用于弹性体带的安装固定架及其使用方法

用于弹性体带的安装固定架及其使用方法
【专利摘要】一种弹性体带的安装方法，所述弹性安装带作为围绕半导体衬底支撑件的一部分周围的保护性边缘密封件，所述衬底支撑件用于在等离子体处理室中支撑半导体衬底，所述安装方法包括：使弹性体带扩展成具有大于所述衬底支撑件内的安装沟槽的直径的直径的圆形；将扩展形状的所述弹性体带夹持在基环与夹环之间；将扩展形状的所述弹性体带放置在所述衬底支撑件的上方；并且从所述基环与所述夹环之间释放所述弹性体带，从而使所述弹性体带收缩到所述衬底支撑件的所述安装沟槽中。
【专利说明】用于弹性体带的安装固定架及其使用方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于将弹性体带安装在衬底支撑件周围的安装固定架及使用该安装 固定架的方法。

【背景技术】
[0002] 集成半导体电路已经成为大部分电子系统的主要元件。这些微型电子装置可以包 括构成微机的中央处理器及其他集成电路的存储器和逻辑子系统的成千上万个晶体管和 其他电路。这些电路的低成本、高可靠度和高速度已经成为现代数字电子产品的普遍特征。
[0003] 通常在例如平行板反应器或电感耦合等离子体反应器之类的反应离子蚀刻系统 中制造集成半导体电路。反应离子蚀刻系统可以包括蚀刻室，该蚀刻室中具有上电极或阳 极和下电极或阴极。阴极相对于阳极和容器壁具有负偏。将要蚀刻的晶片被合适的掩模覆 盖并且直接位于阴极上。例如CF 4、CHF3、CC1F3、HBr、Cl2和SF6或它们与0 2、N2、He或Ar和 混合物被引入蚀刻室中并且维持在通常在毫托范围内的压力。上电极具有允许气体穿过电 极均匀地分配到蚀刻室中的气孔。阳极与阴极之间形成的电场会离解反应气体，从而形成 等离子体。晶片表面通过与活性离子的化学交互作用并且通过撞击晶片表面的离子的动量 转移而被蚀刻。由电极所产生的电场将吸引离子到阴极，导致离子撞击主要垂直方向上的 表面，使得制程产生界限清楚的垂直蚀刻侧壁。
[0004] 用于反应性离子蚀刻的等离子体为高度腐蚀性物质，且暴露于等离子体的处理室 部件表面可能快速退化。此处理室部件的退化代价高昂，且可能导致处理室部件的污染，或 导致处理室中正在处理的衬底污染。这种退化需要更换受污染的处理室部件并且/或者清 理受污染的处理室部件。此处理室部件的更换和/或清理导致处理室的停机时间。
[0005] 包括静电卡盘（ESC)的衬底支撑件是由于暴露于等离子体环境而退化的这种处 理室部件之一，其中该静电卡盘（ESC)用于静电式地将衬底夹持在该支撑件上。这些类型 的衬底支撑件典型地包括彼此粘附的多个部件。例如，支撑件可包括通过合适的粘合剂彼 此粘合的冷却板、加热元件和/或陶瓷板。为了使由于暴露于等离子体环境造成的退化减 小到最低，通常在这些部件周围设置弹性体带以保护粘合剂免于直接暴露于等离子体环 境，例如共有的美国专利No. 7, 431，788中所述。然而，弹性体带则直接暴露于等离子体环 境且由于暴露而退化。弹性体带也由于来自操作条件下的压缩力而退化。
[0006] 弹性体带安装于衬底支撑件周围的方式也可能在弹性体带中产生局部应力，这导 致弹性体带更容易由于暴露于等离子体环境而退化。典型地，弹性体带以五点星状形式手 工安装在衬底支撑件周围。此安装形式在弹性体中产生高度局部应力区域，这些应力区域 是弹性体中的较弱区域，且当暴露于等离子体环境时使这些区域经受更大的质量损失，从 而通常导致弹性体的破裂。
[0007] 因此，需要将弹性体带安装在衬底支撑件周围的改进方法，使弹性体带对于缘自 暴露于等离子体环境的退化表现出增加的抗性。


【发明内容】

[0008] 本文公开了一种弹性体带安装固定架，其将弹性体带安装在衬底支撑件周围而增 加对由于暴露于等离子体环境和压缩力而退化的抗性。利用本文公开的安装固定架安装 在衬底支撑件周围的弹性体带因此具有更长的工作寿命，从而减少弹性体带需要更换的频 率。本文还公开了使用弹性体带安装固定架将弹性体带安装在衬底支撑件周围的方法。
[0009] 根据示例性实施方式，提供一种弹性体带的安装方法，所述弹性安装带作为半导 体衬底支撑件的一部分周围的保护性边缘密封件，所述衬底支撑件用于在等离子体处理室 中支撑半导体衬底，所述安装方法包括：使弹性体带扩展成具有大于所述衬底支撑件内的 安装沟槽的直径的直径的圆形；将扩展形状的所述弹性体带夹持在基环与夹环之间；将扩 展形状的所述弹性体带放置在所述衬底支撑件的上方；并且从所述基环与所述夹环之间释 放所述弹性体带，而使所述弹性体带收缩到所述衬底支撑件的所述安装沟槽中。
[0010] 根据另一个示例性实施方式，一种环形安装固定架，其适于将弹性体带安装在半 导体衬底支撑件周围的安装沟槽中，所述衬底支撑件用于在等离子体处理室中支撑半导体 衬底，所述环形安装固定架包括安装单元以及装载构件，所述安装单元包括：顶环，所述顶 环具有一个或多个内螺纹；夹环；基环，所述基环具有一个或多个外螺纹，所述一个或多个 外螺纹被配置成容纳所述顶环的所述一个或多个内螺纹，且当所述顶环锁紧在所述基环上 时，所述弹性体带被夹持在所述夹环与所述基环之间；以及闩锁及释放机构，所述闩锁及释 放机构通过从所述夹环与所述基环之间松开所述弹性体带而将所述弹性体带释放到所述 安装沟槽中；所述装载构件在所述夹环与所述基环之间将所述弹性体带定位在所述安装单 元内。
