TWM564254U - 具有觸點之應力平衡靜電基板載體 - Google Patents

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Abstract

本創作描述了在熱應力方面是平衡的、具有觸點之基板載體。在一個實例中，工件載體具有：剛性基板，該剛性基板經配置用於支撐待承載進行處理的工件；在該基板之上的第一介電層；在該第一介電層之上的靜電導電電極，該靜電導電電極用於靜電保持待承載的工件；在該電極之上的第二介電層，該第二介電層用於使該工件與該電極電隔離；以及在該基板下方的第三介電層，該第三介電層用於抵消由第一介電層和第二介電層施加到該基板的熱應力。

Description

具有觸點之應力平衡靜電基板載體
本說明書係關於在腔室中使用基板載體進行半導體及微機械基板處理的領域，以及特定言之係關於具有抗溫度變化之平衡應力的載體。
在半導體晶片之製造中，工件（諸如矽晶片或其他基板）在不同的處理腔室中暴露於各種不同的製程。該等腔室可以將晶片暴露於多種不同的化學和物理製程，藉以在基板上產生微小的積體電路及微機械結構。構成積體電路的材料層係經由包括化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、磊晶生長及類似製程在內的製程產生的。使用光刻膠掩模和濕式或乾式蝕刻技術將材料層中的一些圖案化。
在該等製程中使用的處理腔室通常包括用於在處理期間支撐基板的基板支撐件、基座或卡盤（chuck）。在一些製程中，基座可以包括嵌入式加熱器，以控制基板的溫度，以及在一些情況下以提供可用於製程中之升高的溫度。靜電卡盤（ESC）具有一個或多個嵌入之導電電極，以產生使用靜電將晶片保持在卡盤上的電場。
由於行動裝置市場的增加，電子晶片封裝正變得更加緻密。更多/聚晶片正被容納在單個封裝中，並且封裝正變得更小。這是部分地藉由使晶粒（die）或晶片（晶粒形成在其上）變薄來實現的。半導體晶粒之大部分厚度是晶片而非電子電路系統，因此使晶片變薄可以顯著減小晶粒的尺寸。然而，非常薄的晶片可能易彎曲或斷裂，並且如此將使電子電路系統有風險。在經由諸如光刻（lithography）、清潔、退火、CVD、PVD、鍍覆、CMP和潛在的晶片級測試之類的製程進行變薄及後變薄處理之前，有時將晶片附接到具有黏合劑的臨時載體。之後，將晶片與載體脫黏合或分離。
描述了在熱應力方面是平衡的、具有觸點的基板載體。在一個實例中，工件載體具有：剛性基板，該剛性基板經配置用於支撐待承載進行處理的工件；在該基板之上的第一介電層；在該第一介電層之上的靜電導電電極，該靜電導電電極用於靜電保持待承載的工件；在該電極之上的第二介電層，該第二介電層用於使該工件與該電極電隔離；以及在該基板下方的第三介電層，該第三介電層用於抵消由第一介電層和第二介電層施加到該基板的熱應力。
如本文所述，工件載體可以使用規則矽晶片或其他類似的剛性材料作為基板以及結合到該晶片的聚醯亞胺或其他基於介電質的ESC（靜電卡盤）來製造。矽晶片基板向載體賦予標準晶片的特性，包括平坦度、總厚度變化、機械剛度和熱導率。使用其他玻璃和陶瓷基板可以獲得類似的結果。矽晶片可以被電吸引到載體上。被吸引的元件或工件以及載體可以使用標準工具進行操作和處理。此種構造還允許成對的工件載體和製程晶片具有延長的保留時間。製程晶片由工件載體保持，直到製程晶片需要與載體分離時為止。
在處理結束時，變薄的晶片可以容易地以靜電方式或經由氣體、空氣或升舉銷或某種組合分離。儘管可能難以用黏合劑黏合晶片和使晶片與黏合劑脫黏合，但是藉由使用靜電卡盤途徑，將晶片容易地附接至載體和從載體移除。此外，具有矽基板的靜電卡盤可以在典型的半導體處理工具中進行處理。載體和變薄的晶片具有與常規晶片類似的尺寸，並且可以組裝到標準晶片載體上以進行處理。
聚醯亞胺靜電卡盤包括由兩個聚醯亞胺或介電質薄片封裝之導電薄電極形成的單極、雙極或任何其他電極圖案。如此允許載體的靜電卡盤由於聚醯亞胺膜，薄膜的已建立的絕緣性質而維持非常高的電壓。
