CN109564383A - 具有在生坯片陶瓷上的金属化材料的次微米均匀性的精密丝网印刷 - Google Patents

Abstract

描述了精密丝网印刷，所述精密丝网印刷能够使得印刷在生坯片陶瓷上的金属化材料具有次微米均匀性。在一些示例中，通过在陶瓷生坯片上以电迹线的图案而丝网印刷含有金属的糊料而形成具有电迹线的圆盘，并且处理所印刷的生坯片以形成工件载体的圆盘。在一些示例中，所述印刷包括当所述生坯片在丝网印刷机的印刷机床上时，将所述丝网印刷机的刮片以刮墨方向施加到所印刷的生坯片上。方法进一步包括沿所述刮墨方向在多个位置处映射所述印刷机床，识别印刷机床映射中的不均匀性，以及修改所述丝网印刷机的印刷机控制器，以补偿所述印刷机床中的映射的不均匀性。

Description

具有在生坯片陶瓷上的金属化材料的次微米均匀性的精密丝 网印刷

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月5日提交的题为“具有在生坯片陶瓷上的金属化材料的次微米均匀性的精密丝网印刷”的美国临时申请序列号62/371,636的优先权，以及2017年8月2日提交的题为“具有在生坯片陶瓷上的金属化材料的次微米均匀性的精密丝网印刷”的美国专利申请序列号15/667,281的优先权，其优先权在此声明。

技术领域

本发明涉及用于制成微电子和微机械装置的工件的载体的领域，且具体地涉及使用在生坯片陶瓷上的丝网印刷形成这种载体。

现有技术

在半导体芯片的制造中，工件(诸如硅晶片或其它基板)在不同的处理腔室中暴露于各种不同的工艺。腔室可将晶片暴露于许多不同的化学和物理工艺，由此在基板上产生微小的集成电路和微机械结构。构成集成电路的材料层由包括化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长等工艺所产生。使用光刻胶掩模和湿式或干式蚀刻技术将材料层的一些图案化。基板可以是硅、砷化镓、磷化铟、玻璃，或其它合适的材料。

在这些工艺中使用的处理腔室通常包括在处理期间支撑基板的基板支撑件、基座或卡盘。在一些工艺中，基座可包括嵌入式加热器，以控制基板的温度，并且在一些情况下，用以提供可在工艺中使用的升高温度。静电卡盘(ESC)具有一个或多个嵌入的导电电极，以使用静电而产生将晶片保持在卡盘上的电场。

ESC将具有顶板(称为圆盘)、底板或底座(称为基座)以及将两者保持在一起的界面或接合。圆盘的顶表面具有保持工件的接触表面，接触表面可由各种材料所制成(如，聚合物、陶瓷或其组合)，并且可在所有的位置上方或在选择的位置之上方等具有涂层。各种部件嵌入到圆盘中，包括用于保持或夹持晶片的电子部件和用于加热晶片的热部件。

因为形成在工件上的电路和结构非常小，所以由工件支撑件所提供的热和电子环境必须非常精确。当工件上的温度不均匀或不一致时，电路和结构将具有变化。如果一个支撑件与另一个支撑件不同，则电路和结构将随不同的支撑件而变化。对于极端情况，这些工艺可能需要调整以用于不同的支撑件。这直接影响在工件上制造的电路和结构的质量和产量。因此，具有嵌入部件、热部件和电子部件的圆盘具有严格的尺寸要求，包括平面和垂直两者，以确保不仅在特定ESC的表面上，而且还可从一个ESC到另一个ESC保持一致的性能。

发明内容

描述了精密丝网印刷，其能够使得印刷在生坯片陶瓷上的金属化材料具有次微米均匀性。在一些示例中，通过在陶瓷生坯片上以电迹线的图案丝网印刷含有金属的糊料而形成具有电迹线的圆盘；并且处理印刷的生坯片，以形成工件载体的圆盘。在一些例子中，印刷包括当生坯片在丝网印刷机的印刷机床上时，将丝网印刷机的刮片以刮墨方向施加到印刷的生坯片上。该方法进一步包括在沿刮墨方向的多个位置处映射印刷机床，识别印刷机床映射中的不均匀性，以及修改丝网印刷机的印刷机控制器，以补偿印刷机床中的映射出的不均匀性。

附图说明

在附图中通过示例而非限制的方式示出了本发明的实施例，其中：

图1是根据实施例的静电卡盘(ESC)设备结构的横截面侧视图。

图2是根据实施例的用于对称墨水印刷(SIP)的印刷机设置的俯视图。

图3是用于SIP的传统刮片设置的横截面侧视图。

图4是根据实施例的可调节印刷机的横截面侧视图。

图5是根据实施例的电机编码器换能器反馈对曝光顺序的曲线图。

图6是根据实施例的印刷的墨水厚度对电动编码器的曲线图。

图7是根据实施例的印刷的墨水厚度对每个设计的目标加热器迹线电阻率的曲线图。

图8是根据实施例的印刷机和刮片导轨的等距图，以示出调整点。

图9是根据实施例的用于具有多个刮片位置的对称墨水印刷(SIP)的印刷机设置的俯视图。

图10是根据实施例的电机编码器值对沿着刮片的路径的八个不同位置中的每一个的曲线图。

图11是根据实施例的印刷的墨水厚度对编号的曲线图。

图12是根据实施例的墨水厚度对刮片间隙的曲线图。

图13是根据实施例的印刷的墨水厚度对印刷生坯片的批次大小的曲线图。

图14是根据实施例的印刷的墨水厚度或印刷的墨水电阻率对被识别为X的掩模厚度设计参数的曲线图。

图15是根据实施例的当设计印刷丝网和刮片间隙配置时所收集的数据的表格。

图16是根据实施例的用于高度可重复的刮片设置的方法的工艺流程图。

图17是根据实施例的用于适形精密丝网印刷的方法的工艺流程图。

图18是根据实施例的用于墨水厚度趋势的补偿方法的工艺流程图。

图19是根据实施例的用于丝网掩模设计的方法的工艺流程图。

图20是根据实施例的适于使用的组装的静电卡盘的等距视图。

图21是根据实施例的包括适于使用的基座组件的等离子体蚀刻系统的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多细节，然而，对于本领域技术人员将是显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本发明。在一些情况下，已知的方法和装置以框图形式而不是详细地示出，以避免模糊本发明。在贯穿本说明书中的对“实施例”或“一个实施例”的引用意味着结合实施例而描述的特定特征、结构、功能或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各个地方的短语“在实施例中”或“在一个实施例中”的出现不一定代表本发明的相同实施例。此外，特定特征、结构、功能或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，在与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不是相互排斥的任何地方，第一实施例可与第二实施例组合。

如本文所述，顶板可制成用于在载体中支撑工件(例如硅或其它晶片)的卡盘、基座或载体。顶板可由具有嵌入式电子部件的陶瓷形成，且在嵌入式部件的形状和尺寸方面提供非常高的精确度。这提供了对工件上的工艺参数的更好的控制。顶板之间的部件也更一致。当顶板磨损并被更换时，这提供了更一致的生产结果。结果，可以更高的质量和均匀性在工件上形成更小和更精确的特征，降低成本，增加生产量，并减少调节生产参数的停机时间。

