CN111092010A - 包括法拉第笼的静电卡盘和相关的操作、监控和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括法拉第笼的静电卡盘和相关的操作、监控和控制方法。将陶瓷组件附接到具有碗形状的下支撑结构。陶瓷组件具有构造成支撑衬底的顶表面。至少一个夹持电极位于陶瓷组件的上部区域内。主射频(RF)功率输送电极位于陶瓷组件内在至少一个夹持电极的竖直下方的位置处，使得陶瓷组件的在主RF功率输送电极与至少一个夹持电极之间的区域基本上没有其他导电材料。多个RF功率输送连接模块以基本均匀的方式围绕陶瓷组件的周边分布。RF功率输送连接模块中的每一个被配置为在其相应位置处形成从下支撑结构到主RF功率输送电极的电连接件。

Description

包括法拉第笼的静电卡盘和相关的操作、监控和控制方法
本申请是申请日为2017年10月16日、中国专利申请号为201710975318.5、发明名称为“包括法拉第笼的静电卡盘和相关的操作、监控和控制方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体器件制造。
背景技术
许多现代的半导体芯片制造工艺在等离子体处理室内执行，在等离子体处理室内，诸如晶片之类的衬底被支撑在静电卡盘上。在某些情况下，将射频(RF)信号传输通过静电卡盘，以提供用于在静电卡盘上方的区域内的等离子体的产生和/或RF偏置。RF信号通常传输到静电卡盘的底部并通过电容耦合流过静电卡盘的内部结构，以到达覆盖静电卡盘的区域。静电卡盘的内部结构可以在不同的静电卡盘之间变化，从而通过不同的静电卡盘引入RF信号的传输变化。此外，静电卡盘的内部结构可以在方位角上变化，从而导致在使RF信号传输通过静电卡盘的的过程中方位不均匀。就是在该背景下，出现本发明。
发明内容
在一示例性实施方式中，公开了一种静电卡盘。该静电卡盘包括：陶瓷组件，其具有包括被配置成支撑衬底的区域的顶表面。该静电卡盘还包括：至少一个夹持电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料。该静电卡盘还包括：主射频(RF)功率输送电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料。所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域。该静电卡盘还包括：由导电材料形成的下支撑结构。所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状。所述陶瓷组件被固定到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分。该静电卡盘还包括：多个RF功率输送连接模块，其以基本均匀的方式围绕所述陶瓷组件的周边分布。所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径。所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
在一示例性实施方式中，公开了一种用于等离子体处理的系统。该系统包括：处理室；静电卡盘和RF电源。所述静电卡盘定位于所述处理室内。所述静电卡盘包括：陶瓷组件，其具有包括被配置成支撑衬底的区域的顶表面。所述静电卡盘还包括：至少一个夹持电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料。所述静电卡盘还包括：主RF功率输送电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极的竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料。所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域。所述静电卡盘还包括：由导电材料形成的下支撑结构。所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状。所述陶瓷组件被固定到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分。所述静电卡盘还包括：多个RF功率输送连接模块，其以基本均匀的方式围绕所述陶瓷组件的周边分布。所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径。所述RF电源被连接以将RF功率传输到所述静电卡盘的所述下支撑结构。所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
在一示例性实施方式中，公开了一种用于制造静电卡盘的方法。所述方法包括：形成具有顶表面的陶瓷组件，所述顶表面包括被配置成支撑衬底的区域。形成所述陶瓷组件包括将至少一个夹持电极沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料。形成所述陶瓷组件包括将主RF功率输送电极沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极的竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料。所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域。形成所述陶瓷组件还包括将多个RF功率输送连接模块以基本均匀分布的方式围绕所述陶瓷组件的周边定位。所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径。所述方法还包括：将所述陶瓷组件连接到所述下支撑结构。所述下支撑结构由导电材料形成。所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状。所述陶瓷组件被附接到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分。所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种静电卡盘，其包括：
陶瓷组件，其具有包括被配置成支撑衬底的区域的顶表面；
至少一个夹持电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料；
主射频(RF)功率输送电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料，并且其中所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域；
由导电材料形成的下支撑结构，所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状，所述陶瓷组件被固定到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分；和
多个RF功率输送连接模块，其以基本均匀的方式围绕所述陶瓷组件的周边分布，所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径，
其中所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
2.根据条款1所述的静电卡盘，其中所述多个RF功率输送连接模块中的每一个包括在所述下支撑结构和所述陶瓷组件内的暴露的嵌入式导电段之间延伸的第一电连接件，其中所述暴露的嵌入式导电段的一部分在所述陶瓷组件的底部暴露，并且其中所述多个RF功率输送连接模块中的每一个包括在所述暴露的嵌入式导电段穿过所述陶瓷组件到所述主RF功率输送电极之间延伸的第二电连接件。
3.根据条款2所述的静电卡盘，其中，所述第一电连接件包括靠压在所述暴露的嵌入式导电段的暴露部分上的导电引脚，其中所述导电引脚电连接到所述下支撑结构以使得RF信号能从所述下支撑结构传输到所述导电引脚。
4.根据条款3所述的静电卡盘，其中所述导电引脚被配置为传输高达30安培的电流。
5.根据条款2所述的静电卡盘，其中所述第二电连接件包括在所述陶瓷组件内的一个或多个内部嵌入式导电段，其中所述一个或多个内部嵌入式导电段中的每一个基本平行于所述主RF功率输送电极定位，并且其中所述第二电连接件包括一个或多个竖直导电结构，所述竖直导电结构被定位成将所述一个或多个内部嵌入式导电段彼此电连接并且电连接到所述暴露的嵌入式导电段以及电连接到所述主RF功率输送电极。
6.根据条款5所述的静电卡盘，其中所述竖直导电结构中的至少一个在所述暴露的嵌入式导电段和所述内部嵌入式导电段中的最低的一个之间延伸穿过所述陶瓷组件，并且其中所述竖直导电结构中的至少一个在所述内部嵌入式导电段中的最高的一个和所述主RF功率输送电极之间延伸穿过所述陶瓷组件，并且其中当存在所述内部嵌入式导电段中的竖直相邻的每一成组的两个所述内部嵌入式导电段时所述竖直导电结构中的至少一个在该两个所述内部嵌入式导电段之间延伸穿过所述陶瓷组件。
7.根据条款5所述的静电卡盘，其中所述竖直导电结构中的至少四个在所述暴露的嵌入式导电段和所述内部嵌入式导电段中的最低的一个之间延伸穿过所述陶瓷组件，并且其中所述竖直导电结构中的至少四个在内部嵌入式导电段中的最高的一个和所述主RF功率输送电极之间延伸穿过所述陶瓷组件，并且其中当存在所述内部嵌入式导电段中的竖直相邻的每一成组的两个所述内部嵌入式导电段时所述竖直导电结构中的至少四个在该两个所述内部嵌入式导电段之间延伸穿过所述陶瓷组件。
