TW201330152A - 基板夾持系統及操作該系統之方法 - Google Patents

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Abstract

一靜電夾盤包括導電性底板以及配置在底板上之非導電性基板支撐構件。第一及第二組夾持電極係配置在支撐構件內。一電力供應系統包括夾持電力供應、中央抽頭電力供應、以及底板電力供應。夾持電力供應產生正輸出電壓及負輸出電壓，其每一者係與中央抽頭電壓等距。正輸出電壓係電性連接至第一組夾持電極。負輸出電壓係電性連接至第二組夾持電極。中央抽頭電力供應係定義為控制夾持電力供應之中央抽頭電壓。底板電力供應係定義為產生獨立於中央抽頭電壓之底板輸出電壓。底板輸出電壓係電性連接至底板。

Description

基板夾持系統及操作該系統之方法
本發明有關於基板夾持系統，並且關於操作基板挾持系統之方法。
在如積體電路、記憶體單元、及其類似者之半導體裝置的製作中，執行一系列製造操作以便在如半導體晶圓的基板上定義特徵部。一些如蝕刻及沉積之製造操作包括電漿處理腔室中所執行之電漿處理操作，處理氣體在電漿處理腔室中轉變成當曝露至其時可在基板上執行功用之包含反應性成分的電漿。在如此之電漿處理操作期間，將基板夾持在曝露至電漿的靜電夾盤。靜電夾盤係定義為建立吸引基板至靜電夾盤之支撐表面的靜電場，從而使基板固定在靜電夾盤。
對於在電漿處理操作期間固定基板、以及對於在電漿處理操作完成後安全地從靜電夾盤移除基板而言，控制由靜電夾盤產生之靜電場係重要的。控制由靜電夾盤產生之靜電場會被可能流過靜電夾盤的射頻電流複雜化。本發明正是在此情況下產生。
在一實施例中，揭露基板夾持系統。基板夾持系統包括靜電夾盤，該靜電夾盤包括底板以及配置在底板上之基板支撐構件。底板係由導電性材料形成。靜電夾盤亦包括配置在基板支撐構件內之第一組夾持電極以及配置在基板支撐構件內之第二組夾持電極。基板夾持系統亦包括電力供應系統，該電力供應系統包括夾持電力供應、中央抽頭電力供應、以 及底板電力供應。夾持電力供應係定義為產生正輸出電壓及負輸出電壓。正及負輸出電壓係與中央抽頭電壓等距。正輸出電壓係電性連接至第一組夾持電極。負輸出電壓係電性連接至第二組夾持電極。中央抽頭電力供應係定義為控制夾持電力供應之中央抽頭電壓。底板電力供應係定義為產生獨立於中央抽頭電壓之底板輸出電壓。底板輸出電壓係電性連接至底板。
在一實施例中，揭露用於靜電夾盤之電力供應系統。電力供應系統包括定義為產生正輸出電壓及負輸出電壓之夾持電力供應。正及負輸出電壓係與中央抽頭電壓等距。正及負輸出電壓係傳輸至靜電夾盤的一對交插夾持電極之各別一者。電力供應系統亦包括定義為控制夾持電力供應之中央抽頭電壓的中央抽頭電力供應。電力供應系統更包括定義為產生獨立於中央抽頭電壓之底板輸出電壓的底板電力供應。底板輸出電壓係傳輸至靜電夾盤的底板。
在一實施例中，揭露用以操作基板夾持系統之方法。該方法包括用以將基板設置在靜電夾盤上之操作。該方法亦包括用以產生中央抽頭電壓之操作。該方法亦包括用以產生正夾持電壓及負挾持電壓、使得正及負挾持電壓之每一者與中央抽頭電壓等距之操作。該方法亦包括用以供應正及負挾持電壓至靜電夾盤內之各別夾持電極之操作。該方法更包括用以產生底板電壓獨立於產生中央抽頭電壓之操作。該方法亦包括用以供應底板電壓至靜電夾盤的底板之操作。
本發明的其他實施態樣及優點從以下配合經由範例繪示本發明之附圖的詳細說明將變得顯而易見。
100‧‧‧系統
101‧‧‧腔室
101A‧‧‧側壁
101B‧‧‧頂部結構
101C‧‧‧底部結構
102‧‧‧基板處理區域
103‧‧‧靜電夾盤
105‧‧‧懸臂
109‧‧‧基板
113‧‧‧門組件
119‧‧‧處理氣體源
125‧‧‧電漿
127‧‧‧通氣口
129‧‧‧排氣口
131‧‧‧排氣泵
151‧‧‧線圈組件
153‧‧‧窗
157‧‧‧接地
181‧‧‧箭號
191A、191n‧‧‧RF電源
193‧‧‧匹配電路
201、203‧‧‧夾持電極
205‧‧‧基板支撐構件
207‧‧‧層
209‧‧‧底板
211‧‧‧濾波網路
213、213A、213B、213C‧‧‧電力供應系統
215‧‧‧峰值電壓偵測器
217‧‧‧RF電力供應
219‧‧‧匹配單元
221‧‧‧電腦系統
301‧‧‧極性控制電路
303‧‧‧積分器
305‧‧‧驅動電路
307‧‧‧電力供應
309、313‧‧‧電阻
311、315、319‧‧‧感測電路
317‧‧‧繼電器
321‧‧‧積分器
323、327‧‧‧驅動電路
325、329‧‧‧電力供應
331‧‧‧感測電路
333、337‧‧‧電阻
335、339‧‧‧二極體
341‧‧‧比例電路
501‧‧‧底板電力供應
503‧‧‧中央抽頭電力供應
505‧‧‧偏壓電阻
601‧‧‧正電力供應
603‧‧‧負電力供應
605‧‧‧位準轉移/減法模組
701、703、705、707、709、711‧‧‧操作
801、803、805、807、809‧‧‧操作
V1、V2‧‧‧夾持電壓
VBP‧‧‧DC偏移電壓
圖1顯示依據本發明之實施例之電漿驅動基板處理系統的垂直橫剖面。
圖2顯示依據本發明之實施例之靜電夾盤的獨立視圖。
圖3顯示依據本發明之實施例定義為供應等於平均夾持電極電壓V CT 之底板偏壓V bp 的電力供應系統之示意圖。
圖4顯示依據本發明之實施例作為時間的函數之藉由RF電 力供應的脈衝RF電力產生的圖表。
圖5顯示依據本發明之實施例定義為提供底板偏壓V bp 供應及平均夾持電極電壓V CT (即電力供應的中央抽頭電壓)之獨立控制的電力供應系統之示意圖。
圖6顯示依據本發明之實施例之電力供應系統213C的示意圖，電力供應系統213C係圖5之電力供應系統213B的變化。
圖7顯示依據本發明之實施例用以操作基板夾持系統之方法的流程圖。
圖8顯示依據本發明之實施例用以操作基板夾持系統之方法的流程圖。
在以下敘述中，為了提供對本發明的徹底瞭解而提出許多具體細節。然而，對於本領域中具有通常技術者將顯而易見，本發明可在不具有這些具體細節之部份或全部的情形下加以實施。在其他情況下，為了不非必要地混淆本發明，故已不詳細地描述熟知的製程操作。
圖1顯示依據本發明之實施例之電漿驅動基板處理系統100的垂直橫剖面。系統100包括由頂部結構101B、底部結構101C、以及延伸在頂部結構101B與底部結構101C之間的側壁101A所形成之腔室101。腔室101包圍基板處理區域102，其中基板109係以穩固的方式夾持在靜電夾盤103上、並曝露至形成於基板處理區域102內之電漿125的反應性成分。在一實施例中，門組件113係配置在腔室側壁101A內以使基板109能夠插入至腔室101、以及自腔室101移開。
在一實施例中，如同於此使用之用語「基板」係指半導體晶圓。然而，應瞭解在其他實施例中，如同於此使用之用語「基板」可指由藍寶石、GaN、GaAs或SiC、或其他基板材料所形成之基板，並且可包括玻璃面板/基板、金屬箔、金屬片、聚合物材料、或其類似者。又，在各種實施例中，於此所稱之「基板」可在種類、形狀、及/或尺寸上作變化。舉例而言，在一些實施例中，於此所稱之「基板」可相當於200 mm(毫米)之 半導體晶圓、300 mm之半導體晶圓、或450 mm之半導體晶圓。又，在一些實施例中，於此所稱之「基板」可相當於非圓形基板，例如用於平板顯示器之矩形基板、或其類似之等等形狀。於此所稱之「基板」在各種示範性實施例圖式中表示為基板109。
