TWI412097B - 決定靜電夾盤之目標平臺組態之方法 - Google Patents

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Description

決定靜電夾盤之目標平臺組態之方法
隨著半導體技術進步，減少電晶體的大小需要在晶圓處理及處理設備中不斷更高程度之精確度、可重複性及清潔度。存在各種類型之設備用於半導體處理，包括涉及使用電漿的應用，諸如電漿蝕刻、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)及抗蝕劑剝除。此等處理所需要之該等類型之設備包括安置於電漿腔內且必須協調並適當地起作用的組件。為了成本有效，此等組件必須經常耐受幾百或幾千晶圓循環同時保持其功能性及清潔度。使用一個此組件(靜電夾盤)來在處理期間將半導體晶圓或其他工件保持於固定位置。靜電夾盤比使用機械夾持之夾盤提供較均一夾持，且可在不能使用真空夾盤的真空腔中操作。然而，夾持之態樣的變化可引起晶圓內不良處理變化。
提供一種藉由組態一靜電夾盤之絕緣層之平臺組態的區域密度來更改該靜電夾盤之熱傳遞係數輪廓的方法。可藉由使用熱流通量探針來量測給定點處之熱傳導。該探針係置放於夾盤之絕緣表面上且在單一量測中上覆於複數個平臺上。跨越夾盤表面之複數個量測提供熱傳遞係數輪廓，自該輪廓決定一目標平臺區域密度。使用該目標區域密度，可對夾盤上平臺組態的一或多個位置進行機械校正。將局部量測區域內的接觸區域減少足以將局部平臺區域密度變為所要平臺區域密度的量。此可使用用於受控材料移除之任何已知技術來實現，諸如在X－Y臺上的雷射加工或噴砂加工。
亦提供一種藉由調節或初始製造一靜電夾盤之絕緣層之平臺組態的高度來更改該靜電夾盤之電容輪廓的方法。可藉由使用電容探針來決定目標平臺高度。該探針係置放於夾盤之絕緣表面上且在單一量測點中上覆於複數個平臺上。可進行跨越夾盤表面之複數個量測以提供電容輪廓，自該輪廓決定一目標平臺高度。使用該目標高度，可在量測點之每一者實現機械製造或校正。此可使用用於受控材料移除之任何已知技術來實現。此外，可使得不同高度之區之間的轉變平滑。
用於半導體基板(諸如，矽晶圓)之電漿處理裝置包括電漿蝕刻腔，其用於半導體器件製造過程中以蝕刻諸如半導體、金屬及介電質之材料。電漿處理裝置之組件包括靜電夾盤，其用以在處理期間將半導體晶圓或其他工件保持於固定位置。靜電夾盤(ESC)比機械夾盤提供更均一夾持且更好地利用晶圓之表面，且可在不能使用真空夾盤的真空腔中操作。通常，靜電夾盤包含一在一導電體上之電絕緣層，該導電體與施加有夾持電壓的一或多個電極電接觸。藉由庫侖引力將晶圓保持在與絕緣層相對的位置。夾盤之形狀可包括通常用於電漿蝕刻系統中之習知圓盤，且可藉由各種配置(諸如，藉由使用懸臂支架)將該夾盤支撐於腔中。絕緣層可具有凹槽、平臺、開口、凹區及其類似特徵。
隨著對諸如晶圓均一性之過程輸出之需要的增加，需要晶圓夾盤來傳送較高效能。舉例而言，關鍵蝕刻應用中之過程控制問題需要晶圓上的改良之溫度及電容控制。一些蝕刻製程中橫向尺寸之精確度的誤差可對溫度敏感且高達+/-1 nm/℃。因此，1至2 nm之橫向特徵之理想控制需要少於1℃之溫度均一性及可重複性。一些類型之靜電夾盤包含多個組件部分，每一組件部分引入一些誤差。舉例而言，可調靜電夾盤為含有ESC陶瓷、與鋁板之接合、薄膜加熱器、與底板之接合及底板自身的複合結構。來自該結構之每一組件之均一性的偏差可為較大總偏差作貢獻。在製造過程中施加至可包含多個組件之靜電夾盤之對於自然變化的補償將為有利的。
