CN102105253A - 高温静电卡盘和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种为高温减压处理所构造的静电卡盘。静电卡盘包括具有静电夹紧电极和可选加热元件的卡盘主体，和具有传热表面的散热器主体，所述传热表面被布置为与卡盘主体的内表面呈密切关系，其中静电夹紧电极被构造为将衬底夹紧在卡盘主体的外表面上，并且其中由于内表面和传热表面的密切关系，散热器主体被构造为从卡盘主体移除热量。静电卡盘还包括构造为支撑卡盘主体和散热器主体的平台组件，和膨胀接头，所述膨胀接头设置在卡盘主体和平台组件之间，并且被构造为在适应卡盘主体和平台组件的差异热膨胀的同时将卡盘主体密封连接到平台组件。

Description

高温静电卡盘和使用方法
技术领域
本发明涉及静电卡盘和操作方法，更具体的，涉及高温静电卡盘和操作方法。
背景技术
半导体制造和处理中众所周知的，各种过程(包括例如蚀刻和沉积过程)显著依赖于衬底的温度。为此，控制衬底的温度和可控制的调整衬底的温度的能力变成半导体处理系统的基本要求。衬底的温度由很多过程所确定，所述过程包括但不限于衬底与等离子体的相互作用、化学过程等，以及与周围环境的辐射和/或传导热交换。向衬底支架的上表面提供合适的温度可以用于控制衬底的温度。
发明内容
本发明涉及静电卡盘和操作方法，更具体的，涉及高温静电卡盘和操作方法。
根据一个实施例，描述了为高温减压处理所构造的静电卡盘。静电卡盘包括具有静电夹紧电极和可选加热元件的卡盘主体，和具有传热表面的散热器主体，所述传热表面被布置为与卡盘主体的内表面呈密切关系，其中静电夹紧电极被构造为将衬底夹紧在卡盘主体的外表面上，并且其中由于内表面和传热表面的密切关系，散热器主体被构造为从卡盘主体移除热量。静电卡盘还包括构造为支撑卡盘主体和散热器主体的平台组件，和膨胀接头，所述膨胀接头设置在卡盘主体和平台组件之间，并且被构造为在适应卡盘主体和平台组件的差异热膨胀的同时将卡盘主体密封连接到平台组件。
根据另一实施例，描述了操作高温静电卡盘的方法，其包括：准备用于衬底处理系统的静电卡盘，所述静电卡盘包括卡盘主体、散热器主体、构造为支撑卡盘主体和散热器主体的平台组件、和膨胀接头，所述膨胀接头设置在卡盘主体和平台组件之间，并且构造为在适应卡盘主体和平台组件的差异热膨胀的同时将卡盘主体密封连接到平台组件；将衬底放置在卡盘主体的外表面上；通过将电压耦合到形成于卡盘主体中的静电夹紧电极，将衬底夹紧到卡盘主体的外表面；通过将功率耦合到形成于卡盘主体中的一个或多个加热元件，使衬底的温度升高；和通过将散热器主体维持在低于衬底的温度的散热器温度、并且将散热器主体的传热表面与关系密切的卡盘主体的内表面分开，控制所述衬底的所述温度。
附图说明
在附图中：
图1表示根据实施例的衬底处理系统的方块图；
图2表示根据实施例的衬底支架的示意截面图；
图3表示根据实施例的衬底支架的分解示意截面图；
图4表示根据另一实施例的衬底支架的分解示意截面图；
图5A和5B示出了根据另一实施例的衬底支架的截面图；
图6表示根据实施例的接触组件的截面图；和
图7示出了根据实施例的高温静电卡盘的操作方法。
具体实施方式
在下面的描述中，为了进行说明而非加以限制，给出了具体细节，例如衬底处理系统的衬底支架的具体几何形状和对各种组件和过程的描述。但是，应当理解，可以在与这些具体细节不同的其他实施例中实施本发明。
尽管如此，应当理解，尽管说明了总体构思的创造特性，但是说明书中包含了同样具有创造特性的特征。
根据本发明的实施例，图1中示出了衬底处理系统1，其包括处理工具10，所述处理工具10具有衬底支架20和支撑在衬底支架20上的衬底25。衬底支架20被构造成提供用于调节衬底温度的温度控制元件。此外，为了确保均匀或非均匀的衬底温度，可以在空间中布置温度控制元件。控制器55连接到处理工具10和衬底支架20，并且如将在下面进一步讨论的，控制器55被构造为监视、调整和控制衬底温度。
