TWI415213B - 高溫靜電夾盤及其使用方法 - Google Patents

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TWI415213B TW098124846A TW98124846A TWI415213B TW I415213 B TWI415213 B TW I415213B TW 098124846 A TW098124846 A TW 098124846A TW 98124846 A TW98124846 A TW 98124846A TW I415213 B TWI415213 B TW I415213B
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Description

高溫靜電夾盤及其使用方法
本發明係關於靜電夾盤及其操作方法，尤有關於高溫靜電夾盤及其操作方法。
在半導體製造與處理中已知各種顯著依賴基板溫度的製程，例如包括蝕刻與沈積製程。為此，控制基板溫度及可控地調整該基板溫度的能力變成半導體處理系統的基本需求。基板的溫度係藉由許多製程而決定，包括基板與電漿的交互作用、化學製程等，和與周遭環境之間的輻射與/或傳導性熱交換，但不限於上述。可利用提供適當溫度予基板座的上表面，以控制該基板的溫度。
本發明係關於靜電夾盤及其操作方法，尤有關於高溫靜電夾盤及其操作方法。
依據一實施例，描述用於高溫減壓處理的靜電夾盤。該靜電夾盤包括夾盤本體及散熱本體，該夾盤本體具有靜電箝式電極與選用的加熱元件，而該散熱本體具有熱傳遞面，該熱傳遞面有間隔地貼近該夾盤本體之內表面，其中該靜電箝式電極係用以在該夾盤本體的外表面上夾住基板，且其中因該內表面與該熱傳遞面的貼近，該散熱本體係用以而移除來自夾盤本體的熱。該靜電夾盤更包括台桌組件及伸縮連接件，該台桌組件用以支撐該靜電夾盤及該熱本體，而該伸縮連接件係置於該夾盤本體及該台桌組件間，且用以使該夾盤本體與該台桌組件密封地連接，同時適應該夾盤本體與該台桌組件之不同的熱膨脹。
依據另一實施例，描述操作高溫靜電夾盤的方法，包括準備在基板處理系統中使用的靜電夾盤，該靜電夾盤包括夾盤本體、散熱本體、用以支撐該夾盤本體及該散熱本體的台桌組件、與伸縮連接件，該伸縮連接件置於該夾盤本體及該台桌組件間，且用以使該夾盤本體與該台桌組件密封地連接，同時適應該夾盤本體與該台桌組件之不同的熱膨脹；使基板置於該夾盤本體的外表面上；藉由使一電壓與該夾盤本體內所形成的靜電箝式電極耦合，而使該基板夾在該夾盤本體的外表面；藉由使電力與該夾盤本體內所形成的一或多個加熱元件耦合，而升高該基板的溫度；及藉由使該散熱本體維持在低於該基板溫度的散熱溫度，且使該散熱本體的熱傳遞面貼近該夾盤本體的內表面，而控制該基板的溫度。
在下面的描述中，為解釋但非限制之目的而闡明具體細節，如基板處理系統用之基板座的特定幾何狀及各種組件及製程的描述。然而，應了解到，可在脫離這些具體細節的其它實施例中執行本發明。
然而，應理解到，儘管解釋發明本質的一般概念，本描述內所含之特徵亦具有創新性。
依據本發明之實施例，圖1中描繪包括處理工具10的基板處理系統1，處理工具10具有基板座20且其上所支撐的基板25。基板座20係用以提供調整基板溫度的溫控元件。另外，為確保均勻或不均勻的基板溫度，可按空間配置該溫控元件。控制器55與處理工具10及基板座20結合，且用以監視、調整、及控制基板溫度，下文將進一步討論之。
在圖1所繪之說明實施例中，基板處理系統1可包括沈積系統。例如，該沈積系統便於氣相沈積處理，如化學氣相沈積(CVD)處理、電漿加強式化學氣相沉積(PECVD)處理、原子層澱積(ALD)處理、電漿加強式原子層澱積(PEALD)處理、物理氣相沉積(PVD)處理、或離子化物理氣相沉積(iPVD)處理。另外，基板處理系統1可包括蝕刻腔。例如，該蝕刻腔便於乾式電漿蝕刻，或另外，乾式非電漿蝕刻。另外，基板處理系統1包括光阻塗佈腔，如光阻旋塗系統中的加熱/冷卻模組，其可用以塗後烘烤(post-application bake，PAB)或曝光後烘烤(post-exposure bake，PEB)等；光阻圖案化腔，如微影系統；介電質塗佈腔，如旋塗式玻璃(spin-on-glass，SOG)或旋塗式介電材料(spin-on-dielectric，SOD)的系統；或快速熱處理(RTP)腔，如熱退火用的RTP系統。
