确定静电卡盘的目标台面结构的方法

确定静电卡盘的目标台面结构的方法
【专利摘要】提供一种通过配置卡盘的绝缘层上的台面结构的分布密度来修改静电卡盘热传导系数分布的方法。进一步提供通过调整或者初始制造该卡盘的绝缘层的台面结构的高度来修改静电卡盘的电容分布的方法。通过使用热通量探针可测量给定位置的热传递系数，而通过使用电容探针可测量给定位置的电容。探针设置在卡盘的绝缘表面上并可在单个测量中包括多个台面。纵贯该卡盘进行的多个测量提供热传导系数分布或者电容分布，从中确定目标台面分布密度和目标台面高度。可以机械的方式获得目标密度和高度；通过机械方式调整现存台面的分布密度得到目标密度；以及通过分别在计划的或者现存的台面的周围产生或加深低的区域来得到目标高度。这可使用任何已知的可控材料去除技术来完成，如在X-Y工作台上的激光加工或喷砂加工。
【专利说明】确定静电卡盘的目标台面结构的方法
[0001]本申请是申请号为200680044702.3，申请日为2006年11月I日， 申请人:为朗姆研究公司，发明创造名称为“确定静电卡盘的目标台面结构的方法”的发明专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的发展，在晶片处理和处理设备中，减小的晶体管尺寸要求比以往更高程度的精确性、重复性以及清洁度。现存多种类型的设备用于半导体处理，包括涉及等离子使用的应用，如等离子蚀刻、等离子增强化学气相沉积(PECVD)以及抗蚀剂剥离。这些工艺要求的设备类型包括设在等离子室中的组件，并且必须连续地以及正确地运行。为了具有成本效益，这样的组件必须经常经受数以百计或者千计的晶片循环，同时保持它们的功能性和清洁度。这样的组件，静电卡盘，用于在处理过程中将半导体晶片或者其他工件保持在固定位置。该静电卡盘提供比采用机械夹紧的卡盘更一致的夹紧，并且能够在真空卡盘不能使用的真空室中运行。然而，在夹紧方面的变化会导致在晶片内不期望的处理变化。

【发明内容】

[0003]提供一种通过配置卡盘绝缘层的台面(mesa)结构的分布(areal)密度来改变静电卡盘的热传导系数分布的方法。在给定点的热传递能够通过使用热通量探针来测量。该探针设在该卡盘的绝缘表面上并且在单个测量中覆盖多个台面。纵贯该卡盘表面的多个测量提供了热传导系数分布，由该分布确定目标台面分布密度。使用该目标分布密度，可对该卡盘的台面结构的一个或多个位置进行机械修正。将局部测量区域内的台面的接触面积减小足以改变局部台面分布密度的量而得到需要的台面分布密度。这可使用已知的可控的材料去除技术来完成，如在X-Y工作台上的激光加工或者喷砂处理。
[0004]还提供一种通过调整或者初始制造卡盘绝缘层的台面结构的高度来改变静电卡盘的电容分布的方法。可通过使用电容探针来确定目标台面高度。该探针设置在该卡盘的绝缘表面上并且在单个测量位置覆盖多个台面。可进行纵贯该卡盘表面的多个测量，以提供电容分布，由该分布确定目标台面高度。使用该目标高度，在每个测量位置产生机械制造或者修正。这可以使用任何已知的用于可控的材料去除的技术来完成。此外，可以平化在不同高度区域之间的过渡。
【专利附图】

【附图说明】
[0005]图1描述了具有台面的示例性静电卡盘剖面的示意图，显示出导电基底和绝缘层；
[0006]图2描述了图1的卡盘的平面视图，显示出台面结构和连续的边缘区域；
[0007]图3显示出示例性的热通量探针,包括加热器模块、机械施力部件、HFT和娃片；
[0008]图4显示出设置在图1的静电卡盘上的图3的热通量探针以及热流。【具体实施方式】
[0009]用于如硅晶片的半导体基片的等离子处理包括等离子蚀刻室，其用于半导体器件制造工艺中，以蚀刻如半导体、金属和电介质的材料。等离子处理设备的组件包括静电卡盘，其用来在处理期间将半导体晶片或其它工件保持在静止的位置。静电卡盘(ESC)提供比机械卡盘更一致的夹紧以及对晶片表面更好的利用，并且能够在真空卡盘不能使用的真空室中运行。通常，静电卡盘包括在导电体上的电绝缘层，导电体与一个或多个电极电连接，卡盘电压施加在该电极上。通过库仑引力将晶片保持在靠着绝缘层的位置。卡盘的形状包括传统的通常用在等离子蚀刻系统中的圆盘，并且该卡盘通过多种结构(如通过使用悬臂)支撑在该室中。该绝缘层可具有凹槽、台面、开口、凹入区域等特征。