在各種實施例中，例如只要腔室101材料於結構上可耐受其將於電漿處理期間所曝露至之壓力差及溫度、並且於化學上相容於電漿處理環境，則腔室側壁101A、頂部結構101B、以及底部結構101C可由如不銹鋼或鋁之不同材料形成。又，在一實施例中，腔室側壁101A、頂部結構101B、以及底部結構101C係由導電性材料形成，並且電性連接至電接地157。
基板處理區域102係與處理氣體源119流體連通。於系統100操作期間，使一或更多處理氣體自處理氣體源119流至基板處理區域102。在一實施例中，在進入基板處理區域102時，處理氣體流經基板處理區域102至周圍通氣口127，並藉由排氣泵131經由排氣口129排出，如同箭號181所示。在一實施例中，可於排氣泵131入口附近裝設閥(如鐘擺閥)以調節排氣泵131，從而提供用以控制來自基板處理區域102之處理氣體的流速之手段。
在一實施例中，基板處理區域102係在從約1毫托(milliTorr，mT)延伸至約100 mT的壓力範圍內操作。舉例而言，在一實施例中，在約1000 scc/分鐘(每分鐘標準立方公分)之處理氣體產量流速、以及約100毫秒(milliseconds，ms)之電漿125的反應性成分在基板處理區域102內之滯留時間的情況下，系統100係操作為提供約10 mT的基板處理區域102壓力。應理解並領會到以上示範性操作條件表示可用系統100達成之實質上無限數目的操作條件之一者。以上示範性操作條件不代表或暗示任何對於系統100之可能操作條件的限制。
系統100亦包括配置成提供電力以使基板處理區域102內之處理氣體轉變成電漿125之線圈組件151。在系統100中，腔室頂部結構101B包括適用於從線圈組件151傳輸RF(射頻)電力到基板處理區域102之內的窗153。在一實施例中，窗153係由石英形成。在另一實施例中，窗153係由如鋁氧化物之陶瓷材料形成。傳輸自線圈組件151之RF電力導致基板 處理區域102內的處理氣體轉變成電漿125的反應性成分(包括自由基成分以及例如離子之帶電物種成分)。電漿125的反應性成分影響基板109之處理。例如，在一實施例中，電漿125的反應性成分在基板109上執行蝕刻製程。
在一實施例中，將RF電力自一或更多RF電源191A-191n遞送至線圈組件151。每一RF電源191A-191n係經由各別的匹配電路193來連接以確保有效率的RF電力傳輸至線圈組件151。在多數RF電源191A-191n的情況下，應瞭解到可針對RF電力頻率及/或振幅對多數RF電源191A-191n之每一者進行獨立控制。在一實施例中，一或更多RF電源191A-191n係定義為供應具有約13.56 MHz之頻率的RF電力。在其他實施例中，一或更多RF電源191A-191n係定義為供應具有約2 MHz、或約4 MHz、或約13.56 MHz、或從約200 kHz延伸至約400 kHz的範圍內、或其組合之頻率的RF電力。
應瞭解到圖1之電感式電力遞送系統係顯示作為範例。在其他實施例中，系統100可定義為以不同方式來產生電漿125。舉例而言，在一實施例中，系統100係定義為電容式耦合腔室，其中基板處理區域102係曝露至電性連接至一或更多電力供應之一對隔開的電極，使得電力(直流(DC)、RF、或其組合)在該對電極之間傳輸並穿過基板處理區域102，俾能將遞送自處理氣體源119之處理氣體轉變成電漿125。在又另一實施例中，系統100係定義為其中使用微波電源將遞送自處理氣體源119之處理氣體轉變成電漿125的微波驅動腔室。不管設置在系統100中用於產生電漿125之特定電力遞送實施例，應瞭解到於系統100的操作期間，處理氣體源119所供應之處理氣體被轉變成電漿125，使得當基板109配置在靜電夾盤103之上時，電漿125的反應性成分曝露至基板109。
在圖1之系統100的示範性實施例中，靜電夾盤103係由附設在腔室101之側壁101A的懸臂105所支撐。然而，在其他實施例中，靜電夾盤103可附設至腔室101的底部結構101C、或者附設至配置在腔室101內的另一構件。不管在腔室101內用以支撐靜電夾盤103之實施例，應瞭解到靜電夾盤103係配置成支撐曝露至基板處理區域102之基板109。
在圖1的示範性實施例中，靜電夾盤103包括底板209以及配置在底板209上之基板支撐構件205。在一實施例中，底板209係由如金屬之導電性材料形成。在一實施例中，底板209係由鋁或鋁合金形成。在另一實施例中，底板209係由不銹鋼形成。在一實施例中，靜電夾盤103之底板209係連接成經由定義為確保有效率的RF電力傳輸至底板209之匹配單元219而接收來自RF電力供應217之RF電力。
在一實施例中，基板支撐構件205係由陶瓷材料形成。在各種實施例中，基板支撐構件205係由矽碳化物或鋁氧化物形成。在一實施例中，藉由包括用以緩和底板209與基板支撐構件205之間的熱應力之彈性鍵結的靜電夾盤103之一層207來將基板支撐構件205與底板209隔開。然而，應瞭解在其他實施例中，基板支撐構件205及底板209可藉由其他能緩和其間的熱應力之合適材料加以隔開。應瞭解在各種實施例中，例如只要靜電夾盤103材料於結構上可耐受其將於電漿處理期間所曝露至之壓力差及溫度、並且化學上相容於電漿處理環境，則靜電夾盤103可由如不銹鋼、鋁、或陶瓷之不同材料形成。
為避免非必要地混淆本發明，於此不詳細敘述靜電夾盤103的許多特徵。例如，為清楚起見而省略關於加熱及冷卻系統、背面氣體遞送系統、基板搬運系統(例如基板升降銷)、以及邊緣環等等之靜電夾盤103的細節。
在一實施例中，靜電夾盤103係定義為在基板109上之電漿處理操作的執行期間用以控制基板109的溫度。在一實施例中，靜電夾盤103包括一些於電漿處理操作期間可流通冷卻流體以維持基板109之溫度控制的冷卻管道。又，在一實施例中，靜電夾盤103可包括一些用以增高基板109之溫度的加熱元件。應瞭解到層207、底板209、以及基板支撐構件205之每一者包括靜電夾盤103之加熱及冷卻系統的部份。
又，在一實施例中，使例如氦之背面氣體經過靜電夾盤103之背面氣體遞送系統流到基板109與靜電夾盤103之基板支撐構件205之間的區域，以提高基板109與靜電夾盤103之間的熱轉移。應瞭解到層207、底板209、以及基板支撐構件205之每一者包括靜電夾盤103之背面氣體遞 送系統的部份。
圖2顯示依據本發明之實施例之靜電夾盤103的獨立視圖。如前述，在一實施例中，靜電夾盤103之底板209係連接成經由定義為確保有效率的RF電力傳輸至底板209之匹配單元219而接收來自RF電力供應217之RF電力。更具體而言，底板209係由傳輸自RF電力供應217的RF電力供給能量，並且藉由匹配單元219使RF電力供應217阻抗與負載匹配。以此方式，靜電夾盤103係定義為提供RF偏壓以吸引離子朝向靜電夾盤103，並從而朝向夾持在靜電夾盤103上之基板109。更具體而言，靜電夾盤103係定義為接收並維持穿過靜電夾盤103之結構而電容式耦合至基板109之底板209上的RF電壓。