[0011] 根据又一个示例性实施方式，一种弹性体带安装套件包括环形安装固定架以及弯 曲嵌入工具，所述环形安装固定架适于安装弹性体带到半导体衬底支撑件周围的安装沟槽 中，所述环形安装固定架包括安装单元以及装载构件，所述安装单元包括：顶环，所述顶环 具有一个或多个内螺纹；夹环；基环，所述基环具有一个或多个外螺纹，所述一个或多个外 螺纹被配置成容纳所述顶环的所述一个或多个内螺纹，且在所述顶环锁紧在所述基环上 时，所述弹性体带被夹持在所述夹环与所述基环之间；以及闩锁及释放机构，所述闩锁及释 放机构通过从所述夹环与所述基环之间松开所述弹性体带而将所述弹性体带释放到所述 安装沟槽中；所述装载构件在所述夹环与所述基环之间将所述弹性体带定位在所述安装单 元内；所述弯曲嵌入工具适于压迫所述弹性体带到所述衬底支撑件中的所述安装沟槽内， 所述工具包括曲面，所述曲面以凹形方式弯曲并且具有推动所述弹性体带到所述安装沟槽 中的径向延伸部分。
[0012] 应当理解，前述总体说明及以下详细说明都是示例性的和解释性的，并且旨在提 供如所主张的本发明的进一步解释。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 现在将详细参照本发明的当前优选的实施方式，附图图示了本发明的实例。若有 可能，附图和说明书中使用相同的附图标记来指代相同或相似的零件。
[0014] 图1是适于等离子体蚀刻半导体衬底的处理室的剖视图。
[0015] 图2是衬底支架的一部分的剖视图，该衬底支架具有与位于安装槽中暴露的粘结 层粘结在一起的多个层，该安装槽适于接收包括弹性体带的边缘密封件。
[0016] 图3是根据示例性实施方式的安装固定架的透视图，该安装固定架包括装载构件 和安装单元，该安装单元包括顶环、夹环和基环。
[0017] 图4是根据实施方式的图3的安装固定架的分解形式的另一个透视图。
[0018] 图5A-5C是具有一系列安装状态的弹性体带的衬底支撑件的一系列剖视图。
[0019] 图6A-6C是根据示例性实施方式的装载弹性体带到安装固定架中的一系列透视 图。
[0020] 图7A-7C是放置夹环到弹性体带的上表面上的一系列透视图。
[0021] 图8A和8B是装载弹性体带到安装固定架中的俯视图。
[0022] 图9是根据示例性实施方式的顶环完全旋入基环中的剖视图。
[0023] 图10是与双闩锁机构啮合的顶环的俯视图，该双闩锁机构将顶环和弹性体带固 定就位。
[0024] 图11是装载在安装单元内的弹性体带的剖视图以及从安装单元移除装载构件的 步骤。
[0025] 图12是根据示例性实施方式的降低到衬底支撑件上的安装单元的剖视图。
[0026] 图13是根据示例性实施方式的与安装沟槽相邻的安装单元和弹性体带的剖视 图。
[0027] 图14是在安装沟槽内具有弹性体带的衬底支撑件和嵌入工具的透视图。
[0028] 图15A和15B是衬底支撑件和使用中的嵌入工具的剖视图。
[0029] 图16是根据示例性实施方式的具有锥形剖面的弹性体带的剖视图。
[0030] 图17是根据示例性实施方式的安装图16的弹性体带到衬底支撑件的安装沟槽中 的剖视图。

【具体实施方式】
[0031] 用于反应性离子蚀刻处理室的衬底支撑件典型地包括下电极组件，该下电极组件 包括在等离子体处理室中处理期间上面夹持有衬底或晶片的静电夹持层。该下电极组件还 可以包括结合在温度受控衬底上的多个层。例如，该组件可包括上陶瓷层，该上陶瓷层并入 黏附地粘合在加热器板的上侧的一个或多个静电电极、黏附地粘合在加热器板底部的一个 或多个加热器、以及黏附地粘合在加热器和加热器板的温度受控衬底（以下称为冷却板）。 为了保护暴露于等离子体的粘合剂粘合层，包括弹性体带的边缘密封件可设置在衬底支撑 件的粘合层周围。
[0032] 图1示出了用于蚀刻衬底的示例性等离子体反应器100的剖视图。如图1所示， 等离子体反应器100包括等离子体处理室110、设置在处理室110上方以产生等离子体的天 线，由平面线圈或RF线圈122来实现。平面或RF线圈122典型地由RF发生器124经由匹 配网络（未示出）提供能量。这种处理室100被称为电感耦合等离子体（ICP)处理室。为 了供应工艺气体到处理室110的内部，因此设有气体分配板或喷头120,该气体分配板或喷 头120优选地包括多个孔，用于释放气源材料（如蚀刻剂来源气体）至喷头120与半导体衬 底或晶片140之间的RF感应等离子体区域，该半导体衬底或晶片140支撑在包括下电极组 件130的衬底支撑件150上。尽管图1示出了电感耦合等离子体反应器，但该等离子体反 应器100可在省略天线的情况中结合其他等离子体产生来源，如电容耦合等离子体（CCP)、 微波、磁控管、螺旋波、或其他合适的等离子体产生设备。