本文公开了一种用于具有次微米均匀性的丝网印刷的方法。该方法适用于需要遍及丝网掩模图案的精密印刷厚度和均匀性的某些材料的丝网印刷。所示的应用是在生坯片陶瓷上印刷金属化材料，是在用于制造在静电卡盘(ESC)设备中使用的均匀加热器迹线图案的核心工艺。ESC在芯片装置性能和晶片产量对于半导体处理是特别重要的。

具有非常高的温度均匀性的ESC受益于在生坯片陶瓷上金属化材料的非常高度均匀的印刷。印刷在表面上的包括具有金属化材料的任何材料以下将简称为墨水。在本文的示例中，ESC圆盘由多个生坯片所制成，且他们的一些是用墨水以加热器迹线和静电电极图案印刷的。印刷均匀度可在次微米级。

图1是静电卡盘(ESC)设备结构的横截面侧视图。ESC 2具有由导热材料(诸如铝或合金)所制成的冷却基座4。存在有输入端口6和输出端口8耦接到外部热流体泵和热交换器。在冷却基座内，这些端口耦接到内部冷却通道20，内部冷却通道20使热流体通过基座而循环，以帮助控制ESC的温度。陶瓷圆盘12通过导热接合层10附接到冷却基座4上。接合层通常是一种黏合剂，但也可使用其它材料。工件14(诸如硅晶片、玻璃片、砷化镓晶片或其它工件)通过静电电荷而保持在圆盘12上的适当位置。

静电电荷通过在圆盘内的夹持电极16而产生和保持。电极可使用在圆盘的侧面或底部上的接点(未显示)进行充电或放电。加热器迹线18也可形成在圆盘内，以使用例如来自导电迹线的电阻式加热来加热工件。可使用多个迹线来通过不同的迹线施加不同量的热量，以更精确地控制圆盘的温度，并从而更好地控制晶片的温度。

陶瓷圆盘可由经墨水印刷、层压、机械加工、烧结、抛光的多个生坯片所形成，并具有在一系列复杂工艺中所产生的表面特征。用于两个加热器迹线和圆盘中的电极的互连件未示出。加热器迹线18的图案的质量影响ESC的温度均匀度性能。

陶瓷生坯片可以各种不同的方式中的任一种而形成。在一些实施例中，90-96％的(如Al₂O₃或AlN和玻璃的)陶瓷粉末用黏合剂(如，增塑剂)在高压下压实，并且接着在短时间内烧结以形成可在室温下处理的柔韧材料，并接着稍后通过烧结硬化。生坯片可具有各种不同厚度中的任一个。例如，生坯片可以是从0.05mm到0.5mm厚，并被承载在用于处理目的的不锈钢框架中。

替代地，可使用生坯体或任何其它柔韧的陶瓷材料。一些示例中的生坯体是具有其他填料的陶瓷粉末和黏合剂的整体式压实块。在如下所述的成型之后，其可在炉中受热和受压而烧结。这种处理也可如下所述地应用于生坯片。

如本文所述，加热器迹线图案和其它结构可通过将糊料印刷到生坯片上而形成。生坯片可与其他生坯片堆叠，使得糊料嵌入在生坯片之间。可将不同的糊料分配到不同的图案中，以形成不同类型的电子部件。糊料用于形成嵌入式或表面式导电部件。糊料含有合适的导电材料，诸如像钨、钼、锌、银、金的金属，或例如粉末形式的合适的耐火材料，并被携带在合适的悬浮液和分散剂中。将糊料与堆叠的生坯片一起干燥、烧结或固化，以形成完成的圆盘。

将堆叠的生坯片以足够的压力压在一起，以形成单一、稳定的结构。将糊料干燥至足够硬，以进行堆叠和压实而没有太多的变形。接着将具有所期望的热部件和电子部件的各个陶瓷生坯片的层状物烧结，以将分离的片固结成单一固体实体。此后，可使用额外的修整处理(诸如机械加工、研磨、抛光、喷砂、清洗等)，将其转换成最终的顶板或圆盘。因为金属或耐火材料可以分配到中间片材上，所以这些特征可以在将片材压在一起之后嵌入到所得的结构内。

为了在生产批次中或来自各种批次的ESC的可重复和一致的质量，所描述的方法首先识别一些隐藏的印刷机硬件的偏差，用于消除或最小化稍后难以识别的系统印刷偏差的根本原因。

图2是用于对称墨水印刷(SIP)的印刷机设置的图，用以示出不同可能的偏差的方向。印刷机22包括承载待印刷的生坯片26的印刷台24。印刷机用越过工件的刮片28刷擦工件。

首先识别和最小化主要设置偏差。丝网掩模和刮片两者的中心可与加热器迹线图案的中心对齐。具体地，在加热器迹线图案中心、丝网掩模中心和刮片中心之间的对称对准以严格的公差管理。加热器迹线图案的中心通常位于丝网掩模的中心30上。在印刷机上，丝网掩模位于工件26上方。当刮片被拉过丝网时，墨水由刮片推动通过丝网，以在工件上形成墨水图案。这被示出为从开始位置开始并结束于结束位置处，在附图中刮片被示出为安置在结束位置处。被挤压通过丝网掩模的印刷图案是加热器的图案和工件上的其他电迹线。

安装的刮片32的中心也可与丝网的加热器迹线图案的中心30对准。任何隐藏或忽略的硬件偏差可能导致印刷偏差。这种偏差可能使加热器迹线设计无效。接着将该印刷机硬件校准原理用于在本文中被称为金属化材料的对称墨水印刷(SIP)的方法。

传统的印刷方法使用一些填隙装置来为每个生产订单设置刮片。图3是传统刮片设置的图。已经使用设置方法来添加不同类型的填隙装置。印刷机302具有印刷机床304，并且样品、试件或试验工件306被放置在床上。掩模308放置在工件上方。刮片310安装在托架或导轨312上，并接着进行试验。填隙装置314被添加到导轨以补偿任何平行度的缺陷。在这个工艺之后，刮片在新的更准确的位置316。

不幸的是，实际的印刷的墨水厚度及其均匀性在设置时是不知道的。如果试验印刷结果不令人满意，操作者重复完整的设置工艺。所期望的刮片间隙应能实现适应性印刷，从而在所有加热器迹线图案上导致高度均匀的墨水厚度。

刮片间隙和印刷机床的平行度都仅使用填隙装置而近似，但印刷的墨水厚度及其均匀性在那时实际上是未知的。在用于测量用于试验的印刷的墨水的队列时间之后，印刷机设置条件也可能会偏离。因此，传统的印刷方法不能在次微米级产生印刷均匀性。

因此，刮片安装在其保持器上的可重复性可以是重要的。用于刮片安装的专用托架或对准夹具可用于确保从批次之间的生产的高安装重复性，如图4所示。

图4是可调节印刷机的横截面侧视图。印刷机402具有承载工件406的印刷机床404。印刷丝网408在工件406上方紧固到印刷机床。如图3所示，印刷丝网可在或可不在一侧或两侧上安装有填隙件414，取决于实施方案。刮片托架422、424每个安装在刮片410的每一侧上，以当刮片在印刷丝网408上从其初始开始位置410刷擦到其结束位置416时将刮片保持在适当位置。

