用于将来自基底的热量传递给卡盘的方法和设备的制作方法

专利名称：用于将来自基底的热量传递给卡盘的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将来自基底的热量传递给支撑该基底的卡盘的方法和设备。
背景技术：
在半导体、显示器和其它类型的基底制造中一直需要提高生产率。在基底加工中的许多工艺涉及将基底例如半导体晶片安放在一卡盘上并且对该基底进行加工。在某些工艺期间，该基底发热，并且需要迅速将该热量散发出去。快速散热使得基底温度即使在加工设备的高功率水平下也能够保持在由该工艺所确定的某些限制条件范围内，并且能够迅速启动下一个加工步骤。这两者都能够获得高加工收得率，这就降低了每个基底的加工成本。
这些基底所采用的一种工艺，例如在半导体器件(例如集成电路，或“IC”)或显示器中，涉及使基底经受等离子照射，以便将材料沉积到基底表面上或者从该基底表面中将材料蚀刻掉。在该工艺期间，高能等离子粒子轰击该基底，并且产生出大量的热，该热量被基底吸收。需要将这个热量从基底迅速传递给卡盘，然后从该卡盘中迅速散发出去，从而将该基底保持在稳定的温度下。如果从基底向卡盘的热传递或者从卡盘自身进行的散热效率低或者不充分，则基底的温度会迅速上升。热量在基底中的累积会损坏基底上的结构(例如，过热会导致掺杂物在半导体基底中出现不期望有的扩散，这会导致在晶体管中出现漏电)。由于缺乏有效的传热机构，所以这种热量积累还影响设备收得率，等离子工艺需要在更低的功率水平下或者以不连续的方式进行(为了使得这些基底能够冷却)以实现足够的工艺收得率(例如，损坏的器件更少)。在等离子加工期间对基底发热的控制也是重要的，因为基底温度影响了蚀刻过程本身(例如，对光致抗蚀剂的蚀刻选择性等)。


图1为用于在低压环境中支撑基底W的现有技术卡盘设备10的示意图。卡盘10包括具有一上表面14的卡盘本体12和形成在卡盘本体内的从氦气源(未示出)延伸至表面14的管道16。在基底加工期间，将氦气18送入管道16中，并且使之朝着基底W流动。由于晶片上方的低压环境、被注入在晶片和卡盘之间的氦气18以及卡盘表面14的粗糙度，所以在卡盘表面14和基底W的下表面之间形成一气隙。该间隙使基底和卡盘本体相隔一低压气隙30，该气隙平均间隙宽度δ通常为几个微米宽。这样，使基底W暴露于在卡盘上表面14和基底W下表面之间流动的氦气18。注入到间隙30中的氦气朝着基底W的外缘向外流动，由此其在间隙30中的存在使得能够将来自基底的热量传递给卡盘(如由箭头32所示一样)。该传热机理被称为低压气隙导热，并且被广泛地用在半导体工业中。氦气用来实施传热，因为它是惰性的并且具有高导热性(只有氢具有更高的导热性)。
与在正常大气(例如较高的)压力条件中的导热情况不一样，在低压条件下，气体表面能量交换的程度(以及因此冷却效率)除了气体的导热性之外还由所谓的适应系数α所决定。
低压(即，大约10-50Torr或更低)气隙条件用来在许多种基底加工设备中进行冷却。例如，在大多数蚀刻设备中，在基底和下电极之间具有一间隙。该间隙填充有低压氦或氩，并且用来冷却该基底。为了引导该氦气或氩气沿着特定方向流动，可以利用在卡盘上表面上或在基底背面上的各种沟槽。
基底和卡盘之间的低压气隙的导热热通量q″由传热系数hg和基底和卡盘的相邻表面之间的温差ΔT＝Tw-Tc的乘积给出，即q″＝hgΔT。通常卡盘温度是通过其冷却系统来控制的。另一方面，基底温度受到保持高加工收得率的要求和在基底上所要制造的器件类型的约束。对于给定的工艺和器件类型而言，温差ΔT基本上是固定的。
发明概述本发明涉及用于将来自基底的热量传递给支撑该基底的卡盘的方法和设备。
本发明采用了粗糙的卡盘上表面，并且可以任选采用一种原子/分子量高于氩的气体。例如，所述表面的粗糙度(Ra)可以为0.4μm或更高。或者，该粗糙度(Ra)可以为0.4μm至大约10μm，或者大约为1μm至大约4μm。该粗糙度可以是这样的，即，卡盘上表面和基底之间的温差可以在最小值的5％、2％或1％的范围内，或者为最小值。该粗糙度可以是这样的，即，可以使适应系数α与气体平均自由行程λ的比值为最大值，或者在最大值的1％、2％或5％的范围内。本发明可以任选提供具有其表面粗糙度例如Ra为1μm或更大的下表面的基底。
