/cm2。該下 表面在當(dāng)該下表面接觸該支撐件表面時(shí)，能夠降低由于金屬微粒造成的支撐件 表面的污染。
在又另一個(gè)方面中，用于通過一支撐件升舉一襯底的一升舉柱組件具有多 個(gè)升舉柱。每個(gè)升舉柱具有一可移動(dòng)的加長(zhǎng)構(gòu)件，其尖端具有一接觸表面以接 觸該襯底。該接觸表面具有一類金剛石材料。
在另一方面中，用于通過一支撐件升舉一襯底的一升舉柱組件具有多個(gè)升 舉柱，其中每個(gè)升舉柱具有一可移動(dòng)的加長(zhǎng)構(gòu)件，其尖端具有一陶瓷接觸表面 以接觸該襯底。該陶瓷接觸表面的金屬污染物濃度水平小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。
在又另一方面中，能夠與一襯底交換熱量的一熱交換臺(tái)座具有一包含一上 表面的金屬本體。一具有一用于接觸一襯底的接觸表面的涂覆覆蓋該金屬本體 的上表面。 一熱交換器位在該接觸表面下，并能夠加熱或冷卻該襯底。
在另一方面中， 一種涂覆在一等離子區(qū)域中的支撐組件的方法包括在該等 離子區(qū)域中放置具有一表面的支撐結(jié)構(gòu)。濺射一金屬以在該支撐結(jié)構(gòu)的表面上 沉積該噴濺的金屬。在濺射以在該支撐結(jié)構(gòu)的表面上共沉積該濺射的金屬與一 化學(xué)氣相沉積材料時(shí)即引入一處理氣體。
在又另一方面中，能夠降低一襯底的微粒污染的一襯底支撐結(jié)構(gòu)具有一本 體及在該本體上的一類金剛石涂覆。該類金剛石涂覆具有一互連的網(wǎng)絡(luò)，包含 (i)碳及氫，及(ii)硅及氧。該類金剛石涂覆還具有一接觸表面，其中(i)摩擦系數(shù) 小于約0.3， (ii)硬度至少約8 Gpa，及(iii)金屬濃度水平小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。該接觸表面在直接或間接接觸一襯底時(shí)可降低一襯底的污染。
在又另一方面中， 一能夠降低襯底的微粒污染的排氣臺(tái)座具有 -本體，其 包含一凹入的周緣突出物的盤片。在該本體上提供一類金剛石涂覆，該類金剛 石涂覆的互連網(wǎng)絡(luò)有(i)碳及氫，及(ii)硅及氧。該類金剛石涂覆具有一接觸表
面，其中(i)摩擦系數(shù)小于約0.3， (ii)硬度至少約8 Gpa，及(iii)金屬濃度水平小 于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。該接觸表面在直接或間接接觸一襯底時(shí)可 降低一襯底的污染。
在另一方面中， 一用于通過一襯底支撐件升舉一襯底并運(yùn)送該襯底的襯底 提升組件具有一箍狀物，其大小可配合該襯底支撐件的一周緣，及安裝在該箍 狀物上的一對(duì)拱形鰭狀物。每個(gè)拱形鰭狀物具有一對(duì)相對(duì)的末端，其具有向內(nèi) 輻射狀延伸的突出部，每個(gè)突出物具有一突起的突出物以升舉一襯底，所以在 當(dāng)該對(duì)鰭狀物用于自該襯底支撐件升舉時(shí)，該襯底該襯底實(shí)質(zhì)上僅接觸該突起 的突出物，從而使與該突出部的接觸最小。
在又另一方面中， 一熱交換支撐件具有一本體，其中包含具有一溝槽圖案 的襯底接收表面。 一類金剛石涂覆覆蓋該襯底接收表面，該類金剛石涂覆具有 一碳、氫、硅及氧的網(wǎng)絡(luò)，且在該襯底接收表面其上具有一溝槽圖案。該熱交 換支撐件還具有一熱交換器以與該主體交換熱量。
在又另一方面中，一襯底運(yùn)送系統(tǒng)將一襯底運(yùn)送到一處理腔室中的襯底支 撐件上。該運(yùn)送系統(tǒng)具有一輸送臂以將該襯底運(yùn)送到該腔室中， 一檢測(cè)器，用 于檢測(cè)該輸送臂在該腔室中的位置，并產(chǎn)生關(guān)于該位置的信號(hào)，并具有一提升 組件用于接收來自該輸送臂的襯底，并將該襯底降低到該支撐件上，及一控制 器，其具有程序代碼，用于控制該輸送臂、檢測(cè)器及提升組件以將該襯底運(yùn)送 到該襯底支撐件上。該程序代碼具有襯底居中控制代碼以控制該襯底輸送臂的 移動(dòng)，以將該襯底實(shí)質(zhì)上定位到該支撐件的中央，其通過(l)接收來自該檢測(cè) 器的信號(hào)，并判定在該處理腔室中襯底的位置，(2)計(jì)算一偏移距離，其包含 該襯底所檢測(cè)的位置與該處理腔室的中央之間的差距，及(3)產(chǎn)生關(guān)于該偏移 距離的控制信號(hào)以控制該輸送臂的移動(dòng)從而將該襯底實(shí)質(zhì)上定位到該支撐件 的中央。
在又另一個(gè)方面中， 一襯底處理設(shè)備具有一處理腔室，其中包含一氣體供 應(yīng)器、 一氣體激能器、 一襯底支撐件以在該腔室中支撐該襯底，該支撐件具有
一本體，其包含一盤片，具有一凹入的周緣突出部、 一氣體排出裝置、及一提 升組件以將一襯底從該支撐件升舉起來。該提升組件包含(l)一箍狀物，其大 小可配合該襯底支撐件的一周緣，及(2)—對(duì)安裝在該箍狀物上的拱形鰭狀物， 每個(gè)拱形鰭狀物具有一對(duì)相對(duì)的末端，其具有向內(nèi)輻射狀延伸的突出部，每個(gè) 突出部具有一突起的突出物以升舉一襯底，所以該襯底實(shí)質(zhì)上僅接觸到該突起 的突出物，從而在當(dāng)使用該對(duì)鰭狀物將該襯底升舉脫離該襯底支撐時(shí)，可以使 與該突出部的接觸最小。該設(shè)備還具有一輸送臂以將該襯底運(yùn)送到該腔室中， 一檢測(cè)器，以檢測(cè)該輸送臂在該腔室中的位置，并產(chǎn)生關(guān)于該位置的信號(hào)，及 一控制器，包含有程序代碼用于控制該氣體供應(yīng)器、氣體激能器、支撐件、襯 底提升組件、輸送臂、及檢測(cè)器等以將該襯底運(yùn)送到該處理腔室中，并到達(dá)該 襯底支撐件上。該程序代碼具有襯底居中控制代碼以控制該襯底輸送臂的移 動(dòng)，以將該襯底實(shí)質(zhì)上定位到該支撐件的中心，其通過(l)接收來自該檢測(cè)器 的信號(hào)，并判定在該處理腔室中襯底的位置，(2)計(jì)算一偏移距離，其包含了 該襯底所檢測(cè)的位置與該處理腔室的中央之間的差，及(3)產(chǎn)生關(guān)于該偏移距 離的控制信號(hào)以控制該輸送臂的移動(dòng)從而將該襯底實(shí)質(zhì)上定位到該支撐件的 中央。
在又另一方面中，能夠輸送一襯底進(jìn)出一處理腔室的一襯底輸送臂具有一 輸送葉片，且在該輸送葉片上具有一類金剛石涂覆。該類金剛石涂覆具有一互 連的網(wǎng)絡(luò)，包含(i)碳及氫，及(ii)硅及氧，而該類金剛石涂覆具有一接觸表面，
其中(i)摩擦系數(shù)小于約0.3， (ii)硬度至少約為8 Gpa,及(iii)金屬濃度水平小于 約5 X 1012 atoms/cm2的金屬。該接觸表面在直接或間接接觸一襯底時(shí)可降 低一襯底的污染。
在又另一方面中， 一多腔室襯底處理設(shè)備具有(i)一輸送腔室，其具有一輸 送臂以在腔室之間輸送襯底、(ii)一加熱腔室，其用于加熱該襯底，該加熱腔 室具有一加熱臺(tái)座以在其上支撐該襯底，(iii)一預(yù)清洗腔室，用于將該襯底暴 露在一激發(fā)的氣體中以清洗該襯底，該預(yù)清洗腔室具有一預(yù)清洗支撐件以在其 上支撐該襯底、(iv)—沉積腔室，用于在該襯底上沉積一材料，該沉積腔室具 有一沉積支撐件以在其上支撐該襯底、(v)—冷卻腔室，用于冷卻該襯底，該 冷卻腔室具有一冷卻臺(tái)座以在其上支撐該襯底、(vi)在該腔室中有一個(gè)或多個(gè) 提升組件，用于升舉或降低該襯底到至少該臺(tái)座及支撐件中之一上、及(vii)—
控制器，用于控制該輸送臂及提升組件以將該襯底運(yùn)送到每個(gè)腔室當(dāng)中，并將 該襯底放置到該臺(tái)座及支撐件上。該輸送臂、提升組件、加熱臺(tái)座、冷卻臺(tái)座、 預(yù)清洗支撐件及沉積支撐件中至少之一的涂覆具有一降低污染的材料的涂覆。 由該輸送臂輸送到每個(gè)腔室、由該提升組件提高、并在每個(gè)腔室中的臺(tái)座及支
撐件上所處理的襯底，其金屬污染水平小于約l X 10'1 atoms/cm2。


本發(fā)明的這些特征、領(lǐng)域及好處等將可通過以下的說明、附屬的權(quán)利要求 書、及附圖更加清楚，其皆用于說明本發(fā)明的實(shí)施例。但是，可以理解，每項(xiàng) 特征一般而言不僅用在特定附圖中的內(nèi)文，亦用于本發(fā)明中，并且本發(fā)明包括
了這些特征的任意組合，其中
圖1所示為具有包含一污染降低涂覆的多個(gè)臺(tái)面的襯底支撐件的具體實(shí) 施例的截面?zhèn)纫晥D2a所示為一具有污染降低涂覆的加熱臺(tái)座的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫?br> 圖2b所示為一具有污染降低涂覆的冷卻臺(tái)座的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫?br> 圖3所示為一具有污染降低涂覆升舉柱的升舉柱組件的具體實(shí)施例的截 面?zhèn)纫晥D4所示為一具有污染降低涂覆的遮板的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D； 圖5所示為一包含由一污染降低涂覆所覆蓋的基底層的一保護(hù)蓋的組件 的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D6所示為一多腔室設(shè)備的具體實(shí)施例的截面頂視圖7a所示為一組件處理腔室的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D7b所示為一襯底處理腔室的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D8所示為一支撐件的具體實(shí)施例的頂視圖，其中形成有一溝槽圖案；
圖9a所示為一具有一凹入的周緣突出部的支撐件的具體實(shí)施例的頂視
圖9b所示為圖9a中支撐件的具體實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D，其中具有一襯底; 圖10a所示為一具有拱形鰭狀物的襯底提升組件與一具有溝槽圖案的支
