CN102057472A - 具有用于控制部件温度的机构的等离子处理系统 - Google Patents
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Abstract
公开一种具有改进的部件温度控制的等离子处理系统。该系统可包括具有室壁的等离子处理室。该系统还可包括设在该等离子处理室内部的电极。该系统还可包括设在该等离子处理室内部的支撑构件，用以支撑该电极。该系统还可包括设在该室壁外面的支撑板。该系统还可包括设为穿过该室壁的悬臂，用以将该支撑构件与该支撑板连接。该系统还可包括设在该室壁和该支撑板之间的提升板。该系统还可包括热阻连接机构，用以将该提升板与该支撑板机械连接。
Description
技术领域
本发明涉及控制等离子处理系统的部件温度。例如，该温度控制可涉及包括在等离子处理系统中调节电极与电极平行度的部件。
背景技术
在等离子处理中，下一代器件制造中减小的特征尺寸和新材料的使用对于等离子处理设备增加了新的要求。更小的器件特征、更大的衬底尺寸和新的处理技术(包含多步骤制法，如用于双镶嵌蚀刻)增加为了更好的成品率而保持纵贯该晶片良好一致性的挑战。
在电容耦合RF等离子反应器中，与衬底电极相对的电极通常称为上部电极。该上部电极可以接地，或具有贴附于其的一个或多个射频(RF)功率源。衬底电极通常叫做下部电极。电容耦合等离子处理室中的下部电极的机械构造可包括将包括该下部电极的总成从该室的侧壁伸出。这个伸出的下部电极可距离该上部电极固定的距离，或设计成距该上部电极可变的距离。在任一种情况下，一个电极表面与另一个的平行度通常是可以影响晶片工艺性能的关键的机械参数。
由于复杂性增加，许多电容耦合RF等离子反应器放弃了对电极之间精确的平行度调节的特征，并且依赖于该总成部件精密制造公差(tight manufacturing tolerance)来将平行度保持在可接受的限度内。这个方法通常会增加这些部件的成本，并会限制可以实现的最终平行度规格。例如，考虑到该总成部件会经受温度变化以及反应器中不同的部件会具有不同的热属性，所以实现该总成部件的精密制造公差会是挑战性的并且昂贵的。
有些装置可包括匹配部件中的狭槽或穿通孔，允许在装配过程中自由调节平行度。这种装置耗时并且一般需要重复的过程来实现正确的构造。这种装置还需要将该等离子处理系统拆卸到一定程度以调节必需的部件。进而，调节这些部件所处的温度与这些部件在等离子处理期间经受的温度基本上是不同的。这种温度变化效应会致使构造不正确，或者需要额外的来进行调节。
有些装置会试图提供用于调节的方式，但没有直接的方式来将调节量与对至少一个电极的实际影响相关联。结果，这种方法也会反复的过程以拨入(dial in)平行度。这些方法的一些随着时间也容易受到由于振动(如起运负载(shipping load))和/或温度变化而导致的调节漂移的影响。
发明内容
本发明一个实施方式涉及等离子处理系统，具有改进的部件温度控制。该系统可包括具有室壁的等离子处理室。该系统还可包括设在该等离子处理室内部的电极。该系统还可包括设在该等离子处理室内部的支撑构件，用以支撑该电极。该系统还可包括设在该室壁外面的支撑板。该系统还可包括设为穿过该室壁的悬臂，用以将该支撑构件与该支撑板连接。该系统还可包括设在该室壁和该支撑板之间的提升板。该系统还可包括热阻连接机构，用以将该提升板与该支撑板机械连接。
上面的概要仅涉及这里公开的本发明许多实施方式之一，并且不是为了显示本发明的范围，该范围在权利要求中阐述。本发明的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附图更详细地说明。
附图说明
在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相似的元件，其中：
图1A示出等离子处理室的局部立体视图，包括调节机构，用以调节按照本发明的一个或多个实施方式的等离子处理室中的下部电极的方位。
图1B示出该等离子处理室的局部侧视图，说明按照本发明的一个或多个实施方式的下部电极的第一转动(或倾斜(pitch))。
图1C示出局部后视图该等离子处理室说明按照本发明的一个或多个实施方式的下部电极的第二转动(或滚动(roll))。
图1D示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的局部侧视图。
图1E示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的倾斜调节用户界面的局部立体视图。
图1F示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的局部分解视图。
