專利名稱：基于微機(jī)電結(jié)構(gòu)的多級(jí)靜電夾盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，更具體地涉及夾持基板與轉(zhuǎn)移相關(guān)熱能的裝置和方法。
背景技術(shù)：
處理硅晶片是制造現(xiàn)代微電子元件中司空見(jiàn)慣的事。此種處理包括等離子體處理和離子植入，可能是在低壓下進(jìn)行，其中射頻或者微波等離子體被傳送到晶片，在處理期間在晶片中產(chǎn)生高溫。然而，此種高溫(例如超過(guò)400℃的溫度)可以對(duì)晶片造成有害的影響。
對(duì)于許多處理而言，精確的溫度控制并不需要，只要晶片的溫度保持在低于預(yù)定的限度下即可，例如400℃或更低。然而，目前離子植入的趨勢(shì)是傾向于高功率序列植入器，其一般需要以大于200mW/cm2℃的傳熱系數(shù)(HTC)來(lái)冷卻。在這些和其他幾種的植入操作中，一般需要精確的溫度控制，其中橫跨例如300毫米晶片的HTC均勻度需要維持在1％以內(nèi)。此種處理具有的HTC值例如可能高達(dá)500mW/cm2℃。本發(fā)明就是要符合這些高性能的要求。
半導(dǎo)體處理中的晶片溫度控制已經(jīng)利用靜電夾盤(pán)(ESC)一段時(shí)間了。典型的單極ESC示范說(shuō)明于

圖1，其中ESC 10以靜電力來(lái)握持晶片20到位。晶片20通過(guò)絕緣層40而與電極30分開(kāi)。電壓(例如標(biāo)示為+)由電源50施加于電極30。施加于電極30的電壓在晶片20處產(chǎn)生了靜電場(chǎng)(例如標(biāo)示為“-”)，其于晶片20上感應(yīng)出等量而相反的電荷(例如標(biāo)示為+)。晶片20上的靜電場(chǎng)在晶片20和ESC 10之間產(chǎn)生了靜電力。因此，靜電力握持著晶片20抵住絕緣層40。
當(dāng)利用ESC 10時(shí)，晶片20的冷卻可以由晶片20和絕緣層40的接觸表面60之間的接觸傳導(dǎo)來(lái)提供，其中絕緣層40可以由冷卻水來(lái)冷卻。傳統(tǒng)上，晶片20的冷卻大致上隨著施加于ESC 10的電壓而增加。然而，顯著的高電壓可對(duì)晶片20造成有害的影響(例如引起粒子的產(chǎn)生)，并且隨著增加的失效率還可能進(jìn)一步帶來(lái)昂貴的電源供應(yīng)和消耗的問(wèn)題。
其他傳統(tǒng)的ESC利用晶片20和絕緣層40之間的冷卻氣體，其中絕緣層40的接觸表面60包括多個(gè)突起(未顯示)，其中提供冷卻氣體存在的區(qū)域。典型上，通常將陶瓷層機(jī)械加工以于其中形成突起，其中突起是以噴珠所形成的。然而，傳統(tǒng)機(jī)械加工包括陶瓷的絕緣層40具有幾個(gè)缺點(diǎn)，這是從精確度來(lái)看，同時(shí)也是從晶片處理期間由陶瓷層所可能引起的微粒問(wèn)題來(lái)看。
此外，使用傳統(tǒng)機(jī)械加工方法通常很難在整個(gè)300毫米工件上獲得小于5微米的夾盤(pán)表面平坦度(亦即控制表面的波動(dòng)度)。例如，當(dāng)晶片接觸傳統(tǒng)的夾盤(pán)表面時(shí)，由于夾盤(pán)表面的波動(dòng)度的緣故，夾盤(pán)和晶片表面之間的間隙寬度典型上是在5微米的范圍里。然而，此間隙在晶片上并非均勻，并且隨著夾持的條件而進(jìn)一步變化。模型和測(cè)量顯示傳統(tǒng)上視表面和夾持的情況而定，平均間隙寬度典型上是在2.2微米到5微米之間變化。此種于晶片上比較大而無(wú)法控制的間隙寬度典型上導(dǎo)致較低的冷卻能力以及晶片上的不均勻溫度。
再者，現(xiàn)有技術(shù)的ESC電極的電連接一般已證實(shí)很難形成。傳統(tǒng)上，電線是焊接在電極中心部分的下面。此種焊接可不利地?cái)_亂整個(gè)晶片的熱傳導(dǎo)均勻度。
因此，此技術(shù)需要改良的靜電夾盤(pán)，其提供可于處理期間輕易調(diào)整的均勻HTC，以及提供晶片冷卻和加熱都有產(chǎn)高熱傳能力的夾盤(pán)。此外，靜電夾盤(pán)需要提供可操作的夾持表面，以顯著限制晶片處理期間的微粒污染。
發(fā)明概述以下提出本發(fā)明的簡(jiǎn)化概述，以便提供本發(fā)明某些方面的基本理解。此概述不是本發(fā)明的廣泛概要。既不是要識(shí)別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素，也不是要描繪本發(fā)明的范圍。其目的是要以簡(jiǎn)化的形式來(lái)提出本發(fā)明的某些概念，而做為稍后提出的詳細(xì)敘述的開(kāi)場(chǎng)白。
本發(fā)明一般涉及多極的靜電夾盤(pán)以及冷卻半導(dǎo)體基板的方法。多極的靜電夾盤(pán)例如包括夾持板，其是可操作的以有效率地夾持著基板，并且以大致均勻的方式來(lái)冷卻或加熱基板，由此改進(jìn)制程控制。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，夾持板包括半導(dǎo)體平臺(tái)，其中第一導(dǎo)電層形成于其頂面上。第一導(dǎo)電層進(jìn)一步包括多個(gè)部分，它們彼此電隔離，而于其中界定了靜電夾盤(pán)的多個(gè)極或電極。在另一個(gè)實(shí)例中，夾持板進(jìn)一步包括多個(gè)電絕緣的突起，它們形成于第一導(dǎo)電層上。多個(gè)突起之間大致上界定出多個(gè)凹谷，并且突起從夾持板的頂面延伸第一距離，而于其中界定了基板和頂面之間的間隙。
在第一實(shí)施例中，靜電夾盤(pán)是可操作的以展現(xiàn)基板和夾持板頂面之間的間隙里的冷卻氣體的背面壓力控制。基板或晶片和頂面之間的間隙變得很小(例如小于約1微米)，其中間隙里的氣體體積是很小的。小的氣體體積提供快速的反應(yīng)時(shí)間(例如在大約10毫秒的數(shù)量級(jí))，由此允許迅速啟動(dòng)或停止晶片的冷卻。例如，通過(guò)改變間隙里的氣壓在約1Torr至約100Torr，則HTC可以控制成從小于約2mW/cm2℃的數(shù)值到大于約400mW/cm2℃的數(shù)值。此外，通過(guò)建立小的間隙，則氣體傳導(dǎo)實(shí)質(zhì)上是在自由分子的機(jī)制下，其中熱傳導(dǎo)與間隙無(wú)關(guān)，而主要是與冷卻氣體的壓力有關(guān)，而在整個(gè)晶片上可以實(shí)質(zhì)變得均勻。據(jù)此，在第一實(shí)施例中，本發(fā)明有利地對(duì)熱或冷的夾盤(pán)表面提供快速啟動(dòng)的背面、自由分子機(jī)制的氣體傳導(dǎo)，其中晶片的加熱或冷卻主要受冷卻氣體的壓力的支配。
在另一實(shí)施例中，靜電夾盤(pán)是可操作的以通過(guò)基板和夾盤(pán)之間的熱接觸傳導(dǎo)而展現(xiàn)基板的高度加熱或冷卻，其中熱傳導(dǎo)大致上與基板和多個(gè)突出之間的接觸壓力有關(guān)。多個(gè)突出例如是可操作的以大致上從基板轉(zhuǎn)移熱到夾持板，其中與傳統(tǒng)的ESC相比而言，多個(gè)突出的均勻度是可操作的以在整個(gè)晶片上提供顯著較高程度的HTC均勻度。此外，需要成功操作靜電夾盤(pán)的電壓可以維持在小于大約150伏特。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性的方面，多極的靜電夾盤(pán)進(jìn)一步包括底板，其是可操作的以從基板透過(guò)夾持板而轉(zhuǎn)移熱能。底板例如包括多個(gè)部分，其中底板的多個(gè)部分電連接在第一導(dǎo)電層的多個(gè)部分上。第二導(dǎo)電層例如把底板的多個(gè)部分電連接在第一導(dǎo)電層的多個(gè)部分上。多個(gè)電極電連接在第一導(dǎo)電層的各多個(gè)部分，其中多個(gè)電極是進(jìn)一步可操作的以連接于靜電夾盤(pán)的電源。例如，多個(gè)電極經(jīng)由第二導(dǎo)電層和/或底板而電連接于第一導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明再一范例性的方面，第二導(dǎo)電層包括多個(gè)垂直的交互連結(jié)，其把半導(dǎo)體平臺(tái)的底面電連接到形成于半導(dǎo)體平臺(tái)頂面上的第一導(dǎo)電層。多個(gè)垂直的交互連結(jié)例如包括多個(gè)通孔，其大致上延伸經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體平臺(tái)。另外可以選擇的是多個(gè)垂直的交互連結(jié)形成于半導(dǎo)體平臺(tái)的側(cè)壁上，其中多個(gè)電極經(jīng)由多個(gè)受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極而電連接于垂直的交互連結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明又一范例性的方面，夾持板包括一各或多個(gè)氣體分布溝槽，其中一個(gè)或多個(gè)溝槽適于交互連結(jié)多個(gè)凹谷。分開(kāi)基板和夾持板的距離例如定有尺寸，使得夾持板和基板之間的熱傳導(dǎo)大致上是允許于自由分子的機(jī)制下。然而，氣體分布溝槽實(shí)質(zhì)上大于該間隙，并且允許在粘滯機(jī)制下的氣體流動(dòng)，由此有助于快速轉(zhuǎn)換至冷卻狀態(tài)。靜電夾盤(pán)可以進(jìn)一步包括溫度感應(yīng)器，以偵側(cè)與基板相關(guān)的溫度。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性的方面，提示一種于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中冷卻基板的方法，其中半導(dǎo)體處系統(tǒng)包括多極的靜電夾盤(pán)。