CN101095212A - 用于对基片上的温度进行空间和时间控制的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于对基片上的温度进行空间和时间控制的装置，该装置具有温度受控基座、加热器、金属板以及电介质材料层。所述加热器热连接至金属板的下侧，而与所述金属板电绝缘。第一粘合材料层将所述金属板和所述加热器粘结至温度受控基座的顶表面。该粘结层具有机械柔性，并且具有设计成平衡所述加热器和外部加工的热能以在装置的表面上提供所需温度图案的物理特性。第二粘合材料层将电介质材料层粘结至所述金属板的顶表面。该第二粘合剂层具有设计成将所述期望的温度图案传递至所述装置的表面的物理特性。所述电介质材料层形成静电夹紧机构并支撑所述基片。

Description

用于对基片上的温度进行空间和时间控制的装置
技术领域
本发明涉及基片支撑件。更具体地说，本发明涉及一种用于在等离子体加工期间在基片上实现均匀温度分布的方法和装置。
背景技术
典型的等离子体刻蚀装置包括反应器，在反应器中具有供反应气体或多种反应气体流过的腔室。在该腔室中，通过射频能量将气体电离成等离子体。等离子体的高反应离子能够与诸如待加工成集成电路(ICs)的半导体晶片的表面上的聚合体掩模之类的材料发生反应。在刻蚀之前，将晶片放置到腔室中，并通过卡盘或保持器保持在适当的位置，该卡盘或保持器将晶片的顶表面暴露于等离子体。在现有技术中已知多种类型的卡盘(有时叫做基座)。卡盘提供等温表面，并且用作晶片的散热器。在一种类型的卡盘中，半导体晶片通过机械夹紧部件而保持在适当位置以进行刻蚀。在另一种类型的卡盘中，半导体晶片通过由卡盘和晶片之间的电场产生的静电力而保持在适当的位置。本发明适用于这两种类型的卡盘。
在典型的等离子体刻蚀操作中，等离子体的反应离子与半导体晶片的表面上的部分材料发生化学反应。某些加工导致晶片被一定程度的加热，然而大多数加热是由等离子体所引起的。另一方面，晶片温度的升高在一定程度上加速了等离子体中的材料和晶片材料之间的化学反应速度。如果晶片的整个区域的温度变化太大，则晶片上的各微小位置处的局部晶片温度和化学反应速度会与在刻蚀晶片表面材料时容易产生有害不均匀性的程度有关。在大多数情况下，非常希望以近乎完美的程度进行蚀刻，这是由于如果不这样，制成的集成电路器件(ICs)的电特性相比于所期望的会更多地偏离标准。另外，晶片直径尺寸的每次增加，都会使确保由越来越大的晶片制成的各批次ICs的均匀性问题变得更加困难。在其它一些情况下，期望能够控制晶片的表面温度以获得常规分布。
在反应离子刻蚀(RIE)期间晶片温度升高的问题是公知的，并且在过去已经尝试了各种控制RIE期间晶片温度的努力。图1示出了控制RIE期间晶片温度的一种方法。惰性冷却气体(诸如氦气或氩气)以单一压力导入到晶片104的底部和保持晶片104的卡盘106的顶部之间的单一的薄空间102中。这种方法被称为背侧气体冷却。
除了在卡盘106的外边缘处从约1毫米延伸到5毫米的用以减少冷却剂渗漏的平滑密封区之外，在所述卡盘的周边通常没有O形环或其它边缘密封件。由于没有任何弹性体密封件，因此跨越密封区不可避免地会存在显著累进的压力损失，从而使得晶片104的边缘没有被充分地冷却。因此，在晶片104的边缘附近产生的热必然在其被有效地传导至卡盘之前大量沿径向向内流动。在晶片104的顶部上的箭头106示出了加热晶片104所引入的通量。晶片104中的热流以箭头110示出。这说明了为什么卡盘的边缘区域总是倾向于比表面的其余部分更热。图2示出了晶片104上的典型的温度分布。在晶片104的周边部分的压力损失导致晶片104在周边部分更热。
解决区域冷却需求的一种方法是改变表面糙度或切割凹凸图案以有效地改变局部接触面积。这种方案可以在完全没有背侧冷却气体的情况下使用，在这种情况下，由接触面积、表面糙度和夹紧力来确定热传递。然而，该局部接触面积只能通过重新加工卡盘而得到调节。解决区域冷却需求的另一方法是使用冷却气体，该冷却气体的压力变化用以增加并且精确调节热传送。  然而，实际上仍然固定有凹凸图案。通过将卡盘的表面划分成不同的区域(以或者不以小的密封区作为间隔物)并且将单独的冷却气体供给至每一区域，可以实现更大程度的独立空间控制。供应至每一区域的气体可具有不同的组分，或被设定成不同的压力，因而改变导热率。每一区域的操作条件都可以在技巧控制(recipe control)下设定，或者甚至在每一加工步骤期间动态稳定。这些方案取决于重新分配来自等离子体的进入热通量，并且将热通量驱动到不同的区域。这种方法在较高功率通量时相对有效，然而在较低功率通量时仅仅给出很小的温度差值。例如，在约3～6W/cm2的均匀通量以及约3mm的密封区的情况下，有可能获得使晶片周边附近温度增加10℃至30℃的中心至边缘的热梯度。这种大小的热梯度作为过程控制参数可能是非常有效的。例如，可以通过适当的基片温度图案来抵消会影响关键加工性能指标的等离子体密度的径向变化或反应器布局的不对称性。然而，某些加工可能以低功率进行，例如多晶栅处理的通量可能仅为0.2W/cm2。除非使平均导热率非常低(这是非常难以控制的，并且易于导致不充分的总体冷却)，否则仅仅存在通常小于5℃的非常小的差值。
