CN1194066A - 静电卡盘组件 - Google Patents

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Abstract

一种保持晶片的静电支承系统,包括:具有保持所述晶片的支承面的支承体(12),与支承体连接以使晶片与支承面静电耦合的电压源,以及冷却晶片的冷却系统。一组撑臂部件(16A,B)从支承体伸展到托架组件(17)以便可拆卸地将支承体安装到处理箱(8)上使支承体和撑臂部件与箱底分离。一种在处理箱中支承晶片的方法,包括以下步骤:把晶片放在晶片支承面上,在电极组件上施加电压以使晶片与支承面静电吸引,并在处理晶片后,把电极组件可靠接地,以使电极上电荷充分放电,最后把晶片从支承面上取下。

Description

静电卡盘组件
                         发明简介
本发明涉及不需要与导电部件的正面或侧面接触、而将其保持在支承面上的一种方法，特别涉及在处理期间支承半导体晶片的一种静电卡盘。
                         发明背景
在进行化学蒸发沉淀、喷溅、蚀刻和其它处理时，可以采用很多种支承系统来支承半导体晶片。为了保持大体恒定的晶片温度，支承系统经常被冷却。为了控制化学过程，得到过程均匀性，以及防止在晶片上已形成的集成电路的损坏，在进行处理时，保持晶片的恒温是很重要的。在进行处理时，晶片通常紧固在支承件上，以保持晶片的定位，同时还要改善晶片与支承面之间的换热。
有一种支承系统采用了一种周边卡环，该卡环在晶片周边延伸以保持晶片的定位。在卡环下面的晶片部分被紧紧卡在支承面上。由于晶片的周边被卡环覆盖，卡环就限制了能形成电路的总面积。而且第一次侧面接触会对晶片引入杂质。另一种支承系统用静电方法来把晶片卡制在支承面上。这是通过在支承件上外加电压而在晶片上感应镜象电荷(image charge)来达到的。不同的电位把晶片吸紧在支承面上，从而把整个晶片紧紧卡制在支承上。全部晶片面积现在都可以用来形成集成电路，此外也没有表面污染。
静电支承系统通常被支承在处理箱的底部。这样，系统泵只能安装在另一位置，例如在处理箱的侧面。这种结构就减弱了通过处理箱的处理气流的均匀性，同时也增加了整个系统的体积。把晶片支承系统从处理箱底部上移走，从而让泵轴向对准晶片，就可以改进均匀性和减少处理系统的体积。
                   发明的目的与综述
本发明的主要目的是提供在处理时支承晶片的静电支承组件。
本发明的另一个目的是提供在低压下处理时、使晶片周围的处理气流均匀流动的支承晶片的静电支承系统。
本发明的另一目的是提供具有冷却系统的静电支承组件，在处理时能有效地保持恒定、均匀的晶片温度。
本发明的另一目的是提供静电支承组件，其中晶片可以快速而又有效地从支承组件上取下。
本发明的更一般的目的是提供静电支承系统，以使在处理时可靠地保持晶片，并使晶片暴露的一面上的元件受过热、瞬变电流、或过早使晶片从支承件上脱离而损坏的风险达到最小。
本发明的另一个一般目的是提供静电支承系统，它可以使晶片的全部表面均匀地暴露在处理气体下，并且可以很有效地来制造与操作。
总之，本发明提供的静电支承组件特别适用于在处理时保持晶片。支承组件通常包括：支承体，具有保持晶片的支承面；电压源，与支承体耦合，以使晶片与支承面静电耦合；以及冷却系统，用于冷却晶片。冷却系统包括一组在支承面上形成的气体分配沟槽，它可以很方便地把气体物质快速分配在晶片与支承面之间。冷却系统还包含在气体源与气体分配沟槽之间的管线中的节流机构，一旦晶片的某一部分与支承面分离时，它可以防止整个晶片意外地与支承面分离。在处理箱上还安装有从支承体上伸出的一组撑臂部件，支承体和撑臂部件与处理箱底是分开的。
