具有灵活的晶片温度控制的静电卡盘的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月31日的美国临时申请no.62/480,232的优先权，其出于所有目的通过引用并入本文。

本公开涉及用于在半导体晶片上形成半导体器件的方法和装置。更具体地，本公开涉及用于在半导体处理期间提供晶片温度控制的方法和装置。

背景技术：

半导体处理系统用于处理诸如半导体晶片之类的衬底。可以在这样的系统上执行的示例性工艺包括但不限于导体蚀刻、电介质蚀刻、原子层沉积、化学气相沉积和/或其他蚀刻、沉积或清洁工艺。衬底可以布置在半导体处理系统的处理室中的衬底支撑件上，该衬底支撑件包括例如基座、静电卡盘(esc)。

技术实现要素：

为了实现前述目的并根据本公开的目的，提供了一种用于在等离子体处理室中处理衬底的装置。第一冷却剂气体压强系统构造成提供在第一压强下的第一冷却剂气体。第二冷却剂气体压强系统构造成以独立于所述第一冷却剂气体压强系统提供在第二压强下的第二冷却剂气体。第三冷却剂气体压强系统构造成独立于所述第一冷却剂气体压强系统和所述第二冷却剂气体压强系统，提供在第三压强下的第三冷却剂气体。第四冷却剂气体压强系统构造成独立于所述第一冷却剂气体压强系统、所述第二冷却剂气体压强系统和所述第三冷却剂气体压强系统提供在第四压强下的第四冷却剂气体。具有卡盘表面的静电卡盘具有中心点和周边。所述静电卡盘的第一多个冷却剂气体端口连接到所述第一冷却剂气体压强系统，其中所述第一多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距大于第一半径处。所述静电卡盘的第二多个冷却剂气体端口连接到所述第二冷却剂气体压强系统，其中所述第二多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距第一半径处和与所述中心点相距第二半径处之间间隔开，其中所述第二半径小于所述第一半径。所述静电卡盘的第三多个冷却剂气体端口连接到所述第三冷却剂气体压强系统，其中所述第三多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距第二半径处和与所述中心点相距第三半径处之间间隔开，其中，所述第三半径小于所述第二半径。所述静电卡盘的第四多个冷却剂气体端口连接到所述第四冷却剂气体压强系统，其中所述第四多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距所述第三半径内间隔开一定距离。外密封带围绕所述卡盘表面的所述周边延伸，其中所述第一多个冷却剂气体端口、所述第二多个冷却剂气体端口、所述第三多个冷却剂气体端口和所述第四多个冷却剂气体端口位于所述外密封带内。

在另一种表现形式中，提供了一种用于在等离子体处理室中处理衬底的装置。一种具有卡盘表面的带有周边的静电卡盘包括：位于卡盘表面上的多个密封带，多个密封带包括外密封带、第一内带、第二内带和第三内带；由多个密封带限定的多个冷却区域，多个冷却区域包括由外密封带和第一内带限定的第一径向冷却区域，由第一内带和第二内带限定的第二径向冷却区域，由第二内带和第三内带限定的第三径向冷却区域和由第三内带限定的中心冷却区域；以及多个冷却剂气体端口，其包括分别位于第一径向冷却区域、第二径向冷却区域、第三径向冷却区域和中心冷却区域的第一多个冷却剂气体端口、第二多个冷却剂气体端口、第三多个冷却剂气体端口和第四多个冷却剂气体端口。冷却剂气体供应系统包括第一、第二、第三和第四控制阀，每个控制阀构造成分别在独立压强下向第一、第二、第三和第四多个冷却剂气体端口提供冷却剂气体。

在上述实施方案中，外密封带、第一内带、第二内带和第三内带的相应高度可以大致相等。

静电卡盘还可包括多个排放固定装置。多个排放固定装置中的每个固定装置可包括至少一个排放孔和围绕所述至少一个排放孔的密封部分。至少一个排放孔可以连接到排放口。

外密封带的高度可以高于第一内带、第二内带和第三内带的相应高度。第一内带、第二内带和第三内带的高度可以介于外密封带的高度的四分之一和四分之三之间。外密封带可具有介于5微米和30微米之间的高度。外密封带可以在外密封带的上部外部具有凹口。