图1G示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的滚动调节凸轮的立体图。
图1H示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的滚动调节用户界面的局部立体视图。
图1I，图1A的另一视图，示出该等离子处理室的局部立体视图，其包括调节机构，用以按照本发明的一个或多个实施方式的调节该等离子处理室中的该下部电极的方位。
图1J，图1B的另一视图，示出该等离子处理室的局部侧视图，说明按照本发明的一个或多个实施方式的下部电极的第一转动(或倾斜)。
图1K，图1C的另一视图，示出该等离子处理室的局部后视图，说明按照本发明的一个或多个实施方式的下部电极的第二转动(或滚动)。
图1L，图1D的另一视图，示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的局部侧视图。
图1M，图1E的另一视图，示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的倾斜调节用户界面的局部立体视图。
图1N，图1F的另一视图，示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的局部分解视图。
图1O，图1G的另一视图，示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的滚动调节凸轮的立体图。
图1P，图1H的另一视图，示出按照本发明的一个或多个实施方式的调节机构的滚动调节用户界面的局部立体视图。
图2A示出等离子处理系统的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的用于控制该等离子处理系统的部件的温度的机构。
图2B示出该等离子处理系统的电极总成的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的隔热机构。
图2C示出该等离子处理系统的局部立体视图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。
图2D示出该等离子处理系统的局部立体视图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。
图2E示出该等离子处理系统的支撑板的立体图，其中实现有按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。
图2F示出该等离子处理系统的提升板的局部立体视图，其中实现有按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。
图3示出等离子处理系统的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式用于控制部件的温度的热阻构件/机构。
具体实施方式
现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
本发明的一个或多个实施方式涉及一种等离子处理系统，具有用于控制该等离子处理系统的部件温度的机构。该等离子处理系统可包括具有室壁的等离子处理室。在该等离子处理室内，该等离子处理系统可包括：电极，其可在等离子处理过程中支撑衬底；以及偏置框架，其可封闭偏置功率源并可支撑该电极。在该等离子处理室外部，该等离子处理系统可包括支撑板和提升板。该提升板可设在该室壁和该支撑板之间。该等离子处理系统还可包括轴承机构，用以将该提升板与该室壁连接并引导该提升板的移动。该等离子处理系统还可包括悬臂，其可将该偏置框架与该支撑板连接用以支撑该偏置框架、该电极、该衬底等的重量。该等离子处理系统还可包括温度控制机构，如下面讨论的隔热构件、一个或多个电扇和热阻构件/机构，用以控制该等离子处理系统的部件的温度以优化运行并延长部件的使用期限。
该等离子处理系统可包括隔热构件，如一个或多个隔热环，设在该电极和该偏置框架之间。因而，该电极的温度变化(例如，从-10℃至80℃的范围)的影响被限于该电极而基本上不会传递到该等离子处理系统的其他部件。有利地，可最小化或防止与不希望的热膨胀和收缩有关的问题，并且可保护该等离子处理系统的部件(例如，机械部件和电气部件)。
该等离子处理系统还可包括风扇，用于向支撑板吹环境温度空气(例如，温度大约20℃的来自制造设备的空气)，由此最小化该支撑板与该支撑板热连接的构件(如该悬臂和该偏置框架)的温度变化。有利地，可进一步保护该等离子处理系统的部件。
