专利名称：调节静电卡盘支撑件总成的导热系数的方法
调节静电卡盘支撑件总成的导热系数的方法
背景技术：
随着半导体才支术进步，不断减小的晶体管尺寸要求半导
体处理和处理设备具有更高程度的精度、可重复性和清洁度。存在 各种设备用于半导体处理，该处理包括涉及使用等离子的应用，如
等离子蚀刻、等离子增强化学气相蚀刻(PEC VD )以及抗蚀剂剥除。 这些工艺所需要的这些类型的设备包括设置在等离子室内的部件， 以及必须始终以高性能运行。为了高性价比，这种部件往往必须承 受几百或几千次的晶片循环同时保持它们的功能性和清洁度。 一个 这样的部件，静电卡盘支撑件总成，用于在处理期间将半导体晶片 或其他基片保持在静止位置，以及提供恒定的、均匀的温度。该总 成的一个部件，静电卡盘，比采用机械夹紧的卡盘提供更均匀的夹 紧，以及可在真空卡盘无法使用的真空室中运转。然而，该总成的 导热系数方面的变化会在晶片中导致不良的工艺变化。
发明内容
提供一种调节静电卡盘(ESC)支撑件总成的导热系数 的方法。该总成包括温度可控基板以及可选的加热板，以及该方法 包括在该支撑件总成表面上的多个位置测量温度，其中每个位置与 给定的单元相关，由这些测量值确定每个单元指明区域内任何缩减 分数，以及按照所表明的缩减分数在每个单元内从该支撑件总成表 面去除材料以便减小那个单元中的导热系数。与给定的ESC支撑件 总成相关的所有单元的方案称为"单元结构"。
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该材料去除可导致在该卡盘表面该静电卡盘支撑件总成 平衡温度一致性的纟是高，或导致该ESC支撑件总成的平tf温度分布 接近或实现目标平衡温度分布。该温度测量值可以利用温度传感器取得，如热偶或IR传 感器，以及该材料可以通过在该基板或加热板表面中形成孔去除， 其中，这些孔具有相同或不同深度的相同或不同形状。单元结构的 一个示例是网格图案，包括多个网格单元。从每个网格单元去除的 材料优选地是孔的形式，其中每个单元中形成的孔的数目可以是零 个、 一个或者多于一个。材料去除可以利用如数字控制的加工设备 通过钻孔、靠才莫4先切、激光加工或喷射加工来实现。该-睁电卡盘支 撑件总成可以粘合到,争电卡盘，以及可以用于在等离子处理室(如 等离子蚀刻室)内部支撑半导体基片。—种可用于确定目标导热系凄t分布的i殳备包括支撑件， 以夹持该ESC卡盘总成；数字控制的定位构件，能够将传感器设在 支撑件总成表面的多个预先确定的点；探针，由该定位构件支撑； 控制器，可运行以移动该定位构件至该表面上多个位置；以及，单 元，能够登记并记录来自该探针的测量数据信号，以及由这些数据 信号以电子方式确定目标面密度构造。
图l描述示范性的静电卡盘支撑件总成的剖视示意图。图2示出在制造有孔的加热板上表面的俯视图上的示范
性网才各。图3示出具有在每个网格单元中最多形成一个孔的这种 分辨率的示范性网才各。
图4示出设在部分装配的不完整的ESC支撑件总成上的
示范性探针。图5示出部分装配的ESC支撑件总成上的加热板的一个 单元中形成的示范性的孔。图6示出具有修整的加热板表面的示范性的完全的ESC 支撑件总成，其中，这些孔的延伸深度小于该加热板厚度。