因此，本发明的第一方面在于一种用于支撑具有一上表面和一下表面的基底并且用来在对基底的上表面进行加工期间帮助将热量从基底传递出的卡盘设备。该设备包括一卡盘本体，它具有一外缘和一粗糙化上表面。将可以是硅晶片、显示器基底等的基底设置在粗糙表面附近，从而该基底的下表面和卡盘本体的粗糙上表面在它们之间形成一间隙。该设备还包括穿过卡盘本体的一气体管道。该管道具有向粗糙上表面打开的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部。该管道如此设置，从而气体可以从气体源流经该管道进入间隙并且流向卡盘本体外缘。
本发明的第二方面在于如上所述的设备，但是在上表面上具有多个表面粗糙度不同的区域。
本发明的第三方面在于如上所述的设备，它具有多个气孔，这些气孔可以与不同的气体源相连，这使得能够将不同类型的气体注入到间隙内的不同区域中，由此提供在空间上变化的传热量。可以使用一多通道气体混合器来有效地混合这些气体，并且也将该气体(混合的或以其它方式)注入到该间隙中。另外，与不同气体源和多通道气体混合器电连接的主控制单元能够动态地改变进入该间隙的气体(或多种气体)的流量，从而调节从基底向卡盘主体的热传递。
本发明的第四方面在于一种用于将来自基底的热量传递给卡盘本体的方法。该方法包括以下步骤首先提供具有粗糙表面的上表面。该表面粗糙度可以在该表面上是均匀的，或者可以以不同区域的形式在空间上变化。或者，该表面粗糙度可以作为位置的函数而稳定地变化，例如从表面的中心径向向外逐渐降低。下一步是通过将基底设置在粗糙表面附近而在粗糙上表面和基底下表面之间形成一间隙。最后一步是使至少一种气体流进所述间隙，从而该气体流向外缘。流经该间隙的气体(可以是一种气体混合物)的原子或分子量大于氩，因此具有较高的比值α/λ，其中α为表面的适应系数，而λ为气体平均自由行程。
附图的简要说明图1为现有技术的卡盘设备的剖面示意图，显示出用来冷却由该卡盘支撑的基底的氦气的流动；图2为温度T和间隙宽度之间的已知关系的曲线图，说明了在基底和卡盘之间的间隙中气隙的有效厚度和温度曲线；图3为根据本发明第一实施方案的卡盘设备的剖面示意图；图4A为根据本发明第二方面的卡盘设备的透视图，显示出包括多个用来为卡盘上表面提供一种或多种气体的气体注入孔的同心气环；图4B为图4A的卡盘设备的剖面示意图，显示出用来动态控制进入间隙的气体流量以控制从基底向卡盘本体的热传递的主控制单元；并且图5为根据本发明第三实施方案的卡盘本体的上表面的平面图，显示出同心气环和多个具有不同表面粗糙度的区域。
优选实施方案的详细说明本发明涉及用于将来自基底的热量传递给支撑该基底的卡盘的方法和设备。
为了提高在卡盘设备中从基底向卡盘本体的热传递量，可以提高热传递系数hg。在低压下，热传递系数hg实际上是许多其它参数的一种相当复杂的函数，这些参数包括气体和固体表面的原子和/或分子尺寸、所采用的气体压力以及形成该间隙的表面的状况(例如粗糙度或污染程度)。
为了说明在热传递系数hg上的上述作用，引入比物理平均间隙宽度δ更大的有效间隙宽度δ′。图2显示出其中气隙的有效厚度δ′与物理气隙宽度δ和该间隙内的温度T相关的已知方式。当气压较大并且δ＞＞λ时，其中λ为气体平均自由行程(即，气体原子或分子之间的碰撞之间的平均距离)，温度为构成厚度为δ的间隙的表面之间的位置的线性函数。在这些条件下，温差为ΔT，温度曲线的斜率为ΔT/δ，并且热通量为q″＝hgΔT＝kΔT/δ。但是，如果将气隙中的压力降至这样一个数值，从而δ～λ，或者δ＜λ，这是通常基底卡盘气隙的情况，并且使热通量q″保持相同，从而如由曲线C1和C2所示一样温差ΔT′变得更大。在实心壁附近中的温度曲线与线性曲线的偏差现象被称为“温度跃变”。这是实心壁和气体原子和/或分子量、壁表面粗糙度和低气压作用的结果，这都会降低热传递系数。
继续参照图2，热传递路径的有效长度由于温度跃变(即陡峭温度梯度)也增加了，从而导致有效气隙宽度δ′＝δ+g1+g2，其中g1和g2被称为“温度跃变距离”。温度跃变距离gi的大小取决于在每个气体-固体界面处的适应系数αi。适应系数被定义为α＝[Tscat-Tg]/[Ts-Tg]，其中Ts为固体表面温度，Tg为在碰撞之前的气体温度，并且Tscat为在碰撞之后通过固体表面分散的气体的温度。热传递在Tscat＝Ts时是最有效的，这意味着该气体使其温度“完全适应”固体壁的温度。在该情况中，α＝1。通常，α＜1并且根据气压、气体和固体壁化学物种原子和/或分子量以及固体表面的状况(例如，粗糙度和污染程度)可以无论何处都为0.01-1.0。