由第一控制阀提供的第一压强可以大于由第二控制阀提供的第二压强，并且第二压强可以小于由第三控制阀提供的第三压强，并且第三压强可以大于由第四控制阀提供的第四压强。

静电卡盘还可包括在卡盘表面上的多个升降销孔。

在另一种表现形式中，提供了一种具有卡盘表面的静电卡盘，所述卡盘表面具有中心点和周边。第一多个冷却剂气体端口能连接到第一冷却剂气体压强系统，其中所述第一多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距大于第一半径处。第二多个冷却剂气体端口能连接到第二冷却剂气体压强系统，其中所述第二多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距第一半径处和与所述中心点相距第二半径处之间间隔开，其中所述第二半径小于所述第一半径。第三多个冷却剂气体端口能连接到第三冷却剂气体压强系统，其中所述第三多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距第二半径处和与所述中心点相距第三半径处之间间隔开，其中，所述第三半径小于所述第二半径。第四多个冷却剂气体端口，其能连接到第四冷却剂气体压强系统，其中所述第四多个冷却剂气体端口的每个冷却剂气体端口在与所述中心点相距所述第三半径内间隔开一定距离。外密封带围绕所述卡盘表面的所述周边延伸，其中所述第一多个冷却剂气体端口、所述第二多个冷却剂气体端口、所述第三多个冷却剂气体端口和所述第四多个冷却剂气体端口位于所述外密封带内。

在另一种表现形式中，提供了一种具有卡盘表面的静电卡盘。多个密封带位于卡盘表面上，多个密封带包括外密封带、第一内带、第二内带和第三内带。多个冷却区域由多个密封带限定，所述多个冷却区域包括：由外密封带和第一内带限定的第一径向冷却区域，由第一内带和第二内带限定的第二径向冷却区域，由第二内带和第三内带限定的第三径向冷却区域和由第三内带限定的中心冷却区域。多个冷却剂气体端口包括分别位于第一径向冷却区域、第二径向冷却区域、第三径向冷却区域和中心冷却区域的第一多个冷却剂气体端口、第二多个冷却剂气体端口、第三多个冷却剂气体端口和第四多个冷却剂气体端口。

对于上述静电卡盘，外密封带、第一内带、第二内带和第三内带的相应高度可以大致相等。

静电卡盘可以具有多个排放固定装置。多个排放固定装置中的每一个可以包括至少一个排放孔和围绕所述至少一个排放孔的密封部分。至少一个排放孔可以是能连接到排放口的。

对于上述静电卡盘，外密封带的高度可以高于第一内带、第二内带和第三内带的相应高度。第一内带、第二内带和第三内带的高度可以介于外密封带的高度的四分之一和四分之三之间。外密封带可具有介于5微米和30微米的高度。外密封带可以在外密封带的上部外部具有凹口。

第一多个冷却剂气体端口可构造成从第一控制阀接收在第一压强下的气体。第二多个冷却剂气体端口可构造成从第二控制阀接收在第二压强下的气体，第一压强大于第二压强。第三多个冷却剂气体端口可构造成从第三控制阀接收第三压强下的气体，第二压强小于第三压强。第四多个冷却剂气体端口可构造成从第四控制阀接收第四压强下的气体，第三压强大于第四压强。

静电卡盘还可包括在卡盘表面上的多个升降销孔。

本公开的这些特征和其它特征将在下面在本发明的详细描述中并结合以下附图进行更详细的描述。

附图说明

在附图中以示例而非限制的方式示出了本公开，并且附图中相同的附图标记表示相似的元件，其中：

图1是可以在实施方案中使用的等离子体处理室的示意图。

图2是可用于实践实施方案的计算机系统的示意图。

图3是在一实施方案中具有衬底的esc的顶部的横截面示意性侧视图。

图4是图3中所示的esc的顶部的顶视图。

图5是实施方案中使用的控制阀的示意图。

图6是在另一实施方案中具有衬底的esc的顶部的横截面示意性侧视图。

图7是在另一实施方案中具有衬底的esc的顶部的横截面示意性侧视图。

图8是在另一实施方案中具有衬底的esc的顶部的横截面示意性侧视图。

图9是另一实施方案中的esc的顶部的透视图。

图10是实施方案中使用的排放固定装置的顶视图。

图11是图9所示实施方案的卡盘表面上的外密封带的放大侧视横截面图。

图12是另一实施方案的卡盘表面的外密封带的放大侧视横截面图。

具体实施方式

现在将参考附图中所示的几个优选实施方式来详细描述本公开。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本公开可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本公开不清楚。