因此，需要一种在无需大量等离子体热通量的情况下控制反应离子刻蚀或类似加工期间半导体晶片温度的方法和装置。本发明的主要目的在于解决这些需要并且进一步提供相关优点。
发明内容
一种用于控制基片温度的装置，该装置具有温度受控基座、加热器、金属板以及电介质材料层。所述加热器热连接至所述金属板的下侧，同时与所述金属板电绝缘。所述加热器可以由多个独立控制的区域组成，以给出具有空间分辨率的热图案。各加热器区域的温度反馈与适当的电源相连接，所述电源控制各加热器区域的热输出。第一粘合材料层将所述金属板和所述加热器粘结至所述温度受控基座的顶表面；所述粘合剂具有允许热图案保持在变化的外部加工条件下的物理特性。第二粘合材料层将所述电介质材料层粘结至所述金属板的顶表面。所述电介质材料层形成静电夹紧机构并且支撑所述基片。高电压连接至电介质部分，以实现基片的静电夹紧。
附图说明
并入并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与详细的描述一起解释本发明的原理和实施方式。
在附图中：
图1为根据现有技术的保持正在处理的晶片的支撑件的示意性正视图；
图2为示出了在根据现有技术的图1的装置中晶片的温度和冷却剂的压力的曲线图；
图3为示意性地示出了根据本发明的一个实施例的具有基座的加工腔室的图；
图4为示出了根据本发明的一个实施例的表面温度范围与层的平行度之间的关系的图表；
图5为示意性地示出了根据本发明的一个实施例的装置表面温度控制方案的图；
图6为示意性地示出了根据本发明的另一实施例的具有基座的加工腔室的图；
图7为示意性地示出了根据本发明的又一实施例的具有基座的加工腔室的图；
图8为示意性地示出了根据本发明的又一实施例的装置表面温度控制方案的图；
图9为示意性地示出了根据本发明的又一实施例的具有基座的加工腔室的图；
图10为示意性地示出了根据本发明的一个实施例的电连接件的剖视图的图；
图11为示出了根据本发明的一个实施例的用于在加工期间对基片上的温度进行空间和时间控制的方法的流程图；
图12A、12B、12C为示意性地示出了根据本发明的一个实施例构造的装置的剖视图；
图13为示出了根据本发明的另一实施例的用于在加工期间对基片上的温度进行空间和时间控制的方法的流程图；
图14A、14B、14C、14D为示意性地示出了根据本发明的另一实施例构造的装置的剖视图；
图15为示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于将电源电连接至加热器和基座中的静电电极的方法的流程图。
具体实施方式
这里就用于基片的支撑件对本发明的实施例进行描述。本领域的普通技术人员应当了解，如下对本发明的详细描述仅仅是示例性的，而并非旨在以任何方式进行限制。  对于得益于该公开的这些技术人员来说，本发明的其他实施例都是显而易见的。现在将对附图中所示的本发明的实施方式进行详细描述。在所有附图和下文的详细说明中，采用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
为了清楚起见，并未示出和描述在这里所描述的实施方式的所有常规特征。当然，应当理解在发展任何这种现实的实施方式的过程中，必须进行许多实施方式的具体决策，以实现开发者的具体目的，诸如与申请一致以及受到商业方面的制约，而且这些具体目标在一种实施方式与另一种实现方式之间，以及开发者与开发者之间均不相同。而且，应当理解这种研发工作可能是复杂和耗时的，然而对于从这些公开内容中受益的本领域的普通技术人员而言，仍然是工程师的常规任务。
本发明的可调静电卡盘是一种用于在等离子体增强反应和热增强反应中控制基片加工温度的装置。所述装置允许在来自所述处理的外部热载荷的变量下保持固定的基片温度，并且允许使得温度的改变成为时间的函数。所述装置还允许在处理期间在基片上给出空间分辨温度标记，并且保持在该基片上。