本发明还包括在处理箱中支承晶片的方法，它包括以下步骤：在至少具有一个电极的支承体的晶片支承面上定位晶片；在电极上施加电压以感应静电吸力，在支承面上保持晶片；在处理晶片后，实在地把电极接地，充分地消除静电荷，从支承面上取下晶片。在本发明优选的结构中，支承体含有两个电极，电压施加步骤包括在一个电极上加上正电压而另一个电极上加上负电压。在晶片从箱体中取出后，在处理下一个晶片时，电极的极性互相更换。在将本发明应用于等离子增强过程的实施例中，该方法中还包括把射频偏压加到电极或电极组合上的步骤。
本发明另外的一些目的与特点随着下面结合附图的详细描述与所附的权利要求，会更加清晰明了。
                            附图简介
图1是根据本发明构造的静电支承系统的简图，其中该静电支承系统安装在处理箱中。
图2是图1静电支承系统的局部剖视的俯视图，其中该静电支承系统支承有晶片。
图3是图1静电支承系统的支承面的俯视图。
图4是按图3线4-4的剖视图，图中支承晶片的顶出针处于伸展位置。
图5是电极组件基座的底部平面图。
图6是电极组件的局部放大剖视图以及本发明的DC(直流)电压源与RF(射频)电压源。
图7是支承体12的离子聚焦环(ion focus ring)与防护环(guard ring)的局部放大剖视图。
图8是顶出机构的局部放大剖视图，图中顶出针处于退回位置，晶片定位于支承面上。
图9是按图4线9-9的剖视图。
图10是按图8线10-10的剖视图。
图12是按图3线12-12的局剖纵剖视图。
                           发明详介
结合附图的说明，下面将详尽地介绍本发明的优选实施例。在所有的附图中，凡相同的零部件都用相同的标识数字来标注，重点介绍图1至图2。
图1与图2整体地显示了静电支承系统或称为静电卡盘组件10，它特别适宜于在等离子增强化学蒸发沉淀(plasma-enhanced chemical vapordeposition)时，在处理箱8内保持晶片6，当然支承系统10也可用于其它处理型式，包括(但不限于)化学蒸发沉淀、喷溅、蚀刻以及其它处理。支承系统10也特别适宜于用在由同时待审的申请序列号(Flehr，Hohbach，Test，Albritton & Herbert File No.A-62268/AJT)显示的高密度、等离子增强化学蒸发沉淀系统中。支承系统10包括由支承面14保持晶片的支承体12和从支承体12上外伸、用于将该支承体安装在处理箱上的撑臂部件16。在本实施例中，撑臂部件16安装在托架组件17上，托架组件可拆卸地紧固在箱体6上。操作时，整个晶片6在静电力作用下被可靠地压制在支承面14上。由静电压制提供的均匀接触控制了在晶片6与支承面14之间的换热，这样就可以使得在操作时整个晶片保持在所要求的温度中。保持晶片处于均匀温度是为了得到所需要的物质沉淀的薄膜特性或均匀去除物质的蚀刻率所要求的。
支承体12包括电极组件20，如图4至7所示，它们整体限定了支承面。电极组件20安装在具有可拆卸盖板19的支承基座18上，这样就为维修深入支承体12内部提供方便。在每一连接处都装有适宜的密封部件。
电极组件20包括有内电极22、环状外电极24以及装在基座28上的环状防护环26，基座与电极绝缘，而与防护环不绝缘。内电极22、外电极24以及防护环26外镀绝缘材料，因此电极22和24之间以及电极与处理箱之间也是彼此绝缘的。电极22与24以及防护环26的周边最好进行圆弧处理，以便进行均匀的绝缘镀层，提供了防止电弧的保护。本实施例中，基座28是用铝制成的，并镀以高质量的绝缘层例如氧化铝。当然应该理解也可以用别的手段来使电极和防护环与基座28电绝缘。在基座上还设有流体通道30，并由安装在基座28上的盖板32来封闭。如图5所示，通道30蜿蜒在基座28的相当一部分上，以提供均匀的冷却，并绕过支承体14上的其它部件。通道的入口31与出口33通过管线35(图2)与流体源36接通，使得冷却用流体诸如水或其它适合的流体通过通道进行循环。在基座28与盖板32之间压有垫片34，形成基座与盖板之间的密封，以防止冷却流体从基座28中泄漏。