右侧托架422与图3相同，但是左侧托架424已在刮片安装处上用填隙件426调节。这个填隙件允许系统补偿在两个托架之间的任何不对准。如图所示，在左侧存在有比右侧更大的间隙430。托架填隙件可补偿这一点，而丝网填隙件414可补偿与丝网和工件的任何不对准。任选地，当不必要时，任一种或两种类型的填隙件可移除。

来自电动致动器的编码器可用以在编码器的分辨率下精确地控制刮片间隙。刮片安装托架对于这种方法可以非常有用。刮片倾斜可用印刷机的“自动归零”特征或替代方式进行补偿。

使用电动致动器的精密丝网印刷

一些实施例使用具有编码器的电动致动器(线性或旋转)的方法，在刮片安装件的每一端上各一个，其通常与印刷机系统是整体的或可被添加到印刷机系统。电机编码器可以能够从印刷机控制器获得。电动致动器精确地控制刮片间隙，并以单个电机编码器的分辨率(如，步长数)来补偿其不平行度。此外，一些印刷机通过某种传感器反馈具有内建的自动归零特征，如图5所示，使得可容易地获得所需的编码器补偿。随着专用的刮片安装托架的使用，印刷机刮片设置可实现批次之间的高重复性。

图5是垂直轴上的电机编码器换能器反馈对水平轴上的曝光顺序的曲线图。数据具有仅用于这个示例中曝光编号为2到10中的每一个的点，且通过数据点而绘制直线，以示出这是整体增加或减少趋势。在这个示例数据中，曝光顺序没有显著的趋势。

刮片设置可通过托架的使用而高度重复。在这个示例中，刮片设置比传统的填隙方法更可重复得多。由于各种不同的原因中的任一个导致的非平行性可通过印刷机的自动归零特征而进行补偿，在这个例子中该非平行性估计接近1mm。

利用上述使用电机编码器作为控制的SIP印刷机设置方法，印刷加热器迹线在生坯片陶瓷上具有印刷墨水的高度可重复性。在烧结、印刷墨水的金属化工艺之后，所得的加热器迹线图案能够产生具有批次之间的重复性的高温均匀性的ESC圆盘。

另一方面，所期望的墨水厚度的精确印刷可利用基于知识的模型来实现，该模型利用精益DOE(实验设计)计划来建立，以覆盖关注区域。对于给定的丝网掩模设计，可因而在DOE计划中导出加热器迹线电阻率与印刷的墨水厚度之间的高分辨率的一对一关系。

图6是在垂直轴上的印刷的墨水厚度对水平轴上的步长中的电动编码器的曲线图。墨水厚度520的量和电机编码器值或步长值522在附图上的点524处相交。接着可通过点来绘制相关曲线526，以基于DOE来确定相关性。因此，可在相同的DOE实验中导出在印刷的墨水厚度与刮片电机编码器步长之间的高分辨率的一对一关系。一旦建立了基于知识的模型，操作者就可通过参考模型来设置印刷机刮片并印刷。

以类似的方式，可执行DOE计划以获得覆盖加热器迹线电阻率的设计规范窗口的高度可重复的相关性。对于目标加热器迹线电阻率，操作者在DOE模型中查看相应的电机编码器，并接着印刷生坯片。

图7是垂直轴上的印刷的墨水厚度对每个设计的目标加热器迹线电阻率的曲线图。基于经验值，特定墨水厚度530与特定加热器迹线电阻率532相交于曲线图上的交点534处。接着可使用多个实验数据点来构建相关曲线536。可使用如厚度/编码器相关曲线的此类曲线来设置用于特定迹线印刷任务的参数。

所描述的方法可以许多不同的方式在ESC陶瓷圆盘制造中实现。这个方法中所提及的金属化材料可以是以液体形式或墨水而配制的任何耐火基金属。在这个方法中所提及的生坯片陶瓷可以是氧化铝基或氮化铝基陶瓷，而不管其纯度等级或添加剂配方材料如何。这个方法可用于需要材料的精确和高度均匀的厚度的非金属化材料的印刷。电动致动器可以是线性的或旋转的。来自电动致动器的任何编码器信息可用于表示刮片设置的控制极限。

印刷在生坯片陶瓷上的传统金属化材料可能具有以下缺点：

1)不准确和不可重复的印刷厚度：当前传统的印刷机刮片设置方法采用某些类型的填隙装置。这种类型的设置工艺依赖于操作者的经验，且结果对于ESC应用是不可重复的。印刷的金属化材料的厚度仅通过试验印刷时猜测才知道。批次之间的设置经受低的重复性。

2)耗时：金属化材料的试验印刷对于填隙方法是必需的。在可以进行厚度测量之前，印刷墨水需要花很长的队列时间使墨水稳定化。

3)试验印刷之后的刮片设置的漂移：丝网掩模上的残留墨水材料在测量队列时间期间将会干燥。丝网掩模清洁对后续印刷有影响。印刷结果经常在生产设置时漂移。

4)繁琐的生产调度：如果试验运行结果偏离制造规范，操作者需要重作刮片设置。这种重作的不确定性影响了复杂制造环境中的制造调度。

5)保证的质量：制造工程由于繁琐的刮片设置工艺而倾向于接受平均水平以下的质量。

SIP印刷方法的实现

可将生坯片陶瓷上的使用金属化材料的SIP印刷方法直接应用于静电卡盘(ESC)设备。印刷方法可应用于在用于半导体晶片处理应用的ESC圆盘中具有单个或多个主要加热器的ESC。印刷方法可应用于在ESC圆盘中具有对称或非对称布置的微型加热器的ESC。这些微型加热器用于通用的热控制。印刷方法可应用于用于非ESC应用的生坯片陶瓷上的金属化材料，其中需要在生坯片陶瓷上的高度印刷均匀性。

图8是示出调整点的印刷机和刮片导轨的等距图。印刷机床404具有安装在其上的右侧刮片导轨422和左侧刮片导轨424。刮片越过印刷丝网从开始位置410运行到结束位置416。印刷机床的平坦度和刮片导轨的精确平行度的缺乏都会影响墨水印刷的一致性。刮片间隙(h1、h2、h3、h4)在每个导轨和两个位置410、416处在刮片的左侧和右侧指出。如果印刷机床不是完全平坦的，则间隙不一样。此外，如果刮片安装不一致，则每次测量的间隙将不一样。

可应用一种方法来辅助精确的丝网印刷，其能够使得在生坯片材陶瓷上的金属化材料具有次微米均匀性。首先，丝网掩模和刮片被设置为与加热器迹线的中心对齐。接着使用印刷机的自动归零特征来优化印刷机床的刮片间隙和平行度。使用电机编码器记录自动归零特征的结果。作为在中心位置处的例子，电机编码器可以被设置为左＝25000、右＝25850。

图9是相同的印刷机床404和刮片416的俯视图。在这个例子中，加热器迹线中心430可与印刷丝网的中心线432和刮片的中心4345对准，但是仅在一个点处。任何未对准将会导致从对齐中心偏离的线。图9还示出了沿着刮片从开始到结束的路径的7个不同位置(L1……L7)的示例。

印刷机刮片的自动归零特征可沿着刮墨方向在这些多个位置的每一个处使用，以映射出适形平行度。接着可将映射的数据编程为用于适形印刷的刮片控制软件参数组。在多个位置(L1……L7)处的自动归零可以被映射到印刷机床的不平坦度。