撐件的具體實(shí)施例的側(cè)視圖10b所示為圖10a中襯底提升組件中的拱形鰭狀物的具體實(shí)施例的頂 視圖；及
圖11所示為具有一檢測(cè)器以偵測(cè)一襯底位置的一運(yùn)送系統(tǒng)的具體實(shí)施例 的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在襯底處理方法中，襯底104由多種支撐件組件20夾持并運(yùn)送。舉例而 言， 一襯底104在處理期間由一支撐組件20(即襯底支撐件IOO)在一腔室106 中被夾持，且其具有一支撐結(jié)構(gòu)25，亦可做為一靜電吸盤102，如圖1所示。 該襯底104亦可由一支撐組件20所支撐，其包含有一支撐結(jié)構(gòu)25，其為一熱 交換臺(tái)座150，諸如一加熱臺(tái)座151或一冷卻臺(tái)座152，如圖2a和圖2b中所 示，其用來加熱一襯底104用于排氣，或在一高溫工藝之后冷卻一襯底104。 其它種類的支撐組件20包括適于運(yùn)送該襯底的支撐結(jié)構(gòu)25，例如圖3中所示 的升舉柱160，及具有機(jī)械人葉片的機(jī)械手臂，其可用來放置及移除在支撐件 100上的襯底104，以及用于在一多腔室設(shè)備101中在腔室106之間輸送襯底 104。另一種支撐組件20為一支撐遮板180，如圖4所示，其用于當(dāng)一襯底104 在一腔室清洗程序期間并不存在時(shí)，用來覆蓋該襯底支撐件100的一部份?？?以理解，此處所述的支撐組件20的多種具體實(shí)施例可用來說明本發(fā)明，但并 不是用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚了解到其它形式的支撐組 件也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
該襯底104的工藝良品率在實(shí)質(zhì)上可由能夠降低或甚至消除污染殘余物 的形成和/或沉積的接觸表面22的支撐組件20來改善，該污染殘余物由該支 撐組件20的接觸表面22與該襯底104之間的摩擦與腐蝕力所造成。舉例而言， 當(dāng)該組件20由一含有金屬的材料制成時(shí)，當(dāng)該襯底104摩擦該支撐組件20 的接觸表面22時(shí)便會(huì)有金屬污染顆粒沉積在該襯底104上。其可發(fā)現(xiàn)到當(dāng)該 接觸表面22過度柔軟、或具有一高摩擦系數(shù)而造成表面腐蝕、或具有一高含 量的雜質(zhì)時(shí)，摩擦殘余物會(huì)有較大的顆粒尺寸或較多的數(shù)量。為了降低這種污 染，該支撐組件20的接觸表面22具有一表面涂覆24，其具有所要的磨損、 或硬度、摩擦特性、及/或低含量的污染物。包含該涂覆24的接觸表面22較
佳地是在當(dāng)直接或甚至間接接觸該襯底104時(shí)，可以降低襯底104的污染。舉
例而言，使該接觸表面22在該污染降低涂覆24上的一支撐遮板180可以通過 降低該襯底104所放置的一支撐件表面28的污染來間接地降低該襯底104的 污染。該污染降低涂覆24可覆蓋一組件結(jié)構(gòu)25的一表面26的至少一部份， 例如圖2a所示，或可甚至實(shí)質(zhì)上覆蓋與該襯底104接觸的整個(gè)表面。該涂覆 24亦足夠厚而可以通過由底部的支撐結(jié)構(gòu)來保護(hù)該襯底104免于污染，例如 該涂覆24可包含至少約0.02微米的厚度，例如由約0.02微米到約1,000微米， 甚至約為0.02微米到約20微米，諸如是由約1到約20微米，甚至約為1.5 微米。還可以選擇該涂覆厚度以在接觸該襯底104時(shí)提供對(duì)該涂覆磨損的良好 保護(hù)。
在一方面中，該污染降低涂覆包含有一種材料，其摩擦系數(shù)相當(dāng)?shù)氐?，?可降低在該襯底104上形成及沉積有摩擦或腐蝕造成的微粒。該低摩擦材料可 以通過將該襯底104僅僅接觸到一低摩擦材料，而較不會(huì)剝落或"剝離"該表 面22，而沉積到該襯底104上的方式，以改善襯底處理良品率。適用于該表 面22的低摩擦材料最好是其摩擦系數(shù)小于約0.3，例如由約0.05到約0.2。該 摩擦系數(shù)為當(dāng)將該表面22相對(duì)于另一個(gè)表面移動(dòng)時(shí)，該限制性摩擦力與正向 接觸力之比。在比較之下，由不銹鋼制成的一加熱臺(tái)座151的支撐件表面，在 不具有前述的涂覆，其摩擦系數(shù)為至少約0.7。該污染降低涂覆進(jìn)一步包含一 較低的平均表面粗糙度，例如像是一平均表面粗糙度小于約0.4微米。該較低 的表面粗糙度使得該涂覆的接觸表面22在當(dāng)該襯底被輸送到該接觸表面22 上或離開時(shí)，較不會(huì)碰到或劃破該襯底104。
該污染降低涂覆也最好具有一高硬度以提供對(duì)于該襯底104的刮傷及腐 蝕較好的保護(hù)。當(dāng)該襯底為一相對(duì)較硬的材料時(shí)，該接觸表面22最好也是由 具有一相對(duì)高硬度的材料所組成，使其較不會(huì)由于該表面22的刮傷而產(chǎn)生釋 放出的顆粒或碎片。 一適當(dāng)?shù)奈廴窘档屯扛部砂辽偌s8Gpa的硬度，例如 由約8 Gpa到約25 Gpa，甚至至少為約10 Gpa，例如由約18 Gpa到約25 Gpa。 該表面22最好是包含根據(jù)所處理的襯底104來選擇其硬度。舉例而言，用于 處理包含有一半導(dǎo)體晶片的一襯底104的組件的表面22可具有不同于用于處 理一包含有用于顯示器的介電玻璃面板的一襯底104的表面22的硬度。
該表面22的硬度可由例如一硬度負(fù)載及位移壓痕測(cè)試方式來測(cè)量。用于
執(zhí)行該硬度測(cè)試的適當(dāng)?shù)膬x器可為例如Nano Instruments公司(Oak Ridge, TN) 所提供的"Nano Indenter 11"。在此測(cè)試中， 一壓痕探針的尖端放置在該表面 22上，并施加一負(fù)載到該壓痕探針以將該尖端壓入該表面22，并在該表面22 中形成一壓痕。該壓痕探針的尖端可為例如尖錐形，而一適當(dāng)?shù)呢?fù)載可在微克 的范圍。該表面22的硬度可以通過評(píng)估該壓痕來決定，例如通過采取施加于 該壓痕探針的力除以由于該力所造成的壓痕面積的比率得到，例如在Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology其月干ll(Vol. 108, No. 4， July-August 2003)的Review of Instrumented Indentation (測(cè)量壓痕的i平 論)中所述，其在此完整引用做為參考。該壓痕的面積可由例如光學(xué)方式或由 監(jiān)視該壓痕探針在該表面上的深度，以及使用該壓痕探針的尖端的己知幾何形 狀來計(jì)算。
其最好是該接觸表面22可具有低含量的污染降低金屬，其具有一高純度， 而較低的雜質(zhì)濃度，特別是金屬雜質(zhì)，例如Fe， Cr， Ni, Co， Ti, W, Zn, Cu， Mn, Al, Na，Ca,K及B。該金屬雜質(zhì)會(huì)摩擦掉，并由支撐組件的表面上遷移到該襯底 中而污染了該襯底。適當(dāng)?shù)奈廴窘档屯扛驳慕饘贊舛人皆谠撏扛驳谋砻?2 處可小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬原子，或甚至小于約5 X 101() atoms/cm2的金屬原子。該污染降低材料較佳地是還可抵抗激發(fā)的處理氣體的 腐蝕。當(dāng)一包含有陶瓷材料的涂覆，其具有所要的低含量的金屬原子時(shí)，其可 應(yīng)用到一金屬或陶瓷支撐結(jié)構(gòu)來降低其對(duì)于一襯底的污染效果，一陶瓷支撐組 件的表面(例如具有一嵌入電極的陶瓷靜電吸盤)亦可被處理來清洗該表面，以 降低該表面的污染水平。
該污染降低涂覆24還可被調(diào)整來提供對(duì)于底部支撐結(jié)構(gòu)25的良好粘結(jié) 性，其通過控制例如該涂覆厚度、熱膨脹系數(shù)或拉伸強(qiáng)度等。舉例而言，包含 該污染降低涂覆的涂覆24最好是其熱膨脹系數(shù)可足以匹配于底部組件22的膨 脹系數(shù)，以降低來自該組件22的涂覆24的破裂或碎裂。太高或太低的系數(shù)會(huì) 造成由于該結(jié)構(gòu)的涂覆24的破裂或剝落，并造成該涂覆以及底部結(jié)構(gòu)材料在 加熱或冷卻該組件22期間不均等的膨脹/收縮比率。該涂覆24的厚度亦會(huì)影 響該涂覆24的粘結(jié)度。例如對(duì)于一含有鋁的氮化物的底部結(jié)構(gòu)， 一包含有污 染降低涂覆的適當(dāng)涂覆24可具有一熱膨脹系數(shù)在每攝氏度由約4 ppm到約6 ppm。對(duì)于一包含有像是鋁或不銹鋼的金屬的底部結(jié)構(gòu)， 一污染降低涂覆的適
當(dāng)涂覆24可具有類似的熱膨脹系數(shù)由約4 ppm到約6 ppm，并亦可具有降低 的厚度來抑制該涂覆24的碎裂。
在一個(gè)方面中，該污染降低材料包含一類金剛石材料，例如類金剛石碳(亦 稱為DLC)。類金剛石材料是碳基(carbon-based)材料，并具有碳及氫原子的網(wǎng) 絡(luò)。它們基本上具有spS雜化碳(hybridized carbon)的一顯著的部份，例如至 少約50%的^3雜化碳到約98% spS的雜化碳。因此，在該網(wǎng)絡(luò)中的許多碳原 子可以在數(shù)個(gè)方向上鍵結(jié)到其它碳或氫原子，類似于金剛石，其相對(duì)于實(shí)質(zhì)上 限制鍵結(jié)到在相同平面上的原子，例如石墨。但是，該鍵結(jié)的碳原子僅有一短 范圍的等級(jí)，其型式為微結(jié)晶或晶體，基本上不會(huì)形成具有一長(zhǎng)范圍等級(jí)的金 剛石的完整三維結(jié)晶晶格。根據(jù)制造條件，該類金剛石材料可為非晶性、或可 包含具有納米級(jí)大小的晶體。該類金剛石材料亦可含有大量的氫，例如至少約
