DE602004006639T2

DE602004006639T2 - Verfahren zur herstellung einer elektrostatischen mems-einspannvorrichtung

Info

Publication number: DE602004006639T2
Application number: DE602004006639T
Authority: DE
Inventors: Peter Essex KELLERMAN; Shu Malden QIN; Ernie Rockport ALLEN; Douglas S. Hamilton BROWN
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: WO2005045921A1; US6946403B2; CN1894788A; JP2007510310A; DE602004006639D1; EP1678752A1; US20050099758A1; TW200518144A; JP4725740B2; TWI360856B; CN100524683C; EP1678752B1; KR20060092245A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleiterverarbeitungssysteme und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer multipolaren elektrostatischen MEMS-Einspannvorrichtung zur Klemmung eines Substrats und Übertragung der damit assoziierten Wärmeenergie.
STAND DER TECHNIK
Die Verarbeitung von Siliziumscheiben ist bei der Herstellung moderner mikroelektronischer Vorrichtungen (siehe bspw. EP 1 001 455 und US 2002/0067585 ) etwas Alltägliches. Solch eine Verarbeitung, einschließlich der Plasmaverarbeitung und Ionenimplantation, lässt sich bei niedrigen Drücken durchführen, wobei der Halbleiterscheibe RF- oder Mikrowellenplasma oder Hochleistungs-Teilchenstrahlen bereitgestellt werden, die dabei hohe Temperaturen an der Halbleiterscheibe während der Verarbeitung erzeugen. Derartige hohe Temperaturen (bspw. Temperaturen, die bei herkömmlichen Implantaten 100 C überschreiten und bei anderen Verarbeitungen bis zu 400 C reichen) können jedoch schädliche Auswirkungen auf die Halbleiterscheibe haben.
Für viele Verarbeitungsverfahren ist keine präzise Temperaturregelung erforderlich, so lange die Halbleiterscheibentemperatur unterhalb einer vorgegebenen Grenze bleibt, wie unterhalb 100 C bei der Ionenimplantation oder unterhalb 400 C im Allgemeinen. Derzeitige Bestrebungen bei der Ionenimplantation neigen allerdings in Richtung serienweiser Hochleistungs-Implanter, die im Allgemeinen das Kühlen mit Wärmeübertragungskoeffizienten HTC>200 mW/Cm²C und eine Temperaturregelung innerhalb von ±5 erfordern.
Das Bilden elektrischer Verbindungen mit Elektroden der ESCs nach dem Stand der Technik hat sich üblicherweise als schwierig erwiesen. Auf herkömmliche Weise wird ein Draht unterhalb der Elektroden in einem Abschnitt in der Mitte der Elektroden gelötet. Ein derartiges Löten kann die Gleichmäßigkeit der Wärmeleitung durch die Halbleiterscheibe auf ungünstige Weise stören.
Der Stand der Technik bedarf folglich eines Verfahrens zur Herstellung einer verbesserten elektrostatischen Einspannvorrichtung, die eine gleichmäßige Wärmeübertragungszahl, englisch als hegt transfer coefficient (HTC) bezeichnet, bereitstellt, die während der Verarbeitung leicht regelbar ist, sowohl eine Einspannvorrichtung, die eine höhere Wärmeübertragungsfähigkeit sowohl beim Kühlen als auch beim Erhitzen der Halbleiterscheibe bereitstellt. Ferner besteht ein Bedarf für eine elektrostatische Einspannvorrichtung, die eine Klemmfläche bereitstellt, die betriebsfähig ist, um die partikuläre Kontamination während der Halbleiterscheibenverarbeitung maßgeblich zu begrenzen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Folgende vereinfachte Kurzdarstellung der Erfindung soll ein Grundverständnis einiger Aspekte der Erfindung verschaffen. Diese Kurzdarstellung ist keine umfassende Übersicht der Erfindung. Sie soll weder Schwerpunkt- noch kritische Elemente der Erfindung aufzeigen und auch nicht den Rahmen der Erfindung abgrenzen. Ihr Zweck besteht darin, ein paar Konzepte der Erfindung in vereinfachter Form als Einleitung der anschließend dargestellten ausführlicheren Beschreibung vorzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf ein Verfahren zur Bildung einer Klemmplatte für eine elektrostatische Einspannvorrichtung zum Erhitzen oder Kühlen eines Halbleitersubstrats ausgerichtet. Das Verfahren umfasst das Bilden einer ersten elektrisch leitenden Schicht über einer Halbleiterplattform, wobei die erste elektrisch leitende Schicht mehrere Abschnitte aufweist, die elektrisch voneinander isoliert sind. Eine erste elektrisch nichtleitende Schicht wird über der ersten elektrisch leitenden Schicht gebildet, wobei die erste elektrisch nichtleitende Schicht mehrere MEMS-Vorsprünge, die sich in einem ersten Abstand von einer Oberfläche der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht erstrecken, umfasst. Mehrere Pole sind elektrisch mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden, wobei eine Spannung zwischen den mehreren Polen angelegt werden kann, um eine elektrostatische Kraft zwischen einer Halbleiterscheibe, die sich auf den mehreren Vorsprüngen und der Klemmplatte befindet, zu erzeugen. Ferner wird zum Beispiel eine Schutzschicht über den mehreren Vorsprüngen gebildet.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine zweite elektrisch leitende Schicht über eine Grundfläche der Halbleiterplattform gebildet, wobei die zweite elektrisch leitende Schicht mehrere Abschnitte umfasst, die elektrisch mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. Die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht werden beispielsweise gleichzeitig gebildet. Mehrere vertikale Interconnects werden zwischen der Oberfläche und der Grundfläche der Halbleiterplattform gebildet, wobei die mehreren vertikaler Interconnects elektrisch mit der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. Die mehreren vertikalen Interconnects umfassen beispielsweise mehrere Durchgangslöcher, die durch die Halbleiterplattform gebildet sind oder mehrere Seitenwand-Interconnects, die über eine Seitenwand der Halbleiterplattform gebildet sind.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung, werden ein oder mehr Gasverteilungsnuten in der Oberfläche der ersten elektrisch isolierten Schicht, der ersten elektrisch leitenden Schicht und der Halbleiterplattform gebildet, und ein oder mehr Gasverteilungslöcher werden durch die erste elektrisch leitende Schicht, die Halbleiterplattform und die zweite elektrisch leitende Schicht gebildet, wobei die eine oder mehr Gasverteilungsnuten und das eine oder mehr Gasverteilungslöcher flüssig verbunden sind. Die eine oder mehr Gasverteilungsnuten werden beispielsweise nach dem Bilden der mehreren Vorsprünge gebildet.
Zur Durchführung der zuvor erwähnten und zugehörigen Ziele umfasst die Erfindung die Merkmale, die nachstehend vollständig beschrieben und insbesondere in den Ansprüchen hervorgehoben werden. Die folgende Beschreibung und beiliegenden Zeichnungen legen ausführlich bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung dar. Diese Ausführungsformen sind ein Beispiel für ein paar der unterschiedlichen Arten und Weisen, in denen die Prinzipien der Erfindung zur Anwendung kommen können. Andere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen in Betracht gezogen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer beispielhaften elektrostatischen Einspannvorrichtung nach dem Stand der Technik.
2 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer beispielhaften Klemmplatte, die mehrere Vorsprünge gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweist.
4 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Klemmplatte, die mehrere Vorsprünge gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
5 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt eines beispielhaften Vorsprungs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Schaubild, das die Kontaktwärmeübertragungszahl und Beanspruchung auf einer beispielhaften Klemmplatte in Bezug auf die Verhältniszahl des Bereichs gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Wärmeübertragungszahl in Bezug auf die Verhältniszahl eines Bereichs einer beispielhaften Klemmplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist ein Schaubild, das eine beispielhafte Wärmeübertragungszahl eines Gases in den molekularen und viskosen Betriebszuständen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Klemmplatte, die mehrere Gasverteilungsnuten gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
10 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer beispielhaften Klemmplatte, welche die Gasverteilungsnuten veranschaulicht.
11 ist eine vereinfachte teilweise Ansicht im Querschnitt einer beispielhaften Klemmplatte, welche eine beispielhafte Beziehung zwischen der Nutentiefe und dem Vorsprungsabstand gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
12 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Klemmplatte, die mehrere Durchgangslöcher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
13 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine teilweise Ansicht im Querschnitt einer elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Systemebenenblockdiagramm einer beispielhaften elektrostatischen Klemmplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung einer halbleiterbasierten elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung einer halbleiterbasierten elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
18A–18U veranschaulichen teilweise Ansichten im Querschnitt einer vereinfachten elektrostatischen Einspannvorrichtung, so wie sie durch das Verfahren von 17 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung einer halbleiterbasierten elektrostatischen Einspannvorrichtung gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
20A–10I veranschaulichen teilweise Ansichten im Querschnitt einer vereinfachten elektrostatischen Einspannvorrichtung, so wie sie durch das Verfahren von 19 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
21 veranschaulicht eine Draufsicht einer beispielhaften elektrostatischen Einspannvorrichtung, die gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf eine multipolare elektrostatische Einspannvorrichtung, englisch als electrostatic chuck (ESC) bezeichnet, ausgerichtet und einem damit assoziierten Verfahren zur Bildung einer Klemmplatte dazu, die etliche Erfindungsmerkmale davon einbindet. Insbesondere erhöht die elektrostatische Einspannvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Fähigkeit zur gleichmäßigen Kühlung eines Halbleiterscheibensubstrats. Dementsprechend wird die vorliegende Erfindung nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen haben. Es versteht sich, dass die Beschreibung dieser Aspekte nur zur Veranschaulichung dienen und nicht als einschränkend verstanden werden sollten. In der vorliegenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, damit die Erfindungsidee genau verstanden wird. Für einen Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten realisierbar ist.
Die vorliegende Erfindung bewältigt Schwierigkeiten des Stands der Technik mittels einer multipolaren elektrostatischen Einspannvorrichtung, englisch als electrostatic chuck (ESC) bezeichnet, die eine maßgebliche räumlich gleichmäßige Wärmeübertragungszahl, englisch als hegt transfer coefficient (HTC) bezeichnet, zwischen einem Substrat (bspw. einer Siliziumscheibe) und einer Halbleiter-Klemmplatte, die mit der ESC assoziiert ist, aufweist. Ein Ansatz zur Erreichung einer maßgeblich gleichmäßigen HTC besteht in der Nutzung von Wärmekontaktleitfähigkeit zwischen dem Substrat und der Klemmplatte, wobei eine Spannung, die an die Klemmplatte angelegt wird, im Allgemeinen einen Kontaktkraftbetrag zwischen dem Substrat und der Klemmplatte bestimmt. Die Gleichmäßigkeit der HTC hängt jedoch normalerweise von der Gleichmäßigkeit des Berührungsdrucks ab. Eine Art und Weise zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen HTC besteht in der Bereitstellung einer gleichmäßigen Klemmfläche. Eine solide Klemmfläche erfordert jedoch im Allgemeinen einen erheblichen Berührungsdruck quer durch das Substrat und folglich ein auf der ESC anzuwendenden großen Leistungsbetrag, um eine maßgeblich hohe HTC zu erreichen. Durch Entfernen eines Abschnitts der Klemmfläche gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungsminderung möglich, während der Berührungsdruck pro Einheitsbereich erhöht wird.