具有與頂部靜電卡盤堆疊基本上相似（若不完全相同）的構造的第二虛擬靜電卡盤可以結合到載體的矽晶片基板的背面。這允許在較高溫度下黏合。附加的虛擬靜電卡盤還增大了載體的操作溫度範圍。該增大至少部分是由於上部和下部之聚醯亞胺堆疊平衡了聚醯亞胺與矽之間的任何CTE（熱膨脹係數）失配。否則CTE失配可能導致聚醯亞胺相對於矽晶片基板的機械應力、翹曲和彎曲。
載體的聚醯亞胺靜電卡盤使用經由觸點充電和放電的電極。可以使用導電金屬（諸如導電鉬或鈦）來製造電極觸點，以作為與電極直接接觸並保持在絕緣殼體內的按鈕。鉬比銅和其他材料提供更好的耐化學性，但是任何其他導電材料也可用於接觸按鈕或用於電極。殼體將按鈕與體矽晶片基板（bulk silicon wafer substrate）隔離。這種隔離允許在不影響電極接觸按鈕的情況下使用半導體矽甚至導電基板材料。
基板矽晶片可以在附接聚醯亞胺層之前製備。存在許多用於處理矽晶片的已建立技術，並且可以使用該等技術中的任一種技術。可以對晶片進行雷射鑽孔以用於接觸孔和氣孔。該等孔將具有側壁，該等側壁在晶片的頂部和底部平坦表面之間為圓柱形或某種其他形狀。由於矽具有一定導電性，所以孔的側壁可以以各種不同方式中的任何一種方式覆蓋有絕緣體。可以調節絕緣體的沉積方法及厚度以適應不同的用途。例如，可以沉積絕緣氧化物層（例如SiO 2）。
第1圖是適用於保持工件（諸如變薄的晶片）的載體之等距分解圖。變薄的晶片可以由矽、玻璃、二氧化矽、氧化鋁、砷化鎵、鈮酸鋰、磷化銦、或各種其他材料中之任一種製成。載體基於標準晶片基板102。在多個實施例中，基板由具有與待承載的工件的CTE接近或相同的CTE的晶片製成。基板亦可以是相同的材料。在本文所述的該等實例中，工件是變薄或標準厚度的矽晶片並且基板是標準矽晶片，但是這不是必需的。依賴於待執行的製程和待在工件上形成的裝置，工件和基板可以由其他材料形成。對於變薄的矽晶片，矽晶片基板102是特別合適的，但是也可以使用其他材料替代。載體經圖示為圓形，並且可以具有200mm或300mm的直徑、0.75mm或1mm的厚度，但亦可以替代地使用其他形狀和尺寸。
將聚醯亞胺板材106切割成適當的形狀，在此情況下為200mm的圓形，並用黏合劑104附接到晶片基板102。電極106附接到聚醯亞胺板材，並且第二頂部聚醯亞胺板材112用另一黏合劑層110附接在電極106之上。聚醯亞胺板材是介電質，並且充當電極的隔離器。因此，經隔離的電極能夠儲存電荷，該電荷用於產生靜電力以將工件（未圖示）夾持在頂片的頂部之上。儘管在此提及聚醯亞胺，但是可以使用各種其他介電材料中之任何一種，包括其他類型的聚合物。
該聚合物或介電塗層可以使用其他技術層壓、旋塗或沉積。該塗層可以是單層或多層介電質堆疊。例如，介電質堆疊可以具有與聚合物膜，薄膜相比具有不同介電常數或其他特性的材料層。在該實例中，圖示了層壓的聚合物構造。該等層壓體的各層使用黏合劑組裝。
電極經圖示為同心電極。該電極具有導電材料（諸如銅）形成的外環120、由相同導電材料形成的內環124以及介電質邊界122，該介電質邊界122圖示為介於外環和內環兩者之間的薄環。每個環的表面積比晶片基板大，以便儲存大量電荷。通常，外環將具有與內環相反的電荷。這增強了對工件的夾持。提供同心電極作為實例，可以使用適於夾持變薄之工件的任何其他電極構造。電極可以例如藉由電鍍、絲網印刷、濺射沉積、箔層壓或以其他方式獨立於聚醯亞胺板材形成，並施加到該等板材上。電極藉由夾在各個聚醯亞胺板材之間而保持在適當位置。或者，在板材附接到晶片之前或之後，可以經由旋塗、電鍍或某種其他技術將電極施加到底部聚醯亞胺板材106上。
另一聚醯亞胺層116可選地用另一黏合劑層黏合到基板晶片102的底部。此第三層使基板晶片的底部電絕緣。在許多使用場景中，載體之底部將被保持在靜電卡盤或真空卡盤中。可以選擇底表面以優化卡盤的夾持。可以使用不同的底表面處理來適應不同的應用。可以使用機械粗糙化、電漿處理、反應性氣體處理或一些其他方法來處理表面並增加各表面之間的黏合力。