更轻的单原子气体具有更小的适应系数；分子气体具有更大的适应系数；干净或光滑表面具有比受污染的或粗糙的表面更低的适应系数。在一些操作之后，在当λ＞＞δ时的低压极限条件中，可以显示出温度跃变距离大约为gi≈λ/α，并且有效气隙宽度δ′≈2λ/α。现在热传递系数(导热率)hg＝kg/δ′≈kα/2λ，而不再是气体导热率kg的简单函数，但是还是比值α/λ的非常强的函数。实际上，已经发现对于具有相当于氦的低导热率Kg的一些气体而言，在存在具有特定粗糙度的固体表面的情况下，并且在特定的压力下，其比值α/λ是这样的，即，它使得在类似的间隙条件下(例如，间隙距离和气压)整体热传递系数hg大于氦的系数。
第一实施方案参照图3，该图显示出用于支撑具有一下表面WL和一上表面WU的基底W的卡盘设备50的第一实施方案，用来在基底加工期间提供增强的热量间隙传导。在本发明的优选实施方案中，任选地使下表面WL粗糙化以提高下述作用。例如，下表面WL可以进行粗糙化，从而由ANSI标准ANSI-B46.1-1985限定的平均粗糙度Ra可以为1μm或更大。卡盘设备50处于低压环境中，例如处于具有抽空内部区域56的腔室54内。卡盘设备50包括一卡盘本体60。卡盘本体60具有带有一粗糙上表面64U和一下表面64L的上部64，并且可以但不是必要地具有从下表面64L悬挂下来并且具有一上端68U和一下端68L的基部68。上表面64U的由ANSI标准ANSI-B46.1-1985所定义的粗糙度Ra为0.4μm或更大。上表面64U的粗糙度Ra可以是约0.4-10μm或约1-4μm。上部64和基部68可以为圆柱形或任意其它形状。基部68通常比上部64更窄更细长，从而卡盘本体60的横截面形状为具有中心轴线A的T形。基部68可以是连接在下表面64L上的单独部件，或者可以与上部64成一体。后者具有一外缘70。卡盘本体60(或者至少上部64)通常由铝、不锈钢或其它与腔室加工相容并且为良好的导热体的材料制成。上表面64U在这里通常也被称作“卡盘本体上表面”。
卡盘本体60还包括可以沿着中心轴线A对准并且穿过上圆柱形部分64和下圆柱形部分68的中心气体管道80。或者，部分64和/或部分68可以为非圆柱形。管道80具有在下端68L处打开的第一端部82a和向上表面64U打开的第二端部82b。
卡盘设备50还包括在第一端部82a处通过气体管线90与气体管道80连接的气体源86。气体源86在腔室54外面，但是可以为内部。
卡盘设备还可以包括与气体源86电连接的主控制单元92并且用来动态控制从气体源中的气体输送，从而控制热传递过程。在一个实施方案中，主控制单元92为一计算机，它具有带有随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的存储器单元MU、中央处理单元CPU(例如，Intel公司生产的PENTIUMTM处理器)以及硬盘HD，所有这些部件都电连接。硬盘HD用作辅助计算机可读存储介质，并且例如可以是一硬盘驱动器，用来相应于主控制单元的指令而存储信息，以通过控制热传递来控制基底温度的均匀性，如下所述。主控制单元92还可以包括与硬盘HD电连接的磁盘驱动器DD、存储器单元MU和中央处理单元CPU，其中磁盘驱动器能够接受和读取(甚至写入)计算机可读介质CRM，例如软盘或光盘(CD)，其上存储有与主控制单元92相对应的信息以实施本发明。还优选的是，主控制单元92具有数据获取和控制能力。主控制单元92可以包括例如可以从DELL公司，Dallas，Texas中买到的DELL PRECISION WORKSTATION 610TM的计算机和许多外围设备。
基底W的下表面WL在加工期间设置在上表面64U附近。来自气体源86的气体94从第一端部82a向第二端部82b流经中央气体管道80，然后在基底下表面WL和上表面64U之间朝着外缘70流动。气体94在内部区域56的低压环境中的流动导致在基底下表面WL和卡盘本体60的上表面64U之间形成宽度为δ的低压间隙100。
如上所述，比值α/λ越大，则热传递系数越大，因此基底W和通过间隙100的卡盘本体60的上圆柱形部分64之间的热通量越大。热通量由箭头98表示。可以通过主控制单元92来动态控制进入间隙100的气体94的流量，从而控制在基底W和卡盘主体60之间的热传递。