所述可调静电卡盘响应外部加工的热能输入来平衡来自位于装置内的热源的能量，由此保持所述装置上所需的表面温度。在静态热力学条件下，增加来自这些加热器源的热能将提高表面温度；减少该热能将降低表面温度。因此，这样控制热能可对表面温度进行临时改变。另外，空间分辨热源(即热能的变化为位置的函数的热源)将提供空间温度控制能力。通过控制所述装置的表面温度，良好地热连接至装置的表面的基片也将从所述装置所使用的相同的温度控制中受益。
所述基片温度对半导体加工的影响相当大。对半导体的表面温度提供时间和空间控制的能力对器件制造来说具有非常重要的作用。然而，所述装置的热传递特性在空间上应当是均匀的。如果这种热传递特性无法实现则可能导致不期望的温度标记，不使用非常昂贵和不易实行的控制模式(例如，非常高密度的独立控制回路)是不能修正该温度标记的。
图3示出了具有用于对基片306的温度进行时间和空间控制的装置304的腔室302。所述装置304包括：温度受控基座308、粘合材料层310、加热膜312、金属板314以及电介质材料层316。
基座308可以包括主动冷却金属支撑构件，该支撑构件被制造为长度和宽度的尺寸与基片306的尺寸近似。冷却介质319保持基座308的温度。基座308的顶表面被加工成具有高平面度。在一个使用200mm或300mm硅晶片的实施例中，整个基座308的顶表面的偏差可以小于0.0003″。
金属板314的顶表面和底表面具有高平面度(表面偏差在0.0005″内)并且具有高平行度(表面偏差在0.0005″内)。金属板314的厚度足以充分地传递位于金属板314正下方并与该金属板314紧密接触的热源(诸如加热器膜312)的空间图案。在一个实施例中，金属板314可以包括厚度约为0.040″的铝板。
加热器312可以为粘结至金属板314底侧的柔性的薄聚酰亚胺加热膜。加热器312可以由多个电阻元件构成，且图案布局设计成可在最终组件的表面上实现空间温度控制。为了防止任何潜在的电气问题，加热元件与金属板314电绝缘。柔性加热器312与金属板314紧密接触。在一个实施例中，加热器312包括厚度约为0.010″、表面偏差在0.0005″内的聚酰亚胺加热膜。
金属板314和加热器312利用均匀沉积的机械柔性粘合剂310而附着至基座308。金属板314和基座308由粘合材料层310以高平行度隔开。粘合材料层310具有限定加热元件312和外部加工之间的适当的热传递的高度尺寸和导热率。热传递系数可以由加热元件和外部加工所采用的相对功率等级进行确定。在一个实施例中，粘合材料层310可以包括热传递系数约为0.17W/m-°K至约0.51W/m-°K的硅树脂粘结层。在一个实施例中，粘合材料层310的厚度可以在约0.013″至约0.040″的范围内，并且厚度偏差(即平行度)在0.001″内。要求厚度偏差的重要性由图4中的曲线示出。对于固定的热传递系数(由名义粘合层厚度和粘合层导热率限定)而言，最终表面温度不均匀性将随着平行度的增加而增加。为了避免由不必要的热的非均匀性引起器件制造出现问题，必须使粘合层的厚度偏差最小化，因此意味着装置的设计可以实现这种要求。
返回到图3，可以在金属板314的顶表面上(通过CVD、喷涂等)沉积薄的电介质材料层316，以形成静电夹紧机构。本领域的技术人员应当知道，可以使用任何传统使用的、具有强电场击穿强度和对外部加工具有耐化学性的材料(例如：氧化铝、氮化铝、氧化钇等等)。电介质材料层316的厚度和表面条件可以限定为使得保持力和热传递特性可以将金属板314的空间温度图案给予基片306。在一个实施例中，电介质材料层316的厚度约为0.002″，且顶表面偏差在0.001″内。
可以将电绝缘连接件322和324分别制成加热器312和金属板314(其连接至电介质材料层316)的加热元件，以通过独立的电源，即各自的静电卡盘(ESC)电源318和加热器电源320来提供对这些特征的控制。电绝缘连接件的示例在图10中示出并且稍后进行描述。
表面温度的区域控制通过一个或多个测量探头实现，所述测量探头通过底层中的贯穿部508与金属板接触，如图5中所示。探头502为用于控制一个或多个加热元件510的反馈回路506的一部分；必要时，探头输出可以通过滤波电路504，以便如果装置在包含射频能量的环境内运转用于消除测量信号上的任何射频噪声。假定先前限定了金属板的较小的高度尺寸(将加热器热图案充分传递至装置的表面所必需的高度)，则由此可以获得对表面温度的适当精确估计。