图10是示出可以与电机编码器一起使用的测量的曲线图。图10是垂直轴上的电机编码器值或步长对沿着刮片的路径的八个不同位置中的每一个的曲线图。印刷机刮片的自动归零特征被用于沿着刮墨方向的八个多个位置中的每一个，以获得加热器迹线图案上的适形平行度。在右导轨上存在有与左导轨不同的值，且因此每个刮片位置(L1……L8)有两组数据点。

基于SIP印刷方法的用于印刷厚度趋势的补偿方法

使用本文所论述的原理，可描述补偿SIP印刷中的印刷厚度的方法。这种方法使用：

1)一种对称墨水印刷方法，其首先识别隐藏的印刷机硬件的偏差，用于消除或最小化那些稍后难以识别的系统印刷偏差的根本原因，及

2)电动致动器编码器，用以精确地控制刮片设置，即印刷机床的间隙和平行度。

3)利用这种SIP印刷方法，接着通过精益DOE计划建立了基于知识的模型。操作者可使用这种简单且可重复的方法，用于轻松设置刮片而无需试验印刷。

印刷机床不平坦度和刮片导轨沿刮墨方向的不平行度是使用印刷生坯片或生坯体所形成的ESC中的不一致的温度轮廓的另一主要根本原因。如图9所示，不一致的温度轮廓可能会影响腔室匹配和CD(临界尺寸)微调。在这个附图中，沿着刮墨方向的七个位置映射在印刷机床上，其中五个位置覆盖丝网掩模图案的加热器迹线。所获得的电机编码器值的组相当于刮墨期间适形平面关系的指纹，且该关系可被编程到印刷机控制系统中，用于适形印刷。

在为特定印刷机床、丝网确定参数或电机编码器步长，并且在墨水设置之后，墨水厚度可能随时间和使用而变化。印刷的墨水厚度在印刷丝网上可以是均匀的，但是厚度在大的生产批次中可以有向上或向下的趋势。

图11是垂直轴上的印刷的墨水厚度对水平轴上批次编号的曲线图。对每个批次而言，存在有平均墨水厚度值，并且通过这些值绘制一条线，以示出增加的趋势。在这个示例中，通过从第一片到最后一片的60个陶瓷生坯片的印刷，墨水厚度增加了1.5微米。这个很大的变化对于某些应用来说是关键的，并且因此限制了批次的大小。趋势的根本原因可能是复合地复杂的和混乱的。它们可以包括：印刷期间的墨水黏度的变化、丝网张力的变化、丝网掩模清洁、丝网掩模提升等。无论这些复杂的趋势机制如何，趋势可以被补偿以使该趋势平坦化。

对于许多系统而言，可观察到在刮片间隙或电机编码器位置与墨水厚度之间存在有线性关系。图12是垂直轴上的墨水厚度对水平轴上的刮片间隙的曲线图。存在有在产生两个不同厚度的两个不同间隙处的两个数据点。若存在有额外的点，则可穿过它们全部画出相同的直线。

对于任何给定的丝网掩模设计而言，可使用依赖于在刮片间隙/编码器与墨水厚度之间的线性关系的平坦化方法。在图11所示的示例数据中，趋势在60片生坯片的印刷上被估计为1.5μm的厚度变化。为了改善印刷精确度，这种线性关系可通过简单的DOE计划来测量。如图12所示的DOE可将刮片设置在(x1，x2)μm或等效电机编码器步长的两个间隙处，并接着生成(y1，y2)μm的对应配对墨水厚度。趋势灵敏度可计算为(y2-y1)＝4μm的墨水厚度变化与(x2-x1)＝28μm的刮片间隙变化的比率。

印刷机刮片间隙设置在(x1，x2)μm的范围内，且相应的印刷墨水厚度在(y1，y2)μm的范围内。这种关系对于计算用于印刷的墨水厚度趋势的补偿是重要的。DOE计划中在x1和x2之间的间隔越大，模型的精确度和坚固性越大，但是间隔应该足够窄以保持在线性区域中。

可通过组合上述两件信息来补偿电机编码器设置。补偿可导出为(28/4)×(1.5/60)＝0.175μm/片。与编码器等效的表达式是简单的。例如，如果编码器单位等于1μm，则补偿方案将是为印刷的每6(即1/0.175)片生坯片改变那一个编码器的编码器单位。已应用补偿的印刷厚度变化然后被减小到0.15μm，或者是原始趋势范围的1/10。

编码器补偿可与适形映射整合(从印刷机自动归零特征)。图13示出了电机编码器补偿的计算结果。图13是垂直轴上的印刷的墨水厚度对水平轴上的印刷的生坯片的批次大小的曲线图。上部线性增加线450示出了如果没有补偿墨水厚度的墨水厚度的增加。下部线452示出了当通过调节电机编码来补偿趋势时的墨水厚度及其变化454。

在这个示例中，刮片设置在(x1，x2)μm的范围内，且相应的墨水厚度范围是(y1，y2)μm。使这种增长趋势平坦化的方式是基于如上所述的在墨水厚度和刮片间隙之间的关系。结果，通过减少刮片间隙来补偿丝网印刷性能的降低。

一旦ESC制造具有可重复的温度轮廓图案，则晶片温度映射的比较允许用于改善加热器迹线设计或冷却基座设计或两者的信息。金属化材料的高度可重复和均匀的印刷实现用于先进的静电卡盘设备的ESC设计有效性和效率。

SIP印刷方法的实现

在刮刀和印刷机床之间的适形关系数据可被编程到印刷机控制软件中，该印刷机控制软件在刮墨期间协调每个刮片端的电机编码器的补偿。如果温度偏差一致且在ESC之间持续，则可进一步尝试以电机编码器步长进行优化。可计划DOE以获得用于确定补偿参数的核心数据。图11和12示出了可用于获得如图13所示的结果的一些数据。

丝网掩模和刮片两者的设置与加热器迹线中心对准。刮片间隙及其与印刷机床的平行度可通过印刷机的自动归零特征进行优化，并用电机编码器进行记录。

印刷机床平坦度和刮片导轨的不平行度都影响墨水印刷的一致性。图8的刮片间隙(h1、h2、h3、h4)并不相同，因为印刷机床不是完全平坦的。如果刮片安装不一致，则其测量不可重复。

印刷机刮片的自动归零特征在沿着刮墨方向的多个位置处被使用，以映射适形平行度。映射数据可编程到刮片控制软件适形印刷中。

基于对称墨水印刷方法的用于精密应用的丝网掩模设计方法

描述了一种用于对称墨水印刷(SIP)方法的高度可重复的刮片设置程序，其中生坯片陶瓷上的金属化材料具有次微米均匀度。还描述了如何使用线性或旋转的刮片电动致动器的电机编码器来映射不平坦的印刷机床，以用于在电机编码器的精确度下的适形平行度。还描述了如何使均匀的墨水印刷平坦化，但是具有印刷厚度的线性趋势。还论述了使用印刷机控制软件的所有这些方法的实现。