该等离子处理系统还可包括一个或多个热阻构件/机构，用作该提升板和该支撑板之间的分界面。因而，在等离子处理过程中电极的温度变化通过悬臂提供的热耦合而导致该支撑板的较大的温度变化，该提升板的温度仍可保持基本恒定。结果，该提升板不会有较大的、不希望的膨胀或收缩而在与该提升板连接的部件(如轴承机构)上施加不必要的负荷。有利地，该提升板连接的部件可正确运行并且具有较长的使用期限。
该等离子处理系统不需要复杂的加热和冷却布置或装置，如电阻加热器或冷却剂通道。因而，可最小化该等离子处理系统的制造和维护成本。
该等离子处理系统还可包括调节电极与电极的平行度的机构。因为最小化与调节该电极与电极的平行度有关的部件的温度变化，所以电极与电极的平行度可精确地调节并且维持很长时间而不需要频繁的校正。有利地，可最小化用来优化等离子处理的工作量和成本。
本发明的一个或多个实施方式涉及用以在等离子处理系统中调节电极与电极的平行度的机构。该机构可单独调节下部电极在倾斜(前后)和滚动(两侧)方向的方位/转动。该机构可包括低成本、简单的部件，其以低总成本共同实现平行度的高精度调节。
该机构可允许电极方位/平行度调节在该系统处于真空、大气环境和/或原位时进行，因为该机构的用户界面设在该等离子处理室外面。该机构还允许在最低程度拆卸或不拆卸该等离子处理系统的情况下进行所述调节。
该机构允许进行精确的电极方位/平行度调节。可容易实现精度高达0.01mm的平行度的精确调节。该机构还可包括校准的指数标记以给出调节量的清晰反馈，由此消除重复调节和测量的需要。
该机构还可锁定电极方位/平行度设定。一旦安全锁定调节好的电极方位/平行度设定，该设定应当在通常的振动和起运负载下保持不变。
通过采用低成本部件并允许平行度的快速调节-锁定达到精确程度，该机构可减少对于主要部件上的精密制造公差的需要，并且以高性价比优化关于电极平行度的工艺性能。
本发明的一个或多个实施方式涉及等离子处理系统，其包括上面讨论的以及在下面的示例中进一步讨论的电极方位/平行度调节机构。
参照下面的附图和讨论可更好地理解本发明的特征和优点。
图1A示出等离子处理室198的局部立体视图，包括机构100，用以调节按照本发明的一个或多个实施方式的下部电极110(或卡盘110)的方位。为了优化等离子处理室198中的处理成品率，可通过调节该下部电极110的方位来确保上部电极198和下部电极110之间的电极与电极的平行度。
机构100可包括隧道支撑板102(支撑板102)，以通过悬臂114和偏置框架112与下部电极110连接。机构100还可包括倾斜调节螺钉106，用以调节该下部电极110的倾斜；该下部电极110的倾斜在图1B的示例中说明。机构100还可包括滚动调节凸轮104，用以调节该下部电极110的滚动；该下部电极110的滚动在图1C的示例中说明。
图1B示出等离子处理室198的局部侧视图，说明按照本发明的一个或多个实施方式的第一转动192(倾斜192)。机构100可便于调节下部电极110相对于倾斜轴118的第一转动192(倾斜192)。倾斜轴118基本上垂直于衬底插入方向116，在该方向衬底可插入等离子处理室198。
图1C示出等离子处理室198的局部后视图，说明按照本发明的一个或多个实施方式第二转动194(滚动194)。机构100可帮助调节下部电极110相对滚动轴120的第二转动194(滚动194)。滚动轴120基本上平行于衬底插入方向116。
图1D示出按照本发明的一个或多个实施方式的机构100的局部侧视图。机构100中，支撑板102可设在等离子处理室198的室壁126的外面(在图1A的示例中示出)。支撑板102可通过例如枢轴122和/或另一枢轴机构在支撑板102的部分138(例如，上部部分)相对该室壁126枢转。该支撑板可具有螺纹146，其可啮合倾斜调节螺钉106的螺纹128。因而，转动倾斜调节螺钉106可导致支撑板102的部分140(例如，下部部分)相对倾斜调节螺钉106在向外的方向142或向内的方向144上平移。支撑板102一部分140的平移会导致支撑板102相对室壁126转动。因为支撑板102与下部电极110连接，所以支撑板102在方向142或144的转动实质上会导致下部电极110相对倾斜轴118转动。螺纹146和128的精度使得下部电极110的转动192的量可以稳定且精确地调节。
机构100还可包括提升板124，设在室壁126和支撑板102之间。机构100还可包括一个或多个轴承，如轴承134和136，其与提升板124和室壁126连接。该一个或多个轴承可促进和/或引导支撑板102相对室壁126的移动(例如，在方向142或144的平移，和/或在垂直于方向142或144的方向的平移)，用于平滑和精确调节下部电极110的转动192。