如圖所示，每個層具有在其整個表面上分佈之許多孔118。該等孔是數量和位置的實例。孔的具體數量和佈置可以經適配以適應各種不同製程應用中之任何一種。該等孔可以與溝槽、狹縫、腔體或其他結構組合或用其替代。該等孔穿過該等層中之每一層對準，以提供讓氣體穿過最終完成的元件的通道。該等孔可以是真空孔、冷卻氣孔、升舉銷孔或用於任何其他目的的孔。不同的孔可以用於不同之目的。
若載體晶片元件經放置在真空卡盤上並且工件經放置在載體元件之上，則可以允許來自真空卡盤的吸力穿過真空孔，使得工件和載體晶片可以由真空卡盤保持在適當的位置。若將晶片載體和晶片放置在用於熱處理的腔室中，則可以將冷卻氣體泵送穿過氣孔，以促進從工件到載體的熱傳導。隨後可以用另外的冷卻氣體或以另一種方式將來自載體的熱量傳導到底部卡盤。
可以使用由陶瓷或另一種多孔材料製成的多孔塞或經設計的塞（engineered plug）119來覆蓋氣孔，使得預期的氣體能夠穿過覆蓋物，而液體和固體得以限制或阻擋。作為實例示出了單個塞，但是依賴於特定實現方式，類似的塞可以應用於該等孔中之一些孔或所有孔。塞的頂部可以用作柱子以將載體懸掛在頂部介電層的表面上方。塞的頂部的厚度可以經適配以適應特定的實現方式。或者，塞可以經配置為完全配合在孔內並且不延伸到介電層的頂部上方。
可以將升舉銷向上推動穿過工件載體中的孔，以將工件推離載體並釋放靜電夾持力。如上所述，該等孔可以在矽內壁上襯有絕緣材料，諸如氧化物（例如SiO 2）。
第2圖是如本文所述的組裝的工件載體之局部截面側視圖。基板晶片102位於中心，其中使用相應的黏合劑層104、110將第一聚醯亞胺層106與第二聚醯亞胺層112彼此附接並附接至該基板。電極108經施加到第一聚醯亞胺層。因此，在電極與工件之間存在黏合劑層110和聚醯亞胺112。或者，可以將電極108施加到頂部聚醯亞胺片112的底表面。該電極可以以與其附接到下部聚醯亞胺片106相同的方式附接。基板晶片102的底側也藉由任何所需類型的黏合劑114附接到底部隔離層116。未圖示真空孔118，以免模糊此視圖中的其他特徵。
如圖所示，晶片102經夾在頂部聚醯亞胺片106、112與底部聚醯亞胺片116之間。使用黏合劑或以任何其他合適的方式將聚醯亞胺片固定到晶片，使得晶片的任何運動對聚醯亞胺施加應力。在變薄的矽晶片工件實例中，載體的晶片基板由矽、玻璃、陶瓷或其他類似材料形成，該材料的CTE為約2.6×10 -6/開氏度（degree K），類似於變薄的矽晶片工件的CTE。銅電極為約17×10 -6/開氏度，而聚醯亞胺在15×10 -6/開氏度-50×10 -6/開氏度的範圍內。因此，當元件的溫度改變時，靜電卡盤及聚醯亞胺層將以與晶片不同的速率膨脹，並且整個工件載體將傾向於彎折、翹曲或彎曲。然而，底部聚醯亞胺層116將抵抗頂部靜電卡盤層的力。若底部聚醯亞胺的厚度經選擇為足夠厚以抵抗頂部靜電卡盤層的力，則力將平衡，並且工件載體將不會隨著溫度變化而彎曲或彎折。
第3圖是如本文所述的替代的組裝的工件載體之局部截面側視圖。此工件載體具有中心基板晶片142，該中心基板晶片具有使用第一黏合劑層144和第二黏合劑層150附接至一個側面的第一聚醯亞胺層146和第二聚醯亞胺層152。電極148夾在各個聚醯亞胺層之間並由聚醯亞胺保持在適當的位置。電極和聚醯亞胺形成靜電卡盤（e-chuck）或靜電卡盤（ESC），以將工件附接到載體。虛擬靜電卡盤以類似的方式形成在基板晶片142的底側上。
虛擬靜電卡盤還具有用黏合劑層154、160保持在晶片142上並且保持在彼此上的底側第一聚醯亞胺層156和第二聚醯亞胺層162。類似地，將導電電極158形成、放置或安裝在該聚醯亞胺層之間。虛擬靜電卡盤具有與頂側靜電卡盤大致相同的尺寸和材料。因此，虛擬靜電卡盤具有大致相同的熱膨脹特性。當藉由向真實靜電卡盤之端子施加電壓來使真實靜電卡盤帶靜電荷時，虛擬靜電卡盤不一定帶電荷並且可能沒有可以施加電荷的任何端子。為了防止來自虛擬靜電卡盤的任何不期望的行為，可以將虛擬靜電卡盤與任何外部觸點電隔離，或者可以將虛擬靜電卡盤外部接地，使得虛擬靜電卡盤不會因為其他外部影響而產生電荷。當元件暴露於不同的溫度時，真實靜電卡盤和虛擬靜電卡盤將具有相似的熱膨脹性能，因為其由具有大致相同尺寸之大致相同或類似的材料製成。一方面由於聚醯亞胺與銅之間的CTE差異並且另一方面由於聚醯亞胺與矽之間的CTE差異，載體不能彎曲或彎折。