具体实施例方式用于半导体基片(如硅晶片)的等离子处理设备包括等 离子蚀刻室，其用于半导体器件制造工艺以蚀刻诸如半导体、金属 以及电介质的材料。等离子处理设备的部件包括静电卡盘，其用于 在处理期间将半导体基片(如晶片)保持在静止位置。静电卡盘比 机械卡盘提供更均匀的夹紧以及更好的晶片表面利用率，以及能够 在真空卡盘不太有效的真空室中运转。静电卡盘使用静电势以在处 理期间将基片保持在适当的位置。通过将基片夹紧在该卡盘上，可 提高该基片和该卡盘之间的导热系数。可选地，高导热系数气体(如 氦)可引入该基片以及该卡盘之间以便改善它们之间的热传递。静 电卡盘的示例在共同拥有的美国专利第6，847，014, 5,880,922以及 5,671,116中提供。还可见共同拥有的美国专利公开号第 2005/0211385Al。通常，静电卡盘包括电绝缘陶乾支撑件，其具有一个或 多个嵌入在该陶资里面的电极。例如，该电极可以是鴒烧结物、金 属粉末与陶竞或玻璃的混合物，如金属玻璃或金属陶瓷。该电极不
需要是邻接金属，以及可凭借许多技术施加，包括网印。厚度从 0.8mm至15mm的ESC可乂人Shinko Electric America, San Jose, CA^寻 到。通过电接触的方式将卡紧电压施加到电极上。施加卡紧电压产
7生库伦引力，使得晶片靠着绝缘陶瓷层保持在适当的位置。卡盘的 形状可包括在等离子蚀刻系统中常用的常规的蝶形，以及该卡盘可 通过各种装置支撑在该室中，如通过使用悬臂式支撑臂。该绝缘层
可具有槽、台面、开口、凹陷区域等特征，厚度为大约0.2mm至大 约2mm。随着对工艺输出(如晶片均一性)要求增加，基片支撑 表面需要具有更高的性能。例如，临界蚀刻应用中的工艺控制问题 需要改进对整个晶片的温度控制。在一些蚀刻工艺中横向尺寸的准 确度的误差容易受到温度的影响，可以高达+AlnmrC。所以，所希 望的1 -2nm的横向特征控制就要求小于1 °C以及优选地小于0.4 °C的 温度均一性和可重复性。提高基片支撑表面的热均一性优选地包括 设计可更精确控制的ESC支撑件总成。 一个ESC支撑件总成包括多 个部件，其每个都可能？ 1起误差。例如， 一个支撑件总成可包括ESC 、 粘合结合薄膜加热器的加热板的粘合剂、粘合基板的粘合剂和/或直 接粘合到基板本身的ESC。该结构的每个部件的热均一性的偏离都 会对整体的偏离产生累加影响。对应用于静电卡盘(其可包括多个 部件)的制造工艺中的自然变化补偿是有好处的。图1示出ESC支撑件总成的一个示例。该支撑件总成IOO 包括利用硅酮粘结层104粘结到加热板103的静电卡盘105。该静电 卡盘结合至少一个电极106。该加热板103优选地由导热材料制成， 如金属或合适的陶覺，与薄膜加热器102 (如图案化的电阻加热器) 密切接触。例如，该薄膜加热器可包括层压在柔性绝缘体层之间的 经过蚀刻的箔电阻元件。该电阻元件可以是金属，该绝纟彖体可以是 聚酰亚胺，如KAPTONtm。这种薄膜加热器的组合厚度为乂人大约3 至大约15密耳。示范性的薄膜加热器可乂人Minco( Minneapolis, MN ) 得到。然后将该加热器102安装在冷却纟反107上。在该加热器和冷却 板之间，0.5-40密耳的^5圭酮101可以用来才是供耐热性。力口热器102和电才及106利用电气连4妄器通电，其穿过等离子处理反应器的围壁至外部电源(未示)。该冷却板107是设计为保持预先确定的温度分布的大的导热板。该冷却板可以由如铝的材料制成，并且电连接至等离子处理i史备(未示)的RP电^各，用于等离子处理基片，如200mm或300mm的硅晶片。温度传感器109可以结合在该冷却才反107中用以测量温度。同心的流体通道108可以提供在该冷却板中，用以提供温度控制液体或气体。特别地，冷却板107优选地适于结合由温度控制的单元或TCU (未示)，其能够通过^f吏用流过再循环回^各的流体将才反107的温度保持在所需要的温度。来自该加热才反的热量流进该卡盘101以及该冷却板。处于平^f时，该卡盘可达到比该冷却一反高大约3(TC至大约40。C的温度。这个温度差通过该硅酮的热阻性来保持。 一旦到达平衡，该加热板上的所有层名义上处于同样的温度。在等离子处理期间，来自等离子的能量可使卡盘加热。