介电esc的常规设计具有一个或两个he区，这极大地限制了沿晶片半径精确控制晶片温度分布的能力。

双区heesc也在内部区域和外部区域之间遭受显著的he压强串扰。例如，如果内部区域he压强设定为30托，而外部区域he压强设定为80托，则在内部区域和外部区域之间存在显著的串扰，其中，实际内部区域压强高于相应的期望设定点，并且实际外部区域压强低于相应的期望设定点。这种效应通过从外部区域泄漏的he增加并且从内部区域泄漏的he为零或负而表现出来。这种效应意味着晶片温度在高差异he压强设定点处受到不利影响，从而导致产量损失。

由于将cd收缩到10nm以下以及rf通量径向分布的更大影响，因此新的半导体制造工艺需要非常严格地控制蚀刻速率(er)和关键尺寸(cd)均匀性。在其他参数中，温度在定义er和cd均匀性中起主要作用。在电介质蚀刻中，用于温度控制的主调谐旋钮是晶片下的he压强。传统的esc使用单he区域或双he区域进行晶片温度控制。这些设计都没有提供对晶片温度的充分径向控制来满足现代工艺要求。

本公开的实施方案通过以下方式解决了上述问题：a)引入多区域he控制；b)通过引入特征(例如，he排放孔)至除了外部区域以外的所有he区域来确保精确和灵活的压强控制和温度均匀性。

多种实施方案提供多区域he控制：引入四个或更多个he区域控制使得操作者能够为每个步骤设置期望的he压强和晶片温度分布。晶片的温度曲线补偿了径向rf功率分布的变化并确保了高的工艺产率。

排放孔：a)通过降低具有非常不同的压强设定点的区域之间的跨越区域边界的he压强串扰的影响，在每个区域内提供精确的he压强控制；b)在区域之间实现he压强和晶片温度的急剧转变；c)通过在晶片下的每个区域内均匀分布he压强，确保区域内所需的温度均匀性；以及d)根据需要在工艺步骤之间实现快速he压强转变。

排放孔确保通过esc和/或esc支撑结构内的一个或多个抽排通道将多余的he倾倒(“排放”)到处理室或前线中来减轻或减弱过量的he压强。he抽排通道中过量流量和压强的量可以通过通道中的孔或he压强控制器来控制。

图1是可以在实施方案中使用的等离子体处理系统100的示意图。等离子体处理系统100包括在由室壁150包围的处理室109内的气体分配板106和静电卡盘(esc)108，气体分配板106提供气体入口。在处理室109内，衬底112位于esc108的顶部。esc108可以提供来自esc源148的夹持电压。处理气体源110通过气体分配板106连接到处理室109。esc冷却剂气体源151提供esc冷却剂气体到多个控制阀，所述多个控制阀包括第一控制阀113、第二控制阀114、第三控制阀115和第四控制阀116。第一控制阀113将esc冷却剂气体提供给esc108的第一冷却区域。第二控制阀114将esc冷却剂气体提供给esc108的第二冷却区域。第三控制阀115将esc冷却剂气体提供给esc108的第三冷却区域。第四控制阀116将esc冷却剂气体提供给esc108的第四冷却区域。射频(rf)源130向作为下电极的esc108和/或作为上电极的气体分配板106提供rf功率。在示例性实施方案中，400khz、2mhz、60mhz和27mhz功率源构成rf源130。在该实施方案中，为每种频率提供一个发生器。在其他实施方案中，多个发生器可以在分开的rf源中，或者分开的rf发生器可以连接到不同的电极。例如，上电极可以具有连接到不同rf源的内电极和外电极。在其他实施方案中可以使用rf源和电极的其他布置，例如，在一实施方案中，上电极可以接地。控制器135可控地连接到rf源130、esc源148、排放泵120、esc冷却剂气体源151和处理气体源110。处理室109可以是：ccp(电容耦合等离子体)反应器，其通常用于蚀刻介电材料；或icp(电感耦合等离子体)反应器，其通常用于蚀刻导电材料或硅。

图2是示出适用于实现在实施方案中使用的控制器135的计算机系统200的高级框图。计算机系统200可以具有从集成电路、印刷电路板和小型手持设备到超大型计算机的许多物理形式。计算机系统200包括一个或多个处理器202，并且还可以包括电子显示设备204(用于显示图形、文本和其他数据)、主存储器206(例如随机存取存储器(ram))，存储设备208(例如，硬盘驱动器)、可移动存储设备210(例如，光盘驱动器)、用户界面设备212(例如，键盘、触摸屏、小键盘、鼠标或其他指点设备等)和通信接口214(例如，无线网络接口)。通信接口214允许经由链路在计算机系统200和外部设备之间传送软件和数据。系统还可以包括与上述设备/模块连接的通信基础设施216(例如，通信总线、交叉连接杆或网络)。