Es wird zum Beispiel ein Bereich der Klemmplattenfläche entfernt, wobei die verbleibenden Abschnitte im Allgemeinen mehrere Vorsprünge definieren, worauf sich das Substrat befindet. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verhältniszahl des Bereichs zwischen einem Berührungsflächenbereich der Klemmplatte und einem Flächenbereich des Substrats optimiert, wobei ein maximaler Wärmeübergang durch die mehreren Vorsprünge stattfinden kann, während die Beanspruchung am Substrat minimiert wird. Ferner wird eine Lücke zwischen jedem der mehreren Vorsprünge definiert, wobei in einem Beispiel eine geeignete Dimensionsbegrenzung der mehreren Vorsprünge und der Lücke auf Rückseitenpartikeln basierend in Erwägung gezogen wird.
Zum Beispiel können Partikel, die größer als eine Tiefe der Lücke sind, veranlassen, dass das Substrat das Berühren der mehreren Vorsprünge versäumt und dass dadurch die Zuverlässigkeit vermindert wird. Da die meisten Partikel, die man in einer kennzeichnenden ESC sehen kann, kleiner als 1 Mikron sind, beträgt ein niedrigerer Grenzwert der Tiefe der Lücke in einem Beispiel etwa 1 Mikron. Um ferner die Beanspruchungen im Substrat zu minimieren, ist eine Breite der Lücke (bspw. ein Abstand zwischen Vorsprüngen) etwa gleich der Dicke des Substrats.
Ein anderer Ansatz zur Erreichung einer maßgeblich gleichmäßigen HTC besteht im Einsatz der Gaskühlung an der Rückseite in einer Weise, dass die Gasleitung zwischen der Halbleiterscheibe und der ESC in einem molekularfreien Zustand aufrechterhalten wird. Eine Lücke zwischen der ESC und der Halbleiterscheibe ist beispielsweise derart, dass die Lücke maßgeblich kleiner als λ_mfp (mittlere freie Weglänge eines Kühlgases). In einem solchen Fall ist die HTC des Kühlgases im Wesentlichen unabhängig von der Lücke, sofern die Lücke maßgeblich kleiner als λ_mfp bleibt. Es ist daher wünschenswert, die Lücke so klein wie möglich herzustellen.
In einem durch typische ESC-Klemmkräfte ermöglichten Druckbetriebszustand ist die mittlere freie Weglänge von der Größenordnung von 1 Mikron^⩟ 1·10–8_{m 8}. Dies bedeutet, dass die Gasleitung nicht vollständig innerhalb des molekularfreien Betriebszustands ist, sondern im Allgemeinen in einem Übergangszustand zwischen dem molekularfreien Zustand und einem viskosen Zustand arbeitet. Daraus ergibt sich eine mäßige Schwankung der HTC an der Lücke. Zum Beispiel ist bei 26700 die HTC eines beispielhaften Kühlgases etwa 500 mW/cm²C, und eine 100%-ige Schwankung der Lücke (bspw. eine Lücke, die von 1 Mikron bis zu 2 Mikron reicht) wird etwa eine 20%-Schwankung in der HTC verursachen. Um eine gewünschte Temperatur von 1% gleich mäßig quer durch die Halbleiterscheibe zu erhalten, sollte die Gleichmäßigkeit der Lückenweite kleiner als oder gleich 5% gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sein.
In Bezug auf Kühlgase auf der Rückseite ist die Gleichmäßigkeit der HTC neben der Gleichmäßigkeit der Lücke normalerweise ferner von der Gleichmäßigkeit des Drucks abhängig. Ein Auslaufen von Kühlgas in einem Umkreis der Halbleiterscheibe verursacht normalerweise einen Gasstrom, indem darin ein Druckgefälle eingeführt wird. Diese Problemstellung kann durch Beschränkung eines Gasstrombereichs auf einen Bereich am oder in der Nähe des Halbleiterscheibenumkreises verbessert werden. Eine Schwierigkeit entsteht durch das Einbinden von Gasverteilungsnuten einher mit der Flächenstruktur, die eine gleichmäßige Lücke derart bereitstellt, dass für eine leichte und zuverlässige Herstellung gesorgt sowie mögliche Entladungen vermieden werden.
Eine weitere durch die vorliegende Erfindung bewältigte Schwierigkeit ist die Erzielung einer Regelung der Fläche, indem die ESC ferner in die Lage versetzt wird, multipolar zu sein. Unipolare Klemmen (bspw. wobei die gesamte ESC eine Elektrode ist) können in Anwendungen, in welchen die Halbleiterscheibe einem Plasma ausgesetzt ist, verwendet werden, wobei eine Leiterbahn zwischen der Halbleiterscheibe und der elektrischen Masse geschaffen wird. Jedoch in Anwendungen, wobei die Halbleiterscheiben nicht in ständiger Berührung mit einem Plasma sind, ist ein Minimum von zwei (2) Elektroden erforderlich, wobei jede Elektrode eine entgegengesetzte Polarität aufweist und dadurch ermöglicht wird, dass die Halbleiterscheibe an virtueller Masse ohne eine elektrische Verbindung durch die Halbleiterscheibe bleibt. Somit wird durch die vorliegende Erfindung eine multipolare elektrostatische Einspannvorrichtung eingeführt, die eine präzise Flächenregelung aufweist, indem die Möglichkeit besteht, dass mehrere Elektroden eingebunden und elektrisch an eine Energieversorgung angeschlossen werden.
In den Figuren, auf die nun Bezug genommen wird, veranschaulicht 2 der vorliegenden Erfindung eine Ansicht im Querschnitt einer beispielhaften multipolaren ESC 100 gemäß einem Aspekt der Erfindung, wobei die ESC betriebsfähig ist, um ein Substrat 105, das sich darauf befindet, zu unterstützen und zu bearbeiten (bspw. Erhitzen oder Kühlen des Substrats). Das Substrat 105 ist zum Beispiel durch einen Durchmesser D und eine Grundfläche 107 gekennzeichnet, wobei die Grundfläche einen damit assoziierte ersten Flächenbereich (nicht gezeigt) aufweist. Es ist zu beachten, dass die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 von 2 der Einfachheit halber makroskopisch veranschaulicht ist, jedoch sind nachfolgende Figuren (bspw. 10, 11 und andere) vorgesehen, die beispielhafte alternative Ansichten der elektrostatischen Einspannvorrichtung 100 mit weiteren Einzelheiten veranschaulichen.
Die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 von 2 der vorliegenden Erfindung umfasst eine im Allgemeinen planare Klemmplatte 110, die eine Oberfläche 115 aufweist, welche mit der Grundfläche 107 des Substrats 105 und einer entgegengesetzt angeordneten Grundfläche 117 assoziiert ist. Die Klemmplatte 110 umfasst zum Beispiel eine Halbleiterplattform 120, wobei eine erste elektrisch leitende Schicht 125 über einer Oberfläche 127 der Halbleiterplattform gebildet wird. Die erste elektrisch leitende Schicht 125 umfasst mehrere Abschnitte 130, wobei die mehreren Abschnitte im Allgemeinen elektrisch voneinander isoliert sind, darin, so wie nachstehend angesprochen, mehrere Pole 131 der multipolaren ESC 100 definierend. Die Halbleiterplattform 120 umfasst zum Beispiel ein Halbleitersubstrat 132, wie beispielsweise eine Siliziumscheibe, wobei die mehreren Abschnitte 130 der ersten leitenden Schicht 125, die darüber gebildet ist, im Allgemeinen durch einen Isolatorbereich 134 zwischen den mehreren Abschnitten 130 definiert wird. Der Isolatorbereich 134 isoliert im Allgemeinen die mehreren Abschnitte 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 voneinander, wobei eine an die mehreren Abschnitte 130 angelegte Spannung steuerbar zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft zwischen der Klemmplatte 110 und dem Substrat 105 ist.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Klemmplatte 110, so wie unten dargestellt, mittels lithografischen Halbleitertechniken, gebildet, wobei der Isolatorbereich 134 zum Beispiel im Allgemeinen während des Bildens der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 maskiert ist. Alternativ ist der Isolatorbereich 134 geätzt, wobei die erste elektrisch leitende Schicht im Allgemeinen im Isolatorbereich entfernt ist. Die Halbleiterplattform 120 kann zum Beispiel ein einzelnes Halbleitersubstrat 132 umfassen oder alternativ kann die Halbleiterplattform ein Mosaik getrennter Halbleitersubstrate 132 umfassen (die beispielsweise als gestrichelte Linien 133 angegeben sind), wobei die erste elektrisch leitende Schicht 125 ferner über dem Mosaik der Halbleitersubstrate gebildet ist. Das Mosaik getrennter Halbleitersubstrate 132 bildet zum Beispiel die Halbleiterplattform 120, indem die getrennten Halbleitersubstrate zusammengesetzt werden, um eine im Allgemeinen benachbarte Halbleiterplattform zu bilden. Solch ein Mosaik ist zum Beispiel vorteilhaft für elektrostatische Einspannvorrichtungen, die einen größeren Durchmesser als eine standardmäßige Siliziumscheibe erfordern, wobei mehrere Halbleitersubstrate zusammengesetzt werden können, um eine größere Halbleiterplattform 120 zu bilden.
In einem anderen alternativen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wie in 12 veranschaulicht, die Halb leiterplattform 120 mehrere deutliche Segmente 135 umfassen, die von getrennten Halbleitersubstraten 132 gebildet werden, wobei die mehreren Abschnitte 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 einzeln über jedem Segment 135 gebildet werden. Die mehreren Segmente 135 sind beispielsweise durch ein nichtleitendes Material wie ein Keramikabstandsstück 137 voneinander getrennt, wobei die mehreren Abschnitte 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 elektrisch voneinander isoliert sind.
3 veranschaulicht eine teilweise Ansicht im Querschnitt eines Abschnitts der Klemmplatte 110 von 2, wobei mehrere beispielhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlicher dargestellt sind. Es ist zu beachten, dass die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eher zum Zwecke der Veranschaulichung zur Verfügung gestellt werden. Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Klemmplatte 110 ferner mehrere elektrisch nichtleitende Vorsprünge 140, die sich im Allgemeinen nach außen von einer Oberfläche 141 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 von 2 erstrecken (und folglich im Allgemeinen nach außen von der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110) erstrecken. Unter erneuter Bezugnahme auf 3 werden die mehreren Vorsprünge 140 im Allgemeinen über der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 gebildet und erstrecken sich im Allgemeinen einen ersten Abstand D1 von der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110. Dementsprechend definieren die mehreren Vorsprünge 140 im Allgemeinen mehrere Lücken 145 dazwischen, wobei die mehreren Vorsprünge zum Beispiel durch eine zweiten Abstand D₂ voneinander getrennt sind, dadurch eine Breite von mehreren Lücken definierend. Der zweite Abstand D₂ ist im Allgemeinen kleiner als eine zu klemmende Dicke des Substrats (nicht gezeigt), wobei die mechanische Durchbiegung des Substrats während des Klemmens maßgeblich reduziert ist, so wie es ausführlicher nachstehend ange sprochen wird. Der zweite Abstand D₂ ist zum Beispiel kleiner als etwa 100 Mikron.
Gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die mehreren Vorsprünge 140 mikroelektromechanische Strukturen (MEMS). Zum Beispiel umfasst die Halbleiterplattform 120 ein Material, das üblicherweise bei der Bildung von Memo-Mikrostrukturen wie Silizium eingesetzt wird, wobei die mehreren Vorsprünge 140 beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO₂), das darüber gebildet ist, sind. Memo-Mikrostrukturen stellen im Allgemeinen eine eng kontrollierte und dimensional beständige Integrität über die Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 bereit, wobei sich die mehreren Vorsprünge 140 über einen im Allgemeinen beständigen Abstand D₁ von der Oberfläche quer zur Klemmplatte erstrecken. 4 veranschaulicht zum Beispiel die mehreren Vorsprünge 140, die mehrere im Wesentlichen zylinderförmige oder rechteckige Inseln 147 aufweisen, die über der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 gebildet wurden. Die mehreren Vorsprünge 140 sind betriebsfähig, um im Allgemeinen die Grundfläche 107 des in 2 veranschaulichten Substrats 105 zu berühren, dadurch einen Berührungsbereich der Vorsprünge definierend. Vorzugsweise beträgt die Verhältniszahl des Berührungsbereichs (AR = area ratio) der Vorsprünge etwa 10% des gesamten Grundflächenbereichs des Substrats 105 für die Berührungsleitung, während die AR kleiner als etwa 5% des gesamten Grundflächenbereichs des Substrats für die Wärmeleitung durch ein Kühlgas (nicht gezeigt) ist, so wie nachstehend angesprochen. Zum Beispiel haben die mehreren Inseln 147 von 3 einen Durchmesser von etwa 10 Mikron oder darunter und sind voneinander durch etwa 25 bis 100 Mikron getrennt.
Obwohl sich die mehreren Vorsprünge 140, die sich von der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 erstrecken, als von gleichmäßiger Form veranschaulicht sind und auf geordnete Weise angeordnet sind, können auch andere Anordnungen der mehreren Vorsprünge in Erwägung gezogen werden, und jede Form oder Anordnung von Vorsprüngen oder sonstige solcher Alternativen werden als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend in Erwägung gezogen. Unter erneuter Bezugnahme auf 2 können die Oberfläche 127 der Halbleiterplattform 120 und die mehreren Vorsprünge 140 zum Beispiel ferner eine Schutzschicht 148 wie eine Siliziumnitrid(Si3N4)-schicht, die darüber gebildet ist, umfassen. Die Schutzschicht 148 kann zum Beispiel, wie in 3 veranschaulicht, ein niedriges Emissionsvermögen aufweisen, wobei die vom Substrat (nicht gezeigt) abgestrahlte Hitze in Richtung der Klemmplatte 115 von der Schutzschicht während eines Heizvorgangs des Substrats reflektiert wird, dadurch die Wärmeleitung bestärkend, hauptsächlich durch die Gasleitung in den Lücken (falls die Gasleitfähigkeit zum Einsatz kommt) stattzufinden, so wie es ausführlicher weiter unten behandelt wird. Gemäß einem anderen Beispiel stellt die Schutzschicht 148 eine im Wesentlichen harte und inerte Übergangsstelle 149 zwischen der Klemmplatte 110 und dem Substrat (nicht gezeigt) dar, wobei die Schutzschicht im Allgemeinen die Möglichkeit von Kontamination aus einer Verschlechterung der Klemmplatte mindert. Gemäß einem noch anderen Beispiel ist die Schutzschicht 148 betriebsfähig, um im Allgemeinen das Substrat (nicht gezeigt) in die Lage zu versetzen, seitlich über die Übergangsstelle 149 zwischen der Klemmplatte 110 und dem Substrat zu gleiten, wobei die Schutzschicht im Allgemeinen mit den mehreren Vorsprüngen 140 übereinstimmt, dadurch eine oder mehr scharfe Kanten 146A davon abrundend.
5 veranschaulicht einen beispielhaften Vorsprung 140, wobei die Schutzschicht 148 im Allgemeinen mit den mehreren Vorsprüngen 140 übereinstimmt und im Allgemeinen die eine oder mehr scharfe Kanten 146A abgerundet hat, dadurch eine oder mehr abgerundete Kanten 146B des Vorsprungs definierend. Man wird zu schätzen wissen, dass infolge der Lithografie eine derartige Abrundung selbst ausgeprägter als wie veranschaulicht sein kann. Die eine oder mehr abgerundeten Kanten 146B stellen zum Beispiel vorteilhafte Gleiteigenschaften während einer Wärmebewegung (bspw. eine Wärmedehnung oder -kontraktion) des Substrats 105 in Bezug auf die Klemmplatte 110 dar. Die Wärmebewegung 158 des Substrats 105 in Bezug auf den Vorsprung 140 kann zum Beispiel eine Kraft F auf dem Substrat 105 durch den Vorsprung 140 erzeugen. Die Kraft F schwankt in Abhängigkeit von mindestens teilweise der Geometrie des Vorsprungs 140. Beispielsweise können scharfe Kanten 156, so wie in 3 veranschaulicht, eher eine große Kraft F erzeugen, wobei das Substrat 105 voraussichtlich seitlich an der scharfen Kante des Vorsprungs 140 geklemmt wird. Spannungsbrüche können im Substrat 105 erscheinen, beispielsweise wenn die Kraft F die Streckgrenze des Substrats überschreitet und dabei am Substrat eine mögliche Kontamination und/oder Schaden verursacht. Die abgerundeten Kanten 146B von 5 begrenzen andererseits im Allgemeinen die Kraft F auf dem Substrat 105, indem die Kraft über die abgerundeten Kanten verbreitet wird. Durch Begrenzen der Kraft F auf dem Substrat 105 lässt sich das Substrat im Allgemeinen in Bezug auf die Klemmplatte 110 freier ausdehnen oder zusammenziehen, dadurch im Allgemeinen die seitliche Bindung am Vorsprung 140 begrenzend.
In 3, auf die erneut Bezug genommen wird, sind gemäß eines anderen beispielhaften Aspektes der vorliegenden Erfindung die mehreren Vorsprünge 140 betriebsfähig, um im Allgemeinen den ersten Abstand D₁ von 2 von der Oberfläche 117 der Klemmplatte bis zur Grundfläche 107 des Substrats 105 aufrecht zu erhalten, wobei die Kontaktleitfähigkeit durch die mehreren Vorsprünge gleichmäßig quer durch die Klemmplatte ist. Dies geschieht durch eine enge Kontrolle der Oberflächenrauigkeit der mehreren Vorsprünge. Zum Beispiel ist, wie in 4 veranschaulicht, eine Oberflächenrauigkeit 161 (bspw. eine Oberflächenbehandlung) von weniger als 100 Angstrom für jeden der mehren Vorsprünge 140 durch MEMS-basierte Halbleiterverarbeitung erreichbar, wobei die Kontaktleitfähigkeit durch solch eine feine Oberflächenbehandlung im Vergleich zu herkömmlichen mechanisch bearbeiteten Flächen nach dem Stand der Technik maßgeblich geregelt werden kann.
Das Schaubild von 6 veranschaulicht Berührungswärmeübertragungszahlen für eine beispielhafte MEMS-basierte elektrostatische Einspannvorrichtung. Die Kurven 163A–163D veranschaulichen durchschnittliche HTCs bei jeweils 0,5, 1, 2 und 5 Atmosphären Berührungsdruck zwischen dem Substrat 105 und den mehreren MEMS-basierten Vorsprüngen 140 von 2. Wie man sieht, nimmt die HTC bei niedrigen ARs schnell zu, erreicht ein Maximum und nimmt allmählich wieder ab, während die AR 100% erreicht. Mittels der Daten von 6 nahmen die Erfinder der vorliegenden Erfindung wahr, dass eine optimale AR für die MEMS-basierten Vorsprünge 140 zur Berührungsleitung bestimmt werden kann. Eine AR von beispielsweise etwa 0,1 (10%) ist etwa optimal für Berührungsdrücke zwischen 0,5 und 1,0 Atmosphären zur Wärmeleitung durch die Vorsprünge 140. Wenn der Energieverbrauch Anlass zur Sorge ist, ist es besser, den Berührungsdruck unter 2 Atmosphären aufrecht zu erhalten, wobei darin eine optimale AR in einem Bereich von weniger als etwa 0,2 zur optimalen Berührungsleitung definiert wird.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 3 kann gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung der erste Abstand D₁ ferner betriebsfähig sein, um im Allgemeinen einen Strom von Kühlgas (nicht gezeigt) innerhalb der mehreren Lücken 145 zu ermöglichen, wobei die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 betriebsfähig ist, um Wärme vom Substrat zur Klemmplatte über die Wärmeleitung im freien Molekularzustand des Kühlgases zu übertragen. Um zum Beispiel die Wärmeleitung im freien Molekularzustand zu ermöglichen, liegt der erste Abstand D₁ im Allgemeinen unter 5 Mikron. Für die Gasleitfähigkeit ist der erste Abstand D₁ von der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 bis zur Grundfläche 107 des Substrats 105 vorzugsweise etwa 1 Mikron oder weniger groß.
Die zuvor erwähnten Vorgänge können noch vollständiger in Verbindung mit 7 wahrgenommen werden, die ein Schaubild der Berührungs-HTC und der Halbleiterscheibenbeanspruchung für verschiedene Verhältniszahlen des Berührungsbereichs zeigt. Bei kleinen Verhältniszahlen des Berührungsbereichs (bspw. einer AR von etwa 0,05 oder kleiner) ist die Berührungs-HTC (Schaubild 159A) infolge der kleinen Berührungsbereichs zwischen den Vorsprüngen und der Halbleiterscheibe klein. Während bei einem Beispiel eine niedrige Berührungs-HTC wünschenswert ist (damit die Wärmeleitfähigkeit hauptsächlich durch die Wärmeleitung eines Gases, das sich zwischen der Klemmplatte 110 und dem Substrat 105 von 2 befindet) bestimmt wird, wobei solche kleinen Verhältniszahlen des Bereichs üblicherweise die Ursache von ungewünscht hoher Beanspruchung (Schaubild 159B von 6) auf dem Substrat sind, insbesondere bei hohen Drücken der elektrostatischen Einspannvorrichtung. Während die Verhältniszahl des Berührungsbereichs zunimmt (indem bspw. der Berührungsbereich aller Vorsprünge ein größerer Anteil des gesamten Halbleiterscheibenbereichs ist), beginnt die Berührungs-HTC zuzunehmen, erreicht ein Maximum und nimmt wieder ab, was die Austauschbeziehungen, die auf Grund des erhöhten Bereichs und des reduzierten Berührungsdrucks pro Bereichseinheit auf den Vorsprüngen stattfinden. In diesem Bereich (bspw. zwischen einer AR von etwa 0,05 bis etwa 0,3) ist die Berührungs-HTC relativ hoch, und dadurch wird die Umschaltung von einer Kühlung der ESC über eine Druckregelung des Gases, das sich zwischen der ESC und dem Substrat befindet, erschwert oder weniger geregelt, da die Berührungs-HTC passiv ist und nicht wie die Gasleitungs-HTC „ausgeschaltet" werden kann (bspw. durch eine Druckänderung ausgeschaltet werden kann). Bei größeren Verhältniszahlen des Berührungsbereichs, zum Beispiel ARs von etwa 0,4 oder mehr, ist die Beanspruchung geringfügig, und die Berührungs-HTC ist wieder im Wesentlichen niedrig, so dass die Aktivierung/Deaktivierung der Kühlung hauptsächlich durch einen Kühlgasdruck auf der Rückseite bestimmt wird.
Im Allgemeinen fällt das Verhalten einer Wärmeübertragungszahl (HTC) des Kühlgases quer zu einem Abstand zwischen zwei Körpern in einen von drei Betriebszuständen: den viskosen Zustand, den freien Molekularzustand und den Übergangszustand. Im viskosen Zustand ist die Wärmeübertragungszahl (HTC) vom Lückenabstand und der Wärmeleitfähigkeit des Kühlgases abhängig, ist aber im Allgemeinen unabhängig vom Kühlgasdruck (nachstehend als Gasdruck auf der Rückseite bezeichnet). Im freien Molekularzustand ist die HTC vom Gasdruck auf der Rückseite und dem Molekulargewicht des Kühlgases abhängig, ist aber unabhängig vom Lückenabstand. Der freie Molekularzustand wird im Wesentlichen mit dem kleineren Abstand (bspw. dem ersten Abstand D₁) als ein paar Mikron (bspw. etwa 3–5 Mikron) aufgebaut. Der Übergangszustand ist ferner durch eine reibungslose Interpolation zwischen dem viskosen Zustand und dem Molekularzustand gekennzeichnet.