[0010]因为在处理结果(如晶片一致性)方面的要求增加，晶片卡盘需展现出更高的性能。例如，在关键蚀刻应用中的处理控制问题要求改进的纵贯晶片的温度和电容控制。在一些蚀刻工艺中横向尺寸的精确度的误差会对温度的敏感可高达+/-lnm/°C。所以，对l_2nm的横向特征所期望的控制要求小于1°C的温度均一性和可重复性。某些类型的静电卡盘包括多个组件的部件，每个引入一些误差。例如，可调静电卡盘是包括ESC陶瓷、与铝板的粘合剂、薄膜加热器、与基板的粘合剂以及基板自身的复合结构。该结构每个组件对均一性的偏差会促成更大的整体的偏差。对应用于可能包括多个组件的静电卡盘的制造工艺中的自然变化的补偿是有好处的。
[0011]在制造具有台面结构的卡盘21中，制造工艺一般包括在绝缘层表面去除材料至大约5pm到大约40i!m的深度，从而留下小区域特征(“台面”)以支撑晶片11。台面实际上可以是任何尺寸、形状和布置。例如，台面可以是椭圆形、多边形或者环形，具有垂直或者倾斜的壁，顶部表面可以是凹的、平的或者凸的，并且边缘为倒角或者圆角。这些台面可采用“隆起”形，其中局部球形从平面突出。优选的台面形状、尺寸和布置是具有垂直壁的圆形，分别具有大约Imm直径，大约5mm间距，基本上覆盖该ESC表面21。连续密封的高区域(high area) 12、22往往保持在晶片的边缘或该边缘附近，以便保持用来增加热传导系数的热传递气体(如氦气)的压力。在这样的结构中，通常大约3%到大约10%的卡盘表面是台面以及在边缘的密封区域`。有利地，台面设计促进背侧微粒的减少并可改进释放。
[0012]台面和密封区域通常由一层或多层电绝缘材料形成。此类绝缘材料的例子包括，但不限于，氮化硅、二氧化硅、氧化铝、五氧化二钽等。
[0013]图1和2显示出一种使用台面的静电卡盘总成。静电卡盘总成10包括导电支撑件18，电绝缘层19，电绝缘层的高区域13、23以及电绝缘层的低区域14、24。形成在如铝的导电金属上的导电支撑件18电连接到用于等离子工件(如200mm或300mm晶片)处理的等离子处理设备的RF电路(图未示)。在图1的静电卡盘总成10中，绝缘层19的下部表面15接触导电支撑件18。绝缘层19的高区域13支撑半导体基片(图未示)。将热电偶105并入导电支撑件18用于温度测量。在导电支撑件18中提供冷却通道17，用于提供温度控制流体或气体。特别地，导电支撑件18优选地适于容纳温度控制单元，或者说T⑶(图未示)，利用流经循环回路的流体，该单元能够将导电支撑件的温度保持在需要的温度。
[0014]优选地，铝支撑件18大约1.5英寸厚。支撑件具有凸起16，该凸起16设计为位于晶片之下并且具有大约0.5英寸的厚度。例如，为了支撑200mm或者更小直径的晶片，凸起优选地为直径200mm的圆形。绝缘层19优选地为如氧化铝或AIN的陶瓷，厚度优选地小于大约5_厚，更优选地大约Imm厚。介电层可以是等离子喷射材料，例如，在铝基片上的氧化铝。氧化铝的厚度优选为大约25密耳(635 ym)，并且不管怎样，必须足够厚以顾及到产生高度为200i!m的台面，并同时不会在制造工艺期间或者使用过程中失去物理或者电学完整性。[0015]优选的实施方式包含对ESC台面结构的修改以实现纵贯该晶片表面的目标蚀刻分布。台面结构可以使用两个主要的尺度来描述:台面高度和台面面积。在实施方式中，台面面积的控制作为控制温度的机制，而台面高度的控制作为控制电容的机制。每个机制的测定是分别进行的。通过调整台面面积来控制温度的方法的优选实施方式在示例I中给出，而通过调整或初始制造台面高度来控制电容的方法的优选实施方式在示例2和3中给出。这些示例是说明性的而不是排他的:
[0016]示例 I:
