CN107710398B - 具有射频耦合的高功率静电夹盘设计 - Google Patents

具有射频耦合的高功率静电夹盘设计 Download PDF

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Abstract

描述了一种静电夹盘，其具有射频耦合、适合使用在高功率等离子体环境中。在一些示例中，夹盘包含基底板、顶板、在顶板中邻近顶板的顶表面以静电夹紧工件的第一电极、以及在顶板中与第一电极间隔开的第二电极，第一与第二电极耦合至电源以对第一电极静电充电。

Description

具有射频耦合的高功率静电夹盘设计
相关申请的交叉引用
本申请案主张对于Jaeyong Cho等人于2016年6月21日提出、名为“HIGH POWERELECTROSTATIC CHUCK DESIGN WITH RADIO FREQUENCY COUPLING”的在先美国临时专利申请S/N 62/352,667的优先权，并主张对于Jaeyong Cho等人于2016年6月7日提出、名为“HIGH POWER ELECTROSTATIC CHUCK DESIGN WITH RADIO FREQUENCY COUPLING”的美国临时专利申请S/N 62/346,746的优先权。
技术领域
本说明书涉及用于承载工件以进行半导体与微机电处理的静电夹盘，且更具体地涉及夹盘中的电极。
背景技术
在半导体芯片的制造过程中，硅晶片或其他基板在不同的处理腔室中被暴露至各种不同的工艺。腔室可使晶片暴露至数种不同的化学与物理工艺，由此在基板上产生小型集成电路。构成集成电路的材料层由包含化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长等等的工艺来产生。使用光刻胶掩模与湿式(或干式)蚀刻技术以图案化材料层中的一些。基板可以是硅、砷化镓，磷化铟，玻璃或其他合适的材料。
在这些制造工艺中，可使用等离子体以沉积或蚀刻各种材料层。等离子体处理提供了优于热处理的许多优点。例如，相较于可比拟的热工艺，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)允许在较低温度与较高沉积率下执行沉积工艺。因此，PECVD允许在较低温度下沉积材料。
这些工艺中使用的处理腔室通常包含放置在处理腔室中的基板支座、底座或夹盘，以在处理期间支撑基板。在一些工艺中，底座可包含嵌入式加热器，嵌入式加热器经调适以控制基板温度，和/或提供可在工艺中使用的升高温度。
HAR(高深宽比)等离子体蚀刻使用高得多的偏压功率，以达到无弯曲的轮廓。为了支持电介质蚀刻的HAR，功率可被提升至20KW，此对ESC(静电夹盘)带来了显著的冲击。许多当前的ESC设计无法幸免于由高偏压功率直接产生的如此高的电压。设计于ESC中的孔特别容易受影响。再者，在过量的自由基侵蚀接合处时，ESC可能经历升举销区域中的接合失效。另一种影响是ESC表面温度以较高的速率改变。ESC表面的加热直接与所施加的RF等离子体功率成比例。热也可能是接合失效的结果。此外，ESC上承载的晶片的翘曲以及晶片上建立的电荷也使晶片的解吸附更加困难。
常见工艺使用ESC来固持晶片，其中2MHz 6.5KW等离子体功率施加至晶片以进行蚀刻应用。高深宽比(例如100:1)的应用使用高得多的等离子体功率。本文描述了一种在低频高功率等离子体电压内工作以产生高晶片偏压的ESC。较高的功率将增加由于电介质击穿以及设计于ESC中的气孔中的等离子体点燃而造成的ESC的失效机率。所描述的ESC能承受高功率与高偏压电压。
发明内容
描述了一种具有改良电极的静电夹盘。在一些示例中，夹盘包含基底板、顶板、在顶板中邻接顶板的顶表面以静电夹紧工件的第一电极、以及在顶板中与第一电极间隔开的第二电极，第一与第二电极耦合至电源以对第一电极进行静电充电。
附图说明
在所附附图的图示中作为示例而非限制描绘了本发明的实施例，在附图中：
图1为根据本发明的实施例的具有双网格电极的静电夹盘的截面侧视图；
图2为根据本发明的实施例的具有双网格电极的替代性静电夹盘的截面侧视图；