現在參照圖2，依據一實施例而描述基板之高溫減壓處理用的靜電夾盤100。靜電夾盤100包括夾盤本體110及散熱本體120，夾盤本體110具有靜電箝式電極118及選用的加熱元件116，且散熱本體120包括熱傳遞面124，其與靜電夾盤100的內表面114有間隔地貼近且與之熱耦合。靜電箝式電極118係用以在靜電夾盤100的外表面112上夾住基板(未顯示)。另外，因內表面114與熱傳遞面124的貼近，散熱本體120係用以經間隙126而移除來自夾盤本體110的熱。
另外，靜電夾盤100包括台桌組件130，用以支撐靜電夾盤100及散熱本體120。此外，伸縮連接件140係置於夾盤本體110及台桌組件130間，且用以使夾盤本體110與台桌組件130密封地連接，同時適應夾盤本體110與台桌組件130之不同的熱膨脹。
伸縮連接件140可包括具有中間值熱膨脹係數的材料，該中間值熱膨脹係數係介於第一熱膨脹係數(其與夾盤本體110相關)及第二熱膨脹係數(其與台桌組件130相關)間。例如，伸縮連接件140可由Ni-co-Fe合金所製，如KOVAR。
如圖2所說明的，伸縮連接件140可包括具有第一端144及第二端146的細環，第一端144用以附著在夾盤本體110且第二端146用以附著在台桌組件130。該細環的第一端144經焊接接合部142而與夾盤本體110焊接。另外，該細環的第二端146經焊接接合部143而與安裝盤148焊接，其中安裝盤148係用以經密封部132而密封地固定於台桌組件130。例如，密封部132可包含彈性體密封部或金屬墊片密封部。
夾盤本體110可由金屬材料或非金屬材料所製。夾盤本體110可由非導電材料所製，如陶質。夾盤本體110可由非導電但具有高熱導性的材料所製。例如，夾盤本體110可由氧化鋁所製，或最好由氮化鋁所製。然而，可使用其它材料。
依據一實施例，夾盤本體110內嵌靜電箝式電極118。靜電箝式電極118可置於共同燒結而成整塊物件的二陶質物件間。另外，可在陶質物件上熱噴灑靜電箝式電極118，接著在靜電箝式電極118上熱噴灑陶質層。其後，可使所噴灑的陶質層平坦化，以形成平坦外表面。使用相似的技術，可在夾盤本體110內嵌入其它電極或金屬層。例如，可在陶質層間嵌入及經上述的燒結或噴灑技術形成一或多個選用的加熱元件116。一或多個選用的加熱元件116及靜電箝式電極118可位在相同平面或在不同平面，且可用作為個別電極或用作為相同的實體電極。
靜電箝式電極118可包括一或多個夾盤本體110所內嵌的箝式電極。靜電箝式電極118可架構為與高壓(HV)直流電(DC)型電壓供應器(未顯示)電氣連接的單極或雙極電極。如此箝器的設計及使用為熟悉靜電箝式系統之技藝者所知悉。
一或多個選用的加熱元件116可包括加熱流體通道、電阻性加熱元件、或熱電元件中至少一者，以使熱傳向晶圓。如所期待，一或多個選用的加熱元件116包括與電源(如DC或交流電(AC)電源)結合的電阻性加熱元件。
此外，一或多個選用的加熱元件116可包括含鎢、鎳鉻合金、鋁鐵合金、氮化鋁等的燈絲。製造電阻性加熱元件之商用材料的例子包括Kanthal、Nikrothal、Akrothal，其係美國康州Bethel之Kanthal公司所產之金屬合金的註冊商標。Kanthal家族包括鐵磁體的合金(FeCrAl)，而Nikrothal家族包括沃斯田的合金(austenitic alloy)(NiCr,NiCrFe)。舉例來說，一或多個選用的加熱元件116可包括被置於基板之實質中心區的第一加熱元件與被置於基板之實質邊緣區的第二加熱元件。