有2 atomn/。的氫含量，例如由約2 atom。/。到約25 atom。/。的氫。類金剛石碳(DLC) 也可具有一高硬度及一低摩擦系數(shù)，其可降低來自具有該材料的表面22的襯 底104的污染。舉例而言，該類金剛石材料的硬度至少約為18 Gpa，例如由 約18Gpa到約25Gpa。該類金剛石碳的表面的摩擦系數(shù)最佳地也是較低，例 如小于約0.3的系數(shù)，例如由0.05到約0.2。該類金剛石碳材料還可包含一低 表面粗糙度，例如平均表面粗糙度小于約0.4微米，例如由約0.05到約0.4微 米。該類金剛石碳亦可利用少量的金屬雜質(zhì)來制造，例如小于約5 X 1012 atoms/cm2的金屬雜質(zhì)，甚至小于約5 X 1011 atoms/cm2的金屬原子。舉例而 言，該材料可包含的鈦原子的濃度小于約10 atom%,甚至小于約6 atomy。的 鈦。因此，類金剛石材料，例如類金剛石碳，其可提供的特性像是低摩擦系數(shù)、 高硬度及高純度，其適用于表面22上的污染降低材料。
在一個(gè)方面中，該類金剛石碳材料可形成為底部組件表面26上的涂覆24， 以提供一金屬污染降低組件表面。該類金剛石碳材料的涂覆24可由以下方法 形成，其中包括化學(xué)氣相沉積、碳離子束沉積、來自石墨的離子輔助濺射，及 石墨的激光熔融。通過一化學(xué)氣相沉積法沉積一類金剛石碳涂覆層的方法的示 例可見于Neerinck等人的美國(guó)專利第6,228,471號(hào)中，在1998年1月23日提 交的PCT，轉(zhuǎn)讓給N.V.BekaertS.A.，其在此完整引用做為參考。可以控制該 制造工序以調(diào)整所制成的涂覆的性質(zhì)。舉例而言，可以控制該制造條件以調(diào)整 引入到該涂覆24中的氫的量。同時(shí)，可以控制該制造條件以調(diào)整該涂覆24
的電特性，例如可提供的電特性較適用于一靜電吸盤102。舉例而言，可以通 過控制sp3至'jsp2雜化碳原子的比例來控制該涂覆24的電阻率。 一較高比例 的sp3雜化碳原子提供一較高的電阻率(resistivity),而一較高比例的sp2雜 化碳原子提供了 一較低的電阻率。
在另一個(gè)方面中，該污染降低涂覆可包含一類金剛石材料，其包含有一類 金剛石納米化合物，其同時(shí)具有(i)碳及氫的網(wǎng)絡(luò)，及(ii)硅及氧的網(wǎng)絡(luò)。該類 金剛石納米化合物系類似于類金剛石碳，其中包含一鍵結(jié)的碳原子的網(wǎng)絡(luò)，其 中大部份為sp3混成，但不像是純金剛石般具有一實(shí)質(zhì)上長(zhǎng)范圍等級(jí)，并可進(jìn) 一步包含鍵結(jié)的氫原子。根據(jù)制造條件，該類金剛石納米化合物可為完全非晶 性，或可包含金剛石結(jié)晶，例如為納米級(jí)。該類金剛石納米化合物包含硅鍵結(jié) 的氧的網(wǎng)絡(luò)，其會(huì)以一實(shí)質(zhì)上隨機(jī)的型式來滲透該碳網(wǎng)絡(luò)，由此形成具有高的 溫度穩(wěn)定性、高硬度及一低摩擦系數(shù)的化合物材料?？梢赃x擇在該納米化合物 中每個(gè)C, H, Si及氧原子的百分比以提供所要的組成特性。 一適當(dāng)?shù)念惤饎偸?納米化合物可包含的組成物，例如由50 atom。/。到約卯a(chǎn)tom。/。的碳，由約5 atom。/。到約10 atom。/。的氫，由約10 atom。/。到約20 atom。/o的硅，及由約5 atom% 到約10atomQ/。的氧。該類金剛石納米化合物可包含的低摩擦系數(shù)小于約0.3， 例如由約0.05到約0.2，及小于約0.4微米的低平均表面粗糙度，例如由約0.05 微米到約0.4微米，甚至小于約0.1微米。該類金剛石納米化合物也可包含至 少約8 Gpa的微硬度，例如由約8到約18 Gpa。該類金剛石納米化合物亦可包 含一高純度，例如該類金剛石納米化合物可包含小于約5 X 1012atoms/cm2 ， 及甚至小于約5 X 1011 atoms/cm2的金屬雜質(zhì)。舉例而言，該材料可包含小 于約10atom。/。的金屬雜質(zhì)，例如鈦，甚至少于約7atom。/。的鈦。
在一個(gè)方面中， 一包含有該類金剛石碳材料的涂覆24可進(jìn)一步包含一磨 耗因子，其可在當(dāng)用于處理襯底104時(shí)來降低該涂覆24的磨耗。該磨耗因子 為當(dāng)摩擦或刮過另一個(gè)表面時(shí)， 一表面上所會(huì)受到的磨耗量的度量。該磨耗因 子可由例如將該表面滑過一基準(zhǔn)表面，并測(cè)量一線性區(qū)域的體積損耗相對(duì)于該 滑行距離的斜率來得到，特別是當(dāng)維持該正向負(fù)載及滑行速率為恒定。 一包含 有一類金剛石納米化合物的涂覆24的適當(dāng)磨耗因子可為例如小于約5 X 10—6 mm3/Nm0
該類金剛石納米化合物可由類似于類金剛石碳材料所述的方法來形成，其
中包含由一化學(xué)氣相沉積法來形成，并可形成為在該組件20上的一涂覆24。
形成類金剛石納米化合物涂覆的方法的示例可以參見如Dorfman等人的美國(guó) 專利第5,352,493號(hào)，其于1994年10月4日提交，轉(zhuǎn)讓給Veniamin Dorfman， 及Neerinck等人的美國(guó)專利第6,228，471號(hào)，在1998年1月23日提交的PCT， 轉(zhuǎn)讓給N.V.BekaertS.A.，在此完全引用上述兩專利做為參考。該類金剛石納 米化合物材料也可為比利時(shí)的Bekaert Advanced Coating Technologies公司所供 應(yīng)的DLN或Dylyn⑧。
包括類金剛石碳及類金剛石納米化合物的該類金剛石材料還可通過將金 屬添加物引入到該等材料中來調(diào)整?？梢约尤朐摻饘偬砑游镆蕴峁┧奶?性，例如想要的該材料的電阻率或?qū)щ娦浴Ｔ摻饘偬砑游锟煞植荚谠擃惤饎偸?材料周圍，甚至可形成一隔離的鍵結(jié)金屬網(wǎng)絡(luò)，其可滲透該碳及硅網(wǎng)絡(luò)中至少 之一。適當(dāng)?shù)慕饘偬砑游锟砂鏐, Li, N, Si, Ge, Te, Mo， W, Ta， Nb， Pd， Ir, Pt, V, Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Ti， Zr， Cr， Re， Hf, Cu, Ag及Au中至少之一。該類金 剛石材料可包含由約O.l atom。/。到約10atom。/。的金屬添加物，例如像是鈦。具 有該金屬添加物的類金剛石材料還可以包含相當(dāng)?shù)偷哪Σ料禂?shù)與相對(duì)較高的 硬度。舉例而言，包含C:H及Si:O網(wǎng)絡(luò)的類金剛石納米化合物，其具有金屬 添加物，其可包含的摩擦系數(shù)小于約0.3，例如由約0.05到約0.2。該具有金 屬添加物的類金剛石納米化合物還可具有其微硬度在至少約12 Gpa，例如由 約12到約18 Gpa。該金屬添加物可通過共沉積該金屬與該類金剛石材料引入 到該類金剛石網(wǎng)絡(luò)中，或通過其它適當(dāng)?shù)闹圃旆椒?。金屬添加物引入方法的?例可參考美國(guó)專利第5,352,493及6,228,471號(hào)，在此完整引用上述兩專利做為 參考。
在一種形成了包含一類金剛石材料的涂覆24的方法的方面中， 一組件結(jié) 構(gòu)25置于一處理腔室的一等離子區(qū)域213中，其具體實(shí)施例示于圖7a。該腔 室106包含有包覆該等離子區(qū)域213的腔室壁218。該組件20可夾持在該腔 室106中的一支撐件202上。 一處理氣體供應(yīng)器130向腔室106中提供一沉積 氣體，并包含一氣體源、 一個(gè)或多個(gè)由該氣體源到該腔室的導(dǎo)管、流量計(jì)、及 該腔室106中一或多個(gè)氣體入口。該處理氣體包含至少一含碳化合物，例如含 碳?xì)怏w，其可在該涂覆24中形成鍵結(jié)的碳網(wǎng)絡(luò)。該處理氣體還可包含一含氫 化合物，例如一含氫氣體。舉例而言，該處理氣體包含一氣體，其中同時(shí)含有
碳及氫原子，例如甲烷、丙垸、乙炔、丁烷及乙烯中至少之一。為了形成包含 硅及氧的網(wǎng)絡(luò)的類金剛石納米化合物，該處理氣體可進(jìn)一步包含一含硅化合 物。舉例而言，該處理氣體可包含六甲基二硅醚、或聚苯基甲基硅氧垸，例如
揭示于God等人的美國(guó)專利第5,638,251號(hào)，在1995年10月3日提交，轉(zhuǎn)讓 給Advanced Refractory Technologies公司，其在此完整引用做為參考。該處理 氣體可進(jìn)一步包含一附加氣體，例如氬。
--氣體激能器216可激發(fā)該處理氣體以在該處理區(qū)域213中形成一激發(fā)的 氣體，其可通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積在該組件表面26上沉積一類金剛石 材料。舉例而言，該氣體激能器216可分解一處理氣體，包含有含碳、氫、硅 及氧的化合物，用以在該表面26上沉積含有一類金剛石納米化合物的化學(xué)氣 相沉積材料。該氣體激能器216可包含例如一或多個(gè)誘導(dǎo)器天線及電極，其能 夠耦合RF能量以形成該激發(fā)的氣體。 一排氣220可用來從該腔室排出氣體， 并可包含引入到該廢氣泵的廢氣口，及一節(jié)流閥以控制該腔室106中的壓力。 一控制器294可控制該腔室106的組件以在該組件20上沉積該涂覆24。
在一個(gè)方面中，該腔室106包含一具有一金屬材料的標(biāo)靶214，該金屬材 料通過激發(fā)的氣體可以從標(biāo)靶214濺射出來，以在該表面26上共沉積該濺射 的金屬與該化學(xué)氣相沉積材料，從而形成具有一金屬添加物的類金剛石材料。 在此方面中，該類金剛石材料在該等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積環(huán)境中通過一結(jié)合 該金屬添加物的物理氣相沉積的工藝與該金屬添加物共沉積。該標(biāo)靶214可包 含一金屬材料，其含有例如鈦及鎢中至少之一。在一方面中，該標(biāo)靶214做為 該氣體激能器216的一部份，并可被電偏壓以導(dǎo)致該標(biāo)耙材料的濺射。包含有 一磁場(chǎng)產(chǎn)生器的磁控管217也可做為該氣體激能器216的一部份。施加在該磁 控管217的功率可以激發(fā)及維持該氣體的密度以從該標(biāo)耙214濺射材料。該金 屬材料還可利用除噴濺之外的方法共沉積在該涂覆24中，例如像是通過一金 屬源的熱蒸鍍，或通過一金屬離子束。