通道30提供了为冷却流体如水或其它流体流过基座28的通道，这样就可以有效地带走电极组件20产生的热量。本发明的电极组件20具有特别的优点，即，使电极22与24以及防护环26与具有接地效应的冷却流体电绝缘。最好通过基座28传送冷却流体，因为这样可以很快地把热量带走，消除了温度梯度，防护了支承面14的平坦度。当然本发明也可作其它一些修改，电极冷却系统可以与基座28和电极22与24分开。另外它也可以用于将组件所需的温度设定在过程限定的温度上。
电极系统20用以将晶片6静电吸附在支承面14上。如图6所示，电极系统20包括第一电连接线40和第二电连接线44，第一电连接线40将内电极22通过RC滤波器43与电压源42接通，而第二电连接线44则将外电极24通过RC滤波器45与电压源42接通。电压源42施加DC(直流)偏置，使得外电极24的极性与内电极22的极性相反。在电极22与24上施加DC电位后就在晶片的背面产生象电荷，并使晶片静电吸引到支承面14，从而可靠地把晶片压制在支承面上。每当晶片从支承面14上取下一次，通过操作联动开关46就使电极的极性变换一次，以消除在电极绝缘镀层上的剩余电荷或极化，这会干扰从支承面上取下晶片。
内外电极22与24的表面积是大体相等的，这就在支承系统10上提供了两种不同极性的均匀电荷。当支承系统10用于等离子增强系统中时，电极22与24对于等离子来说是电浮动的，这样就防止了向等离子区的电流泄漏。电极22与24最好采用电极对防护环26是中心抽头，防护环26使得直流电位的中点处于由等离子在晶片上感应的电位附近。这样就可以使得支承面上的电位分布是恒定的，以保持均匀卡住晶片。在本实施例中，支承系统10用于等离子增强处理系统中，当典型的射频(RF)偏置是2000瓦时，晶片的电位大约是-300伏。电极22与24的中心抽头接防护环26，导致如果外加电源电压是800伏时，一个电极电位是+100伏，而另一个电极电位是-700伏，如果电极的中心抽头接地，那末电极电位对于偏置晶片来说就将是非均匀的。如果电压源具有足够大的阻抗，使得电源可以相对地充分浮动，那末电压源的中心抽头接防护环26就没有必要，因为电极22与24就可以“自己对中”在晶片中感应的偏置附近，以得到所需的均匀夹紧。
电极22与24最好还要具有相当光滑而平坦的上表面，这样就可以改进整个晶片上的温度均匀性，以保持支承面14的平坦度。当进行高密度等离子增强操作时，并在晶片高热负荷下进行薄膜沉淀，如果热量分布不均匀就能在晶片中引起应力，导致晶片破裂，因此提高电极表面平坦度从而提高稳定性就特别重要。通过防止对晶片可能发生的损坏，电极组件切实地改进了处理系统的效率。
在把晶片安全地从支承体12上取下之前，在晶片6与支承面14之间的静电荷必须消除。在一优选实施例中，电极22与24的放电是通过将电极从电压源42用大约100千欧的电阻器切换到地而进行的。电阻器控制放电速率以防止产生瞬变电压损坏晶片表面上的元件。同时也取消施加在支承系统10上的射频偏置。这时候，处理系统的等离子源保持工作，并导致保留在晶片上的电荷得以排放。通过有效地把电极22与24以及晶片6接地，静电场就可以消失，从而将晶片既容易又安全地从支承面14上取下。
在本实施例中，支承系统10特别适用于等离子增强处理系统中，电极组件20包括把射频偏置施加到支承体上的装置。如图6所示，电极组件20包括电连接线52，它通过匹配网络56把内外电极22与24分别与射频源52接通。由在支承面上施加射频偏置而在晶片上产生的自感应偏置加速了离子从等离子屏极(sheath)向晶片上的运动。这些增能后的离子就可以用以防止在多级敷层化学蒸发沉淀(step coverage chemical vapor deposition)时空隙(Void)的形成。
加在支承面14上的射频偏置的频率的范围在450千赫到60兆赫。为了使频拍(frequency beating)最小，最好使等离子源的射频频率不同于卡盘的频率。在本实施例中，射频源54的频率大约是3.39兆赫，而等离子源的频率则大约是13.56兆赫。