加熱元件控制單元(未顯示)可被建構且配置成控制一或多個選用的加熱元件116、夾盤本體110、或基板，或其二或多個之任一組合的溫度。該加熱元件控制單元可包括一或多個溫度感測器及控制器，該控制器係用以與電源交換資訊以執行下述中至少一者：監視、調整、或控制一或多個選用的加熱元件116、夾盤本體110、或基板，或其二或多個之任一組合的溫度。該加熱元件控制單元係用以提供每一加熱元件的從屬或獨立控制。該加熱元件控制單元可與控制系統結合，且可用以與該控制系統交換資訊。
散熱本體120可由金屬材料或非金屬材料所製。例如，散熱本體120可為鋁製。另外，例如，散熱本體120可由具有相對高熱導性之材料所形成，俾使散熱本體120的溫度維持在相對恆溫。散熱本體120的溫度最好由一或多個溫控元件122(如冷卻元件)所積極控制。然而，例如，散熱本體120可藉散熱片的使用而提供被動冷卻，以因表面積的增加而促進與周遭環境的加強式自然對流。
一或多個溫控元件122可用以加熱與/或冷卻散熱本體120。例如，散熱本體120可包括傳熱流體之循環流動通過的一或多個流體通道。當冷卻時，傳熱流體的流動接收來自散熱本體120的熱，且將熱傳至熱交換器系統(未顯示)。另外，當加熱時，傳熱流體的流動接收來自熱交換器的熱，且將熱傳至散熱本體120。該傳熱流體可包括水、氟油(Fluorinert)、熱傳導液(Galden HT-135)等。在其它實施例中，溫控元件122可包括電阻性加熱元件，或熱電加熱器/冷卻器。
流體熱控單元(未顯示)可被建構且配置成控制該傳熱流體的溫度。該流體熱控單元可包括流體儲存槽、泵浦、加熱器、冷卻器、與流體溫度感測器。另外，該流體熱控單元可包括一或多個溫度感測器及控制器，該控制器係用以執行下述中至少一者：監視、調整、或控制該傳熱流體與/或散熱本體120的溫度。該流體熱控單元可與控制系統結合，且可用以與該控制系統交換資訊。
台桌組件130更包括一或多個通道134，其允許電力與夾盤本體110之一或多個選用的加熱元件116的結合、電力與靜電箝式電極118的結合、傳熱氣體與基板(未顯示)背側的氣動結合等。
例如，台桌組件130可由導電且導熱的材料所製，如鋁、不鏽鋼、鎳等。
另外，靜電夾盤100可包括背側氣體供應系統(未顯示)，用以經至少一氣體供應線路及複數個注孔及通道(未顯示)中至少一者供應傳熱氣體至基板背側，該傳熱氣體如含有氦、氬、氙、氪的惰性氣體、處理氣體、或其它含有氧、氮、或氫的氣體。例如，該背側氣體供應系統可為多區供應系統，如二區(中心/邊緣)系統、或三區(中心/中間範圍/邊緣)系統，其中背側壓力可沿著徑向自中心向邊緣變化。此外，該背側氣體供應系統可與控制系統結合，且可用以與該控制系統交換資訊。
除供應傳熱氣體至基板背側之外，夾盤本體110的外表面112適合進一步影響該基板與夾盤本體110間的熱傳。外表面112可包括微觀粗糙要素(如特徵為平均粗糙度Ra的表面精製度)，或巨觀粗糙要素(如外表面112內所製的通道、凹坑、突出物、柱體等)或其組合。另外，可遍及夾盤本體110的外表面112而變化尺寸、形狀、或表面密度，或其二或多個的組合。在名為「將熱從基板傳遞至夾頭的方法及設備(Method and apparatus for transferring heat from a substrate to a chuck)」的美國專利第7017652號中提供有關表面粗糙度熱傳之影響的額外細節，其內容併入本文以供參考。
此外，靜電夾盤100可包括與溫度監視系統(未顯示)結合的一或多個溫度感測器(未顯示)。該一或多個溫度感測器可用以量測基板的溫度，或該一或多個溫度感測器可用以量測夾盤本體110的溫度，或該一或多個溫度感測器可用以量測散熱本體120的溫度，或其二或多者的組合。例如，可設置該一或多個溫度感測器俾量測夾盤本體110之下表面的溫度，或可設置該一或多個溫度感測器俾量測該基板底部的溫度。
該溫度感測器可包括光纖溫度計、光性測溫計、待決之美國專利申請案第10/168544號中所描述的能帶邊緣(band-edge)溫度量測系統，其內容併入本文以供參考、或如K型熱電偶的熱偶元件。光學溫度計的例子包括：市售之先進能源公司(Advanced Energies,Inc)的光纖溫度計(型號為OR2000F)；市售之Luxtron公司的光纖溫度計(型號為M600)；或市售之高岡電器廠(Takaoka Electric Mfg)的光纖溫度計(型號為FT-1420)。