[0017]在一般的等离子处理(如等离子蚀刻)过程中，等离子用于加热晶片。所以，晶片的温度波动是流出晶片热量的函数。根据热量流动理论，热传递可以三种方式发生:传导、对流和辐射。对于下面的测定，辐射是被忽略的。热传导系数K定义为两个物体之间温度差的每单位热流量。考虑到高的区域和低的区域，在具有台面的卡盘上的晶片的K可确定为两种情况:1)发生在低区域的热传递，以及2)发生在高区域(台面)的热传递。在低区域的情况中，热传递发生的机制是从高温的晶片到气体、并从气体到陶瓷层进行能量传递。即使气体可能在自由分子流区(平均自由路径远大于容器的尺寸)，对于该测定，该热传递机制就被分类为对流。在台面的情况中，由于陶瓷的表面粗糙度，在陶瓷和晶片之间能够发生直接接触的区域小于名义接触区域(高区域)。气体存在于接触点的间隙并且促成通过对流的热传递。因此，发生在台面上的热传递是由于接触(传导)以及通过气体(对流)。由于接触，不管气体是否存在，传导总是存在的，但是当气体不存在时，对流不在低的区域内发生。当气体存在时，两种机制都存在于高区域，这意味着热传递随着高区域的增加而增加。因此，通过局部修改台面的面积能够调整局部热传递率，也就是说，增加台面面积的比例增加热传递率，反之，减少台面面积的比例减少热传递率。
[0018]热通量探针用来测量热通量和局部晶片温度。对于当前的测定，可以以一种或两种方式执行热通量探针的运行:1)通过在给定热通量测量晶片温度；或者2)将热通量调整到实现需要的晶片温度所需的值，例如均一的温度。在两种情况下，通常在多个位置进行测量，这些位置布置在大致上覆盖该卡盘的有序的网格图案中。优选地，在每个单次测量中包括10个台面，更优选地，包括30个台面。在第一种情况中，产生温度分布结果，而在第二种情况中，产生热通量分布结果。
[0019]在优选的实施方式中，产生温度分布，并且该信息用于生成热传导系数(HTC)分布。然后HTC分布用来改变绝缘层以引起纵贯晶片的热通量的变化。例如，可以改变该绝缘层以补偿温度分布中观测到的变化。在另一个实施方式中，可以改变该绝缘层以补偿半导体晶片蚀刻分布中观测到的变化。
[0020]用于热通量测量的优选的探针31的示例性实施方式在图3中示出。探针由直径大约为I"的垂直圆柱体堆栈组成，但探针的横截面形状不限于圆形。探针的横截面可以为方形、矩形、三角形或多边形。加热器模块32位于该堆栈的顶部，加热器模块包括嵌入的小的可调节加热器和热电偶33，该加热器具有大约50瓦特的最大功率输出。示例性的加热器，如直径为 1/4 "，0.25mm 厚，279232CIR-1016120V50W 卡头(cartridge)加热器可从位于Pittsburgh, PA的Chromalox.1nc.获得。靠近并且在该加热器模块下面连接的是热通量传感器(HFT) 34，包括可控热阻材料的薄片。温度传感器35形成热电堆，并且连接到HFT的顶部和底部表面。类似图3的热通量传感器可通过商业途径获得，例如，位于Christiansburg, VA的Vatell Corp的BF-04型HFT。热通量传感器具有不同的尺寸，并且提供通量的读数，例如，单位为mV/(W/cm2)，以及下部传感器温度的读数。放大器与HFT共同使用，如来自Vatell的AMP_12(图未示)。
[0021]为模拟对硅晶片的测量，靠近并且在HFT下方设置有一块硅晶片36，其大约与HFT的面积相同。所以，来自下部传感器的温度测量值就是晶片温度的测量值。HFT的两个附件均由高热传导系数粘合材料制成。向该探针施加向下的力以促进接触。例如，使用一定量的力来近似ESC的夹紧力，例如，40Torr。在探针31中，该向下的力表示为载重37以及均匀分布该向下力的机构38，但是也可以使用其它机构以施加和分布力。另外，该卡盘温度优选地在测量期间保持恒定。
[0022]对于设置在示例性的卡盘上的示例性探针的描述如图4所示。热通量Q41从加热器模块经过晶片件流入在探针面积Ap上的卡盘。为了该测定的目的，Q和Ap都作为常量。在导电支撑件和晶片之间的温度差42由AT表示，并且该探针面积内的有效热传导系数由Keff表示。Keff能够借助分别处理通过接触的传导和通过气体的对流来确定。使用下标“c”和“g”来分别指代接触和气体，因此K。是由接触导致的热传递系数而Kg是由气体导致的热传递系数。初始台面分布密度Oi = AiAp是该探针面积内的卡盘的绝缘层的初始部分，其具有与该晶片件名义接触的凸起表面，并且af是在优选的调整完成后具有与该晶片件名义接触的凸起表面的最终台面分布密度。“名义”用来表示在该顶部的台面的等同平面表面，在该顶部，台面支撑该晶片。也就是说，忽略粗糙度和不平行度，a是在晶片的支撑表面上探针面积Ap内的台面的总的横截面积。因此，不同的具体的几何结构的台面结构不需要具有不同的a，例如方形对圆形横截面或者垂直对倾斜壁。对于给定的探针测量值，求得a f以确定目标高区域，由此，在探针下的高区域的数值必须减少，以达到需要的温度分布。为给定探针测量面积提供a f的方程通过下面方法确定:
[0023]在一个优选实施方式中，在该台面结构局部面积中的目标HTC通过去除材料得至IJ。按照上面的讨论，材料的去除将导致来自晶片的热通量减少并因此增加晶片温度。所以，单独使用材料去除，通过选择目标AT来实现需要的晶片温度，该AT至少与测得的AT的最大值一样高。因此选择对于该卡盘所有位置的目标AT并且表示为ATtl，其通常不同于测得的AT，测得的A T表示为A Tm，相差的量由e表示，其中:
[0024]e = A Tm- A T0 ⑴
[0025]那么，调整的目的是将e变为零。将q定义为每单位面积热通量，给出一般的热传递方程为:
[0026]q = Q/Ap = ATXKeff (2)
[0027]如上面所提到的，有效热传导系数Krff由两部分组成:在低区域内的只有对流的热传递以及在高区域内的传导加上对流的热传递。对于接触面积远小于非接触面积的情况(包括低区域和不接触的高区域)，用于目标结构的K6ff可表示为Kg+ a fK。。通过改变探针加热器功率，以及选择在卡盘上每个地方都产生清楚读数、并且显示出在具有不同台面分布密度的区域之间明显不同的值来选择需要的热通量Q。示例性的热通量是大约0.2到大约2.0ff/cm2,并且通过该热通量确定加热器的温度。由Ki = q/ A Tm表示初始有效热传导系数，并且使用q/ A T0的Krff的目标值，利用方程2，方程I可重写为:
[0028]e = q/Kj-q/ (Kg+ a fKc) (3)
[0029]将KgAc定义为Y并且重排方程3，
[0030]a f = ( e /q) y Ki+ a j/ [1- ( e /q) Ki] (4)
[0031]对于多个测量位置确定Ki的集合，沿着每个Ki的x-y坐标可用来确定HTC分布。另外，使用方程3，连同e集合的Ki集合可用来确定用于目标结构的Keff，并由此确定目标HTC分布。类似地，沿着每个Cif的x-y坐标为多个测量位值所确定的a丨集合确定目标台面结构的面积部分。对于给定的卡盘，Y假设为常量。这是因为K。中固有的主要因素显然是材料本身和该材料的表面加工，对于在卡盘上任何地方进行的测量，两者均优选为常量。Kg是材料和所使用的气体压力的函数，其也假设为常量。此外，Y是可通过在具有不同和已知台面分布密度的位置测量K来确定的，并且分别用于解决Kg和K。。所以，对于该测定，假设Y是已知的并且是常量。
[0032]可以在考虑到卡盘支撑以及可实施需要测试条件的设备中执行该测试。一种合适的设备包括真空测试室，其配置为将卡盘保持在设定温度以及能够填充热传导气体。设备优选地能够支撑并且数控热通量探针的x-y位置，以及能够将探针的触点压力施加到卡盘上。设备还优选地能够寄存和记录来自该探针的测量数据信号，以及从该数据以电子方式确定目标台面结构。
[0033]这些测量区可以互相重叠或者分开一定距离。测量区之间的区域可以调整为插值区域密度或者逐渐过渡的密度，从而不会发生突然的密度变化，以及由此产生的HTC突然变化。可以通过例如线性改变两个不同密度之间的区域密度来产生插值。通常，如果位置之间的密度过渡过于突然，就需要精确的测量网格和/或小的探针直径。通过允许省略一些测量位置，或者通过以不规则图案进行测量可获得恰当的读数。
[0034]所以，确定Cif所需要的所有因素都已经确定。基于先前全部的讨论，包括减少ESC的局部台面面积以获得纵贯设在卡盘上的晶片的目标HTC分布的方法的优选实施方式包括下面实验步骤:
[0035]1.确定热通量探针的尺寸，从而使其质量在ESC上产生的力近似ESC夹紧力，例如40Torr。
[0036]2.在真空室内设置待测试的ESC，通过应用T⑶而保持导电支撑件的温度恒定。
[0037]3.将探针设置在该卡盘表面的测量位置。
[0038]4.排空该室并且填充至需要的氦气压力，例如20Torr。
[0039]5?选择需要的热通量Q。
[0040]6.使用已知的Ap由Q计算q。
[0041]7.测量并记录所产生晶片件温度和导电支撑件温度，由此为在该网格上的所有位直确定Ki = q/ A Tm。
[0042]8.选择目标AT = A Ttl并为每个位置确定e。