本文描述了用于精确墨水印刷的最佳丝网掩模设计的SIP印刷方法的应用。具有精确厚度的印刷需要进行一些设计迭代。如果使用SIP印刷方法最小化印刷偏差，则迭代可有效。缩短涉及一系列冗长复杂的陶瓷烧结工艺和后烧结工艺的产品开发周期是有用的。

丝网掩模设计涉及丝网线选择和丝网“高度”参数X。X的值与实现的墨水厚度相关。线选择在经验上是直截了当的，但设计参数X需要对关键应用进行多次迭代。描述了对于给定的线径来优化设计参数X的精益工艺。

新的丝网掩模设计从掩模设计者所开发的经验方程式开始。经验模型只有一级准确度。丝网掩模设计活动可分为两个工艺：第一个工艺重点是建立在刮片间隙和印刷的墨水厚度之间的坚固模型，而第二个工艺重点是建立在印刷的墨水厚度和加热器电阻率之间的相关性。这种方式旨在最小化频繁烧结的需求。所有试验印刷生坯片陶瓷在同一批次中烧结。

工艺1：

这个工艺的目的是利用SIP印刷方法建立具有在刮片间隙和印刷的墨水厚度之间的最小误差的质量相关性。这是通过在x-，xo和x+之间的宽间隔所实现的。间隔尽可能宽，但仍保持在线性区域中。

图14是在垂直轴上的印刷的墨水厚度或印刷的墨水电阻率对在水平轴上被识别为X的掩模厚度设计参数的曲线图。由于墨水厚度和电阻率对于任何一种墨水类型和处理方法都具有线性关系，因此可将它们绘制在相同的垂直轴上。

为了使用图14的图表，设计者设置如水平轴上所示的X＝x0并将其输入到仅仅是一级精确度的设计方程式中。t0是使用设计方程式的输出墨水厚度。在完成烧结工艺之后，可验证设计。

为了加快掩模设计，并且为了获得质量模型，制作了还在水平轴上示出的分别具有输入设计参数x-和x+的两个附加丝网掩模，使得预测的t-和t+是比t0分别低20％-25％和比t0高20％-25％。它只是一个DOE计划，用于具有更好的信噪比的相关性。

按照SIP印刷方法，其旨在在生坯片陶瓷上印刷高度均匀且可重复的墨水厚度，印刷了几种具有掩模A、B和C的试验生坯片陶瓷。应注意，三个掩模的制造前置时间比烧结和其他工艺的前置时间短得多。利用这些输出数据，可在掩模设计参数X和印刷的墨水T或电阻率之间建立质量相关模型，且结果绘制在图14中。

在图14中，假设XΩ＝50是丝网掩模设计参数X的期望值，其将允许印刷机印刷TΩ＝50，且导致目标加热器迹线的电阻率Ω＝50/ESC设计。在该示例中，在XΩ＝50和X0之间的水平轴上存在有间隙。可实施编码器DOE以使用刮片间隙调节或另一参数来关闭这个间隙。

在图15中被称为A、B、C的三个掩模设计分别表示在X+、X0和X-的等级的三个参数X的等级。相关的印刷墨水厚度分别表示为t+、t0、t-，且烧结之后的电阻率分别表示为Ω+、Ω0、Ω-。在这个示例中，掩模B表示预期的设计，且掩模A和C都用以开发在印刷的墨水厚度的掩模设计参数和加热器迹线电阻率之间的坚固相关性。

图15是示出当为特定印刷机配置设计丝网时可收集的数据类型的示例的表格。如刮片间隙列所表示，计划基于刮片间隙g0的多级编码器DOE。在这个示例中使用用于掩模设计B的编码器DOE，以开发掩模设计B的补偿方法。

设置五级刮片间隙(g0……g4)以确定在刮片编码器与印刷的墨水厚度之间的相关性。在每个编码器设置下的试验印刷可以至少为2，以估计误差项。掩模A、B和C的试验印刷可以至少为3。

刮片设置g0是掩模工程师将使用或需要DOE来确定它的先前设置。刮片间隙g0可以基于掩模设计工程师的以往经验，或印刷机制造商可通过经验而推荐作为一个值。在这个示例中，如果烧结批次足够大以在相同烧结工艺中容纳所有试验生坯片，则可使用如编码器DOE列中所示的五级编码器DOE。否则，一些等级(如等级g1和g3)可以被跳过。g2和g4的信息可以足以设定建设性。在这个例子中，编码器等级或值被设置如下(然而可使用任何其他等级)：

g1编码器被设置为比g0多10％

g2编码器被设置为比g0多20％

g3编码器被设置为比g0少10％

g4编码器被设置为比g0少20％

在这个示例中，如最小试验印刷列中所示，每个掩模设计存在有三个试验印刷并且在每个编码等级处掩模B存在有两个试验印刷。因此，在具有有限烧结能力的情况下，在五级编码器DOE的工艺A中印刷总共17个生坯片，或在3级编码器DOE印刷13个生坯片。掩模A和掩模B可重复相同的操作。

工艺2：

回顾印刷和烧结结果。

如果用编码器DOE的掩模设计B产生的结果可满足ESC设计规范，则由一个烧结工艺完成丝网掩模设计。

如果在工艺A中用掩模设计B产生的结果不符合设计要求，或期望进一步优化掩模设计，则可使用3个掩模设计的质量相关性来指出所期望的掩模设计参数电阻率，以提供如XΩ＝50，并且输出电阻将是具有合理误差的Ω＝50。在第二次设计迭代中，由于编码器步长补偿功率已经在工艺A中估计，因此可计划或忽略编码器DOE。

用于关键应用的丝网掩模设计的传统方式的挑战之一是用以实现设计目标的众多设计迭代。由于缺乏印刷技术的优化，墨水印刷质量和一致性不足。SIP精确度和均匀的印刷能力打破了追尾图案，并允许以有成本效益的方式开发具有足够知识的有效设计工艺。

以上所述的技术可表示为一系列的操作。四个不同且相关的工艺已于以下描述及指出为方法A、B、C和D。

方法A：图16是使用电动编码器的精确度用于高度可重复的刮片设置的方法的工艺流程图。

1)从502开始，丝网掩模是基于用于ESC应用的目标印刷墨水厚度的丝网掩模设计而制造的。测量在加热器迹线图案中心与丝网掩模中心之间的对准间隙。将间隙与某些公差进行比较。如果丝网掩模间隙满足公差，则转到下一个操作。

2)在504处设计一组两个刮片安装托架，以将刮片紧紧地安装到印刷机刮片保持器。刮片安装托架被设计成使得安装的刮片的中心与丝网掩模的中心以一定的公差对准。如果需要硬件更换，修改刮片保持器以用于使用刮片托架。

3)检查印刷机控制系统的自动归零能力。自动归零是印刷机控制系统用于当两个刮片端(左端或右端)达到印刷机床的适形接触时，用于均衡一些换能器信号(诸如压力或其他信号)的特征。在506处，刮片刷擦在丝网上的糊料的期间，当执行自动归零功能时，在508处，印刷机控制系统可将电机编码器值记录在其存储器中，并在控制界面上显示编码器步长。如果自动归零特征是不可用的，为印刷机配备这个能力。