8.根据条款2所述的静电卡盘，其中所述多个RF功率输送连接模块包括定位于所述陶瓷组件外周附近的八个RF功率输送连接模块，所述八个RF功率输送连接模块中的每一个与所述八个RF功率输出连接模块中的每个相邻的一个分离约45度的角度，该角度是围绕所述陶瓷组件的垂直于所述陶瓷组件的所述顶表面延伸的中心线测得的。
9.根据条款1所述的静电卡盘，其中所述主RF功率输送电极形成为盘形构件。
10.根据条款1所述的静电卡盘，其中所述主RF功率输送电极围绕所述陶瓷组件的垂直于所述陶瓷组件的所述顶表面延伸的中心线以径向对称的方式分区，所述主RF功率输送电极的每个区与所述主RF功率输送电极的相邻区分离，并且所述主RF功率输送电极的每个区被连接以从所述多个RF功率输送连接模块中的相应一个接收RF功率。
11.根据条款1所述的静电卡盘，其还包括：
周边RF功率输送电极，其形成在所述陶瓷组件内，在所述主RF功率输送电极下方的在所述陶瓷组件内的竖直位置处，所述周边RF功率输送电极具有由顶表面、底表面、内边缘、和外边缘限定的环形形状，所述周边RF功率输送电极的所述顶表面和底表面基本上平行于所述主RF功率输送电极定向，所述周边RF功率输送电极的所述内边缘定位成比所述主RF功率输送电极的外边缘径向地较靠近所述陶瓷组件的中心线，其中所述陶瓷组件的所述中心线垂直于所述陶瓷组件的所述顶表面延伸，并且其中所述周边RF功率输送电极的所述外边缘定位成比所述主RF功率输送电极的所述外边缘较远离所述陶瓷组件的所述中心线。
12.根据条款11所述的静电卡盘，其中所述多个RF功率输送连接模块中的每一个包括在所述下支撑结构和位于所述陶瓷组件内的暴露的嵌入式导电段之间延伸的第一电连接件，其中所述暴露的嵌入式导电段的一部分在所述陶瓷组件的底部暴露，并且
其中所述多个RF功率输送连接模块中的每一个包括在所述暴露的嵌入式导电段穿过所述陶瓷组件到所述主RF功率输送电极之间延伸的第二电连接件，其中所述第二电连接件包括穿过所述陶瓷组件从所述暴露的嵌入式导电段延伸到所述周边RF功率输送电极的下电连接件，以及穿过所述陶瓷组件从所述周边RF功率输送电极延伸到所述主RF功率输送电极的上电连接件。
13.根据条款12所述的静电卡盘，其中所述陶瓷组件包括中心区域和外周区域，所述中心区域包括被配置为支撑所述衬底的区域，所述外周区域被配置为围绕所述中心区域，所述陶瓷组件具有底表面，所述底表面以基本均匀的平坦方式跨所述中心区域和所述外周区域延伸，所述中心区域具有垂直于所述陶瓷组件的所述底表面测得的第一总厚度，所述外周区域具有垂直于所述陶瓷组件的所述底表面测得的第二总厚度，其中所述第二总厚度小于所述第一总厚度，其中所述主RF功率输送电极的整体位于所述中心区域内，并且其中所述外周区域包括所述周边RF功率输送电极的一部分。
14.根据条款1所述的静电卡盘，其中所述陶瓷组件的介于所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的顶表面之间的基本上不含其他导电材料的区域对应于所述陶瓷组件的介于所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的不包括导电材料的区域，或对应于所述陶瓷组件的介于所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的包括不干扰RF信号的传输的稀疏分布的导电材料的区域，或对应于所述陶瓷组件的介于所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的包括一些与其他周围导电材料电隔离的导电材料的区域，或者对应于所述陶瓷组件的介于所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的包括厚度小到不足以屏蔽RF信号的导电材料的区域，并且
其中所述陶瓷组件的介于所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的基本上不含其他导电材料的区域对应于所述陶瓷组件的介于所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的不包括导电材料的区域，或对应于所述陶瓷组件的介于所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的包括不干扰RF信号的传输的稀疏分布的导电材料的区域，或对应于所述陶瓷组件的介于所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的包括一些与其他周围导电材料电隔离的导电材料的区域，或者对应于所述陶瓷组件的介于所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的包括厚度小到不足以屏蔽RF信号的导电材料的区域。
15.根据条款1所述的静电卡盘，其中所述下支撑结构包括上凸缘结构，其中所述下支撑结构的所述环形壁构件的所述顶表面与所述上凸缘结构的顶表面是共面的。
16.根据条款15所述的静电卡盘，其中所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置为物理地接触所述下支撑结构的所述上凸缘结构。
17.一种用于等离子体处理的系统，其包括：
处理室；
位于所述处理室内的静电卡盘，所述静电卡盘包括，
陶瓷组件，其具有包括被配置成支撑衬底的区域的顶表面；
至少一个夹持电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料；
主射频(RF)功率输送电极，其沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极的竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料，并且其中所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域；
由导电材料形成的下支撑结构，所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状，所述陶瓷组件被固定到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分；和
多个RF功率输送连接模块，其以基本均匀的方式围绕所述陶瓷组件的周边分布，所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径，以及
RF电源，其被连接以将RF功率传输到所述静电卡盘的所述下支撑结构，
其中所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
18.根据条款17所述的等离子体处理系统，其还包括：
第一电压传感器，其被连接以测量所述主RF功率输送电极上的电压；
第二电压传感器，其被连接以测量所述至少一个夹持电极上的电压；以及
RF控制模块，其被配置为使用在所述主RF功率输送电极上的测得的电压和在所述至少一个夹持电极上的测得的电压以及在所述主RF功率输送电极与所述至少一个夹持电极之间的电容来确定从所述主RF功率输送电极传输穿过所述静电卡盘的所述陶瓷组件的所述顶表面的RF电流的量。
19.根据条款17所述的用于等离子体处理的系统，其中所述RF控制模块还被配置为基于所确定的所述从所述主RF功率输送电极传输穿过所述静电卡盘的所述陶瓷组件的所述顶表面的RF电流的量来控制所述RF电源，以便输送规定的RF电流量穿过所述静电卡盘的所述陶瓷组件的所述顶表面。
20.一种用于制造静电卡盘的方法，其包括：
形成具有顶表面的陶瓷组件，所述顶表面包括被配置成支撑衬底的区域；
其中形成所述陶瓷组件包括将所述陶瓷组件中的至少一个夹持电极沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述至少一个夹持电极和所述陶瓷组件的所述顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料；
其中形成所述陶瓷组件包括将主射频(RF)功率输送电极沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极的竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在所述主RF功率输送电极和所述至少一个夹持电极之间的区域基本上不含其他导电材料，其中所述主RF功率输送电极被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底的所述区域下方的区域；
其中形成所述陶瓷组件包括将多个RF功率输送连接模块以基本均匀分布的方式围绕所述陶瓷组件的周边定位，所述多个RF功率输送连接模块中的每一个被配置成在其各自的位置形成从下支撑结构到所述主RF功率输送电极的电连接件以在其各自的位置形成从所述下支撑结构到所述主RF功率输送电极的RF功率传输路径，以及