[0043]9.使用方程4为该网格上的所有位置确定a f。检查af始终小于Bi[0044]然后可对卡盘进行机械修正以获得纵贯该卡盘更均一的热传导。调整在测量区内的台面分布密度以将接触面积减少为足以将局部改变为Cif的量。这可以使用任何已知的用于坐标控制材料去除的技术方便地完成，其中通过例如特形铣(routing)、激光加工或者喷砂处理实现去除，并且通过使用X-Y工作台实现坐标控制。可通过减少该测量区内任何数目的台面的面积，或者彻底去除某些台面，或者其任何组合来实现面积的减少。对每个探针测量位置重复该面积减少工艺。
[0045]在完成机械修正并且在全部测量位置获得％后，可重复整个工艺以获得关于AT0的符合预设的公差带。可以理解的是，可使用机器人和机器控制计算机来使这个过程自动化。
[0046]在等离子蚀刻室中，可基于连接到静电卡盘电极的电压探针测量来调整偏置RF功率。电压测量中的误差会影响该蚀刻工艺。此外，电极相对于晶片的结构外形(topography)的变化会导致局部鞘电位的变化，并因此还导致蚀刻工艺性能的变化。在等离子反应器中，可以认为ESC包括电容电路的一部分，其中该等离子是第一导体，该ESC的绝缘层是电介质，以及ESC的导电体是第二导体。一种优选实施方式包括对ESC的台面结构的局部修改以获得纵贯该晶片表面更均一的蚀刻条件。局部修改是对台面高度的调整以控制电容。另一个优选实施方式包括ESC的台面结构的初始制造，以获得纵贯该晶片表面均一的蚀刻条件。
[0047]电容探针优选地用在ESC上以测量在探针头和导电体之间的电容。可使用具有+/-1pF或更好的足够的精确度的电容计,如可从位于Freehold, NJ的Testextra LLC,得到的Protek CMllO0该测量计与探针一起使用，探针优选地具有I "的直径，并且包括金属圆柱体，该圆柱体具有从顶部延伸出的塑料柄。使用电容探针，在ESC上预先选取的点进行测量。优选地，该预先选取的点来自规则的网格图案，用于确定电容分布，即纵贯该卡盘的电容分布。假设在该测量中包括多个台面，该台面阵列的高的和低的区域将导致测得电容读数的不同。
[0048]示例 2:
[0049]该示例是用于台面的初始制造，其中在台面制造之前(即，当绝缘层的表面是平面时)进行初始电容测量。通过从没有台面的区域去除材料来制造台面。变成台面区域的区域保持为非接触，并且提供高区域，其上支撑该晶片。按照一种方法确定深度，其中该台面分布密度是已知的(由上面的讨论提供)，并且台面正要被，还没有被在某个高度加工。假设台面面积相对于Ap小，我们写出仅与低区域有关的电容方程。将记号Cg用于由间隙导致的电容(当台面形成时在台面之间的区域)，以及将Ci用于在该间隙下的绝缘层的电容，然后目标电容Ct(即，在具有需要台面高度的台面之间的区域的电容)可以表示为
[0050]I/Ct = l/Cg+1/Ci (5)
[0051]由C = e A/d:
[0052]e 0Ap/Ct = d+dj e j (6)
[0053]其中，e i是绝缘层的介电常数，d,是在该间隙下面的绝缘体的厚度，以及dg是该间隙的高度。在该步骤的开始，测量电容而该表面是平的，所以测得的电容Cm由下式给出:
[0054]Cm = e ClAp e J (dg+di) (7)
[0055]为dg求解方程6和7，得到:[0056]dg = e0Ap[(l/CT-l/Cm)/(l-l/ei)] (8)
[0057]由此，在台面于制造之前不存在的情况下，方程8提供了由确定Cm所获得的测量区域内需要的台面高度。沿着每个Ct的x-y坐标为多个测量位置所确定的一组Ct可用来确定目标电容分布。另外，沿每个dg的x-y坐标为多个测量位置所确定的一组dg确定目标台面结构的高度部分。
[0058]然后可在该卡盘上执行机械制造以获得纵贯该卡盘的需要的电容分布。优选地，其后，通过去除将变成围绕该台面的低的区域内的材料至足够将局部Cm变为Ct的深度而在该测量位置内形成台面。材料去除的深度优选地为5 y m到40 y m,并且更优选地从5 y m到20 u mo这可以通过使用任何用于坐标控制材料去除的已知技术来方便地完成,其中通过例如特形铣、激光加工或者喷砂处理来完成去除，并且通过使用X-Y工作台实现坐标控制。对于每个探针测量位置重复该加工工艺。