[0033] 气源材料可通过其他配置引入处理室110中，该配置例如延伸经过上壁的一个或 多个气体注入器和/或内嵌在处理室110的壁112中的气体喷射口。当蚀刻通过铝或其合 金之一时，蚀刻剂来源化学品包括例如：如(：1 2和此13等卤素。还可以使用针对蚀刻特征的 侧壁钝化的其他蚀刻剂化学品（如CH4、HBr、HCl、CHCl 3)以及如碳氢化合物、氟碳化合物和 氢氟碳化合物之类的聚合物形成物质。这些气体可与任选的惰性和/或非反应性气体一起 使用。
[0034] 在使用中，将晶片140引入由处理室壁112所定义的处理室110中且配置在下电 极组件130上。晶片140优选地通过射频发生器126 (还典型地经由匹配网络）施加偏置。 晶片140可包括在其上制造的多个集成电路（1C)。例如，这些1C可包括如PLA、FPGA及 ASIC之类的逻辑设备或例如随机存取内存（RAM)、动态RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAMs)、或 只读存储器（ROM)之类的存储装置。当施加 RF功率时，（由来源气体形成的）反应性物质 蚀刻晶片140的暴露表面。可以是挥发性的副产物接着经由排出口排出。在处理完成之后， 可使晶片140经过进一步的处理，且最后被切块从而使1C分成单个芯片。
[0035] 反应器100还可以用于金属、电介质及其他蚀刻处理。在等离子体蚀刻处理中，气 体分配板可以是位于ICP反应器中的介电窗正下方的圆板、或形成被称为平行板反应器的 CCP反应器中的上电极组件的一部分，其中该气体分配板是定向成平行于半导体衬底或晶 片140的喷头电极。气体分配板/喷头电极120包括具备特定直径和空间分布的孔阵列以 优化待蚀刻层（如晶片上的光致抗蚀剂层、二氧化硅层及下方层材料）的蚀刻均匀性。
[0036] 可使用的例示性平行板等离子体反应器为双频率等离子体蚀刻反应器（见例如 共有的美国专利No. 6, 090, 304,该专利其全部内容通过引用的方式并入本文中）。在此反 应器中，蚀刻气体可从气体供给器供应到喷头电极，并且可以通过供给来自两RF源的不同 频率下的RF能量到喷头电极和/或底部电极而在反应器中产生等离子体。可替代地，喷头 电极可电性接地且可将两个不同频率的RF能量供给到底部电极。
[0037] 图2示出了衬底支撑件150的一部分的剖视图，该衬底支撑件150具有与暴露的 粘合层结合在一起的多个层，暴露的粘合层位于用于容纳包括弹性体带300的边缘密封件 的安装沟槽190中。衬底支撑件150包括由金属或陶瓷组成的加热器板152。粘合剂粘合 层170设置在加热器板152下方并使加热器板152粘合至冷却板154。另一个粘合剂粘合 层172设置在加热器板152上方并使加热器板152粘合至结合一个或多个静电钳位电极的 陶瓷板180。陶瓷板180和冷却板154可具有延伸超过加热器板152和粘合层170、172的 最外部分的部分以形成安装沟槽190。加热器板152和粘合层170、172的最外部分实质上 相对彼此对准。优选地，陶瓷板180具有大于加热器板152和粘合层170、172的直径。
[0038] 在一个实施方式中，冷却板154可以被配置成通过在其中包括流体通道（未示出） 来提供温度控制，温度受控液体可以通过流体通道循环。冷却板154典型地是在等离子体 室中充当下RF电极的金属衬底。冷却板154优选地包括阳极铝或铝合金。可使用包括金 属、陶瓷、导电及介电材料的任何合适的材料。在一个实施方式中，冷却板154由阳极处理 铝块形成。可替代地，冷却板154可以是其内和/或其上表面上具有一个或多个电极的陶 瓷材料。此外，冷却板154优选地具有从其中心到外缘或其直径的均匀厚度，且优选地是薄 圆板。冷却板154可包括一系列通孔，用于容纳将衬底支撑件150固定在处理室中的机械 固定件。
[0039] 加热器板152可以是金属或陶瓷板的形式，具有至少一个薄膜加热器耦合至金属 或陶瓷板的底部。至少一个薄膜加热器可以是包括第一绝缘层（如介电层）、电阻加热层 (如一个或多个电阻材料条）和第二绝缘层（如介电层）的箔叠层（未示出）。绝缘层优选 地由具有在宽温度范围内维持其物理、电气及机械特性（包括在等离子体环境中对腐蚀气 体的抗性）的能力的材料组成，例如Kapton或其他合适的聚酰亚胺膜。电阻加热层优选地 由如Inconel或其他合适的合金的高强度合金或抗腐蚀且电阻加热的材料组成。典型地， 薄膜加热器是具有约〇. 005英寸至约0. 009英寸的总厚度且更优选地是约0. 007英寸厚的 Kapton、Inconel及Kapton的层压板形式。
[0040] 陶瓷层180优选地为具有由如W、Mo等金属材料组成的嵌入式电极的陶瓷材料的 静电夹持层。此外，陶瓷层180优选地具有从其中心到外缘或其直径的均匀厚度，且优选地 是适用于支撑200mm、300mm或450mm直径晶片的薄圆板。共有的美国专利No. 8, 038, 796 中公开了具有上静电夹持层、加热层及粘合层170、172的下电极组件的细节，其中上静电 夹持层具有约0. 04英寸的厚度、上粘合层具有约0. 004英寸的厚度、加热器板152包括具 有约0. 04英寸厚度的金属或陶瓷板以及具有约0. 01英寸厚度的加热器膜，且下粘合层170 具有约0. 013英寸至0. 04英寸的厚度。然而，可选择不同的夹持层、粘合层170、172及加 热器层152的厚度以获得所需的处理结果。
