用于半導(dǎo)體加工的使用交流驅(qū)動(dòng)的多路復(fù)用加熱器陣列的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于半導(dǎo)體等離子體加工裝置中的襯底支撐組件的加熱板，包括布置在可擴(kuò)展的多路復(fù)用布局中的多個(gè)可獨(dú)立控制的平面加熱器區(qū)以及獨(dú)立控制所述平面加熱器區(qū)并給其獨(dú)立供電的電氣設(shè)備。并入加熱板的襯底支撐組件包括靜電夾緊電極和溫控基板。用于制造加熱板的方法包括將具有平面加熱器區(qū)、分支傳輸線、公共傳輸線和通孔的陶瓷或聚合物片材粘合在一起。加熱板能通過(guò)交流電或直流相變功率驅(qū)動(dòng)，這樣的優(yōu)點(diǎn)是使襯底支撐組件上方的直流磁場(chǎng)效應(yīng)最小并且減小直流磁場(chǎng)引起的等離子體不均勻性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于半導(dǎo)體加工的使用交流驅(qū)動(dòng)的多路復(fù)用加熱器陣列

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工，更具體地涉及用于半導(dǎo)體加工的使用交流驅(qū)動(dòng)的多路復(fù)用加熱器陣列。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著相繼的一代代半導(dǎo)體技術(shù)，襯底直徑趨向于增大并且晶體管尺寸減小，從而導(dǎo)致在襯底加工中需要更高的精確度和可重復(fù)性。通過(guò)包括使用真空室的技術(shù)來(lái)加工半導(dǎo)體襯底材料，例如，硅襯底。這些技術(shù)包括非等離子體應(yīng)用，例如，電子束沉積，以及等離子體應(yīng)用，例如濺鍍沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、抗蝕劑剝離和等離子體蝕刻。
[0003]如今可用的等離子體加工系統(tǒng)屬于越來(lái)越需要改善精度和可重復(fù)性的這些半導(dǎo)體制造工具。等離子體加工系統(tǒng)的一個(gè)度量是提高的均勻性，這包括各個(gè)半導(dǎo)體襯底表面上的加工結(jié)果的均勻性以及使用標(biāo)稱(chēng)相同的輸入?yún)?shù)加工的一連串襯底的加工結(jié)果的均勻性。希望連續(xù)提高襯底上均勻性。除了別的以外，這需要具有改善的均勻性、一致性和自我診斷的等離子體室。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文描述了一種用于襯底支撐組件的加熱板，該襯底支撐組件用于在半導(dǎo)體加工裝置中支撐半導(dǎo)體襯底，所述加熱板包括:第一電氣絕緣層；平面加熱器區(qū)，包括至少第一、第二、第三和第四平面加熱器區(qū)，平面加熱器區(qū)橫向分布在所述第一電氣絕緣層上，并且能操作來(lái)調(diào)節(jié)所述襯底上的空間溫度分布；第一電源線，至少包括電氣連接到所述第一和第二平面加熱器區(qū)的第一導(dǎo)電電源線以及電氣連接到所述第三和第四平面加熱器區(qū)的第二導(dǎo)電電源線；以及第二電源線，至少包括電氣連接到所述第一和第三平面加熱器區(qū)的第三導(dǎo)電電源線以及電氣連接到所述第二和第四平面加熱器區(qū)的第四導(dǎo)電電源線，其中電源、電源線或二極管中的至少一者被配置成減小加熱板上方的電磁場(chǎng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1是襯底支撐組件的剖視圖的示意圖，其中并入了具有平面加熱器區(qū)陣列的加熱板，該襯底支撐組件還包括靜電卡盤(pán)(ESC)。
[0006]圖2圖示了在可被并入襯底支撐組件的加熱板的一個(gè)實(shí)施例中在正向分支傳輸線、反向分支傳輸線與公共傳輸線之間連接到平面加熱器區(qū)的拓?fù)溥B接。
[0007]圖3至圖8示出了示例性加熱板，其中平面加熱器區(qū)、正向分支傳輸線、反向分支傳輸線、公共傳輸線和二極管不同地設(shè)置在加熱板中的平面上。
[0008]圖9示出了加熱板中任選的主加熱器。
[0009]圖10不出了平面加熱器區(qū)之一與正向分支傳輸線、反向分支傳輸線、公共傳輸線和二極管的電氣連接。
[0010]圖11示出了襯底支撐組件的示意圖，圖示了正向分支傳輸線、反向分支傳輸線、公共傳輸線和二極管連接到平面加熱器區(qū)陣列的連接。

【具體實(shí)施方式】
[0011]對(duì)于在半導(dǎo)體加工設(shè)備中控制徑向的和方位角的襯底溫度以在襯底上實(shí)現(xiàn)所需的臨界尺寸(CD)均勻性的要求正變得越來(lái)越高。即使很小的溫度變化也會(huì)對(duì)臨界尺寸造成程度不能接受的影響，尤其是在半導(dǎo)體制造過(guò)程中臨界尺寸接近亞10nm時(shí)。