图3为根据本发明的实施例的具有双网格电极的进一步的替代性静电夹盘的截面侧视图；
图4为根据本发明的实施例的具有双网格电极的进一步的替代性静电夹盘的截面侧视图；
图5为根据本发明的实施例的具有双网格电极的进一步的替代性静电夹盘的截面侧视图；
图6为根据本发明的实施例的图1的电连接器的示例的截面侧视图；
图7为根据本发明的实施例的示出多种孔的图1的定位盘的部分透明俯视图；
图8为根据本发明的实施例的具有加强杆的静电夹盘的截面侧视图；且
图9为根据本发明的实施例的包含工件载具的等离子体蚀刻系统的示意图。
具体实施方式
在一些实施例中，在静电夹盘(electrostatic chuck；ESC)的陶瓷顶板内形成(或加入)两层网格。相较于上网格，下网格的设计被修改，以在处理期间在夹盘固持工件(诸如硅晶片)时允许较高的等离子体功率与频率。可由各种不同的方式形成夹盘。
等离子体中的较高电压可能造成夹盘顶板或定位盘(puck)内的静电放电。在定位盘中使用上下两层电极网格可在定位盘中形成无放电的法拉第笼(Faraday cage)。
图1为静电夹盘的截面侧视图，其中上定位盘中具有双网格电极。在所描绘的示例中，夹盘为具有铝冷却板或基底板202的ESC。由介电粘合剂层204将定位盘206接合至基底板。粘合剂衰减定位盘与基底板之间的电性与热性传导。定位盘由陶瓷或另一电介质制成。定位盘使用静电力固持工件，诸如晶片208。本文将把工件称为晶片，虽然夹盘可承载其他工件以用于各种不同的制品与工艺。将示意图简化，以避免模糊本发明的特征。
基底板可包含许多其他部件、特征、以及对于热性流体、气流的外部连接、加热器电源、传感器、以及其他部件。类似的，定位盘可包含加热器、传感器、液体通道与气流通道、以及通过基底板连接至外部部件的其他特征。所图示的基底板下可存在额外板材，以提供物理支撑并承载这些其他部件的一些。尽管可存在许多其他额外的特征，可存在穿过夹盘基底板与顶板的单一中央管230，以承载来自晶片的背侧的穿过夹盘的冷却与热性传导气体(诸如氦)。可存在额外的气孔与其他孔。穿过基底板与晶片的额外孔232可提供升举销，以例如将晶片推离夹盘以解除夹持。
使用上电极212(诸如定位盘的顶表面附近的线网格或板)产生固持晶片208的静电力，通过穿过基底板与定位盘的电连接器或杆220从外部电源222向线网格施加电压来对上电极212进行充电。外部电源可以是AC(交流)或DC(直流)电源。线网格212在此截面侧视图中呈现为晶片附近的线。在俯视图中，网格为通常为正交交叉线的网，此网覆盖定位盘顶表面附近区域的大部分。线可以是铜、铝或钼。或者，线网格可以是嵌入定位盘的实心或大部分实心的传导板材。板材可具有若干部分，以施加不同的静电极性或电荷量。顶网格212与底网格210可由丝网印刷、沉积或纺织来制成。或者，传导板可被单独铸造或加工，且随后在形成顶板时置入顶板中。
顶线网格也可被通过电连接器220耦合至外部RF(射频)电力产生器224，以在晶片上引发偏压电压并在晶片上引发离子轰击。RF电源224可相同或不同于DC电压源222。至顶网格212的连接器220可以是引导至同一顶网格的相同连接器(或两个或更多的不同的连接器)。
如上文提及的，定位盘具有双网格或双电极。下网格210被加入主上网格212下方。使用一系列的栓钉214将下线网格电性连接至电压源，栓钉214连接于上网格与下网格之间并承载相同的电压电位与RF功率。从RF功率耦合的观点看来，双网格使得电介质的等效厚度变得较薄，同时维持较厚介电材料的热性U％益处。在此上下文中的U％代表均匀度的量。双网格也减少或消除顶网格与底网格之间的电场梯度。
通过使用栓钉214连接两个网格210、212，双网格能够防止定位盘中的氦点燃。氦点燃归因于耦合至嵌入陶瓷板的单一网格电极的RF功率所产生的电场。此为用于以静电力夹持晶片的上电极。下网格在上网格与下网格之间在定位盘内产生一种法拉第笼。上下网格之间区域中的所有通道、孔与间隙(未示出)将被屏蔽任何累积电荷。上网格尽可能地靠近定位盘顶部，以提供较佳的静电夹紧。下网格尽可能地靠近定位盘底部以提供较大的法拉第笼。