在製造具有平臺組態21之夾盤時，製造過程通常包含移除絕緣層表面上的材料達到約5 μm至約40 μm的深度，以使得剩下小區域特徵("平臺")來支撐晶圓11。平臺實際上可為任何大小、形狀及配置。舉例而言，平臺可為橢圓、多角形或環形，其具有垂直或傾斜壁，頂面可為凹形的、平坦的或凸形的，且角可為尖角或圓角。平臺可呈現"凸塊"形，其中部分球形自平坦表面突出。平臺組態21的較佳形狀、大小及配置為具有垂直壁、約1 mm之直徑、約5 mm之間距、大體上覆蓋ESC表面的圓形。通常將連續密封高區域12、22保持在晶圓邊緣上或靠近晶圓邊緣，以維持諸如用以增強熱導性之氦的熱傳遞氣體之壓力。在此組態中，夾盤表面之通常約3%至約10%為平臺及邊緣上之密封區域。有利地，平臺設計促進背面粒子減少並改良去夾持。
通常由電絕緣材料之一或多個層來形成平臺及密封區域。此等絕緣材料之實例包括(但不限於)氮化矽、二氧化矽、氧化鋁、五氧化二鉭及其類似物。
圖1及2展示使用平臺之靜電夾盤總成的型式。靜電夾盤總成10包含導電支撐物18、電絕緣層19、電絕緣層之高區域13、23及電絕緣層之低區域14、24。由諸如鋁之導電金屬形成之導電支撐物18電連接至用於電漿處理工件(諸如，200 mm或300 mm晶圓)之電漿處理裝置(未圖示)的RF電路。在圖1中之靜電夾盤總成10中，絕緣層19之較低表面15與導電支撐物18接觸。絕緣層19之高區域13支撐半導體基板(未圖示)。將一熱電偶105併入至導電支撐物18中以用於溫度量測。在導電支撐物18中提供冷卻通道17以用於供應溫度控制流體或氣體。詳言之，導電支撐物18較佳經調適以容納溫度控制單元或TCU(未圖示)，其能夠藉由使用經由再循環迴路之流體流動來將導電支撐物之溫度維持於所要溫度。
較佳地，鋁支撐物18為約1.5吋厚。該支撐物具有經設計以下伏於晶圓且具有約0.5吋之高度之凸台16。舉例而言，為了支撐200 mm或小於200 mm直徑的晶圓，該凸台較佳為具有200 mm直徑之圓形。絕緣層19較佳為諸如氧化鋁或AlN之陶瓷，其具有較佳小於約5 mm厚、更佳為約1 mm厚之厚度。介電層可為電漿噴敷材料，例如，鋁基板上之氧化鋁。氧化鋁之厚度較佳為約25密耳(635 μm)，且在任何情況下，其必須為足以允許產生200 μm高之平臺而不會在製造過程期間或在使用期間失去實體或電完整性的厚度。
一較佳實施例涉及ESC之平臺組態之更改以達成跨越晶圓表面之目標蝕刻輪廓。可使用兩個主要尺寸來描述平臺組態：平臺高度及平臺面積。在實施例中，將平臺面積之控制用作一用以控制溫度之機制，且將平臺高度之控制用作一用以控制電容之機制。獨立進行每一機制之評估。實例1中給出用以經由調節平臺面積來控制溫度之方法的較佳實施例，且實例2及3中給出用以經由調節或初始製造平臺高度來控制電容之方法的較佳實施例。該等實例意欲為說明性而非排他性：
實例1：
在正常電漿處理(諸如，電漿蝕刻)期間，電漿用於加熱晶圓。因此，晶圓之溫度波動為流出晶圓之熱流的函數。根據熱流之理論，熱傳遞可以三種方式發生：傳導、對流及輻射之發射。對於以下評估，忽略輻射之發射。將熱傳遞係數K定義為兩個主體之間的每單元的溫度差異之熱流。具有平臺之夾盤上之晶圓的K可藉由將高區域及低區域作為兩種狀況考慮來決定：1)發生於低區域上之熱傳遞，及2)發生於高區域(平臺)上之熱傳遞。在低區域之狀況下，熱傳遞經由自處於較高溫度之晶圓至氣體或自氣體至陶瓷層的能量傳遞機制而發生。