[0059]这些测量区域可以重叠或者分开一定距离。在测量区域之间的区域可以制造至插值深度或者至逐渐过渡深度，从而使深度没有突然的变化发生，因此电容也没有突然的变化发生。可通过例如线性地改变两个不同深度之间的深度来进行插值。通常，如果位置之间的深度过渡过于突然，就需要更精细的测量网格和/或小的探针直径。通过允许省略一些测量位置，或者通过以不规则图案进行测量，可以获得恰当的读数。
[0060]因此，确定(18所需的全部因素都已经确定。基于上面的讨论，包含了初始制造该ESC的台面高度以减小纵贯设在卡盘上的晶片的电容变化的工艺的优选实施方式包括下面步骤:
[0061]1.恰好在台面制造之前制造ESC。
[0062]2.在预先定义的测量网格上使用合适的探针来测量从该表面到该导电体的电容，以确定Cm组。
[0063]3.确定预先定义的目标电容CT。
[0064]4.使用方程8确定dg组，在每个测量位置的目标深度。
[0065]5.通过机加工在每个位置形成台面。
[0066]6.以连续的方式调整加工处理以在位置之间逐渐过渡，以获得需要的局部台面高度。
[0067]示例 3:
[0068]在台面已经存在于卡盘上的情况中，需要调整台面高度以实现需要的电容分布。在一个实施方式中，选择Ct，从而目标电容分布纵贯该卡盘是均一的。为了最有效地实现最终均一的电容，确定材料去除和电容之间的关系是有用的。根据上面的方程6，低区域导致的电容由e//(dg+di/e D给出。由于(Ii与dg的和为常数，电容可重写为SiStlAp/[dg( e厂1)+h],其中h = di+dg。对于介电材料，e i大于I,所以e厂1是正的。由此可以看出间隙深度的增加会导致电容的减小。因此，在该优选实施方式中，其中仅去除材料，则仅减少电容。所以，在这个例子中Ct的选择优选地等于或者小于所有选取位置的最小的测得电容。
[0069]然后，可对卡盘进行机械修正以获得期望的纵贯该卡盘的电容分布。优选地，其后，通过将该台面附近的材料加深至足以将局部Cm变为Ct深度来调整该测量位置内的台面。这可以使用已知的用于坐标控制的材料去除的技术来方便地实现，其中通过例如特形铣、激光加工或者喷砂完成去除，以及坐标控制通过使用X-Y工作台来完成。为每个探针测
量位置重复该加工工艺。
[0070]这些测量区可以覆盖或者可以分开一定距离。在测量区之间的区域可以调整至插值深度或者至逐渐过渡的深度，从而深度没有突然的变化，因此电容没有突然的变化。可通过例如线性地改变两个不同深度之间的深度来产生插值。通常，如果位置之间的深度过渡过于突然，就需要更精细的测量网格和/或小的探针直径。通过允许省略一些测量位置，或者通过以不规则图案进行测量可以获得恰当的读数。
[0071]基于上面的讨论，包含调节ESC的台面高度以减少纵贯设在卡盘上的晶片的电容变化的工艺的优选实施方式包括下面步骤:
[0072]1.在预先定义的测量网格上使用合适的探针测量从该表面到导电体的电容。
[0073]2.确定预先定义的目标电容CT。
[0074]3.确定对于每个网格位置是否需要增加或者减少深度。
[0075]4.在每个位置通过机加工调整台面高度，从而使Cni接近CT。
[0076]5.根据需要重复该过程直到所有位置在预期的Ct公差内。
[0077]6.以连续的方式调整机加工处理，以在位置之间平滑地过渡，从而获得期望的台面闻度。
[0078]利用上述的方法，为了实现获得目标热传导系数或电容分布的目的，可以提供对静电卡盘电器和热属性的定制。
[0079]关于优选的实施方式描述了当前的实施方式。然而，对于本领域的技术人员非常显而易见的是可以将本发明实现为不同于上面描述的具体形式而不背离该实施方式的精神。优选的实施方式是说明性的而不应当以任何方式认为是限制性的。该实施方式的范围由所附权利要求而不是之前的描述给出，并且这里包含了落入这些权利要求的范围内的所有的变化和等同方式。
【权利要求】
1.一种通过如下方法制造的静电卡盘: 在该静电卡盘的绝缘层的暴露表面上的多个位置进行多个局部测量； 利用该测量确定该目标台面结构； 在该绝缘层的暴露表面内制造台面图案以便该台面高度对应于该目标台面结构。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构通过目标热传递系数分布确定。