[0041] 粘合剂粘合层170、172优选地由例如弹性体硅酮或硅胶材料之类的低模量材料 形成。然而，可使用任何合适的粘合材料。粘合层170U72的厚度根据所需的热传系数而 改变。因此，粘合层170、172的厚度可以均匀或不均匀以基于粘合剂粘合层170、172的制 造公差提供所需的热传系数。典型地，粘合剂粘合层170、172的厚度通过加上或减去具体 变量而在粘合剂粘合层170、172的施加区域上变化。优选地，假如粘合层厚度改变不大于 1. 5%，就可以使衬底支撑件150的构件之间的热传系数实质上均匀。例如，对于包括用于 半导体工业中的电极组件的衬底支撑件150而言，粘合剂粘合层170、172优选地具有可承 受宽温度范围的化学结构。因此，低模量材料可包括任何合适的材料或材料的组合，如与真 空环境兼容并在高温（如高达到500°C)下抵抗热降解的聚合物材料。在一个实施方式中， 粘合剂粘合层170、172可以包括硅酮并在约0. 001英寸至约0. 050英寸的厚度之间，且更 优选地在约0. 003英寸至约0. 030英寸的厚度之间。
[0042] 如图2所示，冷却板154及陶瓷板180的一部分可延伸超过加热器板152、粘合剂 粘合层170、172的最外部分，从而在衬底支撑件150中形成安装沟槽190。粘合剂粘合层 170、172的材料典型地对半导体等离子体处理反应器的反应性蚀刻化学不具抗性，且因此 必须加以保护以完成有效的操作生命周期。为了保护粘合剂粘合层170、172,将弹性体带 300形式的边缘密封件设置在安装沟槽190中，以形成预防半导体等离子体处理反应器的 腐蚀性气体穿透的紧密密封。例如，参照共有的美国专利No. 7, 884, 925及美国专利公开 No.2010/0078899。
[0043] 图3是根据示例性实施方式的安装固定架200的透视图。如图3所示，安装固定 架200包括弹性体带装载器210及安装单元220。安装单元220包括顶环230、基环240以 及定位在上环230与基环240之间的夹环250。安装单元220还包括在需要时释放弹性体 带300到安装沟槽190中的闩锁及释放机构260。根据实施方式，闩锁及释放机构260包括 附接在顶环230的外缘上的第一柄或杆262、附接在基环240的外缘上的第二柄或杆264、 附接在顶环230上的拉伸弹簧266、以及双闩锁机构270。双闩锁机构270包括具有杆或叉 274的加弹载簧的闩锁272,该杆或叉274啮合在顶环230的外部上的一系列的脊或齿状物 276。
[0044] 图4是安装固定架200的分解形式的另一个透视图。如图4所示，弹性体带装载 器210包括用于将弹性体带定位在安装单元220内的环形构件212。环形构件212被配置 成围绕着其外缘或周边211容纳弹性体带300。根据实施方式，一个或多个交叉构件214延 伸横穿环形构件212。一个或多个交叉构件214中优选地包括至少一个开口或间隙216。可 替代地，弹性体带装载器210可以包括用于在弹性体带装载器210上向上升起的柄或其他 装置。一个或多个交叉构件214和/或柄（未示出）提供在弹性体带300己装载在安装单 元220内之后从安装单元220内移除弹性体带装载器210的装置。
[0045] 顶环230包括阶梯状环232,该阶梯状环232具有平坦的上部236以及从上部236 的外围向下延伸的管部234。上部236从管部234的上缘233延伸并向内延伸。管部234 包括一个或多个内或内螺纹238，一个或多个内或内螺纹238被配置成容纳在基环240上的 一个或多个外或外部螺纹248。顶环230还包括在管部234上的外表面239上的一系列脊 或齿276, 一系列脊或齿276被配置成与基环240上的双闩锁机构270啮合。顶环230还包 括柄262及拉伸弹簧266。柄262被配置成啮合基环240上的闩锁及释放机构260。拉伸 弹簧266与基环240的对应构件267配对，且当顶环230并未如以下所述与基环240锁定 在位时，拉伸弹簧266导致顶环230旋转（即从基环240旋出）。
[0046] 基环240优选地是在外表面241上具有一个或多个外螺纹248的环形构件242, 一 个或多个外螺纹248被配置成啮合顶环230的一个或多个内螺纹238。基环240还包括环 形凸缘244,环形凸缘244在环形构件242的内缘245上定位在环形构件242的上表面243 上。一个或多个压缩弹簧280从环形构件242的上表面241向上延伸。一个或多个压缩弹 簧280在数目上优选地是三（3)至七（7)，且在数目上更优选地为五（5)，且其中一个或多 个压缩弹簧280等距地定位在环形构件242的周围。
[0047] 夹环250是在夹环250的下表面254与基环240的环形凸缘244的上表面247之 间夹持弹性体带300的环形构件252。夹环250优选地由具有上部253及下部255的环形 构件252组成，其中上部和下部253、255的内圆周或直径彼此一致。根据实施方式，下部 255具有小于上部253的外径的外径，且形成由上部253的下表面至下部255的外表面形 成的阶梯256 (见图7D)的外径。根据实施方式，上部和下部253、255各自具有相对平的或 平坦的上或下表面257、259。根据实施方式，夹环250由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET) 之类的低摩擦、非粘性的塑性材料或例如TEFL0N(由杜邦制造的PTFE-聚四氟乙烯）之类 的碳氟化合物制成。