即使氣體可處於自由分子流狀態(比容器之大小大得多的平均自由路徑)中，對於此評估，亦將此熱傳遞機制分類為對流。在平臺之狀況下，歸因於陶瓷之表面粗糙，陶瓷與晶圓之間的直接接觸可發生於小於正常接觸區域(高區域)的區域上。氣體存在於與接觸點的隙間且有助於經由對流的熱傳遞。因此，發生於平臺上之熱傳遞歸因於接觸(傳導)與經由氣體(對流)。無論是否存在氣體皆存在歸因於接觸之傳導，但是當不存在氣體時在低區域中不發生對流。當存在氣體時，兩種機制皆存在於高區域中，從而表明熱傳遞隨著增加高區域而增加。因此，局部熱傳遞速率可藉由局部地更改平臺面積來調節，亦即，增加平臺面積之比例增加熱傳遞速率，而減少平臺面積比例減少熱傳遞速率。
可使用熱流通量探針來量測熱流通量與局部晶圓溫度。對於本評估，可用以下兩種方式之一者來執行熱流通量探針之操作：1)藉由量測在給定熱流通量時的晶圓溫度；或2)藉由將熱流通量調節為達成所要晶圓溫度(例如，均一溫度)所需的熱流通量。在兩種狀況下量測在複數個點發生，通常使得該等點以大體覆蓋夾盤之有序網格圖案排列。較佳地，在每一單一量測中包括至少10個平臺，更佳地，包括至少30個平臺。在第一種狀況下得到溫度輪廓結果，且在第二種狀況下得到熱流通量輪廓結果。
在一較佳實施例中，產生溫度輪廓且將該資訊用於產生熱傳遞係數(HTC)輪廓。隨後使用HTC輪廓以改變絕緣層以實現跨越晶圓之熱流通量的改變。舉例而言，可改變絕緣層以補償溫度輪廓中之觀測到的變化。在替代性實施例中，可改變絕緣層以補償半導體晶圓之蝕刻輪廓中之觀測到的變化。
圖3中展示用於熱流通量量測之較佳探針31的例示性實施例。探針由約1"直徑之垂直圓柱形堆疊組成，但是該探針之橫截面形狀不限於圓形。該探針之橫截面可具有正方形、矩形、三角形或任何多角形。一加熱器區塊32位於該堆疊之頂部，該加熱器區塊32包含嵌式小可調加熱器及熱電偶33，該加熱器具有約50瓦特之最大功率輸出。諸如"直徑、0.25 mm厚、279232 CIR－1016 120 V 50 W匣式加熱器之例示性加熱器可購自Chromalox,Inc.,Pittsburgh,PA。附接之鄰近加熱器區塊且在加熱器區塊之下的為熱流通量傳感器(HFT)34，其包含一薄片之受控熱阻材料。溫度感測器35形成熱電堆且附接至HFT之頂面及底面。如圖3中所展示之熱流通量傳感器的熱流通量傳感器為可購得的，例如，購自Vatell Corp,Christiansburg,VA的模型BF－04 HFT。不同大小之熱流通量傳感器為可用，且熱流通量傳感器提供流通量之讀數(例如，以mV/(W/cm2 )為單位)以及較低感測器溫度。使用諸如來自Vatell之AMP－12的放大器(未圖示)與HFT合作。
為了模擬矽晶圓之量測，附接之鄰近HFT且在HFT之下的為一片矽晶圓36，其與HFT具有近似相同的面積。因此，來自較低感測器之溫度量測為晶圓溫度之量測。至HFT之兩個附接構件皆由高熱導率黏結材料製成。可對探針施加向下力以促進接觸。舉例而言，可使用適量之力以近似於ESC夾持力的量(例如，40托)。在探針31中，向下力由載重37及一用以均勻分配向下力之機件38提供，但亦可使用其他機件來施加及分配力。此外，在量測期間較佳將夾盤溫度保持恆定。