在图1中所示的示例性实施例中，衬底处理系统1可以包括沉积系统。例如，沉积系统可以使用气相沉积处理，例如化学气相沉积(CVD)处理、等离子增强CVD(PECVD)处理、原子层沉积(ALD)处理、等离子体增强ALD(PEALD)处理、物理气相沉积(PVD)处理、或离子化PVD(iPVD)处理。可选的，衬底处理系统1可以包括蚀刻室。例如，蚀刻室可以使用干法等离子体蚀刻，或者可选的，使用干法非等离子体蚀刻。可选的，衬底处理系统1包括光阻剂涂覆室，例如可以用于涂覆后烘烤(PAB)或曝光后烘烤(PEB)等的光阻剂旋涂系统中的加热/冷却模块；光阻剂图案化室，例如光刻系统；电介质涂覆室，例如旋涂玻璃(SOG)或旋涂电介质(SOD)系统；或快速热处理(RTP)室，例如用于退火的RTP系统。
现在参考图2，根据实施例描述了为衬底的高温减压处理所构造的静电卡盘100。静电卡盘100包括卡盘主体110，其具有静电夹紧电极118和可选加热元件116；和散热器主体120，其包括传热表面124，所述传热表面124被布置为与卡盘主体110的内表面114呈密切关系，而且热耦合到卡盘主体110的内表面114。静电夹紧电极118被构造为将衬底(未示出)夹紧在卡盘主体110的外表面112上。此外，散热器主体120被构造为通过由内表面114和传热表面124非常靠近而产生的间隙126将热量从卡盘主体110排出。
此外，静电卡盘100包括平台组件130，所述平台组件130被构造为支撑卡盘主体110和散热器主体120。此外，膨胀接头140设置在卡盘主体110和平台组件130之间，并且被构造为在适应卡盘主体110和平台组件130的差异热膨胀的同时将卡盘主体110密封连接到平台组件130。
膨胀接头140可以包括具有热膨胀系数为与卡盘主体110相关的第一热膨胀系数和与平台组件130相关的第二热膨胀系数的中间值的材料。例如，膨胀接头140可以由Ni-Co-Fe合金所制造，例如KOVAR。
如图2所示，膨胀接头140可以包括薄环，所述薄环具有构造为连接到卡盘主体110的第一端144和构造为连接到平台组件130的第二端146。薄环的第一端144可以通过铜焊接头142铜焊到卡盘主体110。此外，薄环的第二端146可以通过焊接接头143焊接到安装法兰148，其中安装法兰148被构造为通过密封件132密封紧固到平台组件130。例如，密封件132可以包括弹性密封件或金属衬垫密封件。
卡盘主体110可以由金属材料或非金属材料所制造。卡盘主体110可以由非导电材料所制造，例如陶瓷。卡盘主体110可以由非导电并且还显示出相对高的热导率的材料所制造。例如，卡盘主体110可以由氧化铝或优选为氮化铝所制造。但是，可以使用其他材料。
根据实施例，静电夹紧电极118嵌入在卡盘主体110中。静电夹紧电极118可以位于两个陶瓷件之间，所述两个陶瓷件烧结在一起以形成整体件。可选的，在静电夹紧电极118上热喷涂陶瓷层之后，静电夹紧电极118可以被热喷涂在陶瓷件上。之后，喷涂的陶瓷层可以被平坦化以形成平坦外表面。使用相同的技术，其他电极或金属层可以插入在卡盘主体110中。例如，一个或多个可选加热元件116可以插入在陶瓷层之间，并且通过上述烧结或喷涂技术而形成。一个或多个可选加热元件116和静电夹紧电极118可以位于相同的平面或不同的平面，并且可以实现为不同的电极或实现为相同的物理电极。
静电夹紧电极118可以包括嵌入卡盘主体110中的一个或多个夹紧电极。静电夹紧电极118可以被构造为通过电气连接线连接到高压(HV)直流(DC)电源(未示出)的单极或双极电极。这样的夹紧装置的设计和实现对静电夹紧系统领域的技术人员来说是众所周知的。
一个或多个可选加热元件116可以包括加热流体通道、电阻加热元件或被加偏压的热电元件中的至少一个，以向晶片传热。优选的，一个或多个可选加热元件116包括连接到电源(例如DC或交流(AC)电源)的电阻加热元件。