机构100还可包括夹紧机构，例如包括对开夹具(split clamp)132和夹紧螺钉130，用以将倾斜调节螺钉106锁定/紧固于支撑板102，由此防止倾斜调节螺钉106转动和平移。例如，可能需要在该下部电极110的倾斜调节完成后，使得倾斜调节螺钉106被夹紧以锁定设定。对开夹具132可围绕倾斜调节螺钉106。夹紧螺钉130可基本上垂直于倾斜调节螺钉106设置，并且与对开夹具132连接以按压对开夹具132从而固定倾斜调节螺钉106。工具狭槽可实现在夹紧螺钉130上，以便于使用者一旦完成该倾斜调节就可快速锁定/夹紧整个机构100。
图1E示出按照本发明的一个或多个实施方式用以调节下部电极110的倾斜192的机构100的用户界面182的局部立体视图。用户界面182可包括至少一个实现在支撑板102上的倾斜调节指数150，用以给用户提供与倾斜调节有关的视觉反馈。用户界面182还可包括实现在倾斜调节螺钉106上的指示器148，用以与倾斜调节指数150配合以指示倾斜调节的量。可选地或额外地，倾斜调节指数可实现在倾斜调节螺钉106上，和/或指示器可实现在支撑板102上。
机构100还可包括倾斜调节夹紧螺钉106A，其连接并至少部分插入倾斜调节螺钉106。倾斜调节夹紧螺钉106A可将倾斜调节螺钉106固定于支撑板102。工具狭槽186可实现在倾斜调节夹紧螺钉106A上，以便于使用者一旦完成该倾斜调节之后快速锁定/夹紧倾斜调节螺钉106和/或整个机构100。
在一个或多个实施方式中，倾斜调节螺钉106可连接自动控制机构，从而以自动方式控制该倾斜调节和/或校准。该自动控制机构可包括例如传感器、控制逻辑单元和马达(例如，高分辨率步进电机)。
图1F示出按照本发明的一个或多个实施方式的机构100的局部分解视图。机构100可包括与滚动调节凸轮104连接的滚动调节杆154，并可由滚动调节凸轮104驱动。滚动调节杆154可通过倾斜调节螺钉106与支撑板102连接。因而，通过滚动调节杆154，滚动调节凸轮104可驱动支撑板102的一部分140平移。结果，支撑板102可相对枢轴122相对室壁126转动(图1D的示例中示出)，由此导致图1C中示出的下部电极110的转动194(滚动194)。
受到提升板124中的狭槽160约束和引导，滚动调节杆154可沿滚动调节杆154的纵轴164在方向166或168平移。因而，可稳定并精确调节下部电极110的转动194的量。
机构100还可包括与滚动调节凸轮104连接的滚动调节锁定螺钉158。滚动调节锁定螺钉158可相对滚动调节杆154锁定滚动调节凸轮104，并且同时相对提升板124锁定滚动调节杆154，由此防止下部电极110的进一步转动194(滚动194)。例如，在完成下部电极110的滚动调节后，可采用滚动调节锁定螺钉158。
机构100还可包括与提升板124连接的垫圈162(例如，精确、硬化垫圈)，用以接收倾斜调节螺钉106。垫圈162可保护提升板124不被倾斜调节螺钉106损伤。垫圈162也可提供低程度摩擦以便于倾斜调节螺钉106的平滑移动，由此进一步使得机构100的运行平滑和稳定。
图1G示出按照本发明的一个或多个实施方式的滚动调节凸轮104的立体图。滚动调节凸轮104可包括设为相对滚动调节凸轮104的部分174的偏心/偏移布置的部分172，用以使得滚动调节凸轮104能够驱动滚动调节杆154(在图1F的示例中示出)。滚动调节凸轮104可利用其他具有不同偏心/偏移布置的替代滚动调节凸轮来代替用以适合特殊滚动调节需要的特殊驱动效果。
图1H示出按照本发明的一个或多个实施方式的用以调节下部电极110的滚动194的机构100的用户界面184的局部立体视图。用户界面184可包括至少一个实现在提升板124上的滚动调节指数178，用以给用户提供与滚动调节有关的视觉反馈。用户界面184还可包括实现在滚动调节凸轮104上的指示器180，用以与滚动调节指数178配合指示滚动调节的量。可选地或额外地，滚动调节指数可实现在滚动调节凸轮104上，和/或指示器可实现在提升板124上。工具狭槽176可实现在滚动调节凸轮104上，以便于用户执行滚动调节，例如，采用改锥执行。
在一个或多个实施方式中，滚动调节凸轮104和/或倾斜调节螺钉106可连接自动控制机构，以便以自动方式控制倾斜和/或滚动调节和/或校准。该自动控制机构可包括例如传感器、控制逻辑单元和马达(例如，高分辨率步进电机)。
图2A示出等离子处理系统200的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的用以控制等离子处理系统200的部件温度的机构。等离子处理系统200可包括具有室壁226的等离子处理室298，用以封闭待处理的衬底以及包含用于处理该衬底的等离子。