图6示出了具有用于对基片606的温度进行时间和空间控制的装置604的腔室602。该装置604包括：温度受控基座608、粘合材料层610、加热膜612、陶瓷板614以及电介质材料层616。冷却介质519维持基座608的温度。第一电源620通过电连接件624向加热器612供电。第二电源618通过电连接件622向电介质材料层616供电。基座608、粘合材料层610、加热器612以及电介质材料层616前面已经在图3中描述。电连接件的示例也在图10中示出，并且稍后进行描述。加热器612沉积在陶瓷板614的下侧，而不是如图3中所描述的金属板314。陶瓷板614可以包括例如氮化铝或氧化铝。陶瓷板614的厚度为这样，即其可以充分地传递位于陶瓷板614正下方并且与其紧密接触的热源(加热器612)的空间图案。加热器612不必与陶瓷板614电绝缘。在一个实施例中，基座608的顶表面偏差约为0.0003″。粘合材料层610的厚度偏差可在约0.013″至约0.040″的范围内，并且顶表面和底表面的偏差在0.0003″内，而平行度(顶表面偏差-底表面偏差)在0.001″内。加热器612的厚度约为0.010″，并且底表面偏差在0.0005″内。陶瓷板614的厚度约为0.040″，顶表面偏差在0.0005″内，而底表面偏差在0.001″内。电介质材料层616(其涂敷在陶瓷板614上)的厚度大约为0.002″，且顶表面偏差在0.001″内。电介质材料层616可以(通过CVD、喷涂、等等)沉积在加热板614(由金属或陶瓷制成)的表面上。还需要沉积具有适当特性的导电材料以形成夹紧电极。
图7示出了具有用于对基片706的温度进行时间和空间控制的装置704的腔室702的另一实施例。该装置704包括：温度受控基座708、粘合材料层710、加热膜712、陶瓷或金属板714、粘合材料层715以及电介质材料层716。冷却介质719维持基座708的温度。第一电源720通过电连接件724向加热器712供电。第二电源718通过电连接件722向电介质材料层716供电。基座708、粘合材料层710、715以及加热器712先前已经在图3和图6中进行了描述。加热器712沉积在陶瓷或金属板1414的下侧。电介质层716为包括导电电极和适当绝缘膜以形成静电夹紧机构的单独元件，并且可具有约为0.040″的厚度，以及偏差在0.001″内的顶表面和底表面。利用粘合材料层716将单独的预制成的电介质材料层716附着至金属或陶瓷板714。电连接件的示例也在图10中示出并描述。
表面温度的区域控制通过一个或多个测量探头802实现，所述测量探头802通过底层中的贯穿部808接触电介质板，如图8所示。探头802为用于控制一个或多个加热元件810的反馈回路806的一部分。必要时，探头输出可以经过滤波电路804，以便如果装置在包含射频能量的环境内运转用于消除测量信号上的任何射频噪声。假定先前限定了电介质膜的较小的高度(将加热器热图案充分传递至装置的表面所需的高度)，则由此可以获得对表面温度的适当精确估计。
图9示出了具有用于对基片906的温度进行时间和空间控制的装置904的腔室902的另一实施例，其中粘合材料层910包括：顶层粘结材料926、固体板928以及底层粘结材料930。该装置904包括：温度受控基座908、粘合材料层910、加热膜912、金属或陶瓷板914、粘合材料层913以及电介质材料层916。在一个实施例中，基座908的顶表面偏差在0.0003″内。加热膜912的厚度可以为约0.010″，且底表面偏差在0.0005″内。金属或陶瓷板914的厚度可以为约0.040″，且顶表面偏差在0.0005″内，而底表面偏差在0.0002″内。粘合材料层913的厚度可以为约0.004″。电介质材料层916的厚度可以为大约0.040″，且顶表面和底表面偏差在0.001″内。
冷却介质919维持基座908的温度恒定。加热器电源920通过电连接件924向加热器912供电。ESC电源918通过电连接件922向金属板913或电介质材料916供电。基座908、金属或陶瓷板914、加热器912、粘合材料层913以及电介质材料层916先前已经进行了描述。电连接件的示例也在图10中示出并稍后进行描述。
电介质材料层916可以(通过CVD、喷涂、等等)沉积在加热板914(由金属或陶瓷制成)的表面上。如果使用金属板，则也可以采用该同样的金属板用于夹紧电极。如果使用陶瓷板，则还需要沉积具有适当特性的导电材料以形成夹紧电极。
夹在顶层粘结材料926和底层粘结材料930之间的固体板928由塑料材料(诸如Vespel或Torlon)制成。在一个实施例中，固体板928的厚度可以在约0.006″至约0.020″的范围内，且顶表面和底表面的偏差(平行度)在0.001″内。固体板928的导热率可以为约0.17W/mK。固体板928的导热率可以基本上类似于顶层粘结材料926和底层粘结材料930的导热率。固体板928的导热率可以由加热元件912和外部加工所采用的相对功率等级进行确定。顶层粘结材料926的厚度可以为约0.004″，且表面偏差在0.0005″内。底层粘结材料930的厚度可以在约0.006″至约0.020″的范围内，且顶表面和底表面的偏差(平行度)在0.001″内。这样，固体板928的底表面通过机械柔性粘合剂930而附装至基座908。固体板的顶表面928由此通过机械柔性粘合剂926而附装至加热器912和金属或陶瓷板914。在另一实施例中，可以将固体板928的顶表面加工成表面偏差在0.0005″内。