此外，一个或多个可选加热元件116可以包括含钨、镍铬合金、铝铁合金、氮化铝等的灯丝。制造电阻加热元件的可商购的材料的示例包括由Bethel，CT的Kanthal Corporation所制造的注册商标名为Kanthal、Nikrothal、Akrothal的金属合金。Kanthal系列包括铁素体合金(FeCrAl)，Nikrothal系列包括奥氏体合金(NiCr、NiCrFe)。作为示例，一个或多个可选加热元件116可以包括位于衬底的大致中心区域的第一加热元件和位于衬底的大致边缘区域的第二加热元件。
可以构造并布置加热元件控制元件(未示出)来控制一个或多个可选加热元件116、卡盘主体110、或衬底、或上述各项中两项或多项的任意组合的温度。加热元件控制元件可以包括一个或多个温度传感器，并且包括控制器，所述控制器被构造为与电源交换信息，以执行监视、调整或控制一个或多个可选加热元件116、卡盘主体110、或衬底、或上述各项中两项或多项的任意组合的温度中的至少一项。加热元件控制元件被构造为提供对每个加热元件独立的或非独立的控制。加热元件控制元件可以连接到控制系统，并且可以被构造为与控制系统交换信息。
散热器主体120可以由金属材料或非金属材料所制造。例如，散热器主体120可以由铝所制造。此外，例如，散热器主体120可以由具有相对高的热导率的材料所制造，以使散热器主体120的温度可以维持在相对稳定的温度。散热器主体120的温度优选由一个或多个温度控制元件122(例如冷却元件)来主动控制。但是，例如，散热器主体120可以通过使用散热片来提供被动冷却，以促进由于增加的表面积而产生的与周围环境的增强的自由对流。
一个或多个温度控制元件122可以被构造为加热和/或冷却散热器主体120。例如，散热器主体120可以包括一个或多个流体通道，传热流体的再循环液流流经所述流体通道。当冷却时，传热流体的液流从散热器主体120接收热量并且将热量传输到热交换器系统(未示出)。可选的，当加热时，传热流体的液流从热交换器接收热量并且将热量传输到散热器主体120。传热流体可以包括水、Fluorinert、Galden HT-135等。在其他实施例中，温度控制元件122可以包括电阻加热元件或热电加热器/冷却器。
可以构造和布置流体热控制元件(未示出)来控制传热流体的温度。流体热控制元件可以包括流体存储槽、泵、加热器、冷却器、和流体温度传感器。此外，流体热控制元件可以包括一个或多个温度传感器，并且可以包括控制器，所述控制器被构造为执行监视、调整或控制传热流体和/或散热器主体120的温度中的至少一项。流体热控制元件可以连接到控制系统，并且可以被构造为与控制系统交换信息。
平台组件130还可以包括在此穿过的一个或多个通路134，以允许将电源连接到卡盘主体110的一个或多个可选加热元件116、将电源连接到静电夹紧电极118、将传热气体气动连接到衬底(未示出)的背部等。
例如，平台组件130可以由导电导热材料制成，例如铝、不锈钢、镍等。
此外，静电卡盘100可以包括背部气体供应系统(未示出)以用于通过至少一个气体供应管线、和多个孔与通道(未示出)中的至少一个将传热气体(例如包括氦、氩、氙、氪的惰性气体、处理气体、或包括氧、氮、或氢的其他气体)提供到衬底的背部。例如，背部气体供应系统可以是多区供应系统，例如两区(中心/边缘)系统或三区(中心/半径中点/边缘)，其中背部压力可以在径向上从中心到边缘改变。此外，背部气体供应系统可以连接到控制系统，并且可以被构造为与控制系统交换信息。