[0048] 相对于设计成用于处理具有300mm直径的衬底或晶片的衬底支撑件，基环240优 选地具有相对于最内表面292在约11. 0英寸至12. 0英寸之间的内直径290。相对于处理 具有小于300mm(如200mm)或大于300mm(如450mm)直径的衬底或晶片，相应地按比例缩 放安装固定架200的直径。
[0049] 安装固定架200优选地由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)之类的低摩擦塑性材 料或如TE.FLON:< (由杜邦制造的PTFE-聚四氟乙烯）之类的碳氟化合物制成。根据实 施方式，夹环250由聚四氟乙烯（PTFE)、TEFLON制成，且基环240由聚对苯二甲酸乙二醇 酯（PET)或其他碳氟化合物制成。根据实施方式，夹环250由相比于基环240具有较低粘 附因子（即较不黏）的材料制成，使得在将弹性体带300安装在安装沟槽190中期间，弹性 环300并不粘附或粘合在夹环250上。可替代地，安装固定架200可由例如石英、陶瓷、金 属或硅之类的其他材料制成。制造安装固定架200的方法不受特别限制。例如，安装固定 架200可由起始材料的块体或环形件加工制成。可替代地，安装固定架200可以通过注射 成型形成。
[0050] 图5A-?是具有处于一系列安装状态的弹性体带300的衬底支撑件150的一系列 剖视图。如图5A所示，衬底支撑件150由与暴露的粘合层结合在一起的多个层组成，这些粘 合层位于适于容纳呈弹性体带300形式的边缘密封件310的安装沟槽190中。衬底支撑件 150包括由金属或陶瓷组成的加热器板152、设在加热器板152下方的粘合剂粘合层170， 该粘合剂粘合层170使加热器板152粘合到冷却板154上。粘合剂粘合层172设在加热器 板上方并使加热器板152粘合到并入了一个或多个静电钳位电极的陶瓷板180中。陶瓷板 180和冷却板154可具有延伸超过加热器板152和粘合层170、172的最外部的部分以形成 安装沟槽190。加热器板152和粘合层170、172的最外部实质上相对于彼此对准。优选地， 陶瓷板180具有大于加热器板152和粘合层170、172的直径。
[0051] 在图5B中，弹性体带300已安装在安装沟槽190中且完全地纳入沟槽190内。如 图5B所示，当正确地安装弹性体带300时，弹性体带300完全占据沟槽190。
[0052] 图5C和?显示在沟槽190内呈不同安装状态的弹性体带300。在图5C中，弹性 体带300安装在衬底支撑件150的沟槽190内，然而，弹性体带300并未完全纳入。在图? 中，弹性体带300并未安装在沟槽190内，且间隙192存在于加热器板152以及粘合层170、 172的外缘之间。
[0053] 根据示例性实施方式，弹性体带300可由任何适合的半导体处理兼容材料构成。 例如，弹性体带300优选地由能被固化以形成氟橡胶的可固化含氟弹性体的含氟聚合物 (FKM)、可固化的全氟弹性体的全氟聚合物（FFKM)、和/或具有高耐化学性、耐低温和耐高 温、在等离子体反应器中耐等离子体腐蚀、低摩擦、及电气和热绝缘性能的材料所构成。弹 性体带300的形状也不受特别限制，且弹性体带的剖面可以是圆形、方形或矩形。弹性体带 300还可以具有不规则形的剖面，例如于2011年10月20日提交的共有的美国专利申请序 列号13/277,873中所公开的具有凹形外表面的矩形剖面。
[0054] 图6A-6C为根据示例性实施方式装载弹性体带300到安装固定架200上的一系列 透视图。如图6A所示，弹性体带装载器210位于基环240的环形构件242的环形凸缘244 内。弹性体带装载器210的外缘211按尺寸制作成适配在基环240内。根据实施方式，弹 性体带300通过手动定位在弹性体带装载器210的外缘211的周围。
[0055] 如图6B和6C所示，一旦弹性体带装载器己定位在基环240内，弹性体带300便设 置在弹性体带装载器210的外表面周围并在基环240的环形凸缘244的上表面247上。弹 性体带300优选地通过使弹性体带300伸长为配合弹性体带装载器210的外缘211而设置 在该外缘的周围。一旦弹性体带300已设置在弹性体带装载器210的最外缘211周围并设 置在基环240的环形凸缘244的上表面247上，如有需要，便利用0型环勾针500或其他适 合的工具解开弹性体带300以便在不扭歪的情况下使弹性体带300正确地纳入基环240的 环形凸缘244的上表面247上。
[0056] 图7A-7D为设置夹环250在弹性体带300的上表面上的一系列透视图。如图7A 和7B所示，一旦弹性体带300正确地纳入基环240的环形凸缘244的上表面247上，夹环 250便下降到基环240上。当夹环250降低到弹性体带300的上表面302上时，在一个或 多个压缩环280的每一个上的弹簧282向下压缩。在释放夹环250时，一个或多个压缩环 280的弹簧282向上升高或推动夹环250。