[0012]襯底支撐組件在加工期間可以被配置成用于多種功能，例如支撐襯底，調(diào)節(jié)襯底溫度以及供應(yīng)射頻功率。襯底支撐組件可以包括靜電卡盤(pán)(ESC)，用于在加工期間將襯底靜電夾緊在襯底支撐組件上。ESC可以是可調(diào)節(jié)的ESC(T-ESC)。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.6，847，014和N0.6，921，724中描述了 T-SEC，上述專(zhuān)利通過(guò)引用的方式并入本文中。襯底支撐組件可以包括陶瓷襯底架(例如，ESC)、流體冷卻散熱器(以下稱(chēng)為冷卻板)和多個(gè)平面加熱器區(qū)以實(shí)現(xiàn)逐步的空間溫度控制。通常，冷卻板維持在恒定溫度，所述恒定溫度可以在(TC與30°C之間或者在此范圍之外。加熱器和冷卻板通過(guò)兩者之間的絕熱體層分隔開(kāi)。在等離子體加工期間，不論襯底是否被熱流加熱，加熱器都可以維持襯底支撐組件的支撐面在冷卻板溫度以上約0°C至80°C的溫度。通過(guò)改變多個(gè)平面加熱器區(qū)內(nèi)的加熱器功率，可以改變襯底支撐件的溫度分布。另外，可以在冷卻板溫度以上O至80°C或更高的溫度工作范圍內(nèi)逐步地改變平均的襯底支撐溫度。由于臨界尺寸隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步而減小，很小的方位角溫度變化造成越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。
[0013]控制溫度并不是輕松的任務(wù)，這有幾個(gè)原因。第一，許多因素會(huì)影響傳熱，例如熱源與散熱器的位置，傳熱介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、材料和形狀。第二，傳熱是動(dòng)態(tài)過(guò)程。除非所考慮的系統(tǒng)處于熱平衡，否則就會(huì)發(fā)生傳熱并且溫度分布和傳熱會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化。第三，非平衡現(xiàn)象，例如在等離子體加工期間當(dāng)然存在的等離子體，使得對(duì)任何實(shí)際的等離子體加工設(shè)備的傳熱行為進(jìn)行精確的理論預(yù)測(cè)(如有可能)變得非常困難。
[0014]等離子體加工設(shè)備中的襯底溫度分布受到許多因素的影響，例如，等離子體密度分布，射頻功率分布以及卡盤(pán)中的各種加熱和冷卻元件的細(xì)部結(jié)構(gòu)，因此襯底溫度分布通常不均勻并且難以用少量的加熱或冷卻元件進(jìn)行控制。這種缺陷轉(zhuǎn)變成在整個(gè)襯底上加工速率的不均勻性以及襯底上的器件裸片(dies)的臨界尺寸的不均勻性?？赡苄枰胩匾獾姆蔷鶆驕囟确植家匝a(bǔ)償其他效果，包括但不限于，來(lái)料襯底的不均勻性，將要進(jìn)行的工藝的均勻性以及在后續(xù)步驟中期望的均勻性。
[0015]鑒于溫度控制的復(fù)雜性，將會(huì)有利的是將多個(gè)可獨(dú)立控制的平面加熱器區(qū)結(jié)合到襯底支撐組件上以允許設(shè)備主動(dòng)建立并維持所需的空間和時(shí)間溫度分布，并且補(bǔ)償影響臨界尺寸均勻性的其他不利因素。
[0016]在共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)N0.2011/0092072中公開(kāi)了在具有多個(gè)可獨(dú)立控制的平面加熱器區(qū)的半導(dǎo)體加工設(shè)備中用于襯底支撐組件的加熱板，該公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文中。該加熱板包括平面加熱器區(qū)和給平面加熱器區(qū)供電的導(dǎo)線的可擴(kuò)展的多路復(fù)用布局方案。通過(guò)調(diào)節(jié)平面加熱器區(qū)的功率，在加工期間的溫度分布可以在徑向上和方位角上成形。
[0017]本文公開(kāi)了一種具有多個(gè)可獨(dú)立控制的平面加熱器區(qū)的加熱板，其中加熱板上的平面加熱器區(qū)可以由交流電單獨(dú)供電。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“交流電”指的是由交流電源提供的電流或者由直流電源通過(guò)合適的轉(zhuǎn)換裝置提供的電流。
[0018]在此加熱板中的平面加熱器區(qū)優(yōu)選地布置成限定的圖案，例如，矩形網(wǎng)格、六邊形網(wǎng)格、環(huán)形陣列(polar array)、同心環(huán)或任何所需的圖案。各個(gè)平面加熱器區(qū)可以具有任何合適的尺寸并且可以具有一個(gè)或多個(gè)加熱元件。平面加熱器區(qū)中的所有加熱元件同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉。為了在允許使用交流電給平面加熱器區(qū)供電的同時(shí)使電氣連接的數(shù)量最小化，布置電源線，例如正向分支傳輸線、反向分支傳輸線和公共傳輸線，使得各個(gè)正向分支傳輸線連接到平面加熱器區(qū)的不同的組，并且對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線連接到正向分支傳輸線所連接上的同一組平面加熱器區(qū)，并且各個(gè)公共傳輸線連接到平面加熱器區(qū)的不同的組，其中每個(gè)平面加熱器區(qū)在連接到特定的正向分支傳輸線上的所述組之一中并且在連接到特定的公共傳輸線上的所述組之一中。