优选的匹配网络56简要示于图6中。匹配网络56一般包括一个电感器57和一对可变电容器58与59，它们与电感器57耦合以使射频源54与晶片22相位匹配，以改变向晶片的射频输出图案。当处理时，支承体12在50°-70℃时具有大约4-7欧的确定的容性电感(capacitive inductance)值。可调电容器58与59以及电感器57的调节范围的选择是这样设计的，当不存在等离子区时，这种匹配应超出范围，使得射频发生器减小它的输出电平，以防止由于在无载谐振电路中的过电压损坏支承组件10。电感器57采用铁粉铁心材料以使感应损耗最小。铁粉的高导磁率可以减小所需线圈的匝数，也改进了Q值以及电感器所占空间。对于大约3.39兆赫的射频电源频率来说，电感器的电感值最好大约为13微亨。优选匹配网络56，因为它比标准的系统大约提高了50％的效率，当然，在本发明的其它修改中，采用其它型式的匹配网络也是可以的。
在本发明的优选实施例中，DC电压源42与RF(射频)偏置源54组合如图6所示。42与54这两个电源都直接接向电极22与24，CD电压源42通过RC滤波器43与45连接到同一连接点。DC电源42与RF电源52的组合减少了支承体连接点的数目，也就使整个支承体12所要求的尺寸大为缩小，把支承体12位于处理箱底板上，使总体空间大为缩小，这也是本发明的特有优点。位于RF电源54与电极22、24之间的电容器62控制施加到内电极22与电极24的RF偏置的比率，提供了为得到RF在整个晶片上的均匀分布的调节机构，以确保在晶片表面上均匀处理。
如上所述，防护环26可以接在DC电压源42的中心抽头，当支承系统10用于等离子增强处理系统时，在整个晶片上提供均匀的DC电压。此外，防护环26也与RF电源54连接，以提供进一步控制送向晶片平面的RF偏置的方法。
防护环26可以用导电材料例如铝来制成。通过导电的防护环26与RF电源的连接，如图6所示，当与晶片建立了电连接后，就可以在连接点64上得到对感应晶片偏置的直接测量。
支承体10包括离子聚焦环72，它位于电极组件20的周边，以保护有效电极不受等离子的影响。离子聚焦环72由陶瓷材料或其它适合的绝缘材料制成。如图7所示，晶片位于防护环26与部分离子聚焦环72上。在本实施例中，离子聚焦环72包括环形肩74，它用以支撑晶片，以便离子聚焦环72至少可以部分保护晶片的周边不受等离子的影响。在晶片与离子聚焦环72之间的任何一点等离子的渗漏，都会遇到防护环26，而防护环有效地使工作的电极22与24与等离子隔绝。
晶片6通过晶片顶出组件(整体标为86)在支承面14上升离降落。顶出组件86包括一组顶出针88，它在支承面14与电极组件20形成的缝隙90中伸展通过。顶出针88可在图4与图8所示的位置之间活动，图4为伸展位置，顶出针88保持晶片6在支承面14上方，图8为收缩位置。在本实施例中，顶出机构86包括三枚顶出针88(图1)，这是当相对于支承面运动时能平坦地支承晶片6所需的最少针数。针88的位置一般位于晶片的周边与其中心的中部。虽然我们优选了最少针数，但是应该看到顶出针88的数目与位置以及缝隙90都是可以随需要改变的。
在本实施例中，三枚顶出针88由轭状部件92来支持。轭状部件92藉助于电极组件20与轭状部件之间的推动器94来使其相对于支承面14作前后运动，并使顶出针88在如图4与图8所示的伸展位置与收缩位置之间活动。顶出针88与轭状部件92同步运动，以确保当晶片6由顶出针88移动时，保持其相当水平的方向。本实施例的推动器94是由气动缸来实现的，当然应该明白也可以采用其它推动装置来升降轭状部件92。