将所述陶瓷组件附接到所述下支撑结构，所述下支撑结构由导电材料形成，所述下支撑结构具有由底板构件和从所述底板构件向上延伸的环形壁构件形成的碗形状，所述陶瓷组件被附接到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构的所述环形壁构件的顶表面支撑，其中所述下支撑结构的内部区域暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分；
其中所述下支撑结构、所述多个RF功率输送连接模块和所述主RF功率输送电极一起形成法拉第笼，以围绕所述静电卡盘的内部区域引导RF功率传输。
附图说明
图1根据本发明的一些实施方式示出了包括等离子体处理室的用于等离子体处理的系统。
图2A根据本发明的一些实施方式示出了被配置为包括一个或多个夹持电极、主RF功率输送电极和一个或多个电阻加热器的静电卡盘的陶瓷材料。
图2B根据本发明的一些实施方式示出了图2A的具有由粗实线表示的RF信号传输路径的配置。
图3A根据本发明的一些实施方式示出了对应于图2A所示的视线A-A的静电卡盘的水平横截面图，其延伸穿过在主RF功率输送电极和多个RF功率输送连接模块之间的界面。
图3B根据本发明的一些实施方式示出了图3A的主RF功率输送电极的修改版本，其中主RF功率输送电极围绕静电卡盘的中心线以径向对称的方式被中断。
图3C根据本发明的一些实施方式示出了图3A的主RF功率输送电极的修改版本，其中主RF功率输送电极围绕静电卡盘的中心线以径向对称的方式分区。
图4根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块中的一个的竖直横截面图。
图5根据本发明的一些实施方式示出了在相邻的成组的两个内部嵌入式导电段之间以冗余方式使用四个竖直导电结构的示例。
图6A根据本发明的一些实施方式示出了由具有台阶式构造的陶瓷材料形成的静电卡盘。
图6B根据本发明的一些实施方式示出了静电卡盘的顶视图。
图6C根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块中的一个的竖直横截面图。
图6D根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块中的一个的竖直横截面图，其中第一电连接件与下支撑结构电隔离，使得可以将独立受控的RF信号分别传输到多个的RF功率输送连接模块和下支撑结构。
图7根据本发明的一些实施方式示出了用于确定等离子体处理操作中的RF电流传输的方法的流程图。
图8根据本发明的一些实施方式示出了用于制造静电卡盘的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。在其他情况下，未详细描述公知的处理操作，以免不必要地使本发明难以理解。
图1根据本发明的一些实施方式示出了包括等离子体处理室100的等离子体处理系统。等离子体处理室100包括由一个或多个侧壁101A、顶部结构101B和底部结构101C限定的外部结构101。在一些实施方式中，等离子体处理室100的外部结构101可以由导电材料制成并且具有与参考接地电位连接的电连接件。在一些实施方式中，等离子体处理室100可以包括可封闭的入口通道103，衬底105可以通过该入口通道103插入等离子体处理室100中并从其移除。在其他实施方式中，处理室100的上部可以被配置为与处理室100的下部分离，以能够插入和移除衬底105。
等离子体处理室包括设置在下支撑结构109上的静电卡盘107。静电卡盘107形成为陶瓷组件。在一些实施方式中，静电卡盘107包括以堆叠和共烧方式组装的多层陶瓷材料和其他内部材料。下支撑结构109由导电材料形成，并且具有由底板构件109B和从底板构件109B向上延伸的环状壁构件109C形成的碗形状。静电卡盘107的陶瓷组件被固定到下支撑结构109，使得静电卡盘107的陶瓷组件的底表面的外周区域被下支撑结构109的环形壁构件109C的顶表面支撑，而下支撑结构109的内部区域暴露于静电卡盘107的陶瓷组件的底表面的一部分。
在一些实施方式中，下支撑结构109包括被配置成在静电卡盘107的下表面的外周处支撑静电卡盘107的上凸缘结构109A。在一些实施方式中，下支撑结构109及其上凸缘结构109A由铝形成。然而，在其他实施方式中，下支撑结构109及其上凸缘结构109A可以由其他材料或材料的组合形成，只要它们提供足够的导电性、导热性和机械强度以支持静电卡盘的操作即可。静电卡盘107的顶表面包括在处理期间被配置为支撑衬底105的区域。在一些实施方式中，静电卡盘107的顶表面由称为台面结构的多个凸起结构的共平面顶表面形成。在衬底105被支撑在台面结构的顶表面上的情况下，台面结构的侧面之间的区域使得流体(例如氦气)能流到衬底105的背面，以使得能对衬底105提供增强的温度控制。
等离子体处理室100还包括设置在静电卡盘107上的顶部电极117，使得在静电卡盘107和顶部电极117之间存在等离子体处理区域119。在一些实施方式中，顶部电极117电气连接到参考地电位125。处理气体供应管线121被垂直设置以将处理气体从处理气体源123提供至等离子体处理区域119。在一些实施方式中，处理气体供应管线121被配置为简单地将处理气体分配在等离子体处理室100内的一个或多个位置处。在一些实施方式中，顶部电极117被定义为喷头电极，该喷头电极包括通向多个分配端口的多个内部流动通道，处理气体供应管线121垂直连接到喷头电极的输入，使得处理气体可以通过多个内部流动通道流动到多个分配端口并以分布式方式进入等离子体处理区域119。
RF电源129被连接以通过匹配模块131向连接件127提供RF信号，连接件127被配置为将所提供的RF信号传送到下支撑结构109。在操作期间，使处理气体流动进入等离子体处理区域119内，并将RF信号提供给下支撑结构109。RF信号被从下支撑结构109传输穿过静电卡盘107，并穿过等离子体处理区域119到达上电极117。RF信号将等离子体处理区域119内的处理气体转变成暴露于衬底105的等离子体133，由此等离子体133的反应性成分(诸如离子和/或自由基)操作以改变衬底105的暴露部分。在一些实施方式中，处理室100内的气体从等离子体处理区域119穿过侧通风口135流到排放口137，排放口137被垂直设置穿过连接件138到达被配置成从处理室100的内部体积抽取流体的排气模块139。
应当理解，为了便于描述，等离子体处理室100以简化的方式呈现在本文中。实际上，等离子体处理室100是包括本文未描述的许多部件的复杂系统。然而，对于本说明书应该理解的是，等离子体处理室100被连接以在精密受控的条件下接收受控的一种或多种处理气体组合物流，并且包括用于保持衬底105的静电卡盘107，其中连接静电卡盘107以将RF信号传输到等离子体处理区域119，以将一种或多种处理气体组合物转换成等离子体133，以使得能够以指定的方式处理衬底105和/或以RF偏置覆盖静电卡盘107的等离子体处理区域119内的等离子体133。可以通过等离子体处理室100进行的等离子体处理操作的实例包括蚀刻操作、沉积操作和灰化操作等。
等离子体处理室100是使用静电卡盘107的电容耦合等离子体(CCP)处理室类型的示例。然而，应当理解，静电卡盘107可以用于其他类型的诸如电感耦合等离子体(ICP)处理室和变压器耦合等离子体(TCP)处理室之类的等离子体处理室，其中RF信号可以从静电卡盘107传输到由静电卡盘107保持的衬底上方的等离子体处理区域。本文的公开主要涉及静电卡盘107的设计和操作的改进。因此，应当理解，本文公开的静电卡盘107的各种示例性实施方式可以与基本上任何类型的等离子体处理室一起使用，其中图1的等离子体处理室100提供了用于讨论目的的示例。
在一示例性实施方式中，如本文所使用的术语衬底105是指半导体晶片。然而，应当理解，在其他实施方式中，如本文所使用的术语衬底105可以指由蓝宝石、GaN、GaAs或SiC或其他衬底材料形成的衬底，并且可以包括玻璃面板/衬底、金属箔、金属片、聚合物材料等。而且，在各种实施方式中，如本文所提及的衬底105在形式、形状和/或尺寸方面可以变化。例如，在一些实施方式中，如本文所提及的衬底105可对应于200mm(毫米)的半导体晶片、300mm的半导体晶片或450mm的半导体晶片。此外，在一些实施方式中，如本文所提及的衬底105可以对应于非圆形衬底，例如用于平板显示器的矩形衬底等，以及其他形状。
图2A根据本发明的一些实施方式示出了被配置为包括一个或多个夹持电极201、主RF功率输送电极203和一个或多个电阻加热器205的静电卡盘107的陶瓷材料。在一些实施方式中，夹持电极201可以是用于产生用于将衬底105保持在静电卡盘107的顶表面上的电场的单个电极。在一些实施方式中，夹持电极201可以包括配置用于双极性操作的两个单独的夹持电极，其中在两个分离的夹持电极之间施加差分电压以产生用于将衬底105保持在静电卡盘107的顶表面上的电场。在多种实施方式中，两个分离的夹持电极可以被几何地交叉或交错以能够实现双极性操作。在一些实施方式中，夹持电极201可以包括被连接以便以多相方式操作的三个或更多个分离的夹持电极。夹持电极201中的每一个通过连接件134连接到直流电压源132。在一些实施方式中，一个或多个电容器136可以电连接在夹持电极201和下支撑结构109之间，以使得能够对RF信号进行滤波。直流电压源132被配置为控制存在于夹持电极201上的电压。在夹持电极201包括多个分离的夹持电极的实施方式中，多个分离的夹持电极中的每一个连接到DC电压源132(或分别连接到分离的DC电压源132)，使得其电压和/或相位相对于其他夹持电极201以独立的方式被控制。