在一個(gè)方面中，例如在圖7a所示的腔室環(huán)境中，在處理了一些襯底104 之后，可以重新磨光含有該類金剛石材料的涂覆24的組件20。可以磨光該涂 覆24以修復(fù)或取代該涂覆24中在襯底處理期間已經(jīng)侵蝕了的部分，例如通過 暴露到一激發(fā)的氣體中。還可以執(zhí)行一清洗歩驟以移除該表面26的任何殘留 的涂覆。舉例而言，可用溶解該涂覆的化學(xué)溶液來清洗該表面，或可以從該表
面26噴砂去除該涂覆。在一請(qǐng)洗工藝的另一方面中，該殘留涂覆可通過一反 應(yīng)離子蝕刻工藝移除，其中該殘留涂覆暴露在--激發(fā)的蝕刻氣體以將其余的涂
覆24蝕刻掉。在該磨光工藝中， 一含有類金剛石材料的涂覆24重新沉積到該 組件20的表面26上，例如通過上述的方法，包含通過同時(shí)共沉積一化學(xué)氣相 沉積材料以及一濺射的金屬。
在又另一個(gè)方面中， 一含有C:H及Si:O網(wǎng)絡(luò)的類金剛石納米化合物的涂 覆24可被處理來密封該涂覆24的表面22。舉例而言，該涂覆24的表面22 可以暴露在一含氧的蝕刻劑，例如水蒸氣，其會(huì)與類金剛石材料中的碳原子反 應(yīng)，從而形成氣體產(chǎn)物，例如像是CO及C02。該氣體產(chǎn)物留在該表面22，造 成具有一較高硅含量及減少量的碳的"密集化"的類金剛石表面材料。舉例而 言，該涂覆24的表面22可包含至少約90atom。/。的Si及O。該"密集化"的 表面22做為一密封劑以抵抗進(jìn)一步的濕氣，并提供改善的具有該涂覆24的組 件的處理效能。
在另一個(gè)方面中，該污染降低涂覆包含一高純度陶瓷，其具有可降低襯底 104受到具有該高純度材料的表面22的污染的特性。在一個(gè)方面中，含有高 純度陶瓷的污染降低材料包含了高純度的硅的碳化物。該污染降低硅的碳化物 的碳化物材料包含的純度至少約為99%，甚至至少約為99.999%，并可包含小 于約5 X 1012 atoms/cm2到小于約5 X 109 atoms/cm2的金屬原子，例如每 平方厘米小于約5 X 101Q atoms的金屬原子。該硅的碳化物的碳化物材料最 好還包含一高密度，例如由約98%到約100%的理論密度的密度，例如至少約 為理論密度的99%。包含有金屬污染降低硅的碳化物材料的表面22還可研磨 以提供其小于約0.3的低摩擦系數(shù)，例如由約0.05到約0.2，并可提供具有一 低表面粗糙度的實(shí)質(zhì)上平坦的表面，例如其平均表面粗糙度小于約0.2微米。
例如適當(dāng)?shù)奈廴窘档凸璧奶蓟锊牧峡捎梢环N高純度硅的碳化物硅的碳 化物燒結(jié)方法來制造，其揭示于Takahashi等人的美國(guó)專利第6,001，756號(hào)當(dāng)中， 在1997年5月9日提交，轉(zhuǎn)讓給Bridgestone公司，其在此完整引用做為參考。 舉例而言，該污染降低硅的碳化物的碳化物材料可包含一具有一層高純度燒結(jié) 的硅的碳化物的涂覆24。同時(shí)， 一高純度硅的碳化物的涂覆可以沉積到一組 件20的表面26上，例如可通過一種化學(xué)氣相沉積法，其可使碳與含硅的前體 反應(yīng)，以形成一沉積的硅的碳化物涂覆。例如一涂覆24還可以通過一碳質(zhì)材
料(如石墨)與一含硅的反應(yīng)物的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換形成，例如揭示于Bou等人的美國(guó)
專利第5,705,262號(hào)中，在1994年10月26 口提交，轉(zhuǎn)讓給Le Carbone Lorraine, 其在此完整引用作為參考。
在另一方面中，一污染降低材料包含一含有硅的氮化物的氮化物的高純度 陶瓷。該高純度硅的氮化物材料可具有所想要的污染降低特性，例如小于約5 X 1012 atoms/cm2的受污染金屬，甚至小于約5 X 101G atoms/cm2的受污染 金屬。該硅的氮化物材料也可具有其密度由約98%的理論密度到約100%的理 論密度，例如至少約99%的理論密度。該高純度硅的氮化物材料的摩擦系數(shù)小 于約0.3，例如由約0.05到約0.2，而硬度由約10Gpa到約18Gpa，例如至少 約16 Gpa。再者，該硅的氮化物表面可被研磨以提供一平均表面粗糙度小于 約0.4微米。同時(shí)， 一含有金屬污染降低Si3N4的涂覆24可對(duì)金屬表面呈現(xiàn) 出良好的粘結(jié)性，例如不銹鋼，甚至在溫度至少約為550攝氏度時(shí)。該含有硅 的氮化物的表面22可包含一硅的氮化物涂覆24，例如像是由一化學(xué)氣相沉積 工藝所形成的一涂覆24。
其它的高純度陶瓷材料可以做為污染降低涂覆，可包含例如至少硅及硅的 氧化物中的一種。該硅及硅的氧化物材料的高純度為小于每平方厘米有約5 X 1012的污染物金屬。最好還研磨該材料還最好以提供所需要的小于約0.3 的摩擦系數(shù)，及平均表面粗糙度小于約0.4微米。
在一個(gè)方面中， 一含有一污染降低涂覆的涂覆24可覆蓋一基底層130， 其覆蓋一組件20的表面26以形成一保護(hù)蓋133，例如在圖5中所示。該蓋133 提供對(duì)底部組件結(jié)構(gòu)25的保護(hù)，且提供了可降低襯底104的污染的污染降低 表面22。該蓋133亦可包含一共形的突出部136，其覆蓋該底部結(jié)構(gòu)25的周 緣突出部137以保護(hù)該結(jié)構(gòu)25。在一個(gè)方面中，該蓋133包含一具有一高純 度硅的碳化物層的涂覆24，其形成在該石墨基底層130之上，例如通過化學(xué) 氣相沉積法、或是該石墨基底層130的表面的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，以提供具有污染降 低材料的一涂覆表面22。在另一方面中，該蓋133包含一具有一金屬滲入硅 的碳化物材料的基底層130，其由一高純度硅的碳化物涂覆24所覆蓋。該滲 入的硅的碳化物基底層130由滲入金屬到一多孔燒結(jié)的硅的碳化物材料的孔 中所形成，例如硅金屬。舉例而言，該硅金屬可被滲入來造成體積比由約20% 到約80%的基底層材料。 一含有硅的碳化物的涂覆24形成在含有該滲入的硅
的碳化物材料的基底130上，其通過例如化學(xué)氣相沉積，從而形成可以降低污 染的高純度硅的碳化物層。另外，該蓋133實(shí)質(zhì)上可整個(gè)由硅的碳化物所制成，
例如燒結(jié)的硅的碳化物，以形成該涂覆24，或可具有由一硅的碳化物涂覆24 所覆蓋的一燒結(jié)硅的碳化物基底層130。
在一個(gè)方面中，該蓋133包含一基底層130，其實(shí)質(zhì)上整個(gè)由該涂覆24 所覆蓋，例如在圖5中所示。在此方面中，該涂覆24可覆蓋該基底層130的 --上表面131、底表面134、甚至是一側(cè)表面135。如果這種涂覆24要有效的 話，是因?yàn)樵谠撏扛?4與基底層130之間所發(fā)展的熱應(yīng)力可以降低。舉例而 言，于在對(duì)該涂覆24進(jìn)行一化學(xué)氣相沉積法之后所執(zhí)行的冷卻步驟期間，在 該涂覆24與該基底層130的熱膨脹系數(shù)之間的差會(huì)造成應(yīng)力，使得該涂覆表 面22會(huì)產(chǎn)生彎曲或其它變形。通過將該涂覆24施加到該基底層130的底表面 134以及上表面131，在該上表面131處的應(yīng)力至少部份可被補(bǔ)償，而甚至消 除在該上表面131及底表面134處的應(yīng)力，并降低該涂覆表面22的變形。
在一個(gè)方面中， 一粘結(jié)層140用于在底部的組件結(jié)構(gòu)上固定含有該污染降 低材料的涂覆24。舉例而言，如圖l 、圖2所示，該粘結(jié)層140可施加在該 組件22的上表面26，而該涂覆24可在其上形成，并在該表面26上粘結(jié)該涂 覆24。舉例而言，該粘結(jié)層140可包含鈦、鋁、鋯、及鉻中至少之一。在一 個(gè)方面中，該粘結(jié)層140包含有像是鈦的金屬，其可良好地同時(shí)鍵結(jié)到金屬與 非金屬材料。該粘結(jié)層140可具有的厚度例如是約0.25到約4微米。該涂覆 24與該蓋133亦可機(jī)械性地固定在底部組件結(jié)構(gòu)25上，例如利用連接柱。
在一個(gè)方面中， 一具有污染降低材料的組件20包含有一支撐結(jié)構(gòu)25，其 包含具有一靜電吸盤102的襯底支撐件100，及圖l所示的具體實(shí)施例。該靜 電吸盤102包含至少部份由一介電體109所覆蓋的一電極108，且甚至可實(shí)質(zhì) 上整個(gè)都被該介電體109所覆蓋。該電極108可以通過一電源電壓充電以將襯 底104靜電式地夾持在該吸盤102上。在一個(gè)方面中，該介電體109包含一介 電材料，其具有低于約1012歐姆-厘米的相當(dāng)?shù)偷碾娮杪?，其例如至少為鋁的 氮化物及硼的氮化物中之一。該相當(dāng)?shù)碗娮杪实慕殡婓w通過允許電荷至少部份 遷移通過該介電體109以?shī)A持該襯底104，可促進(jìn)一 Johnson-Rahbek效應(yīng)以將 該襯底夾持在該吸盤102上。其它適用于該介電體的低電阻率介電材料包括例 如摻雜有鈦的氧化物及鉻的氧化物中至少之一的鋁的氧化物。
該靜電吸盤102在該介電體109的上表面26上包含多個(gè)臺(tái)面112，其可 支撐該襯底104。該多個(gè)臺(tái)面112可以成形及分散以提供-最佳的靜電夾持力， 并還可以在該介電體的上表面提供所想要的熱傳導(dǎo)氣流分布。舉例而言，該臺(tái) 面112可配置成在空間上隔開，而在上表面26上的同心環(huán)。還可以選擇該臺(tái) 面112的組成以及該臺(tái)面112的高度與寬度以提供所要的靜電夾持力。舉例而 言，該臺(tái)面112可包含具有一相當(dāng)高電阻率的介電材料，以形成一復(fù)合的 Johnson-Rahbek靜電吸盤。 一具有支撐臺(tái)面112的復(fù)合式Johnson-Rahbek靜電 吸盤的示范例公開在Grimard等人的美國(guó)專利第5,903,428號(hào)，在1997年9月 25日提交，其共同轉(zhuǎn)讓給應(yīng)用材料(Applied Materials)公司，其在此完整引 用做為參考。該等臺(tái)面112還可包含一導(dǎo)電材料，例如具有低電阻率的含金屬 材料，例如TiAlN材料，如Tsai所提出的臺(tái)灣專利第0466667號(hào)，在2000年 6月29日提交，其共同轉(zhuǎn)讓給應(yīng)用材料公司(Applied Materials),其在此完整 引用做為參考。