除了将传热气体供应到衬底的背部之外，可以裁剪卡盘主体110的外表面112，以进一步影响衬底和卡盘主体110之间的热传输。外表面112可以包括微观粗糙度元素(例如，由例如平均粗糙度Ra所表征的表面光洁度)、或宏观粗糙度元素(例如，外表面112中所制造的通道、凹坑、突起、柱状物等)、或者两者的组合。此外，尺寸、形状、或表面密度、或上述各项中两项或多项的任意组合可以沿着卡盘主体110的外表面112改变。题为“Method and apparatus for transferring heat from a substrate to a chuck”的美国专利No.7017652中提供了关于表面粗糙度热传输的效果的另外的细节；该专利的全部内容通过引用整体结合于此。
此外，静电卡盘100可以包括连接到温度监视系统(未示出)的一个或多个温度传感器(未示出)。一个或多个传感器可以被构造为测量衬底的温度，或者一个或多个传感器可以被构造为测量卡盘主体110的温度，或者一个或多个传感器可以被构造为测量散热器主体120的温度，或者一个或多个传感器可以被构造为测量上述各项中两项或多项的任意组合。例如，一个或多个温度传感器可以放置成在卡盘主体110的下表面处测量温度，或者放置成测量衬底底部的温度。
温度传感器可以包括光纤温度计、光学高温计、带边温度测量系统(如2002年6月2日递交的未决美国专利申请10/168544中所描述的，该专利申请的全部内容通过引用整体结合于此)、或热电偶(例如K型热电偶)。光学温度计的示例包括：可从Advanced Energies，Inc.商购的产品编号为OR2000F的光纤温度计；可从Luxtron Corporation商购的产品编号为M600的光纤温度计；或可从Takaoka Electric Mfg.商购的产品编号为FT-1420的光纤温度计。
温度监视系统可以将传感器信息提供给控制系统，以在处理前、处理过程中或处理后调整加热元件、冷却元件、背部气体供应系统、或用于静电夹紧的HV DC电源中的至少一个。
控制系统可以包括微处理器、存储器、和数字I/O口(可能包括D/A和/或A/D转换器)，所述数字I/O口能够产生足以通信并激活静电卡盘100的输入以及监视静电卡盘100的输出的控制电压。控制系统可以连接到加热元件控制元件、流体热控制元件、HV DC电源、背部气体供应系统、和温度监视系统，并与上述系统交换信息。使用存储在存储器中的程序来根据所存储的工艺流程与衬底支架的前述组件相互作用。
控制系统还可以实现为通用计算机、处理器、数字信号处理器等，这使得衬底支架响应于执行计算机可读介质中所包含的一个或多个指令的一个或多个序列的控制系统，来执行本发明的一部分或全部处理步骤。计算机可读介质或存储器被构造为保存根据本发明的教导编程的指令，并且可以包括数据结构、表、记录、或在此描述的其他数据。计算机可读介质的示例是光盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、快闪EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM、或任何其他磁介质、光盘(例如，CD-ROM)、或任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、或具有多孔图案的物理介质、载波、或计算机可读的任何其他介质。
控制系统可以相对于静电卡盘100本地放置，或者其可以通过互联网或内联网相对于静电卡盘100远程放置。因此，控制系统可以使用直接连接、内联网、或互联网中的至少一种与静电卡盘100交换数据。控制系统可以在客户站点(例如，器件生产商等)处连接到内联网，或者在供应商站点(例如，设备制造商)处连接到内联网。此外，另一计算机(例如，控制器、服务器等)可以访问控制系统以通过直接连接、内联网、或互联网中的至少一种交换数据。
可选的，静电卡盘100可以包括RF电极，RF功率通过RF电极耦合到衬底上方的处理区域中的等离子体。例如，RF电极可以包括静电夹紧电极118。但是，RF电极可以独立于静电夹紧电极118。此外，例如，通过将RF功率从RF发生器经过阻抗匹配网络传送到静电卡盘100，可以以RF电压对静电夹紧电极118加偏压。RF偏压可以用于加热电子以形成并维持等离子体，或者对衬底加偏压以控制入射到衬底上的离子能量，或两者兼有。在此构造中，系统可以作为反应离子蚀刻(RIE)反应器，其中腔室和上部气体入射电极用作接地表面。RF偏压的通常频率的范围可以从1MHz到100MHz，优选是13.56MHz。