圖4中展示安置於例示性夾盤上之例示性探針的描繪。熱流通量Q 41自加熱器區塊經由晶圓片流動且流至探針區域Ap 上之夾盤中。將Q與Ap 視為常量以用於此評估目的。導電支撐物與晶圓之間的溫度差異42由△T指示，且探針區域內之有效熱傳遞係數由Ke f f 指示。Ke f f 可藉由分別處理經由接觸之傳導視及經由氣體之對流來決定。分別使用下標"c"及"g"來指接觸及氣體，則Kc 為歸因於接觸之熱傳遞係數且Kg 為歸因於氣體之熱傳遞係數。初始平臺區域密度αi ＝Ai /Ap 為在具有與晶圓片標稱接觸之凸起表面(raised surface)的探針區域內之夾盤之絕緣層的初始分數，且αf 為在已進行較佳調節之後具有與晶圓片標稱接觸之凸起表面的最終平臺區域密度。使用標稱來意謂頂部平臺之平面等效表面，其中該平臺支撐晶圓。換言之，忽略粗糙度及非平行度，α為在晶圓之支撐表面上的探針區域Ap 內之平臺的總的橫截面面積。因此，不同詳細幾何形狀之平臺組態(例如，正方形對圓形橫截面或垂直對傾斜壁)不需要具有不同α。對於給定探針量測，查找αf 以決定目標高區域，且因此必須減少探針下之高區域的量以達成所要溫度分佈。為給定探針量測區域提供αf 之方程式藉由以下決定：在一較佳實施例中，藉由移除材料來達成平臺組態之定域區域中的目標HTC。根據以上討論，移除材料將導致自晶圓之熱流通量的減少且因此導致晶圓溫度的增加。因此，僅使用材料移除，可藉由選擇至少與所量測之△T中最高的△T同樣高之目標△T來達成所要晶圓溫度。因此，跨越夾盤之所有點的目標△T經選擇且由△To 指示，且其將通常與所量測之個別地指示為△Tm 的△T不同，其相差的量由ε指示，其中：ε＝△Tm －△To (1)
隨後，調節的目標為使得ε為零。將q界定為每單位面積的熱流通量，將通用熱傳遞方程式給出為：q＝Q/Ap ＝△T x Ke f f (2)如以上所提及，有效熱傳遞係數Ke f f 包括兩個分量：低區中之僅對流熱傳遞及高區中之傳導加對流熱傳遞。對於接觸區域比非接觸區域(包含不接觸之低區域及高區域)小得多的狀況，可將目標組態之Ke f f 表達為Kg ＋αf Kc 。藉由改變探針加熱器功率及選擇在夾盤上之任何地方導致清晰讀數且展示具有不同平臺區域密度之區之間的清晰差異的值來選擇所要熱流通量Q。例示性熱流通量為自約0.2至約2.0 W/cm2 ，且加熱器之溫度由熱流通量決定。
藉由Ki ＝q/△Tm 指示初始有效熱傳遞係數，且使用q/△To 的目標值Ke f f ，可使用方程式2將方程式1重新寫為：ε＝q/Ki －q/(Kg ＋αf Kc ) (3)將γ界定為Kg /Kc 且重新配置方程式3，αf ＝(ε/q)γKi ＋αi /[1－(ε/q)Ki ] (4)可使用為複數個量測點所決定之Ki 組連同每一Ki 之x－y座標來決定HTC輪廓。此外，使用方程式3，可使用Ki 組連同ε組來決定用於目標組態之Ke f f ，且因此決定目標HTC輪廓。類似地，為複數個量測點所決定之αf 組連同每一αf 之x－y座標決定目標平臺組態之面積分量。
對於給定夾盤，將γ假定為常數。此是因為Kc 所固有的主要因素顯然為材料本身及材料之表面精度，二者對於自夾盤上之任何地方進行的量測而言較佳為常數。Kg 為所使用之材料及氣體壓力的函數，其亦經假定為常數。此外，γ可藉由在具有不同且已知平臺區域密度之不同位置量測K並單獨解出Kg 及Kc 來決定。因此，對於此評估，將γ假定為已知的且為常數。
可在允許支撐夾盤以及致能所要測試狀態的裝置中之進行測試。適當裝置包含經組態以將夾盤維持於一設定溫度且能夠回填熱傳導氣體的真空測試腔。該裝置較佳能夠支撐並數值控制熱流通量探針之x－y定位，且能夠將探針之接觸力施加至夾盤上。該裝置亦較佳能夠登記並記錄來自探針之量測資料信號以及自資料來電子地決定目標平臺組態。