在一個(gè)方面中，該臺(tái)面112包含有--涂覆24，其至少具以一種上述的污 染降低材料。舉例而言，實(shí)質(zhì)上整個(gè)臺(tái)面112可包含由一污染降低材料所形成 的該涂覆24?？蓪?shí)質(zhì)上完全包含該污染降低材料的適當(dāng)?shù)呐_(tái)面112高度可由 約0.25微米到約6微米。另外，該臺(tái)面112可包含該污染降低材料的表面涂 覆24，其覆蓋了其它部份的臺(tái)面112。該臺(tái)面112可包含一污染降低材料，其 含有至少一種類金剛石材料，例如像是類金剛石碳、類金剛石納米化合物、及 一含金屬的類金剛石材料。該臺(tái)面112還可包含一含有一高純度陶瓷的污染降 低材料，例如至少為上述的硅的碳化物、硅的氮化物、硅及硅的氧化物材料中 之一。該臺(tái)面112還可包含一粘結(jié)層140，例如包含有可改進(jìn)該涂覆24的粘 結(jié)性的鈦。
在一個(gè)方面中，該臺(tái)面112包含一類金剛石材料，例如類金剛石碳、或一 類金剛石納米化合物材料，其可調(diào)整來提供所要的電阻率，例如由約102 Ohms, cm到約101Q Ohms. Cm的電阻率。舉例而言，該臺(tái)面112可包含一 類金剛石材料，其選擇了 sp2雜化碳原子的比例以提供該臺(tái)面112的電阻率由 約104Ohms. cm到約l()8 0hms. cm，例如由約5%到約10%的sp2雜化碳原 子的百分比。在另一示例中，可以改變?cè)谠擃惤饎偸牧现械慕饘偬砑游锏臐?度以提供該材料所想要的電阻率。舉例而言， 一適當(dāng)?shù)念惤饎偸牧峡砂?br> 約1到約10atomn/。的金屬添加物，例如鈦，以提供約104到約108Ohm. Cm 的電阻率，例如約l()6 0hm. cm。
在另一方面中，該臺(tái)面112包含一高純度陶瓷，例如為硅的碳化物、硅的 氮化物、硅及硅的氧化物中至少之一，且該臺(tái)面112的表面可被研磨以提供一 低平均表面粗糙度，以降低來自該表面對(duì)該襯底104的污染。該臺(tái)面表面22 的平均表面粗糙度可以相當(dāng)?shù)停驗(yàn)樵撿o電夾持力可以將該襯底104夾持在該 支撐件100上。舉例而言，該臺(tái)面112的表面22含有該高純度陶瓷，例如像 是硅的氮化物，其可包含小于約0.4微米的平均表面粗糙度，甚至小于約O.l 微米。
在另一方面中， 一含有污染降低材料的組件20包含-一支撐結(jié)構(gòu)25，其具 有一熱交換臺(tái)座150，例如像是一加熱臺(tái)座151、其具體實(shí)施例可參見圖2a， 或一冷卻臺(tái)座152，其具體實(shí)施例可參見圖2b。該熱交換臺(tái)座可用來與該襯底 104交換熱量，以提供該襯底104所想要的溫度。舉例而言， 一加熱臺(tái)座151 可以加熱一襯底104以在處理該襯底之前從該襯底104去除或排氣(de-gas) 污染材料。該冷卻臺(tái)座152可以冷卻該襯底104到所要的溫度，例如適合于在 襯底工藝之后進(jìn)行處理的溫度。該熱交換臺(tái)座150包含一熱傳導(dǎo)臺(tái)座本體154， 其用于與該襯底104交換熱量，以及一接收表面22來接收一襯底。該熱交換 臺(tái)座150進(jìn)一歩包含一熱交換器157，其至少包含一加熱器155，及用于流動(dòng) 一熱交換流體的導(dǎo)管158。在一個(gè)方面中，該臺(tái)座本體154包含一金屬材料， 例如至少不銹鋼、鋁及鈦中之一。舉例而言， 一適當(dāng)?shù)臒峤粨Q臺(tái)座151可包含 一具有不銹鋼的臺(tái)座本體154，及一適當(dāng)?shù)睦鋮s臺(tái)座152，其可包含一具有鋁 的臺(tái)座本體154。
一加熱臺(tái)座151進(jìn)一步包含一加熱器155，例如一電阻加熱器，或用于流 動(dòng)一加熱流體的導(dǎo)管(未示出)。該加熱臺(tái)座還可由上方的加熱燈(未示出)來加 熱。該加熱臺(tái)座可以加熱該襯底104到至少約200°C到至少約400°C的溫度。 該冷卻臺(tái)座152基本上可包含冷卻導(dǎo)管158，其中可流動(dòng)一冷卻的流體來冷卻 該襯底104。該冷卻臺(tái)座能夠冷卻該襯底104到低于約攝氏80°C的溫度。在 一整合的真空多腔室系統(tǒng)中一獨(dú)立的腔室中可配置一或多個(gè)加熱及冷卻臺(tái)座 151， 152，其實(shí)施例可參見圖6，由此在該襯底104于一處理腔室106中處理 之前或之后提供該襯底所需要的熱處理或冷卻。
在一個(gè)方面中，該熱交換臺(tái)座150包含了含有至少一種污染降低涂覆的涂
覆24。舉例而言，該熱交換臺(tái)座150可包含了含有至少一類金剛石材料及一 高純度陶瓷材料中之一的涂覆24。該涂覆24可形成在該臺(tái)座本體154的上表 面26之上，以保護(hù)該襯底104，并可甚至實(shí)質(zhì)上覆蓋了該臺(tái)座本體154的整 個(gè)上表面26。同時(shí)，該涂覆24可以提供做為覆蓋該表面26的一保護(hù)蓋133 的一部份，如圖5所示?？梢赃x擇該涂覆24的厚度以抑制該加熱本體材料遷 移到該襯底104，并還可提供該襯底104的良好加熱。舉例而言，該涂覆24 的適當(dāng)?shù)暮穸瓤捎杉s0.25微米到約6微米。該粘結(jié)層140可以提供在該熱交 換臺(tái)座150的表面26上，以固定該涂覆24到該臺(tái)座150。該粘結(jié)層140的適 當(dāng)?shù)暮穸?例如含鈦的層)可由約0.25微米到約1微米。在一個(gè)方面中，該熱交 換臺(tái)座150包含一類金剛石材料的涂覆24。在另一方面中，該熱交換臺(tái)座包 含一高純度硅的碳化物的涂覆24。在另一方面中，該熱交換臺(tái)座包含一高純 度硅的氮化物的涂覆24。在又另一方面中，該熱交換臺(tái)座150包含一蓋133， 其含有石墨或硅滲入硅的碳化物的基底層130，及實(shí)質(zhì)上整個(gè)覆蓋了該基底層 130的硅的碳化物的涂覆24。
再者，因?yàn)樵摕峤粨Q臺(tái)座150通常與該襯底104交換熱量，其實(shí)質(zhì)上不會(huì) 靜電式地夾持該襯底104，可以調(diào)整該支撐表面22以改進(jìn)在該表面22上的襯 底104的保持力。舉例而言，在該熱交換臺(tái)座150上的涂覆24的表面22可包 含比在一靜電吸盤上的臺(tái)面112的表面要略高的平均表面粗糙度。但是，該表 面粗糙度最好是維持在足夠低以抑制該襯底104的污染。一適當(dāng)?shù)钠骄砻娲?糙度可小于約0.4微米，例如由約0.1微米到約0.4微米。
在一個(gè)方面中，該襯底104的保持力可由在該表面22中形成溝槽159來 改善。該溝槽159可包含例如輻射狀間隔開的圓形的溝槽。在一個(gè)方面中，該 表面22包含四個(gè)溝槽，其彼此間隔約為至少1厘米，且其深度由約50微米到 約500微米，而寬度由約1毫米到約3毫米。在一個(gè)方面中，該溝槽159可由 機(jī)械加工形成，或另在該臺(tái)座本體154的表面26中形成溝槽。該污染降低涂 覆的共形涂覆24可施加于該臺(tái)座本體154的表面26上，造成一具有溝槽的上 表面的一涂覆24。 一粘結(jié)層140還可在形成該共形涂覆24之前施加。如果溝 槽159可對(duì)于像是類金剛石材料特別有用，其基本上非常平滑，且在某些狀況 下可以不提供在該臺(tái)座150上的襯底104的適當(dāng)?shù)谋３至?。在一個(gè)方面中，該
溝槽159甚至可用來流動(dòng)通過一熱交換流體，來與在該臺(tái)座150上的襯底104
交換熱量。
在一個(gè)方面中，該臺(tái)座本體154的表面22包含有一溝槽159的圖案，其 能夠使設(shè)置在該表面22上的一襯底104的前側(cè)與背側(cè)上的壓力均等。舉例而 言，該熱交換臺(tái)座150可包含一排氣臺(tái)座，其用于在工藝之前或之后來排氣該 襯底104。該溝槽圖案159可抑制該襯底前側(cè)與背側(cè)之間的壓力差的建立，由 此可降低該襯底被粘結(jié)到該表面22上。適合于均等化該壓力的一溝槽159圖 案的實(shí)施例示于圖8。在此方面中，該溝槽159圖案包含多個(gè)不同半徑的圓形 溝槽173，且其最好是同圓心。該圓形溝槽173可用來均勻地在該表面22的 中心174周圍分布?xì)怏w壓力。例如該圓形溝槽173可包含一具有第一半徑的第 -圓形溝槽17a，及一具有第二半徑的第二圓形溝槽173b，該第二半徑大于該 第一半徑。該溝槽159的圖案進(jìn)一歩包含延伸跨過該襯底接收表面22的多個(gè) 輻射狀溝槽175，并實(shí)質(zhì)上僅位在該圓形溝槽173之間。該輻射狀溝槽用于將 該氣體壓力分布在橫跨該表面22的直徑上。在一個(gè)方面中，該輻射狀溝槽實(shí) 質(zhì)上僅由該第一圓形溝槽173a延伸到該第二圓形溝槽173b。該表面可進(jìn)一步 包含位在該第一圓形溝槽173a內(nèi)的一凹入的中央?yún)^(qū)域176。該中央?yún)^(qū)域176 可防止該表面22接觸到該襯底104，以抑制襯底104的粘結(jié)，諸如輕微弄彎 襯底104至表面22的中心。
在一示例性方面中，該溝槽159的圖案包含由約3到8個(gè)圓形溝槽173， 例如四個(gè)圓形溝槽173，并包含由2到24個(gè)輻射狀溝槽175，例如12個(gè)輻射 狀溝槽175。該溝槽159可具有深度由約0.5 mm (0.02英寸)到約1 mm(0.04英 寸)，例如約0.8 mm(0.03英寸)。該溝槽亦可包含一圓形的橫截面輪廓，例如 一半圓形橫截面輪廓，例如圖2a中所示。該溝槽159的圖案進(jìn)一步可做為在 放置該襯底104在該臺(tái)座150上的期間降低該襯底104在該表面22上的滑動(dòng)。