上表面64U的表面粗糙度可以如此选择，从而适应系数α与气体的平均自由行程λ的比值α/λ具有最大值，或者在最大值的1％、2％或5％的范围内。表面粗糙度的量影响了在气体原子、分子和基底和卡盘表面之间的能量交换效率。气体原子/分子与粗糙表面的相互作用与光滑表面相比更像非弹性碰撞，这意味着在气体原子/分子和这些表面之间交换了更多的能量。因此，使用一个或多个粗糙表面(即，在上表面64U和/或下表面WL上)提高了适应系数α，从而提高了比值α/λ。结果在气体分子和基底以及卡盘表面之间出现更有效的热交换。表面粗糙度可以在上表面64U上是均匀的，可以包括多个具有表面粗糙度的区域(在下面所述的)，或者可以是平稳变化的(例如，从中心轴线A径向向外减小，或者增加)。
表面粗糙度的大小取决于所采用的气体。在现有技术卡盘中，顶表面14通常是镜面抛光的，这表示其粗糙度通常小于0.1-0.4μm。可以对具有不同粗糙度的顶表面64U的卡盘进行测试，并且可以采用降低了在卡盘表面和基底之间的温差ΔT的粗糙度。例如，可以选择使温差最小或者使温差在最小值的5％、2％或1％的范围内的卡盘表面粗糙度。应在相同的功率设定下对这些卡盘进行测试，并且例如可以采用热偶或荧光温度传感器来测量晶片和卡盘的温度。通常，人们不必得到和知道α，甚至是λ，只要人们知道热传递系数hg增加(例如温差ΔT降低)。通常改变气体将需要重复试验，并且可以选择不同的粗糙度。可以用适当的砂粒尺寸来研磨卡盘顶表面以获得所要求的粗糙度。
由气体源86提供的气体94可以是氦气或氩气，或者其原子或分子量大于氦或氩，或者是一种气体混合物。这些原子气体的示例包括惰性气体氖、氩、氪和氙。这些分子气体的示例包括在蚀刻工艺中所通常使用的那些气体，例如C4F8、SF6以及C5F8、C2F6等。
第二实施方案现在参照图4A和4B，它们显示出作为本发明第二实施方案的用来支撑基底W的第二卡盘设备150。为了定位而显示出与表面64U平行的在间隙100中的x-y平面。卡盘设备150基本上与上述的卡盘设备50相同，只是该卡盘设备150还包括在下面所述的一些附加特征。给在卡盘设备150中的与在卡盘设备50中相同的那些元件赋予相同的参考标号。还有，卡盘设备150同样处于低压环境(区域56)中，但是在图4A和4B中没有显示出腔室54。
因此，卡盘设备150包括与卡盘50相同的元件，并且还包括多个设置在同心气环162a和162b中的位于上表面64U上的气体注入孔160。或者，孔160可以布置成从卡盘中心发散出的射线。每个同心气环162a、162b与连接上表面64U和下表面68L的相应气环管道166a和166b气动连通。因此，气体注入孔160是在表面64U处的管道166a和166b的一个端部处的开口。虽然为了说明而显示出两个同心气环和两个相应的气体管道，但是实际上可以采用一个或多个这种气环和气体管道。
卡盘设备150另外包括通过相应的供气管线190A和190B而与相应的气体管道166a和166b气动连接的辅助气体源186A和186B(即，第二和第三气体源，其中气体源86是第一或主气体源)，用来通过气体注入孔160向上表面64U提供第二和第三气体194A和194B。因此，上表面64U接收来自第一气体源86的气体94、来自气体源186A的第二气体194A以及来自第三气体源186B的第三气体194B。第二和第三气体194A和194B可以是氦气或氩气，可以是每种气体的平均原子/分子量大于氦气或氩气的气体，或者可以是气体的混合物。
继续参照图4A和4B，卡盘设备150可以包括与气体源86、186A和186B中的一些或所有气体源相连接的多通道气体混合器200，用来通过管道80、166a和166b向上表面64U提供一种或多种不同的气体混合物。这使得卡盘设备150在间隙100内具有不同的体积区域Zi(例如，Z1、Z2、Z3)，其中由于在不同的区域中的间隙100内注入了组分不同的气体混合物，所以比值(kα/λ)i不同。因此卡盘设备150的这个结构使得能够在空间上改变在间隙100内沿着x-y方向的热传递系数，从而提供了一种控制基底W的温度均匀性的方式。该特征对于以在空间上变化的方式加热基底的工艺而言尤其有用。