[0057] 如图7C所示，顶环230接着降低到基环240上。当顶环230降低到基环240上时， 顶环230的一个或多个内螺纹238啮合基环240的一个或多个外螺纹248,从而将夹环250 夹持或固定在弹性体带300的上表面302上。弹性体带300接着被压缩在夹环250的下表 面252与基环240的环形凸缘244的上表面247之间。
[0058] 图8A和8B为装载弹性体带300到安装固定架200中的俯视图。如图8A和8B所 示，一旦将顶环230设置在夹环250及基环240上，便利用柄262、264以顺时钟方向旋转顶 环230到基环240上，从而压缩夹环250与基环240的环形凸缘244之间的弹性体带300。 当顶环230旋转到基环240上时，顶环230和基环240的柄262、264分别地彼此相对移动 并施加压力于弹性体带300。
[0059] 图9为根据示例性实施方式的顶环230完全旋入基环240中的剖视图。如图9所 示，一旦顶环230以顺时钟方向完全旋至基环240上，弹性体带300便在拉伸位置中被夹持 (或固定）在夹环250与基环240之间。在拉伸位置中，弹性体带300优选地以圆形被均匀 地拉伸。本文所述顺时针和逆时针的使用优选地是对应的环230、240的旋转方向。然而， 环230、240可分别以逆时针（如夹持）和顺时针（去夹持）方向旋转来取代如本文所述的 顺时针（用于夹持在夹环及基环240、250之间的弹性体带）和逆时针（用于解除夹持）。
[0060] 图10是与双闩锁机构270啮合的顶环230的俯视图，双闩锁机构270将顶环230 固定在位，并因此在夹环250与基环240之间将弹性体带300固定或保持在位。如图10所 示，柄262、264相互朝着对方移动，且双闩锁机构270的杆272与顶环230之外表面234上 的脊或齿276啮合，而将顶环230锁定或固定定位。杆272优选地具有一对偏移闩锁273， 其提供双闩锁机构270以下功能：调整基环240上的顶环230的紧张状态不到相对应的脊 或齿276的完整凹口。双闩锁机构270优选地为弹簧加载的机构或具有一个或多个弹簧的 系统274。一旦顶环230在基环240上锁定就位，弹性体带300便在夹环250与基环240之 间稳固地锁定（即夹持）就位。
[0061] 图11为装载在安装固定架200内的弹性体带300、并从安装单元220内移除弹性 体带装载器210的剖视图。如图11所示，一旦顶环230被锁定就位、且弹性体带被固定就 位，便从顶环230、基环240和夹环250内移除弹性体带装载器210。移除弹性体带装载器 210,导致弹性体带300被夹持在安装单元220内。优选地通过抓住弹性体带装载器210的 一个或多个交叉构件214而手动移除弹性体带装载器210。
[0062] 图12为根据示例性实施方式的降低到衬底支撑件150上的安装单元220的剖视 图。如图12所示，装载有弹性体带300的安装单元220降低到衬底支撑件150上且位于衬 底支撑件150的外圆周围。根据示例性实施方式，安装单元220按尺寸制作以弹性体带精 确地定位成与安装沟槽190相邻的方式适配在衬底支撑件150上及周围。
[0063] 如图13所示，一旦安装单元220已在衬底支撑件150周围降低，弹性体带300便 被精确地定位成与安装沟槽190相邻。一旦弹性体带300被定位成与安装沟槽190相邻， 安装器便推动双闩锁机构270的弹簧加载的机构274的释放部，使双闩锁机构270的杆272 从顶环的齿276脱离，从而释放顶环230并将顶环230向上推动。当顶环230被释放时，顶 环230沿逆时针方向旋转，进而从一个或多个外螺纹248旋开一个或多个内螺纹238。一 个或多个压缩环280的弹簧282向上展开，从而向上举起夹环250,进而使弹性体带300从 夹环250及基环240之间松脱或释放。此外，顶环230上的拉伸弹簧266向外展开，从而使 顶环230向上（即逆时针）旋转，进而帮助弹性体带300从基环240与夹环250之间释放 (或松脱）。一旦弹性体带300被松脱或释放，弹性体带300便向内收缩到安装沟槽190中。 优选地，弹性体带300以均匀的方式收缩到安装沟槽190中，使得弹性体带300完全纳入安 装沟槽190内。
[0064] 一旦弹性体带300已被释放到沟槽中，便从衬底支撑件150移除安装单元220,从 而提供安装器到弹性体带300的通道。假如弹性体带300并未完全纳入安装沟槽190内， 则在弹性体带300未纳入安装沟槽190处便可使用0型环勾针500将弹性体带300移动至 安装沟槽190中。
[0065] 图14是在安装沟槽190内具有弹性体带300的衬底支撑件150以及嵌入工具400 的透视图。如图14所示，假如弹性体带300未完全地纳入安装沟槽190内，则安装器可使 用嵌入工具（或推入工具）400以使弹性体带300纳入沟槽190内。当弹性体带300己释 放至安装沟槽190中时，可能需要安装器将弹性体带300进一步压进安装沟槽190中。如 图14所示，工具400优选地包括以凹形的方式弯曲、并具有推动弹性体带300到安装沟槽 190中的径向延伸部分420的曲面410。