图10示出了电连接件1000的剖视图，该电连接件1000向电介质材料层(静电卡盘-ESC)1002供电。销组件1018包括：插座1014、弹簧加载销1010以及塑料绝缘体1012。所述ESC电源(未示出)与形成竖直的弹簧加载销1010的基座的销座/插座1014电连接。销1010的顶端与电介质材料层1002的底表面电接触。塑料绝缘体1012形成包围插座1014、并且局部包围弹簧加载销1010的轴。弹簧加载销1010的顶端尖端从塑料绝缘体1012中竖直地突出。加热层1004的一部分、粘合层1006以及基座1008形成邻接腔室1020，销组件1018存在于该邻接腔室1020中。
不导电的衬套1016包围销1010的顶端的一部分，并且部分地包括塑料绝缘体1012的顶端。衬套1016的顶部通过诸如硅酮粘合剂之类的粘结材料1022连接至加热层1004。衬套1016使得由电介质材料1002和销1010的顶端之间的物理接触所引起的任何异常热量影响最小化。电介质材料1002由加热器1004加热。被冷却的基座1008围绕销组件1018。衬套1016使得通过销组件1018从电介质材料1002向基座1008汲取的热量最小化。腔室1020足够大以致能够在基座1008的壁和塑料绝缘体1012的外表面之间提供额外的空间绝缘。
图11为示出了用于对基片的温度进行时间和空间控制的方法的流程图。在步骤1102中，制造长度和宽度的尺寸基本上等于基座的金属板。将金属板的顶表面和底表面制成为具有高的平面度和平行度，例如表面偏差在0.005″内。在另一实施例中，可以用陶瓷板来代替金属板。
在步骤1104中，将加热器粘结至金属板的下侧。加热器可以包括粘结至金属板的底侧的薄的柔性加热膜。该加热器还可以包括多个电阻元件，其图案布局被设计为在最终组件的表面上实现空间温度控制。例如，可以由一个或多个电阻元件限定局部热区域，该加热器可以包括限定径向外部区域和径向内部区域的元件。为了防止任何潜在的电气问题，加热元件与金属板电绝缘。该加热器与金属板314紧密热接触。
在将加热器和金属板组件附装至基座之前，在步骤1106中，将基座的顶表面加工成具有高平面度，例如表面偏差在0.0003″内。在步骤1108中，通过粘合材料层将加热器和金属板组件附装至基座的顶表面。
根据另一实施例，在步骤1110中，在附装至基座之后，可以对金属板进行进一步加工以提供高平面度。在一个实施例中，金属板的顶表面在加工后的偏差在0.0005″内。
在步骤1112中，可以在金属板的顶表面上沉积薄的电介质材料层316，以形成静电夹紧机构。本领域的技术人员应当知道，可以使用任何传统使用的、具有强电场击穿强度和对外部加工具有耐化学性的材料用于电介质材料316(例如：氧化铝、氮化铝、氧化钇等等)。根据另一实施例，所述电介质材料可以被预先制造，并且通过粘合材料层附装至所述金属板的顶表面。
在步骤1114中，可以将电绝缘连接件分别制成加热器和金属板(其与电介质材料连接)的加热元件，以通过独立的电源提供对这些特征的控制。该电连接件可以利用先前描述的在图10中示出的电连接件实现。
图12A、12B和12C示出了在图11的流程图中描述的方法。图12A示出了如先前在步骤1108中描述的那样利用粘合材料层1208将金属板1202和所附装的加热器组件1204粘结至基座1206。图12B示出了在附装至基座1206之后，金属板1202的顶表面被加工成高度约为0.040″，且顶表面偏差在0.0005″内。图12C示出了通过硅树脂粘结材料层1212将电介质材料层1210附装至金属板1202的顶表面。另选的时，可以利用传统的沉积技术直接将电介质材料层1210涂敷在金属板1202上，由此消除硅树脂粘结材料1212。
图13为示出了用于对基片的温度进行时间和空间控制的方法的流程图。在步骤1302中，以与先前在图11的步骤1102中描述的方式类似的方式制造金属板。在步骤1304中，以与先前在图11的步骤1104中描述的方式类似的方式将加热器粘结至金属板的下侧。
在步骤1306中，通过粘合材料层将诸如塑料板的固体板的表面附装至基座的顶表面。在步骤1308中，加工该塑料板的顶表面以提高平面度和平行度。在一个实施例中，所述固体板的厚度可以在约0.006″至约0.020″的范围内，且表面偏差在0.0005″内。