第4圖是第3圖的工件載體的一部分之截面側視圖，圖示了安裝在工件載體中的電觸點。電觸點206提供與靜電卡盤的電極148之連接。該觸點允許電極經充電以產生與工件的靜電連接。儘管僅圖示一個觸點，但是每個電極部件有至少一個觸點。雙極電極將具有至少兩個觸點。每個電極部件或極點可以存在更多/聚觸點，使得電荷得以更快地施加到電極的每個部件。
工件載體具有頂層電極148，其中該頂層電極的一個或多個區段夾在上部介電層146和下部介電層152之間，諸如聚醯亞胺。頂部介電層152接觸工件，儘管可以存在附加的中間層（未圖示）。底層146將電極與體矽晶片142隔絕，並且黏合至矽，儘管亦可以存在附加之中間層。還存在夾在聚醯亞胺層154、162或另一介電層之間的底層虛擬電極158。如上所述，下部層可以僅具有介電質，而沒有金屬電極158。頂部電極和底部電極之間的晶片142製備有孔202。孔（如真空孔、氣孔和升舉銷孔118）可以襯有介電層（未圖示），諸如絕緣氧化物，如SiO 2、HfO 2。
金屬盤式接觸按鈕206放置在孔202中並與金屬電極148接觸。與用於充電引腳（charging pin）的電極相比，按鈕電極經放置成與電極永久電接觸並提供厚且耐用的表面。為了對電極進行充電或放電，將充電引腳施加到盤上，並以與電極上之電荷相同或相反的極性施加電壓。盤可以由金屬（諸如鈦、鉬、銅或鋁）製成或者由能夠承受來自充電引腳的多次觸摸之任何其他導電材料製成。
為了進一步將晶片142與電接觸按鈕206隔離，可以任選地使用附加的套管204。套管可以由PEEK（聚醚醚酮）或另一種熱塑性聚合物、氧化鋁或另一種陶瓷或其他合適的隔離材料製成。套管204擱置於孔內壁208內的矽中之孔202內，使得按鈕206僅接觸套管和聚醯亞胺層。將底部虛擬電極施加在套管之上以將套管保持在適當位置。
第5圖是工件載體的晶片之底部平面圖，圖示了晶片142中的孔202，該孔202具有擱置在內側的套管204。按鈕206位於套管中的中心處並由套管保持在適當位置。該按鈕可以經製造成緊密配合到套管袋中，使得其由摩擦力及周圍的層保持。套管-按鈕元件由電極聚醯亞胺層保持在適當之位置。
第6圖是工件載體中的替代接觸按鈕之截面側視圖。此版本具有類似的矽、陶瓷或金屬體基板308。靜電卡盤形成在基板之上，具有接觸電極302、在該電極和該基板之間的介電層306、以及形成在該電極之上的另一介電層304。這是頂側有源靜電卡盤堆疊，其中電極夾在兩個絕緣聚醯亞胺板材或其他介電板材之間。在基板之相對側上存在類似的底側虛擬靜電卡盤，以平衡由頂側有源靜電卡盤引起的應力。虛擬靜電卡盤具有金屬層310，該金屬層可以是電極或簡單金屬層的形式。在金屬層上方存在介電層312並且在金屬層下方存在介電層314。
接觸按鈕302插入於虛擬靜電卡盤和基板308中的孔316內。在該實例中，接觸按鈕具有接觸引腳322，該接觸引腳322從按鈕的主體突出以與載體的頂側上的有源靜電卡盤之電極302接觸。按鈕的主體在按鈕的底部上呈現接觸表面326，以經由底部虛擬靜電卡盤與插入孔316中的充電引腳接觸。
接觸按鈕具有圍繞突出的接觸引腳之肩部324。該肩部可以經配置成抵靠體基板308中的孔的表面。例如，基板中的孔可以鑽有沉孔（counterbore）。沉孔提供了孔，該孔在底側附近具有較大區域並且在頂側附近具有用於突出之接觸引腳的較小區域。接觸按鈕的肩部抵靠較大區域的端部對準，使得接觸引腳延伸穿過較小區域而到達電極。沉孔和肩部保護電極不被接觸引腳穿隧效應/穿透或彎曲。可以經由以下與其他實例相同的方式對電極進行充電：向接觸按鈕施加電壓以對電極充電。