在卡盘设备150中，主控制单元92与第一气体源86、第二气体源186A和186B以及多通道气体混合器200电连接。这使得能够动态控制对来自这些气体源的气体进行混合并且能够控制混合气体进入该间隙的流量，从而控制从基底W向卡盘主体60的热传递。
第三实施方案图5为本发明的卡盘设备300的平面图。显示出径向坐标r作为参考。卡盘设备300在大多数方面与在上面结合图4A和4B所述的卡盘设备150相同。在卡盘设备150和卡盘设备300之间的差异在于，卡盘设备300的表面64U具有多个环形区域Ri(即，R1、R2和R3)，其有不同的表面粗糙度σi(例如分别为σ1、σ2和σ3)。区域R1、R2和R3可以由同心气环162a和162b限定，每个气环包括多个气孔160，如上面结合卡盘设备150所述的一样。
在卡盘设备300中，在与区域Ri相对应的不同区域Zi中适应系数α与气体的平均自由行程λ的比值(α/λ)i由于两个因素会不同。第一因素是注入到与上表面64U的区域Ri相对应的不同区域Zi中的气体不同。第二个因素是区域Ri的表面粗糙度σi不同。表面粗糙度σ1、σ2和σ3的示例性数值为Ra等于2、8和16μm。因此，在区域Zi中由于气隙导热而产生的热传递可以是相当不同的，甚至比在卡盘设备150中更不同。因此，卡盘设备300提供了一种用于冷却基底W并且控制基底温度均匀性的更加通用的系统。根据控制温度均匀性的需要可以形成更大或更少的区域Zi。
在第二和第三实施方案中的多通道气体混合物200用来将来自主气体源86和辅助气体源186A和186B的两种或多种气体混合成组分变化的气体混合物。本领域普通技术人员将理解，如上所述并且在图4A和4B中所示的使用三种气体源是用来举例说明，并且可以使任意合理数量的气体源与气体混合器200连接以实现多种气体混合物。在本发明中，可以采用具有不同的kα/λ数值的两种或多种气体，从而可以实现具有宽范围的kα/λ并因此具有宽范围的热传递系数的气体混合物。例如，氦气可以用作第一混合气体，而重的生产气体例如C4F8或SF6或者重的惰性原子气体例如氙可以用作第二混合气体。这样多通道气体混合物200可以提供两种(或多种)气体的混合物，这些气体的热传递系数在一低值(例如，对于纯氦气而言)和一高值(例如，对于纯重气体而言)之间。
在卡盘设备150中的表面64U的粗糙度和在区域Ri中的表面64U的粗糙度在对基底W进行加工期间不容易改变。如果通过表面粗糙度数值(σ或σi)和气体混合物组分的范围可以获得的热传递系数的范围不够宽，则可以用具有不同表面粗糙度σ或σi的另一个来代替卡盘本体60的上圆柱形部分64。这使得能够获得不同范围的热传递系数。
在最后两个实施方案中的任一个的情况中，不同区域Ri可以为与基底的加热相对应的形状。例如，在基底加工导致基底径向发热的情况下，例如上述的环形区域Ri证明是最有利的。但是，可以采用其它形状，尤其在基底发热分布是非径向的情况下。还有，如上所述，表面粗糙度σ可以是位置的平滑函数(即，σ(x，y)或σ(r)，其中r为径向测量数值(x2+y2)1/2)，从而没有任何不连续区域R，而是一个其中σ是连续变化的区域R。
从该详细说明中可以了解本发明的许多特征和优点，因此打算通过所附权利要求来涵盖符合本发明真实精神和范围的所述方法的所有这些特征和优点。另外，由于本领域普通技术人员将很容易想到许多变化和更改，所以不希望将本发明限制在所示和所述的具体结构和操作上。因此，所有合适的变型和等同方案应该被认为落入在所要求保护的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种用于支承具有上下表面的基底的卡盘设备，以便在对基底的上表面进行加工期间从基底中将热量传递出，该设备包括一卡盘本体，它具有一外缘和一粗糙上表面，该粗糙上表面设置在基底下表面附近以便在它们之间形成一间隙；以及一气体管道，它穿过所述卡盘本体并且具有向所述粗糙上表面打开的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，从而气体可以通过所述管道流进所述间隙并且流向所述卡盘本体外缘。
2.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度为O.4μm或更大。
3.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度为0.4μm至大约10μm。