在基板109上之電漿處理操作的執行期間，靜電夾盤103係定義為以穩固的方式夾持基板109。在一實施例中，靜電夾盤103包括定義為於電漿處理操作期間產生用以將基板109穩固地夾持在靜電夾盤103上之靜電場的一對交插夾持電極201及203。雖然圖2的範例為方便敘述而顯示一中央夾持電極203及一外側夾持電極201，惟應瞭解在其他實施例中，該對交插夾持電極201及203之每一者可包括多數交插電極段。一般而言，靜電夾盤103包括配置在基板支撐構件205內之第一組夾持電極(例如201)、以及配置在基板支撐構件205內之第二組夾持電極(例如203)，使得第一及第二組夾持電極在其上配置基板109之基板支撐構件205的整個區域互相交插。
夾持電極201、203係電性連接成接收來自電力供應系統213的DC電壓。電力供應系統213係定義為經由濾波網路211來供應夾持電壓V1及V2至各別的夾持電極201、203。在一實施例中，濾波網路211包括對於由電力供應系統213輸出之每一電壓的個別低通濾波電路。以此方式，濾波網路211之低通濾波電路保護電力供應系統213免於受到出現在底板209及夾持電極201、203之高頻RF電壓的影響。電力供應系統213亦定義且連接成供應DC偏移電壓VBP至底板209。濾波網路211亦包括對於傳輸至底板209之DC偏移電壓VBP的個別低通濾波電路。又，如以下更詳細之討論，峰值電壓偵測器215係連接成提供設定點電壓至電力供應系統213 以控制施加至底板209之DC偏移電壓VBP。在一實施例中，峰值電壓偵測器215係定義為量測峰值RF電壓。
此外，在一實施例中，電腦系統221係定義且連接成控制RF電力供應217、匹配單元219、以及電力供應系統213。電腦系統221亦係定義且連接成在多數類比及/或數位通道上獲得關於靜電夾盤103之操作的診斷資訊，包括RF電力供應217、匹配單元219、峰值電壓偵測器215、以及電力供應系統213之操作。電腦系統221更定義為提供設定點至RF電力供應217、匹配單元219、以及電力供應系統213。
於此揭露之實施例係關於定義為分別供應夾持電壓V1及V2至夾持電極201及203、以及供應DC偏移電壓VBP至底板209之電力供應系統213。於此揭露之關於電力供應系統213之實施例係在Coulomb式靜電夾盤103的情況內，其中基板109夾持力介於存在於嵌入基板支撐構件205內之夾持電極201、203上的電荷與存在於基板109上的電荷之間。然而，應瞭解到於此揭露之電力供應系統213實施例同樣可適用於Johnson-Rahbek式靜電夾盤，其中基板109夾持力介於存在於基板支撐構件205之表面上的電荷與存在於基板109上的電荷之間。
靜電夾盤103中的每單位面積之夾持力與從夾持電極201、203至基板109所量測之施加電壓的平方成比例。如方程式1所示來計算每單位面積之夾持力(F)，其中ε為介於基板109與夾持電極201、203之間的材料(即基板支撐構件205材料及背面氣體(若存在))之介電常數；d為介於基板109與夾持電極201、203之間的材料之厚度；V c =| V-V w |，V為夾持電極201、203上的電壓，並且V w 為基板109上的電壓；以及k為接近1的常數，其涉及夾持電極201、203的幾何形狀。基板電壓V w 由電漿條件以及從RF電力供應217施加至基板109的偏壓來決定。當對傳輸自RF電力供應217之RF電力於許多循環期間取平均時，由方程式2給定基板電壓V w 的有效近似值，其中V p 為電漿電位(即參考圖1之電漿125的電位)，以及V pp 為自RF電力供應217經由底板209所傳輸之峰對峰RF電壓。
在如靜電夾盤103之雙極靜電夾盤中，具有例如夾持電極201、203帶相反電荷的二夾持電極。此雙極夾持電極配置(正確裝設時)減少基板109上的總感應電荷至接近零，即使當夾持電力供應關閉時，其降低基板109可能黏貼在靜電夾盤的風險。對於二夾持電極201、203與基板109之間的夾持力相等時，則二夾持電極201、203上的夾持電壓V 1 及V 2 應滿足方程式3的條件。換言之，對於二夾持電極201、203與基板109之間的夾持力相等時，則二夾持電極201、203上的夾持電壓V 1 及V 2 之平均應設定至基板電壓V w 。將二夾持電壓V 1 及V 2 設定至基板電壓V w 稱為「偏壓補償」。
在執行偏壓補償時，使用手段來預測基板電壓V w 。然後，使用「所補償之」靜電夾盤103電力供應系統213將夾持電壓V 1 及V 2 之平均設定至所預測之基板電壓V w 。若偏壓補償未執行、或執行錯誤時，則夾持電極201、203與基板109之間的夾持力將不相等，並且可能在基板109上感應電荷，使得基板109更難從靜電夾盤103移除(解除夾持)且增加解除挾持期間基板109可能受到損壞的風險。又，在對應至夾持電極201、203與基板109之間的不相等夾持力之非對稱夾持的情況下，可能需要非必要的高夾持電壓V 1 及V 2 。
如以上所述，可在基板109與靜電夾盤103的基板支撐構件205之間導入如氦之背面氣體以改善基板109與靜電夾盤103之間的熱接觸。背面氣體之導入產生橫跨基板109的壓力差，使得僅需最小夾持力來將基板109保持在基板支撐構件205上的適當位置。因此，最小夾持電壓Vmin對應至橫跨基板109的壓力差所需之最小夾持力加上適當的安全邊限。
針對靜電夾盤103之適當偏壓補償，可設定夾持電壓V 1 及V 2 二者使得V c 幾乎等於最小夾持電壓V min 。然而，在其他方面，夾持電壓V 1 及V 2 之一者必須大於最小夾持電壓V min 。使夾持電壓V 1 或V 2 之任一者具 有大於最小夾持電壓V min 提高了解除夾持過程期間基板109黏貼在靜電夾盤103、裝置損壞、產生在基板109與基板支撐構件205之間介面處之微粒的數目增加(因為在較高電壓夾持電極處之非必要的高夾持力)、以及腔室101內對附近元件之電弧作用的風險。
對於電感式耦合電漿反應器，電漿電位V p 接近零(即正數並且與自RF電力供應217經由底板209所傳輸之峰對峰RF電壓V pp 相比通常為小)。因為電漿電位V p 為正數，所以方程式5將底板209設定至始終低於基板電壓V w 之電壓。平均基板電壓〈V w 〉由方程式4給定。然後，回想二夾持電極201、203上的夾持電壓V 1 及V 2 之平均應設定至基板電壓V w 的方程式3，對於電感式耦合電漿反應器，如方程式5所示，平均夾持電極電壓V CT (亦稱為中央抽頭電壓V CT )可設定至自RF電力供應217經由底板209所傳輸之平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉的負二分之一。因此，方程式5表示用於其中如電感式耦合電漿反應器中電漿電位實質上為零之電漿處理系統中的偏壓補償之必要條件。在此情況下，平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉為在一適當時間週期之V pp 的平均。實際上，可使用V pp 的低通濾波值作為平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉。