該溫度監視系統可提供感測器資訊，以控制系統於處理之前、期間、或之後針對靜電夾盤而調整加熱元件、冷卻元件、背側氣體供應系統、或HVDC電壓供應器中至少一者。
控制系統可包括微處理器、記憶體、及數位I/O埠(可能包括D/A與/或A/D轉換器)，其能夠產生足夠的控制電壓以傳遞及激活輸入訊號予靜電夾盤100，和監視來自靜電夾盤100的輸出訊號。該控制系統可與加熱元件控制單元、傳熱流體控制單元、HV DC電壓供應器、背側氣體供應系統、及溫度監視系統結合，並與其交換資訊。利用記憶體中所存的程式，依據所存之程式配方而與前述之基板座的元件交互作用。
該控制系統也可用作為一般用途的電腦、處理器、數位訊號處理器等，其使基板座響應控制系統(其執行電腦可讀媒體中所含之一或多個指令的一或多個序列)，而執行本發明之部分或全部的處理步驟。該電腦可讀媒體或記憶體係用以保持依據本發明之教示所編程的指令，且包含數據結構、表格、記錄、或其它本文所述的資料。電腦可讀媒體的例子為光碟、硬碟、軟碟、磁帶、磁光碟、PROM(EPROM、EEPROM、快閃EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM、或任一其它磁性媒體、光碟(如CD-ROM)、或任一其它光學媒體、打孔卡片、紙帶、或其它帶有孔洞圖案的實體媒體、載波、或任一其它電腦可讀媒體。
該控制系統可坐落於靜電夾盤100的附近，或可坐落於靜電夾盤100的遠端而經網際網路或內部網路連接。如此，控制系統可使用直接連接、內部網路、或網際網路中至少一者而與靜電夾盤100交換資料。該控制系統可在用戶端(即裝置製造商)與內部網路結合，或在供應商端(即設備製造商)與內部網路結合。此外，另一電腦(即控制器、伺服器等)可存取該控制系統以經直接連接、內部網路、或網際網路中至少一者而交換資料。
或者，靜電夾盤100可包括RF電極，RF功率經其與基板上之處理區域中的電漿耦合。例如，該RF電極可包括靜電箝式電極118。然而，該RF電極可獨立於靜電箝式電極118。另外，例如，可借助RF功率傳輸(自RF產生器經阻抗匹配網路至靜電夾盤100)，而對靜電箝式電極118施加RF電壓的偏壓。該RF偏壓可用以加熱電子而形成並維持電漿，或對基板加偏壓而控制入射至基板上的離子能量，或倆者皆可。在此組態中，該系統用作為反應式離子蝕刻(RIE)反應器，當中該腔室與上氣體注入電極作為接地面。典型RF偏壓的頻率自1MHz至100MHz不等且最好為13.56 MHz。
另外，可對基板座電極施加不同頻率的RF功率。而且，阻抗匹配網路可用以藉使反射功率最小化而使RF功率對處理腔之電漿的輸送最大化。可使用各種匹配網路形狀結構(如L形、pi形、T形等)及自動控制法。
仍參照圖2，靜電夾盤100更包括聚焦環150、第一絕緣環152、與第二絕緣環154。此外，靜電夾盤100更包括升降銷組件(未顯示)，用以抬升基板進出夾盤本體110的上表面112。
現在參照圖3，說明靜電夾盤之分解的橫剖面視圖。該靜電夾盤包括夾盤本體210與散熱本體220。圖3更顯示與夾盤本體210接觸之選用的傳熱構件240，俾使間隙226分隔散熱本體220上的熱傳遞面221與選用之傳熱構件240上的內表面241。或者，可省略傳熱構件240。依據關係式Q=hA△T，於內表面241與熱傳遞面221間經間隙226而交換熱量(量測單位：瓦，W)，其中h為熱流經間隙226的熱傳係數，A表示內表面241與熱傳遞面221所交換熱量的表面積，且△T係傳熱構件240與散熱本體220間的溫差。為了增加熱傳Q，可減少間隙226的厚度及/或可增加表面積A。