在一些实施方式中，周边密封件207设置在静电卡盘107的底表面和下支撑结构109的顶表面之间。周边密封件207被配置成防止等离子体133成分和/或工艺副产物材料进入下支撑结构109内的区域。
在多种实施方式中，静电卡盘107可以被配置为包括各种冷却机构、加热机构、夹持机构、偏置电极、衬底升降销和传感器，其中传感器可以对温度、压力、电压和/或电流等等参数进行测量。例如，静电卡盘107的陶瓷可以被配置成包括多个冷却通道211，冷却流体可以流动通过冷却通道211。此外，静电卡盘107的陶瓷可以包括流体流动通道的布置，背面气体可以流动通过该流体流动通道的布置并分配到衬底105下面的台面结构之间的区域中。应当理解，下支撑结构109可以被配置为保持用于静电卡盘107的内部部件的各种电路、管道、控制部件和支撑部件，例如用于电阻加热器205、背面气体输送系统、衬底升降销、夹持电极201、冷却通道211、传感器等的各种电路、管道、控制部件和支撑部件。
为了讨论的目的，考虑没有主RF功率输送电极203的静电卡盘107的实施方式。在该实施方式中，对于高频RF功率应用，例如约1MHz和更大的RF频率，可以依赖于夹持电极201将RF信号分配到等离子体处理区域119。例如，在一些情况下，RF信号可以施加到下支撑结构109，依赖于RF信号的电容耦合穿过静电卡盘107到达夹持电极201并且最终到达等离子体处理区域119。然而，存在与传输RF信号穿过静电卡盘107的内部有关的困难。例如，在传输RF信号穿过静电卡盘107的内部的情况下，存在激励静电卡盘107的各种内部区域内的不期望(寄生)的等离子体的可能性，这可能导致损坏衬底和/或使衬底脱离卡盘。另外，通过静电卡盘107的内部传输的RF信号可以耦合通过电阻加热器205的元件，这可能导致到达等离子体处理区域119的RF电流分布的不均匀性，进而不利地影响工艺均匀性，例如蚀刻均匀性和关键尺寸均匀性。此外，传输穿过静电卡盘107的内部的RF信号可能损坏其中的各种电路，诸如损坏电阻加热器205的驱动电路以及其他电路。而且，在低频RF功率应用下，例如在小于约1MHz的RF频率下，静电卡盘107对于RF信号作为高阻抗绝缘体出现。因此，在较低频率的RF功率应用中，在不包含平行耦合机构(例如外部电容)的情况下，难以依靠低频RF信号从下支撑结构109传输穿过静电卡盘107的陶瓷到达等离子体处理区域119。
在静电卡盘107内存在主RF功率输送电极203的情况下，不需要将RF信号传输穿过静电卡盘107的有问题的内部区域，并且不需要电连接夹持电极201来用于直接RF功率传输。主RF功率输送电极203使得能够在较低和较高RF信号频率的广谱范围内将RF信号安全且可靠地传输到等离子体处理区域119。
再参考图2A，主RF功率输送电极203以基本上平行于静电卡盘107的顶表面的方位定位在静电卡盘107的陶瓷内，并且在夹持电极的竖直下方的位置，使得静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的区域基本上不含其他导电材料。此外，主RF功率输送电极203被配置为水平延伸穿过静电卡盘107的陶瓷，以至少跨越在静电卡盘107的顶表面的被配置为支撑衬底105的区域下方的区域。主RF功率输送电极203放置在静电卡盘107的顶部附近以优化无功电容。还应注意的是，在图2A的静电卡盘107的配置中，夹持电极201以基本上平行于静电卡盘107的顶表面的方位定位在静电卡盘107的陶瓷内，并且在静电卡盘107的陶瓷内的上部位置，使得静电卡盘107的在夹持电极201和静电卡盘107的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料。如图2A所示，主RF功率输送电极203应位于夹持电极201的下方，使得从夹持电极201发出的电场不受主RF功率输送电极203的干扰。
在一些实施方式中，静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域不包括导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括不干扰RF信号的传输的稀疏分布的导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括与其他周围导电材料电隔离的一些导电材料，即电悬浮的导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括厚度足够小以至不屏蔽RF信号的导电材料。
在一些实施方式中，静电卡盘107的在夹持电极201和静电卡盘107的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域不包括导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在夹持电极201和静电卡盘107的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括不干扰RF信号的传输的稀疏分布的导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在夹持电极201和静电卡盘107的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括与其他周围导电材料电隔离的一些导电材料，即电悬浮的导电材料。在一些实施方式中，静电卡盘107的在夹持电极201和静电卡盘107的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料对应于该区域包括厚度足够小以至不屏蔽RF信号的导电材料。
在一些实施方式中，主RF功率输送电极203被构造为由导电材料形成的基本上实心的盘形的构件，但有各种通孔以适应穿透结构，例如穿透衬底升降销、用于夹持电极201的电连接件、气体流动通道等。此外，在一些实施方式中，主RF功率输送电极203被配置成为由导电材料形成的网格片。在多种实施方式中，主RF功率输送电极203由钼、钽、钨、钯、钌、铂等形成。然而，应当理解，主RF功率输送电极203可以由基本上任何导电材料形成，只要主RF功率输送电极203能够用作所需频率的RF信号的导体并且满足与制造和操作相关的机械和热要求。在一些实施方式中，主RF功率输送电极203的厚度是用于在所施加的RF信号频率下的RF信号传输的趋肤深度的约2-3倍。举例而言，用于在所施加的13.56MHz的RF信号频率下的RF信号传输的趋肤深度为约0.0007英寸。举另一示例而言，用于在所施加的400kHz的RF信号频率下的RF信号传输的趋肤深度为约0.004英寸。在一些实施方式中，主RF功率输送电极203的厚度在从约0.005英寸至约0.015英寸的范围内。然而，应当理解，在其他实施方式中，主RF功率输送电极203的厚度可以小于0.005英寸或大于0.015英寸。此外，在一些实施方式中，主RF功率输送电极203通过在制造静电卡盘107期间施加(例如层压、共烧等)金属箔来形成。并且在一些实施方式中，在制造静电卡盘107期间，主RF功率输送电极203使用丝网印刷工艺形成，在丝网印刷工艺中墨被配制成包含形成主RF功率输送电极203的金属材料。然而，应当理解，在其他实施方式中，可以使用不同的方法和技术来形成主RF功率输送电极203。
为了使主RF功率输送电极203和下支撑结构109能电连接，将多个RF功率输送连接模块209以基本均匀的方式围绕静电卡盘107的周边分布，多个RF功率输送连接模块209中的每一个为下支撑结构109和主RF功率输送电极203之间的RF信号提供低阻抗传输路径。多个RF功率输送连接模块209中的每一个被配置为在其相应位置处形成从下支撑结构109(更具体地，从下支撑结构109的上凸缘109A)到主RF功率输送电极203的电连接件，以在其相应位置处形成从下支撑结构109到主RF功率输送电极203的RF功率传输路径。
图3A根据本发明的一些实施方式示出了静电卡盘107的水平横截面视图，其延伸穿过主RF功率输送电极203和多个RF功率输送连接模块209之间的界面，对应于图2A所示的视图A-A。在图3A的示例中，围绕静电卡盘107的外周沿着圆周221以基本均匀的方式分布有八个RF功率输送连接模块209，八个RF功率输送连接模块209中的每一个与八个RF功率输出连接模块209中的每相邻的一个分离约45度的角度，该角度是围绕垂直于静电卡盘107的顶表面延伸的静电卡盘107的中心线202测得的。在其他实施方式中，可以使用多于或少于八个的RF功率输送连接模块209。例如，另一个示例实施方式可以包括多达1000个RF功率输送连接模块209。
此外，对于一些高频应用，例如60MHz或更大，出于均匀性原因，可能期望主RF功率输送电极203具有诸如花瓣之类的分区的形状。图3B根据本发明的一些实施方式示出了图3A的主RF功率输送电极203的修改版本，其中主RF功率输送电极203围绕静电卡盘107的中心线202以径向对称的方式被中断(interrupt)。在图3B的示例实施方式中，间隙309将主RF功率输送电极203的每个区域301-308与主RF功率输送电极203的相邻区域301-308分离，并且主RF功率输送电极203的每个区域301-308在静电卡盘107的中心线202附近连接在一起。另外，主RF功率输送电极203的每个区域301-308被连接以分别通过多个RF功率输送连接模块209A-209H中的相应的一个从下支撑结构109接收RF功率。