通过卡盘热偶或其他传感器输入监测温度可向调节加热器功率的控制系统提供反馈。例如，如果由于晶片的等离子处理而出现该卡盘的加热，那么可以降4氐或者关闭该加热器功率以便将该卡盘保持在恒定的温度。该ESC支撑件总成的示范性的尺寸包括该卡盘105为lmm(40密耳)厚，该粘结层104为至少1密耳，该力口热^反103为16密耳厚，该薄膜加热器102为12密耳厚，该热阻层101为30密耳厚，以及该冷却板107为1.5英寸厚。如果需要，该冷却板107可以是比该加热器103和卡盘105宽，和/或该加热器和卡盘的尺寸可以i殳为允"i午该晶片伸出该卡盘的边缘。在一个优选实施例中，ESC支撑件总成在垂直方向的导热系数设计为实现目标温度分布。该ESC支撑件总成的导热系数的设计通过改变该卡盘支撑件总成的一个或多个层来进行，例如，冷却(基)才反和/或该力。热氺反。例^。，通过^]夸导热才才冲牛乂人该力o热4反表面或该冷却板表面去除，降低该结构的垂直导热系数。通过有选择地去除材料，来自该静电卡盘的热量在那些导热系数低的区域具有更多的热阻路径，如果在正确的位置进行材料去除，就在该卡盘表面产生更均一的温度。可以改变该加热 一反或冷却板的表面以获得目标面密度。当从部分表面去除材料时，使用的面密度度量(metric)增加，从而该表面具有两个面积需要考虑没有材^牛去除的"高"面积；以及，构成去除区域的底部表面的"<氐"面积。那么，该面密度是高面积除以给定区域的总面积。如果多个孔以《会定的深度在平面内形成，那么两个主要的尺度将影响面密度孔密度；以及，孔尺寸或直径。在限定的区域内孔尺寸或孔密度任何一个增加会导致面密度降低。在制造具有设计的导热系数的ESC支撑件总成中，制造工艺优选地包括在该加热板或冷却板的表面以大约5密耳至大约10密耳的深度去除材料，从而在该卡盘的下表面以及该孔的底部之间形成间隙。该孔的底部是该^f氐区域，而该加热板原上表面是该高区域。与ESC支撑件总成相关的所有单元的概要对应"单元结构"。通过在该加热 一反或冷却 一反的表面利用单元结构/人而单元结构的每个元件具有已知的面积，该单元结构的每个元件内的密度可以由那个
元件内的高面积分lt确定。乂于该单元结构中所有元件的面密度的确定确定了该加热板或冷却—反上表面的〗府一见图中的定量"i平1介。加热板的上表面的 一 个示范性俯碎见图可见于图2 ，其中制造有孔。在一个优选实施例中，这些孔具有同样的尺寸(直径)和深度，而密度不同。在图2中，可以看到多iEUL。网才各21已经叠印在加热板22的顶部。对于具有孔的单元，可以看出同样数目的具有同样尺寸的许多不同的孔可落在由该网才各边界限定的矩形区域内。
每个矩形区域23可以称为单元。每个单元可以由单元标识符i来表 示，并且具有面积Ai，其中下标i指的是单元标识符。如果由n个孔 占据的面积总和(每个面积为aj包4舌面积nah，那么多合定单元i的^[氐 面积分凄t由frnah/Ai纟会出。例如，单元n 24的fi的值大于单元m 25的 f,的值。因此，增加fj的影响是降低在给定的单元i附近的ESC支撑件 总成在垂直方向的导热系数。金属加热板的导热系数远大于绝热体的导热系数。纟色热 体的示例包括合适的陶乾、硅酮以及空气。例如，据报告铝的导热 系数是237W/(mK),而石英的是大约10W/( mK ),娃酮的是1.0W/ (mK)以及空气的是0.026W/ (mK)。因此，利用绝热体填充给定 的单元的孔相比于^f吏这些孔空着，不会显著改变该单元的导热系 数，这对于本领域一支术人员显而易见的。所以，这些孔可以可选地 填充，这是为避免粘合完成后实质上的真空泄漏所需要的。如果需 要，这些孔中的i真充物可以由一个或多个绝热材津+层形成。