現在參照圖4，說明靜電夾盤之分解的橫剖面視圖。該靜電夾盤包括夾盤本體310與散熱本體320。圖4更顯示與夾盤本體310接觸之選用的傳熱構件340，俾使間隙326分隔散熱本體320上的熱傳遞面321與選用之傳熱構件340上的內表面341。或者，可省略傳熱構件340。夾盤本體310或傳熱構件340的內表面341包括第一凸部陣列342，其自內表面341向外延伸。此外，散熱本體320的熱傳遞面321包括第二凸部陣列322，其自熱傳遞面321向外延伸。第一凸部陣列342係用以與第二凸部陣列322交錯而彼此之間不接觸，以增加這些可交換熱量之表面的表面積。
例如，如圖5A與5B所說明的，第一凸部陣列342，(如對應上述之傳熱構件或夾盤本體)可包括一或多個同心凸片342A、342B、342C的第一陣列，而第二凸部陣列322，(如對應上述之散熱本體)可包括一或多個同心凸片322A、322B、322C的第二陣列。可藉內徑(ri )及外徑(ro )定義在一或多個同心凸片342A、342B、342C之第一陣列中的每一同心凸片與在一或多個同心凸片322A、322B、322C之第二陣列中的每一同心凸片。
另外，例如，可使在一或多個同心凸片342A、342B、342C之第一陣列中的每一同心凸片與在一或多個同心凸片322A、322B、322C之第二陣列中的每一同心凸片間隔開，以適應夾盤本體與散熱本體間的熱膨脹差異。例如，第一凸部陣列342’中之每一同心凸片的內徑(ri )與第二凸部陣列322’中之每一同心凸片的外徑(ro )的徑向間隔可比第一凸部陣列342’中之每一同心凸片的外徑與第二凸部陣列322’中之每一同心凸片的內徑的徑向間隔更靠近。例如，圖5A中所示之此初始間距可對應室溫。如圖5B所說明的，當夾盤本體的溫度自初始溫度(即室溫)往上升時，該夾盤本體的徑向距離較(低溫)散熱本體的徑向距離膨脹得大。一旦該夾盤本體達設計溫度，最終的半徑(ri ’與ro ’)則使第一凸部陣列342’與第二凸部陣列322’在徑向上實質等間距。
現在參照圖6，說明靜電夾盤之分解的橫剖面視圖。該靜電夾盤包括夾盤本體410與散熱本體420。如圖6所示，夾盤本體410可包括與夾盤本體410接觸之傳熱構件440，俾使間隙426分隔散熱本體420上的熱傳遞面421與傳熱構件440上的內表面441。傳熱構件440可藉習知裝置(其包括扣件)而與夾盤本體410結合。或者，使用接觸組件450使傳熱構件440壓在夾盤本體410上。
如圖6所示，接觸組件450可包括彈簧總成451。彈簧總成451包括具有第一端462與第二端464的內桿構件460，第一端462係用以與傳熱構件440接觸而第二端464在第一端462對側。另外，彈簧總成451包括罩杯構件470，其與內桿構件460成同心，且具有唇端472(其帶有唇部474)，及用以承受內桿構件460之第二端464的遠端476。此外，彈簧總成451包括於罩杯構件470上之唇部474與散熱本體420上之支撐面425間所設置的彈簧480。當將夾盤本體410、傳熱構件440與散熱本體420組裝且配置成使彈簧480受壓縮時，施加至傳熱構件440的彈簧力，使其壓在夾盤本體410上。因此，改善夾盤本體410與傳熱構件440間介面412上的機械接觸。
接觸組件450可設計成對夾盤本體410與散熱本體420間經接觸組件450的熱流提供充分的熱阻。另外，接觸組件450可設計成使彈簧480維持相對涼冷。例如，如圖6所說明的，罩杯構件470的下部477係被置於靠近散熱本體420。因此靠近，較佳的熱傳路徑包括自夾盤本體410經內桿構件460及經罩杯構件470的下部477至散熱本體420的熱流(相對於自夾盤本體410經內桿構件460至罩杯構件470的下部477、經罩杯構件470上至唇端472，與經彈簧480至散熱本體420的熱流)。因此，可防止彈簧480中溫度過高之可能性的發生。
此外，為了降低或防止傳熱構件440或夾盤本體410上的「冷」點，及限制自傳熱構件440或夾盤本體410經接觸組件450至散熱本體420的熱傳(如內桿構件460可承受沿著其長度上相當大的溫差)，內桿構件460可包括熱阻性材料(即低熱導)。舉例來說，內桿構件460可由二氧化鋯所製，且彈簧480及罩杯構件470可由不鏽鋼所製。