图2为双网格屏蔽的替代性实施例的截面侧视图。如在图1的示例中，由绝缘粘合剂层304将定位盘306或顶板附接至基底板302。基底板通常为铝，同时顶板通常为陶瓷(诸如氧化铝)，然而可使用其他材料。除了其他特征以外，存在中央气孔330与升举销孔332。如在图1的示例中，定位盘具有上网格312与下网格310，由栓钉314或任何其他适合的电连接器将上网格312与下网格310电性连接在一起。在烧制陶瓷时将网格与栓钉嵌入陶瓷中，然而，网格与栓钉可替代性地由其他方式附接或形成。上网格提供静电电荷，以夹紧要处理的晶片308。如图1，下线网格被电性连接至电压源，并承载相同的电压电位。
在图2的示例中，两个网格通过电连接器耦合至电压源322，电连接器的形式为传递穿过基底板302中的通道的杆320。使用电连接器326将RF电源324耦合至基底板302。RF功率产生器在晶片上引发偏压电压，并在晶片上引发离子轰击。
双网格功能与先前示例相同，为通过屏蔽定位盘中两个网格层之间的部分以避免任何电荷累积，以防止定位盘中此部分中的任何气体或其他材料的点燃。此外，双网格310、312加强从冷却板穿过定位盘306至晶片308的RF功率324的传导。传导网格310、312与基底板302部分地用作电容器板，这些电容器板由介电粘合剂层304与定位盘306陶瓷材料分隔。通过下网格310并且通过将下网格靠近基底板放置来减少此电容值。通过将类似于施加至定位盘静电电极310、312的DC电压的DC电压施加至基底板，也减少此电容值。此种DC电位可被施加至本文所述示例的任意者中的基底板。
双网格结构显著地减少了电容值以及穿过定位盘在冷却板与晶片之间的阻抗。等效而言，双网格减少了定位盘的介电厚度，为了通过定位盘的RF功率耦合。同时维持了热性U％益处。在等离子体蚀刻腔室中的真实晶片上，此可使蚀刻速率增加10％或更高。
图3为双网格屏蔽的替代性具体实施例的截面侧视图，其中施加负电压至冷却板，以减少工件与冷却板之间的电位差异。如图1示例，由粘合剂层404将陶瓷定位盘406附接至铝基底板402。定位盘具有嵌入式的上网格412与下网格410，上网格412与下网格410由栓钉414连接在一起。如图1，下线网格被电性连接至电压源，并承载相同的电压电位。除了其他特征以外，组件具有中央气孔430与升举销孔432。
在图3示例中，两个网格通过穿过基底板402的杆420耦合至电压源422。RF电源(未示出)也可被耦合至定位盘，以在晶片上引发偏压电压。也使用电连接器426将第二RF电源424耦合至基底板402。此外，将DC电压440耦合至基底板。DC电源440与RF电源424可以相同或分离(如图示)。
基底板上的DC电位减少基底板与晶片之间的电位差。施加至DC电极的电力不会产生DC放电，因为电极被嵌入陶瓷中。此防止次级电子从电极发射而维持DC放电。另一方面，晶片与冷却板之间存在电位差异。由施加至图1中电极或图2中基底板的RF电力产生晶片上的电位。
作为示例，在静电电极上产生-4kV的夹持电压，则电位差异将为4kV或更多。若基底板的电压被允许为浮置，则差异可更大。另一方面，通过施加约-2kV的电压至基底板，电位差异可被减少一半(为约2kV)。减少的电容值对等离子体工艺参数提供更多控制，并进一步减少了基底板与定位盘中气孔内的电弧效应。可施加较高电压至基底板，高达并包含晶片电压(在此情况中为-4kV)，但电压可以是另一电压。此减少了穿过定位盘的电场。
图4为具有双网格的图1夹盘的变体的截面侧视图。在此示例中，夹盘也为具有冷却板202的ESC。由介电粘合剂层204将定位盘206接合至基底板。定位盘使用静电力固持工件208。穿过夹盘基底板与顶板的单一中央管230，从晶片背侧承载冷却与热性传导气体(诸如氦、氮、或一些其他的气体)穿过夹盘。穿过基底板与晶片的额外孔232承载气体，或包含升举销以将晶片推离夹盘以解除吸附。
使用上电极212产生固持晶片208的静电力，通过穿过基底板与定位盘的电连接器或杆220施加来自外部电源222的电压至下电极210，从而对上电极212进行充电。底电极212也可被耦合至外部RF(射频)功率产生器224。如图示，连接器杆260被直接连接下电极210，而非如图1连接至上电极212。