这种绝 缘材料的示例包括，但不限于，氮化硅、二氧化硅、氧化铝、硅酮、 疏才^填充玻璃纤维、聚氨酯、喷泡，以及石圭土气凝月交。对于本领域技术人员来i兌，显然，网4各i可以4交细致或4交 斗且糙地划分。网4各的分辨率优选地是能够实现具体的目标温度分布 的最低分辨率。换句话说，如果所有需要的目标温度分布可利用l 英寸边长的网4各尺寸实现，那么边长比l英寸更细致(更小)的网 格就不是必需的。网格尺寸越细致，所需要的测量就越多，并且制 造工艺变得越低效。相反地，如果所有所需要的目标温度分布不能 利用边长l英寸的网格尺寸实现，而是利用边长l/2英寸的网格尺寸 实现，那么优选的网格尺寸是边长小于l英寸但是最小为l/2英寸。在其他优选实施例中，确定在哪里形成孔以及在每个位
ii使用这个方法，每个网格 单元将包括一个孔或者没有孔。图3示出这样的网格的示范性实施
例。在这个例子中，单个孔31占据单元32。其他单元，如单元33，
没有孔。在额外的实施例中，这些孔实际上可以为任何尺寸、形 状和布置。例如，孔可以是椭圓形、多边形或环形，具有垂直的或 倾在牛的壁，底部表面可以是凹面、平面或凸面，以及角可以是尖角 或圆角。这些孔可呈现"酒窝"形状，其中在平面中形成部分J求形。 优选的孔的形状、尺寸和布置实质上是圆形，具有垂直壁的，直径 大约5.0密耳至大约50密耳，以及间距大约1密耳至大约100密耳。在一个实施例中，该方法包括局部组装ESC支撑件总成 以包括该冷却板、娃酮粘合层、薄膜加热器以及加热板，但是不包 括该加热板以及该卡盘之间的硅酮粘结剂，以及该静电卡盘本身。 启动该加热器至预先设定的温度，留出足够的时间以达到该结构的 热平4軒。该结构的顶部表面是该力。热才反的平滑顶面。该力口热—反表面 的初始温度测量按照预先确定的覆盖该板的网格进行。在另一个实 施例中，该冷却—反通过循环通过其的温度4空制流体而达到预先i殳定 的温度。温度探针可以用于测量局部温度，如该HPS-RT- (*) -18G-12快速反应k型才笨4十，可/人Omega Engineering ( Stamford, OT ) 得到。在可选实施例中，可使用非接触红外(IR)传感器。还可使 用其4也温度纟笨4十，如电阻式温度4企测器(RTD),只又金属温度测量 装置、流体膨胀温度测量装置以及物态变化温度测量装置。或者， 可以-使用具有网才各尺寸空间分辨率的IR照相才几，如该ExplorIRTM热 纟工夕卜成4象丰畜射才目才几，可乂人Sierra Pacific Corp ( Las Vegas ， NV )4f到。 然而，可以使用能够在与网才各尺寸的分辨率有关的范围内测量温度 的任何合适的温度测量装置。
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优选地，然后在每个单元进4于单独测量。将结果lt据整 理为x-y位置的函数，提供温度映射。然后， 一个或多个孔在每个测 量温度不同于目标温度并且超出所规定公差范围的网格单元中形 成。该加热才反或冷却々反中形成孔通过减小局部导热系凄t而改变导热 系凄丈分布。在一个优选实施例中，这个改变才是高了将ESC粘合到该 加热板或直接粘合到该冷却板之后该ESC支撑件总成在该卡盘表面 上的平纟軒溫度均一性，从而使该卡盘表面上可见的平纟酐温度分布在 提供的规格内。在别的实施例中，该改变导致平衡温度分布的变化 从而使分布在所提供的目标平衡温度分布的规格内。在一个优选实施例中，通过形成至少一个孔的方式去除 材料。如果需要去除更多的材料，可以形成多个孔，其中每个孔名 义上为相同尺寸，即一黄截面积。在可选实施例中，在一个单元内的 材料去除是通过形成单个孔来实现的。在这种情况下，如果需要去 除更多的材料，可将该孔形成具有更大的直径。在进一步的实施例 中，材料去除可通过形成延伸进该加热板表面或冷却板表面的任何 形状来实现。按照上面的讨论，去除材料将导致该ESC和该冷却板之 间热通量减少，并因此导致当由于等离子处理该基片而受热时卡盘 温度增加。所以单独使用材料去除，通过选#^该加热器表面或冷却 板表面上的目标温度(其至少与最高测量温度Tm—样高)可以实现 所需的卡盘温度的均一性。因此，选择该网格所有位置i的目标温度， 并且"i己为T。，以及其通常与测量温度Tm有偏差，偏差量i己为Si,其 中