Die Leitung von Wärme durch ein Gas im freien Molekularzustand, so wie durch die vorliegende Erfindung definiert, schafft verschiedene einmalige Vorteile. Zum Beispiel ist durch Aufrechterhaltung der Lücke (bspw. des Abstands D₁) in der Größenordnung der mittleren freien Weglänge des Kühlgases die Kühlung quer durch die Halbleiterscheibe im Wesentlichen unempfindlich gegen den Lückenabstand und stattdessen hauptsächlich vom Druck auf der Rückseite abhängig, wobei dadurch trotz leichter Schwankungen in der Lücke (bspw. auf Grund der Halbleiterscheiben-Verformung oder -Partikel) die Gleichmäßigkeit der Kühlung räumlich quer durch die Halbleiterscheibe bewirkt wird. Da außerdem der Lückenabstand klein ist, ist das damit assoziierte Volumen ebenfalls klein, wobei dadurch ermöglicht wird, dass eine Kühlung der Halbleiterscheibe äußerst schnell durch Änderung des Drucks auf der Rückseite herbeigeführt wird. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine schnelle Kühlung der Halbleiterscheibe, sobald eine Spitzenglühtemperatur erreicht ist.
8 ist ein Schaubild, welches das Verhalten der HTC im Vergleich zum Gasdruck auf der Rückseite für Stickstoff bei ersten Abständen D₁ von 1 und 2 Mikron veranschaulicht. Der freie Molekularzustand, in dem die HTC überwiegend vom Gasdruck auf der Rückseite abhängig ist, wird für den Gasdruck im vorliegenden Beispiel im Bereich von 0 bis etwa 250 Torr erwogen, wenn der erste Abstand D₁ 1 Mikron beträgt oder wenn der erste Abstand D1 kleiner als die mittlere freie Weglänge, englisch als mean free path (MTP) bezeichnet, des Kühlgases ist. Der viskose Zustand, in dem die HTC hauptsächlich vom ersten Abstand D1 abhängig ist, wird für die Gasdrücke auf der Rückseite, die größer als etwa 250 Torr sind, erwogen, oder wenn der erste Abstand D₁ größer als die mittlere freie Weglänge, englisch als mean free path (MTP) bezeichnet, des Kühlgases (nicht in der vorliegenden Figur gezeigt) ist. Zwischen diesen zwei Zuständen wird der Übergangszustand erwogen.
8 veranschaulicht ferner, dass in dem freien Molekularzustand die Kühlgas-HTC hauptsächliche durch Abstimmen des Gasdrucks auf der Rückseite geregelt werden kann; der erste Abstand D₁ hat jedoch weiterhin eine Funktion in der HTC bei höheren Drücken. Für einen ersten Abstand D1 von 2 Mikron im Vergleich zu 1 Mikron beginnt zum Beispiel die Wärmeleitfähigkeit des Kühlgases den Übergang vom freien Molekularzustand zum viskosen Zustand bei etwa 250–275 Torr. Infolgedessen ist die Gleichmäßigkeit des erstes Abstands D1 immer noch ein Anlass zur Sorge, wenn Drücke vom atmosphärischen Druck bis zu wesentlichen Vakuumdrücken schwanken (das heißt weniger als 20 Torr). Indem jedoch der Druck zwischen wesentlichem Vakuum und etwa 250 Torr geregelt wird, kann die HTC hauptsächlich durch den Druck auf der Rückseite unabhängig von geringen Schwankungen im Lückenabstand geregelt werden. Infolgedessen wird die Gleichmäßigkeit der Kühlung quer durch die Halbleiterscheibe aufrechterhalten.
Gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Klemmplatte, wie in 9 veranschaulicht, eine oder mehr Gasverteilungsnuten 150, wobei die Gasverteilungsnuten angepasst sind, um das Kühlgas (nicht gezeigt) in die Lage zu versetzen, da durchzuströmen und wobei eine Einstellung auf den Druck des Kühlgases (der Druck auf der Rückseite) schnell erreicht werden kann. So wie in 10 veranschaulicht, erstrecken sich die Gasverteilungsnuten 150 im Allgemeinen einen dritten Abstand D₃ in die Klemmplatte 110, wobei sich jede Gasverteilungsnute mit mindestens einer der mehreren Lücken 145 von 2, die mit der Klemmplatte assoziiert sind, überschneidet. Der dritte Abstand D₃ ist beispielsweise kleiner als etwa 100 Mikron, wobei der Strom des Kühlgases innerhalb der Gasverteilungsnuten 150 mit dem viskosen Zustand übereinstimmt. Des Weiteren ermöglicht ein maßgeblich größerer dritter Abstand D₃ der Gasverteilungsnute (im Vergleich zur Lücke 145) eine schnelle Ansprechzeit zum Pumpen des Kühlgases von der Klemmplatte 110.
Die Gasverteilungsnute 150 ist ferner gekennzeichnet durch eine Breite W, die im Allgemeinen koplanar mit der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 ist. Die Breite W der Gasverteilungsnute 150 ist vorzugsweise kleiner als 100 Mikron oder die Dicke (nicht gezeigt) des Substrats 105, das sich auf der Klemmplatte 110 befindet derart, dass aus ähnlichen Gründen wie jenen, die zuvor angesprochen wurden, die Wärmeleitung im Wesentlichen gleichmäßig quer zur Grundfläche 107 des Substrats ist. Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt ist die Breite jeder Gasverteilungsnute 150 etwa gleich des dritten Abstands D₃.
Indem Gasverteilungsnuten 150 geboten werden, die wesentlich groß sind (bspw. im Vergleich zu den Lücken 145 zwischen den Vorsprüngen 140), ist der Gasstrom dadurch im viskosen Zustand, der etwa 50 Mal größer als der Durchfluss im freien Molekularzustand für einen gegebenen Druck ist. Der schnelle Durchfluss des Kühlgases durch die Gasverteilungsnuten 150 erleichtert ein schnelles Einschalten zur Kühlung des Substrats. Nichtsdestoweniger ist der gesamte Flächenbereich der Nuten sehr klein im Vergleich zur einer Kontaktfläche des Gases zur Halbleiterscheibe in den mehreren Lücken 145. In dieser Hinsicht ist 10 nicht maßstabsgetreu (wird aber dafür zum Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt), vielmehr ist die Anzahl der Lücken 145 zwischen den Nuten 150 ganz wesentlich. Zum Beispiel befinden sich bei einem Nutenabstand 151, der kleiner als etwa 1 cm ist, und den Vorsprüngen 140, die einen Durchmesser von etwa 10 Mikron oder weniger aufweisen, etwa 90 Vorsprünge oder mehr zwischen den Nuten.
Dementsprechend werden mehrere Gasverteilungsnuten 150 bereitgestellt, wobei die mehreren Gasverteilungsnuten betriebsfähig sind, um eine Ansprechzeit maßgeblich zu mindern, damit das Kühlgas von der Klemmplatte 110 gepumpt werden kann. Zum Beispiel können, wie in 9 veranschaulicht, die mehreren Gasverteilungsnuten 150 im Allgemeinen von einem Mittelpunkt der Klemmplatte 110 nach außen strahlen, wobei die mehreren Gasverteilungsnuten derart strukturiert sind, dass jede Stelle auf der Oberfläche 117 der Klemmplatte innerhalb von etwa 5 mm von mindestens einem der mehreren Gasverteilungsnuten sind. Vorzugsweise ist der Abstand 151 zwischen den Nuten kleiner als etwa 1 cm. Obwohl die mehreren Gasverteilungsnuten 150 als sich radial erstreckende Nuten veranschaulicht sind, versteht es sich, dass die Nuten auf zahlreiche Arten und Weisen und mit variierender Anzahl konfiguriert werden können, und solche Variationen gelten als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend. Ferner ist, wie im Beispiel von 11 veranschaulicht, eine Tiefe D₃ der Nuten 150 etwa dieselbe wie ein Abstand D₂ zwischen den verschiedenartigen Vorsprüngen 140.
Das Kühlgas umfasst beispielsweise ein oder mehr im Wesentlichen wärmegeleiteter Gase wie Sauerstoff, Wasserstoff, Argon und Stickstoff, wobei das Kühlgas im Allgemeinen einem Milieu (nicht gezeigt) wie eine Prozesskammer (nicht gezeigt) zugeführt wird, welches die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 von 2 umfasst. Das Kühlgas wird somit von dem Milieu (bspw. vom Inneren der Prozesskammer (nicht gezeigt)) durch die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 und nach außen zu einer geeigneten Pumpe (nicht gezeigt) gepumpt. Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung, der sich erneut auf 9 bezieht, umfasst einer der mehreren Vorsprünge einen Ring 153, der im Allgemeinen koaxial mit dem Substrat 105 ist. Der Durchmesser D_R des Rings 153 ist zum Beispiel geringfügig kleiner als der Durchmesser D des in 2 veranschaulichten Substrats 105, wobei der Ring betriebsfähig ist, um im Allgemeinen einen inneren Abschnitt 154 des Substrats und der Klemmplatte 115 zu umschließen, wobei im Allgemeinen eine Abdichtung zwischen dem inneren Abschnitt und dem Milieu 155 gebildet wird. Unter erneuter Bezugnahme auf 9 befindet sich gemäß einem anderen Beispiel eine periphere Gasverteilungsnute 156 innerhalb des Rings 153, wobei die periphere Gasverteilungsnute im Allgemeinen die mehreren Verteilungsnuten 150 verbindet.
Gemäß eines noch anderen beispielhaften Aspekts der Erfindung umfasst die beispielhafte elektrostatische Einspannvorrichtung 100 ferner, wie in 2 veranschaulicht, eine Basisplatte 160, die zur Übertragung von Wärme einenergie vom Substrat 105 und von der Klemmplatte 110 betriebsfähig ist. Die Basisplatte 160 ist zum Beispiel durch eine Oberfläche 162, die mit der Grundfläche 117 der Klemmplatte 110 assoziiert ist, gekennzeichnet. Die Oberfläche 162 der Basisplatte 160 liegt im Allgemeinen gegenüber der Grundfläche 117 der Klemmplatte 110, wobei die Basisplatte und die Klemmplatte gegenseitig wärmegekoppelt sind. Die Basisplatte 160 umfasst beispielsweise ein Material wie Metall, das für eine gute Wärmeleitfähigkeit sorgt. Beispielhafte Metalle für Basisplatten 160 sind Aluminium, Kupfer oder sonstige Metalllegierungen mit guter Wärmeleitfähigkeit. Alternativ kann die Basisplatte 160 aus einem Material sein, das eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit wie die Wärmeleitfähigkeit der Klemmplatte 110 aufweist, wie zum Beispiel amorphes Silizium (a-Si) oder Siliziumcarbid (SIC), wobei eine dritte elektrisch leitende Schicht (nicht gezeigt) gebildet wird.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Klemmplatte 110 ferner eine zweite elektrisch leitende Schicht 165, wobei die zweite elektrisch leitende Schicht ferner mehrere Abschnitte 167 umfasst, die elektrisch voneinander isoliert sind. Die mehreren Abschnitte 167 der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 verbinden mit den jeweiligen Abschnitten 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125. Die mehreren Abschnitte 167 der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 befinden sich zum Beispiel im Allgemeinen zwischen einer Grundfläche 168 der Halbleiterplattform 120 und der Oberfläche 162 der Basisplatte 160. Gemäß einem Beispiel werden die mehreren Abschnitte 167 der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 über die Grundfläche 168 der Halbleiterplattform 120 während der Bildung der ersten leitenden Schicht 125 über der Oberfläche 127 der Halbleiterplattform 120 gebildet.
Gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite elektrisch leitende Schicht 165 ferner mehrere elektrisch leitender vertikaler Interconnects 170. Die vertikalen Interconnects 170 verbinden zum Beispiel die erste elektrisch leitende Schicht 125 und die zweite elektrisch leitende Schicht 145 elektrisch. Mehrere Elektroden 175 sind zum Beispiel ferner mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 elektrisch verbunden, darin die erste elektrisch leitende Schicht 125 mit den mehreren Elektroden über die mehreren vertikalen Interconnects 170 elektrisch verbindend. Die mehreren vertikalen Interconnects 170 können zum Beispiel mehrere Durchgangslöcher 180, die mit der Halbleiterplattform 120 assoziiert sind, umfassen, wobei sich die mehreren Durchgangslöcher im Allgemeinen von der Oberfläche 127 zur Grundfläche 168 der Halbleiterplattform erstrecken. Die mehreren Durchgangslöcher 180 verbinden somit jeden Abschnitt 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 mit dem jeweiligen Abschnitt 167 der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 elektrisch. Jeder Abschnitt 130 und 176 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 und zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 kann jeweils zum Beispiel durch eines oder mehr von mehreren Durchgangslöchern 189 elektrisch verbunden sein (bspw. Abschnitt 130A ist elektrisch mit Abschnitt 167A durch ein oder mehr Durchgangslöcher 180A verbunden). So wie in 12 veranschaulicht, sind zum Beispiel die mehreren Durchgangslöcher 180 im Allgemeinen gegen die Halbleiterplattform 120 in einer Weise ausgerichtet, dass die Klemmplatte 110 im Wesentlichen thermisch und elektrisch ausgeglichen ist.
Gemäß einem anderen Beispiel veranschaulicht 13 eine weitere ESC 100, wobei mehrere vertikaler Interconnects 170 mit einer Seitenwand 185 der Halbleiterplattform 120 assoziiert sind, indem dabei mehrere Seitenwand-Interconnects 188 definiert werden. Jeder Abschnitt 130 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 ist zum Beispiel mit einem jeweiligen Seitenwand-Interconnect 188 elektrisch verbunden, wobei jeder Seitenwand-Interconnect elektrisch mit der jeweiligen Elektrode 175 verbunden sein kann. Zum Beispiel umfasst jede jeweilige Elektrode 175 eine federgetriebene Seitenwandkontaktelektrode 190, wobei die federgetriebenen Seitenwandkontaktelektroden mechanisch gegen die jeweiligen Seitenwand-Interconnects 188 durch eine Federkraft (nicht gezeigt) komprimiert werden, wobei physikalisches Bonden (bspw. Hartlöten oder Epoxidbonden) der Elektroden an die Seitenwand-Interconnects nicht erforderlich ist.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst, so wie in 14 dargestellt, die Basisplatte 160 eine erste elektrische nichtleitende Schicht 192, und eine dritte elektrisch leitende Schicht 194 ist darüber gebildet. Die erste elektrische nichtleitende Schicht 192 (bspw. ein Oxid) befindet sich im Allgemeinen zwischen der Basisplatte 160 und der dritten elektrisch leitenden Schicht 194. Die dritte elektrisch leitende Schicht 194 umfasst zum Beispiel ferner mehrere Abschnitte 195, die jeweils mit den jeweiligen mehreren Abschnitten 130 und 167 der ersten elektrisch leitenden Schicht 125 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 assoziiert sind, wobei jeder Abschnitt 195 der dritten elektrisch leitenden Schicht 194 elektrisch mit dem jeweiligen Abschnitt 167 der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbunden ist. Die mehreren Abschnitte 195 der dritten elektrisch leitenden Schicht sind ferner elektrisch voneinander isoliert, wobei darin die Pole der ESC 100 elektrisch isoliert gehalten werden. Die dritte elektrisch leitende Schicht 194 befindet sich im Allgemeinen entlang einer Seitenwand 196 und einer Oberfläche 197 der Basisplatte 160 (bspw. über der ersten nichtleitenden Schicht 192), wobei die mehreren Elektroden 175 mit der dritten elektrisch leitenden Schicht an der Seitenwand der Basisplatte elektrisch verbunden sind. Alternativ kann die dritte elektrisch leitende Schicht 194 ferner über eine Bodenfläche 198 der Basisplatte 160 gebildet sein, wobei die mehreren Elektroden 175 mit der dritten elektrisch leitenden Schicht auf der Basisplatte elektrisch verbunden sein können.
Die dritte elektrisch leitende Schicht 194 ermöglicht zum Beispiel im Allgemeinen ein Bonden der Basisplatte 160 an die Klemmplatte 110, wobei die Basisplatte an die Klemmplatte wärmegekoppelt sein kann und mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 165 elektrisch verbunden sein kann. Ein beispielhaftes Verfahren zur Kopplung der Basisplatte 160 mit der Grundfläche 117 der Klemmplatte 110 erfolgt durch Hartlöten, wobei die Grundfläche 117 der Klemmplatte 110 metallisiert ist (bspw. durch die zweite elektrisch leitende Schicht 165) und dann mit der Oberfläche 162 der Basisplatte unter Vakuum hartgelötet wird. Zum Beispiel wird die dritte elektrisch leitende Schicht 194 über der Oberfläche 162 der Basisplatte 160 gebildet, wobei die zweite und dritte elektrisch leitenden Schichten 165 und 194 miteinander unter Vakuum gelötet werden. Die zweiten und dritten elektrisch leitenden Schichten 165 und 194 sind zum Beispiel aus einem oder mehr Wolframsilicid, Wolfram oder Titan, jedoch kann jedes elektrisch leitende Material als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend in Erwägung gezogen werden.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung unter erneuter Bezugnahme auf 13 befindet sich eine elektrisch nichtleitende Zwischenplatte 199 zwischen der Basisplatte 160 und der Klemmplatte 110. Die Zwischenplatte 199 umfasst zum Beispiel eine Isolator-Halbleiterscheibe aus Aluminiumnitrid, wobei die Zwischenplatte im Allgemeinen die Klemmplatte 110 von der Basisplatte 160 elektrisch isoliert und dennoch eine geeignete Wärmeleitfähigkeit bereitstellt. Ferner kann die Zwischenplatte 199 unter Vakuum an die Basisplatte 160 und die Klemmplatte 110 kaltgelötet sein.
In 2, auf die erneut Bezug genommen wird, umfasst die Basisplatte 160 zum Beispiel ferner eine oder mehr erste Fluidkanäle 200, wobei die eine oder mehr ersten Fluidkanäle betriebsfähig sind, um im Allgemeinen ein Kühlfluid (nicht gezeigt) wie Wasser in die Lage versetzen, da durchzufließen, wobei die Basisplatte im Wesentlichen durch die Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Wie in 17Q veranschaulicht, kann die Basisplatte 450 elektrisch leitend sein und ferner mehrere Pole 448 umfassen, wobei, wie nachstehend angesprochen, die mehreren Pole elektrisch mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der zweiten elektrisch leitenden Schicht 430 verbunden sind.
In 12, auf die erneut Bezug genommen wird, sind gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung mehrere Hubstifte 210 betriebsfähig an die Klemmplatte 110 gekoppelt, wobei die mehreren Hubstifte 210 betriebsfähig sind, um das Substrat 105 vertikal zwischen einer Verarbeitungsposition (nicht gezeigt), die mit der Klemmplatte 110 benachbart ist, und einer Ladeposition (nicht gezeigt) über der Klemmplatte (bspw. etwa 1–2 mm über der Klemmplatte) zu übertragen. Die Hubstifte 210 sind zum Beispiel aus Quarz, Siliziumcarbid oder einem keramischen Material, wobei die Kontamination des Substrats 105 von den Hubstiften während der Verarbeitung minimiert ist.
Gemäß einem noch anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 ferner einen Temperatursensor 215, der betriebsfähig ist, um eine oder mehr Temperaturen T, die mit dem Substrat 105 von 2 assoziiert sind, zu messen. Der Temperatursensor 215 von 12 umfasst zum Beispiel ein Pyrometer, wobei das Pyrometer die Temperatur T des Substrats (nicht gezeigt) durch eine Öffnung 220 in der Oberfläche 117 der Klemmplatte 110 misst. Der Temperatursensor 215 kann zum Beispiel ein Pyrometer um fassen, das einen minimalen Volumenhohlraum aufweist, wobei die Öffnung 220, durch welche der Pyrometer die Temperatur T des Substrats 105 misst, klein ist. Ein Minimieren des Volumens der Öffnung ist vorteilhaft, wobei eine Temperaturgleichmäßigkeit aufrechterhalten werden kann. Alternativ kann der Temperatursensor 215 ein optisches Pyrometer umfassen, dass ferner Glasfaserstäbe (nicht gezeigt) verwenden kann, die in die Klemmplatte 110 in eine Weise eingefügt werden, dass der Glasfaserstab beispielsweise den minimalen Volumenhohlraum belegt.
15, auf die nun Bezug genommen wird, veranschaulicht ein Blockdiagramm der elektrostatischen Einspannvorrichtung 100, und ein ähnliches System 230 ist gemäß mehrerer Aspekte der Erfindung veranschaulicht. Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst das System 230 zur Regelung der elektrostatischen Einspannvorrichtung 100 einen Regler 235, der betriebsfähig an eine Spannungsversorgung 240 gekoppelt ist. Der Regler 235 ist betriebsfähig, um die Spannung V, die den Polen 131 der ESC 100 zugeführt wird, durch Regelung der Spannungsversorgung 240 zu regeln, wobei die Spannung proportional zu einem Spannkraftbetrag ist, der vom Substrat 105 auf Grund von durch die Spannung verursachten elektrostatischen Kräften erkannt wird. Gemäß einem Beispiel kann der Regler 235 ferner einen HTC-Berührungsbetrag der ESC 100 regeln, indem die Spannung V erhöht oder verringert wird, wobei die elektrostatische Kraft und demzufolge die Spannkraft jeweils erhöht oder verringert wird. Wie in 3, auf die wieder Bezug genommen wird, mit einem ersten Abstand D₁ von etwa 1 Mikron veranschaulicht, kann die Spannung gut unter einer Durchschlagspannung, die mit der Halbleiterplattform assoziiert ist (bspw. eine Spannung von weniger als etwa 100 V–150 V) aufrechterhalten werden, während sie nach wie vor eine gute Wärmekontaktleitfähigkeit zwischen den mehreren Vorsprüngen 140 und dem Substrat 105 bereitstellt.