在等离子处理室298内，等离子处理系统200可包括电极总成288。电极总成288可包括电极210(或卡盘210)，其可在等离子处理过程中支撑该衬底。电极总成288还可包括偏置框架212(或支撑构件212)，其封闭偏置功率源并可支撑电极210。电极总成288还可包括设在电极210和偏置框架212之间的一个或多个隔热构件(如绝热体216)。因而，电极210的温度变化(例如，从-10℃至80℃的范围)的影响可被限制于电极210，而基本上不会通过偏置框架212传递到等离子处理系统200的其他部件。有利地，可最小化或防止与不希望的热膨胀和收缩有关的问题，并且保护等离子处理系统200的部件(例如，机械部件和电气部件)受到损伤和/或故障。电极总成288和该隔热构件参照图2B的示例进一步讨论。
在等离子处理室298外面，等离子处理系统200可包括隧道支撑板202(或支撑板202)。等离子处理系统200还可包括设在室壁226和支撑板202之间的提升板224。等离子处理系统200还可包括一个或多个轴承机构(如轴承机构234、轴承机构236和轴承轨道238)，用以将提升板224与室壁226连接并且用于精确引导提升板224的移动(由此精确引导该悬臂式电极210的运动)。在一个或多个实施方式中，考虑到材料特性和较小的接触面积，该一个或多个轴承机构可在提升板224和室壁226之间引入隔热。例如，轴承机构可包括不锈钢球轴承，其提供较低的热传导和较小的接触点。
等离子处理系统200还可包括悬臂214，其可将偏置框架212与支撑板202连接，用以支撑电极总成288、该衬底等的质量。悬臂214还可用于控制电极总成288的运动以调节等离子处理系统200的电极与电极的平行度。
等离子处理系统200还可包括一个或多个热阻构件/机构，用作提升板224和支撑板202之间的界面，以在提升板224和支撑板202之间提供热阻。该一个或多个热阻构件/机构可包括由低热传导材料(如不锈钢)和/或隔热材料(如陶瓷材料)制成的构件。因而，即使在等离子处理过程中电极210的温度变化通过悬臂214提供的热偶导致支撑板202显著的温度变化，提升板224的温度仍可保持基本上恒定。结果，提升板224没有较大的、不希望的膨胀或收缩而在与该提升板224连接的部件(如该轴承机构)上施加不必要的负荷。有利地，与提升板224连接的部件可正确运转并且具有较长的使用期限。该热阻构件/机构参照图2C-2F的示例进一步讨论。
等离子处理系统200还可包括一个或多个风扇(如电风扇274)用以将环境温度空气(例如，来自温度大约20℃的制造设备的空气)吹在支撑板202(设在室壁226和电风扇274之间)，由此最小化支撑板202和与支撑板202热耦合的构件(如悬臂214和偏置框架212)的温度变化。有利地，可保护等离子处理系统200的部件不会经历不希望的热膨胀和收缩。等离子处理系统200可包括封闭等离子处理室298、提升板224、隧道支撑板202等的外壳，其中电风扇274可将环境温度空气引入该外壳。支撑板202可包括脊部(如脊部272，设为面向电风扇274)以最大化支撑板202暴露于环境温度空气的表面积以便有效地最小化支撑板202以及与支撑板202热耦合的部件的温度变化。
利用用于引入隔热的该隔热构件和/或该热阻构件并且利用该一个或多个用于引入环境温度空气的风扇，等离子处理系统200不需要复杂、昂贵的加热和冷却布置或装置，如电阻加热器或冷却剂通道。因而，可最小化等离子处理系统200的制造和维护成本。
图2B示出等离子处理系统200(在图2A的示例中示出)的电极总成288的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的隔热机构。例如，该隔热机构可包括设在偏置框架212和电极210之间的绝热体216(例如，绝缘环)；设在绝热体216和电极210之间的第一O形环(例如，安装在电极210的O形环槽中)；以及设在绝热体216和偏置框架212之间的(例如，安装在偏置框架212的O形环槽254)的第二O形环。绝热体216和该O形环可以隔热材料制成。例如，绝热体可由陶瓷层材料制成，如氧化铝；该O形环可由氟硅材料制成。因而，可以隔绝该电极210的温度变化而基本上不会通过偏置框架212传播。
可最小化该第一O形环(安装在O形环槽252)的外径以最大化绝热体216和电极210之间的真空界面266。也可最小化该第一O形环的内径以最小化绝热体216和电极210之间的大气界面262。因而，可加强绝热体216和电极210之间的隔热(并以此加强偏置框架212和电极210之间的隔热)。
类似地，最小化该第二O形环(安装在O形环槽254)的外径以最大化绝热体216和偏置框架212之间的真空界面268；还可最小化该第二O形环的内径以最大化绝热体216和偏置框架212之间的大气界面264。因而，可加强绝热体216和偏置框架212之间的隔热(并以此加强偏置框架212和电极210之间的隔热)。