经由通信接口214传送的信息可以是诸如电子、电磁、光学之类的信号形式或能够经由通信链路由通信接口214接收的其它信号，通信链路携带信号并可以使用导线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、射频链路和/或其他通信信道实现。利用这样的通信接口214，可以预期一个或多个处理器202可以在执行上述方法步骤的过程中从网络接收信息，或者可以向网络输出信息。此外，方法实施方式可以仅在处理器上执行，或者可以通过诸如因特网之类的网络与共享处理的一部分的远程处理器一起执行。

术语“非瞬态计算机可读介质”通常用于指代介质，诸如主存储器、辅助存储器、可移动存储设备、和存储设备，诸如硬盘、闪存存储器、磁盘驱动存储器、cd-rom以及其他形式的持久性存储器，并且不应当被解释为涵盖瞬态标的物，如载波或信号。计算机代码的示例包括诸如由编译器产生的机器代码，和含有由计算机使用解释器执行的较高级代码的文档。计算机可读介质也可以是由包含在载波中的计算机数据信号发送的并且代表能由处理器执行的指令序列的计算机代码。

图3是在一实施方案中esc108的顶部的横截面示意性侧视图，其中衬底112位于其上。图3未按比例绘制，以便更清楚地说明实施方案的某些方面。esc108的顶部形成卡盘表面304。图4是esc108的卡盘表面304的顶视图。在该实施方案中，如图所示，外密封带308围绕卡盘表面304的周边延伸。

第一多个冷却剂气体端口312位于与中心点316相距大于第一半径r1处。第一多个冷却剂气体端口312与第一控制阀113流体接触，从而提供第一压强至第一多个冷却剂气体端口312。

第二多个冷却剂气体端口320位于与中心点316相距第二半径r2处和与中心点316相距第一半径r1处之间。第二多个冷却剂气体端口320与第二控制阀114流体接触，从而提供第二压强至第二多个冷却剂气体端口320。第二压强可以与提供给第一多个冷却剂气体端口312的第一压强不同。

第三多个冷却剂气体端口324位于与中心点316相距第三半径r3处和与中心点316相距第二半径r2处之间。第三多个冷却剂气体端口324与第三控制阀115流体接触，从而提供第三压强至第三多个冷却剂气体端口324。第三压强可以与提供给第二多个冷却剂气体端口320的第二压强不同。

第四多个冷却剂气体端口328位于与中心点316相距小于第三半径r3处。第四多个冷却剂气体端口328与第四控制阀116流体接触，从而提供第四压强至第四多个冷却剂气体端口328。第四压强可以与提供给第三多个冷却剂气体端口324的第三压强不同。

第一内带332位于第一多个冷却剂气体端口312和第二多个冷却剂气体端口320之间。第二内带336位于第二多个冷却剂气体端口320和第三多个冷却剂气体端口324之间。第三内带340位于第三多个冷却剂气体端口324和第四多个冷却剂气体端口328之间。

第一多个冷却剂气体端口312位于外密封带308和第一内带332之间。第二多个冷却剂气体端口320位于第一内带332和第二内带336之间。第三多个冷却剂气体端口324位于第二内带336和第三内带340之间。第四多个冷却剂气体端口328位于第三内带340内。

在该实施方案中，外密封带308和第一内带332之间的区域限定第一冷却区域，也称为第一径向冷却区域。第一内带332和第二内带336之间的区域限定第二冷却区域，第二冷却区域也称为第二径向冷却区域。第二内带336和第三内带340之间的区域限定第三冷却区域，第三冷却区域也称为第三径向冷却区域。第三内带340内的区域限定第四冷却区域，第四冷却区域也称为中心冷却区域。

第一内带332、第二内带336、第三内带340和外密封带308具有约10微米的高度。第一内带332、第二内带336、第三内带340和外密封带308的高度大致相等。第一内带332、第二内带336、第三内带340和外密封带308接触衬底112，在相邻的冷却区域之间形成密封，从而使相邻冷却区域之间的气体泄漏最小化。

在一实施方案中，第一控制阀113通过第一多个冷却剂气体端口312将压强为80托的he冷却剂气体提供到第一冷却区域。第二控制阀114通过第二多个冷却剂气体端口320将压强为30托的he冷却剂气体提供到第二冷却区域。第三控制阀115通过第三多个冷却剂气体端口324将压强为80托的he冷却剂气体提供到第三冷却区域。第四控制阀116通过第四多冷却剂气体端口328将压强为30托的he冷却剂气体提供到第四冷却区域。对于每个冷却区域，he冷却剂气体在约20℃的温度下提供。