第7圖是如本文所述的保持工件載體的組裝的靜電卡盤（ESC）之等距視圖。支撐軸212穿過隔離器216支撐基底板材、底板材210。中間隔離板材208及上部冷卻板材206由基底板材、底板材承載。上部冷卻板材206在加熱器板材的頂表面上承載介電彈力盤（dielectric puck）205。該彈力盤具有上部圓形平臺以支撐被吸引到工件載體204上之工件，以及下部同心圓形底座207以附接到加熱器板材。上部平臺具有內部電極以靜電地附接工件。可以以另一種方式替代地將工件夾緊、抽真空或附接。可以針對板材的數量，加熱器、冷卻溝道、氣體流動溝道以及其他部件的位置和結構來對靜電卡盤進行各種修改。
靜電卡盤能夠使用彈力盤中的電阻加熱器、冷卻板材中的冷卻劑流體或兩者來控制工件的溫度。經由支撐軸將電力/功率、冷卻劑、氣體等供應到冷卻劑板材206和彈力盤205。靜電卡盤亦可以使用支撐軸進行操縱並保持在適當的位置。
第8圖是根據本文所述的實施例的具有基座128的電漿系統100之局部截面圖。基座128具有主動冷卻系統，該主動冷卻系統允許當基板經受多個處理和腔室條件時，在寬溫度範圍內主動控制位於基座上之基板的溫度。電漿系統100包括處理腔室主體102，該處理腔室主體具有限定處理區域120之側壁112和底壁116。
基座、載體、卡盤或靜電卡盤128經由形成在系統100中的底壁116中之通道122而設置在處理區域120中。基座128適於在其上表面上支撐基板（未示出）。基板可以是用於由以各種不同材料中的任一種製成的腔室100施加處理的各種不同工件中之任何一種。如上所述，被吸引到工件載體上的工件可以經附接到基座而非僅僅工件。基座128可以任選地包括加熱元件（未圖示），例如電阻元件，以在期望的處理溫度下加熱且控制基板溫度。或者，基座128可以由遠端加熱元件（諸如燈元件）加熱。
基座128經由軸126耦合到電源插座或電源箱103，電源插座或電源箱103可以包括控制基座128在處理區域120內之升高和運動的驅動系統。軸126還包含用於向基座128提供電力/功率的電力/功率介面。電源箱103還包括用於電力/功率及溫度指示器的介面，諸如熱電偶介面。軸126還包括適於可拆卸地耦合到電源箱103的底座元件129。周向環135經圖示在電源箱103上方。在一個實施例中，周向環135是適於作為機械止動件或基體（land）的肩部，該機械止動件或基體經配置用於在底座元件129和電源箱103的上表面之間提供機械介面。
桿130設置為穿過形成在底壁116中之通道124，並且用於啟動穿過基座128設置的基板升舉銷161。基板升舉銷161將工件從基座頂表面提離，以允許典型地使用機械手（未圖示）穿過基板傳送口160將工件移除以及放入和取出腔室。
腔室蓋104耦接到腔室主體102之頂部部分。蓋104容納與之耦接的一個或多個氣體分配系統108。氣體分配系統108包括氣體入口通道140，該氣體入口通道將反應物和清潔氣體通過噴頭元件142遞送到處理區域120B中。噴頭元件142包括環形基底板材、底板材148，該環形基底板材、底板材具有設置在其與面板材146中間之區隔板材（blocker plate）144。
射頻（RF）源165耦合到噴頭組件142。射頻源165為噴頭組件142供能以助於在噴頭組件142的面板材146與經加熱的基座128之間產生電漿。在一個實施例中，射頻源165可以是高頻射頻（HFRF）電力/功率源，諸如13.56MHz的射頻發生器。在另一實施例中，射頻源165可以包括HFRF電力/功率源和低頻射頻（LFRF）電力/功率源，諸如300kHz的射頻發生器。或者，射頻源可以耦合到處理腔室主體102之其他部分（諸如基座128），以促進電漿產生。介電隔離器158設置在蓋104與噴頭元件142之間，以防止向蓋104傳導射頻電力/功率。遮蔽環106可以設置在基座128的周邊上，該遮蔽環在基座128之期望高度處接合基板。
任選地，在氣體分配系統108的環形基底板材、底板材148中形成冷卻溝道147，以在操作期間冷卻該環形基底板材、底板材148。諸如水、乙二醇、氣體或類似的熱傳遞流體可以通過冷卻溝道147循環，使得基底板材、底板材148保持在預定溫度。