使用一系列的栓钉214将下电极210电性连接至上电极212，栓钉214连接于上电极与下电极之间，以使上电极与下电极承载相同的电压电位与RF功率。如在图1的示例中，使用栓钉214连接的电极210、212能够由大法拉第笼的方式防止定位盘中的氦点燃与其他静电放电效应。
图5为具有双网格的图1夹盘的变体的截面侧视图。ESC具有冷却板202，以及由介电粘合剂层204附接的定位盘206。定位盘固持工件208，且穿过夹盘基底板202与顶板206的各种管或孔230、232提供穿过定位盘对晶片背侧的接取。
在此示例中，存在至定位盘中上电极212的第一连接器或杆220，以及至定位盘中下电极的第二连接器或杆262。这些杆皆施加来自相同外部电源222与可选的外部RF(射频)电源224的电压。两个杆直接将两个电极连接至相同电源，然而，可任选地使用不同的电源。
此外，使用连接在上下电极之间的一系列的栓钉214，将下电极210可选地电性连接至上电极212。如在图1的示例中，连接的电极210、212形成大法拉第笼。虽然图4与图5的示例使用图1的对电极的电源连接，但可替代使用图2的连接。
图6为将上电极212连接至电源的电连接器220的示例的截面侧视图。杆延伸穿过下电极中的开口(未示出)。杆具有上部分240与较长的下部分242，上部分240与电极接触并由高电阻系数材料制成，下部分242由低电阻系数材料制成(诸如铝或铜)。上部分可由多种材料的任意者制成，诸如混合(或掺杂)了氧化铝粉末的铝。氧化铝粉末粒子的浓度决定杆的电阻系数。高电阻系数材料可具有一千欧姆或更高的电阻值，而低电阻系数部分可具有少于一千欧姆的电阻值。
杆的高电阻系数部分用于限制电流流动，特定而言为通过杆的大电流浪涌。在使用中，上下电极可具有由腔室内等离子体功率所引发的高电荷。通过限制电流流动，限制流动通过杆至电源的电流。这保护了电源。此外，电极上引发的电荷更能待在电极上，而非流动通过杆且在杆连接电极处产生热点。在足够的电流下杆可能过热，从而加热定位盘且可能摧毁定位盘。使用氧化铝陶瓷定位盘时，过多的热将使得定位盘陶瓷裂开。
图7为图1的定位盘206的部分透明视角的俯视图。定位盘具有下电极210与上电极212，下电极210的尺寸稍微大于所要固持的晶片，上电极212的尺寸几乎与所要固持的晶片相同。电极位于定位盘的介电材料内，介电材料被示为透明的以让电极可见。上电极212与下电极210的形式可以是小电线网格、涂层或实心板，本文对于上电极212与下电极210的指代将参照这些名词。
电极电性连接了一系列的连接器栓钉214。这些栓钉被示为环绕上电极的周边，且恰于下电极的内侧连接。栓钉可被嵌入并形成于定位盘中，或可由实心或空心的导电材料形成且随后随着定位盘材料固化而固定放置。栓钉可绕上电极的周边均匀或不均匀地间隔开。栓钉与彼此足够接近而形成法拉第笼，以抵抗在处理腔室中针对等离子体工艺所预期的预期RF能量。除了电极以外，存在中央气孔230与升举销孔232。可存在额外的孔与其他结构，以执行其他功能。如图1，未示出加热器、冷却通道、等离子体工艺结构以及其他部件，以避免模糊附图。
如图示，孔230、232位于上下电极的周边内。这使得这些孔大抵位于法拉第笼内(如前述)并受保护而不受外部电压、电荷与其他高能量等离子体所造成的情况的影响。
在本说明书中，揭示了诸多细节，然而本领域技术人员将显而易见的是，本发明的实施可无需这些特定的细节。在一些实例中，由框图形式而非详细地示出公知方法与装置，以避免模糊本发明。本说明书全文中对于“实施例”或“一个实施例”的参照，表示与此实施例连同说明的特定特征、结构、功能或特性包含在发明的至少一个实施例中。因此，在说明书全文段落中的短语“在一实施例中”或”在一个实施例中”，并非必需指代发明的相同实施例。再者，这些特定特征、结构、功能或特性可由任何适合的方式结合于一个或更多个实施例中。例如，第一实施例可与第二实施例结合，而相关联于这两个实施例的特定特征、结构、功能或特性并不会互斥。