在步骤1310中，通过粘合材料层将所述金属板和加热器组件附装至塑料板的顶表面。另选的是，可以利用传统的沉积技术直接将电介质材料层涂敷在金属板上，由此取消硅树脂粘结材料。
在步骤1312中，在附装至基座之后，还可以对金属板的顶表面进行加工。这一点先前已经在图11的步骤1110中进行了描述。
在步骤1314中，通过粘合材料层将电介质材料层(ESC陶瓷)附装至金属板的顶表面。这一点先前已经在图11的步骤1112中进行了描述。
在步骤1316中，可以将电绝缘连接件分别制成加热器和金属板(其与电介质材料连接)的加热材料，以通过独立的电源提供对这些特征的控制。这一点先前已经在图11的步骤1114中进行了描述。该电连接件可以利用先前描述的在图10中示出的电连接件来实现。
图14A、14B、14C和14D示出了在图13的流程图中描述的方法。图14A示出了与图13中的步骤1306相对应的利用粘合材料层1406将塑料板1402粘结至基座1404。图14B示出了在附装至基座1404之后，将塑料板1402的顶表面加工成高度在约0.006″至约0.020″的范围内，从而实现顶表面偏差在0.0005″内。图14C示出了与图13中步骤1310相对应的通过粘合材料层1412将金属板1408和加热器组件1410附装至塑料板1402的顶表面。图14D示出了将金属板1408的顶表面加工成厚度为约0.040″，且顶表面偏差为约0.0005″。与图13中的步骤1314相对应，电介质材料层1414通过粘合材料层1416附装至金属板1408的顶表面。
图15示出了用于电连接晶片支撑件的静电夹具的电端子的方法，其中该晶片支撑件具有基座、粘结层、加热器和金属板。在步骤1502中，将不导电的衬套在由一个静电夹具的电终端限定的位置处附装至加热器。在步骤1504中，将弹簧加载销设置在绝缘套管内，且使销的尖端露出。在步骤1506中，将带有绝缘套管的销设置在由基座、粘结层、加热器和金属板形成的腔室中，由此所述套管的顶部与衬套的底部部分重叠。在步骤1508中，使包括竖直的弹簧加载销的电连接件的顶端与静电夹具端子的底表面接触。
尽管已经示出并描述了本发明的实施例和应用，对从本公开内容中受益的本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明这里的构思的情况下，除了上述内容之外，也可以进行更多的修改。因此，除了所附权利要求的精神之外，本发明不受限制。

Claims (50)

1.一种用于控制基片温度的装置，该装置包括：
具有顶表面的温度受控基座；
金属板，该金属板具有热连接至该金属板的下侧的加热器，该加热器与所述金属板电绝缘；
第一粘合剂层，该第一粘合剂层将所述金属板和所述加热器粘结至所述温度受控基座的顶表面；以及
电介质材料层，该电介质材料层通过第二粘合剂层粘结至所述金属板的顶表面，该电介质材料层形成用于支撑所述基片的静电夹紧机构。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述温度受控基座的顶表面的平面度大约在0.0005″之内。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述金属板的表面尺寸基本上类似于所述温度受控基座的表面尺寸。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述金属板还具有底表面，所述顶表面和底表面基本上彼此平行，平行度大约在0.0005″之内。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述加热器包括薄的柔性膜。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述加热器包括一个或多个电阻加热元件。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述电阻加热元件在所述金属板上形成图案布局。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述粘合剂层包括均匀沉积的机械柔性热绝缘体层。
9.如权利要求1所述的装置，其中，所述粘合剂层包括固体板。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述固体板包括顶表面和底表面，所述顶表面和底表面基本上彼此平行，平行度大约在0.001″之内。
11.如权利要求9所述的装置，其中，所述固体板的导热率基于由所述加热器和外部加工所采用的相对功率等级。