如图8所示，顶出针88装在端箍96上面。在本实施例中，端箍96优选采用塑料制成，以便顶出针88在收缩与伸展位置之间运动时提高柔性与减小摩擦力。顶出针88与端箍96位于轴承98的轴向孔中。在本实施例中，轴承98位于电极组件20的基座28的开孔中。通过轴100把端箍96与由轭状组件92支持的套节102接触。端箍96、轴100、以及套节102外面由波纹管组件104包围，组件104则装在电极组件20与轭状部件92上。在波纹管组件104与电极组件、轭状部件之间都要填以适当的密封环。波纹管组件104伸缩，而轭状部件92相对于电极组件20升降。下面还要详细介绍，本发明的顶出机构86也有其优点，它与晶片冷却系统一起工作以向支承面14输送气体。当然顶出机构的各种部件可以在本发明的范围内变化。进而，在本发明的其它一些修改中，支承系统10也可采用不同机构把晶片6从支承面上取下。
在进行处理时，为了冷却晶片，支承系统10采用了气体冷却系统。为了在整个晶片面上提供相当均匀的冷却，在支承面14与晶片6之间可以充以非活性气体，诸如氦、氩、氧、氢及其它类似气体。在处理时保持整个晶片均匀温度大大地改进了晶片表面形成的各层的均匀性。
在本实施例中，气体物质是通过顶出机构86送到支承面14上去的。气体源114通过管线115与顶出机构的轭状部件92接通。轭状部件92与通道网络116一起形成，如图9所示，用于在三个顶出针88之间分配气体物质。气体物质通过气体入口118进入，并沿着轭状部件92的下部通过通道网路116到达套节102。套节102具有开在其中的洞孔120，向内延伸到套节的内部空腔122。轴100与套节空腔122松配合，这样就提供了在轴100与套节102之间的气体物质的通道。气体物质围绕着轴100向上进入波纹管组件104的内腔。从波纹管组件114，气体物质再在端箍96与轴承98之间流动，并向上通过在电极组件20形成的缝隙90进入支承面14。在电极组件20中延伸的缝隙90用绝缘材料涂敷，以使气体物质与DC电压绝缘。这对于防止气体物质在DC电压中暴露而引起电弧是特别重要的。
通过顶出组件86来传送气体物质是个非常突出的优点，这样可使在电极上开设的孔洞数达到最少。这对于改进电极组件20的可靠性是特别需要的，因为当支承系统10用于等离子增强处理系统中时使可能致弧的面积达到最小。孔洞数目最少也减小了支承体12的制造成本。由于顶出针88与缝隙90的对称分布也特别适合缝隙90将气体均匀分布在支承面14上。
本发明的冷却系统包括在处理时防止晶片6从支承体12上意外分离的装置。如图10所示，顶出针88的端箍96的外径大体等于轴承98轴向孔的内径。在轴承98内壁开设的轴向浅槽126与在端箍96外侧开设的轴向浅槽128提供了气体物质在波纹管组件104与缝隙90之间的管道。虽然在本实施例中浅槽126与128是大体对齐的，如果需要，浅槽126与128也可彼此之间在圆周上隔开。浅槽126与128还提供了一种节流作用，有效地减小了气体物质的流速。节流作用把整个气流通道分成两部分，在气源114与轴承98之间为第一气室(plenum)，在轴承与支承面之间为第二气室，第二气室中仅包含很少部分有用气体，这样就减少了进入支承面14的有用气体的总量。
在某些情况下，在处理时，晶片与支承面之间的静电荷会发生部分瓦解。一旦晶片的某些部分与支承面分离，在第二气室中的气体也会通过形成的空隙渗出进入处理箱中。当全部供给的气体都暴露在支承面上时，压力将迫使晶片离开支承面14。但由于在第二气室中的气体体积有限，也就防止了晶片从支承面上的意外分离。当在第二气室中的气体逸出后，晶片很自然地又落在支承面上，又重新吸附在支承体上。由浅槽126与128提供的这种节流，大大限制了由于静电荷部分丧失而可能导致的晶片损坏。
本实施例中，节流作用是由轴承98内壁形成的浅槽126与端箍96外缘上形成的浅槽128来提供的。应该明白，相对于支承面来说节流作用的位置根据需要是可以改变的。当然也可以在属于本发明的范围内应用在气体源114与支承面14之间其它节制气流的装置。由于采用这种节流作用，为了在第二气室以及晶片与支承面14之间的空间充以气体就需要附加时间。这样晶片也很快达到所要求的处理温度。节流作用的另一优点还在于它提供了毛细输送，有效地防止了在支承面14与顶出机构86之间有高电压时形成电弧。
在本发明的支承体中，虽然图中没有画出，在处理时，用以冷却晶片的气体物质也可以用于升降顶出针88。在修改的实施例中，顶出针88是由适当的支承结构支持，并配以弹簧。气体物质的压力与弹簧控制了顶出针在图4与图8所显示的伸展与收缩位置之间运动。