在该实施方案中，外密封带308形成封闭环，该封闭环包围卡盘表面304的区域，该区域占卡盘表面304的总面积的至少90％。第一内带332、第二内带336、和第三内带340也形成封闭卡盘表面304的区域的封闭环。在该实施方案中，外密封带308、第一内带332、第二内带336和第三内带340各自形成同心的基本上圆形的环，其中心位于中心点316处。中心点316是卡盘表面304的中心。

图5是第二控制阀114和第二多个冷却剂气体端口320中的一个的示意图。第二控制阀114包括向第二多个冷却剂气体端口320提供he冷却剂气体的质量流量控制器单元(mfc)504和连接到排放口的流量控制阀508。在该实施方案中，mfc504包括控制阀512和压强设定和控制装置516。压强设定和控制装置516用于设定指定压强并将压强保持在指定压强下。mfc504的输出连接到第二多个冷却剂气体端口320。流量控制阀508的第一端连接在mfc504和第二多个冷却剂气体端口320之间。流量控制阀508的第二端连接到排放口或排料口。

在一实施方案中，由于第二冷却区域保持在30托的压强下并且相邻的第一冷却区域和第三冷却区域保持在80托的压强，因此来自第一冷却区域和第三冷却区域的气体可以泄漏到第二冷却区域中，这将倾向于增大第二冷却区域中的压强。流量控制阀508设定为30托。当来自第一冷却区域和第三冷却区域的气体泄漏到第二冷却区域并且将第二冷却区域中的压强增大到30托以上时，过量气体通过流量控制阀508以排出，从而将在第二冷却区域中的压强保持接近30托。在该实施方案中，第一控制阀113、第三控制阀115和第四控制阀116具有与第二控制阀114的配置类似的配置。第一控制阀113提供第一冷却剂气体压强系统。第二控制阀114提供第二冷却剂气体压强系统。第三控制阀115提供第三冷却剂气体压强系统。第四控制阀116提供第四冷却剂气体压强系统。

在操作中，在第一多个冷却剂气体端口312、第二多个冷却剂气体端口320、第三多个冷却剂气体端口324和第四多个冷却剂气体端口326处提供的四个单独的冷却区域和变化的压强使得能通过在蚀刻工艺的每个步骤对每个区域设定预定/期望的he压强来产生期望的晶片温度分布。改进的晶片温度分布在整个衬底112上提供更均匀的蚀刻。

图6是在另一实施方案中esc108的顶部的横截面示意性侧视图，其中衬底112位于esc108的顶部上。图6未按比例绘制，以便更清楚地说明该实施方案的某些方面。esc108的顶部形成卡盘表面604。在该实施方案中，外密封带608围绕卡盘表面604的周边延伸。

第一多个冷却剂气体端口612位于与中心点616相距大于第一半径r1处。第一多个冷却剂气体端口612与第一控制阀113流体接触，从而向第一多个冷却剂气体端口612提供第一压强。

第二多个冷却剂气体端口620位于与中心点616相距第二半径r2处和与中心点616相距第一半径r1处之间。第二多个冷却剂气体端口620与第二控制阀114流体接触，从而提供第二压强至第二多个冷却剂气体端口620。第二压强可以与提供给第一多个冷却剂气体端口612的第一压强不同。

第三多个冷却剂气体端口624位于与中心点616相距第三半径r3处和与中心点616相距第二半径r2处之间。第三多个冷却剂气体端口624与第三控制阀115流体接触，从而提供第三压强至第三多个冷却剂气体端口624。第三压强可以与提供给第二多个冷却剂气体端口620的第二压强不同。

第四多个冷却剂气体端口628位于与中心点616相距小于第三半径r3处。第四多个冷却剂气体端口628与第四控制阀116流体接触，从而提供第四压强至第四多个冷却剂气体端口628。第四压强可以与提供给第三多个冷却剂气体端口624的第三压强不同。

第一内带632位于第一多个冷却剂气体端口612和第二多个冷却剂气体端口620之间。第二内带636位于第二多个冷却剂气体端口620和第三多个冷却剂气体端口624之间。第三内带640位于第三多个冷却剂气体端口624和第四多个冷却剂气体端口628之间。

第一多个冷却剂气体端口612位于外密封带608和第一内带632之间。第二多个冷却剂气体端口620位于第一内带632和第二内带636之间。第三多个冷却剂气体端口624位于第二内带636和第三内带640之间。第四多个冷却剂气体端口628位于第三内带640内。