图3C根据本发明的一些实施方式示出了图3A的主RF功率输送电极203的修改版本，其中围绕静电卡盘107的中心线202以径向对称的方式将主RF功率输送电极203分区。在图3C的示例性实施方式中，主RF功率输送电极203的每个区311-318与主RF功率输送电极203的相邻区311-318分离。此外，主RF功率输送电极203的每个区311-318被连接以分别通过多个RF功率输送连接模块209A-209H中的相应一个从下支撑结构109接收RF功率。在一些实施方式中，多个RF功率输送连接模块209A-209H中的每一个可以被连接以接收单独受控的RF信号，使得可以独立地控制通过主RF功率输送电极203的每个区311-318进行的RF信号传输。
为了使RF信号能够从下支撑结构109均匀传输到主RF功率输送电极203，多个RF功率输送连接模块209可以围绕静电卡盘107的中心线202以基本均匀的方式分布。然而，可以对多个RF功率输送连接模块209的位置进行一些调整，以便适应它们围绕静电卡盘107内的其他结构和/或通道的放置。在一些实施方式中，多个RF功率输送连接模块209可以被定义为在下支撑结构109和主RF功率输送电极203之间提供直接电连接的无源连接。然而，在其他实施方式中，多个RF功率输送连接模块209中的一些或全部可以被定义为控制从下支撑结构109传输到主RF功率输送电极203的RF信号的幅值和/或频率。此外，在一些实施方式中，多个RF功率输送连接模块209中的各个RF功率输送连接模块209可以被配置为实时地控制通过其传输的RF信号的幅值和/或频率。
应当理解，下支撑结构109、多个RF功率输送连接模块209和主RF功率输送电极203一起形成法拉第笼，以围绕静电卡盘107的存在于主RF功率输送电极203下方并且在圆周221内的内部体积引导RF功率传输，多个RF功率输送连接模块209沿着圆周221定位。图2B根据本发明的一些实施方式示出了图2A的配置，其具有由粗实线250表示的RF信号传输路径。RF信号从RF电源129穿过匹配模块131、通过连接件127传输到下支撑结构109。然后，RF信号绕着下支撑结构109的表面移动到下支撑结构的上凸缘109A。接着，RF信号沿着上凸缘109A的表面移动到多个RF功率输送连接模块209中的每一个，然后到主RF功率输送电极203。
通过将RF信号从下支撑结构109通过多个RF功率输送连接模块209传输到主RF功率输送电极203，静电卡盘107的内部体积基本上不受RF信号感应电场的影响。此外，RF信号滤波装置可以设置在多个位置处，在这些位置处，多个RF功率输送连接模块209和其他有意的(intentional)RF导体穿过静电卡盘107内的其他导电部件，其中期望的是，其他导电部件不传导信号。以这种方式，由下支撑结构109、多个RF功率输送连接模块209和主RF功率输送电极203形成的法拉第笼以及各种RF滤波装置用于保护和屏蔽在静电卡盘107的内部内的电路和连接层不受RF场影响。此外，通过使RF信号感应电压在静电卡盘107内在主RF功率输送电极203处出现高位，在静电卡盘107内部内在地不经意地激励等离子体的可能性较小。因此，可以在静电卡盘107的内部体积内布置电子部件，例如加热器电路、传感器电路等，而不会使它们经受流经整个静电卡盘107结构的RF电流引起的不利影响。
此外，由下支撑结构109、多个RF功率输送连接模块209和主RF功率输送电极203形成的法拉第笼对于宽带RF信号频率提供了朝向衬底105的RF信号传输的改进的一致性，并且提供了朝向衬底105的RF信号传输的独立于静电卡盘107中的其他内部电路和相关联的变化的改进的一致性，从而提供从一个静电卡盘107到另一个静电卡盘107朝向衬底105的RF信号传输的改进的一致性。因此，由下支撑结构109、多个RF功率输送连接模块209和主RF功率输送电极203形成的法拉第笼使得能够以更均匀和一致的方式用多种RF信号频率和谐波操作不同的静电卡盘107。
此外，主RF功率输送电极203的靠近静电卡盘107的顶部的在夹持电极201正下方的定位使得较低的RF信号频率(例如400kHz、100kHz、55kHz等)能传输。此外，通过多个RF功率输送连接模块209将主RF功率输送电极203直接连接到下支撑结构109可使得能给较低的RF频率信号施以脉冲，这对于某些等离子体处理操作会是有用的。此外，在多个RF功率输送连接模块209被配置为传输较高的RF电流的情况下，可以以较低的RF信号频率将较高的RF电流传输穿过主RF功率输送电极203到达等离子体处理区域119。
图4根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块209中的一个的竖直横截面图。RF功率输送连接模块209包括在下支撑结构109的上凸缘109A和静电卡盘107内的暴露的嵌入式导电段403之间延伸的第一电连接件401。此外，RF功率输送连接模块209包括在暴露的嵌入式导电段403穿过静电卡盘107的陶瓷到主RF功率输送电极203之间延伸的第二电连接件405，以便在暴露的嵌入式导电段403和主RF功率输送电极203之间形成电连接。在一些实施方式中，暴露的嵌入式导电段403是平面形状的。在其他实施方式中，暴露的嵌入式导电段403是非平面形状的，例如是凸形的、凹形的、圆柱形的等等。暴露的嵌入式导电段403的部分403A暴露在静电卡盘107的底部并且被第一电连接件401的构件物理接触。在一些实施方式中，暴露的嵌入式导电段403可被电镀以实现与第一电连接件401的电连接。
第一电连接件401和第二电连接件405被配置为适应静电卡盘107的支撑/环绕/接合结构的热引起的膨胀和收缩。在一些实施方式中，第一电连接件401包括压靠在暴露的嵌入式导电段403的暴露部分403A上的导电引脚407。在一些实施方式中，第一电连接件401与下支撑结构109电短路。在其他实施方式中，第一电连接件401与下支撑结构109电隔离，但是被布置成使得RF信号将优先地从下支撑结构109传输穿过第一电连接件401。在一些实施方式中，如图4所示的实施方式中，导电引脚407电连接到下支撑结构109以使得能将RF信号从下支撑结构109传输到导电引脚407。具体而言，导电引脚407与其基部结构409设置成电连接，基部结构409进而被设置成与下支撑结构109电连接。在这种配置中，RF信号沿着下支撑结构109的外表面行进，穿过下支撑结构109的上凸缘109A，到达基部结构409，到达引脚407，直至到达暴露的嵌入式导电段403，并且穿过第二电连接件405到达主RF功率输送电极203。在一些实施方式中，导电引脚407包括弹簧，该弹簧被配置为使导电引脚407压靠到暴露的嵌入式导电段403的暴露部分403A上。此外，在一些实施方式中，导电引脚407被配置为传输高达30安培的RF电流。然而，应当理解，在其他实施方式中，根据将由静电卡盘107执行的处理，导电引脚407可以被配置为传输更高或更低量的RF电流。
另外，在一些实施方式中，代替使用导电引脚407，使用钎焊连接或焊接连接来形成下支撑结构109和暴露的嵌入式导电段403之间的连接。在一些实施方式中，无论第一电连接件401是使用导电引脚407，还是使用钎焊连接，还是使用焊接连接，还是使用例如RF导体之类的其他类型的连接件，第一电连接件401都被配置为使得在暴露的嵌入式导电段403和下支撑结构109之间的RF导体穿过的距离尽可能地小，以便使穿过第一电连接件401的电阻抗最小化。
在一些实施方式中，第二电连接件405包括在静电卡盘107的陶瓷内的一个或多个内部嵌入式导电段411。在一些实施方式中，每个内部嵌入式导电段411被定向成基本平行于主RF功率输送电极203。另外，第二电连接件405可以包括一个或多个竖直导电结构413，竖直导电结构413被定位成将内部嵌入式导电段411彼此电连接(在多个内部嵌入式导电段411的情况下)且将内部嵌入式导电段411电连接到暴露的嵌入式导电段403以及连接到主RF功率输送电极203。在一些实施方式中，竖直导电结构413中的至少一个延伸穿过静电卡盘107的在暴露的嵌入式导电段403和内部嵌入式导电段411中的最低的一个之间的陶瓷，并且竖直导电结构413中的至少一个延伸穿过静电卡盘107的在内部嵌入式导电段411中的最高一个和主RF功率输送电极203之间的陶瓷，并且当存在内部嵌入式导电段411中的每竖直相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411时竖直导电结构413中的至少一个延伸穿过静电卡盘107的在每竖直相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411之间的陶瓷。
应当理解，内部嵌入式导电段411的使用适用于以堆叠的方式制造静电卡盘107，竖直导电结构413用于连接到内部嵌入式导电段411。另外，应当理解，竖直导电结构413可以位于给定内部嵌入式导电段411的相对侧上的不同位置处。以这种方式，可以使RF功率输送连接模块209的第二电连接件405内的电连接件在不同的竖直位置和不同的水平位置。此外，竖直导电结构413可以以冗余方式设置在给定的RF功率输送连接模块209内。例如，在一些实施方式中，在给定的一个RF功率输送连接模块209中，至少四个竖直导电结构413在暴露的嵌入式导电段403和内部嵌入式导电段411中的最低的一个之间延伸穿过静电卡盘107，且至少四个竖直导电结构413在内部嵌入式导电段411中的最高一个和主RF功率输送电极203之间延伸穿过静电卡盘107，并且当存在内部嵌入式导电段411中的每竖直相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411时至少四个竖直导电结构413在该每竖直相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411之间延伸穿过静电卡盘107。