<formula>formula see original document page 13</formula> ( 1 )
那么该局部材料去除的目的是使&在对于所有位置i的规 格内。将q定义为每个单元面积的热通量，给出一般的热传递公式 为
q=Q/Ai=ATxKeff ( 2 )
其中keff是该基片支撑结构在单元i的垂直方向上的有效热传递
系数，以及AT是该限定其间Keff是有效热传导系数的垂直突出区域
每个端的两个点之间的正的温度差。在一个优选实施例中，ATi殳为等于Sj,即每个单元测量 值与该加热器表面的最高单元测量值之间的测量温度差。尽管在公 式2中AT与垂直方向的温度差关联，以及Si与横向温度差关联，AT 设为等于Si,因为^是达到目标温度所需的单元i的所需目标温度差。 调节Keff是优选的4吏单元i达到温度T。的方法。因为单元i由金属或陶资材并+以及孔组成，该有效热传递 系数Keff由两部分组成在没有去除的区域^f又是热传导，以及在去 除的区i或是热传导加上对流热传导。例如，铝加热々反的情况下，由 于空气的导热系数远低于铝的导热系数，那么在去除区域的热传导 可以忽一见。因此Keff近似为Kh (该加热^反的导热系凄t)乘以该单元 未去除区域的分数。该加热^反的单元i中孔凄t为n，每个面积为ah,在进4亍该优 选的调节后,与该卡盘名义上4妄触的高表面的单元i的面密度("高面 积分凄t")由下面^^式《合出
a产[Aj-nah]/Ai =1-5 ( 3 )
14术语"名义上，，用来表示忽视任何小的表面粗糙，以及该表面 近似为平面。换句话说，忽视粗糙度以及非平行性，(Xf是该单元面 积Aj内的表面积分数。那么对于每个探针温度测量值Tm,为每个单 元寻找(Xf以确定目标表面积并因此确定用于那个单元的总的去除面 积，以便获得所需要的Keff。在没有孔的情况下，该导热系^l指定为Km，以及在有孔 的情况下，该导热系数Keff近似为dfKh。如果该系数的改变小于绝对
系数(即如果给定单元的总的孔面积相比该单元面积小)，那么q可 以认为恒定。此夕卜，该冷却板保持在恒定的温度Tc。在这种情况下， 7>式1以及2可以重写以*合出
Kh ( T0-Tc) =Km ( Tm-Tc )。 ( 4 )
为了使Tm达到To, Km必须降低至Kh的值。因此(Xf设为Kh/Km，
以及根据公式4， f尸nAh/An是已知的。由于所形成的孔的面积和 该单元的面积已知，因此可以确定所表明的^L的^:目n。那么为单 元i的给定探针测量值提供n的公式可写为
n= ( Ai/An ) x ( T0-Tm ) / ( T。-Tc )。 ( 5 )
因此，为多个测量^f立置确定的Tm组可用来确定每个单元优选的 孔面积分数，或给定尺寸的优选的孔lt目。在可选实施例中，fi可以不^f吏用fi非常小于整体这一近似 而确定。才是供或形成测试加热4反，其中该网才各的每个单元具有不同 的孔lt目n,其中对于每个单元，该凄t目/人零开始增加。例如，该 测试板可在单元l中具有零个孔、单元2中1个孔、单元3中2个孔等。 然而，任何H量的不同方案会产生可4妻受的结果。例如，该测试板 可在单元1中具有10孔、单元2中5孔、单元3中13孔等等。