接觸組件450可設計成提供夾盤本體410與傳熱構件440間具體的熱接觸阻抗(TCR，即等同熱傳係數h的倒數)。若干變數可影響該TCR，該若干變數包括但不限於夾盤本體410的材料組成、傳熱構件440的材料組成、夾盤本體410的接觸面特性(如表面精製度)、傳熱構件440的接觸面特性(如表面精製度)、夾盤本體410與傳熱構件440間的氣體環境(如氣體組成、壓力等)、與一或多個接觸組件450所提供的夾壓(如該若干接觸組件450、每一接觸組件450的彈簧力等可影響夾壓)。
除了其它因素以外，夾盤本體410與傳熱構件440間的TCR可影響基板的溫度均勻度(如整塊基板上中心與邊緣的溫差)。舉例來說，夾盤本體410與傳熱構件440間的TCR可約為0.001K-m2 /W或更大。或者，例如，夾盤本體410與傳熱構件440間的TCR可約為0.002K-m2 /W或更大。或者，例如，夾盤本體410與傳熱構件440間的TCR可約為0.01K-m2 /W或更大。
隨著該TCR增加，夾盤本體410之中心及邊緣間的溫度差異則會降低。此外，隨著該TCR增加，夾盤本體410與散熱本體420間經間隙426的熱傳部分則會增加。所以，可選擇與/或調整該TCR以達到基板上的目標溫度均勻度。
在夾盤本體410與傳熱構件440間沈積傳熱材料而進一步改善熱接觸。例如，該傳熱材料可包括摻石墨的聚合物(graphite impregnated polymer)。
現在參照圖7，依據另一實施例呈現一流程圖，其描述控制靜電夾盤基板座上之基板溫度的方法600。例如，溫度控制方案可與在處理系統中之流程的多處理步驟有關，該處理系統具有如圖2至6所述之靜電夾盤中一者。方法600開始於610，其準備基板處理系統用的靜電夾盤，其中該靜電夾盤包括夾盤本體、散熱本體、用以支撐該夾盤本體及該散熱本體的台桌組件、與伸縮連接件，該伸縮連接件置於該夾盤本體及該台桌組件間，且用以使該夾盤本體與該台桌組件密封地連接，同時適應該夾盤本體與該台桌組件之不同的熱膨脹。
在620中，使基板置於該靜電夾盤上。
在630中，藉由使電壓與該夾盤本體內所形成的靜電箝式電極耦合，而使該基板夾在該夾盤本體的外表面。
在640中，藉由使電力與該夾盤本體內所形成的一或多個加熱元件耦合，而升高該基板的溫度。
一旦升高該基板的溫度，則可使該基板夾在該夾盤本體。通過這樣做，該基板可解除因夾住該基板後再對其加熱而所強加之任一不宜的應力。然而，在替代的實施例中，可夾住該基板，接著再加熱。
在650中，藉由使該散熱本體維持在低於該基板溫度的散熱溫度，且使該散熱本體的熱傳遞面有間隔地貼近該夾盤本體的內表面，而控制該基板的溫度。例如，可使該基板溫度控制在高達450℃的溫度。或者，例如，可使該基板溫度控制在高達400℃的溫度。或者，例如，可使該基板溫度控制在高達300℃的溫度。或者，例如，可使該基板溫度控制在高達200℃的溫度。或者，例如，可使該基板溫度控制在高達100℃的溫度。
另外，可控制該基板的溫度均勻度。該溫度均勻度(Tunif =[(Tmax -Tmin )/Taverage ]x100%)可少於或等於約1%。或者，該溫度均勻度可少於或等於約5%。或者，該溫度均勻度可少於或等於約10%。或者，該溫度均勻度可少於或等於約25%。而且，例如，可調整與/或控制中心與邊緣的溫差。
其後，可鬆脫(或鬆開)該基板、冷卻之、接著自該夾盤本體移除之。可執行該基板的鬆脫同時升高該基板溫度。通過這樣做，該基板可解除因冷卻該基板後再鬆開之而所強加之任一不宜的應力。然而，在替代的實施例中，可冷卻該基板後再鬆開之。
雖然上文只詳細地描述本發明的數個特定實施例，熟悉本技藝者將輕易理解到，在實質不脫離本發明之新穎教示及優點下，當可在實施例中行許多修正。因此，本發明之範疇旨在包括所有如此的修正。
1．．．基板處理系統
10．．．處理工具
20．．．基板座
25．．．基板
55．．．控制器
100．．．靜電夾盤
110．．．夾盤本體
112．．．外表面
114．．．內表面
116．．．加熱元件
118．．．靜電箝式電極