量測區域可重疊或可分開一距離。量測區域之間的區可經調節為內插區域密度或為逐步轉變密度以使得密度不存在突然改變且因此HTC不發生突然改變。內插可(例如)藉由線性改變兩個不同密度之間的區域密度來實現。通常，若點與點之間的密度轉變太突然，則可需要較精細量測網格及/或小探針直徑。可藉由允許省略一些量測點或藉由以不規則圖案進行量測來獲得適當讀數。
因此，已決定用以決定αf 所需要的所有因數。基於所有先前討論，涉及減少ESC之定域平臺面積以達成跨越置放於夾盤上之晶圓之目標HTC輪廓的過程的較佳實施例包含以下實驗程序：1.將熱流通量探針定大小以使得其質量導致ESC上之力近似於ESC夾持力的力(例如，40托)。
2.將待測試之ESC置放於真空腔中，從而藉由使用TCU來將導電支撐物之溫度保持恆定。
3.將探針安置於夾盤表面上之量測點處。
4.抽空該腔並回填至所要氦壓力(例如，20托)。
5.選擇所要熱流通量Q。
6.使用已知Ap 自Q計算q。
7.量測並記錄結果晶圓片溫度及導電支撐物溫度，從而為網格上之所有點決定Ki ＝q/△Tm 。
8.選擇目標△T＝△T0 並為每一點決定ε。
9.使用方程式4來為網格上之所有點決定αf 。檢查αf 總是小於αi 。
現在可對夾盤進行機械校正以達成跨越夾盤之較均一熱導率。量測區域內之平臺區域密度經調節以將接觸區域減少足以將局部αi 改變為αf 的量。此可使用用於座標受控材料移除之任何已知技術來便利地實現，其中移除(例如)藉由造模銑切法、雷射加工或噴砂加工來實現，且座標控制藉由使用x－y台來實現。可藉由減少量測區域內任何數目之平臺的面積或藉由完全移除一些平臺或藉由其任何組合來執行面積減少。為每一探針量測點重複該面積減少過程。
在完成了機械校正並在所有量測點達成αf 之後，可重複總過程以達成符合大約△To 之預定容限範圍。應瞭解，可使用機器人及機器控制電腦來使此程序自動化。
在電漿蝕刻腔中，可基於附接於靜電夾盤電極之電壓探針量測來調節偏壓RF功率。電壓量測之誤差可影響蝕刻製程。此外，電極相對於晶圓之拓撲結構的變化可導致局部被覆電位(local sheath potential)的變化，且因此同樣導致蝕刻製程效能的變化。在電漿反應器中，可認為ESC包含電容性電路之部分，其中電漿為第一導體，ESC之絕緣層為介電質，且ESC之導電體為第二導體。一較佳實施例涉及ESC之平臺組態之局部更改以達成跨越晶圓表面之較均一蝕刻狀態。該局部更改為調節平臺高度以控制電容。另一較佳實施例涉及ESC之平臺組態之初始製造以達成跨越晶圓表面之均一蝕刻狀態。
較佳在ESC上使用一電容探針以量測探針頭與導電體之間的電容。可使用具有＋/－ 1 pF之充分精確度的電容計或更好之電容計，諸如可自Testextra LLC,Freehold,NJ獲得的Protek CM110。可將該電容計連同一探針一起使用，該探針較佳為約"1"的直徑，且該電容計包含具有延伸出頂部之塑料手柄的金屬圓柱體。使用該電容探針，在ESC上之預選點處進行量測。較佳地，預先點形成規則網格圖案，從而允許決定電容輪廓，亦即，跨越夾盤之電容的輪廓。假定在量測中包括複數個平臺，平臺陣列之高區域及低區域將不同地為所量測之電容讀數做貢獻。
實例2：