Gemäß dem obigen Beispiel wird durch die Regelung der an der elektrostatischen Einspannvorrichtung 100 von 15 angelegten Spannung V der Betrag der Wärmeleitfähigkeit durch die Klemmplatte vorteilhaft geregelt. Zum Beispiel kann bei einer Verhältniszahl des Bereichs von etwa 0,10 (10%) eine niedrige Spannung (bspw. weniger als 20 Volt) an die ESC 100 angelegt werden, wobei die niedrigen Berührungsdrücke von weniger als etwa 100 Torr zwischen dem Substrat 105 und der Klemmplatte 110 aufrechterhalten werden können. Bei dem niedrigen Berührungsdruck ist das Substrat 105 nach wie vor geklemmt oder gesichert, aber es wird ein minimaler Wärmeenergiebetrag zwischen das Substrat und die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 übertragen, wobei ein Wärmeabschnitt der Einspannvorrichtung im Wesentlichen „ausgeschaltet" ist. Wenn die größere Spannung V (bspw. etwa 100 V) an die ESC 100 angelegt wird, ist der Berührungsdruck zwischen dem Substrat 105 und der Klemmplatte 110 wesentlich erhöht (bspw. auf etwa 1–2 Atmosphären), wobei dadurch die HTC zwischen dem Substrat 105 und der Klemmplatte 110 schnell erhöht wird (bspw. eine Erhöhung von etwa 500 mW/cm²C) und folglich die Wärmeabschnitt der Einspannvorrichtung zur Erhitzung oder Kühlung des Substrats „eingeschaltet" wird. Ferner ist gemäß einem anderen Beispiel das Bereitstellen des ersten Abstands D₁ von 3 von etwa 1 Mikron vorteilhaft, wobei ein Wärmewiderstand zwischen dem Substrat 105 und der Klemmplatte 110 minimiert wird, wodurch Wärmeverlusteffekte abnehmen. Es versteht sich jedoch, dass für den ersten Abstand D₁ andere Werte als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend in Erwägung gezogen werden können.
Der Regler 235 in diesem Beispiel ist betriebsfähig, um den Berührungsdruck durch schnelle Regelung der an die ESC 100 angelegten Spannung V zu regeln, dadurch die ESC in die Lage versetzend, Zustände schnell zu ändern (bspw. von einer Heizbedingung auf eine Kühlbedingung). Der Regler 235 ist zum Beispiel ferner betriebsfähig, um Halbleiter scheiben-Temperaturdaten T von einem Temperatursensor 245, der mit der ESC assoziiert ist, rückzukoppeln, wobei die Spannungsversorgung 240 in einer Regelkreis-Rückkopplungsanordnung geregelt werden kann. Alternativ ist der Regler 236 betriebsfähig, um generell die HTC zwischen dem Substrat 105 und der ESC 100 zu begrenzen, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung umfasst das System 230 von 15 ferner ein oder mehr Ventile 250, wobei das eine oder mehr Ventile betriebsfähig sind, um wahlweise eine oder mehr Vakuumpumpen 255 in die Lage zu versetzen, das Kühlgas 260 durch die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 in verschiedenen Betriebsarten für die Gaswärmeleitung zwischen dem Substrat 105 und der ESC zu pumpen. Das eine oder die mehr Ventile 250 umfassen zum Beispiel ein oder mehr automatische Ventile (bspw. Ventil 250A) wie schnell ansprechende Magnetventile oder Tellerventile, wobei in einem Beispiel das eine oder die mehr automatischen Ventile Ansprechzeiten von weniger als etwa 20 ms aufweisen. Solch eine schnelle Ansprechzeit ist vorteilhaft, da das an die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 angelegte Vakuum schnell angelegt werden kann.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Regler 235 betriebsfähig an eine oder mehr Vakuumpumpen 255A–255B, eine Gasversorgung 265, die Spannungsversorgung 240 und das eine oder die mehr Ventile 250A–250C gekoppelt. Durch Regelung des an die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel angelegten Vakuums, wird ein Betrag der Wärmeleitung durch das Kühlgas vorteilhaft geregelt. Zum Beispiel wird bei niedrigen Drücken, die kleiner als etwa 250 Torr sind, und einem Lückenabstand D₁ von 3, der kleiner als etwa 5 Mikron ist, die HTC hauptsächlich durch den Gasdruck bestimmt. Demzufolge versetzt das Ventil 250A, das den Druck auf der Rückseite regelt, die elektrostatische Einspannvorrichtung 100 in die Lage, schnell die Zustände zu wechseln (bspw. von einer Erhitzungsbedingung auf eine Kühlbedingung). Der Regler 235 ist somit ferner betriebsfähig, um einen Gasdruck zwischen dem Substrat 105 und der elektrostatischen Einspannvorrichtung 100 durch Regelung des einen oder von mehr automatischen Ventilen 250 zu regeln.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Bildung einer halbleiterbasierten multipolaren elektrostatischen Einspannvorrichtung ausgerichtet. Obwohl hierin beispielhafte Verfahren als eine Folge von Vorgängen oder Maßnahmen veranschaulicht und beschrieben sind, wird man zu schätzen wissen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch den veranschaulichten Ablauf solcher Vorgänge oder Maßnahmen beschränkt ist, da einige Schritte in andersartigen Abläufen und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten erfolgen können, abgesehen von jenen, die hierin gemäß der Erfindung gezeigt und beschrieben sind. Außerdem kann es sein, dass nicht alle veranschaulichten Schritte erforderlich sind, um eine Technik gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Darüber hinaus wird man zu schätzen wissen, dass die Verfahren in Verbindung mit den hierin veranschaulichten und beschriebenen Systemen sowie in Verbindung mit anderen nicht veranschaulichten Systemen ausführbar ist.
In 16, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Verfahren 300 zur Bildung einer Klemmplatte für eine MEMS-basierte multipolare elektrostatische Einspannvorrichtung veranschaulicht, wobei die Klemmplatte eine Halleiterplattform umfasst. Beginnend beim Vorgang 301 wird eine erste elektrisch leitende Schicht über der Halbleiterplattform gebildet, wobei die erste elektrisch leitende Schicht mehrere Abschnitte umfasst, die elektrisch voneinander isoliert sind. Die erste elektrisch leitende Schicht wird zum Beispiel über einer Oberfläche der Halbleiterplattform gebildet, und eine erste elektrisch nichtleitende Schicht wird darüber im Vorgang 302 gebildet. Die erste elektrisch nichtleitende Schicht umfasst zum Beispiel eine Oberfläche, die mehrere MEMS-Vorsprünge aufweist, sie sich in einem ersten Abstand davon erstrecken, so wie zuvor angesprochen. Beim Vorgang 303 sind mehrere Pole elektrisch mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden, wobei eine zwischen den mehreren Polen angelegte Spannung steuerbar ist, um im Allgemeinen eine elektrostatische Kraft zwischen einem Substrat, das sich auf den mehreren Vorsprüngen und der Klemmplatte befindet zu erzeugen, darin eine Position des Substrats in Bezug auf die ESC aufrecherhaltend.
Wie in 17 veranschaulicht, wird das Verfahren 300 von 16 ferner gemäß einem beispielhaften Aspekt der Erfindung veranschaulicht, wobei das Verfahren ferner unter Bezugnahme auf 18A–18S veranschaulicht werden kann. Beginnend mit dem Vorgang 305 von 17 wird zum Beispiel ein Oxid über einem Halleitersubstrat, wie beispielsweise eine Silizium-Halbleiterplattform, gebildet. Wie in 18A veranschaulicht, ist die Oxidschicht 402 zum Beispiel über einer Vorderseite 404, einer Rückseite 406 und einer Seitenwand 408 des Halbleitersubstrats 410 gebildet (bspw. eine 2-Mikron-SiO₂-Schicht, die über eine doppelt polierte 300-mm-Siliziumscheibe wächst). Beim Vorgang 310 von 17 wird eine leitende Schicht (bspw. eine Polyfolie) über dem Substrat gebildet. Die Polyfolie 412 umfasst zum Beispiel, wie in 18B veranschaulicht, eine dotierte Poly-Siliziumfolie von etwa 1 Mikron, die über der Vorderseite 404, Rückseite 406 und Seitenwand 408 des Substrats 410 gebildet wird, wobei die Polyfolie im Allgemeinen elektrisch leitend ist. Beim Vorgang 315 von 17 wird eine Oxidschicht auf der Rückseite des Substrats gebildet, so wie ferner in 18C veranschaulicht. Das Oxid 414 umfasst zum Beispiel ein Deponieren von 2 Mikron SiO₂, wobei das Oxid 414 die Rückseite 406 des Substrats 410 bedeckt, sowie das teilweise Bedecken der Seitenwand 408 des Substrats.
In 17, auf die erneut Bezug genommen wird, umfasst der Vorgang 320 die Strukturierung einer Resistschicht, um Kontaktlöcher und optional Gaslöcher zu definieren. 18D veranschaulicht, dass der Resist 416 über der Rückseite 406 des Substrats 410 strukturiert ist, wobei der Resist im Allgemeinen ein Kontaktloch 418 und ein Gasloch 420 definiert. Es ist zu beachten, dass die in den Figuren dargestellte Anzahl der Kontaktlöcher 418 und Gaslöcher 420 der Einfachheit halber gezeigt werden und dass zahlreiche Kontaktlöcher und Gaslöcher definiert werden können. Alternativ können keine Gaslöcher 420 gebildet werden, wie zum Beispiel wenn die ESC in Kontaktleitfähigkeitsanwendungen gemäß der obigen Beschreibung eingesetzt werden. Das Kontaktloch 418 wird zum Beispiel eingesetzt, um einen Vorderseitenkontakt (nicht dargestellt in 18D), so wie nachstehend angesprochen, zu definieren. Beim Vorgang 325 von 17 sind das Kontaktloch und Gasloch geätzt, indem der strukturierte Resist als Maske benutzt wird, und 18E veranschaulicht das Ergebnis, wobei die Oxidschichten 402 und 414 und die Polyfolie 412 ans Substrat 410 geätzt sind, darin ferner das Kontaktloch 418 und das Gasloch 420 definierend. Der Resist wird anschließend abgestreift, und beim Vorgang 330 von 17 werden das Kontaktloch und Gasloch ferner in das Substrat geätzt, indem die Oxidschicht 414 zum Beispiel als Hartmaske benutzt wird, die ferner im Ätzprozess des Substrats entfernt wird. 18F veranschaulicht das Ergebnis von Vorgang 330, wobei das Substrat 410 geätzt ist und wobei die Oxidschichten 402 und 414 ferner durch Benutzen der Polyfolie 412 als Ätzstopp geätzt werden. Die Oxidschichten 402 und 414 können zum Beispiel mittels einer Nassätzung oder eines reaktiven Ionenätzprozesses, englisch als reactive ion etch (RIE) bezeichnet, geätzt werden.
Der Vorgang 335 von 17 veranschaulicht ein Deponieren einer leitenden Schicht über dem Substrat. 18G veranschaulicht das Ergebnis von Vorgang 335, wobei die leitende Schicht 422 über dem Substrat 410 deponiert wird (bspw. eine chemische Dampfdeposition, englisch als chemical vapor deposition (CVD) bezeichnet) von 0,1 Mikron WSi₂), aufweisend die Vorderseite 404, die Rückseite 406 und die Seitenwand 408 des Substrats sowie die Innenseite des Kontaktlochs 418 und des Gaslochs 420. Die leitende Schicht 422, die im Vorgang 335 von 17 gebildet wird, kann zum Beispiel eine oder mehr der ersten elektrisch leitenden Schicht 125, der zweiten elektrischen leitenden Schicht 165 oder der dritten elektrisch leitenden Schicht 194, so wie in 2, 13 und 14 veranschaulicht, umfassen.