可选的，RF功率可以以多个频率施加到衬底支架电极。此外，阻抗匹配网络可以用于通过使反射功率减至最小来使RF功率到处理室中的等离子体的传输增至最大。可以使用各种匹配网络技术(例如，L型、pi型、T型等)和自动控制方法。
仍然参考图2，静电卡盘100还可以包括聚焦环150、第一绝缘环152和第二绝缘环154。此外，静电卡盘100还可以包括抬升销组件(未示出)，所述抬升销组件被构造为将衬底抬升至卡盘主体110的外表面112和从卡盘主体110的外表面112抬升衬底。
现在参考图3，示出了静电卡盘的分解截面图。静电卡盘包括卡盘主体210和散热器主体220。图3还示出了与卡盘主体210接触的可选传热构件240，以使间隙226将散热器主体220上的传热表面221与可选传热构件240上的内表面241分开。可选的，传热构件240可以省略。根据关系式Q＝hAΔT通过间隙226在内表面241和传热表面221之间交换热量(以瓦特W计量)，其中h是通过间隙226的热流的传热系数，A表示交换热量的内表面241和传热表面221的表面积，ΔT是传热构件240和散热器主体220之间的温度差。为了提高热传输Q，间隙226的厚度可以降低和/或表面积A可以增大。
现在参考图4，示出了静电卡盘的分解截面图。静电卡盘包括卡盘主体310和散热器主体320。图4还示出了与卡盘主体310接触的可选传热构件340，以使间隙326将散热器主体320上的传热表面321与可选传热构件340上的内表面341分开。可选的，传热构件340可以省略。卡盘主体310的内表面341或散热器构件340包括从内表面341向外延伸的第一阵列突起342。此外，散热器主体320的传热表面321包括从传热表面321向外延伸的第二阵列突起322。第一阵列突起342被构造为与第二阵列突起322相互交错并且两者之间没有接触，以增加可以散热的表面之间的表面积。
例如，如图5A和5B所示，第一阵列突起342’(例如，与上述传热构件或卡盘主体相对应)可以包括第一阵列的一个或多个同心散热片342A、342B、342C，第二阵列突起322’(例如，与上述散热器主体相对应)可以包括第二阵列的一个或多个同心散热片322A、322B、322C。第一阵列的一个或多个同心散热片342A、342B、342C中的每个同心散热片和第二阵列的一个或多个同心散热片322A、322B、322C中的每个同心散热片可以由内径(ri)和外径(ro)所限定。
此外，例如，第一阵列的一个或多个同心散热片342A、342B、342C中的每个同心散热片和第二阵列的一个或多个同心散热片322A、322B、322C中的每个同心散热片可以被分隔开以适应卡盘主体和散热器主体之间的热膨胀的差。例如，第一阵列突起342’中的每个同心散热片的内径(ri)与第二阵列突起322’中的每个同心散热片的外径(ro)的径向间距可以比第一阵列突起342’中的每个同心散热片的外径与第二阵列突起322’中的每个同心散热片的内径的间距更紧密。例如，图5A中所示的初始间距可以与室温相对应。如图5B所示，当卡盘主体的温度升高到高于初始温度(即，室温)时，卡盘主体以比(更低温度的)散热器主体更大的径向距离膨胀。一旦卡盘主体达到设计温度，最终半径(ri’和ro’)使得第一阵列突起342’和第二阵列突起322’在径向上基本相等的隔开。
现在参考图6，示出了静电卡盘的分解截面图。静电卡盘包括卡盘主体410和散热器主体420。如图6所示，卡盘主体410可以包括与卡盘主体410接触的传热构件440，以使间隙426将散热器主体420上的传热表面421与传热构件440的内表面441分开。传热构件440可以通过包括紧固件在内的通常的装置连接到卡盘主体410。可选的，使用接触组件450使传热构件440按压卡盘主体410。