在该测试加热板的例子中，不能在该加热板表面测量温度，因为这些孔在收 集测量数据之前形成。反而是，组装该基片支撑件结构的其余部分， 即该硅酮粘结层以及该静电卡盘组装到该测试加热板上，从而该结 构的顶面是该卡盘的顶面。启动该加热器至预先i殳定的温度，以及留出足够的时间 以达到该测试ESC支撑件总成的热平衡。该卡盘表面的初始温度测 量在/人布置为覆盖该卡盘的网才各确定的位置上进4亍，该网才各尺寸和 至为该加热板形成的网格的横向位置完全相同。有这些测量值，确 定一组T'm,其中上标(')用来表明该温度在该卡盘表面上测量而 不是在该加热板表面。然后将T'm比n的值绘制曲线，以及确定由这 些数据形成的直线的斜率p提供T'm随着每个额外的孔变化的测量 值。p因此才是供该卡盘表面由于每个额外的孔导致的温度差 的实际估算。尽管在这些数据中表述并因此结合了卡盘表面温度由 于该ESC支撑件总成的垂直导热系数的随机变化而导致的变化，但 是优选地实质上通过由这些数据形成直线的方法求平均。利用所建 立的P,任何可以观察到的单元温度差可以通过直接应用孔与温度 的效应的知识而修正。在今后组装到该加热板的ESC支撑件总成中 每个单元的孔的优选数目，如在上面描述的实施例中，对于每个单 元i可通过4吏用下面的关系式来确定
n=Si/(3 (6)
利用经-验，对这个方法的进一步细4匕是可能的。例如，在这个 4支术的第一种应用中，如果确定4吏用/>式6导致过<务正或者》务正不 足，可引入修正因数C，从而n优选的值是n二Ce/(3。
在下面的分析中考虑4吏用优选方法的示例图4示出对位 于部分装配的示范性ESC支撑件总成上的探针412的描述。平衡时， 热通量Q 407乂人该力o热器403以向上和向下两个方向;充出。在向上的 方向，热量;危乡至该力口热才反404至i亥表面405,以及在向下的方向，热 量流经该硅酮粘结剂402并进入该冷却板401。为了这个分析的目 的，我们将具有面积A,的图面截面413看作等同于一个单元大小， 如图2中、标号21示范性示出的。通过将平面面积A!406的垂直突出 看作延伸穿过该基片支撑件结构，以及忽视从该支撑件总成其余部 分流进或流出的热通量来执行近似的热分析。如果加热器403i殳为恒定的温度To，那么热量流^1寻是在该 加热器上下的温度和导热系数的函数。 一段时间后，随着该加热板 404的温度升高至等于该加热器的温度，就可达到该支撑件构造的 平衡。冷却板401保持在恒定的温度Te,从而在平衡时，热量将持续 的5危过it石圭酉同402进入》令^^反401。 ？N应i也，i亥力口热斗反404的上表面 405是自由表面，以及当存在空气时能够通过对流以及通过发射或 辐射发出热量。在热平#^时，流进和流出加热一反404的热量流是相 等的，以及温度保持恒定。如果硅酮层402有任何厚度不一致，在该不一致附近的导 热系凄t与周围区域的导热系凄t不同。例如，如果该石圭酮更薄，在那 个区域就有更多的热量从该加热器传递至该冷却板。由于该加热器 在给定区域发出固定量的热量，所以如果较多的热量在一个区域从 该加热器一侧吸走，那么在那个区域该加热器的另一侧较冷。因此 在薄硅酮区域中，较少的热量提供到上面的卡盘，而基板将看到冷 点。例如，如果一个理想的导热散热装置"i殳在该加热器一侧上的一 个点上，那么所有由该加热器在该点的区i或中产生的热量又有可能 —皮吸走，4吏得在别的方向没有热通量。
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在图4中，分别比较单元区域A!和A2 (示为413以及414)