Beim Vorgang 340 von 17 ist ein Fotoresist über der Vorderseite des Substrats strukturiert, um eine Vorderseitenkante der leitenden Schicht zu entfernen. Der beim Vorgang 340 gebildete Fotoresist kann ferner dazu benutzt werden, um die mehreren Abschnitte der ersten elektrisch leitenden Schicht, so wie nachstehend veranschaulicht, zu definieren. 18H veranschaulicht den Fotoresist 424, der über der Vorderseite 404 des Substrats 410 gebildet wurde, wobei die Vorderseitenkante 426 nicht durch den Fotoresist bedeckt ist. Optional kann auch ein Isolatorbereich 427 definiert werden, wobei der Isolatorbereich bei der Definition der mehreren Abschnitte (nicht gezeigt) der ersten elektrisch leitenden Schicht (nicht gezeigt) benutzt wird. Beim Vorgang 345 von 17 sind die leitende Schicht und die Polyfolie geätzt, indem der strukturierte Resist als Maske benutzt wird. 18I veranschaulicht das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 345, wobei die Vorderseitenkante 426 im Allgemeinen geätzt ist und wobei die leitende Schicht 422 und die Polyfolie 412 im Allgemeinen entlang der Vorderseitenkante 426 entfernt sind. Gemäß einem beispielhaften Aspekt der Erfindung umfasst die erste elektrisch leitende Schicht 428 von der zweiten elektrisch leitenden Schicht 430 im Allgemeinen die Polyfolie 412 und die leitende Schicht 422, wobei die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht im Allgemeinen beim Vorgang 345 voneinander elektrisch isoliert sind. 18J veranschaulicht die erste elektrisch leitende Schicht 428 und die zweite elektrisch leitende Schicht 430, nachdem der Fotoresist entfernt ist und wobei der Isolatorbereich 427 ferner die mehreren Abschnitte 431 der ersten elektrisch leitenden Schicht elektrisch isoliert.
Der Vorgang 350 von 17 veranschaulicht den Vorgang des Bildens eines Vorderseitenoxids über der Vorderseite des Substrats. 18K veranschaulicht die Vorderseitenoxidschicht 432, die über der Vorderseite 404 des Substrats 410 gebildet ist, wobei das Vorderseitenoxid im Allgemeinen die erste elektrisch leitende Schicht 428 bedeckt und ferner im Allgemeinen die Vorderseitenkante 426 bedeckt. Die beim Vorgang 302 von 16 erste elektrisch nichtleitende Schicht umfasst zum Beispiel das Vorderseitenoxid 432 von 18K. Beim Vorgang 355 von 17 werden mehrere MEMS-Vorsprünge in der Vorderseitenoxidschicht gebildet. 18L–18M veranschaulichten das Bilden der mehreren Vorsprünge. In 18L wird ein Fotoresist 434 deponiert und über der Vorderseitenoxidschicht 432 strukturiert, und die Vorderseitenoxidschicht wird anschließend geätzt, wobei die mehreren Vorsprünge 436 von 18M im Allgemeinen nach dem Entfernen des Fotoresists 434 definiert werden. In 17, auf die wieder Bezug genommen wird, veranschaulicht der Vorgang 360 ein Deponieren einer Schutzschicht über dem Substrat. In 18N wird die Schutzschicht 438 im Allgemeinen über dem Substrat 410 gebildet, wobei die Vorderseite 404, Rückseite 406 und Seitenwand 408 des Substrats im Allgemeinen durch die Schutzschicht sowie innerhalb der Bereiche 418 und 420 bedeckt sind. Die Schutzschicht 438 umfasst zum Beispiel ein Nitrid (bspw. Siliziumnitrid Si₃N₄) von etwa 0,1 Mikron, das als Ätzstopp in anschließenden Arbeitsgängen verwendet werden kann.
Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung sind beim Vorgang 365 von 17 ein oder mehr Gasverteilungsnuten maskiert und in das Substrat geätzt. Wird die Kontaktleitfähigkeit durch die ESC erwünscht, können jedoch keine Gasverteilungsnuten gebildet werden und die ESC kann, so wie nachstehend angesprochen, den Vorgang 375 durchführen. Wenn hingegen die Gasleitfähigkeit erwünscht ist, wird der Vorgang 365 durchgeführt, und 18O veranschaulicht die Strukturierung einer Maske 440, die über der Vorderseite 404 des Substrats 410 gebildet wird, wobei darin im Allgemeinen eine Gasverteilungsnute 442 definiert wird. Man beachte, dass die Gasverteilungsnute 442 zur Veranschaulichung dient, in der Querschnittsansicht ist nur eine Nute dargestellt; es ist jedoch möglich mehr als eine Nute zu bilden. Unter erneuter Bezugnahme auf 9 umfasst zum Beispiel einer der mehreren Vorsprünge 436 den Ring 153, wobei sich die periphere Gasverteilungsnute 156 innerhalb des Rings 153 befindet.
Gemäß einem Beispiel, das erneut auf 18O Bezug nimmt, wird eine relativ dicke Hartmaske 440 wie eine BSG über der Vorderseite 404 des Substrats gebildet, wobei die Hartmaske im Allgemeinen leicht geätzt ist und wobei die Ätzung ferner wahlweise an der Schutzschicht 438 und der Oxidschicht 402 in der Gasverteilungsnute 442 ist. 18P veranschaulicht das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 365, wobei die Gasverteilungsnute 442 im Allgemeinen an das Substrat 410 geätzt ist (bspw. wird das Substrat ferner geringfügig geätzt). Beim Vorgang 370 von 17 wird eine andere Schutzschicht über dem Substrat gebildet, um die neu gebildete Gasverteilungsnute während des Arbeitsgangs der ESC zu schützen. 18Q veranschaulicht das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 370, wobei die Schutzschicht 144 im Allgemeinen die Oberseite 403, die Rückseite 406, die Seitenwand 408, das Kontaktloch 418, das Gasloch 420 und die Gasverteilungsnute 442 bedeckt. Die Schutzschicht 444 umfasst zum Beispiel eine 0,2 Mikron dicke Schicht von Siliziumnitrid.
Unter erneute Bezugnahme auf 17 veranschaulicht der Vorgang 375 ein Ätzen der Schutzschicht auf der Rückseite des Substrats. 18R veranschaulicht das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 375, wobei die Schutzschicht 444 im Allgemeinen von der Rückseite 406 des Substrats 410 entfernt wird. Solch ein Entfernen der Schutzschicht 444 ermöglicht im Allgemeinen eine elektrische Verbindung mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 430. Beim Vorgang 380 von 17 ist die zweite elektrisch leitende Schicht maskiert und geätzt, um im Allgemeinen mehrere Abschnitte der zweiten elektrisch leitenden Schicht zu isolieren, indem ferner im Allgemeinen die Pole der elektrostatischen Einspannvorrichtung definiert werden. 18S veranschaulicht das Bilden der Maske 446 über der Rückseite 406 des Substrats 410. 18T veranschaulicht das Ergebnis des Ätzens der zweiten elektrisch leitenden Schicht 430 und der Polyfolie 412, wobei die mehreren Pole 448 elektrisch voneinander isoliert sind.
Beim Vorgang 385 von 17 wird im Allgemeinen eine Basisplatte über der Rückseite des Substrats gebildet, wobei die Basisplatte betriebsfähig ist, um im Allgemeinen Wärme von der elektrostatischen Einspannvorrichtung zu übertragen. 18U veranschaulicht das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 385, wobei die Basisplatte 450 über der Rückseite 406 des Substrats 410 gebildet wird. Zum Beispiel umfasst die Basisplatte Aluminium, das durch eine Ringmaske (nicht gezeigt) auf die Rückseite 406 durch Verdampfen aufgebracht wird, um die Polyfolie 412 zu schützen. Alternativ kann eine Basisplatte 450, die amorphes Silizium umfasst, elektrisch mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 430 durch Hartlöten verbunden werden, wobei die Basisplatte ferner eine Oxidschicht 192 und eine darauf gebildete dritte elektrisch leitende Schicht 194, so wie in 14 veranschaulicht, umfasst, wobei die dritte elektrisch leitende Schicht ferner geätzt wird, um mehrere Abschnitte davon zu isolieren.
Wie in 19 veranschaulicht, ist das Verfahren 300 von 16 ferner gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der Erfindung dargestellt, wobei das Verfahren 500 von 19 ferner unter Bezugnahme auf 20A–20I veranschaulicht werden kann. Beim Vorgang 505 von 19, mit dem zum Beispiel begonnen werden kann, wird ein Oxid über einem Halbleitersubstrat wie eine Silizium-Halbleiterplattform gebildet. Wie in 20A veranschaulicht, wird die Oxidschicht 602 zum Beispiel über eine Vorderseite 6094, einer Rückseite 606 und einer Seitenwand 608 der Halbleiterplattform oder des Substrats 610 gebildet (bspw. eine SiO₂-Schicht, die über eine doppelt polierte Siliziumscheibe von 300 mm gezogen wird). Beim Vorgang 510 von 19 ist das Substrat maskiert, indem dabei Polbereiche der Einspannvorrichtung auf beiden Seiten eines maskierten Bereichs definiert werden. Die Halbleiterplattform ist zum Beispiel eingebunden oder anderweitig maskiert, um die Pole der Einspannvorrichtung zu definieren. Beim Vorgang 515 wird die erste leitende Schicht (bspw. eine Ti-Folie von 0,1 Mikron) über dem Substrat gebildet. Zum Beispiel wird, wie in 20B veranschaulicht, die erste leitende Schicht 612 über der Vorderseite 604, der Rückseite 606 und der Seitenwand 608 des Substrats 610 gebildet (bspw. durch chemische Dampfdeposition bzw. Gasphasenabscheidung, englisch als chemical vapor deposition, CVD, bezeichnet, oder physikalische Gasphasenabscheidung, englisch als physical vapor deposition, PVD, bezeichnet), wobei der maskierte Bereich 614 zwei oder mehrere Polbereiche 616A, 616B elektrisch isoliert.
In 19, auf die erneut Bezug genommen wird, umfasst das Bilden einer Schutzschicht über dem Substrat, wie es weiter in 20C veranschaulicht ist. Die Schutzschicht 618 umfasst zum Beispiel eine Nitridschicht, die über der Vorderseite 604, Rückseite 606 und Seitenwand 608 des Substrats 610 gebildet ist (bspw. bei 500 Angstrom Niederdruck-CVD von Si₃N₄). Beim Vorgang 525 von 19 wird eine erste elektrisch leitende Schicht über der Halbleiterplattform gebildet, und das Ergebnis des Durchführens von Vorgang 525 wird in 20D veranschaulicht. Die erste elektrisch nichtleitende Schicht umfasst zum Beispiel eine 2-Mikron-Deposition eines Oxids 620 (bspw. eines PETEOS von 1 Mikron SiO2, das zweimal durchgeführt wird), wobei das Oxid 620 ferner die Vorderseite 604, Rückseite 606 und Seitenwand 608 des Substrats 610 bedeckt. Der Vorgang 530 von 19 beschreibt ferner die Strukturierung eines Fotoresists über dem Substrat, wobei mehrere Vorsprungsbereiche definiert werden. 20E veranschaulicht zum Beispiel, dass der Fotoresist 622 über der Vorderseite 604 und den Seitenwänden 608 des Substrats 610 strukturiert ist, indem darin die mehreren Vorsprungsbereiche 624 definiert werden. Die Rückseite 606 des Substrats 610 wird zum Beispiel in der Strukturierung des Resists 622 weiter exponiert gelassen.