沒(méi)有兩個(gè)平面加熱器區(qū)連接到同一對(duì)正向分支傳輸線和公共傳輸線上。因此，通過(guò)平面加熱器區(qū)連接上的正向分支傳輸線或其對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線以及公共傳輸線供應(yīng)交流電可以激活平面加熱器區(qū)。加熱元件的功率優(yōu)選地小于20W，更優(yōu)選為5W至10W。加熱元件可以是薄膜電阻加熱器，例如，聚酰亞胺加熱器、硅橡膠加熱器、云母加熱器、金屬加熱器(例如，W、Ni/Cr合金、Mo或Ta)、陶瓷加熱器(例如，WC)、半導(dǎo)體加熱器或碳加熱器。加熱元件可以是網(wǎng)版印刷的加熱器、線繞型加熱器或蝕刻箔加熱器。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)平面加熱器區(qū)不大于在半導(dǎo)體襯底上正在制造的四個(gè)器件裸片，或者不大于在半導(dǎo)體襯底上正在制造的兩個(gè)器件裸片，或者不大于在半導(dǎo)體襯底上正在制造的一個(gè)器件裸片，或者面積為16cm2至10cm2，或者面積為Icm2至15cm2，或者面積為2cm2至3cm2，以便與襯底上的器件裸片對(duì)應(yīng)。加熱元件的厚度可以在2微米至I毫米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在5微米至80微米的范圍內(nèi)。為了在平面加熱器區(qū)和/或正向分支傳輸線、反向分支傳輸線和公共傳輸線之間允許有空間，平面加熱器區(qū)的總面積可以高達(dá)襯底支撐組件的上表面面積的90 %，例如，上表面面積的50 %至90 %。正向分支傳輸線、反向分支傳輸線或公共傳輸線(統(tǒng)稱(chēng)為電源線)可被布置在平面加熱器區(qū)之間的介于Imm至1mm范圍內(nèi)的間隙中，或者布置在通過(guò)電氣絕緣層與平面加熱器區(qū)間隔開(kāi)的單獨(dú)平面中。分支傳輸線和公共傳輸線優(yōu)選地做成與空間所允許的寬度同寬，以便承載大電流并減少焦耳發(fā)熱。在電源線與平面加熱器區(qū)位于相同平面內(nèi)的一個(gè)實(shí)施例中，電源線的寬度優(yōu)選地在0.3mm與2_之間。在電源線與平面加熱器區(qū)位于不同平面上的另一個(gè)實(shí)施例中，電源線的寬度可以與平面加熱器區(qū)一樣大，例如，對(duì)于300_的卡盤(pán)，該寬度可以是I英寸至2英寸。電源線的材料可以與加熱元件的材料相同或不同。優(yōu)選地，電源線的材料是具有低電阻率的材料，例如，Cu、Al、W、Inconel?或Mo。優(yōu)選地，電源線的布局使對(duì)所需溫度分布的干擾最小化并且使對(duì)磁場(chǎng)不均勻性的局部影響最小化。
[0019]圖1至圖2示出了包括加熱板的一個(gè)實(shí)施例的襯底支撐組件，該加熱板具有結(jié)合在兩個(gè)電氣絕緣層104A和104B之間的平面加熱器區(qū)101陣列。電氣絕緣層104A和104B可以是聚合材料，無(wú)機(jī)材料，陶瓷(例如，氧化硅、氧化鋁、氧化釔、氮化鋁)，或其他合適材料。襯底支撐組件進(jìn)一步包括:(a)ESC，具有陶瓷層103 (靜電夾緊層)，其中嵌有電極102 (例如，單極或雙極)以利用DC電壓靜電夾緊襯底到陶瓷層103的表面；(b)熱屏障層107 ； (c)冷卻板105，包括用于冷卻劑流動(dòng)的通道106。
[0020]如圖2所示，各個(gè)平面加熱器區(qū)101連接到正向分支傳輸線201F、與正向分支傳輸線201F對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線201R和公共傳輸線202。沒(méi)有兩個(gè)平面加熱器區(qū)101共享同一對(duì)正向分支傳輸線201F和公共傳輸線202,或者同一對(duì)反向分支傳輸線201R和公共傳輸線202。通過(guò)合適的電氣開(kāi)關(guān)裝置，一對(duì)正向分支傳輸線201F和公共傳輸線202，或一對(duì)反向分支傳輸線201R和公共傳輸線202能夠連接到電源(未示出)上，由此只開(kāi)啟連接到這對(duì)線上的平面加熱器區(qū)。通過(guò)時(shí)域多路復(fù)用可以單獨(dú)調(diào)節(jié)各個(gè)平面加熱器區(qū)的時(shí)均加熱功率。二極管250F串聯(lián)在每個(gè)平面加熱器區(qū)101和與其連接的正向分支傳輸線201F之間(如圖2所示)，使得二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R串聯(lián)在每個(gè)平面加熱器區(qū)101和與其連接的反向分支傳輸線201R之間(如圖2所示)，使得二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線20IR流到平面加熱器區(qū)101。二極管250F和250R可以在物理上位于加熱板中或任何合適的位置。
[0021]包括正向分支傳輸線201F、反向分支傳輸線20IR、公共傳輸線202、二極管250F和250R和平面加熱器區(qū)101在內(nèi)的電氣元件可以以任何合適的順序設(shè)置在加熱板中的多個(gè)平面上，其中這些平面通過(guò)電氣絕緣材料彼此分隔開(kāi)。平面之間的電氣連接可以通過(guò)適當(dāng)布置、垂直延伸的通孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，加熱器布置成最靠近襯底支撐組件的上表面。