4.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度为约1μm至大约4μm。
5.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的5％的范围内，其中α为粗糙上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
6.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的2％的范围内，其中α为粗糙上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
7.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的1％的范围内，其中α为粗糙上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
8.如权利要求7所述的卡盘设备，其中所述粗糙度如此选择，从而比值α/λ为最大数值。
9.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而粗糙上表面和基底之间的温差在最小值的5％的范围内。
10.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而粗糙上表面和基底之间的温差在最小值的2％的范围内。
11.如权利要求1所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而粗糙上表面和基底之间的温差在最小值的1％的范围内。
12.如权利要求11所述的卡盘设备，其中所述粗糙上表面的粗糙度如此选择，从而所述温差为最小值。
13.如权利要求1所述的卡盘设备，还包括形成于所述卡盘主体中的一个或多个附加气体管道，每个管道具有多个第一端部，该第一端部终止在所述粗糙上表面处而作为布置成一个或多个同心气环或其它孔图案的气体注入孔，还有一第二端部，该第二端部与所述多个第一端部相对。
14.如权利要求13所述的卡盘设备，还包括位于所述粗糙上表面上的具有不同表面粗糙度的两个或多个区域。
15.如权利要求14所述的卡盘设备，其中所述两个或多个区域由所述同心气环或其它孔图案所限定。
16.如权利要求1所述的卡盘设备，其中表面粗糙度的大小在粗糙上表面上平滑变化。
17.如权利要求1所述的卡盘设备，还包括在所述第二端部与所述中心气体管道连接的第一气体源。
18.如权利要求17所述的卡盘设备，其中所述气体源提供了一种气体，其原子或分子量大于氦。
19.如权利要求17所述的卡盘设备，其中所述气体源提供了一种气体，其原子或分子量大于氩。
20.如权利要求18所述的卡盘设备，其中所述第一气体源包含选自氖、氩、氪、氙气体中的至少一种。
21.如权利要求17所述的卡盘设备，还包括与所述一个或多个所述气环或图案、管道第二端部连接的一个或多个辅助气体源。
22.如权利要求20所述的卡盘设备，其中所述一个或多个辅助气体源包含选自氦、氖、氩、氪、氙气体中的至少一种。
23.如权利要求13所述的卡盘设备，还包括两个或多个气体源；以及一个多通道气体混合器，它与所述两个或多个气体源以及两个或多个引导至所述粗糙上表面的相应气体管道连接，用来提供一种气体混合物，该气体混合物包括来自所述一个或多个气体源的气体。
24.如权利要求18所述的卡盘设备，还包括与所述气体源电连接的主控制单元，用来动态地控制气体向所述间隙的输送。
25.如权利要求21所述的卡盘设备，还包括与所述第一气体源和所述一个或多个辅助气体源电连接的主控制单元，用来动态地控制气体向所述间隙的输送。
26.如权利要求23所述的卡盘设备，还包括与所述多通道气体混合器电连接的主控制单元，用来控制来自所述两个或多个气体源的气体的混合以形成所述气体混合物，并且动态地控制所述气体混合物向所述间隙的输送。
27.一种在低压环境中便于从具有一上表面和一下表面的基底将热量传递给具有一中心、一外缘和一上表面的卡盘本体的方法，该方法包括使卡盘本体的上表面具有一粗糙上表面；通过将所述基底设置在所述粗糙表面附近而在所述粗糙上表面和所述基底下表面之间形成一间隙；并且使至少一种气体流进所述间隙，从而所述气体向所述外缘流动。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述至少一种气体的原子或分子量大于氦。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述至少一种气体的原子或分子量大于氩。