在又另一個(gè)方面中， 一含有污染降低材料的組件20包含一支撐結(jié)構(gòu)25， 其具有一含一盤片177的本體154，其具有一凹入的周緣突出部178，例如在 圖8, 9a， 9b中所示。舉例而言，該組件20可包含一熱交換臺(tái)座150，例如一 具有一類金剛石涂覆24與凹入的周緣突出部178的排氣臺(tái)座。該凹入的周緣 突出部178包含一輻射狀寬度，其大小可足夠于使得該襯底104的周緣突出部 179可突出于該周緣突出部178的至少一部份，且可實(shí)質(zhì)上避免該突出部178
與襯底104之間的接觸，例如在圖9b中所示。該凹入的周緣突出部178可在
該盤片177的周圍形成一連續(xù)環(huán)，如圖9a所示。該凹入的周緣突出部178可 以降低襯底104的污染，因?yàn)槠淇梢越档驮撆_(tái)座105的表面22與該襯底104 的周緣179之間的接觸，其可包含在一些襯底104中的受污染區(qū)域。在一受污 染的襯底周緣179與該臺(tái)座150的表面22之間的接觸會(huì)造成污染微粒轉(zhuǎn)移到 該臺(tái)座150，及后續(xù)放置在該臺(tái)座150上的襯底103的污染。但是，通過提供 一凹入的周緣突出部178。在這些受污染區(qū)域與該支撐表面22之間的接觸可 以降低，且亦可降低放置在該表面22上的后續(xù)襯底104的污染，該凹入的周 緣突出部178最好是包含該整個(gè)盤片177的直徑的至少約1/150的徑向?qū)挾取?舉例而言，該凹入的周緣突出部178對(duì)于一直徑為300 mm的盤片177可具有 一徑向?qū)挾戎辽偌s為2 mm。該周緣突出部178可由該盤片177的上表面182 凹下的適當(dāng)深度為至少約2 mm的深度。該凹下的周緣突出部178可與在該表 面22上的一溝槽159的圖案結(jié)合，如圖8所示，以提供在處理該襯底104時(shí) 的降低的污染與壓力均等化。
在又另一方面中， 一含有污染降低材料的組件20包含有一具有一升舉柱 160的支撐結(jié)構(gòu)25，即圖3所示的具體實(shí)施例。該升舉柱160包含一可移動(dòng)的 加長(zhǎng)構(gòu)件161，其具有一尖端162用于從一支撐件100的一表面升舉或降低一 襯底。該升舉柱160可為一升舉柱組件163的一部份，其包括有夾持一個(gè)或多 個(gè)升舉柱160的升舉柱支撐件164，并可附著到一風(fēng)箱(未示出)來提高或降低 該升舉柱160。該升舉柱160可包含至少上述的污染降低材料中之一，例如至 少是該類金剛石材料及該高純度陶瓷中之一。舉例而言，該升舉柱160可包含 該污染降低材料的涂覆24，其覆蓋了該升舉柱160的尖端162的至少一部份， 以提供可以降低該襯底104的污染的一接觸表面22。在一個(gè)方面中，該升舉 柱160的較佳的污染降低涂覆包含有一具有一類金剛石材料的涂覆24，該涂 覆24在該升舉柱160的尖端162上的厚度為由約1微米到約4微米。在另一 個(gè)方面中，該升舉柱160的較佳的污染降低涂覆包含有一具有一含有硅的氮化 物的高純度陶瓷的一涂覆24。在又另一個(gè)方面中，該較佳的污染降低涂覆包 含硅的碳化物。
在又另一個(gè)方面中，能夠降低該襯底104的污染的組件20包含一襯底提 升組件185，其可用來由一襯底支撐件100升舉一襯底104，并運(yùn)送該襯底104，
例如在圖10a中所示。舉例而言，該襯底提升組件185可用于對(duì)于一支撐件 100來舉離或降低一襯底104，例如一熱交換臺(tái)座150。該提升組件185包含 一箍狀物186，其大小可配合在該支撐件100的周緣187。 一對(duì)拱形鰭狀物188 安裝在該箍狀物186上，例如在圖10a所示的相對(duì)配置中。每個(gè)拱形鰭狀物 188包含一對(duì)相對(duì)的末端189，其向內(nèi)朝向該支撐件100成一角度。每個(gè)相對(duì) 末端189包含一突出部190，其亦向內(nèi)朝向該支撐件100延伸。
在該拱形鰭狀物188的每個(gè)相對(duì)末端189上的突出部190可共同形成一升 舉結(jié)構(gòu)，通過將襯底104設(shè)置在突出部190上，能夠?qū)⒁灰r底104舉離或降低 到該支撐件100上。該突出部190可以通過斜面連接區(qū)域191連接到該相對(duì)末 端189，該斜面連接區(qū)域191從每個(gè)末端189向下斜向到該突出部。該突出部 190最好其大小可適當(dāng)?shù)刂卧撘r底104，且亦可向內(nèi)延伸一足夠的距離來支 撐該襯底104，而在該斜面連接區(qū)域191與該襯底104之間不會(huì)有過度的接觸 或摩擦，從而可降低該襯底104的污染。該突出部190甚至可以足夠大到使得 該襯底104實(shí)質(zhì)上不會(huì)接觸到位于該相對(duì)末端處的斜面連接區(qū)域191。舉例而 言，為了升舉及運(yùn)送直徑為300 mm的襯底104，該突出部190可由該相對(duì)末 端189向內(nèi)延伸至少約7 mm。
該襯底提升組件185可通過在每個(gè)突出部l卯的上表面193上的至少一個(gè) 突出的突出物192來改善，其大小及形狀可以在升舉或降低該襯底104期間最 小化該襯底104與該突出部190之間的接觸，例如在圖10b中所示。該襯底 104與突出部表面193之間接觸的最小化可進(jìn)一歩降低該突出部l卯對(duì)該襯底 104的污染，允許對(duì)于該襯底104的工藝提供改善的結(jié)果。同時(shí)，已經(jīng)受到污 染的襯底104可以由該具有該突出的突出物192的襯底提升組件185來安全地 處理，而實(shí)質(zhì)上不會(huì)輸送過量的污染到該突出部190或給后續(xù)由該突出部190 升舉的襯底。該突出物192亦可放置為朝向并甚至位于該突出部190的內(nèi)側(cè)末 端195，使得該突出的突出物193會(huì)接觸到遠(yuǎn)離該襯底104的周緣179的區(qū)域 處的襯底104，且其基本上比該襯底104的周緣179的污染要少。舉例而言， 該突出的突出物193可置于遠(yuǎn)離該相對(duì)末端189，使得它們可接觸到該襯底的 直徑處約在至少該襯底104的周緣179內(nèi)側(cè)至少4 mm，甚至到該周緣179內(nèi) 側(cè)至少約7 mm。因此，該突出物193可距離該相對(duì)末端189至少約4 mm 且 甚至到約7mm。為了降低該襯底104與該突出部190的接觸的突出的突出物193的適當(dāng)高度約為至少1 mm，例如由約1 mm到約2 mm，甚至至少約為1.5 mm。
在一示例性方面中，該襯底提升組件185包含在該拱形鰭狀物188的每個(gè) 突出部190上的一單一突出的突出物193，產(chǎn)生了4個(gè)突出物193，其上可以 放置要升舉及輸送的一襯底104。每個(gè)突出物193由該拱形鰭狀物188的相對(duì) 末端189向內(nèi)設(shè)置，使得該突出物193接觸到該襯底104的區(qū)域在約該襯底 104的周緣179向內(nèi)約7.5 mm。該等突出物的高度在該突出部190的表面193 上約1.6mm(l/16英寸)。在一個(gè)方面中，該拱形鰭狀物188包含一金屬材料， 例如至少為不銹鋼及鋁中之一。該拱形鰭狀物188還可包含一污染降低材料， 例如一類金剛石材料的涂覆24，像是類金剛石納米化合物，以進(jìn)一步降低該 襯底104的污染。舉例而言，該等突出物193可包含一污染降低材料，例如一 類金剛石納米化合物。 一污染降低陶瓷，例如像是高純度礬土及石英中至少之 一，或其它非金屬材料亦可提供來形成該突出物193。如圖IO所示， 一第二 對(duì)的拱形鰭狀物188還可安裝在第一對(duì)拱形鰭狀物之上或之下以允許同時(shí)運(yùn) 送超過一個(gè)襯底104。
在另一個(gè)方面中，該襯底提升組件可為一襯底運(yùn)送系統(tǒng)198的一部份，其 進(jìn)一步包含一襯底輸送臂103，其能夠輸送一襯底到該對(duì)拱形鰭狀物188，例 如在圖7b中所示。該襯底輸送臂103可為一輸送腔室機(jī)器人119的一部份， 其能夠傳遞襯底到一多腔室設(shè)備中不同的腔室，例如在圖6中所示。該襯底運(yùn) 送系統(tǒng)可進(jìn)一步包含一控制器194，其具有程序代碼以控制該襯底輸送臂103 及提升組件185來降低由該臂103所運(yùn)送的襯底104的污染。在一個(gè)方面中， 該控制器194包含襯底中央控制程序代碼以傳送控制信號(hào)到該輸送臂103，以 移動(dòng)該輸送臂103使得該襯底104實(shí)質(zhì)上可對(duì)正于該腔室的中心軸197，并位 于該支撐件100的中央上方。通過準(zhǔn)確地定位該襯底104以實(shí)質(zhì)上對(duì)準(zhǔn)該腔室 106的中心軸，在該拱形鰭狀物188上的襯底104的準(zhǔn)確定位可以更為迅速地 完成，請(qǐng)當(dāng)放置在該拱形鰭狀物188上時(shí)，實(shí)質(zhì)上不會(huì)使襯底104有過度的滑 動(dòng)，而該滑動(dòng)會(huì)另外損傷及污染該襯底104。該控制器194可進(jìn)一步包含程序 代碼以提高該箍狀物186從而朝向襯底輸送臂103舉起拱形鰭狀物188，以 協(xié)同運(yùn)行箍狀物186和輸送臂103以在輸送臂103和拱形鰭狀物188之間傳輸 該襯底。然后可以通過控制器194降低該箍狀物186，以將該襯底104設(shè)置在
該支撐件100上進(jìn)行處理。