120．．．散熱本體
122．．．溫控元件
124．．．熱傳遞面
126．．．間隙
130．．．台桌組件
132．．．密封部
134．．．通道
140．．．伸縮連接件
142．．．焊接接合部
143．．．焊接接合部
144．．．第一端
146．．．第二端
148．．．安裝盤
150．．．聚焦環
152．．．第一絕緣環
154．．．第二絕緣環
210．．．夾盤本體
220．．．散熱本體
221．．．熱傳遞面
226．．．間隙
240．．．傳熱構件
241．．．內表面
310．．．夾盤本體
320．．．散熱本體
321．．．熱傳遞面
322．．．第二凸部陣列
322’．．．第二凸部陣列
322A．．．同心凸片
322B．．．同心凸片
322C．．．同心凸片
326．．．間隙
340．．．傳熱構
341．．．內表面
342．．．第一凸部陣列
342’．．．第一凸部陣列
342A．．．同心凸片
342B．．．同心凸片
342C．．．同心凸片
410．．．夾盤本體
412．．．介面
420．．．散熱本體
421．．．熱傳遞面
425．．．支撐面
426．．．間隙
440．．．傳熱構件
441．．．內表面
450．．．接觸組件
451．．．彈簧總成
460．．．內桿構件
462．．．第一端
464．．．第二端
470．．．罩杯構件
472．．．唇端
474．．．唇部
476．．．遠端
477．．．下部
480．．．彈簧
600．．．方法
610-650．．．步驟
在附圖中：圖1依據實施例呈現基板處理系統的方塊圖。
圖2依據實施例呈現基板座的概略橫剖面視圖。
圖3依據實施例呈現基板座的分解概略橫剖面視圖。
圖4依據另一實施例呈現基板座的分解概略橫剖面視圖。
圖5A與5B依據另一實施例說明基板座的橫剖面視圖。
圖6依據實施例呈現接觸組件的橫剖面視圖。
圖7依據實施例說明操作高溫靜電夾盤的方法。
610．．．準備一靜電夾盤
620．．．將基板置於該靜電夾盤
630．．．將該基板夾在該靜電夾盤
640．．．升高該基板的溫度
650．．．控制該基板的溫度

Claims (20)

  1. 一種用於基板處理的靜電夾盤，包括：一夾盤本體，包括一靜電箝式電極與一選用的加熱元件，其中該靜電箝式電極用以在該夾盤本體之外表面上夾住一基板；一散熱本體，包括熱傳遞面，該熱傳遞面有間隔地貼近該夾盤本體的內表面，使得該熱傳遞面與該內表面之間形成一間隙，其中因該內表面與該熱傳遞面的貼近，該散熱本體用以移除來自夾盤本體的熱；一台桌組件，用以支撐該夾盤本體及該散熱本體；及一伸縮連接件，置於該夾盤本體及該台桌組件間，且用以使該夾盤本體與該台桌組件密封地連接，同時適應該夾盤本體與該台桌組件之不同的熱膨脹。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該伸縮連接件包括Ni-Co-Fe合金。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該夾盤本體包括金屬材料、或陶質材料、或兩者。
  4. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該伸縮連接件包括具有第一端及第二端的細環，該第一端用以附著於該夾盤本體且該第二端用以附著於該台桌組件。
  5. 如申請專利範圍第4項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該細環的該第一端與該夾盤本體焊接。
  6. 如申請專利範圍第4項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該細環的該第二端與一安裝盤焊接，且其中該安裝盤用以密封地固定於該台桌組件。
  7. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該伸縮連接件係由具有中間值熱膨脹係數的材料所組成，該中間值熱膨脹係數介於該夾盤本體之熱膨脹係數及該台桌組件之熱膨脹係數間。