與靜電夾盤操作相關聯之另一風險為底板209與基板109之間、或底板209與腔室101內的附近元件之間的電弧作用。此現象稱為「底板電弧作用」。應瞭解到當由RF電力供應217供電之金屬底板209相對於電漿125變為瞬間帶正電時，可能發生底板電弧作用。底板電弧作用導致限制靜電夾盤103之操作壽命並產生可能污染基板109之微粒的破壞性放電。為防止底板電弧作用，因此使用電力供應系統213內之高壓電力供應，將底板209電位(V bp )(即底板電壓V bp )如方程式6所示般加以設定。在方程式6中，函數max(V pp )涉及在一適當的時間幅度期間之最大V pp 。因此，根據方程式6，將底板電壓V bp 控制為實質上等於自RF電力供應217經由底 板209所傳輸之供應RF電力之最大峰對峰電壓的負二分之一。換言之，將底板電壓V bp 控制為實質上等於施加至底板209之RF電壓的最大正數值。應瞭解將底板電壓V bp 加以設定使得底板209上的峰值RF電壓維持等於或小於電漿電位。
當底板偏壓(V bp )在與判定平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉及最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))之時間幅度相比之長時間下處於固定位準時，則平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉變為實質上等於最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))。在此情況下，可設定底板偏壓V bp 等於平均夾持電極電壓V CT (即V bp =V CT )，並且對於靜電夾盤103偏壓補償之必要條件(方程式5)以及對於底板209電弧作用之必要條件(方程式6)皆將滿足。因此，在其中於一長時期期間平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉實質上等於最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))之實施例中，可將電力供應系統213定義為供應實質上等於平均夾持電極電壓V CT (即實質上等於中央抽頭電壓V CT )之底板偏壓V bp 。
圖3顯示依據本發明之實施例定義為供應等於平均夾持電極電壓V CT 之底板偏壓V bp 的電力供應系統213A之示意圖。為清楚起見，內部接地及內部電力供應未顯示在圖3的示意圖中。同樣地，為清楚起見，執行簡單位準轉移及放大操作之電路方塊未顯示在圖3的示意圖中。
與所期望之與夾持電極電壓之間的差(V1-V2)成比例之夾持電極設定點電壓信號係設定於輸入VC_IN。底板209DC偏移設定點電壓信號係設定於輸入VB_IN。在一實施例中，在輸入VB_IN處之底板209DC偏移設定點電壓信號係提供自峰值電壓偵測器215作為等同於V pp /2之量測峰值RF電壓。
底板偏壓V bp 係設置在輸出VBP處。藉由比例電路341來感測設置在VBP處之底板偏壓V bp ，其進而提供底板偏壓輸出監控信號BIAS_MON作為至積分器321的輸入。積分器321操作為比較信號BIAS_MON與在輸入VB_IN處接收之底板209DC偏移設定點電壓以產生底板補償誤差信號。積分器321更操作為產生底板偏移誤差信號之積分形式。 底板偏移誤差信號之積分形式係用於經由高功率運算放大器(即驅動電路)323及327來各自驅動一對分離之高壓電力供應325及329。在一實施例中，高壓電力供應325及329係定義且連接成提供介於正2000伏特與負2000伏特之間的偏壓輸出電壓(參考接地電位)至感測電路331。感測電路331係含有電阻333、337以及二極體335、339的網路，感測電路331提供四象限操作，即提供不論輸出的極性而源出或汲入電流的功能。
感測電路331之輸出係連接至底板偏壓V bp 輸出VBP。感測電路331之輸出亦連接至電力供應307的中央抽頭位置VCT。以此方式，在輸出VBP處之底板偏壓V bp 等於在電力供應307的中央抽頭位置VCT處之中央抽頭電壓V CT ，中央抽頭電壓V CT 等於平均夾持電極電壓。因此，對於其中於一長時期期間平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉實質上等於最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))的情況下，電力供應系統213A係定義為供應等於平均夾持電極電壓V CT 之底板偏壓V bp 。
在一實施例中，電力供應307係分離之雙極高壓電力供應307。在此實施例中，電力供應307係由夾持電壓反饋迴路驅動、並提供分離之正輸出電壓VPOS及分離之負輸出電壓VNEG，使得正輸出電壓VPOS及負輸出電壓VNEG每一者與在電力供應307之中央抽頭位置VCT處的中央抽頭電壓V CT 等距，即VPOS-V CT =V CT -VNEG。在一實施例中，電力供應307係由接收來自積分器電路303之輸入信號的高壓運算放大器(即驅動電路)305來驅動。
電力供應307之輸出電壓VPOS及VNEG係電性連接至電力供應系統213A之第一夾持電極電壓輸出V1及第二夾持電極電壓輸出V2。輸出V1及V2係電性連接至夾持電極201及203，以使存在於輸出V1及V2處之輸出電壓VPOS及VNEG施加至夾持電極201及203作為夾持電極電壓V 1 及V 2 。在一實施例中，在到輸出V1及V2的路徑中，電力供應307之輸出VPOS及VNEG係各別連接至電流感測電阻309及313。藉由感測電路311及315各別量測並處理橫跨電流感測電阻309及313每一者之電壓差以各自提供代表於二夾持電極電壓輸出V1及V2處所量測之輸出電流的電流監控信號I_POS及L_NEG。
感測電路319係電性連接至二夾持電極電壓輸出V1及V2。感測電路319係定義為產生並輸出與二輸出V1及V2之間的電壓差成比例(即與VPOS-VNEG成比例)之夾持電壓監控信號(CLAMP_MON)。積分器電路303自感測電路319接收夾持電壓監控信號CLAMP_MON作為輸入。積分器電路303係定義為從在輸入VC_IN處接收之夾持電極設定點電壓信號減去夾持電壓監控信號CLAMP_MON以形成挾持誤差信號。積分器電路303更操作為產生挾持誤差信號的積分形式。挾持誤差信號的積分形式係用以經由高壓運算放大器(即驅動電路)305來驅動電力供應307。以此方式，自感測電路319傳輸夾持電壓監控信號CLAMP_MON至積分器電路303提供上述之夾持電壓反饋迴路。
在一實施例中，電力供應系統213A係定義為實現施加至夾持電極201及203之夾持電壓V 1 及V 2 的極性切換。為實現此極性切換功能，電力供應系統213A包括各自接收在輸入REVERSE處之極性翻轉控制信號的繼電器317及VC_IN極性控制電路301。於操作期間，輸出電壓VPOS及VNEG從電流感測電阻309及313傳輸至繼電器317。若在REVERSE輸入處接收之輸入信號未指示極性翻轉，考慮到通常預期V1及V2分別為正及負，於是繼電器317將正輸出電壓VPOS連接至輸出V1、並且將負輸出電壓VNEG連接至輸出V2。