图5根据本发明的一些实施方式示出了在相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411之间以冗余的方式使用四个竖直导电结构413的示例。应当理解，图5的示例中的四个竖直导电结构413的描绘是通过示例提供的。在其他实施方式中，多个或少于四个竖直导电结构413可以设置在相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411之间。例如，图5示出了具有附加的竖直导电结构413A的选项。在多种实施方式中，设置在给定RF功率输送连接模块209中的在相邻的成组的两个内部嵌入式导电段411之间的竖直导电结构413的数量可以通过用于制造竖直导电结构413和/或内部嵌入式导电段411的材料的选择以及所选择的材料的电容来确定。
图6A根据本发明的一些实施方式示出了由陶瓷材料形成的具有台阶式构造的静电卡盘107A。图6B根据本发明的一些实施方式示出了静电卡盘107A的俯视图。静电卡盘107A包括中心区域601和外周区域603。中心区域601包括被配置成支撑衬底105的区域。外周区域603被配置成围绕中心区域601。静电卡盘107A具有以基本均匀的平坦方式跨中心区域601和外周区域603两者延伸的底表面。中心区域601具有垂直于静电卡盘107A的底表面测得的第一总厚度605。外周区域603具有垂直于静电卡盘107A的底表面测得的第二总厚度607。第二总厚度607小于第一总厚度605，从而在静电卡盘107A的外部径向外周处形成静电卡盘107A的台阶式构造。此外，主RF功率输送电极203的整体位于静电卡盘107A的中心区域601内，在夹持电极201正下方的位置处。并且，静电卡盘107A的外周区域603包括周边RF功率输送电极609的一部分。周边RF功率输送电极609还在主RF功率输送电极203的外部部分下方延伸到静电卡盘107A的中心区域601内。
周边RF功率输送电极609在静电卡盘107A内、在主RF功率输送电极203下面的竖直位置处形成。周边RF功率输送电极609具有由顶表面、底表面、内边缘609A和外边缘609B限定的环形形状。在一些实施方式中，周边RF功率输送电极609的顶表面和底表面被定向成基本上平行于主RF功率输送电极203。周边RF功率输送电极609的内边缘609A比主RF功率输送电极203的外边缘203A在径向上较靠近静电卡盘107A的中心线202定位，使得在主RF功率输送电极203和周边RF功率输送电极609之间存在重叠部分613。再次，静电卡盘107A的中心线202被视为在静电卡盘107A的顶表面的中心点处垂直于静电卡盘107A的顶表面延伸。周边RF功率输送电极609的外边缘609B比主RF功率输送电极203的外边缘203A离静电卡盘107A的中心线202较远定位。周边RF功率输送电极609径向向外延伸超过主RF功率输送电极203使得RF信号能在衬底105的径向周边周围的位置处传输，这可以用于在一些处理应用中改善衬底105的径向边缘处的处理性能。周边RF功率输送电极609提供延伸超过衬底105的外部径向周边的等离子体的RF耦合，以便改善衬底105的最外区域和边缘处的工艺性能。
为了使周边RF功率输送电极609和主RF功率输送电极203电连接到下支撑结构109，多个RF功率输送连接模块629以基本均匀的方式围绕静电卡盘107的周边分布，多个RF功率输送连接模块629中的每一个为下支撑结构109和周边RF功率输送电极609以及主RF功率输送电极203之间的RF信号提供低阻抗传输路径。多个RF功率输送连接模块629可以以与本文所讨论的关于多个RF功率输送连接模块209围绕静电卡盘107的周边分布的方式相同的方式围绕静电卡盘107A的周边分布。
图6C根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块629中的一个的竖直横截面图。在一些实施方式中，RF功率输送连接模块629中的每一个包括在下支撑结构109和静电卡盘107A内的暴露的嵌入式导电段403之间延伸的第一电连接件401，暴露的嵌入式导电段403的部分403A暴露在静电卡盘107A的底部。如先前关于图4所讨论的，在一些实施方式中，第一电连接件401可以由导电引脚407形成。替代地，在其他实施方式中，第一电连接件401可以通过在下支撑结构109和暴露的嵌入式导电段403之间延伸的钎焊或焊接连接件形成。
RF功率输送连接模块629中的每一个包括在暴露的嵌入式导电段403穿过静电卡盘107A到主RF功率输送电极203之间延伸的第二电连接件621。第二电连接件621包括从暴露的嵌入式导电段403穿过静电卡盘107A延伸到周边RF功率输送电极609的下电连接件623。第二电连接件621还包括从周边RF功率输送电极609穿过静电卡盘107A延伸到主RF功率输送电极203的上电连接件625。下电连接件623可以以与关于图4的第二电连接件405所讨论的方式类似的方式使用多个内部嵌入式导电段411和竖直导电结构413来形成。在图6C的示例中，一个内部嵌入式导电段411和两个竖直导电结构413用于形成从暴露的嵌入式导电段403延伸到周边RF功率输送电极609的下电连接件623。类似地，上电连接件625可以以与关于图4的第二电连接件405所讨论的方式类似的方式使用多个内部嵌入式导电段411和竖直导电结构413来形成。在图6C的示例中，三个内部嵌入式导电段411和四个竖直导电结构413用于形成从周边RF功率输送电极609延伸到主RF功率输送电极203的上电连接件625。
在诸如图6C所示的一些实施方式中，RF信号穿过周边RF功率输送电极609传输到主RF功率输送电极203。然而，在其他实施方式中，RF信号可以被首先传输到主RF功率输送电极203，然后穿过主RF功率输送电极203到达周边RF功率输送电极609。此外，在一些实施方式中，RF信号可以从下支撑结构109传输到周边RF功率输送电极609，而不必首先穿过主RF功率输送电极203，并且RF信号可以从下支撑结构109传输到主RF功率输送电极203，而不必首先穿过周边RF功率输送电极609。
此外，在一些实施方式中，周边RF功率输送电极609可以与主RF功率输送电极203电隔离，其中静电卡盘107A的陶瓷的一部分作为它们之间的绝缘体。在这些实施方式中，周边RF功率输送电极609和主RF功率输送电极203中的每一个可以独立地连接以直接从下支撑结构109接收RF信号。此外，在该配置中，在一些实施方式中，可以独立地控制通向周边RF功率输送电极609和主RF功率输送电极203中的每一个的RF信号传输路径，以便提供对输送到静电卡盘107A的外周的RF电流相对于输送到支撑在静电卡盘107A的中心区域601上的衬底105的RF电流的独立控制。因此，在多种实施方式中，具有周边RF功率输送电极609和主RF功率输送电极203两者将使得能在周边RF功率输送电极609处应用额外的RF信号频率，而不在主RF功率输送电极203处应用额外的RF信号频率，反之亦然，从而为衬底105边缘处理提供增加的操作灵活性。
图6D根据本发明的一些实施方式示出了穿过多个RF功率输送连接模块629中的一个的竖直横截面图，其中第一电连接件401与下支撑结构109电隔离，使得能够将独立受控的RF信号分别传输给多个RF功率输送连接模块629和下支撑结构109。在图6D的示例中，导电引脚407的基部结构409设置在诸如电介质套筒之类的电绝缘构件410内，使得基部结构409与下支撑结构109电隔离。导电引脚407的基部结构409通过适当的RF阻抗匹配电路连接到RF电源412。在这种配置中，由RF电源412产生的RF信号被传导到基部结构409，并且从基部结构409传导到导电引脚407，并且从导电引脚407传导到暴露的嵌入式导电段403，而没有穿过下支撑结构109传导。在一些实施方式中，RF电源412连接到RF控制模块165，使得从RF电源412传输到导电引脚407的基部结构409的RF信号被RF控制模块165控制。
参考图1，系统还可以包括被连接以测量主RF功率输送电极203上的电压(V1)的第一电压传感器161和被连接以测量夹持电极201上的电压(V2)的第二电压传感器163。第一电压传感器161和第二电压传感器163被定义和设置为与用于将RF信号从下支撑结构109输送到主RF功率输送电极203的连接件分离。第一电压传感器161和第二电压传感器163中的每一个被连接以将指示它们各自的测得的电压V1和V2的信号传输到RF控制模块165。RF控制模块165被配置为使用在主RF功率输送电极203a上测得的电压V1和在夹持电极201上测得的电压V2以及在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的电容C确定从主RF功率输送电极203传输穿过静电卡盘107的顶表面的RF电流的量。此外，在一些实施方式中，RF控制模块165被进一步配置成基于所确定的从主RF功率输送电极203传输穿过静电卡盘107的顶表面的RF电流的量将控制信号通过连接件166传输到RF电源129，以便以闭环反馈方式控制RF电源129，从而输送规定量的RF电流穿过静电卡盘107的顶表面。另外，在一些实施方式中，RF控制模块165还被配置成将控制信号穿过连接件166传输到RF电源129，以便以闭环反馈方式控制RF电源129，以控制存在于衬底105上的电压。另外，在一些实施方式中，RF控制模块165还被配置成将控制信号穿过连接件166传输到RF电源129，以便以闭环反馈方式控制RF电源129，以在考虑到相位的情况下控制被传输穿过静电卡盘107的顶表面的RF功率的量。