12.如权利要求9所述的装置，其中，所述固体板的所述底表面通过具有相当高的导热率的机械柔性粘合剂粘结至所述基座的所述顶表面。
13.如权利要求9所述的装置，其中，所述固体板的所述底表面通过具有相当高的导热率的机械柔性粘合剂粘结至所述金属板的所述下侧。
14.如权利要求1所述的装置，该装置还包括电连接件，该电连接件具有：
竖直弹簧加载销，该弹簧加载销的顶端与所述电介质材料层的底表面接触，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述第一粘合剂层以及所述加热器的腔室中；以及
衬套，该衬套包围所述销的所述顶端的一部分，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
15.如权利要求14所述的装置，该装置还包括保持所述销的底端的插座。
16.如权利要求15所述的装置，该装置还包括覆盖所述插座和所述销的一部分、露出所述销的所述顶端的塑料绝缘体罩。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述衬套使得所述销的所述顶端与所述基座中的所述腔室的壁热绝缘。
18.一种用于对基片的温度进行空间控制的装置，该装置包括：
具有顶表面的温度受控基座；
陶瓷板，该陶瓷板具有粘结至所述陶瓷板的下侧的加热器；
第一粘合剂层，该第一粘合剂层将所述陶瓷板粘结至所述温度受控基座的顶表面；以及
电介质材料层，该电介质材料层通过第二粘合剂层粘结至所述陶瓷板的顶表面，所述电介质材料层形成用于支撑所述基片的静电夹紧机构。
19.一种用于晶片支撑件的电连接件，所述晶片支撑件具有：基座、粘结层、加热器以及静电电极，所述电连接件包括：
竖直弹簧加载销，该竖直弹簧加载销的顶端与所述静电电极的底表面接触，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述粘结层以及所述加热器的腔室中；以及
衬套，该衬套包围所述销的所述顶端的一部分，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
20.如权利要求19所述的电连接件，该电连接件还包括保持所述销的底端的插座。
21.如权利要求20所述的电连接件，该电连接件还包括覆盖所述插座和所述销的一部分、露出所述销的所述顶端的塑料绝缘体罩。
22.如权利要求21所述的电连接件，其中，所述衬套使所述销的所述顶端与所述基座中的所述腔室的壁热绝缘。
23.一种用于控制基片温度的方法，该方法包括：
将加热器粘结至金属板的底表面，所述加热器与所述金属板的所述底表面电绝缘；
通过粘合剂层将所述金属板和所述加热器附装在温度受控基座的顶表面上；以及
在所述金属板的顶表面上沉积电介质材料层，以形成静电夹紧机构，所述电介质材料层用于支撑所述基片。
24.如权利要求23所述的方法，该方法还包括将所述基座的所述顶表面加工成平面度约在0.0003″之内。
25.如权利要求23所述的方法，其中，所述金属板的表面尺寸基本上类似于所述温度受控基座的表面尺寸。
26.如权利要求23所述的方法，其中，所述金属板还具有顶表面，所述顶表面和底表面基本上彼此平行，平行度约在0.0005″之内。
27.如权利要求23所述的方法，其中，所述加热器为薄的柔性膜。
28.如权利要求23所述的方法，其中，所述加热器包括一个或多个电阻加热元件。
29.如权利要求23所述的方法，其中，该方法还包括通过所述电阻加热元件在所述金属板上形成图案布局。
30.如权利要求23所述的方法，其中，所述粘合剂层包括均匀沉积的机械柔性热绝缘体层。
31.如权利要求23所述的方法，其中，所述粘合剂层包括固体板。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述固体板包括顶表面和底表面，所述顶表面和底表面基本上彼此平行，平行度在0.001″之内。
33.如权利要求31所述的方法，其中，所述固体板的导热率基于由所述加热器和外部加工采用的相对功率等级。
34.如权利要求32所述的方法，该方法还包括用具有相当高的导热率的机械柔性粘合剂将所述固体板粘结至所述基座的所述顶表面上。
35.如权利要求32所述的方法，该方法还包括用具有相当高的导热率的机械柔性粘合剂将所述固体板粘结至所述金属板的所述底表面上。
36.如权利要求31所述的方法，该方法包括在将所述金属板附装至所述基座的所述顶表面之后，将所述金属板的顶表面加工成平面度约在0.0005″之内。
37.一种用于对基片温度进行空间控制的方法，该方法包括：
将加热器粘结至陶瓷板的底表面；