  8. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該散熱本體包括一或多個流體通道，一傳熱流體自該一或多個流體通道中每一者的入口通過該一或多個流體通道而流至該一或多個流體通道的出口。
  9. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該選用的加熱元件包括電阻式加熱元件。
  10. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該夾盤本體的該內表面包括自該內表面向外延伸的第一凸部陣列，及該散熱本體的該熱傳遞面包括自該熱傳遞面向外延伸的第二凸部陣列，且設置該第一凸部陣列與第二凸部陣列交錯而彼此之間不接觸。
  11. 如申請專利範圍第10項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該第一凸部陣列包括一或多個同心凸片的第一陣列，且其中該第二凸部陣列包括一或多個同心凸片的第二陣列。
  12. 如申請專利範圍第11項之用於基板處理的靜電夾盤，其中使在該一或多個同心凸片之第一陣列中的每一同心凸片與在該一或多個同心凸片之第二陣列中的每一同心凸片間隔開，以適應該夾盤本體與該散熱本體間的熱膨脹差異。
  13. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該夾 盤本體包括一陶質本體與壓在該陶質本體上的一傳熱構件，且其中該傳熱構件提供貼近該散熱本體之該熱傳遞面的該夾盤本體之該內表面。
  14. 如申請專利範圍第13項之用於基板處理的靜電夾盤，其中使用一彈簧總成將該傳熱構件壓在該夾盤本體的該陶質本體上，該彈簧總成置於該傳熱構件與該散熱本體間。
  15. 如申請專利範圍第13項之用於基板處理的靜電夾盤，其中在該陶質本體與該傳熱構件間設置一傳熱材料。
  16. 如申請專利範圍第15項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該傳熱材料包括摻石墨的聚合物。
  17. 如申請專利範圍第14項之用於基板處理的靜電夾盤，其中該彈簧總成包括：一內桿構件，具有第一端與第二端，該第一端用以與該傳熱構件接觸而該第二端在該第一端對側；一罩杯構件，與該內桿構件成同心，且包括具有一唇部的一唇端與用以承受該內桿構件之該第二端的一遠端；及一彈簧，置於該罩杯構件上之該唇部與該散熱本體上之一支撐面間。
  18. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理的靜電夾盤，更包括：一傳熱氣體供應系統，用以供應傳熱氣體至該基板的背側；一電極，用以使射頻(RF)電壓與該基板耦合；或一升降銷組件，用以抬升該基板進出該夾盤本體的該外表面；或上述二或多個的任一組合。
  19. 一種操作一高溫靜電夾盤的方法，包括：準備在一基板處理系統中使用的一靜電夾盤，該靜電夾盤包括一夾盤本體、一散熱本體、用以支撐該夾盤本體及該散熱本體的一台桌組件、與一伸縮連接件，該伸縮連接件置於該夾盤本體及該台桌組件間，且用以使該夾盤本體與該台桌組件密封地連接，同時適應該夾盤本體與該台桌組件之不同的熱膨脹；使一基板置於該夾盤本體的外表面上；藉由使一電壓與該夾盤本體內所形成的靜電箝式電極耦合，而使該基板夾在該夾盤本體的該外表面；藉由使電力與該夾盤本體內所形成的一或多個加熱元件耦合，而升高該基板的溫度；以及藉由使該散熱本體維持在低於該基板溫度的散熱溫度，且使該散熱本體的熱傳遞面貼近該夾盤本體的內表面，而控制該基板的溫度，其中該散熱本體包括一熱傳遞面，該熱傳遞面有間隔地貼近該夾盤本體的內表面，使得該熱傳遞面與該內表面之間形成一間隙。
  20. 如申請專利範圍第19項之操作一高溫靜電夾盤的方法，其中控制該基板溫度包括使該基板溫度均勻地控制在高達450℃的溫度。
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