可以基于静电卡盘107的陶瓷材料的介电常数和主RF功率输送电极203以及夹持电极201的几何形状来测量或计算主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的电容(C)。然后，在确定了主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的电容(C)的情况下，静电卡盘107的在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的陶瓷材料的电抗(Xc)可以被确定为数量(2*π*f*C)的倒数，即Xc＝1/(2πfC)，其中频率f的单位为Hz，电容C的单位为法拉。然后，可以通过将主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的测得的电压差(|V1-V2|)除以所确定的静电卡盘107的陶瓷材料的电抗(Xc)来确定从主RF功率输送电极203传输到夹持电极201的实时RF电流(I)，即I＝(|V1-V2|)/Xc。实时RF电流(I)表示穿过衬底105流出到等离子体处理区域119中的RF电流。此外，应当理解，由于实时RF电流(I)基于在主RF功率输送电极203和夹持电极201测得的电压，因此等离子体处理室101内相对于静电卡盘107沿外周结构流动的寄生RF电流不会使实时RF电流(I)歪斜(skew)。另外，任何小的残留寄生电流损耗都可以通过校准和补偿来抵补(account for)。
相比之下，在参考接地电位125附近在下游测得的RF电流将包括流过等离子体处理区域119的RF电流和沿着室101内的外周结构流动的寄生RF电流。而且，对于低密度等离子体133，寄生RF电流在参考地电位125附近在下游测得的RF电流中将是主要的。因此，测量参考接地电位125附近的在下游的RF电流不能仅对流过等离子体处理区域119的RF电流提供可靠的测量，特别是在低密度等离子体133操作的情况下。然而，上述用于使用在主RF功率输送电极203上测得的电压V1和在夹持电极201上测得的电压V2以及在主RF功率输送电极203和夹持电极201之间的电容C以确定从主RF功率输送电极203传输穿过静电卡盘107的顶表面到达等离子体处理区域119内的RF电流的量的方法可用于代替在参考接地电位125附近在下游测量RF电流。
图7根据本发明的一些实施方式示出了用于在等离子体处理操作中确定RF电流传输的方法的流程图。该方法包括用于向静电卡盘(107/107A)内的主RF功率输送电极(203)传输RF功率的操作701。主RF功率输送电极(203)沿基本上平行于静电卡盘(107/107A)的顶表面的方向定位在静电卡盘(107/107A)的陶瓷内。静电卡盘(107/107A)的顶表面包括被配置成支撑衬底(105)的区域。主RF功率输送电极(203)位于静电卡盘(107/107A)内的夹持电极(201)的竖直下方的位置处，使得静电卡盘(107/107A)的在主RF功率输送电极(203)和夹持电极(201)之间的区域基本上不含其他导电材料。主RF功率输送电极(203)和夹持电极(201)中的每一个被配置成水平延伸穿过静电卡盘(107/107A)以至少跨越位于静电卡盘(107/107A)的被配置成支撑衬底(105)的区域下的区域。用于向静电卡盘(107/107A)内的主RF功率输送电极(203)传输RF功率的操作701可以包括将RF信号传输到静电卡盘(107/107A)的下支撑结构(109)，使得RF信号从下支撑结构(109)行进到围绕静电卡盘(107/107A)的周边以基本均匀的方式分布的多个RF功率输送连接模块(209/629)，并且使得RF信号穿过多个RF功率输送连接模块(209/629)中的每一个行进而在多个RF功率输送连接模块(209/629)的各个位置处到达主RF功率输送电极(203)。
该方法还包括用于确定主RF功率输送电极(203)和夹持电极(201)之间的电容(C)的操作703。该方法还包括用于测量在主RF功率输送电极(203)上的电压(V1)的操作705。该方法还包括用于测量在夹持电极(201)上的电压(V2)的操作707。该方法还包括操作709，操作709用于使用所述主RF功率输送电极(203)和所述夹持电极(201)之间的确定的电容(C)、在主RF功率输送电极(203)上的测得的电压(V1)和在夹持电极(201)上的测得的电压(V2)来确定从所述主RF功率输送电极(203)传输穿过所述静电卡盘(107/107A)的顶表面的RF电流(I)的量。用于确定从所述主RF功率输送电极(203)传输穿过所述静电卡盘(107/107A)的顶表面的RF电流(I)的量的操作709包括将主RF功率输送电极(203)上的测得的电压(V1)与夹持电极(201)上的测得的电压(V2)之间的差乘以主RF功率输送电极(203)和夹持电极(201)之间的确定的电容(C)。
通过将电压监视电路(例如与被连接以测量主RF功率输送电极203上的电压(V1)的第一电压传感器161以及被连接以测量夹持电极201上的电压(V2)的第二电压传感器163相关联的电压监视电路)靠近衬底105并入静电卡盘107/107A内，或通过将用于该目的的至少拾取(pick up)电极和连接件并入静电卡盘107/107A的结构内部，可以实现对从静电卡盘107/107A传输到等离子体处理区域119的RF电流的更准确的使用点(point-of-use)宽带测量。流入等离子体处理区域119的RF电流的使用点宽带测量可用于诊断、监控和/或控制目的。例如，流入等离子体处理区域119的RF电流的使用点宽带测量可以通过外部电路(诸如RF控制模块165内的外部电路)来处理，以实现对传输到等离子体处理区域119内的RF电流的控制策略，诸如实时闭环反馈控制。此外，利用对在使用点(即，靠近衬底105支撑区域)处的RF电压和RF电流的相位的足够精确的分辨率，在使用点处的传输的宽带RF功率可以被确定并且可选地用于控制目的。
通过测量静电卡盘107/107A内的至少两个位置(例如在主RF功率输送电极203上和夹持电极201上，靠近衬底105支撑位置)之间的电压差，以及通过获知该至少两个位置之间的阻抗(电抗)，可以确定在该至少两个位置之间流动的RF电流，而不需使用专门的电流测量硬件。而且，由于电压测量是在静电卡盘107/107A中靠近衬底105支撑位置的高位置进行的，所以所述电压测量对于流入由周围支撑结构所提供的平行杂散电容(例如通过周围的陶瓷隔离环等结构所提供的平行杂散电容)的寄生RF电流是相对地抗扰的。所述电压测量对这些寄生RF电流的相对抗扰性提供了显著的优点，即使用点宽度测得的从静电卡盘107/107A传输到等离子体处理区域119的RF电流基本上仅表示流到衬底105并流过衬底105的RF电流。然后，通过获知从静电卡盘107/107A流过衬底105到达等离子体处理区域119的RF电流，并且通过获知衬底105的电容，可以确定衬底105上的电压。并且，如前所述，RF控制模块165可以被操作以通过连接件166将控制信号传输到RF电源129，以便以闭环反馈方式控制RF电源129以控制衬底105上的一个或多个电压、传输穿过衬底105的RF电流以及传输穿过衬底105的RF功率。
图8根据本发明的一些实施方式示出了用于制造静电卡盘(107/107A)的方法的流程图。该方法包括用于形成静电卡盘(107/107A)的具有顶表面的陶瓷组件的操作801，该顶表面包括被配置成支撑衬底(105)的区域。操作801包括将一个或多个夹持电极(201)沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述陶瓷组件内的上部位置处，使得所述陶瓷组件的在所述夹持电极(201)和所述陶瓷组件的顶表面之间的区域基本上不含其他导电材料。操作801包括将主RF功率输送电极(203)沿基本上平行于所述陶瓷组件的所述顶表面的方位定位在所述陶瓷组件内并且在所述夹持电极(201)竖直下方的位置处，使得所述陶瓷组件的在主RF功率输送电极(203)和所述夹持电极(201)之间的区域基本上不含其他导电材料。所述主RF功率输送电极(203)被配置为水平延伸穿过所述陶瓷组件，以至少跨越在所述陶瓷组件的所述顶表面的被配置成支撑所述衬底(105)的所述区域下方的区域。所述操作801包括将多个RF功率输送连接模块(209/629)以基本均匀分布的方式围绕所述陶瓷组件的周边定位。所述多个RF功率输送连接模块(209/629)中的每一个被配置成在其各自的位置形成从所述下支撑结构(109)到所述主RF功率输送电极(203)的电连接以在其各自的位置形成从所述下支撑结构(109)到所述主RF功率输送电极(203)的RF功率传输路径。
该方法还包括用于将陶瓷组件附接到下支撑结构(109)的操作803。下支撑结构(109)由导电材料形成。下支撑结构(109)具有由底板构件(109B)以及从底板构件(109B)向上延伸的环形壁构件(109C)形成的碗形状。所述陶瓷组件附接到下支撑结构(109)，使得陶瓷组件的底表面的外周区域由下支撑结构(109)的环形壁构件(109C)的顶表面支撑，其中下支撑结构(109)的内部区域暴露于陶瓷组件的底表面的一部分。