3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构通过在一个或多个位置减小台面接触面积来获得。
4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该测量使用热通量探针进行。
5.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构由目标电容分布确定。
6.根据权利要求5所述的静电卡盘，其中该目标电容分布通过增加台面结构的高度来获得。
7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该测量使用电容探针进行。
8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该绝缘层的表面包括台面图案，该方法进一步包括去除绝缘材料以获得对应于该目标台面结构的台面接触面积。`
9.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中该绝缘层的表面包括台面图案，并且至少I个、至少3个、至少5个或者至少10个台面包括在该热通量探针测量中。
10.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构包括的台面的横截面形状为椭圆形、环形和多边形。
11.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构包括横截面最大尺寸为大约0.1mm至大约IOmm的台面。
12.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该目标台面结构包括在台面之间大约0.5mm到大约5mm的间距。
13.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该测量在设置成网格图案的多个位置进行。
14.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中该静电卡盘包括适于与温度控制单元相配合以控制该卡盘温度的流体通道。
15.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中该卡盘的绝缘层小于5mm厚。
16.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中该热通量探针向该绝缘体表面施加IOTorr到IOOTorr的力。
17.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中该多个测量在真空室中进行，该真空室回填有2Torr到200Torr压力的氦气。
18.根据权利要求17所述的静电卡盘，其中通过数控定位设备移动该探针，从而获得该卡盘表面的热传递系数分布。
19.根据权利要求3所述的静电卡盘，其中通过特形铣、激光加工和/或喷砂处理来制造该目标台面结构。
20.根据权利要求1所述的静电卡盘，进一步包括通过特形铣、激光加工和/或喷砂定制现存的台面图案以对应于目标台面结构。
21.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中在该绝缘层暴露表面中的测量区域之间的区域的深度逐渐过渡。
22.根据权利要求7所述的静电卡盘，其中该绝缘层的表面包括台面图案，并且至少I个、至少3个、至少5个或者至少10个台面包括在该电容探针测量中。
23.根据权利要求3所述的静电卡盘，其中该卡盘位于等离子处理室的内部内。
24.使用权利要求1的静电卡盘处理半导体晶片的方法，包括在该卡盘上夹紧该半导体晶片以及等离子处理该半导体晶片。
25.一种探针，其包括加热器、热通量传感器和硅片，其中该探针的横截面积的近似最大尺寸为 0.5"、1.0"、`1.5"或者 2.0"。
【文档编号】H01L21/687GK103531518SQ201310362270
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2006年11月1日 优先权日:2005年11月30日
【发明者】罗伯特·斯蒂格 申请人:朗姆研究公司