4)在510处，通过印刷机的自动归零特征，验证安装在加热器迹线图案中心的位置处的刮片的可重复性。为了可重复性而分析来自控制界面的编码器读数。对编码器数据进行统计分析，包括平均值和变化。编码器的这些统计属性取决于换能器的分辨率或灵敏度。根据应用需求选择合适的换能器。可将编码器值与所得到的圆盘进行比较。在512处，重复印刷的生坯片可形成载体圆盘，并且在514处，可测试印刷的电子迹线的电阻率。

5)在刮片左端和右端之间平均的编码器值之间的差异表示刮片与印刷机床的不平行度，或倾斜偏差。这个差异是所使用的刮片和相关的安装托架的特性。在516处，编码器信息和填隙件可用以配置用于下一批次的丝网印刷机。使用自动归零特征的编码器信息表示最高可能的可重复刮刀设置的印刷机硬件能力限制。

传统的刮片设置方法使用填隙装置以耗时的方式设置刮片间隙。这种方法在不知道刮片间隙、平行度等级等的情况下，使用主观判断而操作。重复性差，且难以应用于次微米均匀性应用的调整。除了可重复性差之外，每个生产批次都会使用生坯片陶瓷进行试验印刷。这种传统的方法本质上是无效率和无效的。

在印刷机控制系统中使用可重复的刮片设置和编码器信息的SIP印刷方法为关键应用的次微米均匀性的适形和精确印刷布置了架构。一旦建立了印刷配方，任何经过培训的操作者都可为新的生产作业重复相同的编码器设置。不需要填隙法或试验印刷。

方法B：图17是用于使用对称墨水印刷(SIP)的在丝网掩模上具有次微米均匀性的适形精密丝网印刷的方法的工艺流程图。

用于丝网印刷的印刷机床不是完美制造的。任何印刷机床具有其独特的以Ra测量的平坦度变化，且任何一个印刷机床与其他印刷机床不同。同样地，任何电动刮片的动作都是独一无二的，且每个印刷机都是不一样的。组合的这些变化可能导致印刷偏差，这对于丝网印刷来说难以识别。丝网印刷产业当前没有已知的方法或技术来解决这些变化。

适形丝网印刷技术被定义为在印刷期间沿印刷机床的全刮片长度而施加均匀的刮片压力的印刷方法。下面描述一种用于大型生坯片陶瓷的适形丝网印刷技术。基于上述方法A的SIP方法进一步开发这种适形印刷。

6)在520处，沿着刮墨方向在多个位置处映射印刷机床。使用等间隔。获得的编码器数据是给定的印刷机系统和所使用的包括刮片安装托架的刮片的特性。选择映射位置的数量以允许适当的样条曲线拟合。

7)在522处，利用上述映射的数据进行统计样条曲线拟合，每个刮片端用一个样条曲线，所以得到两个样条。这些样条曲线用编码器表示，并表示由控制刮片间隙的电动致动器的平滑的刮片间隙补偿。

8)将样条数据存储在控制系统存储器中。在524处，印刷机控制系统在其算法中使用这些轮廓，以平滑的适形刮片压力下在印刷方向上主动地驱动刮片间隙。

9)在526处，回顾ESC温度性能，并确定是否需要加热器迹线图案的另一个设计迭代。在此工艺的这一阶段，所得的ESC将呈现出几乎没有制造变化的可重复的温度映射。可能存在温度不均匀性，但在此阶段，通过对设计周期效率的设计补偿可获得进一步的改进。在516处，这些设置可用于为下一组生坯片配置印刷机。

方法C：图18是适用于对称墨水印刷(SIP)的大印刷批次的墨水厚度趋势的补偿方法的工艺流程图。

可通过SIP方法以有条不紊的方式实现具有次微米均匀性的印刷。然而，当印刷大批次时通常发生印刷趋势。印刷趋势是墨水黏度、丝网线张力、丝网筛网清洁度等之间的多种复杂和互动机制的综合作用。这可如下所述来解决。

10)在530处，以上述SIP方法丝网印刷大批次(如60片生坯片)。

11)在532处，测量印刷墨水厚度趋势率。这个趋势率可以厚度变化与生坯片的总数的比率来测量。例如，发现1.5μm的印刷厚度变化与60片陶瓷生坯片的印刷批次相关联。

12)在534处，根据编码器而计划具有较宽间隔的刮片间隙的两级DOE。这个间隔足够大，以坚决地确定两级的印刷厚度比率。作为指引，这个DOE的厚度差为目标厚度的约±20％-30％。这个DOE通过以两个或更多附加的刮片间隙执行多个生坯片的印刷而建立了对趋势补偿是有用的转变。

13)在536处，结合11和12两者的结果来确定每片印刷的趋势率。墨水厚度趋势率是在不同刮片间隙下的墨水厚度的指示。这个关系可从μm/片转变为等效的编码器数或值/片。

14)趋势平坦化的方法是基于每个连续片材的等效编码器趋势率。在538处，当印刷片材时，调整编码器值，以补偿印刷后续片材时的墨水厚度的增加。如果这个趋势率大于1.0编码器步长，则用于补偿的编码调整处于单个编码器步长的分辨率。例如，如果这个比率是每片2.5个编码器步长，则可完成用于一个片的2个编码器步长的第一次调整及下一次片印刷的3个编码器步长的下一个调整。如果趋势率是编码器步长的分数，则分数的倒数是所期望的调整。例如，如果将等效的趋势率确定为0.25编码器步长/片，则可以每四(1/0.25)次连续印刷进行一个编码器步长的调整。趋势补偿方法可用软件来实现。也可进行手动调整。可开发软件算法来整合本文的所有特征。

方法D：图19是适用于使用SIP印刷的精确应用的丝网掩模设计的方法的工艺流程图。

丝网掩模设计通常涉及两个设计参数，一个参数是线径，而另一个参数是与厚度相关的设计参数，这里称为X。

1)在540处，产生具有不同印刷厚度参数的多个丝网印刷掩模。接着可将它们用于执行测试，以优化X值和刮片间隙。在一个示例中，三个丝网掩模用三个不同的X值制成。这些掩模被指定为掩模A、掩模B和掩模C。应注意，在这些掩模中使用相同的筛网线和相同的加热器迹线图案，只有X参数具有不同的值。这些值是用理论或经验导出的公式来估计的。该公式提供一级准确度。在特定示例中，掩模B在X0处具有X，即X＝X0。掩模A具有X＝X-，且掩模C具有X＝X+。取比例如下：X-/X0＝～80％，X0/X＝～80％。使所有掩模在步骤3中所描述的相同的印刷作业中可用。掩模B是目标设计的候选掩模。

2)在542处，计划用于刮片设置的DOE。刮片设置可基于经验决定或用作起始估计的参数g0。典型的范围可以是从50μm至200μm，用于精密丝网印刷。创建用于确定编码器补偿的五级DOE。这个DOE称为编码器DOE。图15示出一个示例。

3)例如，在544处，利用以上所述的SIP方法印刷总共17片生坯片。在所描述的示例中，存在有使用掩模A的3次试验印刷，使用掩模C的3次试验印刷，以及使用B的3次试验印刷，并且所有这些试验印刷在g0具有相同的刮片设置。编码器DOE仅使用掩模B，并且在这个DOE中印刷2次试验印刷，其中刮刀等级在如图15所示的其他间隙等级处。在相同的印刷作业中印刷8次试验印刷。取决于印刷机及其参数，可进行任何其他数量的重复印刷的等级或数量。