图8为用于提供夹持电流至电极的具有加强杆的静电夹盘的截面侧视图。所说明的导电杆可适用于任何其他的夹盘示例。如在其他示意图中，基底板502支撑顶板506，顶板506使用上电极512上的电荷静电夹紧工件，诸如硅晶片。杆520将电流传导通过基底板至电极512，以建立并分散电荷。下电极510通过垂直栓钉514的阵列耦合至上电极。如上文所提及，由于栓钉，杆可连接至上电极、下电极、或同时连接上下电极两者。电极与栓钉嵌入顶板内，顶板通常但不一定为陶瓷。
基底板为热传导性，并可具有冷却通道、加热器以及其他热控制元件。常见的热传导性材料也具有电传导性，而铝为用于基底板的常见材料。相反，顶板为介电性以允许顶板维持静电电荷，且因此通常也具有非常低的热导率。这通过将顶板制为非常薄来补偿。
由于这些电性特性，在夹盘被放置在RF等离子体中时，RF电流倾向流动跨过导电基底板的表面，并通过顶板而至上电极与下电极。此图示为从基底板的表面开始行进通过顶板至下电极的箭头。由于电极被电性连接，RF电流自由流动通过两个电极。RF电流倾向集中在网格连接杆的点522处。累积的量取决于等离子体的阻抗以及杆的阻抗。杆为导电性，并传导电流至所连接的电源，因此RF电流倾向从杆往下流向电源，如箭头所示。当杆也供应RF电流至电极时，RF电流的浓度提升。高RF电流浓度可使得顶板内产生电弧，或使得顶板与工件之间产生电弧。
如图所示的加强杆520包含了电感器524，电感器524围绕或耦合至行进通过冷却板502的部分。如本文的其他示例，电感器与杆由电绝缘体526与导电性基底板电性绝缘，电绝缘体526位于杆延伸通过的孔内。
电感器524可以是各种不同形式的任意者，诸如线圈、圆柱体、或磁珠。可基于RF等离子体的预期频率来选择电感值。电感器扼流或阻挡所施加的RF等离子体所产生的RF电流。此效应由终止于电感器524的箭头所示。扼流效应防止RF电流集中在杆与电极的连接点处。若RF电流被如图4与图5从电源施加至电极，则电感值也被选择为允许所供应的功率到达电极，同时也阻挡等离子体产生的RF电流。
若RF功率也被施加至夹持电极512，则非常难以选择阻挡等离子体产生的RF电流流入杆，同时又允许施加至电极的RF功率流动通过电极至晶片的电感值。此是因为等离子体与所施加的RF功率倾向为类似。杆上的电感器也将产生阻抗值，此阻抗值直接相关于试图通过电感器的频率。对于线圈电感器而言，阻抗值由2π×频率×电感值来限定。
图9为根据本文所述实施例的等离子体系统100的部分截面图，等离子体系统100具有底座或夹盘128。底座128具有主动冷却系统，在放置于底座上的基板经受多种工艺与腔室条件的同时，主动冷却系统允许在广泛温度范围中主动控制基板的温度。等离子体系统100包含处理腔室主体102，处理腔室主体102具有限定处理区域120的侧壁112与底壁116。
通过形成于系统100中的底壁116中的通道122，将底座、载具、夹盘或ESC 128放置在处理区域120中。底座128经调适以在底座128的上表面上支撑基板(未示出)。基板可以是对于腔室100所施加的处理工艺的各种不同工件的任意者，且由各种不同材料的任意者制成。底座128可任选地包含加热元件(未示出)，例如电阻性元件，以加热并控制基板温度于所需的工艺温度。或者，可由远程加热元件(诸如灯具组件)加热底座128。
夹盘也包含连接的上电极与下电极(未示出)，上电极与下电极嵌入夹盘内以将晶片(未示出)固持至夹盘顶表面。夹盘包含顶板与基底板，此更详细图示于图1。
由轴126将底座128耦合至电源插座或电源盒103，电源插座或电源盒103可包含控制底座128在处理区域120内的升降与移动的驱动系统。轴126也包含电源接口以提供电功率至底座128。电源盒103也包含用于电源与温度指示器的接口，诸如热耦接口。轴126也包含基座组件129，基座组件129经适配以可分离地耦合至电源盒103。电源盒103上图示有圆周环135。在一个实施例中，圆周环135为经适配为机械性止动或区域的肩部，经配置以提供基座组件129与电源盒103的上表面之间的机械接口。
穿过形成于底壁116中的通道124放置杆130，杆130用于启动放置穿过底座128的基板升举销161。基板升举销161将工件举离底座顶表面，以允许移除工件并将工件移入与移出腔室，此通常使用穿过基板移送通口160的机器人(未示出)。