在一個(gè)方面中，該襯底運(yùn)送系統(tǒng)198包含一檢測(cè)器199，其能夠檢測(cè)一個(gè) 或多個(gè)襯底104及輸送臂103的位置，并產(chǎn)生關(guān)于所檢測(cè)到的位置的信號(hào)，其 可用于將該襯底104適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谠撉皇?06中。在一個(gè)方面中，該檢測(cè)器 199包含一對(duì)光傳感器200a, b，其配置在一狹長(zhǎng)閥201的相對(duì)末端203a, b上， 其中包含一開口，使得該襯底104與輸送臂103可穿過而進(jìn)入該腔室106，例 如在圖11中所示。該光傳感器200a, b能夠決定要通過輸送臂103傳輸通過狹 長(zhǎng)閥210的該襯底104在當(dāng)其傳送通過該狹長(zhǎng)閥210時(shí)是否基本上位于中央， 或決定該襯底與輸送臂是否不位于中央，且己經(jīng)朝向該狹長(zhǎng)閥的兩個(gè)末端203a, b之一偏離。在一個(gè)方面中，該光傳感器200a, b能夠檢測(cè)到達(dá)每個(gè)傳感器的 光強(qiáng)度，且由每個(gè)傳感器200a， b所檢測(cè)到的光強(qiáng)度可以進(jìn)行比較以決定該襯 底104與輸送臂103的相對(duì)位置。舉例而言，被隔離進(jìn)入每個(gè)光線傳感器200a, b的光量可代表襯底104與輸送臂103相對(duì)于該傳感器200的位置。由該光傳 感器200a， b相對(duì)于所檢測(cè)到的光所產(chǎn)生的信號(hào)，從而可由該控制器194計(jì)算 該襯底104的位置，其當(dāng)被輸送到該腔室106中時(shí)，并可產(chǎn)生控制信號(hào)以控制 該輸送臂103與襯底104在該腔室106中的位置。其它用于檢測(cè)該襯底位置的 方式亦可用來附加或取代該光傳感器200a, b，且該等光傳感器200a, b還可包 含在該狹長(zhǎng)閥201周圍的不同配置。
在一個(gè)方面中，該控制器194作為該運(yùn)送系統(tǒng)198的一部份，通過使用由 該檢測(cè)器199所產(chǎn)生的信號(hào)來計(jì)算該襯底104檢測(cè)到的位置與對(duì)準(zhǔn)于該腔室中 心軸197的腔室106的中心之間的差的一偏移距離。然后該控制器104即可產(chǎn) 生相對(duì)于該偏移距離的控制信號(hào)來控制該輸送臂103的移動(dòng)，以將該襯底104 基本上定位在該支撐件100的中心上方，并沿著該腔室106的中心軸197，從 而降低由于該襯底104偏離中心地遞送到該提升組件185時(shí)所造成的襯底104 磨蝕。舉例而言，該控制器194可以向輸送臂103提供控制指令以向左或向右 移動(dòng)，例如朝向該狹長(zhǎng)閥201的一個(gè)或另一個(gè)末端203a, b，以將該襯底104 置于在平行于該腔室的中心軸197的平面中央。該控制器194亦可包含程序代 碼以產(chǎn)生控制指令來移動(dòng)該輸送臂103與襯底104朝向進(jìn)入到該腔室一段距 離，該距離足以對(duì)準(zhǔn)該襯底的中心與該腔室106的中心軸197，并將該襯底104 基本上定位在該支撐件100的中心。因此，該運(yùn)送系統(tǒng)198可用來輸送該襯底
進(jìn)到該處理腔室中，并對(duì)準(zhǔn)該襯底104在該腔室中，使其可以降低由于襯底的 誤對(duì)準(zhǔn)與磨蝕所造成的污染。
為了由該腔室106移除該襯底104，該控制器194可包含程序代碼以操作 該輸送臂103及襯底提升組件185，其透過倒轉(zhuǎn)上述的輸送步驟。舉例而言， 該控制器194可包含程序代碼以操作該箍狀物186來提高該襯底104離幵該支 撐件IOO，并置于該拱形鰭狀物188上，并在該腔室106中沿著該中心軸197 升舉該襯底104。該輸送臂103可以操作來放置并移動(dòng)到該腔室106的中心軸 197，并配合該提升組件185的操作來通過該拱形鰭狀物188將該襯底104輸 送到該輸送臂。該控制器194亦可使用來自該檢測(cè)器199的信號(hào)以對(duì)準(zhǔn)該輸送 臂103在該處理腔室106中，以接收來自該提升組件185的襯底104，其實(shí)質(zhì) 上不會(huì)損傷及污染該襯底104。該控制器194即可指示該輸送臂103從該腔室 106移除該襯底104，例如可在該腔室106中提供一新的襯底104。由此，該 輸送臂103及控制器194可通過提供該襯底104在該腔室中所想要的對(duì)準(zhǔn)來降 低所處理的襯底的污染水平，使得在該襯底104與腔室組件之間不會(huì)發(fā)生過度 的磨蝕及損傷，例如該提升組件185與支撐件100。
在一個(gè)方面中，能夠輸送該襯底104進(jìn)入及離開該處理腔室106的輸送臂 103，例如來自一真空或排氣腔室，其本身可包含一接觸表面22，其在輸送工 序期間接觸到該襯底104，且其包含有能夠降低該襯底104的污染的污染降低 材料。舉例而言，該輸送臂103可包含一輸送葉片205，其具有一污染降低材 料的涂覆24并在其上具有該接觸表面22，例如在圖11中所示。例如該污染 降低材料可為一類金剛石材料，例如一類金剛石納米化合物。在另一示例中， 該輸送臂103可通過使在該襯底輸送進(jìn)入及移出該處理腔室106期間該襯底 104的接觸最小，而降低該襯底104的污染。舉例而言，該輸送臂103可包含 一個(gè)或多個(gè)突出的突出物206，其可提高該襯底104，并使該襯底104與其余 的輸送葉片205的接觸最小，例如突出的突出物的高度至少約為1.6 mm。在 一個(gè)方面中，該突出物206甚至可配置在該輸送葉片205的接觸表面22上， 使得它們實(shí)質(zhì)上不會(huì)接觸到該襯底104背側(cè)的周緣179，從而降低該輸送臂103 與基本上包含一相當(dāng)大量污染物的襯底104的一個(gè)區(qū)域之間的接觸。舉例而 言，該突出的突出物可以配置成使它們接觸到該襯底104的背側(cè)，其直徑處為 該襯底104的周緣179內(nèi)側(cè)至少約4 mm。因此，可以調(diào)整該輸送臂103以在
輸送該襯底進(jìn)入及離開一處理腔室106期間降低該襯底104的污染。
在另一方面中， 一含有污染降低材料的組件20包含一支撐遮板180，其 具體實(shí)施例可參見圖4。該支撐遮板180用于當(dāng)該襯底104不位于該支撐件100 上時(shí)來保護(hù)一襯底支撐件100的一表面28,例如在一腔室清洗工序期間。該 遮板180抑制材料沉積到該表面28上，例如材料可以在清洗該標(biāo)耙與腔室期 間從一濺射標(biāo)靶上敲下釋出。該遮板180基本上包含一結(jié)構(gòu)25，其含有一盤 片181，其大小及形狀可覆蓋該支撐件100的表面28中至少一部份，并甚至 可實(shí)質(zhì)上整個(gè)覆蓋該支撐件100的一暴露表面28。該表面28例如可包含該臺(tái) 面112的上表面22(未示出)，且亦可包含一實(shí)質(zhì)上平面的支撐表面28的上面(未 示出)。 一機(jī)械手臂(未示出)可以將該遮板盤片181旋轉(zhuǎn)到該支撐件的表面28 上來覆蓋該表面28，并將該遮板盤片181旋轉(zhuǎn)離該支撐件表面28以處理在該 支撐件100上的一襯底104。
為了降低該支撐件表面28的污染，以及該襯底104，該遮板盤片181最 好是包含上述污染降低材料中至少之一，例如像是該類金剛石材料及高純度陶 瓷材料中至少之一。在一個(gè)方面中，該遮板盤片181包含一底表面183，其含 有具有該污染降低材料的一涂覆24。該涂覆24提供了一下表面184，其可降 低該襯底與支撐件來自金屬微粒的污染，該金屬微粒是由該支撐件100的表面 28與該表面184的接觸所造成。該遮板盤片181還可機(jī)械地附著于污染降低 涂覆的一涂覆層24，例如通過一連接柱。在另一個(gè)方面中，該盤片181包含 一具有金屬污染降低材料的上表面189，例如該涂覆24(未示出)，且該盤片181 亦可包含一涂覆24，其實(shí)質(zhì)上覆蓋了整個(gè)盤片。該遮板盤片181可包含一污 染降低材料，其中包含有例如高純度硅的碳化物、硅的氮化物、硅及硅的氧化 物中至少之一。在一較佳的方面中，該遮板盤片181的下表面184包含了含有 一高純度硅的氮化物材料的污染降低涂覆24。
上述的含有污染降低材料的其它組件20可包括機(jī)器人輸送臂的葉片、在 一襯底支撐件上的環(huán)、及在用于處理的襯底104的支撐及輸送中涉及的其它組 件。
具有該污染降低涂覆的組件20可為一具有多個(gè)處理腔室106a-d的一多腔 室設(shè)備102的一部份。適用于處理襯底10的一種設(shè)備102的具體實(shí)施例包含 一個(gè)或多個(gè)處理腔室106a-d，如圖6所示。該腔室106a-d安裝在一臺(tái)面上，
例如應(yīng)用材料(Applied Materials)公司(美國(guó)加州Santa Clara)所制造的Endura 2臺(tái)面，其提供電氣、配管及其它支持功能。該臺(tái)面109基本上支撐一負(fù)載鎖 113以接收要進(jìn)行處理的襯底104的一匣體115，以及包含一機(jī)器人119的--襯底輸送腔室117來由該匣體115輸送襯底到不同的腔室106a-d進(jìn)行處理， 并在處理之后傳回它們。不同的腔室106a-d例如可包括一清洗腔室、 一蝕刻 腔室、 一用于在襯底上沉積材料的沉積腔室，以及選擇性的一熱處理腔室、及 其它處理腔室。舉例而言，在一個(gè)方面中，腔室106a-d之一包含一熱處理腔 室，其中含有一加熱臺(tái)座151以在處理之前加熱該襯底104以排氣該襯底104。 在排氣該襯底104之后，該襯底104可由機(jī)器人119輸送到一腔室106以蝕刻 該襯底104上的材料。該襯底104亦可由該機(jī)器人119輸送到一含有-一沉積腔 室的處理腔室，例如以在由一靜電吸盤所夾持的一襯底104上沉積阻擋層。在 處理之后，該襯底104可由該機(jī)器人119輸送到一冷卻腔室，其中該襯底可放 置在一冷卻臺(tái)座152上以冷卻該襯底104。該腔室106a-d可互連來在該設(shè)備 102中形成一連續(xù)真空環(huán)境，其中該工藝可以不被中斷地進(jìn)行，從而降低襯底 104的污染，否則在不同工藝階段的獨(dú)立腔室之間輸送晶片時(shí)會(huì)發(fā)生污染。在 該設(shè)備102中的組件，例如接觸或支撐該襯底104的組件，亦最好是包含污染 降低材料以降低該襯底104的污染。