的温度分布，来考虑石圭酮厚度的不一致性。与单元区域A!相关的柱 体体积包含瑕疯408，形式为该硅酮厚度减小。与单元区域A^目关 的柱体体积内的垂直导热系数("K,)因此高于与单元区域八2相关 的类似体积的导热系数("K2")，以及在由于暴露于等离子而受热 的情况下，可以预期413的表面温度将低于414的表面温度。现在可对该加热板进行机械修正以实现纵贯该支撑件总 成更均一的导热系数。使用Tm和由探针412获得的To以及从热偶411 获得的Te，或可选地由之前的试验获得的P,可按照7>式5或公式6 确定每个单元内的目标高面积(Xf^凄L然后，通过在单元413中引入 孔而将K!调节为目标导热系凝^直afK"这可<吏用4壬4可已知的坐标可 控材料去除技术而方便地完成，其中通过例如钻孔、靠冲莫^t切、激 光加工或喷石少加工完成去除，以及通过4吏用X-Y工作台实现坐标控 制。对每个测量位置重复面积降〗氐工艺。加热一反53的单元52中的示 范性的孔51在图5中示出。该测试优选地在这样的i殳备中l丸4亍，即允许支撑该卡盘 支撑件总成以及启动所需的测试条件(未示)。 一个合适的设备包 括测试室，配置为将该冷却板保持在设定温度。该设备优选地能够 支撑以及以数字表示控制温度探针的x-y定位。该设备还优选地能够 登记和记录来自探针的测量数据信号，并从该数据以电子方式确定 目标孑L构造。
何位置实现所需的温度分布。由于仅在进行温度测量的位置测量温 度，提高所需温度分布的分辨率就需要增加该加热板或该冷却板上 的测量位置的数目，即增加该网^f各的精细度。因此，该网^f各的分辨 率通过试验以及凭借经验确定。例如，如果利用给定的网格满足了温度均匀性规格，以及在最初网格外的点上执行的额外的测量示出 对所建立的规j才各的偏离，那么更细致的网才各分辨率是优选的。基于之前所有的讨论，涉及降低ESC支撑件总成的局部 导热系凄t以实现安装在其上的整个卡盘表面的目标温度分布的工 艺伊二选的实施例包纟舌下面的实^验工序
l.将ESC支撑件总成组装为具有或者没有加热板，即并不将卡 盘粘合到该总成的顶面。
2. 只寸该力卩热才反通电或力o热该,令却才反，以及等;f寺建立温度平#f。
3. 基于预先建立的网4各密度将4笨针设在该加热板或冷却板表面 上的每个测量位置。
4. 测量并记录在每个位置该所得到的加热板或冷却板温度和 x-y坐标，乂人而为该网才各的所有^f立置确定Tm。
5. 通过选择与这些Tm的最大值至少一样大的温度来确定To。
6. 由7>式1确定每个^f立置的e 。
7. 为该网才各上的所有4立置4吏用7>式5确定fj或^f吏用/>式6确定n。
8. 在每个网才各单元形成与每个确定的fi一致的n个孔。在调节该加热才反表面或冷却才反表面以实现所需的温度映 射后，可以组装该ESC支撑件总成的其余部分。例如，在该》f正的 加热板表面上面，施加硅酮粘结剂层，然后》欠置该静电卡盘。 一个 示范性的完整的ESC支撑件总成在图6中示出，示出冷却板601、硅 酮粘结剂602、力口热器603、力p热才反604、石圭酮粘结剂605以及请争电卡盘606。孔607可以看出在4黄截面起始于加热才反604表面并且延伸至
部分穿过该加热板的深度。尽管已经描述了各种不同实施例，但是可以理解的是可 以采取变化和修改，如对于本领域技术人员显而易见的。这样的变 化和修改可以认为在所附权利要求的权界和范围内。上面提到的所 有参考文件通过引用整体结合在这里，其程度与每个单独的参考文 件详细以及单独表明为通过引用整体结合在这里相同。
权利要求
1. 一种调节静电卡盘支撑件总成的导热系数的方法，该总成可选地包括加热板，以及该方法包括a. 在该支撑件总成表面上多个位置测量温度，其中每个位置与给定的单元相关；b. 从这些测量值确定在每个单元指明区域中的任何缩减分数；以及，c. 按照所表明的缩减分数在每个单元内从该支撑件总成表面去除材料以便减小那个单元中的导热系数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中目标导热系数构成由目标温 度分布确定。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中该测量通过使用温度传感器进行。