在一對應的方式中，若在REVERSE輸入處接收之輸入信號指示待執行極性翻轉，再次考慮到通常預期V1及V2分別為正及負，於是繼電器317將正輸出電壓VPOS連接至輸出V2、並且將負輸出電壓VNEG連接至輸出V1。因為當主張REVERSE輸入信號時感測電路319的輸出翻轉極性，所以VC_IN極性控制電路301係定義為當主張REVERSE輸入信號時翻轉於輸入VC_IN處接收之夾持電極設定點電壓信號的極性。
應瞭解到圖3的電力供應系統213A係定義為設定底板偏壓V bp 等於平均夾持電極電壓V CT ，其係當於一長時期期間平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉實質上等於最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))時可接受者。然而，若峰對峰RF電壓V pp 在用以計算平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉及最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))的時間幅度期間變化，則〈V pp 〉和max(V pp )可非常不同。
例如，圖4顯示依據本發明之實施例作為時間的函數之藉由RF電力供應217的脈衝輸送RF電力產生的圖表。在脈衝輸送RF電力產生實施例中，RF電力供應217係操作為以脈衝方式產生並傳輸RF電力至底板209，使得每一RF脈衝持續一期間Ton，並且使得後續RF脈衝由其中沒有RF電力產生之期間Toff隔開。應瞭解到當脈衝輸送RF偏壓時(如圖4所示)，平均峰對峰RF電壓〈V pp 〉如同方程式7所示般計算，並且最大峰對峰RF電壓(max(V pp ))如同方程式8所示般計算。
在脈衝輸送RF電力實施例中，補償電壓V bp 及V CT 可顯著地不同。因此，在此實施例中不可接受如以上討論關於電力供應系統213A經由連接至共同電性節點而使底板偏壓V bp 等於平均夾持電極電壓V CT 。因此，當脈衝輸送RF電力自RF電力供應217供應至底板209時，必須具有底板偏壓V bp 及平均夾持電極電壓V CT (即電力供應307的中央抽頭電壓)之獨立控制。
方程式7：〈V pp 〉=aV
方程式8：max(V pp )=V
圖5顯示依據本發明之實施例定義為提供底板偏壓V bp 及平均夾持電極電壓V CT (即電力供應307的中央抽頭電壓)之獨立控制的電力供應系統213B之示意圖。為清楚起見，內部接地及內部電力供應未顯示在圖5的示意圖中。同樣地，為清楚起見，執行簡單位準轉移及放大操作之電路方塊未顯示在圖5的示意圖中。
如圖5所示，電力供應系統213B實現類似上述關於圖3之電力供應系統213A的夾持電壓供應鏈。具體而言，電力供應系統213B實現電力供應307、驅動電路305、積分器電路303、電阻309及313、感測電路311及315、感測電路319、繼電器317、以及VC_IN極性控制電路301。又，如以上關於電力供應系統213A所述，除了供應二夾持電極電壓輸出V1及V2外，電力供應系統213B還定義為在輸入VC_IN處接收夾持電極設定點電壓信號、並且輸出夾持電壓監控信號CLAMP_MON與電流監控信號I_POS及I_NEG。
在一實施例中，電力供應系統213B中的電力供應307係定義為對稱雙輸出分離高壓電力供應307。在一實施例中，電力供應系統213B中的電力供應307係定義為分離高壓切換式電力供應307。在一實施例中，電力供應系統213B之夾持電壓供應鏈在輸入VC_IN處接收從0伏特延伸至約正10伏特的範圍內之夾持電極設定點電壓信號、並且在VPOS處產生從0伏特延伸至約正3000伏特的範圍內之分離輸出電壓、並且在VNEG處產生從0伏特延伸至約負3000伏特的範圍內之分離輸出電壓，其中VPOS及VNEG皆相對於在電力供應307的中央抽頭位置VCT處之中央抽頭電壓V CT 來加以量測。又，在一實施例中，從VPOS流出之最大輸出電流約負1毫安培(milliAmp)，並且從VNEG流出之最大輸出電流約1毫安培。然而，應瞭解到上述關於VPOS及VNEG之電壓及電流範圍係提供作為示範性實施例。其他實施例可實現定義為在VPOS及VNEG處產生以上用於示範性實施例所揭露範圍外的電壓及電流之電力供應307。
應瞭解到電力供應307的輸出電壓差VCLAMP(VCLAMP=V1-V2)係經由在輸入VC_IN處之夾持電極設定點電壓信號而可程式化者。具體而言，在一實施例中，電腦系統221係定義且連接成允許在輸入VC_IN處設定夾持電極設定點電壓信號以獲得從0伏特延伸至最大值VCLAMP_MAX的範圍內之輸出電壓差VCLAMP，其中VCLAMP_MAX在從約2000伏特延伸至約10000伏特的範圍內。在一實施例中，VCLAMP_MAX約6000伏特。在一實施例中，設置在輸入VC_IN處之夾持電極設定點電壓信號係具有從0伏特延伸至正10伏特的範圍內之電壓、或具有從約4毫安培延伸至約20毫安培的範圍內之電流的類比信號。又，在一實施例中，設置在輸入VC_IN處之夾持電極設定點電壓信號可從一或更多數位輸入得到。例如，可使用如RS232、乙太網路、CAN、DeviceNet、LonWorks、或類似介面之串列介面結合ASIC、FPGA、DSP、或基於微控制器之電路等等以產生因應串列介面上所接收之指令的夾持電極設定點電壓輸入信號。
以類似的方式，在各種實施例中，監控信號CLAMP_MON、I_POS、及I_NEG可依類比電壓或電流、或者使用ASIC、FPGA、DSP、或 基於微控制器之電路作類比-數位轉換後在數位介面上返回控制電腦系統221。在一實施例中，監控信號CLAMP_MON、I_POS、以及I_NEG係產生為從約負10伏特延伸至約正10伏特的範圍內之類比電壓。又，應瞭解到可藉由定義且連接在夾持電壓供應鏈之內的合適電路來提供CLAMP_MON、I_POS、及I_NEG以外的額外監控信號。
電力供應系統213B亦包括定義為控制夾持電力供應307之中央抽頭電壓V CT 的中央抽頭電力供應503。電力供應系統213B亦包括定義為在輸出VBP處產生獨立於中央抽頭電壓V CT 之底板偏壓V bp (即底板輸出電壓V bp )之底板電力供應501。如以上所討論，輸出VBP係電性連接至底板209，從而提供底板偏壓V bp 至底板209。應瞭解到底板電力供應501係定義為與中央抽頭電力供應503分開，並且底板電力供應501係定義為與中央抽頭電力供應503獨立操作。應瞭解到藉由提供分開且獨立的底板電壓Vbp及中央抽頭電壓V CT 之控制，電力供應系統213B提供底板209和靜電夾盤103之夾持電極201、203二者正確偏壓。
中央抽頭電力供應503包括電性連接至夾持電力供應307的中央抽頭位置VCT之輸出，使得由中央抽頭電力供應503產生並輸出之中央抽頭電壓V CT 施加至夾持電力供應307的中央抽頭位置VCT。在一實施例中，中央抽頭電力供應503係定義為產生從0伏特延伸至約負5000伏特的範圍內之中央抽頭電壓V CT 。