該方法包括將基板置于具有多個(gè)電絕緣突起的表面上。多個(gè)突起例如大致上從夾持板的頂面所延伸，而其中界定出多個(gè)間隙。夾持板例如進(jìn)一步包括形成于半導(dǎo)體平臺(tái)上的第一導(dǎo)電層，其中多個(gè)突起形成于其上。電壓施加于表面的二個(gè)或更多個(gè)區(qū)域之間，例如是把電壓施加于第一導(dǎo)電層的二個(gè)或更多個(gè)部分，其中基板實(shí)質(zhì)上是經(jīng)由電壓所感應(yīng)出的靜電力而夾持于夾持板。存在于多個(gè)突起之間的冷卻氣壓則進(jìn)一步加以控制，其中冷卻氣體的傳熱系數(shù)主要是冷卻氣壓的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明又一范例性的方面，測(cè)量與基板相關(guān)的溫度，并且至少部分依據(jù)測(cè)量的溫度來(lái)控制冷卻氣壓，由此可以增強(qiáng)基板和夾持板之間的分子機(jī)制下的熱傳導(dǎo)。根據(jù)另一實(shí)例，上面停留基板的表面包括一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽，它們與多個(gè)間隙呈液體相通，其中冷卻氣體是可操作的以于一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽里在粘滯機(jī)制下流動(dòng)，以及其中經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽而快速控制冷卻氣壓。
為了完成本發(fā)明前述和相關(guān)的目的，本發(fā)明包括在此之后所完整描述的以及特別權(quán)利要求中指出的特征。后面的敘述和所附附圖詳細(xì)列出了本發(fā)明特定的示范說(shuō)明的實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例只是指示出本發(fā)明的原理可以采取的各種方式中的一些而已。從以下本發(fā)明的詳細(xì)敘述并配合附圖時(shí)，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征就會(huì)變得明顯。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)的范例性靜電夾盤(pán)的部分截面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一范例性方面的靜電夾盤(pán)的部分截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性?shī)A持板的部分截面圖，該板具有多個(gè)突起。
圖4是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性?shī)A持板的平面圖，該板包括多個(gè)突起。
圖5是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性突起的部分截面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明某一方面來(lái)示范說(shuō)明接觸傳熱系數(shù)和范例性?shī)A持板上的應(yīng)力相對(duì)于面積比例的圖形。
圖7是根據(jù)本發(fā)明某一方面來(lái)示范說(shuō)明氣體在分子機(jī)制和粘滯機(jī)制下的范例性傳熱系數(shù)的圖形。
圖8是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性?shī)A持板的平面圖，該板包括多個(gè)氣體分布溝槽。
圖9是示范說(shuō)明氣體分布溝槽的范例性?shī)A持板的部分截面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性?shī)A持板的簡(jiǎn)化部分截面圖，其示范說(shuō)明溝槽深度和突起距離的間的范例性關(guān)系。
圖11是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性?shī)A持板的平面圖，其包括多個(gè)通孔。
圖12是根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面的靜電夾盤(pán)的部分截面圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明再一范例性方面的靜電夾盤(pán)的部分截面圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性靜電夾盤(pán)的系統(tǒng)層級(jí)方塊圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的流程圖，其示范說(shuō)明形成基于半導(dǎo)體的靜電夾盤(pán)的范例性方法。
圖16A～16U示范說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明圖15方法所形成的簡(jiǎn)化的靜電夾盤(pán)的部分截面圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的流程圖，其示范說(shuō)明熱處理半導(dǎo)體基板的范例性方法。
圖18是系統(tǒng)層級(jí)方塊圖，其示范說(shuō)明采用根據(jù)本發(fā)明的靜電夾盤(pán)的簡(jiǎn)化的半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及多極的靜電夾盤(pán)(ESC)以及結(jié)合了其幾項(xiàng)發(fā)明特征的相關(guān)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的靜電夾盤(pán)尤其增加了例如于離子植入期間快速且均勻地冷卻或加熱晶片基板的能力。據(jù)此，本發(fā)明現(xiàn)在要參見(jiàn)附圖來(lái)描述，其中使用類似的標(biāo)號(hào)來(lái)指示所有類似的元件。應(yīng)該了解這些方面的敘述僅是示范說(shuō)明性的，而不應(yīng)以限制的意味來(lái)看待。在以下的敘述中，為了解釋起見(jiàn)，列出許多細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的完整理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)顯然知道本發(fā)明也可不以這些特定的細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)施。
本發(fā)明通過(guò)多極的靜電夾盤(pán)(ESC)克服現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn)，其在基板(例如硅晶片)和ESC相關(guān)的半導(dǎo)體夾持板之間展現(xiàn)顯著均勻的傳熱系數(shù)(HTC)。獲得顯著均勻的HTC的一種途徑是使用背面氣體傳導(dǎo)，而使晶片和ESC之間的氣體傳導(dǎo)維持于分子自由機(jī)制下。例如，ESC和晶片之間的間隙使間隙顯著小于λmfp(例如冷卻氣體的平均自由路徑)。在此情形下，如果間隙維持顯著小于λmfp，則冷卻氣體的HTC實(shí)質(zhì)上與間隙無(wú)關(guān)。因此使間隙盡可能的小是所希望的。
然而，間隙的實(shí)際尺寸受到背面粒子的限制，這是因?yàn)榇笥陂g隙深度的粒子會(huì)造成間隙的變化，因而降低了可靠度。由于典型ESC中所看到的大部分粒子是小于1微米，故在一范例中，間隙的下限大約1微米。然而，對(duì)于具有更小的粒子污染物的系統(tǒng)而言，可以采用更小的間隙，因此種另外的選擇亦為本發(fā)明所設(shè)想到。然而，在典型FSC夾持力所能提供的壓力機(jī)制下(其可以高達(dá)幾百Torr)，氣體的平均自由路徑是在1微米的數(shù)量級(jí)。此意味著氣體傳導(dǎo)并非完全在分子自由機(jī)制之下，而是大致上操作于分子自由機(jī)制和粘滯機(jī)制之間的過(guò)渡機(jī)制。結(jié)果，HTC隨著間隙而有適度的變化。例如，在200Torr下，范例性冷卻氣體的HTC為大約500mW/cm2℃，而間隙的100％變化(例如間隙的范圍從1微米到2微米)會(huì)造成HTC大約20％的變化。因此，依據(jù)本發(fā)明某一方面，為了符合整個(gè)晶片所想要的1％溫度均勻度，間隙寬度的均勻度應(yīng)該小于或等于5％。
除了間隙均勻度以外，HTC均勻度典型上進(jìn)一步與壓力均勻度有關(guān)。冷卻氣體于晶片周邊的泄漏典型上會(huì)造成氣體流動(dòng)，其中便引入了壓力梯度。此問(wèn)題可以通過(guò)限制氣體流動(dòng)的區(qū)域在或接近晶片周邊和氣體分布溝槽網(wǎng)路的區(qū)域而改善，其中氣體是可操作的以在粘滯機(jī)制下流動(dòng)，之后會(huì)加以敘述。這就引起一項(xiàng)挑戰(zhàn)，要把氣體分布溝槽并入表面結(jié)構(gòu)，而以容易、可靠的制造且避免可能泄放的方式來(lái)提供均勻的間隙。