将腔室盖104耦合至腔室主体102的顶部。盖104容纳耦合至盖104的一个或更多个气体分配系统108。气体分配系统108包含气体入口通道140，气体入口通道140通过喷淋头组件142将反应剂与清洗气体传递入处理腔室120B中。喷淋头组件142包含环形基底板148，环形基底板148具有阻隔板144，阻隔板144介于环形基底板148与面板146中间。
将射频(RF)源165耦合至喷淋头组件142。RF源165对喷淋头组件142供电，以协助在喷淋头组件142的面板146与加热底座128之间产生等离子体。在一个实施例中，RF源165可以是高频射频(HFRF)功率源，诸如13.56MHz RF产生器。在另一实施例中，RF源165可包含HFRF功率源与低频射频(LFRF)功率源，诸如300kHz RF产生器。或者，RF源可耦合至处理腔室主体102的其他部分(诸如底座128)以协助产生等离子体。在盖104与喷淋头组件142之间放置介电隔离器158，以防止传导RF功率至盖104。可在底座128的周边上放置遮蔽环106，遮蔽环106在所需的底座128高度处接合基板。
可选的，在气体分配系统108的环形基底板148中形成冷却通道147，以在操作期间内冷却环形基底板148。热传输流体(诸如水、乙二醇、气体等)可循环通过冷却通道147，以使得基底板148维持在预先界定的温度。
腔室衬垫组件127被放置在处理区域120内且非常靠近腔室主体102的侧壁101、112，以防止侧壁101、112暴露至处理区域120内的处理环境。衬垫组件127包含耦合至泵系统164的圆周泵腔125，圆周泵腔125经配置以将气体与副产品从处理区域120排出，并控制处理区域120内的压力。可在腔室衬垫组件127上形成多个排气口131。排气口131经配置以允许气体以促进系统100内的处理的方式从处理区域120流至圆周泵腔125。
系统控制器170耦合至各种不同系统，以控制腔室中的制造工艺。控制器170可包含温度控制器175以执行温度控制算法(例如温度回馈控制)，并可以是软件、硬件、或软件与硬件的结合。系统控制器170也包含中央处理单元172、存储器173以及输入/输出接口174。温度控制器从底座上的传感器(未示出)接收温度读数143。温度传感器可接近冷却剂通道、接近晶片、或放置在底座的介电材料中。温度控制器175使用感测到的一个或多个温度以输出控制信号，从而影响底座组件142与加热源和/或等离子体腔室105外部的散热器(诸如热交换器177)之间的热传输率。
系统也可包含受控制的热传输流体回路141，基于温度回馈回路控制热传输流体回路141的流动。在示例实施例中，温度控制器175耦合至热交换器(HTX)/冷却器177。热传输流体流动通过阀(未示出)，由受阀控制的速率通过热传输流体回路141。阀可被并入热交换器，或热交换器内侧或外侧的泵中，以控制热流体的流动速率。热传输流体流动通过底座组件142中的导管，且随后返回HTX 177。HTX提升或降低热传输流体的温度，随后流体通过回路返回底座组件。
HTX包含加热器186以加热热传输流体，从而加热基板。加热器可使用电阻线圈围绕热交换器内(或随着热交换器)的管来形成，其中加热流体透过交换器传导热至包含热流体的导管。HTX也包含冷却器188，冷却器188从热流体吸取热。这可由使用辐射器将热丢入环境空气中或冷却流体中来完成，或可由任何各种其他方式来完成。可结合加热器与冷却器，使得温度控制流体被首先加热或冷却，且随后控制流体的热被与热传输流体回路中的热流体的热交换。
温度控制器175可控制HTX 177与底座组件142中的流体导管之间的阀(或其他流动控制装置)，以控制热传输流体流至流体回路的速率。温度控制器175、温度传感器、以及阀，可被结合以简化构建与操作。在多个实施例中，在热传输流体从流体导管返回后，热交换器感测热传输流体的温度，并基于流体温度与腔室102操作状态所需的温度加热或冷却热传输流体。
也可在底座组件中使用电加热器(未示出)以将热施加至底座组件。电加热器(形式通常为电阻性组件)耦合至电源179，电源179由温度控制系统175控制，以对加热器元件供能而获得所需温度。