图2C示出等离子处理系统200的局部立体视图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。在图2C中的示例中，提升板224和支撑板202示为半透明的以示出热阻构件/机构，但是本发明的一个或多个实施方式中，提升板224和支撑板202不是半透明的。该热阻构件/机构可提供提升板224和支撑板202之间的隔热。因而，即使在等离子处理过程中该电极210的温度变化导致支撑板202通过由悬臂214提供的热偶形成较大的温度变化，提升板224的温度仍保持基本恒定。结果，提升板224没有较大的、不希望的膨胀或收缩以在与提升板224连接的部件(如该轴承机构)上施加不必要的负载。有利地，提升板224连接的部件可正确运转并具有较长的使用期限。
该热构件/机构可包括热阻枢轴机构222(或枢轴222)。枢轴222可机械连接支撑板202、提升板224和室壁226。枢轴222可促使支撑板202相对提升板224和室壁226转动。由于枢轴222由热阻材料如不锈钢制成，枢轴222可提供支撑板202和提升板224之间的隔热。
该热构件/机构还可包括设在支撑板202上的一个或多个热阻多边形销钉，如不锈钢六边形销钉246和不锈钢六边形销钉248，用作一个或多个支撑板202和提升板224之间的界面。该热构件/机构还可包括设在提升板244上的一个或多个热阻构件，如不锈钢插入件242和不锈钢插入件244，用作一个或多个支撑板202和提升板224之间的界面。例如，六边形销钉246的第一端可插入支撑板202的圆孔，而六边形销钉246的第二端可从支撑板202凸出或露出以接触插入件242的暴露表面(其可旋入提升板224)。因而，该热阻六边形销钉246和插入件242可阻止支撑板202和提升板224之间直接接触，由此提供支撑板202和提升板224之间的隔热。六边形销钉246和插入件242可具有平滑表面，并且可平滑支撑板202和提升板之间的相对移动。在一个或多个实施方式中，该一个或多个多边形销钉可包括一个或多个具有其他构造的销钉，如方形销钉。
在一个或多个实施方式中，该热构件/机构可包括一个或多个设在提升板224上的热阻多边形销钉和一个或多个设在支撑板202上的热阻构件，用作一个或多个界面并提供支撑板202和提升板224之间的隔热。在一个或多个实施方式中，该一个或多个多边形销钉可包括一个或多个方形销钉和/或六边形销钉。
图2D示出等离子处理系统200的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构。又如在图2C的示例中示出，该热阻构件/机构可包括枢轴222、六边形销钉246、用以接触六边形销钉246的插入件242、六边形销钉248和用以接触六边形销钉248的插入件244。六边形销钉246、插入件242、六边形销钉248和插入件244的一个或多个可确定支撑板202和提升板224之间的间隙260的宽度。例如，该间隙260的宽度可由从支撑板202凸出的六边形销钉248突出部和/或从提升板224凸出的插入件244的突出部确定。可为支撑板202和提升板224之间最佳的隔热以及支撑板202的最佳运转等来构造该间隙260的宽度。
图2E示出的支撑板202的立体图，具有实现在其中的按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构，如六边形销钉246和六边形销钉248。该六边形销钉可加强支撑板202和提升板224之间的隔热(在图2C和2D的示例中示出)。例如，六边形销钉246可由不锈钢制成并具有低导热系数。六边形销钉246的一端可压入圆孔240，而六边形销钉246的另一端可露出以接触插入件242(在图2C和2D的示例中示出)。六边形销钉246和孔240可仅在沿六边形销钉246的边缘接触；所以，在六边形销钉246和支撑板202之间出现微乎其微的热传导，并且支撑板202和提升板224之间的任何热交换都需要沿销钉的长度传导，这是更长的路径。进而，六边形销钉246可接触旋入提升板224的不锈钢插入件242，而不是直接接触提升板224的任何导热部分(例如，铝部分)。结果，可加强支撑板202和提升板224之间的隔热。
图2F示出提升板224的局部立体视图，其中实现有按照本发明的一个或多个实施方式的热阻构件/机构，如枢轴222、插入件242和插入件244。提升板224不必直接接触悬臂214(其与支撑板202热耦合，在图2C-2E的示例中示出)。该热阻构件/机构可进一步防止提升板224直接接触支撑板202以提供提升板224和支撑板202之间的隔热。例如，插入件242可具有从提升板224露出的表面270和/或从提升板224凸出的突出部以接触热阻六边形销钉246的一端(在图2C-2E的示例中示出)，由此阻止提升板224和支撑板202之间直接接触。