在该实施方案中，外密封带608和第一内带632之间的区域限定第一冷却区域。第一内带632和第二内带636之间的区域限定第二冷却区域。第二内带636和第三内带640之间的区域限定第三冷却区域。第三内带640内的区域限定第四冷却区域。

第一内带632、第二内带636和第三内带640通常具有相同的高度，在一实施方案中，该高度是大约5微米的高度。在至少一个其他实施方案中，第一内带632、第二内带636和第三内带640中的一个或多个相对于其他具有不同的高度。外密封带608的高度通常高于第一内带632、第二内带636和第三内带640的高度。在一实施方案中，外密封带的高度约为10微米。第一内带632、第二内带636和第三内带640大约是外密封带608的高度的一半。在其他实施方案中，第一内带632、第二内带636和第三内带640可以介于外密封带608的高度的四分之一和四分之三之间。第一内带632、第二内带636和第三内带640提供相邻冷却区域之间的部分密封。然而，由于第一内带632、第二内带636和第三内带640具有比外密封带608的高度低的高度，因此第一内带632、第二内带636和第三内带640不接触衬底112，从而使得一些气体能经由衬底112和相应的内带之间的间隙在相邻的冷却区域之间流通。因为第一内带632、第二内带636和第三内带640不接触衬底112，第一内带632、第二内带636和第三内带640影响衬底112的温度不会与第一内带632、第二内带636和第三内带640接触衬底112时影响衬底112的温度一样多。结果，衬底112的温度更均匀。增加的温度均匀性可以改善晶片到晶片(wafertowafer)的可重复性和蚀刻均匀性。由于第一内带632、第二内带636和第三内带640的较小高度，因此还存在较少的rf耦合不均匀性。

图7是在另一实施方案中esc108的顶部的横截面示意性侧视图，其中衬底112位于esc108的顶部上。esc108的顶部形成卡盘表面704。在该实施方案中，外密封带708围绕卡盘表面704的周边延伸。

第一多个冷却剂气体端口712位于与中心点716相距大于第一半径r1处。第一多个冷却剂气体端口712与第一控制阀113流体接触，从而向第一多个冷却剂气体端口712提供第一压强。

第二多个冷却剂气体端口720位于与中心点716相距第二半径r2处和与中心点716相距第一半径r1处之间。第二多个冷却剂气体端口720与第二控制阀114流体接触，从而提供第二压强至第二多个冷却剂气体端口720。第二压强可以与提供给第一多个冷却剂气体端口712的第一压强不同。

第三多个冷却剂气体端口724位于与中心点716相距第三半径r3处和与中心点716相距第二半径r2处之间。第三多个冷却剂气体端口724与第三控制阀115流体接触，从而提供第三压强至第三多个冷却剂气体端口724。第三压强可以与提供给第二多个冷却剂气体端口720的第二压强不同。

第四多个冷却剂气体端口728位于与中心点716相距小于第三半径r3处。第四多个冷却剂气体端口728与第四控制阀116流体接触，从而提供第四压强至第四多个冷却剂气体端口728。第四压强可以与提供给第三多个冷却剂气体端口724的第三压强不同。

外密封带708具有约10微米的高度。在该实施方案中，esc108不具有任何内带。结果，从相邻的冷却剂气体端口放出的气体之间没有任何分离。由于该实施方案不具有内带，因此衬底温度不受内带的存在的影响，所以衬底112的温度会更均匀。增加的温度均匀性可以改善晶片到晶片的可重复性和蚀刻均匀性。此外，更好的rf耦合均匀性导致更好的蚀刻速率均匀性。

图8是在另一实施方案中具有衬底112的esc108的顶部的横截面示意性侧视图。图8未按比例绘制，以便更清楚地说明该实施方案的某些方面。esc108的顶部形成卡盘表面804。在该实施方案中，外密封带808围绕卡盘表面804的周边延伸。

第一多个冷却剂气体端口812位于与中心点816相距大于第一半径r1处。第一多个冷却剂气体端口812与第一控制阀113流体接触，从而向第一多个冷却剂气体端口812提供第一压强。

第二多个冷却剂气体端口820位于与中心点816相距第二半径r2处和与中心点816相距第一半径r1处之间。第二多个冷却剂气体端口820与第二控制阀114流体接触，从而提供第二压强至第二多个冷却剂气体端口820。第二压强可以与提供给第一多个冷却剂气体端口812的第一压强不同。

第三多个冷却剂气体端口824位于与中心点816相距第三半径r3处和与中心点816相距第二半径r2处之间。第三多个冷却剂气体端口824与第三控制阀115流体接触，从而提供第三压强至第三多个冷却剂气体端口824。第三压强可以与提供给第二多个冷却剂气体端口820的第二压强不同。

