[发明专利]用于半导体加工的使用交流驱动的多路复用加热器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工，更具体地涉及用于半导体加工的使用交流驱动的多路复用加热器阵列。

背景技术

伴随着相继的一代代半导体技术，衬底直径趋向于增大并且晶体管尺寸减小，从而导致在衬底加工中需要更高的精确度和可重复性。通过包括使用真空室的技术来加工半导体衬底材料，例如，硅衬底。这些技术包括非等离子体应用，例如，电子束沉积，以及等离子体应用，例如溅镀沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、抗蚀剂剥离和等离子体蚀刻。

如今可用的等离子体加工系统属于越来越需要改善精度和可重复性的这些半导体制造工具。等离子体加工系统的一个度量是提高的均匀性，这包括各个半导体衬底表面上的加工结果的均匀性以及使用标称相同的输入参数加工的一连串衬底的加工结果的均匀性。希望连续提高衬底上均匀性。除了别的以外，这需要具有改善的均匀性、一致性和自我诊断的等离子体室。

发明内容

本文描述了一种用于衬底支撑组件的加热板，该衬底支撑组件用于在半导体加工装置中支撑半导体衬底，所述加热板包括：第一电气绝缘层；平面加热器区，包括至少第一、第二、第三和第四平面加热器区，平面加热器区横向分布在所述第一电气绝缘层上，并且能操作来调节所述衬底上的空间温度分布；第一电源线，至少包括电气连接到所述第一和第二平面加热器区的第一导电电源线以及电气连接到所述第三和第四平面加热器区的第二导电电源线；以及第二电源线，至少包括电气连接到所述第一和第三平面加热器区的第三导电电源线以及电气连接到所述第二和第四平面加热器区的第四导电电源线，其中电源、电源线或二极管中的至少一者被配置成减小加热板上方的电磁场。

附图说明

图1是衬底支撑组件的剖视图的示意图，其中并入了具有平面加热器区阵列的加热板，该衬底支撑组件还包括静电卡盘(ESC)。

图2图示了在可被并入衬底支撑组件的加热板的一个实施例中在正向分支传输线、反向分支传输线与公共传输线之间连接到平面加热器区的拓扑连接。

图3至图8示出了示例性加热板，其中平面加热器区、正向分支传输线、反向分支传输线、公共传输线和二极管不同地设置在加热板中的平面上。

图9示出了加热板中任选的主加热器。

图10示出了平面加热器区之一与正向分支传输线、反向分支传输线、公共传输线和二极管的电气连接。

图11示出了衬底支撑组件的示意图，图示了正向分支传输线、反向分支传输线、公共传输线和二极管连接到平面加热器区阵列的连接。

具体实施方式

对于在半导体加工设备中控制径向的和方位角的衬底温度以在衬底上实现所需的临界尺寸(CD)均匀性的要求正变得越来越高。即使很小的温度变化也会对临界尺寸造成程度不能接受的影响，尤其是在半导体制造过程中临界尺寸接近亚100nm时。

衬底支撑组件在加工期间可以被配置成用于多种功能，例如支撑衬底，调节衬底温度以及供应射频功率。衬底支撑组件可以包括静电卡盘(ESC)，用于在加工期间将衬底静电夹紧在衬底支撑组件上。ESC可以是可调节的ESC(T-ESC)。在共同转让的美国专利No.6,847,014和No.6,921,724中描述了T-SEC，上述专利通过引用的方式并入本文中。衬底支撑组件可以包括陶瓷衬底架(例如，ESC)、流体冷却散热器(以下称为冷却板)和多个平面加热器区以实现逐步的空间温度控制。通常，冷却板维持在恒定温度，所述恒定温度可以在0℃与30℃之间或者在此范围之外。加热器和冷却板通过两者之间的绝热体层分隔开。在等离子体加工期间，不论衬底是否被热流加热，加热器都可以维持衬底支撑组件的支撑面在冷却板温度以上约0℃至80℃的温度。通过改变多个平面加热器区内的加热器功率，可以改变衬底支撑件的温度分布。另外，可以在冷却板温度以上0至80℃或更高的温度工作范围内逐步地改变平均的衬底支撑温度。由于临界尺寸随着半导体技术的进步而减小，很小的方位角温度变化造成越来越大的挑战。

控制温度并不是轻松的任务，这有几个原因。第一，许多因素会影响传热，例如热源与散热器的位置，传热介质的运动、材料和形状。第二，传热是动态过程。除非所考虑的系统处于热平衡，否则就会发生传热并且温度分布和传热会随着时间的变化而变化。第三，非平衡现象，例如在等离子体加工期间当然存在的等离子体，使得对任何实际的等离子体加工设备的传热行为进行精确的理论预测(如有可能)变得非常困难。