如图6所示，接触组件450可以包括弹簧组件451。弹簧组件451包括内杆构件460，所述内杆构件460具有构造为接触传热构件440的第一端462和与第一端462相对的第二端464。此外，弹簧组件451包括杯状构件470，所述杯状构件470关于内杆构件460同心，并且具有带有边沿474的边沿端472和构造为容纳内杆构件460的第二端464的末端476。此外，弹簧组件451包括弹簧480，弹簧480设置在杯状构件470上的边沿474和散热器主体420上的支撑表面425之间。当卡盘主体410、传热构件440和散热器主体420被构造并布置成使得弹簧480被压缩时，弹簧弹力施加到传热构件440以使传热构件440按压卡盘主体410。结果，提高了卡盘主体410和传热构件440之间的界面412处的机械接触。
接触组件450可以设计成向在卡盘主体410和散热器主体420之间通过接触组件450的热流提供适当的热阻。此外，接触组件450可以设计成使得弹簧480可以保持相对冷。例如，如图6所示，杯状构件470的下部477设置成非常靠近散热器主体420。由于非常靠近，优选传热路径包括从卡盘主体410通过内杆构件460并通过杯状构件470的下部477到达散热器主体420的热流(与从卡盘主体410通过内杆构件460到达杯状构件470的下部477、向上通过杯状构件470到达边沿端472、并通过弹簧480到达散热器主体420的路径相对)。结果，可以避免弹簧480中温度过高的可能性。
此外，内杆构件460可以包括热阻材料(即，低热导率)，以减少或防止传热构件440或卡盘主体410上的“冷”点，并限制从卡盘主体410的传热构件440通过接触组件450到达散热器主体420的热传递(例如，内杆构件460可以沿着其长度保持相对大的温度差)。作为示例，内杆构件460可以由氧化锆所制造，弹簧480和杯状构件470可以由不锈钢所制造。
接触组件450可以设计成在卡盘主体410和传热构件440之间提供特定的接触热阻(TCR)(即，相当于传热系数h的倒数)。TCR可以由多种变量所影响，其包括但不限于卡盘主体410的材料成分、传热构件440的材料成分、卡盘主体410的接触表面特性(例如，表面光洁度)、传热构件410的接触表面特性(例如，表面光洁度)、卡盘主体410和传热构件440之间的气体环境(例如，气体成分、压力等)、由一个或多个接触组件450所提供的夹紧压力(例如，夹紧压力可以由接触组件450的数量、每个接触组件450的弹簧弹力等所影响)。
此外，卡盘主体410和传热构件440之间的TCR可以影响衬底的温度均匀性(例如，沿着衬底的中心到边缘的温度差)。作为示例，卡盘主体410和传热构件440之间的TCR可以是约0.001K-m2/W或更大。可选的，例如，卡盘主体410和传热构件440之间的TCR可以是约0.002K-m2/W或更大。可选的，例如，卡盘主体410和传热构件440之间的TCR可以是约0.01K-m2/W或更大。
随着TCR增大，卡盘主体410的中心和边缘之间的温度不均匀性减小了。此外，随着TCR增大，在卡盘主体410和散热器主体420之间通过间隙426的传热比例(fraction)增大。因此，可以选择和/或调整TCR以实现衬底上的目标温度均匀性。
通过在卡盘主体410和传热构件440之间设置传热材料可以进一步提高热接触。例如，传热材料可以包括石墨浸渍聚合物。
现在参考图7，根据另一实施例显示出描述处理系统中的静电卡盘衬底支架上的衬底的温度的控制方法600的流程图。例如，温度控制方案可以适合于具有诸如图2到6中所示的任意一个的静电卡盘的处理系统中的处理的多个工艺步骤。方法600开始于610，准备用于衬底处理系统的静电卡盘，其中静电卡盘包括卡盘主体、散热器主体、构造为支撑卡盘主体和散热器主体的平台组件、和膨胀接头，所述膨胀接头设置在卡盘主体和平台组件之间，并且在适应卡盘主体和平台组件的差异热膨胀的同时将卡盘主体密封连接到平台组件。