中央抽頭電力供應503係定義為接收指示待由中央抽頭電力供應503產生並輸出之中央抽頭電壓V CT 的中央抽頭電壓輸入控制信號VCT_IN。在各種實施例中，VCT_IN控制信號係藉由對峰值電壓偵測器215所量測之峰對峰RF電壓V pp 作低通濾波、或藉由基於所量測之峰對峰RF電壓V pp 來操作電腦系統221以計算VCT_IN控制信號而產生。
在一實施例中，電腦系統221係定義且連接成允許設定中央抽頭電壓輸入控制信號VCT_IN以指示中央抽頭電力供應503產生從0伏特延伸至最大值VCT_MAX的範圍內之中央抽頭電壓V CT ，其中VCT_MAX在從約負100伏特延伸至約負5000伏特的範圍內。在一實施例中，VCT_MAX為約負2000伏特。在一實施例中，中央抽頭電壓輸入控制信號 VCT_IN係具有從0伏特延伸至正10伏特的範圍內之電壓、或具有從約4毫安培延伸至約20毫安培的範圍內之電流的類比信號。又，在一實施例中，中央抽頭電壓輸入控制信號VCT_IN可由一或更多數位輸入得到。例如，可使用如RS232、乙太網路、CAN、DeviceNet、LonWorks、或類似介面之串列介面結合ASIC、FPGA、DSP、或基於微控制器之電路等等以產生因應串列介面上所接收之指令的中央抽頭電壓輸入控制信號VCT_IN。
在一實施例中，中央抽頭電力供應503係定義為輸出中央抽頭電流監控信號I_CT及中央抽頭電壓監控信號CT_MON。在一實施例中，中央抽頭電力供應503包括可用以偵測在靜電夾盤103之正與負夾持電極201、203處的電流之間不平衡之電流監控器。在一實施例中，可由數位輸入選擇中央抽頭電力供應503內之電流監控器的敏感度以增加可量測電流之動態範圍。
在各種實施例中，監控信號I_CT及CT_MON可依類比電壓或電流、或者使用ASIC、FPGA、DSP、或基於微控制器之電路作類比-數位轉換後在數位介面上返回控制電腦系統221。在一實施例中，監控信號I_CT及CT_MON係產生為從約負10伏特延伸至約正10伏特的範圍內之類比電壓。又，應瞭解到可藉由定義且連接在中央抽頭電力供應503之內的合適電路來提供I_CT及CT_MON以外之額外監控信號。
在各種實施例中，中央抽頭電力供應503及/或底板電力供應501可具有四象限輸出。更具體而言，中央抽頭電力供應503及/或底板電力供應501可定義為不論其輸出電壓之極性而既源出且汲入電流的功能。然而，具有四象限輸出之電力供應通常既貴且大。在大多數實際情況下，中央抽頭電力供應503及底板電力供應501之輸出相對於接地為負數便足夠。這是因為基板電壓V w 於電漿處理操作期間相對於接地並未顯著地變為正數。因此，在一實施例中，單極、負輸出之電力供應可用在各中央抽頭電力供應503及底板電力供應501。
小型、廉價之負電壓電力供應通常具有微小或無電流源出功能。因此，當必須經由中央抽頭電力供應503之輸出而源出電流時，使用單極、負輸出之中央抽頭電力供應503可能會有問題。例如，若電力供應 307之VPOS及VNEG輸出處的電流之間存在不平衡，則此電流不平衡必須藉由中央抽頭電力供應503來補償。對應至電流流入或流出中央抽頭位置VCT，此電力供應307之VPOS及VNEG輸出之間的電流不平衡可為正或負。若中央抽頭電力供應503僅可汲入電流但無法源出電流(如同在單極、負輸出之中央抽頭電力供應503的情況下)，則當需要負電流來補償在電力供應307之VPOS及VNEG輸出處的電流不平衡時，中央抽頭電力供應503將無法控制其輸出。
為了處理單極、負輸出之中央抽頭電力供應503的電流源出限制，故將電力供應系統213B定義為故意使電力供應307之VPOS及VNEG輸出之間的電流不平衡，使得中央抽頭電力供應503將不會被要求源出電流至中央抽頭位置VCT。為了使電力供應307之VPOS及VNEG輸出之間的電流不平衡，電力供應系統213B實施電力供應307之VNEG輸出與接地GND之間大偏壓電阻505的連接。換言之，偏壓電阻505係電性連接於其產生負輸出電壓VNEG之夾持電力供應307的端子與接地參考電位GND之間，以便在挾持電力供應307的中央抽頭位置VCT與中央抽頭電力供應503的輸出之間感應偏壓電流。
若在夾持電力供應307之VPOS及VNEG輸出處的輸出電流相等，則一偏壓電流將在挾持電力供應307的中央抽頭位置VCT處流動。倘若i POS -i NEG <i B ，則輸出將會正確，其中i POS 為流出VPOS輸出之電流、i NEG 為流出VNEG輸出之電流、以及i B 為方程式9給定之偏壓電流(其中V CT 為由中央抽頭電力供應503輸出之中央抽頭電壓、V CLAMP =V 1 -V 2 、以及R為偏壓電阻505之電阻值)。
在一實施例中，偏壓電阻505可具有從約10千歐姆(kiloOhms)延伸至約1000百萬歐姆(megaOhms)的範圍內之電阻值。在一實施例中，偏壓電阻505具有約50百萬歐姆之電阻值。依據操作條件，使用具有約50百萬歐姆之電阻值的偏壓電阻505允許從約10微安培(microAmps)延伸至約50微安培的範圍內之偏壓電流i B 。應瞭解到因為其 避免使用更高電壓中央抽頭電力供應及更複雜反饋電路(如圖3之電力供應系統213A中所作)之需求，故經由使用偏壓電阻505之中央抽頭電力供應503的電流偏壓係具有優勢。又，應瞭解在一實施例中，偏壓電阻505可由適當定義之主動負載取代，如提供與遍及一大範圍電壓之電壓無關的電流之裝置。
如前述，底板電力供應501係定義為產生獨立於中央抽頭電壓V CT 之底板輸出電壓V bp ，其中底板輸出電壓V bp 係設置在電性連接至底板209之輸出VBP處。應瞭解到底板電力供應501係定義為與中央抽頭電力供應503分開，並且底板電力供應501係定義為操作獨立於中央抽頭電力供應503。因此，在電力供應系統213B中，底板輸出電壓V bp 不電性連接至中央抽頭電壓V CT 。又，如前述，在一實施例中底板電力供應501可定義為具有四象限輸出。然而，在另一實施例中，底板電力供應501係定義為單極、負輸出之電力供應(即為單象限輸出電力供應)。在正常情況下，因為任何DC電流將流入此底板電力供應501之輸出，故使用單極、負輸出之底板電力供應501便足夠。
底板電力供應501係定義為接收指示待由底板電力供應501產生並輸出之底板輸出電壓V bp 的底板電壓輸入控制信號VB_IN。在各種實施例中，VB_IN控制信號係自外部取樣/保持電路(外部取樣/保持電路取樣RF脈衝循環期間由峰值電壓偵測器215所量測之峰對峰RF電壓V pp 的最大值)提供，但也可自電腦系統221之計算輸出提供。在一實施例中，底板電力供應501包括允許藉由得自VB_IN之電壓輸入來設定底板輸出電壓V bp 之反饋電路。
在一實施例中，電腦系統221係定義且連接成允許設定底板電壓輸入控制信號VB_IN以指示底板電力供應501產生從0伏特延伸至最大值VBIAS_MAX的範圍內之底板輸出電壓V bp ，其中VBIAS_MAX在從約負100伏特延伸至約負5000伏特的範圍內。在一實施例中，VBIAS_MAX為約負2000伏特。在一實施例中，底板電壓輸入控制信號VB_IN係具有從0伏特延伸至10伏特的範圍內之電壓、或具有從約4毫安培延伸至約20毫安培的範圍內之電流的類比信號。又，在一實施例中，底板電壓輸入 控制信號VB_IN可從一或更多數位輸入得到。例如，可使用如RS232、乙太網路、CAN、DeviceNet、LonWorks、或類似介面之串列介面結合ASIC、FPGA、DSP、或基於微控制器之電路等等以產生因應串列介面上所接收之指令的底板電壓輸入控制信號VB_IN。