另一項(xiàng)挑戰(zhàn)則是達(dá)成表面的控制，其中獲得均勻的間隙和分布溝槽以允許ESC是多極的。單極的夾盤(pán)(例如其中整個(gè)ESC是一個(gè)電極)可以用在晶片暴露于等離子體的應(yīng)用，其中導(dǎo)電路徑是建立于晶片和電接地之間。然而，在晶片并非持續(xù)接觸等離子體的應(yīng)用中，則需要至少2個(gè)電極，其中每個(gè)電極具有相反的極性，由此允許晶片保持在實(shí)質(zhì)接地的狀態(tài)，而沒(méi)有精確的表面控制，同時(shí)允許多個(gè)電極并入其中而電連接于電源供應(yīng)器。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，本發(fā)明的圖2示范說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某一方面的范例性多極ESC 100的截面圖，其中ESC 100是可操作的以支持和冷卻停留在上面的基板105?；?05例如大致上特征在于直徑D和底面107，其中底面107具有與之相關(guān)的第一表面積(未顯示)。應(yīng)該注意到圖1的靜電夾盤(pán)100為了簡(jiǎn)潔而巨觀地加以示范說(shuō)明，但提供后續(xù)的附圖(例如圖5、6和其他)以進(jìn)一步的細(xì)節(jié)來(lái)示范說(shuō)明靜電夾盤(pán)100的范例性放大圖。再者，應(yīng)該注意到其中是描述晶片或基板的冷卻，不過(guò)另外也可以選擇進(jìn)行基板的加熱，而此種加熱亦進(jìn)一步考慮為落于本發(fā)明的范圍里。
本發(fā)明圖2的靜電夾盤(pán)100包括大致上平坦的夾持板110，其具有與基板105底面107相關(guān)的頂面115，以及具有相對(duì)配置的底面117。夾持板110例如包括半導(dǎo)體平臺(tái)120，其中第一導(dǎo)電層125形成于半導(dǎo)體平臺(tái)120的頂面127上。第一導(dǎo)電層125包括多個(gè)部分130，其中多個(gè)部分130大致上彼此電隔離，而其中界定出多極ESC 100的多個(gè)極131，在此之后會(huì)再討論。半導(dǎo)體平臺(tái)120例如包括半導(dǎo)體基板132，例如硅晶片，其中上面所形成之第一導(dǎo)電層125的多個(gè)部分130大致上是由多個(gè)部分130之間的絕緣體區(qū)域134所界定。絕緣體區(qū)域134大致上將第一導(dǎo)電層125的多個(gè)部分130彼此電隔離，其中施加于多個(gè)部分130的電壓是可操作的以于夾持板110和基板105之間產(chǎn)生靜電力。
根據(jù)本發(fā)明一范例性方面，夾持板110是使用半導(dǎo)體蝕印技術(shù)所形成，這在之后會(huì)再描述，其中絕緣體區(qū)域134例如于第一導(dǎo)電層125的形成期間大致上被掩模住。半導(dǎo)體平臺(tái)120例如可以包括單一的半導(dǎo)體基板132，或者另外可以選擇的半導(dǎo)體平臺(tái)120包括分開(kāi)的半導(dǎo)體基板132的并接(例如虛線133所指出的)，其中第一導(dǎo)電層125進(jìn)一步形成于半導(dǎo)體基板132的并接上。分開(kāi)的半導(dǎo)體基板132的并接例如是把分開(kāi)的半導(dǎo)體基板132并湊在一起，形成大致連續(xù)的半導(dǎo)體平臺(tái)120，以此形成半導(dǎo)體平臺(tái)120。此種并接例如對(duì)于直徑需要大于標(biāo)準(zhǔn)硅晶片的靜電夾盤(pán)而言是有利的，其中幾個(gè)半導(dǎo)體基板可以并湊形成較大的半導(dǎo)體平臺(tái)120。
在本發(fā)明另外可以選擇的方面，如圖12所示范說(shuō)明，半導(dǎo)體平臺(tái)120可以包括由分開(kāi)的半導(dǎo)體基板132所形成的多個(gè)明確區(qū)段135，其中第一導(dǎo)電層125的多個(gè)部分130個(gè)別形成于每個(gè)區(qū)段135上。多個(gè)區(qū)段135例如是以絕緣材料(例如陶瓷間隔物137)而彼此分開(kāi)，其中第一導(dǎo)電層125的多個(gè)部分130彼此電隔離。
圖3示范說(shuō)明圖2夾持板110之一部分的部分截面圖，其中更詳細(xì)地示范說(shuō)明本發(fā)明的幾個(gè)范例性方面。應(yīng)該注意到附圖未必是按比例繪制，而主要是提供用于示范說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明一范例性方面，夾持板110進(jìn)一步包括多個(gè)電絕緣突起140，其大致從圖2的第一導(dǎo)電層125的頂面141向外延伸(因此大致從夾持板110的頂面115向外延伸)。再次參照?qǐng)D3，多個(gè)突起140大致形成于第一導(dǎo)電層125上，并且大致從夾持板110的頂面115延伸第一距離D1。據(jù)此，多個(gè)突起140大致上于其間界定出多個(gè)間隙145，其中多個(gè)突起140例如彼此間隔第二距離D2，由此界定了多個(gè)間隙145的寬度。第二距離D2大致上小于所要夾持的基板(未顯示)的厚度，因而顯著降低基板于夾持期間的機(jī)械彎折，在此之后會(huì)更詳細(xì)討論。例如，第二距離D2小于大約100微米。
根據(jù)本發(fā)明又一范例性方面，多個(gè)突起140包括微機(jī)電結(jié)構(gòu)(MEMS)。例如，半導(dǎo)體平臺(tái)120包括通常用于形成MEMS微結(jié)構(gòu)的材料，例如硅，其中多個(gè)突起140包括形成其上的二氧化硅(SiO2)。MEMS微結(jié)構(gòu)大致上于夾持板110的整個(gè)頂面115上提供緊密控制且一致的尺寸整合性，其中多個(gè)突起140從夾持板110的整個(gè)頂面115大致延伸一致的第一距離D1。例如，圖4示范說(shuō)明的多個(gè)突起140包括多個(gè)實(shí)質(zhì)為圓柱形或矩形的島狀物147，其已形成于夾持板110的頂面115上。多個(gè)突起140是可操作的以大致上接觸基板105的底面107，由此界定了突起接觸面積。突起接觸面積(未顯示)最好小于基板105的全部底面積的大約5％，以便氣體傳導(dǎo)。例如，多個(gè)島狀物147可以具有約10微米或更小的直徑，其中直接經(jīng)由島狀物147到基板105的熱傳導(dǎo)實(shí)質(zhì)上是很小。
雖然從夾持板110的頂面115所延伸的多個(gè)突起140示范說(shuō)明成均勻的形狀且以規(guī)則的方式安排，但是也構(gòu)想出多個(gè)突起140的其他安排，并且突起140的任何形狀或次序或者這類的其他選擇也構(gòu)想為落于本發(fā)明的范圍里。再次參照?qǐng)D2，半導(dǎo)體平臺(tái)120的頂面127以及多個(gè)突起140可以進(jìn)一步包括像是保護(hù)性涂層148形成其上，例如氮化硅(Si3N4)。保護(hù)性涂層148如圖3所示范說(shuō)明的，例如可以具有低發(fā)射性，其中基板加熱期間從基板105向夾持板110發(fā)射的熱(未顯示)被保護(hù)性涂層148所反射，由此促進(jìn)熱傳導(dǎo)主要經(jīng)由間隙里的氣體傳導(dǎo)來(lái)發(fā)生，這在之后會(huì)更詳細(xì)討論。根據(jù)另一范例，保護(hù)性涂層148于夾持板110和基板(未顯示)之間提供實(shí)質(zhì)上堅(jiān)硬且惰性的介面149，其中保護(hù)性涂層148大致上減少了夾持板110劣化而造成污染的可能性。根據(jù)又一范例，保護(hù)性涂層148是可操作的以大致上允許基板(未顯示)側(cè)向滑動(dòng)于夾持板110和基板之間的介面149上，其中保護(hù)性涂層148大致上符合多個(gè)突起140的形狀，由此圓化其一個(gè)或多個(gè)尖銳邊緣146A。
圖5示范說(shuō)明范例性突起140，其中保護(hù)性涂層148具有大致上圓化的一個(gè)或多個(gè)尖銳邊緣146A，由此界定出突起140的一個(gè)或多個(gè)圓化邊緣146B。將會(huì)體會(huì)出由于蝕印的緣故，此種圓化可以比所示范的更明顯。一個(gè)或多個(gè)圓化邊緣146B例如于基板105相對(duì)于夾持板110的熱運(yùn)動(dòng)158(例如熱膨脹或收縮)期間提供有利的滑動(dòng)特性。例如，基板105相對(duì)于突起140的熱運(yùn)動(dòng)158可以由突起140在基板105上產(chǎn)生力F。力F至少部分隨著突起140的幾何構(gòu)造而變化。例如，如圖3所示范說(shuō)明的尖銳邊緣156就很可能產(chǎn)生很大的力F，其中基板105很可能側(cè)向束縛于突起140的尖銳邊緣156。例如，如果力F超過(guò)基板105的降服強(qiáng)度，則基板105可能出現(xiàn)應(yīng)力破裂，因此可能造成對(duì)基板105的污染和/或損害。另一方面，圖5的圓化邊緣148B把力F分散于圓化邊緣146B上而大致上限制了基板105上的力F。限制基板105上的力F則大致上允許基板105相對(duì)于夾持板110做更自由的膨脹或收縮，因而大致上限制了在突起140的側(cè)向束縛。
上面的現(xiàn)象可以配合圖6而更完全地體會(huì)，該圖示范說(shuō)明接觸HTC和晶片應(yīng)力對(duì)于各種接觸面積比例的圖形。例如，在低的面積接觸比例下(例如AR約0.05或更小)，由于突起和晶片之間的接觸面積小，所以接觸HTC(曲線159A)也小。在一例中，當(dāng)想要有低的接觸HTC時(shí)(如此熱傳導(dǎo)主要受控于停留在圖2夾持板110和基板105之間的氣體熱傳導(dǎo))，此種小的面積比例典型上會(huì)使基板上的應(yīng)力(圖6的曲線159B)不合意地高。在另一例中，圖2基板105和多個(gè)突起140之間的機(jī)構(gòu)壓力至少部分決定了基板105和夾持板110之間的熱接觸HTC，其中熱接觸HTC大致上在低機(jī)械壓力下會(huì)減小。