第四多个冷却剂气体端口828位于与中心点816相距小于第三半径r3处。第四多个冷却剂气体端口828与第四控制阀116流体接触，从而提供第四压强至第四多个冷却剂气体端口828。第四压强可以与提供给第三多个冷却剂气体端口824的第三压强不同。

第一内带832位于第一多个冷却剂气体端口812和第二多个冷却剂气体端口820之间。第二内带836位于第二多个冷却剂气体端口820和第三多个冷却剂气体端口824之间。第三内带840位于第三多个冷却剂气体端口824和第四多个冷却剂气体端口828之间。

第一多个冷却剂气体端口812位于外密封带808和第一内带832之间。第二多个冷却剂气体端口820位于第一内带832和第二内带836之间。第三多个冷却剂气体端口824位于第二内带836和第三内带840之间。第四多个冷却剂气体端口828位于第三内带840内。

在该实施方案中，外密封带808和第一内带832之间的区域限定第一冷却区域。第一内带832和第二内带836之间的区域限定第二冷却区域。第二内带836和第三内带840之间的区域限定第三冷却区域。第三内带640内的区域限定第四冷却区域。第一内带832、第二内带836、第三内带840和外密封带808具有大约10微米的高度。

在第二冷却区域中，第一排放固定装置842位于第一内带832和第二内带836之间。在第三冷却区域中，第二排放固定装置844位于第二内带836和第三内带840之间。在第四冷却区域中，第三排放固定装置848位于第三内带840内。第一排放固定装置842、第二排放固定装置844和第三排放固定装置848可各自包括一个或多个排放孔。由于图8是横截面侧视图，因此在第二、第三和第四冷却区域中仅示出了一个排放固定装置。然而，各种实施方案可以在第二、第三和第四冷却区域中的每一个中具有多于一个的排放固定装置。在该示例中，在第一冷却区域中没有排放固定装置，因为经由外密封带808的任何he泄漏将到达真空。第一排放固定装置842、第二排放固定装置844和第三排放固定装置848连接到真空。

第一内带832、第二内带836、第三内带840和外密封带808的高度大致相等。第一内带832、第二内带836和第三内带840在相邻的冷却区域之间提供密封。

在该示例中，第一多个冷却剂气体端口812提供在80托的压强下的he，使得第一冷却区域具有约80托的压强。第二多个冷却剂气体端口820提供在30托的压强下的he，使得第二冷却区域具有约30托的压强。第三多个冷却剂气体端口824提供在80托的压强下的he，使得第三冷却区域具有约80托的压强。第四多个冷却剂气体端口828提供在30托的压强下的he，使得第四冷却区域具有约30托的压强。由于相邻的冷却区域处于不同的压强，因此来自较高压强的冷却区域的气体倾向于泄漏到较低压强的冷却区域中，从而提高较低压强的冷却区域中的压强。第一排放固定装置842、第二排放固定装置844和第三排放固定装置848允许相应的冷却区域保持其所需的压强。泄漏到第二、第三和第四冷却区域的气体引起的压强通过将过量气体穿过第一排放固定装置842、第二排放固定装置844和第三排放固定装置848转移或倾倒而减轻或减弱。可以让来自第一冷却区域的冷却气体通过外密封带808排出，以便在第一冷却区域中保持所需的压强。由第一排放固定装置842、第二排放固定装置844和第三排放固定装置848提供的改进的压强控制提供了改进的蚀刻均匀性。

在该实施方案中，由第一控制阀113提供的第一压强大于由第二控制阀114提供的第二压强。第二压强小于由第三控制阀115提供的第三压强。第三压强大于第四控制阀116提供的第四压强。在其他实施方案中，可以提供其他压强关系。例如，第一压强可以大于第二压强。第二压强可以大于第三压强。第三压强可以大于第四压强。

图9是另一实施方案中的esc108的顶部的透视图。esc108的顶部形成卡盘表面904。在该实施方案中，外密封带908围绕卡盘表面904的周边延伸。

第一多个冷却剂气体端口912位于外密封带908内。第一多个冷却剂气体端口912与第一控制阀113流体接触，从而向第一多个冷却剂气体端口912提供第一压强。第一内带932位于第一多个冷却剂气体端口912和中心点916之间。

第二多个冷却剂气体端口920位于第一内带932内。第二多个冷却剂气体端口920与第二控制阀114流体接触并向第二多个冷却剂气体端口920提供第二压强。第二压强与第一压强不同。第二内带936位于第二多个冷却剂气体端口920和中心点916之间。