[0066] 图15A和15B为衬底支撑件150以及使用中的推入工具或嵌入工具400的剖面 园。如图15A和15B所示，嵌入工具定位在冷却板152的上表面上，且当嵌入工具400置于 上表面（或肩部）上时，嵌入工具400向前滑动，使弹性体带300与工具400的径向延伸部 分420啮合，从而进一步推动弹性体带300到安装沟槽190中，进而消除在加热器板142和 粘合层170、172的外缘与弹性体带300的内表面之间的任何间隙。在衬底支撑件150的整 个直径周围重复推动并完全纳入弹性体带300到沟槽190内的过程。
[0067] 上述方法在衬底支撑件设置在处理室内部或外部时将弹性体带300安装在衬底 支撑件150周围。由于容易安装，因此优选地在衬底支撑件150设置在处理室外时将弹性 体带300安装在衬底支撑件150周围。例如，当在处理室外部时，衬底支撑件150可机械地 固定在例如工作台之类的工作件上以安装弹性体带300。当在处理室内部时，衬底支撑件 150还可以机械地固定在例如处理室壁之类的工作件上以安装弹性体带300。
[0068] 图16为根据示例性实施方式的具有锥形剖面的弹性体带300的剖视图。根据实施 方式，弹性体带300具有向内逐渐变细的多边形剖面。如图16所示，弹性体带300具有包 括内表面320、外表面330、上表面340和下表面350的多边形剖面。上表面和下表面340、 350从外表面330朝内表面320向内逐渐变细。因此，内表面320的高度322小于外表面 330的高度332。根据实施方式，弹性体带300的内表面320的高度322小于安装沟槽190 的高度194,且弹性体带的外表面330的高度332大于安装沟槽190的高度194。此外，从 内表面和外表面320、330至上表面和下表面340、350的过渡优选地成圆形或具有曲率。
[0069] 图17为根据示例性实施方式的安装图16的弹性体带300到衬底支撑件150的安 装沟槽中的剖视图。如图17所示，呈弹性体带300形式的具有多边形剖面的边缘密封件310 向内逐渐变细。具有锥形剖面的弹性体带300安装成内表面320向内，其中内表面320在 高度上比安装沟槽190的高度194矮。当弹性体带300安装到安装沟槽190中时，弹性体 带300的外表面330从安装沟槽190突出，且优选地利用嵌入工具400或者推动弹性体带 300的外表面330及对应外部到安装沟槽190中的其他装置将弹性体带300的外表面330 推入安装沟槽190中。一旦弹性体带300己定位在安装沟槽内，弹性体带300便提供保护 安装沟槽免于离子和/或等离子体攻击的压缩密封。根据实施方式，具有锥形剖面的弹性 体带300利用上述安装固定架200安装到衬底支撑件150的安装沟槽190中。
[0070] 上述方法还可以利用弹性体安装套件执行，该弹性体安装套件包括环形安装固定 架和弯曲的嵌入工具400,该环形安装固定架适于安装弹性体带300到半导体衬底支撑件 150周围的安装沟槽中，该环形安装固定架包括安装单元220和装载构件210,该安装单元 220包括：顶环230,该顶环230具有一个或多个内螺纹；夹环240 ;基环250,该基环具有被 配置成容纳顶环的一个或多个内螺纹的一个或多个外螺纹，且在将顶环紧固在基环上时， 弹性体带被夹持在夹环与基环之间；和通过从夹环与基环之间松开弹性体带而将弹性体带 释放到安装沟槽中的闩锁及释放机构260 ;所述装载构件210将弹性体带定位在夹环与基 环之间的安装单元内；所述弯曲的嵌入工具400适于压迫弹性体带到衬底支撑件的安装沟 槽中，该工具包括以凹形的方式弯曲、并具有推动弹性体带300到安装沟槽190中的径向延 伸部分的曲面。所述套件还可以包括一个或多个弹性体带300。根据实施方式，一个或多个 弹性体带300具有向内逐渐变细的多边形剖面。
[0071] 尽管本发明已结合其优选实施方式加以描述，但本领域技术人员应当理解，可在 不脱离由所附权利要求书中所定义的本发明的精神及范围的情况下，进行未具体说明的增 力口、删除、修改和替换。
【权利要求】
1. 一种弹性体带的安装方法，所述弹性安装带作为半导体衬底支撑件的一部分周围的 保护性边缘密封件，所述衬底支撑件用于在等离子体处理室中支撑半导体衬底，所述安装 方法包括： 使弹性体带扩展成具有大于所述衬底支撑件内的安装沟槽的直径的直径的圆形； 将扩展形状的所述弹性体带夹持在基环与夹环之间； 将扩展形状的所述弹性体带放置在所述衬底支撑件的上方；并且 从所述基环与所述夹环之间释放所述弹性体带，从而使所述弹性体带收缩至所述衬底 支撑件的所述安装沟槽中。
2. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在将所述弹性体带释放到所述安装沟 槽中之前，将所述弹性体带定位成与所述安装沟槽相邻。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中扩展所述弹性体带的步骤是利用装载构件执行 的，所述装载构件使所述弹性体带纳入在所述基环的上表面与所述夹环的下表面之间。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括均匀地扩展所述弹性体带成为所述圆形并 且均匀地使所述弹性体带收缩到所述安装沟槽中。
5. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在从所述基环与所述夹环内释放所述弹 性体带到所述安装沟槽中之后，调整所述弹性体带以将所述弹性体带移动到所述安装沟槽 中的需要的位置。
6. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在从所述基环与所述夹环内释放所述弹 性体带到所述安装沟槽中之后，抵靠所述弹性体带压迫嵌入工具并且将所述弹性体带压入 所述安装沟槽中，以确保所述弹性体带完全纳入到所述安装沟槽中。
7. -种环形安装固定架，其适于将弹性体带安装在半导体衬底支撑件周围的安装沟 槽中，所述衬底支撑件用于在等离子体处理室中支撑半导体衬底，所述环形安装固定架包 括： 安装单元，所述安装单元包括： 顶环，所述顶环具有一个或多个内螺纹； 夹环； 基环，所述基环具有一个或多个外螺纹，所述一个或多个外螺纹被配置成容纳所述顶 环的所述一个或多个内螺纹，且当所述顶环锁紧在所述基环上时，所述弹性体带被夹持在 所述夹环与所述基环之间；以及 闩锁及释放机构，所述R锁及释放机构通过从所述夹环与所述基环之间松开所述弹性 体带而将所述弹性体带释放到所述安装沟槽中；以及 装载构件，所述装载构件在所述夹环与所述基环之间将所述弹性体带定位在所述安装 单元内。
8. 根据权利要求7所述的环形安装固定架，其中所述夹环是具有在所述夹环的下表面 上形成台阶的上部和下部的环形环，并且其中所述弹性体带被夹持在所述夹环与所述基环 的上表面之间。
9. 根据权利要求7所述的环形安装固定架，其中所述闩锁及释放机构包括附接至所述 顶环的外缘的第一柄、附接至所述基环的外表面的第二柄以及将所述顶环固定在所述基环 上的闩锁机构。
10. 根据权利要求9所述的环形安装固定架，其中所述闩锁机构包括弹簧加载闩锁，所 述弹簧加载闩锁具有与所述顶环的外部上的一系列齿啮合的杆。
11. 根据权利要求7所述的环形安装固定架，其中所述顶环包括环形构件，所述环形构 件包括外部和上部，所述上部从所述外部的上缘且朝内延伸，并且其中所述外部包括被配 置成容纳所述基环上的所述一个或多个外螺纹的所述一个或多个内螺纹。
12. 根据权利要求11所述的环形安装固定架，其中所述顶环包括拉伸弹簧，所述拉伸 弹簧在所述基环上与所述闩锁及释放机构啮合以在所述夹环松开时使所述顶环朝反方向 旋转。
13. 根据权利要求12所述的环形安装固定架，其中所述基环为环形构件，在所述环形 构件的外表面上具有被配置成与所述顶环上的所述一个或多个内螺纹啮合的所述一个或 多个外螺纹。
14. 根据权利要求13所述的环形安装固定架，其中所述基环包括位于所述环形构件的 上表面的内端的上环形突出部；以及一个或多个压缩弹簧，其从所述环形构件的所述上表 面朝上延伸至大于所述环形突出部的高度。
15. 根据权利要求7所述的环形安装固定架，其中所述夹环由聚四氟乙烯（PTFE)制成。
16. -种弹性体带安装套件，包括： 环形安装固定架，其适于安装弹性体带到半导体衬底支撑件周围的安装沟槽中，所述 环形安装固定架包括： 安装单元，所述安装单元包括： 顶环，所述顶环具有一个或多个内螺纹； 夹环； 基环，所述基环具有一个或多个外螺纹，所述一个或多个外螺纹被配置成容纳所述顶 环的所述一个或多个内螺纹，且在所述顶环锁紧在所述基环上时，所述弹性体带被夹持在 所述夹环与所述基环之间；以及 闩锁及释放机构，所述R锁及释放机构通过从所述夹环与所述基环之间松开所述弹性 体带而将所述弹性体带释放到所述安装沟槽中；以及 装载构件，所述装载构件在所述夹环与所述基环之间将所述弹性体带定位在所述安装 单元内；以及 弯曲嵌入工具，所述弯曲嵌入工具适于压迫所述弹性体带到所述衬底支撑件中的所述 安装沟槽内，所述工具包括曲面，所述曲面以凹形方式弯曲并且具有推动所述弹性体带到 所述安装沟槽中的径向延伸部分。
17. 根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，进一步包括具有向内逐渐变细的多边 形剖面的一个或多个弹性体带。
18. 根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，进一步包括0型环勾针。
19. 根据权利要求16所述的弹性体带安装套件，其中所述夹环是具有在所述夹环的下 表面上形成台阶的上部和下部的环形环，并且其中所述弹性体带被夹持在所述台阶与所述 基环的上表面之间。
20. 根据权利要求19所述的弹性体带安装套件，其中所述闩锁及释放机构包括附接至 所述顶环的外表面的第一柄、附接至所述基环的外表面的第二柄以及将所述顶环固定在所 述基环上的闩锁机构。
【文档编号】H01L21/50GK104272445SQ201380018736
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】尼尔·牛顿 申请人:朗姆研究公司