通过粘合剂层将所述陶瓷板和所述加热器附装在温度受控基座的顶表面上；以及
在所述陶瓷板的顶表面上沉积电介质材料层，以形成静电夹紧机构，所述电介质材料层用于支撑所述基片。
38.一种用于将电连接件电连接至晶片支撑件的静电电极的方法，所述晶片支撑件具有基座、粘结层以及加热器，所述方法包括：
使包括竖直弹簧加载销的所述电连接件的顶端与静电电极的底表面接触，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述粘结层以及所述加热器的腔室中；以及
通过衬套包围所述销的所述顶端的一部分，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
39.如权利要求38所述的方法，该方法还包括通过插座保持所述销的底端。
40.如权利要求39所述的方法，该方法还包括通过塑料绝缘体罩覆盖所述销的一部分和所述插座，同时露出所述销的所述顶端。
41.如权利要求40所述的方法，该方法还包括通过所述衬套使得所述销的所述顶端与所述基座中的所述腔室的壁热绝缘。
42.一种用于控制基片的空间温度的装置，该装置包括：
用于将加热器粘结至金属板的底表面的部件，所述加热器与所述金属板的所述底表面电绝缘；
用于通过粘合剂层将所述金属板和所述加热器附装在温度受控基座的顶表面上的部件；以及
用于在所述金属板的顶表面上沉积电介质材料层以形成静电夹紧机构的部件，所述电介质材料层支撑所述基片。
43.一种用于控制基片的空间温度的装置，该装置包括：
用于将加热器粘结至陶瓷板的底表面上的部件；
用于通过粘合剂层将所述陶瓷板和所述加热器附装在温度受控基座的顶表面上的部件；以及
将用于将电极嵌入所述陶瓷板以形成静电夹紧机构的一部分的部件，所述陶瓷板支撑所述基片。
44.一种用于晶片支撑件的电连接件，所述晶片支撑件具有基座、结粘结层、加热器以及静电电极，所述电连接件包括：
用于使包括竖直弹簧加载销的所述电连接件的顶端与所述静电电极的底表面接触的部件，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述粘结层以及所述加热器的腔室中；以及
用于通过衬套包围所述销的所述顶端的一部分的部件，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
45.一种等离子体刻蚀系统，该系统包括：
具有支撑件的腔室；以及
电源，
其中所述支撑件具有：
具有顶表面的温度受控基座；
金属板，该金属板具有热连接至所述金属板的下侧的加热器，所述加热器与所述金属板电绝缘，所述电源与所述加热器电连接；
粘合剂层，该粘合剂层将所述金属板和所述加热器粘结在所述温度受控基座的所述顶表面上；以及
电介质材料层，该电介质材料层沉积在所述金属板上以形成静电夹紧机构，所述电介质材料层用于支撑所述基片。
46.如权利要求45所述的等离子体刻蚀系统，该系统还包括：
连接至所述金属板的温度探头；以及
连接至所述温度探头和所述电源的反馈控制器。
47.如权利要求45所述的等离子体刻蚀系统，该系统还包括电连接件，该电连接件具有：
竖直弹簧加载销，该竖直弹簧加载销的顶端与所述电介质材料层的底表面接触，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述第一粘合剂层以及所述加热器的腔室中；以及
衬套，该衬套包围所述销的所述顶端的一部分，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
48.一种等离子体刻蚀系统，该系统包括：
具有支撑件的腔室；以及
电源，
其中所述支撑件具有：
具有顶表面的温度受控基座；
陶瓷板，该陶瓷板具有粘结至所述陶瓷板的下侧的加热器，所述电源与所述加热器电连接；
粘合剂层，该粘合剂层将所述陶瓷板和所述加热器粘结在所述温度受控基座的所述顶表面上；以及
电介质材料层，该电介质材料层沉积在所述金属板上以形成静电夹紧机构，所述电介质材料层用于支撑所述基片。
49.如权利要求48所述的等离子体刻蚀系统，该系统包括：
连接至所述金属板的温度探头；以及
连接至所述温度探头和所述电源的反馈控制器。
50.如权利要求48所述的等离子体刻蚀系统，该系统还包括电连接件，该电连接件具有：
竖直弹簧加载销，该竖直弹簧加载销的顶端与所述电介质材料层的底表面接触，所述竖直弹簧加载销设置在所述基座、所述第一粘合剂层以及所述加热器的腔室中；以及
衬套，该衬套包围所述销的所述顶端的一部分，所述衬套仅仅与所述加热器热连接，并且是不导电的。
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