腔室襯墊元件127設置在處理區域120內，非常接近腔室主體102之側壁101、112，以防止側壁101、112暴露於處理區域120內的處理環境。襯墊組件127包括周向泵送腔125，該周向泵送腔耦接到泵送系統164，該泵送系統164經配置用於從處理區域120排出氣體和副產物並控制處理區域120內的壓力。複數個排氣口131可以形成在腔室襯墊元件127上。排氣口131經配置成以促進系統100內的處理之方式使氣體從處理區域120流到周向泵送腔125。
系統控制器170耦接到各種不同的系統以控制腔室中的製造製程。控制器170可以包括用於執行溫度控制演算法（例如，溫度回饋控制）的溫度控制器175，並且可以是軟體或硬體，或者是軟體及硬體兩者的組合。系統控制器170還包括中央處理單元172、記憶體173和輸入/輸出介面174。溫度控制器從基座上的感測器（未示出）接收溫度讀數143。溫度感測器可以靠近冷卻劑通道、靠近晶片、或者放置在基座的介電材料中。溫度控制器175使用所感測的一個或多個溫度來輸出控制信號，從而影響基座元件142與熱源和/或電漿腔室105外部的散熱器（諸如熱交換器177）之間的熱傳遞速率。
該系統還可以包括受控的熱傳遞流體迴路141，該熱傳遞流體迴路具有基於溫度反饋迴路控制的流量。在示例性實施例中，溫度控制器175耦合到熱交換器（HTX）/冷卻器177。熱傳遞流體流動通過閥（未圖示），以由該閥控制的速率通過熱傳遞流體迴路141。閥可以結合到熱交換器中或者結合到熱交換器內部或外部的泵中，以控制熱流體的流動速率。熱傳遞流體流動通過基座元件142中的導管，隨後返回HTX 177。熱傳遞流體的溫度由HTX升高或降低，隨後流體通過該迴路返回到基座元件。
HTX包括加熱器186以加熱熱傳遞流體，以及由此加熱基板。加熱器可以使用圍繞熱交換器內之管道的電阻線圈形成，或者使用其中經加熱的流體將熱量通過交換器傳導到含有熱流體的導管的熱交換器形成。HTX還包括從熱流體吸取熱量的冷卻器188。這可以藉由使用散熱器將熱量放入環境空氣或冷卻劑流體中或以各種其他方式中的任一種來進行。可以將加熱器和冷卻器組合，以使得溫度受控的流體首先經加熱或冷卻，隨後將控制流體之熱量與熱傳遞流體迴路中的熱流體的熱量相互交換。
HTX 177與基座元件142中的流體導管之間的閥（或其他流量控制裝置）可以由溫度控制器175控制，以控制熱傳遞流體到流體迴路的流動速率。溫度控制器175、溫度感測器和閥可以組合以簡化構造和操作。在多個實施例中，熱交換器感測熱傳遞流體在從流體導管返回之後的溫度，並且基於流體的溫度和腔室102之操作狀態的期望溫度來加熱或冷卻熱傳遞流體。
電加熱器（未圖示）亦可以在靜電卡盤中用於對工件元件施加熱量。電加熱器通常為電阻元件形式，耦合到由溫度控制系統175控制的電源179，以使加熱器元件通電，從而獲得期望的溫度。
熱傳遞流體可以是液體，諸如但不限於去離子水/乙二醇、氟化冷卻劑（諸如購自3M公司的Fluorinert□或購自Solvay Solexis公司的Galden□），或任何其他合適的介電流體（諸如含有全氟化惰性聚醚的那些）。儘管本說明書描述了在PECVD處理腔室的情況中之基座，但是本文所述的基座可以用於各種不同的腔室以及各種不同的處理。
背側氣源178（諸如加壓氣源或泵以及氣體儲存器）經由質量流量計185或其他類型的閥耦接到卡盤組件142。背側氣體可以是氦氣、氬氣，或在晶片與彈力盤之間提供熱對流而不影響腔室的處理之任何氣體。在系統所連接的系統控制器170的控制下，氣源將氣體泵送通過下文更詳細描述的基座元件之氣體出口而到達晶片的背側。
處理系統100還可以包括第8圖中未特定圖示的其他系統，諸如電漿源、真空泵系統、通道門（access door）、微加工、雷射系統和自動處理系統以及其他系統。提供了所示的腔室作為實例，並且根據工件的性質和期望的處理，各種其他腔室中之任何一者可以用於本創作。所描述的基座和熱流體控制系統可以經適配以與不同的實體腔室和處理一起使用。
如本創作說明書和所附申請專利範圍中所使用的，單數形式的「一個」、 「一種」和「該」意欲亦涵蓋複數形式，除非上下文清楚地有相反指示。還將理解的是，本文中所使用的術語「和/或」是指並且涵蓋相關聯的列出的項目中的一個或多個項目的任何和全部可能的組合。