此實例係用於平臺之初始製造，其中在製造平臺之前(亦即，當絕緣層之表面平坦時)進行初始電容量測。藉由自不存在平臺之區域移除材料來製造平臺。變為平臺區域之區域保持未處級的，且提供其上支撐晶圓之高區域。根據平臺區域密度為已知(由以上討論所提供)的程序來展開深度之決定，且將(但尚未)以特定高度製造平臺。假定平臺面積與Ap 相比較而言小，吾等寫僅與低區域有關的電容方程式。將記號Cg 用於歸因於間隙(在形成平臺時，平臺之間將存在的區域)之電容，將記號Ci 用於間隙下之絕緣層的電容，則目標電容CT (亦即，在所要平臺高度所達成之平臺之間的區域之電容)可表達為1/CT ＝1/Cg ＋1/Ci (5)自C＝εA/d：εo Ap /CT ＝dg ＋di /εi , (6)其中εi 為絕緣層之介電常數，di 為間隙下絕緣體之厚度，且dg 為間隙之高度。在程序之開始，在表面平坦時量測電容，因此所量測之電容Cm 由以下給出：Cm ＝εo Ap εi /(dg ＋di ) (7)對方程式6及7解出dg ：dg ＝εo Ap [(1/CT －1/Cm )/(1－1/εi )] (8)
因此，對於在製造之前不存在平臺的狀況而言，方程式8提供每一量測區域內之所要平臺高度，從而導致決定Cm 。可使用為複數個量測點所決定之CT 組連同每一CT 之x－y座標來決定目標電容輪廓。此外，為複數個量測點所決定之dg 組連同每一dg 之x－y座標決定目標平臺組態之高度分量。
現可在夾盤上執行機械製造以達成跨越夾盤之所要電容輪廓。較佳地，隨後在量測點內藉由將待變為平臺周圍之低區域之區域中的材料移除至足以將局部Cm 改變為CT 的深度來產生平臺。材料移除之深度較佳為自5 μm至40 μm，且更佳為自5 μm至20 μm。此可使用用於座標受控材料移除之任何已知技術來便利地實現，其中移除(例如)藉由造模銑切法、雷射加工或噴砂加工來實現，且座標控制藉由使用x－y台來實現。為每一探針量測點重複該加工過程。
量測區域可重疊或可分開一距離。量測區域之間的區可經製造為內插深度或為逐步轉變深度，以使得深度不存在突然改變且因此電容不發生突然改變。內插可(例如)藉由線性改變兩個不同深度之間的深度來實現。通常，若點與點之間的深度轉變太突然，則可需要較精細量測網格及/或小探針直徑。可藉由允許省略一些量測點或藉由以不規則圖案進行量測來獲得適當讀數。
因此，已決定用以決定dg 所需要的所有因數。基於以上討論，涉及初始製造ESC之平臺高度以減少跨越置放於夾盤上之晶圓之電容變化的過程的較佳實施例包含以下程序：1.製造ESC直至剛好在平臺製造之前。
2.使用一適合探針在預定量測網格上量測自表面至導電體之電容以決定Cm 組。
3.決定預定目標電容CT 。
4.使用方程式8來決定在每一量測點之目標深度dg 組。
5.在每一點藉由加工產生平臺。
6.以連續方式調節加工處理以在點與點之間逐步轉變以達成所要局部平臺高度。
實例3：
在平臺已存在於夾盤上的狀況下，可需要調節平臺高度以達成所要電容輪廓。在一實施例中，CT 經選擇以使得目標電容輪廓在夾盤上均一。為了最有效地達成最終均一電容，決定材料移除與電容之間的關係為有用的。自以上方程式6，歸因於低區域之電容由εo Ap /(dg ＋ di /εi )給出。由於di 與dg 之和為一常數，故可將電容重新寫為εi εo Ap /[dg (εI －1)＋h]，其中h＝di ＋dg 。對於介電材料而言，εi 大於1，因此εi －1為正。因此可看出，間隙深度之增加將導致電容之減少。因此在僅移除材料之較佳實施例中，可僅減少電容。因此，在此狀況下，CT 之選擇較佳等於或小於所有選定點之最低量測電容。