在一實施例中，底板電力供應501係定義為輸出底板電流監控信號I_BP及底板電壓監控信號BIAS_MON。在一實施例中，底板電力供應501係定義為包括提供於底板偏壓輸出VBP處之電流I_BP的量測、並因此提供供應至底板209之電流的量測之電流感測元件。應瞭解到I_BP信號可用以將靜電夾盤103的操作加以特性化並監控。在一實施例中，可由數位輸入選擇底板電力供應501內之電流監控器的敏感度以增加可量測電流之動態範圍。
在各種實施例中，監控信號I_BP及BIAS_MON可依類比電壓或電流、或者使用ASIC、FPGA、DSP、或基於微控制器之電路作類比-數位轉換後在數位介面上返回控制電腦系統221。在一實施例中，監控信號I_BP及BIAS_MON係產生為從約負10伏特延伸至約正10伏特的範圍內之類比電壓。又，應瞭解到可藉由定義且連接在底板電力供應501之內的合適電路來提供I_BP及BIAS_MON以外之額外監控信號。
圖6顯示依據本發明之實施例之電力供應系統213C的示意圖，電力供應系統213C係圖5之電力供應系統213B的變化。如同圖5之電力供應系統213B，圖6之電力供應系統213C亦定義為提供相對於夾持電極電壓輸出V1及V2之底板偏壓V bp 的獨立控制。然而，與圖5之電力供應系統213B相比，圖6之電力供應系統213C利用二各自獨立之可控制電力供應601及603代替單一電力供應307及其相關之中央抽頭電力供應503。在電力供應系統213C中，將VCT_IN輸入信號導向至電性連接於極性控制電路301與積分器電路303之間的位準轉移/減法模組605。經由VCT_IN控制信號，位準轉移/減法模組605分別提供正電力供應601及負電力供應603的VPOS及VNEG輸出之控制。
雖然電力供應系統213C中沒有中央抽頭電力供應，惟應瞭解到可獨立設定正電力供應601及負電力供應603之每一者以使其在電壓方 面與類似中央抽頭電壓之中央電壓設定等距。在一實施例中，正電力供應601係定義為具有雙極、四象限功能。在另一實施例中，正電力供應601及負電力供應603皆定義為具有雙極、四象限功能。亦應瞭解到底板電力供應501係定義且操作獨立於正電力供應601及負電力供應603。
圖7顯示依據本發明之實施例用以操作基板夾持系統之方法的流程圖。應瞭解到可使用圖5之電力供應系統213B來實現圖7的方法。該方法包括用以將基板109設置在靜電夾盤103上之操作701。該方法亦包括用以產生中央抽頭電壓V CT 之操作703。該方法亦包括用以產生正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG、使得正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG之每一者與中央抽頭電壓V CT 等距之操作705。該方法亦包括用以供應正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG至靜電夾盤103內之各別夾持電極201、203之操作707。該方法更包括用以產生底板電壓V bp 獨立於產生中央抽頭電壓V CT 之操作709。該方法亦包括用以供應底板電壓V bp 至靜電夾盤103的底板209之操作711。
在一實施例中，中央抽頭電壓V CT 係由中央抽頭電力供應503產生。又，在此實施例中，正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG係由夾持電力供應307產生在夾持電力供應307之各別正及負輸出端子處。又，在一實施例中，該方法包括用於將中央抽頭電壓V CT 從中央抽頭電力供應503的輸出傳輸到夾持電力供應307的中央抽頭位置VCT之操作。又，在一實施例中，該方法包括用於在夾持電力供應307之負輸出端子處感應電流以導致偏壓電流i B 在中央抽頭電力供應503處流動、俾能防止中央抽頭電力供應503需要源出電流之操作。
在一實施例中，該方法包括用以供應RF電力至靜電夾盤103的底板209之操作。在一實施例中，RF電力係以脈衝輸送的方式供應至底板209。在另一實施例中，RF電力係以實質上連續的方式供應至底板209。該方法亦可包括用以控制底板電壓V bp 為實質上等於所供應RF電力V pp 之最大峰對峰電壓的負二分之一之操作。該方法亦可包括用以控制中央抽頭電壓V CT 為實質上等於所供應RF電力V pp 之平均峰對峰電壓的負二分之一之操作。在該方法中，底板電壓V bp 及中央抽頭電壓V CT 係互相獨立產生並受到 控制。
圖8顯示依據本發明之實施例用以操作基板夾持系統之方法的流程圖。應瞭解到可使用圖6之電力供應系統213C來實現圖8的方法。該方法包括用以將基板109設置在靜電夾盤103上之操作801。該方法亦包括用於獨立操作正電力供應以產生正夾持電壓VPOS以及獨立操作負電力供應以產生負挾持電壓VNEG、使得正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG之每一者與中央電壓設定(如由VCT_IN所設定)等距之操作803。該方法亦包括用以供應正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG至靜電夾盤103內之各別夾持電極201、203之操作805。該方法更包括用以獨立於產生正夾持電壓VPOS及負挾持電壓VNEG而產生底板電壓V bp 之操作807。該方法亦包括用以供應底板電壓V bp 至靜電夾盤103的底板209之操作809。
雖然已就數個實施例對本發明加以敘述，惟應瞭解到本領域中具有通常技術者在閱讀先前說明並察看圖式後，將領悟其各種變化、添加、置換、以及均等者。本發明包括所有如此之變化、添加、置換、以及均等者落於本發明之真正精神及範圍內。
100‧‧‧系統
101‧‧‧腔室
101A‧‧‧側壁
101B‧‧‧頂部結構
101C‧‧‧底部結構
102‧‧‧基板處理區域
103‧‧‧靜電夾盤
105‧‧‧懸臂
109‧‧‧基板
113‧‧‧門組件
119‧‧‧處理氣體源
125‧‧‧電漿
127‧‧‧通氣口
129‧‧‧排氣口
131‧‧‧排氣泵
151‧‧‧線圈組件
153‧‧‧窗
157‧‧‧接地
181‧‧‧箭號
191A、191n‧‧‧RF電源
193‧‧‧匹配電路
205‧‧‧基板支撐構件
207‧‧‧層
209‧‧‧底板
217‧‧‧RF電力供應
219‧‧‧匹配單元

Claims (26)