本发明的支承面14还包括把气体物质在整个晶片上均匀分配的装置。如图3所示，在支承面14上形成了一组气体分配沟槽136。在本实施例中，缝隙90的位置与沟槽位置一致，使得气体可以直接馈入气体分配沟槽中。气体于是通过沟槽流入晶片底面与支承面14之间的空间。浅槽最好把支承面14分成很多部分138，每个部分的总面积基本相等。本实施例中，沟槽结构是由环绕晶片周边按60°间隔径向伸展的六个沟槽与五个在圆周上延伸的沟槽组成。当支承件12用以保持一个8英寸的晶片时，每个部分138的表面积大约2平方英寸。当然应该明白各部分的表面积的增大或减小也在本发明的范围内。气体分配沟槽136的结构提供了在整个支承面上气体相当均匀的分配，因而也可以使得晶片在整个处理时得到均匀的冷却。
特别是在等离子增强系统中，由于晶片与电极之间电位的存在，为了防止气体物质的点燃，沟槽的结构特别重要。沟槽的宽度约为0.031至0.125英寸，最好为大约0.062英寸，而沟槽的深度为0.010至0.031英寸，最好为大约0.015英寸。如图12所示，沟槽136呈弧形。沟槽边沿的曲率半径R1在0.031至0.062英寸范围内，而沟槽的曲率半径R2在0.031至0.093英寸范围内。在本实施例中，外侧沟槽边缘的曲率半径约为0.045英寸，而沟槽R2的曲率半径约为0.062英寸。采用这些尺寸，可以大体避免在本实施例中应用的氦的燃烧。
采用本发明的支承系统10，撑臂部件16将支承体12安装到处理箱上，使支承体与处理箱底有一定距离。把支承体12与箱底分开增加了整个处理系统设计的灵活性。例如，泵(未示出)可与支承体12轴向对齐，减小了整个系统的体积，提高了泵在处理中的效率。在本实施例中，支承系统10包括伸向处理箱8一个壁上的两个撑臂16A和16B。当然应该明白，撑臂的数目可以增加，如果需要也可以只用一个撑臂。之所以多用几个撑臂是有其优点的，诸如增加稳定性和减少体积尺寸。撑臂部件16直径的减小也减小了对流向泵的气流对称性的干扰量。这一点对于压力敏感的应用特别重要。在实施例中，撑臂部件16A与16B都装在箱体的一个壁上。当然应该明白，需要时，撑臂部件可以伸向处理箱的角上或者伸向箱体不同的壁上。
每一个撑臂部件16都具有轴向的孔144。如图2所示。其中一个撑臂部件16A的孔为电连接线40、44和52提供了来自支承体12的管线，其中电连接线40和44将电极22与24连向电压源，而电连接线52把射频源54连向电极。通过管线115与35分别把电极组件20所需要的气体源114与流体源36连向支承体12，而管线115和35则延伸在另一个撑臂部件16B的孔144中。虽然未示出，操作推动器94的气动管线也延伸在撑臂部件16B的孔144中。通过使用两个撑臂部件16，就可以把电气元件与冷却流体以及冷却晶片的气体物质安全分开。
如图1与图2所示，在本实施例中，撑臂部件16最好安装在托架结构17的支承板150上。通过在箱体壁上的开孔插入支承体12与撑壁部件16，然后用适当的紧固件把支承板150紧固在箱体的外侧，这样就完成了支承系统10的安装。支承体12可以通过从箱体外侧松开支承板150，并从箱体中抽出整个单元而方便地取下。装在支承板150另一侧的小盒子152中包含了支承系统10的一些元件，诸如RF/DC组合器、匹配网络和DC电源。耦合部件(未示出)则分别把冷却电极组件20的流体源36、冷却晶片6的气体源114与管线35与115接通。导轨结构154支承着支承板150与小盒子154，这样方便了支承板150将支承体12插入箱体或从箱体中取出。
藉助于托架组件17，支承体12可以既有效又方便地从处理箱上装入或取下。托架组件17使得箱体更便于维护或清洁断裂晶片。处理箱的制造也大为简化，只要先把撑臂部件16装在托架结构上，在处理箱的外面完成一些必要的连接就可以了。虽然这里用了托架组件17，但应看到托架也可以省掉而把撑臂部件16直接装在箱壁上。