再次參照?qǐng)D6，隨著面積接觸比例增加(例如所有突起的突起接觸面積占整個(gè)晶片面積的大部分)，接觸HTC開(kāi)始增加、達(dá)到最大值然后又減少，此反映出由于面積增加和突起上每單位面積的接觸壓力減少而發(fā)生的變換。在此范圍中(例如面積比例約0.1到約0.3)，接觸HTC比較高，因而使得ESC經(jīng)由ESC和基板之間存在的氣體壓力控制來(lái)開(kāi)關(guān)冷卻變得比較困難或不易控制，反而是接觸HTC大致上比較可由基板和突起之間的接觸壓力來(lái)控制。在更高的接觸面積比例下，例如面積比例約0.4或更大，應(yīng)力是可忽略的，并且接觸HTC實(shí)質(zhì)上又是很低的，以致于冷卻的啟動(dòng)/停止主要聽(tīng)命于冷卻氣體的背面壓力。
再次參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，多個(gè)突起140是可操作的以大致上維持從圖2的夾持板110頂面115到基板105底面107的第一距離D1，并且進(jìn)一步可操作以大致上允許冷卻氣體(未顯示)在多個(gè)間隙145里流動(dòng)，其中靜電夾盤(pán)100是可操作的以從基板105經(jīng)由于冷卻氣體的自由分子機(jī)制下的熱傳導(dǎo)而轉(zhuǎn)移熱到夾持板110。例如為了允許于自由分子機(jī)制下的熱傳導(dǎo)，第一距離D1大致上是低于5微米。從夾持板110頂面115到基板105底面107的第一距離D1最好是大約1微米或更小。
一般而言，跨于兩物體之間距離的冷卻氣體傳熱系數(shù)(HTC)行為落于以下三種操作機(jī)制中的一種粘滯機(jī)制、自由分子機(jī)制和過(guò)渡機(jī)制。在粘滯機(jī)制下，傳熱系數(shù)(HTC)是間隙距離和冷卻氣體的熱傳導(dǎo)性的函數(shù)，而大致上與冷卻氣體壓力(在此之后稱為背面氣壓)無(wú)關(guān)。在自由分子機(jī)制下，HTC是冷卻氣體的背面氣壓和分子量的函數(shù)，但與間隙距離無(wú)關(guān)。自由分子機(jī)制實(shí)質(zhì)上建立于小于幾微米(例如約3～5微米)的距離(例如第一距離D1)。再者，過(guò)渡機(jī)制的特征在于粘滯機(jī)制和分子機(jī)制之間的平滑內(nèi)插。
如本發(fā)明所限定的，經(jīng)由自由分子機(jī)制下的氣體熱傳導(dǎo)提供了幾項(xiàng)特殊的優(yōu)點(diǎn)。例如，通過(guò)維持間隙(例如距離D1)在冷卻氣體的平均自由路徑的等級(jí)，則整個(gè)晶片的冷卻實(shí)質(zhì)上對(duì)于間隙距離不敏感，反而主要是背面壓力的函數(shù)，因此盡管間隙有稍微變化(例如由于晶片變形或粒子的緣故)，仍在整個(gè)晶片空間上達(dá)到冷卻均勻度。此外，由于間隙距離小，其相關(guān)的體積也小，因而允許通過(guò)改變背面壓力來(lái)極快速地做到晶片的冷卻。因此，本發(fā)明允許一旦達(dá)到退火尖峰溫度就快速地冷卻晶片。
圖7是示范說(shuō)明HTC對(duì)背面氮?dú)鈮涸诘谝痪嚯xD1為1微米和2微米時(shí)的行為的圖形。當(dāng)?shù)谝痪嚯xD1為1微米或第一距離D1小于冷卻氣體的平均自由路徑(MFP)時(shí)，可以看到自由分子機(jī)制的氣壓范圍在本例中為0到約250Torr，此時(shí)HTC主要是背面氣壓的函數(shù)。當(dāng)背面氣壓大于大約250Torr或第一距離D1大于冷卻氣體的平均自由路徑(MFP)(未示范說(shuō)明于圖中)時(shí)，則看到粘滯機(jī)制，此時(shí)HTC主要是第一距離D1的函數(shù)。在這兩種機(jī)制之間則看到過(guò)渡機(jī)制。
圖7進(jìn)一步示范說(shuō)明于自由分子機(jī)制下的冷卻氣體，其HTC可以主要通過(guò)調(diào)整背面氣壓來(lái)控制，然而第一距離D1在較高壓力下仍對(duì)HTC起作用。例如，與1微米的第一距離D1相比來(lái)看，在2微米的第一距離D1下的冷卻氣體的熱傳導(dǎo)性在大約250～275Torr開(kāi)始從自由分子機(jī)制過(guò)渡到粘滯機(jī)制。因此，當(dāng)壓力從大氣壓力變化到實(shí)質(zhì)為真空壓力(例如小于20Torr)時(shí)，第一距離D1的均勻度仍然要考慮到。然而，通過(guò)控制壓力于實(shí)質(zhì)為真空至約250Torr之間，則HTC可以主要受控于背面壓力，而與間隙距離的輕微變化無(wú)關(guān)。因此，維持了整個(gè)晶片的冷卻均勻度。
根據(jù)本發(fā)明再一范例性方面，如圖8所示范說(shuō)明，夾持板110包括一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽150，其中氣體分布溝槽150適于允許冷卻氣體(未顯示)從中流過(guò)，并且其中可以快速達(dá)到對(duì)冷卻氣體壓力(背面壓力)的調(diào)整。如圖9所示范說(shuō)明的，氣體分布溝槽150大致上往夾持板110內(nèi)延伸第三距離D3，其中每個(gè)氣體分布溝槽150與圖3夾持板110的多個(gè)間隙145中至少一個(gè)相交。第三距離D3例如小于大約100微米，其中氣體分布溝槽150里的冷卻氣體的流動(dòng)系落于粘滯機(jī)制中。再者，氣體分布溝槽150的顯著較大的第三距離D3(與間隙145相比而言)大致上允許從夾持板110泵出冷卻氣體時(shí)有快速的反應(yīng)時(shí)間。
氣體分布溝槽150的進(jìn)一步特征在于寬度W，其大致上與夾持板110的頂面115共平面。氣體分布溝槽150的寬度W最好小于100微米或停留于夾持板110上的基板105的厚度(未顯示)，使得基板整個(gè)底面107上的熱傳導(dǎo)實(shí)質(zhì)上是均勻的，其理由類似之前所討論的。根據(jù)另一范例性方面，每個(gè)氣體分布溝槽150的寬度W大約等于第三距離D3。
由于具有的氣體分布溝槽150實(shí)質(zhì)上很大(例如與突起140之間的間隙145相比而言)，其中的氣體流動(dòng)是在粘滯機(jī)制下，對(duì)于一給定壓力來(lái)看，其流動(dòng)速率要比自由分子機(jī)制下快大約50倍。冷卻氣體經(jīng)過(guò)氣體分布溝槽150的快速流動(dòng)速率有助于迅速開(kāi)始基板的冷卻。無(wú)論如何，相較于氣體在多個(gè)間隙145中對(duì)晶片105的接觸面積而言，溝槽150的總表面積是很小的。關(guān)于此點(diǎn)，圖9并未依比例繪制(而是提供用于示范說(shuō)明)，溝槽150之間的間隙145數(shù)目反而相當(dāng)多。例如，對(duì)于溝槽距離151小于約1厘米而突起140的直徑約10微米或更小來(lái)說(shuō)，溝槽150之間可以存在大約90個(gè)或更多的突起140。
據(jù)此，提供了多個(gè)氣體分布溝槽150，其中多個(gè)氣體分布溝槽150是可操作的以顯著減少?gòu)膴A持板110泵出冷卻氣體的反應(yīng)時(shí)間。例如，如圖8所示范說(shuō)明，多個(gè)氣體分布溝槽150可以大致上從夾持板110的中心152向外輻射，其中多個(gè)氣體分布溝槽150做成圖案，使得夾持板110頂面115上的任何位置都是距離多個(gè)氣體分布溝槽150的至少一者約5毫米以內(nèi)。溝槽150之間的距離151最好小于約1厘米。雖然多個(gè)氣體分布溝槽150示范說(shuō)明成徑向延伸的溝槽，但是應(yīng)該了解溝槽150可以許多方式和各種數(shù)量來(lái)建構(gòu)，而此種變化亦構(gòu)思成落于本發(fā)明的范圍里。此外，如圖10的范例所示范說(shuō)明，溝槽150的深度D3大約等于各種突起140之間的距離D2。
冷卻氣體例如包括一種或更多種實(shí)質(zhì)導(dǎo)熱的氣體，例如氧、氫、氦、氬和氮，其中冷卻氣體大致上供應(yīng)至一環(huán)境(未顯示)，例如包含圖2靜電夾盤(pán)100的處理腔室(未顯示)。因此，冷卻氣體從該環(huán)境(例如從該處理腔室(未顯示)里)經(jīng)由靜電夾盤(pán)100而泵出到適當(dāng)?shù)谋?未顯示)。根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，再次參照?qǐng)D8，多個(gè)突起140中的一個(gè)包括環(huán)153，其大致上與基板105同軸。環(huán)153的直徑DR例如稍微小于圖2所示范說(shuō)明的基板105的直徑D，其中環(huán)153是可操作的以大致上包圍出基板105和夾持板110的內(nèi)部154，而大致上形成內(nèi)部154和環(huán)境155之間的密封。再次參照?qǐng)D8，根據(jù)另一范例，周邊氣體分布溝槽157存在于環(huán)153里，其中周邊氣體分布溝槽157大致上連接著多個(gè)氣體分布溝槽150。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，圖2所示范說(shuō)明的范例性靜電夾盤(pán)100進(jìn)一步包括底板160，其是可操作的以從基板105和夾持板110轉(zhuǎn)移熱能。底板160例如大致上特征在于與夾持板110的底面117相關(guān)的頂面162。底板160的頂面162例如大致上面對(duì)著夾持板110的底面117，其中底板160和夾持板110彼此熱耦合。底板160例如包括提供良好熱傳導(dǎo)的材料，例如金屬。范例性底板160的金屬為具有良好熱傳導(dǎo)的鋁、銅或其他金屬合金。另外可以選擇的是底板160例如包括熱傳導(dǎo)性類似于夾持板110的材料，例如非晶硅(a-Si)或者碳化硅(SiC)。