  1. 一種基板夾持系統，包含：一靜電夾盤，包括底板及配置在該底板上之基板支撐構件，該底板由導電性材料形成，該靜電夾盤包括配置在該基板支撐構件內之第一組夾持電極及配置在該基板支撐構件內之第二組夾持電極；以及一電力供應系統，包括夾持電力供應、中央抽頭電力供應、以及底板電力供應，該夾持電力供應定義為產生正輸出電壓及負輸出電壓，該正及負輸出電壓與中央抽頭電壓等距，該正輸出電壓電性連接至該第一組夾持電極，該負輸出電壓電性連接至該第二組夾持電極，該中央抽頭電力供應定義為控制該夾持電力供應之該中央抽頭電壓，該底板電力供應定義為產生獨立於該中央抽頭電壓之底板輸出電壓，該底板輸出電壓電性連接至該底板。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該底板電力供應係定義為與該中央抽頭電力供應分開，且其中該底板電力供應係定義為操作獨立於該中央抽頭電力供應。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該中央抽頭電力供應包括電性連接至該夾持電力供應之中央抽頭位置的一輸出、使得由該中央抽頭電力供應產生並輸出之該中央抽頭電壓施加至該夾持電力供應之該中央抽頭位置。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該中央抽頭電力供應係定義為產生從0伏特延伸至約負5000伏特的範圍內之該中央抽頭電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該中央抽頭電力供應係定義為單極電力供應，該單極電力供應定義為產生並輸出負中央抽頭電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板夾持系統，更包含： 一偏壓電阻，電性連接在於其產生該負輸出電壓之該夾持電力供應的一端子與接地參考電位之間，以感應介於該夾持電力供應之該中央抽頭位置與該中央抽頭電力供應之該輸出之間的偏壓電流。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板夾持系統，其中該偏壓電阻具有從約10千歐姆(kiloOhms)延伸至約1000百萬歐姆(megaOhms)的範圍內之電阻值。
  8. 如申請專利範圍第6項之基板夾持系統，其中該偏壓電流在從約10微安培(microAmps)延伸至約50微安培的範圍內。
  9. 如申請專利範圍第5項之基板夾持系統，其中於其產生該負輸出電壓之該夾持電力供應的一端子係電性連接至提供實質上與電壓無關之電流的一裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該底板電力供應係定義為產生從0伏特延伸至約負5000伏特的範圍內之該底板輸出電壓。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該底板電力供應係定義為單極電力供應，該單極電力供應定義為產生並輸出負底板電壓。
  12. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該夾持電力供應係定義為產生從0伏特延伸至約10000伏特的範圍內之夾持電壓，其中該夾持電壓係該正輸出電壓與該負輸出電壓之間的電壓差。
  13. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，其中該夾持電力供應係定義為接收指示待由該夾持電力供應產生之夾持電壓的夾持電壓輸入控制信號，其中該夾持電壓係該正輸出電壓與該負輸出電壓之間的電壓差，且其中該中央抽頭電力供應係定義為接收指示待由該中央抽頭電力供應產生並輸出 之該中央抽頭電壓的中央抽頭電壓輸入控制信號，且其中該底板電力供應係定義為接收指示待由該底板電力供應產生並輸出之該底板輸出電壓的底板電壓輸入控制信號。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板夾持系統，其中該中央抽頭電力供應係定義為輸出中央抽頭電流監控信號及中央抽頭電壓監控信號，且其中該底板電力供應係定義為輸出底板電流監控信號及底板電壓監控信號。
  15. 如申請專利範圍第14項之基板夾持系統，更包含：一電腦系統，定義為產生並傳輸包括該夾持電壓輸入控制信號、該中央抽頭電壓輸入控制信號、以及該底板電壓輸入控制信號之輸入信號，該電腦系統更定義為接收並處理包括該中央抽頭電流監控信號、該中央抽頭電壓監控信號、該底板電流監控信號、以及該底板電壓監控信號之監控信號，該電腦系統定義為維持基於該監控信號之該輸入信號的適當設定。
  16. 如申請專利範圍第1項之基板夾持系統，更包含：一射頻電力供應，經由匹配電路電性至該底板俾能供應射頻電力至該底板。
  17. 一種用於靜電夾盤之電力供應系統，包含：一夾持電力供應，定義為產生正輸出電壓及負輸出電壓，該正及負輸出電壓與中央抽頭電壓等距，該正及負輸出電壓傳輸至該靜電夾盤的一對交插夾持電極之各別者；一中央抽頭電力供應，定義為控制該夾持電力供應之該中央抽頭電壓；以及一底板電力供應，定義為產生獨立於該中央抽頭電壓之底板輸出電壓，該底板輸出電壓傳輸至該靜電夾盤的底板。
  18. 如申請專利範圍第17項之用於靜電夾盤之電力供應系統，其中該底板 電力供應係定義為與該中央抽頭電力供應分開，且其中該底板電力供應係定義為獨立於該中央抽頭電力供應而操作。
  19. 如申請專利範圍第17項之用於靜電夾盤之電力供應系統，其中該中央抽頭電力供應包括電性連接至該夾持電力供應之中央抽頭位置的一輸出、使得由該中央抽頭電力供應產生並輸出之該中央抽頭電壓施加至該夾持電力供應之該中央抽頭位置。
  20. 如申請專利範圍第17項之用於靜電夾盤之電力供應系統，其中該中央抽頭電力供應係定義為單極電力供應，該單極電力供應定義為產生並輸出負中央抽頭電壓。其中該底板電力供應係定義為單極電力供應，該單極電力供應定義為產生並輸出負底板電壓。
  21. 如申請專利範圍第20項之用於靜電夾盤之電力供應系統，更包含：一偏壓電阻，電性連接在於其產生該負輸出電壓之該夾持電力供應的一端子與接地參考電位之間，以感應介於該夾持電力供應之該中央抽頭位置與該中央抽頭電力供應之該輸出之間的偏壓電流。
  22. 一種用以操作基板夾持系統之方法，包含：將基板設置在靜電夾盤上；產生中央抽頭電壓；產生正夾持電壓及負夾持電壓，使得該正及負夾持電壓之每一者與該中央抽頭電壓等距；供應該正及負夾持電壓至該靜電夾盤內的各別夾持電極；獨立於產生該中央抽頭電壓而產生底板電壓；以及供應該底板電壓至該靜電夾盤的底板。
  23. 如申請專利範圍第22項之用以操作基板夾持系統之方法，其中該中央頭電壓係由中央抽頭電力供應產生，且其中該正及負夾持電壓係由夾持 電力供應產生在該夾持電力供應的各別正及負輸出端子，且其中該方法包括將該中央抽頭電壓自該中央抽頭電力供應的一輸出傳輸至該夾持電力供應的中央抽頭位置。
  24. 如申請專利範圍第23項之用以操作基板夾持系統之方法，更包含：於該夾持電力供應之該負輸出端子處感應一電流以導致一偏壓電流在該中央抽頭電力供應之該輸出處流動，俾能防止該中央抽頭電力供應需要源出電流。
  25. 如申請專利範圍第22項之用以操作基板夾持系統之方法，更包含：供應射頻電力至該靜電夾盤的底板。
  26. 如申請專利範圍第25項之用以操作基板夾持系統之方法，更包含：控制該底板電壓為實質上等於該供應射頻電力之最大峰對峰電壓的負二分之一；以及控制該中央抽頭電壓為實質上等於該供應射頻電力之平均峰對峰電壓的負二分之一，其中該底板電壓及該中央抽頭電壓係互相獨立受到控制。
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