热传输流体可以是液体，诸如(但不限于)去离子水/乙二醇、氟化冷却剂(诸如来自3M的
Figure BDA0001510013370000121
或来自Solvay Solexis公司的/>
Figure BDA0001510013370000122
)、或任何其他适合的介电流体(诸如包含全氟化惰性聚醚的介电流体)。虽然本说明书在PECVD处理腔室的背景内容下描述了底座，但本文所述底座可被使用在各种不同的腔室中并可用于各种不同的工艺。
背侧气体源178(诸如加压气体供源或泵以及气体贮槽)通过质量流率计185或其他类型的阀耦合至夹盘组件142。背侧气体可以是氦、氩、或提供晶片与定位盘之间的热对流而不影响腔室工艺的任何气体。受到连接至系统的系统控制器170的控制，气体源通过更详细说明于下文的底座组件的气体出口将气体泵送至晶片的背侧。
处理系统100也可包含未具体示于图7中的其他系统，诸如等离子体源、真空泵系统、接取门、微型加工、激光系统、以及自动化处理系统等等。所描绘的腔室被提供以作为示例，且各种其他腔室的任意者可被与本发明使用，这取决于工件与所需工艺的本质。所描述的底座与热流体控制系统可经适配以与不同的物理腔室与工艺使用。
在本说明书与所附权利要求中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”、“该”，也意为包含复数形式，除非背景内容清楚说明并非如此。也将了解到，本文使用的用词“和/或”，代表且包含相关联的所列出的对象的一者或更多者的任何及所有可能的结合。
用词“耦合”与“连接”，以及他们的衍生用词，可被使用在本文中以说明部件之间的功能性或结构性关系。应了解到，这些用词并非意图作为对于彼此的同义字。相对的，在特定实施例中，“连接”可用于指示两个或多于两个的组件直接物理地、光学地或电性地接触彼此。“耦合”可用于指示两个或多于两个的组件直接或间接(即其间具有其他中介组件)物理地、光学地或电性地接触彼此，和/或此两个或多于两个的组件彼此合作或与彼此相互作用(例如，如同导致效应关系那样)。
本文中使用的用词“上方(over)”、“下方(under)”、“之间(between)”及“上(on)”，代表一个部件或材料层相对于其他部件或层的相对位置，其中这种物理关系值得注意。例如在材料层的背景内容中，放置在另一层上方或下方的一个层，可直接接触此另一层或可具有一个或更多个中介层。再者，放置在两个层之间的一个层，可直接接触此两个层，或可具有一个或更多个中介层。相对的，在第二层“上”的第一层与此第二层直接接触。将在部件组件的背景内容中作类似的区别。
应了解到上文说明意为示例性而非为限制性。例如，虽然附图中的流程图显示由本发明的某些实施例执行的操作的特定操作次序，但应了解到，此种次序并非为必需的(例如，替代性实施例可由不同次序、结合某些操作、覆盖某些操作等等，来执行操作)。再者，在阅读并了解上文说明时，在本领域技术人员将显而易见的是许多其他实施例。虽然已参照特定示例性实施例描述本发明，但应认知到，本发明并不限于所说明的实施例，而是可在所附权利要求书的精神与范围内进行修改与变化。因此，本发明的范围应参照所附权利要求书来确定，且包含这些权利要求的完整均等范围。
双电极系统的不同实施例的示例包含在顶板中具有双DC电极的ESC，其中两个电极间隔开且连接至电源。
实施例包含前述设计，其中由两个电极靠近定位盘顶表面的上电极产生ESC的静电力，通过对上电极施加电压来对上电极充电。
实施例包含前述设计，其中每一电极由线网格形成。
实施例包含前述设计，其中网格为通常为正交的交叉线的网。
实施例包含前述设计，包含铝基底板，铝基底板连接至RF产生器。
实施例包含前述设计，其中下电极通过一系列的栓钉电性连接至电压源，这些栓钉附接于上电极与下电极之间且携载相同的电压电位。
实施例包含前述设计，其中上电极与下电极之间的区域中存在通道、孔和/或间隙。
实施例包含前述设计，其中上电极与下电极之间区域中的任何通道、孔与间隙将被屏蔽由上网格与下网格建立的任何电荷。