根據(jù)本發(fā)明的另一范例性方面，夾持板110進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電層165，其中第二導(dǎo)電層165進(jìn)一步包括多個(gè)部分167，其彼此電隔離。第二導(dǎo)電層165的多個(gè)部分167電連接于第一導(dǎo)電層125的多個(gè)個(gè)別部分130。第二導(dǎo)電層165的多個(gè)部分167例如大致上存在于半導(dǎo)體平臺(tái)120的底面168和底板160的頂面162之間。根據(jù)某一范例，第二導(dǎo)電層165的多個(gè)部分167是于第一導(dǎo)電層125形成在半導(dǎo)體平臺(tái)120頂面127上的期間而形成于半導(dǎo)體平臺(tái)120的底面168上。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，第二導(dǎo)電層165進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)電的垂直交互連結(jié)170。垂直的交互連結(jié)170例如把第一導(dǎo)電層125和第二導(dǎo)電層145加以電連接。多個(gè)電極175例如進(jìn)一步電連接于第二導(dǎo)電層165，其中是經(jīng)由多個(gè)垂直的交互連結(jié)170而把第一導(dǎo)電層125電連接于多個(gè)電極175。多個(gè)垂直的交互連結(jié)170例如可以包括與半導(dǎo)體平臺(tái)120相關(guān)的多個(gè)通孔180，其中多個(gè)通孔180大致上從半導(dǎo)體平臺(tái)120的頂面127延伸到底面168。多個(gè)通孔180因而把第一導(dǎo)電層125的每個(gè)部分130電連接于第二導(dǎo)電層165的個(gè)別部分167。第一導(dǎo)電層125和第二導(dǎo)電層165的每個(gè)部分130、167例如可以分別通過(guò)多個(gè)通孔180中的一個(gè)或多個(gè)加以電連接(例如部分130A經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通孔180A而電連接于部分167A)。如圖11所示范說(shuō)明的，例如多個(gè)通孔180大致上以半導(dǎo)體平臺(tái)120來(lái)定向，使得夾持板110實(shí)質(zhì)上是熱和電平衡的。
根據(jù)另一范例，圖12示范說(shuō)明另一范例性ESC 100，其中多個(gè)垂直的交互連結(jié)170是與半導(dǎo)體平臺(tái)120的側(cè)壁185有關(guān)，其中界定出多個(gè)側(cè)壁交互連結(jié)188。第一導(dǎo)電層125的每個(gè)部分130例如是電連接于個(gè)別的側(cè)壁交互連結(jié)188，其中每個(gè)側(cè)壁交互連結(jié)188可以電連接于個(gè)別的電極175。例如，每個(gè)個(gè)別的電極175包括受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極190，其中受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極190是由彈簧力(未顯示)而機(jī)械壓縮抵在個(gè)別的側(cè)壁交互連結(jié)188，其中并不需要把電極物理結(jié)合(例如銅焊或環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合)至側(cè)壁交互連結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，如圖13所示范說(shuō)明，底板160包括第一電絕緣層192，并且第三導(dǎo)電層194是形成其上。第一電絕緣層192(例如氧化物)大致上存在于底板160和第三導(dǎo)電層194之間。第三導(dǎo)電層194例如進(jìn)一步包括分別與第一導(dǎo)電層125和第二導(dǎo)電層165的個(gè)別多個(gè)部分130、167相關(guān)的多個(gè)部分195，其中第三導(dǎo)電層194的每個(gè)部分195電連接于第二導(dǎo)電層165的個(gè)別部分167。第三導(dǎo)電層194的多個(gè)部分195彼此進(jìn)一步電隔離，其中則保持ESC100的極131是電隔離的。例如，第三導(dǎo)電層194大致上是沿著底板160的側(cè)壁196和頂面197(例如是在第一電絕緣層192上)，其中多個(gè)電極175是在底板160的側(cè)壁196電連接至第三導(dǎo)電層194。另外可以選擇的是第三導(dǎo)電層194進(jìn)一步形成于底板160的底面198上，其中多個(gè)電極175可以在底板的底面電連接于第三導(dǎo)電層上(未顯示)。
第三導(dǎo)電層194例如大致上允許底板160結(jié)合于夾持板110，其中底板160可以熱耦合于夾持板110，以及可以電連接于第二導(dǎo)電層165。一種耦合底板160至夾持板110底面117的范例性方法是以硬焊所完成的，其中夾持板110的底面117加以金屬化(例如由第二導(dǎo)電層165為的)，然后再真空硬焊于底板160的頂面162。例如，第三導(dǎo)電層194是形成底板160的頂面162上，其中第二和第三導(dǎo)電層165、194真空硬焊在一起。第二和第三導(dǎo)電層165、194例如包括硅化鎢、鎢或鈦其中之一個(gè)或多個(gè)，然而任何導(dǎo)電材料構(gòu)想落于本發(fā)明的范圍里。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，再次參照?qǐng)D12，電絕緣的中間板199存在于底板160和夾持板110之間。中間板199例如包括氮化鋁絕緣體晶片，其中中間板199大致上把夾持板110電絕緣于底板160，而仍提供適當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)。再者，中間板199可以真空硬焊于底板160和夾持板110。
再次參照?qǐng)D2，底板160例如進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)第一流體管道200，其中一個(gè)或多個(gè)第一流體管道200是可操作的以大致上允許冷卻流體(未顯示，例如水)從中流動(dòng)，其中底板160實(shí)質(zhì)上由冷卻流體所冷卻。如圖16U所示范說(shuō)明的，底板450可以是導(dǎo)電的，并且進(jìn)一步包括多個(gè)極448，其中多個(gè)極是電連接于第二導(dǎo)電層430的多個(gè)個(gè)別部分，在此之后會(huì)討論。
再次參照?qǐng)D8，根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，多個(gè)舉起栓210可操作地耦合于夾持板110，其中多個(gè)舉起栓210是可操作的以在靠近于夾持板110的處理位置(未顯示)和大致于夾持板110上方(例如夾持板110上方大約1～2毫米)的裝載位置(未顯示)之間來(lái)垂直平移基板105。舉起栓210例如包括石英、碳化硅或陶瓷材料，其中使基板105于處理期間受到舉起栓的污染減到最少。再者，舉起栓210具有大致上小的直徑(例如1或2毫米)，此當(dāng)舉起栓位于處理位置時(shí)將顯著限制舉起栓在靜電夾盤(pán)100里所占的體積。把舉起栓210在處理位置所占的體積減到最少是有利的，其可以快速地改變背面壓力。
根據(jù)本發(fā)明又一范例性方面，靜電夾盤(pán)100進(jìn)一步包括溫度感應(yīng)器215，其是可操作的以測(cè)量與圖2基板105相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)溫度T。例如，圖8的溫度感應(yīng)器215包括高溫計(jì)，其中高溫計(jì)經(jīng)由夾持板110頂面115中的開(kāi)口220來(lái)測(cè)量基板105(未顯示)的溫度T。溫度感應(yīng)器215例如可以包括具有最小體積腔穴的高溫計(jì)，其中高溫計(jì)測(cè)量基板105溫度T所經(jīng)過(guò)的開(kāi)口220是很小的。把開(kāi)口220的體積減到最小是有利的，其中可以快速地改變背面壓力。另外可以選擇的是溫度感應(yīng)器215包括光學(xué)高溫計(jì)，其可以進(jìn)一步利用插入夾持板110的光纖棒(未顯示)，以使光纖棒占據(jù)最少的體積腔穴。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖14，示范說(shuō)明的是靜電夾盤(pán)100和其相關(guān)系統(tǒng)230的方塊圖，其中靜電夾盤(pán)100進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)閥235。一個(gè)或多個(gè)閥235選擇性地允許一個(gè)或多個(gè)真空泵240以多種模式把冷卻氣體245泵經(jīng)靜電夾盤(pán)100。一個(gè)或多個(gè)閥235例如包括一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)閥(例如閥235A)，例如快速作動(dòng)的螺線管閥或提升閥，其中在一范例下，一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)閥具有小于約20毫秒的反應(yīng)時(shí)間。此種快速的反應(yīng)時(shí)間是有利的，因?yàn)榭梢钥焖俚厥┘诱婵沼陟o電夾盤(pán)100。
根據(jù)本發(fā)明另一范例性方面，控制靜電夾盤(pán)100的系統(tǒng)230包括控制器250，其操作耦合于一個(gè)或多個(gè)真空泵240A～240B、氣體供應(yīng)器255、電壓供應(yīng)器260以及一個(gè)或多個(gè)閥235A～235C?？刂剖┘佑陟o電夾盤(pán)100的真空則有利地控制著透過(guò)冷卻氣體的傳導(dǎo)的量。例如，在小于約250Torr的低壓和圖3小于約5微米的間隙距離D1下，HTC主要聽(tīng)命于壓力。因此，控制背面壓力的閥235A允許靜電夾盤(pán)100快速地改變狀態(tài)(例如從加熱條件變?yōu)槔鋮s條件)。控制器250因此是可操作的以經(jīng)由控制一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)閥235而控制基板105和靜電夾盤(pán)100之間的壓力。