術語「耦合」和「連接」以及其派生詞可在本文中用於描述各部件之間的功能或結構關係。應當理解，該等術語並非意欲作為彼此的同義詞。相反，在特定實施例中，「連接」可以用於指示兩個或更多個元件彼此直接實體、光學或電接觸。「耦合」可用於表示兩個或更多個元件彼此直接或間接地（在其之間具有其他中間元件）實體、光學或電接觸，和/或兩個或更多個元件彼此協作或相互作用（例如，如為因果關係）。
如本文所用的術語「在…之上」、「在…下方」「在…之間」及「在…上」是指一個部件或材料層相對於其他部件或層的相對位置，其中該等實體關係是值得注意的。例如在材料層的語境中，設置在另一層之上或下方的一個層可以與該另一層直接接觸或者可以具有一個或多個中間層。此外，設置在兩個層之間的一個層可以與該兩個層直接接觸，或者可以具有一個或多個中間層。相比之下，在第二層「上」的第一層與該第二層直接接觸。在部件元件的語境中將進行類似的區分。
應當理解，上述描述意欲是說明性的，而非限制性的。例如，儘管各圖中的流程圖圖示了由本創作的某些實施例執行之操作的特定順序，但是應當理解，不要求此順序（例如，替代實施例可以以不同的順序執行操作、組合某些操作、重疊某些操作等）。此外，在閱讀和理解上述描述之後，許多其他實施例對於熟習該項技術者將是顯而易見的。儘管已經參照特定示例性實施例描述了本創作，但是將認識到本創作不限於所描述的實施例，而是可以使用在所附申請專利範圍之精神和範圍內的修改和變更來實踐。因此，本創作的範圍應參照所附請求項以及所提出的該等請求項的等同物的全部範圍來確定。
100‧‧‧電漿系統
101‧‧‧側壁
102‧‧‧晶片基板
103‧‧‧電源箱
104‧‧‧黏合劑
106‧‧‧聚醯亞胺板材
108‧‧‧電極
110‧‧‧黏合劑層
112‧‧‧側壁
114‧‧‧黏合劑
116‧‧‧聚醯亞胺層
118‧‧‧孔
120‧‧‧外環
122‧‧‧介電質邊界
124‧‧‧內環
125‧‧‧周向泵送腔
127‧‧‧腔室襯墊元件
128‧‧‧基座
129‧‧‧底座元件
130‧‧‧桿
131‧‧‧排氣口
135‧‧‧周向環
140‧‧‧氣體入口通道
141‧‧‧熱傳遞流體迴路
142‧‧‧基座元件
143‧‧‧溫度讀數
144‧‧‧第一黏合劑層
146‧‧‧第一聚醯亞胺層
148‧‧‧電極
150‧‧‧第二黏合劑層
152‧‧‧第二聚醯亞胺層
154‧‧‧聚醯亞胺層
156‧‧‧第一聚醯亞胺層
158‧‧‧導電電極
160‧‧‧黏合劑層
162‧‧‧第二聚醯亞胺層
164‧‧‧泵送系統
165‧‧‧射頻（RF）源
170‧‧‧系統控制器
172‧‧‧中央處理單元
173‧‧‧記憶體
174‧‧‧輸入/輸出介面
175‧‧‧溫度控制器
177‧‧‧熱交換器
178‧‧‧背側氣源
179‧‧‧電源
185‧‧‧質量流量計
186‧‧‧加熱器
188‧‧‧冷卻器
202‧‧‧孔
204‧‧‧套管
205‧‧‧彈力盤
206‧‧‧電觸點
207‧‧‧下部同心圓形底座
208‧‧‧中間隔離板材
210‧‧‧基底板材、底板材
212‧‧‧支撐軸
216‧‧‧隔離器
302‧‧‧接觸電極
304‧‧‧介電層
306‧‧‧介電層
308‧‧‧基板
310‧‧‧金屬層
312‧‧‧介電層
314‧‧‧介電層
322‧‧‧接觸引腳
324‧‧‧肩部
326‧‧‧接觸表面
在附圖的諸圖中以舉例而非限制性的方式圖示了本創作的多個實施例，其中：
第1圖是根據一個實施例的用於保持工件的載體之等距分解圖。
第2圖是根據一個實施例的用於保持工件的組裝的載體之局部截面側視圖。
第3圖是根據一個實施例的替代的組裝之工件載體之局部截面側視圖。
第4圖是根據一個實施例的安裝在圖3的工件載體之一部分中的電觸點的截面側視圖。
第5圖是根據一個實施例的工件載體的底部平面圖，圖示了具有擱置在內側的套管的晶片中之孔。
第6圖是工件載體中的替代接觸按鈕之截面側視圖。
第7圖是根據一個實施例的保持工件載體的組裝的靜電卡盤之等距視圖。
第8圖是包括根據本創作的一個實施例的卡盤元件的電漿蝕刻系統之示意圖。