現可對夾盤上執行機械校正以達成跨越夾盤之所要電容輪廓。較佳地，隨後在量測點內藉由將平臺周圍之材料加深至足以將局部Cm 改變為CT 的深度來調節平臺。此可使用用於座標受控材料移除之任何已知技術來便利地實現，其中移除(例如)藉由造模銑切法、雷射加工或噴砂加工來實現，且座標控制藉由使用x－y台來實現。為每一探針量測點重複該加工過程。
量測區域可重疊或可分開一距離。量測區域之間的區可經調節為內插深度或為逐步轉變深度，以使得深度不存在突然改變且因此電容不發生突然改變。內插可(例如)藉由線性改變兩個不同深度之間的深度來實現。通常，若點與點之間的深度轉變太突然，則可需要較精細量測網格及/或小探針直徑。可藉由允許省略一些量測點或藉由以不規則圖案進行量測來獲得適當讀數。
基於以上討論，涉及調節ESC之平臺高度以減少跨越置放於夾盤上之晶圓之電容變化的過程的較佳實施例包含以下程序：1.使用一適合探針在預定量測網格上量測自表面至導電體之電容。
2.決定預定目標電容CT 。
3.決定是否需要為每一網格點增加或減少深度。
4.在每一點藉由加工來調節平臺高度以使得Cm 近似於CT 。
5.重複所需要的過程直至所有點在CT 之所要容限之內。
6.以連續方式調節加工處理以在點與點之間平滑轉變以達成所要局部平臺高度。
使用以上所描述之方法，可能為達成目標熱傳遞係數或電容輪廓之目的而提供靜電夾盤之電及熱性質的定製。
已參考較佳實施例描述了本發明。然而，對於熟習此項技術者而言，在不偏離實施例之精神的前提下，可能以除以上所描述之形式之外的特定形式來實施本發明將易於為顯而易見的。較佳實施例為說明性且在任何情況下不應被認為是限制性。實施例之範疇由隨附申請專利範圍而非由先前描述給出，且屬於申請專利範圍之範圍內的所有變化及均等物意欲包含於其中。
10．．．靜電夾盤部件
11．．．晶圓
12．．．連續密封高區域
13．．．電絕緣層之高區域
14．．．電絕緣層之低區域
15．．．較低表面
16．．．凸台
17．．．冷卻通道
18．．．導電支撐物
19．．．電絕緣層/絕緣層
21．．．平臺組態
22．．．連續密封高區域
23．．．電絕緣層之高區域
24．．．電絕緣層之低區域
31．．．探針
32．．．加熱器區塊
33．．．熱電偶
34．．．熱流通量轉換器(HFT)
35．．．溫度感測器
36．．．矽晶圓
37．．．載重
38．．．分配向下力之機件
41．．．熱流通量Q
42．．．溫度差異
105．．．熱電偶
圖1描繪具有平臺之例示性靜電夾盤之橫截面的示意圖，其展示導電基底及絕緣層。
圖2描繪圖1之夾盤的平面圖，其展示平臺組態及連續邊緣區。
圖3展示包括加熱器區塊、一用以施加力之機件及一HFT及矽片的例示性熱流通量探針。
圖4展示置放於圖1之靜電夾盤上的圖3之熱流通量探針及熱流。
10．．．靜電夾盤部件
11．．．晶圓
12．．．連續密封高區域
13．．．電絕緣層之高區域
14．．．電絕緣層之低區域
15．．．較低表面
16．．．凸台
17．．．冷卻通道
18．．．導電支撐物
19．．．電絕緣層/絕緣層
105．．．熱電偶

Claims (29)

  1. 一種決定一靜電夾盤之一目標平臺組態之方法，其包含：在一靜電夾盤之一絕緣層之一暴露表面上的複數個位置進行複數個定域量測；及使用該等量測結果來決定該目標平臺組態。
  2. 如請求項1之方法，其中自一目標熱傳遞係數輪廓決定該目標平臺組態。
  3. 如請求項1之方法，其中藉由減少該等位置中一或多個位置處之一平臺接觸區域來達成該目標平臺組態。
  4. 如請求項1之方法，其中使用一熱流通量探針來進行該等量測。