再者，控制器250是可操作的以控制電壓供應(yīng)器260所供應(yīng)的電壓V，其中由于電壓所感應(yīng)的靜電力的緣故，電壓正比于基板105所受到的夾持力大小。控制器250例如可以進(jìn)一步通過(guò)增加或減少電壓V，控制靜電力和隨之而來(lái)的夾持力(例如分別是增加或減少)，因而控制ESC 100的接觸HTC的大小。所以，控制器250是可操作的以通過(guò)控制電壓V和/或背面氣壓而控制靜電夾盤(pán)的HTC。再者，如圖3所示范說(shuō)明的，當(dāng)?shù)谝痪嚯xD1大約1微米時(shí)，電壓V可以維持在遠(yuǎn)低于與半導(dǎo)體平臺(tái)120相關(guān)的崩潰電壓以下(例如小于大約100伏特～150伏特的電壓)。
本發(fā)明也涉及一種基于半導(dǎo)體的多極靜電夾盤(pán)的形成方法。雖然范例性的方法在此示范說(shuō)明和描述成一系列的動(dòng)作或事件，但是將體會(huì)出本發(fā)明并不限于此種動(dòng)作或事件所示范說(shuō)明的次序，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以不同的次序發(fā)生以及/或是與其他步驟同時(shí)發(fā)生，而與此處所顯示的描述的不同。此外，實(shí)施依據(jù)本發(fā)明的方法可能不是需要所有示范說(shuō)明的步驟。再者，將體會(huì)出該方法可以搭配此處示范說(shuō)明和描述的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，也可以搭配其他未示范說(shuō)明的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。
如圖15所示范說(shuō)明的，形成多極ESC的方法300可以參考圖16A～16S來(lái)討論。開(kāi)始于圖15的動(dòng)作305，氧化物形成于半導(dǎo)體基板上。如圖16A所示范說(shuō)明，氧化層402形成于半導(dǎo)體基板410的正面404、背面406和側(cè)壁408上(例如長(zhǎng)于雙重拋光的300毫米硅晶片上的2微米的SiO2層)。在圖15的動(dòng)作310，多晶膜形成于基板上。例如，如圖16B所示范說(shuō)明的，多晶膜412包括大約1微米的摻雜的多晶硅膜，其形成于基板410的正面404、背面406和側(cè)壁408上。在圖15的動(dòng)作315，氧化層形成于基板的背面，如圖16C所進(jìn)一步示范說(shuō)明的。氧化物414例如包括沉積2微米的SiO2，其中氧化物414覆蓋了基板410的背面406，也部分覆蓋了基板410的側(cè)壁408。
再次參照?qǐng)D15，動(dòng)作320包括把光阻層圖案化，以界定出接觸孔和氣孔。圖16D示范說(shuō)明光阻416在基板410的背面406上做出圖案，其中光阻416大致上界定出接觸孔418和氣孔420。注意諸圖所示范說(shuō)明的接觸孔418和氣孔420的數(shù)量是為了簡(jiǎn)化而顯示，并且可以界定許多的接觸孔和氣孔。接觸孔418例如是用于界定出正面接觸(未顯示)，在此之后會(huì)討論。在圖15的動(dòng)作325，使用圖案化的光阻做為掩模來(lái)蝕刻出接觸孔和氣孔，并且圖16E示范說(shuō)明此結(jié)果，其中氧化層402、414和多晶膜412被蝕刻，其中進(jìn)一步界定出接觸孔418和氣孔420。光阻416之后就被剝除，而在圖15的動(dòng)作330，接觸孔和氣孔使用例錄氧化層414做為硬掩模而被進(jìn)一步蝕刻至基板中。圖16F示范說(shuō)明動(dòng)作330的結(jié)果，其中基板410被蝕刻，并且其中氧化層402和414使用多晶膜412做為蝕刻終止而被進(jìn)一步蝕刻。氧化層402和414可以使用例如濕式蝕刻或反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)方法而加以蝕刻。
圖15的動(dòng)作335示范說(shuō)明于基板上沉積導(dǎo)電層。圖16G示范說(shuō)明動(dòng)作335的結(jié)果，其中導(dǎo)電層422沉積于基板410上(例如化學(xué)氣相沉積(CVD)0.1微米的WSi2)，包括基板410的正面404、背面406、側(cè)壁408以及接觸孔418和氣孔420的里面。導(dǎo)電層422例如可以包括第一導(dǎo)電層125、第二導(dǎo)電層165或第三導(dǎo)電層194之中的一個(gè)或多個(gè)，如圖2、12和13所示范說(shuō)明。
在圖15的動(dòng)作340，光阻于基板的正面上做出圖案，以便移除導(dǎo)電層的正面邊緣。圖16H示范說(shuō)明光阻424形成于基板410的正面404上，其中正面邊緣426并未由光阻424所覆蓋。在圖15的動(dòng)作345，使用圖案化的光阻424做為掩模來(lái)蝕刻導(dǎo)電層和多晶膜。圖16I示范說(shuō)明執(zhí)行動(dòng)作345的結(jié)果，其中正面邊緣426大致上被蝕刻，并且其中導(dǎo)電層422和多晶膜412大致上沿著正面邊緣426而移除，其中大致上把第一導(dǎo)電層428電隔絕于第二導(dǎo)電層430。圖16J示范說(shuō)明移除光阻424之后的第一導(dǎo)電層428和第二導(dǎo)電層430。
圖15的動(dòng)作350示范說(shuō)明在基板的正面上形成正面氧化物的動(dòng)作。圖16K示范說(shuō)明氧化層432形成于基板410的正面404上，其中正面氧化物432大致上覆蓋了第一導(dǎo)電層428，并且進(jìn)一步大致上覆蓋了正面邊緣426。在圖15的動(dòng)作355，多個(gè)突起形成于正面氧化層中。圖16L～16M示范說(shuō)明多個(gè)突起436的形成。在圖16L，光阻434沉積于正面氧化層432上并做出圖案，而正面氧化層432接著加以蝕刻，其中圖16M的多個(gè)突起436在移除光阻434之后便大致上界定出來(lái)。再次參照?qǐng)D15，動(dòng)作360示范說(shuō)明沉積保護(hù)層于基板上。在圖16N，保護(hù)層438大致上形成于基板410上，其中基板410的正面404、背面406和側(cè)壁408大致上由保護(hù)層438所覆蓋，區(qū)域418和420里也是。保護(hù)層438例如包括大約0.1微米的氮化物(例如氮化硅Si3N4)。
在圖15的動(dòng)作365，于基板上掩模并蝕刻出一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽。圖160示范說(shuō)明形成于基板410正面404上之掩模440的圖案化，其中大致上界定出氣體分布溝槽442。例如，比較厚的硬掩模440(例如BSG)形成于基板410的正面404上，其中硬掩模440大致上易于蝕刻，并且其中蝕刻進(jìn)一步選擇性地針對(duì)氣體分布溝槽442里的保護(hù)層438和氧化層402。圖16P示范說(shuō)明執(zhí)行動(dòng)作365的結(jié)果，其中氣體分布溝槽442大致上蝕刻至基板410中(例如基板410被稍微蝕刻)。在圖15的動(dòng)作370，另一保護(hù)層形成于基板上。圖16Q示范說(shuō)明執(zhí)行動(dòng)作370的結(jié)果，其中保護(hù)層444大致上覆蓋了頂面404、背面406、側(cè)壁408、接觸孔418、氣孔420和氣體分布溝槽442。保護(hù)層444例如包括0.2微米厚的氮化硅層。
圖15的動(dòng)作375示范說(shuō)明蝕刻基板背面上的保護(hù)層。圖16R示范說(shuō)明執(zhí)行動(dòng)作375的結(jié)果，其中保護(hù)層444大致上從基板410的背面406所移除。在圖15的動(dòng)作380中，將第二導(dǎo)電層430加以掩模和蝕刻，以大致上電隔離多個(gè)極，而大致上界定出靜電夾盤(pán)的極448。圖16S示范說(shuō)明形成掩模446于基板410的背面406上。圖16T示范說(shuō)明蝕刻第二導(dǎo)電層430和多晶膜412的結(jié)果，其中多個(gè)極448彼此電隔離。在圖15的動(dòng)作385，底板大致上形成于基板的背面上，其中底板是可操作的以大致上從靜電夾盤(pán)轉(zhuǎn)移熱。圖16U示范說(shuō)明執(zhí)行動(dòng)作385的結(jié)果，其中底板450形成于基板410的背面406上。例如，底板450包括鋁，其是透過(guò)環(huán)形掩模(未顯示)而蒸鍍于背面406上，以保護(hù)多晶膜412。
本發(fā)明也涉及一種夾持半導(dǎo)體基板和控制相關(guān)之熱轉(zhuǎn)移的方法。開(kāi)始來(lái)看，本發(fā)明圖17的方法500可以配合圖18的范例性系統(tǒng)600來(lái)討論。系統(tǒng)600包括基板602，其選擇性地停留于類似之前所述的靜電夾盤(pán)604上?；?02也靠近熱源606?；?02和夾盤(pán)604相關(guān)的夾持板610之間的距離608是很小的(例如約1微米)，此允許自由分子機(jī)制下的氣體傳導(dǎo)，而有適當(dāng)?shù)膲毫?例如0.1Torr＜P＜100Torr)。熱源606和基板602之間的距離612比較大(例如約1毫米或更大)，并且基板602的加熱發(fā)生于比較高的壓力下(例如約1大氣壓)。因此，藉著靜電夾持基板602，然后控制背面壓力(如之前配合圖9和10所討論)，系統(tǒng)600可以有利的方式而快速地在加熱和冷卻之間轉(zhuǎn)換。