在一個(gè)方面中，該設(shè)備102包含一輸送腔117，其中包括一具有該輸送臂 103的機(jī)器人119; 一具有一加熱臺(tái)座151的排氣或加熱腔室106a;-—預(yù)清洗 腔室106b，用于在將該襯底104暴露到一激發(fā)的預(yù)清洗氣體的沉積工序之前 來清洗一襯底104，該預(yù)清洗腔室包含一襯底支撐件100; —沉積腔室106c, 例如一物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積腔室，用于在該襯底104上沉積一材料， 該沉積腔室106c具有一襯底支撐件100;及一冷卻腔室106d，用于在工序之 后冷卻該襯底104，該冷卻腔室包含一冷卻臺(tái)座152。 一個(gè)或多個(gè)腔室106a-d 可進(jìn)一步包含具有拱形鰭狀物188的襯底提升組件185以將該襯底104舉離該 臺(tái)座151、 152及支撐件100或?qū)⒃撘r底104降低到該臺(tái)座151, 152及支撐件 100上。該多腔室設(shè)備102的組件，包括該輸送臂103、提升組件185、支撐 件100及臺(tái)座151, 152等，最好是包含污染降低材料和/或污染降低結(jié)構(gòu)，使 得在每個(gè)腔室之間循環(huán)傳送的襯底的污染水平對(duì)于鐵要小于約5 X 10ie atoms/cm3，而對(duì)于所有其它金屬離子要小于約1 X 1011 atoms/cm3。
可包含具有污染降低材料的組件20的一處理腔室106的具體實(shí)施例示于
圖7b中。該腔室106包含一包覆壁118，其可包含一天頂、側(cè)壁、及一底部 墻以包覆一處理區(qū)域113。在操作上，處理氣體可經(jīng)由一氣體供應(yīng)器130引入 到該腔室106，該氣體供應(yīng)器包括一處理氣體源、及一氣體分配器。該氣體分 配器可包含一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管，其具有一個(gè)或多個(gè)氣流閥，及一個(gè)或多個(gè)環(huán)繞該 襯底104的-周緣的一個(gè)或多個(gè)氣體出口，其可被夾持在具有一襯底接收表面 180的襯底支撐件100上的該處理區(qū)域111。另外，該氣體分配器可包含一淋 浴頭氣體分配器(未示出)。使用過的處理氣體及工藝副產(chǎn)品即由該腔室106經(jīng) 由一排氣口 120排出，其中可包括接收來自該處理區(qū)域113之使用過處理氣體 的一排氣導(dǎo)管， 一節(jié)流閥以控制在該腔室106中處理氣體的壓力，及一個(gè)或多 個(gè)排氣泵。
該處理氣體可由一氣體激能器116所激發(fā)來處理該襯底104,其中向在該 腔室106的工藝區(qū)域113中的處理氣體耦合供給能量。在一個(gè)方面中，該氣體 激能器116包含工藝電極，其可由一電源來供電，以激發(fā)該處理氣體。該工藝 電極可包括位在一腔室壁中(例如該腔室106的側(cè)壁或天頂上)，其可電容式地 耦合到另一個(gè)電極，例如在該襯底04下的支撐件100中的一電極108。另外 或額外地，該氣體激能器116可包含有一天線，其包括一個(gè)或多個(gè)電感器線圈， 其為關(guān)于該腔室的中心成圓形對(duì)稱。在又另一個(gè)方面中，該氣體激能器116可 包含一微波源及波導(dǎo)管，用于在該腔室106上游的遠(yuǎn)程區(qū)域中由微波能量來激 化該處理氣體。在一用于在一襯底104上沉積材料的物理氣相沉積腔室106 中，該腔室進(jìn)一歩包含一標(biāo)靶114，其面對(duì)由該激發(fā)的氣體所濺射的襯底104， 以在該襯底104上沉積來自該標(biāo)靶114的材料。
為了處理一襯底104，該處理腔室106被抽真空，并維持在一預(yù)定的次大 氣壓力。然后該襯底104即由一襯底支撐件提供在該支撐件100上，例如像是 一機(jī)器人臂103及一升舉柱160。該襯底104可以由施加一電壓到在該支撐件 100中的電極108以?shī)A持在該支撐件100上，例如通過過一電極電源172。該 氣體供應(yīng)器130提供一處理氣體到該腔室106，而該氣體激能器116耦合RF 或微波能量到該處理氣體來激發(fā)該氣體以處理該襯底104。在該腔室工序期間 產(chǎn)生的流出物由該排氣120由該腔室106排除。
該腔室106及多腔室設(shè)備101可由一控制器194所控制，其中包含具有指
令集的程序代碼以操作每個(gè)腔室106a-d的組件來處理在該腔室106中的襯底
104，例如在圖7b中所示。舉例而言，該控制器194可包含一襯底定位指令集 以操作一個(gè)或多個(gè)襯底支撐件100及機(jī)器人臂119及升舉柱160以定位在該腔 室106中的襯底104; —?dú)饬骺刂浦噶罴瘉聿僮髟摎怏w供應(yīng)器130及流動(dòng)控制 閥來設(shè)置氣體流入該腔室106; —?dú)鈮嚎刂浦噶罴糜诓僮髟撆艢?20及節(jié)流 閥來維持該腔室106中的壓力； 一氣體激能器控制指令集用于操作該氣體激能 器116來設(shè)置一氣體激能功率水平； 一溫度控制指令集用于控制該腔室106中 的溫度；及一工藝監(jiān)控指令集用于監(jiān)視該腔室106中的工藝。
本發(fā)明的具體實(shí)施例提供了襯底處理的實(shí)質(zhì)好處，特別是在降低由于例如 鐵的金屬離子的襯底104的污染。如果該污染降低材料，以及污染降低組件C例 如輸送葉片)，其可降低污染水平，對(duì)于鐵而言可到小于5 X 1(Tatoms/cm3的 等級(jí)，而對(duì)于所有其它離子則可到1 X 1011 atoms/cm3的等級(jí)，其通過實(shí)質(zhì) 上排除該襯底104接觸到金屬組件或具有一金屬表面的組件。
雖然已經(jīng)示出并說明了本發(fā)明的示例性具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以想到利用本發(fā)明的其它具體實(shí)施例，這些實(shí)施例都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。 舉例而言，該支撐件IOO、熱交換臺(tái)座150、升舉柱160或其它組件20可包含 除了那些特別說明之外的其它形狀及結(jié)構(gòu)。同時(shí)，該污染降低材料可通過除了 那些特別說明之外的方法所制造，并可包含在該組件20上的不同結(jié)構(gòu)。更進(jìn) 一步，關(guān)于示例性具體實(shí)施例的相關(guān)或位置術(shù)語(yǔ)可以互換。因此，所附的申請(qǐng) 專利范圍并不限于在此處所述以說明本發(fā)明的對(duì)優(yōu)選方面、材料或空間配置的 描述。
權(quán)利要求
1、一種襯底運(yùn)送系統(tǒng)，用于將一襯底運(yùn)送到一處理腔室中的一襯底支撐件上，該運(yùn)送系統(tǒng)包含(a)一輸送臂，用于將該襯底運(yùn)送到該腔室中；(b)一檢測(cè)器，用于檢測(cè)該輸送臂在該腔室中的位置，并產(chǎn)生關(guān)于該位置的一信號(hào)；(c)一襯底提升組件，用于自該輸送臂接收該襯底，并降低該襯底到該支撐件上；及(d)一控制器，其包含有程序代碼來控制該輸送臂、檢測(cè)器及提升組件以將該襯底運(yùn)送到該襯底支撐件上，該程序代碼包含(i)襯底居中控制代碼，用以控制該襯底輸送臂的移動(dòng)，以將該襯底基本上定位到該支撐件的中央，其通過(1)接收來自該檢測(cè)器的信號(hào)，并判定在該處理腔室中襯底的位置，(2)計(jì)算一偏移距離，其包含該襯底所檢測(cè)到的位置與該處理腔室的中心之間的差距，及(3)產(chǎn)生關(guān)于該偏移距離的控制信號(hào)來控制該輸送臂的移動(dòng)來將該襯底實(shí)質(zhì)上定位到該支撐件的中央。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)送系統(tǒng)，其中該處理腔室包含一狹長(zhǎng)閥，該 襯底透過該狹長(zhǎng)閥進(jìn)入該腔室，且其中該檢測(cè)器包含在該狹長(zhǎng)閥的相對(duì)側(cè)上的 一對(duì)光傳感器，該光傳感器用于檢測(cè)由該襯底所反射的輻射，以決定該襯底的 位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)送系統(tǒng)，其中該襯底提升組件包含(a) —箍狀物，其大小可配合該襯底支撐件的一周緣；及(b) —對(duì)拱形鰭狀物，安裝在該箍狀物上，每個(gè)拱形鰭狀物具有一對(duì)相 對(duì)的末端，其具有向內(nèi)輻射狀延伸的突出部，每個(gè)突出部具有一突起的突出物 以升舉一襯底，以使該襯底實(shí)質(zhì)上僅接觸到該突起的突出物，從而在使用該對(duì)鰭狀物以自該襯底支撐件升舉該襯底時(shí)使與該突出部的接觸最小。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)送系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)用于將該襯底運(yùn)送到一 包含一凹入的周緣突出部的盤片的一支撐件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可降低污染物的襯底傳送及支撐系統(tǒng)，其中一種將襯底運(yùn)送到處理腔室中的襯底支撐件上的運(yùn)送系統(tǒng)，包含將襯底運(yùn)送到輸送臂；檢測(cè)器，用于檢測(cè)輸送臂在腔室中的位置并產(chǎn)生關(guān)于該位置的信號(hào)；襯底提升組件，用于自輸送臂接收襯底并降低襯底到支撐件上；及控制器，包含程序代碼來控制輸送臂、檢測(cè)器及提升組件以將襯底運(yùn)送到襯底支撐件上，程序代碼包含襯底居中控制代碼，用以控制襯底輸送臂的移動(dòng)以將襯底定位到支撐件的中央，其通過(1)接收來自檢測(cè)器的信號(hào)并判定在處理腔室中襯底的位置，(2)計(jì)算包含襯底所檢測(cè)到的位置與處理腔室的中心之間的差的偏移距離，及(3)產(chǎn)生關(guān)于偏移距離的控制信號(hào)控制輸送臂以將襯底定位到支撐件的中央。
文檔編號(hào)H01L21/67GK101393883SQ20081012691
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者克里斯托弗·哈格蒂, 史蒂夫·森索尼, 尼汀·庫(kù)拉納, 庫(kù)爾特·J·阿曼, 徐松文, 托德·W·馬丁, 愛德華·黃, 理查德·費(fèi)伊, 維克·D·帕克海, 蒂莫西·羅南, 達(dá)里爾·安杰洛, 邁克爾·賴斯, 馬修·C·蔡, 馬修·利奧波德 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司