  5. 如請求項1之方法，其中自一目標電容輪廓決定該目標平臺組態。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含在該絕緣層之該暴露表面中製造一平臺圖案，以使得平臺高度對應於該目標平臺組態。
  7. 如請求項5之方法，其中藉由增加一平臺組態之高度來達成該目標電容輪廓。
  8. 如請求項1之方法，其中使用一電容探針來進行該等量測。
  9. 如請求項1之方法，其中該絕緣層之該表面包括一平臺圖案，該方法進一步包含移除絕緣材料以達成一對應於該目標平臺組態之平臺接觸區域。
  10. 如請求項4之方法，其中該絕緣層之該表面包括一平臺圖案，且在該熱流通量探針量測中包括至少1個、至少3個、至少5個或至少10個平臺。
  11. 如請求項1之方法，其中該目標平臺組態包含橢圓、環形及多角形橫截面形狀之平臺。
  12. 如請求項1之方法，其中該目標平臺組態包含具有一約0.1 mm至約10 mm之最大橫截面尺寸的平臺。
  13. 如請求項1之方法，其中該目標平臺組態包含在平臺之間的自約0.5 mm至約5 mm的一間距。
  14. 如請求項1之方法，其中在以一網格圖案排列之複數個位置進行該等量測。
  15. 如請求項1之方法。其中該靜電夾盤包括經調適以與一溫度控制單元合作以控制該夾盤之溫度的流體通道，
  16. 如請求項9之方法，其中該夾盤之該絕緣層小於5 mm厚。
  17. 如請求項4之方法，其中該熱流通量探針將一10托至100托之力施加至該絕緣體表面。
  18. 如請求項4之方法，其中在一在2托至200托之一壓力回填有氦的真空腔中執行該複數個量測。
  19. 如請求項18之方法，其中藉由一數值受控定位裝置來移動該探針，以獲得該夾盤之該表面的一熱傳遞係數輪廓。
  20. 如請求項3之方法，其中使用造模銑切法、雷射加工及/或噴砂來製造該目標平臺組態。
  21. 如請求項1之方法，其進一步包含藉由造模銑切法、雷射加工及/或噴砂來定製一預先存在平臺圖案以對應於該目標平臺組態。
  22. 一種用以達成符合一預定熱傳遞係數容限之方法，其中將如請求項21之方法應用複數次。
  23. 如請求項6之方法，其中該絕緣層之該暴露表面中之量測區域之間的區深度之轉變為逐步的。
  24. 如請求項8之方法，其中該絕緣層之該表面包括一平臺圖案，且在該電容探針量測中包括至少1個、至少3個、至少5個或至少10個平臺。
  25. 如請求項3之方法，其中該夾盤位於一電漿處理腔之內部。
  26. 一種使用如請求項6之方法來處理一半導體晶圓之方法，其進一步包含夾持該夾盤上之一半導體晶圓及電漿處理該半導體晶圓。
  27. 一種可用於決定一目標平臺組態之裝置，其包括一真空腔、一用以固持夾盤之支撐物、一能夠將探針之一接觸力施加至該夾盤上的數值受控定位元件、一由該定位元件支撐之探針、一可操作以將該定位元件移動至該夾盤表面上之各種位置的控制器及一能夠登記並記錄來自該探針之量測資料信號從而自該等資料信號電子地決定該目標平臺組態且決定該目標平臺組態的單元。
  28. 如請求項27之裝置，其中該探針為一熱流通量探針或一電容探針。
  29. 一種探針，其包含一加熱器、一熱流通量傳感器及一矽片，其中該探針之橫截面區域之適當最大尺寸為0.5"、1.0"、1.5"或2.0"。
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