4)在546处，以可靠的方法测量印刷的墨水厚度，无论是接触式方法还是非接触式方法。

5)在548处，将17片生坯片转换成17个生坯ESC圆盘，每个印刷片具有一个圆盘。

6)所有17个圆盘在相同的烧结工作中烧结。如果烧结炉容量小于17个生坯圆盘，则可跳过编码器DOE中的g1和g3。使用相同的炉和相同的工作来消除可能影响测量的烧结变化。

7)在550处，测量烧结后的每个圆盘的各自的电阻率和完成每个圆盘所需的任何其他制造工艺，诸如硬焊。

8)在552处，建构如图14所示的图。在设计参数X、墨水厚度T和电阻率Ω之间的所有相关性都被绘制。这些图被称为使用SIP方法进行丝网掩模设计的知识库。结果可用于在554处确定生产印刷丝网的参数，并接着在步骤516处使用具有所确定的印刷机参数和配置的适当的产品丝网。

9)若设计错误过大，则可使用设计迭代。下一次迭代的X值的选择可用模型或另一种方式来选择决定。如果设计误差较小，则内建编码器DOE可通过编码器补偿桥接设计误差。通过这种方式，可通过一个烧结工作或最多两个烧结工作而完成丝网掩模设计。用于精密应用的丝网掩模的开发时间和成本大大地降低。

图20是组装的静电卡盘的等距视图。支撑轴212通过隔离件216支撑底板210。中间隔离板208和上部冷却板206由底板承载。顶部冷却板206在上部冷却板的顶表面上承载介电圆盘205。圆盘具有用以支撑工件204的上部圆形平台205和附接到冷却板206的下部同心圆形底座207。上部平台具有内部电极，用以静电附接工件。工件可替代地被夹紧、抽真空或以另一种方式附接。在圆盘215和顶部冷却板206之间存在有黏合接合218，以将顶板的陶瓷保持在冷却板的金属上。如本文所述，可使用在生坯片上的印刷工艺在圆盘中形成加热器、电极或两者。中间板可执行冷却、气体流动及其他功能，取决于具体实施方式。

ESC能够使用圆盘中的电阻加热器、冷却板中的冷却剂流体或两者来控制工件的温度。电力、冷却剂、气体等通过支撑轴而供应给冷却剂板206和圆盘205。也可使用支撑轴而对ESC进行操纵并保持定位。

图21是根据本文所述的实施例的具有基座128的等离子体系统100的局部横截面图。尽管这里示出了基座，但是本文所述的原理可用于各种不同工件载体的任一种上，包括不同类型的卡盘、载体和基座。尽管示出了腔室基座，但是所描述的原理也可应用于在处理腔室外侧所使用的工件载体。基座128具有主动冷却系统，其允许当基板经受许多工艺和腔室条件时在宽的温度范围内主动控制位于基座上的基板的温度。等离子体系统100包括具有限定处理区域120的侧壁112和底壁116的处理腔室主体102。

基座、载体、卡盘或ESC 128通过形成在系统100中的底壁116中的通道122而设置在处理区域120中。基座128适于将基板(未示出)支撑在其上部表面。基板可以是用于由各种不同材料的任一种所制成的腔室100所施加的处理的各种不同工件的任一种。基座128可任选地包括加热组件(未示出)(例如，电阻组件)，以在所期望的工艺温度下加热和控制基板温度。替代地，基座128可通过诸如灯组件的远程加热组件而加热。

基座128通过轴126耦接到电源插座或电源箱103，电源插座或电源箱103可包括控制基座128在处理区域120内的升高和移动的驱动系统。轴126还包含电力接口以向基座128提供电力。电源箱103还包括用于电力和温度指示器的接口(诸如，热电偶接口)。轴126还包括适于可拆卸地耦接到电源箱103的底座组件129。示出了在电源箱103上方的圆周环135。在一个实施例中，圆周环135是适于作为机械止挡件或台面的肩部，被配置为在底座组件129和电源箱103的上表面之间提供机械接口。

杆130通过形成在底壁116中的通道124而设置并用于致动设置为通过基座128的基板提升销161。基板提升销161提升工件离开基座顶部表面，以允许通常使用机器人(未示出)通过基板传送端口160而移除工件并且进出腔室。

腔室盖104耦接到腔室主体102的顶部。盖104容纳与其耦合的一个或多个气体分配系统108。气体分配系统108包括气体入口通道140，其将反应物和清洁气体通过喷头组件142输送到处理区域120中。喷头组件142包括环形底板148，其具有设置在面板146中间的阻挡板144。

射频(RF)源165耦接到喷头组件142。RF源165为喷头组件142供电，以促进在喷头组件142的面板146和加热的基座128之间产生等离子体。在一个实施例中，RF源165可以是诸如13.56MHz RF产生器的高频射频(HFRF)电源。在另一个实施例中，RF源165可包括HFRF电源和低频射频(LFRF)电源(诸如300kHz RF产生器)。替代地，RF源可耦合到处理腔室主体102的其它部分(诸如，基座128)，以促进等离子体产生。介电隔离器158设置在盖104和喷头组件142之间，以防止向盖104传导RF功率。阴影环106可设置在基座128的周边上，以基座128的所期望的高度啮合基板。

任选地，在气体分配系统108的环形底板148中形成冷却通道147，以在操作期间冷却环形底板148。传热流体(诸如，水、乙二醇、气体等)可循环通过冷却通道147，使得底板148保持在预定温度。

腔室衬套组件127设置在处理区域120内非常接近腔室主体102的侧壁112，以防止侧壁112暴露于处理区域120内的处理环境。衬套组件127包括耦接到泵送系统164的圆周泵送腔125，泵送系统164被配置为从处理区域120排出气体和副产品并控制处理区域120内的压力。可在腔室衬套组件127上形成多个排气端口131。排气端口131被配置为允许以促进系统100内的处理的方式将气体从处理区域120流到圆周泵送腔125。

系统控制器170耦接到各种不同的系统，以控制腔室中的制造工艺。控制器170可包括用于执行温度控制算法(如，温度反馈控制)的温度控制器175，并且可以是软件或硬件，或软件和硬件两者的组合。系统控制器170还包括中央处理单元172、存储器173和输入/输出接口174。温度控制器从基座上的传感器(未示出)接收温度读数143。温度传感器可靠近冷却剂通道、靠近晶片、或被放置在基座的介电材料中。温度控制器175使用所感测的温度或多个温度来输出影响在基座组件142与等离子体腔室105外部的热源和/或散热器(诸如热交换器177)之间的热传递速率的控制信号。

系统还可包括具有基于温度反馈回路控制流动的受控传热流体回路141。在示例实施例中，温度控制器175耦接到热交换器(HTX)/冷却器177。传热流体以由通过传热流体回路141的阀所控制的速率而流动通过阀(未示出)。阀可结合到热交换器中或热交换器内侧或外侧的泵，以控制热流体的流速。传热流体流过基座组件142中的导管，并接着返回到HTX177。传热流体的温度通过HTX而增加或减小，并接着流体通过回路返回到基座组件。