4. 才艮据权利要求1所述的方法，进一步包括将静电卡盘粘合至该 支撑件总成表面，其中该材料去除导致在该卡盘表面上该静电 卡盘支撑件总成的平衡温度一致性的提高。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中该材料通过在该支撑件总成 表面中形成3L来去除。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中该孔具有椭圓、多边形或环 形截面形4大。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中该孔具有垂直或倾斜的壁， 且底部表面基本上为凹面、平面或凸面
8. 根据权利要求5所述的方法，其中该孔的最大截面尺寸为大约 5.0密耳至大约50密耳。
9. 根据权利要求5所述的方法，其中在给定单元内的孔的间隔在 大约1密耳至大约20密耳之间。
10. 才艮据权利要求5所述的方法，其中在给定单元内的孔具有名义 上恒定的最大截面尺寸。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中在多个位置进行的测量布置 在包括多个网才各单元的网格图案中。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中该网格图案包括尺寸在0.1 英寸到1英寸之间的网格。
13. 根据权利要求5所述的方法，其中在每个单元中形成最多一个孑L。
14. 根据权利要求3所述的方法，其中通过数字控制的定位设备移动该传感器。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中该材料去除是通过钻孔、靠 模铣切、激光加工或喷砂加工实现的。
16. 根据权利要求1所述的静电卡盘支撑件总成，进一步包括将静 电卡盘粘合到该支撑件总成表面，以及在等离子处理室内部安 装该支撑件总成。
17. 使用权利要求16所述的使用静电卡盘支撑件总成处理半导体 晶片的方法，包括等离子处理该半导体晶片。
18. 根据权利要求1所述的方法，其中该支撑件总成表面在冷却板 上，该方法进一步包括将,争电卡盘粘合至该冷却4反。
19. 根据权利要求1所述的方法，其中该支撑件总成表面在粘合至 薄膜加热器的加热板上，以及该薄膜加热器粘合到冷却板，该
全文摘要
一种调节静电卡盘(ESC)支撑件总成的导热系数的方法包括在支撑件总成表面多个位置测量温度，其中每个位置与给定的单元相关，由这些测量值确定每个单元指明的区域内的缩减分数，以及按照所表明的缩减分数在每个单元内从该支撑件总成表面去除材料以便减小那个单元中的导热系数。该材料去除可导致在粘合到该支撑件总成表面的静电卡盘的卡盘表面上该静电卡盘支撑件总成平衡温度一致性的提高，或导致该ESC支撑件总成的平衡温度分布接近或实现目标平衡温度分布。导热系数调节可通过这种方法进行，该方法包括定义单元结构、确定每个单元的目标面密度以及去除材料的一部分区域以实现那个单元的目标面密度。材料去除可以通过在X-Y工作台上钻孔、靠模铣切、激光加工或喷砂加工实现。
文档编号H01L21/683GK101512750SQ200780032316
公开日2009年8月19日 申请日期2007年8月24日 优先权日2006年8月29日
发明者基思·科门丹特, 罗伯特·斯蒂格 申请人:朗姆研究公司