上面对本发明的具体实施例的描述是为了说明与描述。但上述内容并不是为了穷举或将本发明限制为公开的精确形式，很明显从上述说明可以作很多修改或变动。实施例的选用仅是为了对本发明的原理和它的实际应用作更好的说明，从而本领域技术人员可以更好地使用本发明和各种实施例，并根据具体使用进行各种适当的修改。本发明的范围由所述权利要求及其等效物限定。

Claims (38)

1.一种支承晶片的静电支承系统，包括：
支承体，可位于处理箱内且具有保持所述晶片的支承面，
电压源，与所述支承面连接，用于使所述晶片与所述支承面静电耦合，以及
冷却系统，冷却所述晶片，所述冷却系统包括：气体物质源，一组气体分配沟槽，沟槽位于所述支承面上，其结构用于使气体物质在所述晶片与所述支承面之间均匀分配，以及连接所述气体源与所述气体分配沟槽的管线，用于将所述气体物质从所述气体源流向所述气体分配沟槽。
2.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述的气体分配沟槽把所述支承面分为一组面积大致相等的部分。
3.根据权利要求2所述的支承系统，其中所述部分具有相当平整的表面。
4.根据权利要求2所述的支承系统，其中所述部分每一个的表面积都大约在1.5到2.5立方英寸。
5.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述的气体分配沟槽的深度约为0.015英寸，而宽度约为0.062英寸。
6.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述的气体分配沟槽的截面形状相当弯曲。
7.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述的管线至少应包括一个穿过支承面的开孔。
8.根据权利要求7所述的支承系统，其中所述的支承体至少包括一个顶出部件，它相对于所述的支承面可以在伸展位置与收缩位置之间运动，在伸展位置时，所述顶出部件从所述支承面中的所述孔中伸出以把所述晶片顶出在所述支承面之上，在收缩位置时，所述顶出部件缩回在所述支承面下面。
9.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述的支承体包括保护装置，以防止所述晶片从所述支承面上意外分离。
10.根据权利要求9所述的支承系统，其中所述的管线包括内外两个气室，内气室接向所述气体源，外气室接向所述气体分配沟槽，并且其中所述的保护装置包括所述气体物质在所述内气室与所述外气室之间流动的节流装置。
11.根据权利要求10所述的支承系统，其中所述的气流节流装置控制所述气体物质在所述内气室与所述外气室之间按一定速率流动，以使当所述的晶片的一部分与所述的支承面分离时，在所述气体分配环与所述内气室中的所述气体物质的压力不足以使所述的晶片的其余部分与所述的支承面分开。
12.根据权利要求1所述的支承系统，其中所述管线包括所述气体物质在所述气体分配沟槽与所述气体源之间流动的节流装置。
13.一种用于在具有箱壁与箱底的处理箱中保持晶片的静电支承系统，所述支承系统包括：
具有保持所述晶片的支承面的主体部分，
一组由所述主体部分向外伸展的撑臂部件，用于在所述处理箱中支承所述主体部分，所述主体部分、所述撑臂部件与所述箱底之间留有一定空间，以及
把电荷施加到所述支承面上的装置，用于使所述晶片与所述支承面静电耦合。
14.根据权利要求13所述的支承系统，还包括可装在所述处理箱中的托架组件，所述的撑臂部件被装在所述托架组件上。
15.根据权利要求13所述的支承系统，其中所述的撑臂部件可装在所述处理箱的所述箱壁上。
16.根据权利要求15所述的支承系统，其中所述的箱壁包括一组侧壁部分，并且其中所述的撑臂部件可以位于所述的主体部分上，这样当所述支承系统装在所述处理箱内时，所述撑臂部分装在所述侧壁的一个上。
17.根据权利要求13所述的支承系统，其中所述的支承系统包括两个所述撑臂部件。