图3示出等离子处理系统300的局部剖面图，包括按照本发明的一个或多个实施方式用于控制部件的温度的热阻构件/机构。在图3的示例中，提升板324示为局部透明/半透明以更好地说明本发明的实施方式，但是提升板324在这些实施方式中不是透明/半透明。该热阻构件/机构可将提升板324与支撑板302机械连接。该热阻构件/机构还可提供提升板324和支撑板302之间的隔热。因而，即使支撑板302有显著的温度变化，提升板324的温度仍保持基本恒定。结果，提升板324不会有较大的、不希望的膨胀而对与提升板324连接的部件施加不必要的负荷。有利地，该部件可正确运行并具有较长的使用期限。
该热阻构件/机构可包括例如热阻杆354(或杆354)、热阻管306(或管306)，热阻螺钉390(或螺钉390)，热阻垫圈362(或垫圈362)。杆354可设在提升板324背侧上的狭槽360中。管306可与支撑板302连接。螺钉390可穿过管306而旋进杆354，以将提升板324与支撑板302机械锁定/夹紧。垫圈362可与提升板324连接以容纳螺钉390。垫圈362可接触管306的一端。垫圈362和/或管306可构造为确定提升板324和支撑板302之间宽度的间隙，用以优化支撑板302的运行，同时加强提升板324和支撑板302之间的隔热。
在一个或多个实施方式中，支撑板302可包括螺纹346，而管306可包括螺纹338(其可啮合螺纹346)。转动管306使得支撑板302的部分340可相对管306平移。支撑板302的部分340的平移使得支撑板302可相对室壁326转动，以调节该等离子处理系统300的电极与电极的平行度。等离子处理系统300还可包括实现在支撑板302上的指数350和实现在管306上的指示器(例如，类似于图1E和1M的示例的指示器148)，以提供调节该电极与电极平行度的视觉反馈。
本发明的一个或多个实施方式包括在图1A-3的一个或多个示例中讨论的特征的一个或多个组合。例如，本发明的一个实施方式可以是一种等离子处理系统，包括在图2A的示例中讨论的电风扇和在图1A-1P的一个或多个示例中讨论的一个或多个转动调节机构。另一示例，本发明的一个实施方式可包括多个参照图2A-2F和图3的示例讨论的热阻构件/机构。
如从前述可以认识到的，等离子处理系统中，本发明的实施方式可提供在需要的部件之间低热传导，并在需要的部件之间提供高热传导耦合热偶，由此优化部件的运行并延长部件的使用期限。例如，本发明的实施方式可包括电极/卡盘及其支撑构件(例如，偏置框架)之间的隔热构件。因而，电极的温度变化的影响被限制于该电极，而基本上不会传播给其他部件。另一示例中，本发明的实施方式还可包括热阻构件，用作提升板和支撑板之间的界面。因而，即使在等离子处理过程中电极的温度变化导致该支撑板的温度较大变化，提升板的温度仍可保持基本恒定。有利地，可最小化或防止与不希望的热膨胀和收缩有关的问题；所以，可保护该等离子处理系统的部件(例如，机械部件和电气部件)，从而满足运行较长的时间的要求。
本发明的实施方式还可包括风扇，用于将环境温度空气吹在该支撑板，由此最小化该支撑板和与该支撑板连接(利用良好的热耦合)的构件的温度变化，如悬臂和该偏置框架。有利地，可进一步保护该等离子处理系统的部件。
本发明的实施方式不需要复杂且昂贵的加热和冷却布置或装置，如电阻加热器或冷却剂通道。有利地，可最小化制造和维护成本。
本发明的实施方式还可包括用于调节电极与电极平行度的机构。由于最小化与调节电极与电极的平行度有关的部件的温度变化，所以可准确地构造与维护该电极与电极的平行度而不需要频繁校准。有利地，可最小化为了优化等离子处理的工作和成本。
利用低成本部件，本发明的实施方式可允许将平行度快速调节和锁定至精确的水平。因而，本发明的实施方式可降低对主要部件上昂贵的精密制造公差的需要。有利地，本发明的实施方式可以高性价比优化关于电极平行度的工艺性能。
本发明的实施方式能够进行精确的电极方位/平行度调节。本发明的实施方式还可包括标可读的指数标记以给出调节量的清晰反馈。有利地，可以消除对现有技术中所要求的重复调节和测量的需要。
本发明的实施方式允许对电极方位和/或平行度的调节在等离子处理系统处于真空、大气和/或原位时进行，因为用户界面设在该等离子处理室外面。本发明的实施方式还允许在最低程度拆卸该等离子处理系统或者不拆卸的情况下进行所述调节。有利地，可最小化系统停工时间，并且不会连累产量，同时满足对电极方位和/或平行度调节的需求。
本发明的实施方式还能够锁定电极方位/平行度的设定。调节好的电极方位/平行度设定可在经过一般的振动和起运负载时保持不变。有利地，可最小化电极方位/平行度重新条件所需的资源(例如，人工、时间等)。
尽管本发明依照多个实施方式描述，但是存在落入本发明范围内的改变、置换和各种替代等同物。还应当注意，有许多实现本发明方法和设备的可选方式。此外，本发明的实施方式可用在其他应用中。摘要部分在这里为了方便而提供，并且由于字数限制，因而是为了阅读方便进行书写，而不应当用来限制权利要求的范围。所以，其意图是下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、增加、置换和等同物。