实施例包含前述设计，其中由导电杆将电极连接至电源。
实施例包含前述设计，其中杆具有高电阻系数区段与低电阻系数区段，高电阻系数区段具有例如大于1K欧姆的电阻值且最接近电极，低电阻系数区段具有例如小于1K欧姆的电阻值且最接近电源。
实施例包含前述设计，其中高电阻系数部分是由铝与氧化铝粒子混合形成。
实施例包含用于执行前述实施例的任意者的功能的装置。
实施例包含一种用于在等离子体处理腔室中处理工件的方法，包含将静电夹盘的顶板中的电极驱动至第一电压以夹紧工件，第一电极接近顶板的顶表面，以及将顶板中的第二电极驱动至第一电压以在顶板内形成法拉第笼。
实施例包含前述设计，其中电极也被驱动至射频，以偏压腔室中的等离子体。

Claims (14)

1.一种静电夹盘，包含：
基底板；
顶板；
第一电极，所述第一电极位于所述顶板中且邻近所述顶板的顶表面以静电夹紧工件，所述第一电极包括正交交叉线的网；
第二电极，所述第二电极在所述顶板中并且与所述第一电极间隔开，所述第二电极包括正交交叉线的网，所述第一电极与所述第二电极耦合至电源以对所述第一电极静电充电；以及
多个导电栓钉，所述多个导电栓钉将所述第一电极电性连接至所述第二电极，其中所述第一电极、所述第二电极和所述多个导电栓钉形成法拉第笼。
2.如权利要求1所述的夹盘，其中所述电源向所述第一电极与所述第二电极提供直流电。
3.如权利要求2所述的夹盘，其中所述电源进一步向所述第一电极提供交流电以在所述工件上引发偏压电压。
4.如权利要求1所述的夹盘，其中所述基底板由介电粘合剂附接至所述顶板。
5.如权利要求1所述的夹盘，其中所述第一电极与所述第二电极由导电网格形成。
6.如权利要求1所述的夹盘，其中所述顶板为陶瓷，且所述电极与栓钉嵌入所述陶瓷。
7.如权利要求1-6中任一项所述的夹盘，进一步包含电源，所述电源耦合至所述基底板以向所述基底板施加直流电压，所述直流电压具有与施加至所述第一电极与所述第二电极的直流电压相同的极性。
8.如权利要求7所述的夹盘，其中施加至所述基底板的所述直流电压约为施加至所述电极的所述直流电压的一半。
9.如权利要求1-6中任一项所述的夹盘，其中所述第一电极与所述第二电极通过耦合至所述第二电极的杆耦接至所述电源，且其中多个导电栓钉将来自所述电源的电力从所述第二电极电性连接至所述第一电极。
10.如权利要求1-6中任一项所述的夹盘，其中所述第一电极与所述第二电极的至少一者通过杆耦合至所述电源，所述杆具有高电阻值区段与低电阻值区段，所述高电阻值区段耦合至所述电极，所述低电阻值区段耦合至所述电源。
11.如权利要求1-6中任一项所述的夹盘，其中所述第一电极与所述第二电极的至少一者通过杆耦合至所述电源，所述杆延伸穿过所述基底板，所述杆具有在所述基底板内的电感器。
12.如权利要求1-6中任一项所述的夹盘，其中所述第一电极与所述第二电极之间的区域中的任何通道、孔与间隙被屏蔽由所述第一电极与所述第二电极建立的电荷。
13.一种用于在等离子体处理腔室中处理工件的方法，包含以下步骤：
将静电夹盘的顶板中的第一电极驱动至第一电压以夹紧所述工件，所述第一电极位于所述顶板的顶表面附近，所述第一电极包括正交交叉线的网；以及
将所述顶板中的第二电极驱动至所述第一电压，所述第二电极包括正交交叉线的网，其中多个导电栓钉将所述第一电极电性连接至所述第二电极，其中所述第一电极、所述第二电极和所述多个导电栓钉形成法拉第笼。
14.一种等离子体处理腔室，包含：
等离子体腔室；
等离子体源，用于在所述等离子体腔室中产生包含气体离子的等离子体；以及
静电夹盘，所述静电夹盘包含基底板、顶板、第一电极、第二电极以及多个导电栓钉，所述第一电极在所述顶板中且邻近所述顶板的顶表面以静电夹紧工件，所述第二电极在所述顶板中与所述第一电极间隔开，所述第一电极与所述第二电极耦合至电源以对所述第一电极静电充电，其中，所述第一电极和所述第二电极包括正交交叉线的网，所述多个导电栓钉将所述第一电极电性连接至所述第二电极，其中所述第一电极、所述第二电极和所述多个导电栓钉形成法拉第笼。
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