在620中，衬底被放置在静电卡盘上。
在630中，通过将电压耦合到形成于卡盘主体中的静电夹紧电极，将衬底夹紧到卡盘主体的外表面。
在640中，通过将功率耦合到形成于卡盘主体中的一个或多个加热元件，使衬底的温度升高。
一旦使衬底的温度升高，就可以将衬底夹紧到卡盘主体。通过这样做，可以使衬底消除通过在加热衬底之后夹紧衬底所施加的任何不希望的应力。但是，在可选实施例中，衬底可以被夹紧，然后被加热。
在650中，通过将散热器主体维持在低于衬底的温度的散热器温度，并且将散热器主体的传热表面布置为与卡盘主体的内表面呈密切关系，来控制衬底的温度。例如，衬底的温度可以控制在高达约450摄氏度的温度。可选的，例如，衬底的温度可以控制在高达约400摄氏度的温度。可选的，例如，衬底的温度可以控制在高达约300摄氏度的温度。可选的，例如，衬底的温度可以控制在高达约200摄氏度的温度。可选的，例如，衬底的温度可以控制在高达约100摄氏度的温度。
此外，可以控制衬底的温度均匀性。例如，温度均匀性(％)(Tunif＝[(Tmax-Tmin)/Taverage]×100％)可以小于或等于约1％。可选的，温度均匀性可以小于或等于约5％。可选的，温度均匀性可以小于或等于约10％。可选的，温度均匀性可以小于或等于约25％。此外，例如，可以调整和/或控制中心到边缘的温度差。
因此，衬底可以被解除卡紧(或解除夹紧)、冷却、然后从卡盘主体移除。可以在使衬底的温度升高的同时执行使衬底解除卡紧。通过这样做，可以使衬底消除通过在使衬底解除卡紧之后冷却衬底所施加的任何不希望的应力。但是，在可选实施例中，衬底可以被夹紧，然后被加热。
尽管只在上面详细描述了本发明的一些实施例，本领域技术人员将很容易理解在不本质上脱离本发明的创造性教导和优点的情况下，实施例中可能存在很多修改。因此，所有这样的修改都应当包含在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种构造用于衬底处理的静电卡盘，其包括：
卡盘主体，其包括静电夹紧电极和可选加热元件，其中所述静电夹紧电极被构造为将衬底夹紧在所述卡盘主体的外表面上；
散热器主体，其包括传热表面，所述传热表面被布置与所述卡盘主体的内表面呈密切关系，其中由于所述内表面与所述传热表面的密切关系，所述散热器主体用于从所述卡盘主体移除热量；
平台组件，其被构造为支撑所述卡盘主体和所述散热器主体；和
膨胀接头，其设置在所述卡盘主体和所述平台组件之间，并且被构造为在适应所述卡盘主体和所述平台组件的差异热膨胀的同时将所述卡盘主体密封连接到所述平台组件。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述膨胀接头包括Ni-Co-Fe合金。
3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述卡盘主体包括金属材料、或陶瓷材料、或两者皆有。
4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述膨胀接头包括薄环，所述薄环具有构造为连接到所述卡盘主体的第一端和构造为连接到所述平台组件的第二端。
5.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中所述薄环的所述第一端被铜焊到所述卡盘主体。
6.根据权利要求4所述的静电卡盘，其中所述薄环的所述第二端被焊接到安装法兰，并且其中所述安装法兰被构造为密封紧固到所述平台组件。
7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述膨胀接头由具有热膨胀系数为所述卡盘主体的热膨胀系数与所述平台组件的热膨胀系数的中间值的材料组成。