冷卻半導(dǎo)體基板的范例性方法500開(kāi)始于動(dòng)作505，其中當(dāng)多個(gè)舉起栓是在裝載位置時(shí)，基板是置于舉起栓上。例如，當(dāng)多個(gè)栓是在裝載位置時(shí)，多個(gè)栓大致上從圖18夾持板610的表面614延伸。根據(jù)本發(fā)明一范例性方面，當(dāng)握持器是在裝載位置時(shí)，多個(gè)栓從夾持板610的頂面614延伸最小的距離(例如小于1毫米)。在圖17的動(dòng)作510，然后降低該栓，其中允許基板停留在從夾持板頂面所延伸的多個(gè)突起上，并且其中多個(gè)突起中的一個(gè)包括環(huán)，其大致上存在于夾持板上的基板周邊里(例如圖8所示范說(shuō)明的)。根據(jù)本發(fā)明某一范例性方面，多個(gè)突起從夾持板的表面延伸第一距離，例如小于10微米的距離(例如約1微米)。
在動(dòng)作515，電壓(例如大約100伏特)施加于夾持板，其中基板因而靜電夾持于夾持板。根據(jù)某一范例，將夾持板加以冷卻，例如把冷卻流體流經(jīng)與夾持板相關(guān)且與之熱耦合的底板。在動(dòng)作520，真空或極低的背面壓力(例如約0.1Torr)施加于夾持板，其中基板和夾持板之間的背面壓力把冷卻氣體帶入多個(gè)突起所界定的多個(gè)間隙里，其中冷卻氣體大致上維持于第一壓力。由于背面壓力非常低，冷卻氣體的HTC也非常低，如圖7所示范說(shuō)明。在圖17的動(dòng)作525，將基板加熱，其中來(lái)自基板的熱并未顯著經(jīng)由第一壓力下的冷卻氣體而轉(zhuǎn)移。再將夾持板加以冷卻，例如把冷卻流體流經(jīng)與夾持板相關(guān)且與之熱耦合的底板。在動(dòng)作530，泵大致上施加第二背面壓力(例如約100Torr)，其中第二壓力大致上將冷卻氣體維持在分子機(jī)制下。此種壓力例如可以通過(guò)關(guān)閉圖14的閥235A而維持。在動(dòng)作535，透過(guò)分子機(jī)制下的氣體，把熱轉(zhuǎn)移至夾持板而冷卻基板。
根據(jù)本發(fā)明一范例性方面，在動(dòng)作540，測(cè)量基板上一個(gè)或多個(gè)位置的相關(guān)溫度。如果測(cè)得的溫度指出該過(guò)程并未以所要的時(shí)間范圍來(lái)冷卻，則例如第二壓力可以依據(jù)測(cè)量的溫度加以修改。此過(guò)程繼續(xù)到動(dòng)作550，其中停止或減少真空，其中真空實(shí)質(zhì)上是解除的，由此實(shí)質(zhì)上停止基板的冷卻。在動(dòng)作555，從夾持板移除電壓，由此大致上把基板從靜電力釋放出來(lái)。此方法終結(jié)于動(dòng)作560，其中舉起栓舉到裝載位置，其中基板從夾持板舉起。
雖然本發(fā)明已針對(duì)一些優(yōu)選實(shí)施例做了展示和描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀和理解本發(fā)明書(shū)和附圖時(shí)，顯然會(huì)想到等效的其他選擇和修改。尤其關(guān)于上述元件(組件、裝置、電路...等)所執(zhí)行的各種功能，用于描述此種元件的詞語(yǔ)(包括參照于[機(jī)構(gòu)])，除非另有指出，否則是要對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所述元件之特定功能的任何元件(也就是功能上相等)，即使其結(jié)構(gòu)上不等于執(zhí)行本發(fā)明在此示范說(shuō)明的實(shí)施例的功能的揭示結(jié)構(gòu)亦然。此外，雖然本發(fā)明的特征可能已僅針對(duì)幾個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)來(lái)揭示，但若是想要而有利于任何給定或特定的用途，此種特征也可以與其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征做組合。
權(quán)利要求
1.一種多極的靜電夾盤(pán)，其用于夾持基板和控制相關(guān)的熱轉(zhuǎn)移，該靜電夾盤(pán)包括夾持板，該夾持板進(jìn)一步包括半導(dǎo)體平臺(tái)；第一導(dǎo)電層，其形成于半導(dǎo)體平臺(tái)的頂面上，其中第一導(dǎo)電層包括多個(gè)部分，其中多個(gè)部分大致上彼此電隔離，而在其中界定出與靜電夾盤(pán)相關(guān)的多個(gè)極；以及多個(gè)電絕緣突起，其形成于第一導(dǎo)電層上，多個(gè)突起從第一導(dǎo)電層的頂面延伸第一距離，其中多個(gè)突起是可操作的以大致上接觸著基板，在其中界定出突起接觸面積，并且其中多個(gè)突起之間大致上界定出多個(gè)間隙，其具有相關(guān)的第二距離；底板，其是可操作的的以從基板經(jīng)由夾持板而轉(zhuǎn)移熱能；以及多個(gè)電極，其電連接于第一導(dǎo)電層的各多個(gè)部分，其中多個(gè)電極是進(jìn)一步可操作的以連接于電壓源。
2.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，夾持板進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層包括多個(gè)垂直的交互連結(jié)以及形成于半導(dǎo)體平臺(tái)底面上的多個(gè)部分，其中第二導(dǎo)電層的多個(gè)部分大致上彼此電隔離，其中第二導(dǎo)電層經(jīng)由多個(gè)垂直的交互連結(jié)而電連接于第一導(dǎo)電層，并且其中多個(gè)電極電連接于第二導(dǎo)電層的各多個(gè)部分。
3.如權(quán)利要求2的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)垂直的交互連結(jié)包括多個(gè)通孔，其大致上從半導(dǎo)體平臺(tái)的頂面到半導(dǎo)體平臺(tái)的底面而延伸經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體平臺(tái)。
4.如權(quán)利要求2的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)垂直的交互連結(jié)大致上形成于半導(dǎo)體平臺(tái)的側(cè)壁上，其中多個(gè)垂直的交互連結(jié)電連接于各多個(gè)的電極。
5.如權(quán)利要求4的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)電極包括各多個(gè)受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極，其中多個(gè)受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極是可操作的以電接觸各多個(gè)垂直交互連結(jié)。
6.如權(quán)利要求2的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板包括第一電絕緣層和形成其上的第三導(dǎo)電層，其中第一電絕緣層存在于底板和第三導(dǎo)電層之間，并且其中第三導(dǎo)電層進(jìn)一步包括多個(gè)彼此電隔離的部分，其中第三導(dǎo)電層的多個(gè)部分電連接于第二導(dǎo)電支的各多個(gè)部分。
7.如權(quán)利要求6的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第三導(dǎo)電層大致上沿著底板的側(cè)壁和頂面，并且其中多個(gè)電極在底板的側(cè)壁處電連接于第三導(dǎo)電層的各多個(gè)部分。
8.如權(quán)利要求6的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板包括非晶硅、鋁或銅。
9.如權(quán)利要求6的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第三導(dǎo)電層包括硅化鎢、鎢或鈦中之一或多項(xiàng)。
10.如權(quán)利要求6的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一電絕緣層包括二氧化硅。
11.如權(quán)利要求2的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板大致上是導(dǎo)電的并且包括多個(gè)彼此電隔離的區(qū)段，其中第二導(dǎo)電層的多個(gè)部分電連接于底板的各多個(gè)區(qū)段，并且其中多個(gè)電極電連接于底板的各多個(gè)區(qū)段。
12.如權(quán)利要求11的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板包括鋁、銅、金屬合金或非晶硅。
13.如權(quán)利要求2的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第二導(dǎo)電層包括硅化鎢、鎢或鈦中之一或多項(xiàng)。
14.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一導(dǎo)電層進(jìn)一步包括多個(gè)側(cè)壁交互連結(jié)，其大致上形成于半導(dǎo)體平臺(tái)的側(cè)壁上，其中多個(gè)電極電連接于各多個(gè)側(cè)壁交互連結(jié)。
15.如權(quán)利要求14的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)電極包括各多個(gè)受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極，其中多個(gè)受到彈簧力的側(cè)壁接觸電極是可操作的的以電接觸各多個(gè)側(cè)壁交互連結(jié)。