Claims (20)

  1. 一種工件載體，包括： 一剛性基板，該剛性基板經配置用於支撐待承載進行處理的一工件； 該基板之上的一第一介電層； 在該第一介電層之上的一靜電導電電極，該靜電導電電極用於靜電保持待承載的該工件； 在該電極之上的一第二介電層，該第二介電層用於將該工件與該電極電隔離；和 在該基板下方的一第三介電層，該第三介電層用於抵抗由該第一介電層和該第二介電層施加到該基板的熱應力。
  2. 如請求項1所述之工件載體，進一步包括： 在該第三介電層下方的一第二導電電極；和 在該第二電極下方的一第四介電層，該第四介電層用於一起抵抗由該第一介電層和該第二介電層以及由該第一電極施加到該基板的熱應力。
  3. 如請求項1所述之工件載體，其中該剛性基板由具有類似於該工件的一熱膨脹係數的材料形成。
  4. 如請求項1所述之工件載體，其中該剛性基板由矽形成。
  5. 如請求項2所述之工件載體，其中該第二電極與任何電觸點電隔離。
  6. 如請求項1所述之工件載體，進一步包括： 耦合到該電極的一電觸點；和 穿過該基板的一通孔，該通孔用於允許接觸該電觸點。
  7. 如請求項6所述之工件載體，其中該電觸點由鉬或鈦中之至少一種形成。
  8. 如請求項6所述之工件載體，進一步包括一陶瓷套管，該陶瓷套管經配置成裝配在該通孔內並且將該電觸點與該基板隔離。
  9. 如請求項1所述之工件載體，其中該第一介電層和該第二介電層的介電質是聚醯亞胺。
  10. 如請求項9所述之工件載體，其中該聚醯亞胺形成為一板材並且使用一黏合劑附接至該基板。
  11. 如請求項1所述之工件載體，進一步包括複數個氣孔，以允許一氣體穿過該載體到達該工件的一背側。
  12. 如請求項11所述之工件載體，進一步包括在該複數個氣孔中之每一者之上的該第二介電層上的一多孔塞。
  13. 一種用於承載一矽晶片的靜電基板載體，該載體包括： 具有針對一矽晶片配置的一尺寸的一矽基板； 該基板之上的一第一介電層； 在該第一介電層之上的一靜電導電電極，該靜電導電電極用於靜電保持該晶片； 耦合到該電極的一電觸點； 在該電極之上的一第二介電層，該第二介電層用於將該晶片與該電極電隔離；和 在該基板下方的一第三介電質層，該第三介電質層用於抵抗由該第一介電層和該第二介電層施加到該基板的熱應力，該矽基板和該第三介電層限定一通孔以允許與該電觸點進行外部實體接觸。
  14. 如請求項13所述之靜電基板載體，其中該電觸點由鉬或鈦中之至少一種形成。
  15. 如請求項13所述之靜電基板載體，進一步包括一陶瓷套管，該陶瓷套管經配置成裝配在該通孔內並且將該電觸點與該基板隔離。
  16. 如請求項13所述之靜電基板載體，進一步包括複數個氣孔，以允許一氣體穿過該載體到達該晶片的一背側。
  17. 如請求項16所述之靜電基板載體，進一步包括在該複數個氣孔中之每一者之上的該第二介電層上的一多孔塞。
  18. 一種電漿處理腔室，包括： 一電漿腔室； 一電漿源，該電漿源用於在該電漿腔室中產生含有氣體離子的一電漿；和 用於承載一工件以在該腔室內進行處理的工件載體，該載體具有：一剛性基板，該剛性基板經配置用於支撐待承載進行處理的一工件；在該基板之上的一第一介電層；在該第一介電層之上的一靜電導電電極，該靜電導電電極用於靜電保持待承載的該工件；在該電極之上的一第二介電層，該第二介電層用於使該工件與該電極電隔離；和在該基板下方的一第三介電層，該第三介電層用於抵消由該第一介電層和該第二介電層施加到該基板的熱應力。
  19. 如請求項18所述之腔室，其中該工件載體包括位於該第三介電層下方的一第二導電電極，以及在該第二電極下方的一第四介電層，以一起抵抗由該第一介電層和該第二介電層以及由該第一電極施加到該基板的熱應力。
  20. 如請求項18所述之腔室，進一步包括耦接到該工件載體以將一氣體遞送到該工件的一背側的一氣源，該工件載體具有複數個氣孔以允許所遞送的氣體穿過該載體到達該工件的該背側。
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