如本文所讨论的，下支撑结构109、多个RF功率输送连接模块209/629和主RF功率输送电极203一起形成法拉第笼，以引导RF功率围绕静电卡盘107/107A的存在于静电卡盘107/107A的底表面和主RF功率输送电极203之间并且在围绕静电卡盘107/107A的圆周内的内部区域传输，所述多个RF功率输送连接模块209/629沿所述圆周定位。在这种法拉第笼用于围绕静电卡盘107/107A的内部区域传导RF电流的情况下，在静电卡盘107/107A的内部区域内的内部部件和电路被保护而免受RF引起的损坏。此外，法拉第笼式结构用于以均匀的方式将RF信号传送到静电卡盘107/107A的上部区域，这转化为在整个衬底105上的更均匀的等离子体密度。另外，因为主RF功率输送电极203位于法拉第笼式结构中在静电卡盘107/107A的顶表面附近，因此可以将低频RF信号(例如2MHz到400kHz或到400kHz以下)可靠地传送到等离子体处理区域119。并且由于低频RF信号围绕静电卡盘107/107A的内部区域传输，所以在静电卡盘107/107A的内部区域内的寄生放电的可能性明显降低。
尽管出于清楚理解的目的已经详细描述了前述发明，但是显而易见的是，在所附权利要求的范围内可以实施某些改变和修改。因此，本发明的实施方式被认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所描述的实施方式的范围和等同方案内进行修改。

Claims (22)

1.一种衬底支撑系统，其包括：
陶瓷组件，其具有顶表面和底表面，所述顶表面包括被配置成支撑衬底的区域；
至少一个夹持电极，其定位在所述陶瓷组件内；
主射频(RF)功率输送电极，其定位在所述陶瓷组件内并且在所述至少一个夹持电极竖直下方的位置处；
由导电材料形成的下支撑结构，所述陶瓷组件被固定到所述下支撑结构，使得所述陶瓷组件的底表面的外周区域由所述下支撑结构支撑，所述下支撑结构包括暴露于所述陶瓷组件的所述底表面的一部分的中空的内部区域；和
在所述下支撑结构和所述主RF功率输送电极之间建立的多个电连接件，所述多个电连接件中的每个延伸穿过所述陶瓷组件的相应部分。
2.根据权利要求1所述的衬底支撑系统，其中所述多个电连接分布在所述陶瓷组件的外周区域内。
3.根据权利要求1所述的衬底支撑系统，其中，所述多个电连接件以相对于垂直于所述陶瓷构件的所述表顶面延伸的所述陶瓷构件的中心线沿方位角测量的基本等间隔的方式定位。
4.根据权利要求1所述的衬底支撑系统，其中，所述多个电连接件中的每一个包括从所述陶瓷组件的所述底表面可接近的相应的暴露的嵌入式导电结构。
5.根据权利要求4所述的衬底支撑系统，其中，所述多个电连接件中的每一个包括与所述相应的暴露的嵌入式导电结构物理接触并且与所述下支撑结构电连接的相应的导电销。
6.根据权利要求5所述的衬底支撑系统，其中，所述相应的导电销包括弹簧，所述弹簧配置成将所述相应的导电销压在所述相应的暴露的嵌入式导电结构上。
7.根据权利要求4所述的衬底支撑系统，其中，所述多个电连接件中的每一个包括在所述相应的暴露的嵌入式导电结构和所述下支撑结构之间钎焊连接或焊接连接。
8.根据权利要求4所述的衬底支撑系统，其中，所述多个电连接件中的每一个包括相应的内部嵌入式导电段和相应的第一内部电连接和相应的第二内部电连接，所述相应的内部嵌入式导电段位于在所述陶瓷组件内的所述相应的暴露的嵌入式导电结构和所述主射频功率输送电极之间的垂直位置，所述相应的第一内部电连接将所述相应的暴露的嵌入式导电结构电连接到所述相应的内部嵌入式导电段，所述相应的第二内部电连接将所述相应的内部嵌入式导电段电连接到所述主RF功率输送电极。
9.根据权利要求8所述的衬底支撑系统，其中所述第一内部电连接包括一个或多个竖直导电结构，并且所述第二内部电连接包括一个或多个垂直导电结构。
10.根据权利要求9所述的衬底支撑系统，还包括：
一个或多个电阻加热器，其位于所述陶瓷组件内，在所述主射频功率输送电极下方的垂直位置，所述相应的内部嵌入式导电段位于与所述一个或多个电阻加热器相同的垂直位置。
11.根据权利要求10所述的衬底支撑系统，其中，相对于垂直于所述陶瓷组件的所述顶表面延伸的所述陶瓷组件的中心线，所述多个电连接件在所述一个或多个电阻加热器的径向外侧的各自位置处延伸穿过所述陶瓷组件。
12.一种静电卡盘的陶瓷组件，其包括：
陶瓷构件，其具有顶表面和底表面，所述顶表面包括配置成支撑衬底的区域；
位于所述陶瓷构件内的至少一个夹持电极；
第一射频(RF)功率输送电极，其位于所述陶瓷构件内的垂直于所述至少一个夹持电极下方的位置；
多个暴露的嵌入式导电段，其以分布的方式定位在所述陶瓷构件的外周区域内，其中每个暴露的嵌入式导电段的一部分可从所述陶瓷构件的底表面接近；和
多个电连接件，其分别在所述多个暴露的嵌入式导电段和所述主RF功率输送电极之间延伸，多个电连接件中的每个延伸穿过所述陶瓷构件的相应部分。
13.如权利要求12所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中，所述多个电连接件以相对于垂直于所述陶瓷构件的所述表顶面延伸的所述陶瓷构件的中心线沿方位角测量的基本等间隔的方式定位。
14.根据权利要求12所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中，所述多个电连接件中的每一个包括相应的内部嵌入式导电段和相应的第一内部电连接和相应的第二内部电连接，所述相应的内部嵌入式导电段位于在所述陶瓷组件内的所述相应的暴露的嵌入式导电结构和所述主射频功率输送电极之间的垂直位置，所述相应的第一内部电连接将所述相应的暴露的嵌入式导电结构电连接到所述相应的内部嵌入式导电段，所述相应的第二内部电连接将所述相应的内部嵌入式导电段电连接到所述主RF功率输送电极。
15.根据权利要求14所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中所述第一内部电连接包括一个或多个竖直导电结构，并且所述第二内部电连接包括一个或多个竖直导电结构。
16.根据权利要求12所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中，所述多个电连接件中的给定的一个包括在所述陶瓷构件内的一个或多个内部嵌入式导电段，并且其中，所述多个电连接件中的给定的一个包括竖直导电结构，所述竖直导电结构被定位成将所述一个或多个内部嵌入式导电段彼此电连接，并电连接到多个电连接件中的所述给定的一个的所述暴露的嵌入式导电段以及电连接到所述主RF功率输送电极。
17.根据权利要求16所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中，所述一个或多个内部嵌入式导电段中的每一个基本平行于所述主RF功率输送电极定位。
18.根据权利要求16所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中，所述竖直导电结构中的至少一个在所述多个电连接件中的所述给定的一个的所述暴露的嵌入式导电段与所述电连接件的中的所述给定的一个的所述内部嵌入导电段的最低的一个之间延伸穿过所述陶瓷构件，并且其中，所述竖直导电结构中的至少一个在所述多个电连接件中的所述给定的一个的所述内部嵌入导电段中最高的一个和所述主RF功率输送电极之间延伸穿过所述陶瓷构件，并且其中当存在所述多个电连接件的所述给定的一个的所述内部嵌入式导电段中的竖直相邻的每一成组的两个所述内部嵌入式导电段时所述竖直导电结构中的至少一个在该两个所述内部嵌入式导电段之间延伸穿过所述陶瓷构件。
19.根据权利要求12所述的静电卡盘的陶瓷组件，还包括：
一个或多个电阻加热器，其位于所述陶瓷构件内，在所述主视频功率输送电极下方的竖直位置，其中相对于垂直于所述陶瓷构件的所述顶表面延伸的所述陶瓷构件的中心线，所述多个电连接件在所述一个或多个电阻加热器的径向外侧的各自位置处延伸穿过所述陶瓷构件。
20.根据权利要求12所述的静电卡盘的陶瓷组件，其中所述主RF功率输送电极围绕所述陶瓷构件的垂直于所述陶瓷组件的所述顶表面延伸的中心线以径向对称的方式分区，所述主RF功率输送电极的每个区与所述主RF功率输送电极的相邻区分离，并且所述主射频功率输送电极的每个区电连接到所述多个电连接件中的单独一个。
21.一种衬底支撑系统，其包括：
陶瓷组件，其具有顶表面和底表面，所述顶表面包括被配置为支撑衬底的区域；
位于所述陶瓷组件内的主射频(RF)功率输送电极；
下支撑结构，所述陶瓷组件固定到所述下支撑结构；和
在所述下部支撑结构和所述主RF功率输送电极之间建立多个电连接件，所述多个电连接件中的每一个延伸穿过所述陶瓷组件的相应部分。
22.一种静电卡盘的陶瓷组件，其包括：
陶瓷构件，其具有顶表面和底表面，所述顶表面包括配置成支撑衬底的区域；
位于所述陶瓷构件内的主射频(RF)功率输送电极；
位于所述陶瓷构件内的多个暴露的嵌入式导电段，其中每个暴露的嵌入式导电段的一部分可在所述陶瓷构件的外部接近；和
形成在所述陶瓷构件内的多个电连接件，所述多个电连接分别在所述多个暴露的嵌入式导电段和所述主RF功率输送电极之间延伸。
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