16.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板進(jìn)一步包括一或多個(gè)流體管道，其中冷卻液體是可操作的以流動(dòng)經(jīng)過(guò)液體管道，當(dāng)中實(shí)質(zhì)冷卻了底板。
17.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板是真空銅焊于夾持板上。
18.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一導(dǎo)電層包括硅化鎢、鎢或鈦中之一或多項(xiàng)。
19.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板包括導(dǎo)電材料，并且其中夾持板是電絕緣于底板。
20.如權(quán)利要求19的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板包括鋁、銅、金屬合金或非晶硅。
21.如權(quán)利要求19的靜電夾盤(pán)，其特征在于，其進(jìn)一步包括中間板，其中該中間板將夾持板電絕緣于底板。
22.如權(quán)利要求21的靜電夾盤(pán)，其特征在于，中間板包括氮化鋁絕緣體晶片，而其頂面和底面上加以金屬化。
23.如權(quán)利要求21的靜電夾盤(pán)，其特征在于，夾持板是真空銅焊于中間板，而中間板是真空銅焊于底板。
24.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，半導(dǎo)體平臺(tái)包括硅。
25.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)突起大致上包括二氧化硅。
26.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一導(dǎo)電層的多個(gè)部分大致上彼此通過(guò)二氧化硅而電隔離。
27.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一導(dǎo)電層的多個(gè)部分大致上彼此通過(guò)電絕緣插入物而電隔離。
28.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)突起的每個(gè)皆包括形成其上的保護(hù)層。
29.如權(quán)利要求28的靜電夾盤(pán)，其特征在于，保護(hù)層包括氮化硅。
30.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)突起包括微機(jī)電結(jié)構(gòu)的陣列。
31.如權(quán)利要求30的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)微機(jī)電結(jié)構(gòu)的每個(gè)的表面粗糙度為大約0.1微米或更小。
32.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，其進(jìn)一步包括電壓控制系統(tǒng)，其是可操作的以控制來(lái)自電壓源到多個(gè)電極的電壓，其中電壓是可操作的以在夾持板和基板之間感應(yīng)出靜電力，其中選擇則性地把基板夾持于夾持板上。
33.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，其進(jìn)一步包括壓力控制系統(tǒng)，其是可操作的以將存在于多個(gè)間隙里的冷卻氣體的背面壓力控制在第一壓力和第二壓力之間，其中冷卻氣體的傳熱系數(shù)主要是背面壓力的函數(shù)。
34.如權(quán)利要求33的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一距離小于或約等于冷卻氣體的平均自由路徑。
35.如權(quán)利要求33的靜電夾盤(pán)，其特征在于，選擇第一壓力和第二壓力，以使基板和夾持板之間通過(guò)冷卻氣體的熱傳導(dǎo)處于自由分子機(jī)制下，其中冷卻氣體的傳熱系數(shù)主要是背面壓力的函數(shù)并且實(shí)質(zhì)上與第一距離無(wú)關(guān)。
36.如權(quán)利要求33的靜電夾盤(pán)，其特征在于，夾持板進(jìn)一步包括與其頂面相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽，該一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽延伸第三距離至夾持板中，其中第三距離實(shí)質(zhì)上大于第一距離，并且其中一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽的每個(gè)皆與多個(gè)間隙中的一個(gè)或多個(gè)相交，使得在粘滯機(jī)制下的冷卻氣體流動(dòng)是可操作成由此而發(fā)生，由此允許快速啟動(dòng)基板的冷卻。
37.如權(quán)利要求36的靜電夾盤(pán)，其特征在于，其進(jìn)一步包括氣體管道，其流體地耦合于壓力控制系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽中至少一個(gè)之間，其中氣體管道是可操作的以允許多個(gè)間隙里的冷卻氣體的背面壓力范圍響應(yīng)于壓力控制系統(tǒng)。
38.如權(quán)利要求33的靜電夾盤(pán)，其特征在于，多個(gè)突起中的一個(gè)包括具有直徑的環(huán)，其中該環(huán)的直徑稍微小于基板的直徑，并且其中該環(huán)大致上與基板同心，并且構(gòu)造成大致上提供夾持板和基板之間的密封，在其中界定出夾持板的內(nèi)部區(qū)域，其中停留于夾持板內(nèi)部區(qū)域的冷卻氣體大致上與外面環(huán)境隔離。
39.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，突起接觸面積對(duì)基板表面積的比例是約0.1或更大。
40.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，底板熱耦合于夾持板。
41.如權(quán)利要求1的靜電夾盤(pán)，其特征在于，第一距離是大約1微米。
42.一種夾持基板和控制相關(guān)熱轉(zhuǎn)移的方法，此方法包括將基板置于一表面上，該表面具有從其延伸的多個(gè)突起，多個(gè)突起之間界定出多個(gè)間隙，以及界定出基板和該表面之間的第一距離，其中第一距離與間隙里的冷卻氣體的平均自由路徑相關(guān)；施加電壓于該表面的至少二個(gè)區(qū)域之間，其中靜電力大致上把基板吸引至該表面；以及控制間隙里的冷卻氣體的壓力，其中間隙里的冷卻氣體的傳熱系數(shù)主要是壓力的函數(shù)，并且實(shí)質(zhì)上與間隙距離無(wú)關(guān)。
43.如權(quán)利要求42的方法，其特征在于，控制壓力包括使間隙里的冷卻氣體達(dá)到第一壓力，以達(dá)到第一傳熱系數(shù)；以及使間隙里的冷卻氣體達(dá)到大于第一壓力的第二壓力，以達(dá)到大于第一傳熱系數(shù)的第二傳熱系數(shù)。
44.如權(quán)利要求43的方法，其特征在于，第一壓力是大約0Torr，并且第一傳熱系數(shù)是大約0，并且其中第二壓力是在約100Torr至約250Torr之間。
45.如權(quán)利要求42的方法，其特征在于，其上停留基板的表面進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽，一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽的每個(gè)皆與多個(gè)間隙中的一個(gè)或多個(gè)相交，一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽實(shí)質(zhì)上大于間隙，使得經(jīng)過(guò)其中的冷卻氣體流動(dòng)發(fā)生在粘滯機(jī)制下，由此允許快速啟動(dòng)基板的冷卻。
46.如權(quán)利要求45的方法，其特征在于，控制間隙里的壓力包括經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)氣體分布溝槽而使冷卻氣體流動(dòng)經(jīng)過(guò)間隙。
47.如權(quán)利要求42的方法，其特征在于，電壓小于300伏特。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理裝置和方法，其用于夾持半導(dǎo)體基板和控制相關(guān)的熱傳導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明某一方面，揭示一種多極的靜電平盤(pán)和相關(guān)的方法，其提供整個(gè)表面有受控制的且均勻的熱傳系數(shù)。多極的靜電夾盤(pán)包括半導(dǎo)體平臺(tái)，其具有多個(gè)突起，而于它們之間界定出間隙，其中間隙的距離或深度是均勻的并且與其中的冷卻氣體的平均自由路徑有關(guān)。靜電夾盤(pán)允許控制多個(gè)間隙里的冷卻氣體的背面壓力，因而控制冷卻氣體的傳熱系數(shù)。多個(gè)突起進(jìn)一步提供均勻的接觸表面，其中多個(gè)突起和基板之間的接觸傳導(dǎo)是可控制的，并且在整個(gè)基板上是顯著均勻的。
文檔編號(hào)H01L21/683GK1868051SQ200480029799
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者P·凱雷曼, 秦舒, D·布朗 申請(qǐng)人:艾克塞利斯技術(shù)公司