第三多个冷却剂气体端口924位于第二内带936内。第三多个冷却剂气体端口924与第三控制阀115流体接触并向第三多个冷却剂气体端口924提供第三压强。第三压强与第二压强不同。第三内带940位于第三多个冷却剂气体端口924和中心点916之间。

第四多个冷却剂气体端口928位于第三内带940内。第四多个冷却剂气体端口928与第四控制阀116流体接触并向第四多个冷却剂气体端口928提供第四压强。第四压强与第三压强不同。卡盘表面904具有三个升降销孔948以容纳升降销(未示出)。升降销用于从卡盘表面904提升衬底112。

在该实施方案中，外密封带908和第一内带932之间的区域限定第一冷却区域。第一内带932和第二内带936之间的区域限定第二冷却区域。第二内带936和第三内带940之间的区域限定第三冷却区域。第三内带940内的区域限定第四冷却区域。第一内带932、第二内带936、第三内带940和外密封带908具有大约10微米的高度。

在第二冷却区域中，第一多个排放固定装置952位于第一内带932和第二内带936之间。在第三冷却区域中，第二多个排放固定装置956位于第二内带936和第三内带940之间。在第四冷却区域中，第三多个排放固定装置960位于第三内带940内。

图10是第一多个排放固定装置952、第二多个排放固定装置956和第三多个排放固定装置960的排放固定装置1004的顶视图。排放固定装置1004包括凸起的密封部分1052和四个排放孔1056。凸起的密封部分1052提供在凸起的密封部分1052的顶部和衬底(未示出)之间的狭窄间隙，使得冷却气体流到排放孔1056的流率达到保持所需压强分布的速率。

凹槽946在第二多个冷却剂气体端口920和第一多个排放固定装置952之间延伸，以便将冷却剂气体均匀地分布在第二冷却区域内。在该实施方案中，在第二冷却区域中存在具有第二多个冷却剂气体端口920的若干同心圆，以便在第二冷却气体区域内提供第二多个冷却剂气体端口920的均匀分布。为了更清楚地示出其他特征，并非所有第二多个冷却剂气体端口920和所有凹槽946都被示出。另外，第三多个冷却剂气体端口924均匀地分布在第三冷却区域内。在第三多个冷却剂气体端口924之间存在凹槽。为了更清楚地示出其他特征，并未示出所有第三多个冷却剂气体端口924和所有凹槽。另外，第四多个冷却剂气体端口928均匀地分布在第四冷却区域内。在第四多个冷却剂气体端口928之间存在凹槽。为了更清楚地示出其他特征，并未示出所有第四多个冷却剂气体端口928和所有凹槽。另外，第一多个冷却剂气体端口912均匀地分布在第一冷却区域内。在第一多个冷却剂气体端口912之间存在凹槽。为了更清楚地示出其他特征，并未示出所有第一多个冷却剂气体端口912和所有凹槽。

在多种实施方案中，外密封带908具有介于5微米至30微米之间的高度。更优选地，外密封带908具有介于7微米到15微米之间的高度。在各种实施方案中，第一内带932、第二内带936和第三内带940可具有等于外密封带908的高度至0微米的高度。更优选地，第一内带932、第二内带936和第三内带940的高度在外密封带908的高度的四分之一到约等于外密封带908的高度的范围内。

图11是图9所示实施方案的卡盘表面904上的外密封带908的放大侧视横截面图。衬底和外密封带908之间的接触影响衬底的温度。在使用过程中，外密封带908的上部外部逐渐被蚀刻掉。结果，外密封带908对衬底温度的影响随时间而变化。该衬底温度变化可能导致不同晶片(fromwafertowafer)之间的变化。

图12是另一实施方案的卡盘表面1204的外密封带1208的放大侧视横截面图。在该实施方案中，外密封带1208的上部外部拐角已被去除，从而在外密封带1208的上部外部形成凹口，如图所示。结果，外密封带1208的仅上部内部(和与图11中所示的外部密封带908相比的较小区域)与衬底(未示出)接触。由于外密封带1208的仅上部内部(和较小区域)与衬底接触，因此不同晶片(fromwafertowafer)之间的温度变化较小。

虽然已经根据几个优选实施方式描述了本公开，但是存在落在本发明的范围内的改变、修改、置换和各种替代等同方案。还应当注意，存在实现本公开的方法和装置的许多替代方式。因此，本公开旨在被解释为包括落在本公开的真实精神和范围内的所有这样的改变、修改、置换和各种替代等同方案。