30.如权利要求27所述的方法，其中表面粗糙度的大小、基底下表面、气体类型和气体流量限定了适应系数α和平均自由行程λ，从而比值α/λ大于氦的比值。
31.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度为0.4μm或更大。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度为0.4μm至大约10μm。
33.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度大约为1-4μm。
34.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的5％的范围内，其中α为卡盘本体上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
35.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的2％的范围内，其中α为上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
36.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而比值α/λ在最大数值的1％的范围内，其中α为上表面的适应系数，而λ为气体的平均自由行程。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述粗糙度如此选择，从而比值α/λ为最大数值。
38.如权利要求27所述的方法，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而上表面和基底之间的温差在最小值的5％的范围内。
39.如权利要求27所述的卡盘设备，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而上表面和基底之间的温差在最小值的2％的范围内。
40.如权利要求27所述的卡盘设备，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而上表面和基底之间的温差在最小值的1％的范围内。
41.如权利要求40所述的卡盘设备，其中所述卡盘本体上表面的粗糙度如此选择，从而所述温差为最小值。
42.如权利要求27所述的方法，其中包括在卡盘本体的上表面上形成多个具有不同表面粗糙度的区域。
43.如权利要求27所述的方法，其中包括在卡盘本体的上表面上形成一个粗糙表面，其具有作为位置的函数而变化的表面粗糙度。
44.如权利要求27所述的方法，其中所述流动包括将两种或多种不同气体注入到所述间隙内的不同区域中。
45.如权利要求27所述的方法，其中所述流动包括动态控制所述至少一种气体的流量以控制热传递量。
46.如权利要求44所述的方法，其中所述流动包括动态控制所述两种或多种不同气体的流量以控制热传递量。
47.如权利要求27所述的方法，还包括，在所述流动之后，用具有第二表面粗糙度的新的上表面来代替所述卡盘本体的上表面。
48.如权利要求42所述的方法，还包括，在所述流动之后，用具有不同表面粗糙度的多个第二区域的新的上表面来代替所述卡盘本体的上表面。
49.如权利要求27所述的方法，还包括，在所述流动期间或之后，加工所述基底的所述上表面。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述加工包括使所述基底的上表面受到等离子照射。
全文摘要
一种用于在对基底加工期间支撑基底(W)的方法和卡盘设备(50，150，300)，其中所述基底具有以下表面(W
文档编号H01L21/00GK1491435SQ02805084
公开日2004年4月21日 申请日期2002年2月4日 优先权日2001年2月16日
发明者安德列·米特罗维克, 柳连俊, 安德列 米特罗维克 申请人:东京电子株式会社