HTX包括加热器186，以加热传热流体，并从而加热基板。加热器可使用围绕在热交换器内的管道的电阻线圈或者热交换器而形成，其中加热的流体将热量通过交换器传导到含有热流体的导管。HTX还包括从热流体吸取热量的冷却器188。这可使用辐射器来将热量放入环境空气或冷却剂流体中或以各种其它方式的任一种来进行。加热器和冷却器可组合，使得温度受控的流体首先被加热或冷却，并接着将控制流体的热量与传热流体回路中的热流体的热量进行交换。

在HTX 177和基座组件142中的流体导管之间的阀(或其它流量控制装置)可由温度控制器175控制，以控制传热流体流向流体回路的流速。可组合温度控制器175、温度传感器和阀，以简化结构和操作。在实施例中，热交换器感测传热流体从流体导管返回之后的温度，并基于流体的温度和腔室102的操作状态的所期望的温度来加热或冷却传热流体。

电加热器(未示出)也可用于ESC中，以将热量施加到工件组件。通常以电阻组件形式的电加热器耦接到由温度控制系统175所控制的电源179，以充能加热器组件，以获得所期望的温度。

传热流体可以是液体，诸如(但不限于)去离子水/乙二醇、来自3M的氟化冷却剂(诸如)，或来自Solvay Solexis,Inc的或任何其它合适的介电流体(诸如那些含有全氟化惰性聚醚的介电流体)。尽管本说明书在上下文中描述了PECVD处理腔室的基座，但是本文所述的基座可用于各种不同的腔室中以及用于各种不同的工艺。

背侧气体源178(诸如，加压气体供应器或泵)和气体存储器通过质量流量计185或其它类型的阀而耦接到基座组件142。背侧气体可以是氦气、氩气或在晶片和圆盘之间提供热对流而不影响腔室的工艺的任何气体。在与系统连接的系统控制器170的控制下，气体源将气体通过下面更详细描述的基座组件的气体出口泵送到晶片的背侧。

处理系统100还可包括在图21中未具体示出的其它系统，诸如等离子体源、真空泵系统、存取门、微机械加工、激光系统和自动化处理系统等。提供了说明的腔室作为示例，并且取决于工件的性质和所期望的工艺，可以与本发明一起使用各种其它腔室中的任一个。所描述的基座和热流体控制系统可适于与不同的物理腔室和工艺一起使用。

如在本发明的实施方式和所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”、“所述(the)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指出。还将理解本文所用的术语“和/或”是代表并包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有可能的组合。

本文可使用术语“耦接”和“连接”及其衍生物来描述部件之间的功能或结构关系。应当理解这些术语不是旨在作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可用于指示两个或更多个组件彼此直接物理、光学或电接触。“”耦接”可用于表示两个或更多个组件是彼此直接或间接的(在它们之间具有其他中间组件)物理、光学或电接触，和/或两个或更多个组件彼此合作或交互(如，如在效果关系)。

如本文所使用的术语“之上(over)”、“之下(under)”、“之间(between)”和“上(on)”是指相对于这些物理关系值得注意的其它部件或层的一个部件或材料层的相对位置。例如，在材料层的上下文中，设置在另一层之上或之下的层可直接与另一层接触或可具有一个或多个中间层。此外，设置在两层之间的层可直接与两层接触，或可具有一个或多个中间层。相比之下，第二层“上”的第一层与该第二层直接接触。在部件组件的上下文中将做出类似的区别。

应理解，上述描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，尽管附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例所执行的操作的特定顺序，但是应理解不需要这种顺序(如，替代实施例可以不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等)。此外，在阅读和理解上述实施方式之后，许多其他实施例对于本领偶遇技术人员将是显而易见的。尽管已经参考具体示例性实施例而描述了本发明，但是将认识到本发明不限于所描述的实施例，而是可在所附的权利要求的精神和范围内进行修改和更改而实施。因此，本发明的范围应当参照所附的权利要求及这些权利要求的等效组件的全部范围来确定。

Claims (15)

1.一种用电迹线形成载体的圆盘的方法，包含：

在陶瓷生坯片上以电迹线的图案丝网印刷含有金属的糊料；以及

处理所印刷的生坯片，以形成工件载体的圆盘。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含干燥所述糊料，并且其中处理所印刷的生坯片包含用多个生坯片压实所印刷的生坯片，以形成所述圆盘。

3.如权利要求2所述的方法，其中处理进一步包含烧结所压实的生坯片并研磨所烧结的生坯片。

4.如前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中所述丝网印刷包含使用刮片在丝网印刷机上进行印刷，所述方法进一步包含：

使用所述丝网印刷机的自动归零特征，以当印刷时将电机编码器值记录在存储器中；以及

调整所述印刷机的所述刮片安装，以补偿由所述自动归零特征所检测到的变化。

5.如前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中丝网印刷包含：当所述生坯片在丝网印刷机的印刷机床上时，将所述丝网印刷机的刮片沿刮墨方向施加到所印刷的生坯片上，所述方法进一步包含：

沿所述刮墨方向在多个位置处映射所述印刷机床；

识别在所述印刷机床映射中的多个不均匀性；以及

修改所述丝网印刷机的印刷机控制器，以补偿在所述印刷机床中的映射的不均匀性。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包含：

将统计样条曲线应用于所述刮片的左侧和右侧的所述印刷机床映射；以及

使用所述样条曲线以平滑的适形刮片压力在印刷方向上主动地驱动多个刮片间隙。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包含：

使用所述主动地驱动的刮片间隙印刷附加的生坯片；

将所述附加的生坯片形成为多个载体圆盘；

测量所述载体圆盘的电阻率；以及

基于所测量的电阻率来调整所述刮片间隙。

8.如权利要求7所述的方法，其中印刷附加的生坯片包含：用多个印刷丝网进行印刷，并且其中测量所述电阻率包含：测量对应于所述多个印刷丝网的所述电阻率，所述方法进一步包含：产生具有基于所测量的电阻而选择的参数的印刷丝网。

9.如前述权利要求中任一项或多项所述的方法，进一步包含：

将所述糊料丝网印刷在大批次的陶瓷生坯片上；

绘制在连续印刷的片材之间的糊料厚度变化的趋势；以及

以基于所述绘制的趋势的后续印刷调整所述印刷。

10.一种形成工件载体的圆盘的方法，包含：

产生用于与丝网印刷机一起使用的丝网掩模；

使用所述掩模在陶瓷生坯片上丝网印刷金属化材料；以及

处理所述印刷的片材，以形成工件载体的圆盘。

11.一种工件载体的顶板，包含：

多个陶瓷生坯片；

印刷的陶瓷生坯片，所述印刷的陶瓷生坯片上印刷有导电图案，所述印刷的片材被嵌入多个片材中，其中所述多个陶瓷生坯片被烧结和硬化。

12.如权利要求11所述的顶板，其中所述导电图案形成电阻加热器。

13.如权利要求11或12所述的顶板，其中所述印刷的片材进一步包含附接到所述片材并耦接到所述图案的电子部件。

14.如权利要求11-13中任一项或多项所述的顶板，进一步包含用于承载所述硬化的多个生坯片的框架。

15.如权利要求11-14中任一项或多项所述的顶板，其中所述印刷的导电图案包含糊料形式的导电金属，所述导电金属包括分散在所述图案中的悬浮液和分散剂。