Claims (20)
1.一种等离子处理系统，用于处理至少一个衬底，该等离子处理系统包括：
等离子处理室，包括至少一个室壁；
电极，设在该等离子处理室内部并构造为支撑该衬底；
支撑构件，设在该等离子处理室内部并构造为支撑该电极；
支撑板，设在该室壁外面；
悬臂，设为穿过该室壁并构造为将该支撑构件与该支撑板连接；
提升板，设在该室壁和该支撑板之间；以及
一个或多个热阻连接机构，构造为将该提升板与该支撑板机械连接。
2.根据权利要求1所述的等离子处理系统，进一步包括：
热阻多边形销钉，该热阻多边形销钉的第一端构造为插入该支撑板的圆孔；以及
热阻构件，构造为插入该提升板，该热阻构件的表面构造为接触该热阻多边形销钉的第二端。
3.根据权利要求2所述的等离子处理系统，其中该热阻多边形销钉和该热阻构件的至少一个构造为确定该支撑板和该提升板之间的间隙。
4.根据权利要求2所述的等离子处理系统，其中该热阻多边形销钉表示方形销钉和六边形销钉的至少一个。
5.根据权利要求2所述的等离子处理系统，其中该热阻多边形销钉表示不锈钢销钉，而该热阻构件表示不锈钢插入件。
6.根据权利要求2所述的等离子处理系统，其中该热阻多边形销钉和该热阻构件构造为阻止该支撑板和提升板之间的直接接触，并构造为在该支撑板和提升板之间平滑相对移动。
7.根据权利要求1所述的等离子处理系统，进一步包括：
热阻多边形销钉，该热阻多边形销钉的第一端构造为插入该提升板的圆孔；以及
热阻构件，构造为插入该支撑板，该热阻构件的表面的构造为接触该热阻多边形销钉的第二端，
其中该热阻多边形销钉和该热阻构件的至少一个构造为在该支撑板和该提升板之间形成间隙。
8.根据权利要求1所述的等离子处理系统，其中该一个或多个热阻连接机构包括一个或多个隔热连接机构。
9.根据权利要求1所述的等离子处理系统，其中该一个或多个热阻连接机构包括一个或多个由不锈钢制成的连接机构。
10.根据权利要求1所述的等离子处理系统，其中该一个或多个热阻连接机构包括至少一个热阻枢轴机构，该热阻枢轴机构构造为便于该支撑板相对于该室壁转动。
11.根据权利要求1所述的等离子处理系统，进一步包括风扇，构造为向该支撑板吹空气，其中该支撑板设在该室壁和该风扇之间。
12.根据权利要求11所述的等离子处理系统，其中该支撑板包括多个脊部，设为面向该风扇并构造为最大化该支撑板的表面积。
13.根据权利要求1所述的等离子处理系统，进一步包括一个或多个轴承，其与该提升板和该室壁连接，该一个或多个轴承构造为至少引导该支撑板的至少一部分的平移。
14.根据权利要求1所述的等离子处理系统，进一步包括：
绝缘环，设在该支撑构件和该电极之间；
第一O形环，设在该绝缘环和该电极之间；以及
第二O形环，设在该绝缘环和该支撑构件之间。
15.根据权利要求14所述的等离子处理系统，其中该第一O形环的外径最小化以最大化该绝缘环和该电极之间的真空界面。
16.根据权利要求14所述的等离子处理系统，其中该第二O形环的外径最小化以最大化该绝缘环和该支撑构件之间的真空界面。
17.一种等离子处理系统，用于处理至少一个衬底，该等离子处理系统包括：
等离子处理室，包括至少一个室壁；
电极，设在该等离子处理室内部并构造为支撑该衬底；
支撑构件，设在该等离子处理室内部并构造为支撑该电极；
支撑板，设在该室壁外面；
悬臂，设为穿过该室壁并构造为将该支撑构件与该支撑板连接；
提升板，设在该室壁和该支撑板之间；以及
一个或多个热阻连接机构，构造为将该提升板与该支撑板机械连接，
其中该一个或多个热阻连接机构，包括至少
热阻杆，构造为设在该提升板的狭槽内，
热阻管，构造为与该支撑板连接，以及
热阻螺钉，构造为穿过该热阻管并构造为旋进该热阻杆。
18.根据权利要求17所述的等离子处理系统，其中
该支撑板包括至少一个第一螺纹，以及
该热阻管包括至少一个第二螺纹，该第二螺纹构造为啮合该第一螺纹，转动该热阻管构造为导致该支撑板的一部分相对该热阻管的第一平移，该支撑板的部分的该第一平移构造为导致该支撑板相对该室壁的第一转动，该支撑板的该第一转动构造为导致该电极相对第一轴的第一转动，该第一轴垂直于该衬底的插入方向。
19.根据权利要求18所述的等离子处理系统，进一步包括：
实现在该支撑板上的指数，用以提供与该第一电极的该第一转动有关的视觉反馈；以及
实现在该热阻管上的指示器，用以与该第一指数配合以指示该第一电极的该第一转动的量。
20.根据权利要求17所述的等离子处理系统，进一步包括与该提升板连接的热阻垫圈，构造为接触该热阻管的一端、构造为接收该热阻螺钉并构造为在该提升板和该支撑板之间形成间隙。
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