8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述散热器主体包括一个或多个流体通道，传热流体从所述一个或多个流体通道中的每一个的入口流经所述一个或多个流体通道到达所述一个或多个流体通道的出口。
9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述可选加热元件包括电阻电热元件。
10.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中：
所述卡盘主体的所述内表面包括从所述内表面向外延伸的第一阵列突起，所述散热器主体的所述传热表面包括从所述传热表面向外延伸的第二阵列突起，所述第一阵列突起被构造为与所述第二阵列突起相互交错并且两者之间没有接触。
11.根据权利要求10所述的静电卡盘，其中所述第一阵列突起包括第一阵列的一个或多个同心散热片，并且其中所述第二阵列突起包括第二阵列的一个或多个同心散热片。
12.根据权利要求11所述的静电卡盘，其中所述第一阵列的一个或多个同心散热片中的每个同心散热片和所述第二阵列的一个或多个同心散热片中的每个同心散热片被布置，以适应所述卡盘主体和所述散热器主体之间的热膨胀的差异。
13.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述卡盘主体包括陶瓷主体和传热构件，所述传热构件按压所述陶瓷主体，并且其中所述传热构件提供所述内表面，所述内表面与所述散热器主体的所述传热表面关系密切。
14.根据权利要求13所述的静电卡盘，其中使用设置在所述传热构件与所述散热器主体之间的弹簧组件，使所述传热构件按压所述卡盘主体的所述陶瓷主体。
15.根据权利要求13所述的静电卡盘，其中传热材料设置在所述陶瓷主体和所述传热构件之间。
16.根据权利要求15所述的静电卡盘，其中所述传热材料包括石墨浸渍聚合物。
17.根据权利要求14所述的静电卡盘，其中所述弹簧组件包括：
内杆构件，其具有构造为接触所述传热构件的第一端和与所述第一端相对的第二端；
杯状构件，其与所述内杆构件同心，并且包括具有边沿的边沿端和末端，所述末端构造为容纳所述内杆构件的所述第二端；和
弹簧，所述弹簧设置在所述杯状构件上的所述边沿与所述散热器主体上的支撑表面之间。
18.根据权利要求1所述的静电卡盘，其还包括：
传热气体供应系统，其构造为向所述衬底的背部供应传热气体；
电极，其用于将射频(RF)电压耦合到所述衬底；或
抬升销组件，其构造为将所述衬底抬升到所述卡盘主体的所述外表面并且抬升所述衬底离开所述卡盘主体的所述外表面；或
上述各项中两项或多项的任意组合。
19.一种操作高温静电卡盘的方法，其包括如下步骤：
准备用于衬底处理系统的静电卡盘，所述静电卡盘包括卡盘主体、散热器主体、构造为支撑所述卡盘主体和所述散热器主体的平台组件、和膨胀接头，所述膨胀接头设置在所述卡盘主体和所述平台组件之间，并且构造为在适应所述卡盘主体和所述平台组件的差异热膨胀的同时将所述卡盘主体密封连接到所述平台组件；
将衬底放置在所述卡盘主体的外表面上；
通过将电压耦合到形成于所述卡盘主体中的静电夹紧电极，将所述衬底夹紧到所述卡盘主体的所述外表面；
通过将功率耦合到形成于所述卡盘主体中的一个或多个加热元件，使所述衬底的温度升高；和
通过将所述散热器主体维持在低于所述衬底的所述温度的散热器温度，并且将所述散热器主体的传热表面与所述卡盘主体的内表面以密切关系布置，来控制所述衬底的所述温度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中控制所述衬底的所述温度包括均匀的将所述衬底的所述温度控制在高达约450摄氏度的温度。
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