18.根据权利要求13所述的支承系统，其中所述的施加电荷的装置包括远离所述主体部分的电压源以及至少一个电连接线，所述电连接线与所述电压源耦合，并穿过在所述的一个撑臂部件中形成的通道。
19.根据权利要求13所述的支承系统，其中所述的施加电荷的装置包括至少一个安装在所述主体部分上的电极以及冷却所述电极的电极冷却系统，所述电极冷却系统包括远离所述主体部分的液体源和穿过在另一个所述撑臂部件中形成的通道的管线。
20.根据权利要求19所述的支承系统，其中所述的施加电荷的装置包括至少一个穿过在另一个所述撑臂部件中形成的通道的电连接线。
21.根据权利要求13所述的支承系统，进一步包括把射频(RF)偏置加到所述主体部分的偏置装置。
22.根据权利要求21所述的支承系统，其中所述偏置装置包括远离主体部分的电源以及至少一个穿过所述撑臂部件中的一个通道中的电连接线。
23.根据权利要求13所述的支承系统，进一步包括冷却所述晶片的晶片冷却系统。
24.根据权利要求23所述的支承系统，其中所述晶片冷却系统包括气体物质源以及管线，所述管线将所述气体物质源与所述支承面连接，所述管线穿过在所述撑臂部件的一个中形成的通道。
25.根据权利要求24所述的支承系统，其中所述晶片冷却系统包括一组在所述支承面上形成的气体分配沟槽。
26.根据权利要求24所述的支承系统，其中所述支承体包括防止所述晶片从所述支承面上意外分离的保护装置。
27.根据权利要求26所述的支承系统，其中所述管线包括与所述气体源连接的内气室以及与所述支承面连接的外气室，并且其中所述保护装置包括所述气体物质在所述内气室与所述外气室之间流动的节流装置。
28.根据权利要求24所述的支承系统，其中所述管线包括至少一个穿过所述支承面的孔洞。
29.根据权利要求28所述的支承系统，其中所述主体部分包括至少一个可以相对所述支承面在伸展位置与收缩位置之间运动的顶出部件，在所述伸展位置时，所述顶出部件穿过所述支承面上的孔洞把所述晶片支承在所述支承面的上方，而在所述收缩位置时，所述顶出部件收缩到所述支承面的下方。
30.一种用于在处理箱中处理所述晶片的支承晶片的方法，包括以下步骤：
把所述晶片安放在至少具有一个电极的支承体的晶片支承面上，
在所述电极上施加电压，以使所述晶片静电吸引到所述支承面上，以及
在处理所述晶片后，将所述电极可靠接地，充分地将所述静电荷放电，以使所述晶片从所述支承面上取下。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述支承体包括一对电极，并且其中所述施加电压的步骤包括在所述的一个电极上施加正电压而在所述的另一个电极上施加负电压。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述施加电压的步骤包括，当将所述晶片从所述处理箱中取走后，将施加在所述电极对上的电压变换极性。
33.根据权利要求30所述的方法，进一步包括在所述支承体上施加射频(RF)偏置的步骤。
34.根据权利要求33所述的方法，其中在所述电极上施加射频(RF)偏置的步骤包括将射频(RF)源与所述电极电连接。
35.根据权利要求34所述的方法，其中在所述支承体上施加射频(RF)偏置的步骤包括在所述射频(RF)电源与所述电极之间电连接上可变电容器，调节所述电容器以改变向所述晶片的射频(RF)输出图案。
36.根据权利要求30所述的方法，其中处理是使用等离子源的等离子增强沉淀过程，并且其中使所述电极可靠接地的所述步骤是在所述等离子源激活时进行的。
37.根据权利要求30所述的方法，进一步包括冷却所述晶片的步骤。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述的冷却步骤包括向所述支承面上形成的一组气体分配沟槽中引入气体物质。
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