Der Vorgang 535 von 19 veranschaulicht eine Ätzung der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht, wobei im Allgemeinen mehrere Vorsprünge definiert werden. Beim Vorgang 535 wird zum Beispiel die erste elektrisch nichtleitende Schicht auch von der Rückseite des Substrats entfernt. 20F veranschaulicht die mehreren Vorsprünge 626, die durch das Ätzen (bspw. Nassätzen) der Oxidschicht 620 definiert wurden, wobei die Schutzschicht 618 als Ätzstopp verwendet wird. Die Rückseite 606 des Substrats 610 wurde zuvor geätzt, wodurch das Oxid 620 von der Rückseite des Substrats entfernt wurde. Beim Vorgang 540 von 19 wird eine andere Schutzschicht über dem Substrat gebildet. 20G veranschaulicht die Schutzschicht 628, die über der Vorderseite 604, Rückseite 606 und Seitenwand 608 des Substrats 610 gebildet wurde (bspw. eine 500-Anstrom-Schicht von Si₃N₄, die durch Niederdruck-CVD gebildet wurde).
Beim Vorgang 545 von 19 sind die Vorderseite und Seitenwandkante des Substrats maskiert, wobei dadurch die Rückseite des Substrats exponiert gelassen bleibt. 20H veranschaulicht die Maske 630, die die Vorderseite 604 und Seitenwand 608 des Substrats 610 bedeckt, wobei die Rückseite 606 exponiert gelassen bleibt. Die Schutzschichten 628 und 618 werden anschließend beim Vorgang 550 von 19 geätzt (bspw. eine Plasmaätzung), und 20I veranschaulicht das Ergebnis, wobei die Schutzschichten 628 und 618 im Allgemeinen von der ersten elektrisch leitenden Schicht 612 über der Rückseite 606 des Substrats 610 entfernt wird. In 19, auf die erneut Bezug genommen wird, wird eine Basisplatte auf der Rückseite des Substrats beim Vorgang 565 gebildet, und 21 veranschaulicht ein beispielhaftes Ergebnis des Bildens der Basisplatte 632 über der Rückseite 606 des Substrats 610. Die Basisplatte 632 ist elektrisch an die zwei oder mehr Polbereiche 616A und 616B durch die erste elektrisch leitende Schicht 612 verbunden. Zum Beispiel umfasst die Basisplatte 632 ein leitendes Material 634, das über einer amorphen Siliziumbasis 636 gebildet ist, wobei das leitende Material mehrere Abschnitte elektrisch voneinander isolierter Abschnitt aufweist, die ferner unter Vakuum an die elektrisch leitende Schicht 612 in einer Weise, die der zuvor angesprochenen ähnlich ist, hartgelötet wurden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform oder Ausführungsformen beschrieben ist, liegt es nahe, dass anderen Fachkundigen beim Lesen und Begreifen dieser Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen gleichwertige Abwandlungen und Änderungen einfallen. Mit besonderer Berücksichtigung auf die durch die zuvor erwähnten Komponenten (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, usw.) durchgeführten verschiedenartigen Funktionen sollen die Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel), die zur Beschreibung solcher Komponenten benutzt werden, jeder Komponente, die die spezifische Funktion der beschriebenen Komponente (das heißt, die funktionsmäßig gleichwertig ist) durchführt, entsprechen, selbst wenn strukturell keine Gleichwertigkeit mit der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung durchführt, besteht. Des Weiteren, während ein besonderes Merkmal der Erfindung in Bezug auf nur eine von mehreren Ausführungsformen offenbart werden konnte, lässt sich ein solches Merkmal mit einem oder mehr anderen Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombinieren, so wie es für jede gegebene oder besondere Anwendung wünschenswert oder vorteilhaft sein kann.

Claims

Verfahren zur Bilden einer Klemmplatte für eine multipolare elektrostatische Einspannvorrichtung, umfassend die Schritte: Bilden einer ersten elektrisch leitenden Schicht über einer Halbleiterplattform und Definieren mehrerer Abschnitte der ersten elektrisch leitenden Schicht, die voneinander isoliert sind; Bilden einer ersten elektrisch nichtleitenden Schicht über der ersten leitenden Schicht, wobei die erste elektrisch nichtleitende Schicht eine Oberfläche mit mehreren MEMS-Vorsprüngen, die sich in einem ersten Abstand davon erstrecken, umfasst, und Bilden mehrerer Pole, die elektrisch mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der ersten elektrisch leitenden Schicht verbunden sind, wobei eine Spannung, die zwischen den mehreren Polen angelegt wird, steuerbar zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft in der Klemmplatte ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht das Bilden der Polysiliconschicht über der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht ferner das Bilden einer Metallschicht über der Polysiliconschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste elektrisch leitende Schicht über einer Oberfläche der Halbleiterplattform gebildet ist, wobei das Verfahren ferner das Bilden einer zweiten elektrisch leitenden Schicht über einer Grundfläche der Halbleiterplattform umfasst, wobei mehrere Abschnitte der zweiten elektrisch leitenden Schicht definiert werden, die elektrisch voneinander isoliert sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht im Allgemeinen gleichzeitig gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Bilden mehrerer vertikaler Interconnects, die elektrisch die mehreren Abschnitte der ersten leitenden Schicht mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der zweiten elektrisch leitenden Schicht verbinden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bilden der mehreren vertikalen Interconnects das Bilden von mehreren Seitenwandkontakten über einer Seitenwand der Halbleiterplattform umfasst, wobei die mehreren Seitenwandkontakte elektrisch voneinander isoliert sind und wobei die mehreren Seitenwandkontakte die jeweiligen mehreren Abschnitte der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht elektrisch verbinden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden der mehreren Seitenwandkontakte ein Deponieren eines elektrisch leitenden Materials über der Seitenwand der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bilden der mehreren Seitenwandkontakte das Deponieren von einer oder mehr Schichten aus Polysilicon, Wolframsilicid, Wolfram oder Titan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht die zweite elektrisch leitende Schicht umfasst, und die mehreren Seitenwandkontakte werden im Allgemeinen gleichzeitig gebildet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bilden der zweiten elektrisch leitenden Schicht das Deponieren von einer oder mehr Schichten aus Wolframsilicid, Wolfram oder Titan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Bilden einer Basisplatte über der zweiten elektrisch leitenden Schicht, wobei die Basisplatte betriebsfähig ist, um Wärmeenergie vom Substrat durch die Halbleiterplattform zur Basisplatte zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bilden der Basisplatte das Bilden einer dritten elektrisch leitenden Schicht umfasst, die mehrere Abschnitte aufweist, die elektrisch voneinander darauf isoliert sind und elektrisch die mehreren Abschnitte von der dritten elektrisch leitenden Schicht mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der dritten elektrisch leitenden Schicht verbinden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bilden der mehreren Pole das Bonden mehrerer Elektroden mit den jeweiligen mehreren Abschnitten der dritten elektrisch leitenden Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Basisplatte eine amorphe Siliconplatte umfasst, die eine darüber gebildete Oxidschicht aufweist, wobei die dritte elektrisch leitende Schicht über der Oxidschicht gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bilden der dritten elektrisch leitenden Schicht das Deponieren einer oder mehr Schichten aus Woframsilicid, Wolfram oder Titan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bilden der Basisplatte das Verdampfen von einem oder mehr Metallen auf den mehreren Abschnitten der zweiten elektrisch leitenden Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bilden der Basisplatte das Vakuumhartlöten der Basisplatte an die zweite elektrisch leitende Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bilden der Basisplatte das Aufbringen eines elektrisch leitenden Epoxids zwischen der Basisplatte und der zweiten elektrisch leitenden Schicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Bilden von einem oder mehr Fluidkanälen durch die Basisplatte, wobei ein Kühlfluid betriebsfähig ist, um da durchzufließen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Wärmequelle innerhalb der Basisplatte, wobei die Wärmequelle steuerbar ist, um wahlweise die Klemmplatte zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht das Deponieren von einer oder mehr Schichten aus Wolframsilicid, Wolfram oder Titan umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haltleiterplattform ein Siliziumsubstrat ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste elektrisch nichtleitende Schicht Siliziumdioxyd umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bilden einer oder mehr Gasverteilungsnuten in der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht, der ersten elektrisch leitenden Schicht und der Halbleiterplattform.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Bilden einer oder mehr Gasverteilungsnuten das Ätzen der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht, der ersten elektrisch leitenden Schicht und der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend das Bilden von einem oder mehr Gasverteilungslöchern durch die Haltleiterplattform, die erste elektrisch leitende Schicht und die erste elektrisch nichtleitende Schicht, wobei mindestens eines oder mehr der Gasverteilungslöcher durch mindestens eine der einen oder mehr Gasverteilungsnuten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Bilden des einen oder von mehr Gasverteilungslöchern eine reaktive Innenätzung der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht, der ersten elektrisch leitenden Schicht und der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden mehrerer MEMS-Vorsprünge ferner die Schritte umfasst: Bilden einer Maske über der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht, wobei die Maske im Allgemeinen mehrere Täler über der Oberfläche des Halbleitersubstrats definiert; Ätzen der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht in den mehreren Tälern; und Entfernen der Maske, wobei darin die mehreren der MEMS-Vorsprünge zwischen den mehreren der Täler definiert werden.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Ätzen der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht die erste elektrisch leitende Schicht als Ätzstopp einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 29, ferner umfassend das Bilden einer Schutzschicht über der Halbleiterplattform, nachdem die erste elektrisch nichtleitende Schicht darüber gebildet ist und wobei das Ätzen der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht die Schutzschicht als Ätzstopp einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Bilden der Schutzschicht das Aufbringen einer Nitridschicht über der ersten elektrisch leitenden Schicht und der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, ferner umfassend das Entfernen der Schutzschicht auf einer Grundfläche der Halbleiterplattform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht das Bilden einer Polysiliconschicht über dem Halbleitersubstrat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren MEMS-Vorsprünge derart gebildet sind, dass ein Substrat betriebsfähig ist, um die mehreren MEMS-Vorsprünge zu berühren, indem darin ein Berührungsbereich definiert wird, wobei eine Verhältniszahl des Berührungsbereichs der Vorsprünge mit dem Oberflächenbereich des Substrats etwa zwischen 0,02 und 0,2 liegt.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Verhältniszahl der Berührungsbereichs der Vorsprünge mit dem Oberflächenbereich des Substrats etwa 0,10 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Abstand etwa 1 Mikron beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bilden eines Temperatursensorlochs durch die Klemmplatte und das Einfügen eines Temperatursensors in das Temperatursensorloch.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterplattform ein Mosaik von mehreren Halbleitersegmenten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Mosaik der mehreren Halbleitersegmente dotiertes Silizium umfasst.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht über der Halbleiterplattform das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht über den mehreren Halbleitersegmenten umfasst, wobei jede der mehreren Abschnitte der ersten elektrisch leitenden Schicht über einem oder mehreren der Halbleitersegmente gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 39, ferner umfassend das Einfügen einer elektrischen Isolierung zwischen jedem der mehreren Abschnitte der ersten elektrisch leitenden Schicht, die über den mehreren Halbleitersegmenten gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei der elektrische Isolator ein Keramikdistanzstück umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bilden einer Schutzschicht über der Halbleiterplattform, nachdem die erste elektrisch nichtleitende Schicht darüber gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei das Bilden der Schutzschicht das Deponieren einer Nitridschicht über der ersten elektrisch nichtleitenden Schicht und der Halbleiterplattform umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, ferner umfassend das Entfernen der Schutzschicht auf einer Grundfläche der Halbleiterplattform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht eine chemische Dampfdeposition eines elektrisch leitenden Materials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 47, wobei das Bilden der ersten elektrisch leitenden Schicht eine chemische Dampfdeposition von Wolframsilicid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterplattform ein Siliziumsubstrat mit einer darüber gebildeten Oxidschicht umfasst.