[0022]圖3至圖8示出了具有不同布置的電氣元件的加熱板的實(shí)施例。
[0023]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上；并且正向分支傳輸線201F(僅示出一個(gè))和反向分支傳輸線201R(僅示出一個(gè))設(shè)置在第三平面503上。第一平面501、第二平面502和第三平面503通過(guò)電氣絕緣層504和304彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第三平面503中的二極管250F以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第三平面503中的二極管250R以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。公共傳輸線202通過(guò)通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0024]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上；并且正向分支傳輸線201F(僅示出一個(gè))和反向分支傳輸線201R(僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上。第一平面501和第二平面502通過(guò)電氣絕緣層304彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第一平面501中的二極管250F連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第一平面501中的二極管250R連接到平面加熱器區(qū)101上。公共傳輸線202通過(guò)通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0025]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；正向分支傳輸線20IF (僅示出一個(gè))設(shè)置在第三平面503上；并且反向分支傳輸線20IR (僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上。第一平面501、第二平面502和第三平面503通過(guò)電氣絕緣層504和304彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第三平面503中的二極管250F以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第二平面502中的二極管250R以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。公共傳輸線202連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0026]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上；正向分支傳輸線20IF (僅示出一個(gè))設(shè)置在第三平面503上；并且反向分支傳輸線20IR (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上。第一平面501、第二平面502和第三平面503通過(guò)電氣絕緣層504和304彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第三平面503中的二極管250F以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第一平面501中的二極管250R連接到平面加熱器區(qū)101上。公共傳輸線202通過(guò)通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0027]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；正向分支傳輸線201F(僅示出一個(gè))和反向分支傳輸線201R(僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上。第一平面501和第二平面502通過(guò)電氣絕緣層304彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第二平面502中的二極管250F以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第二平面502中的二極管250R以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0028]圖8示出了根據(jù)實(shí)施例的包括加熱板的襯底支撐組件，其中平面加熱器區(qū)101 (僅示出一個(gè))設(shè)置在第一平面501上；公共傳輸線202(僅示出一個(gè))設(shè)置在第二平面502上；正向分支傳輸線20IF (僅示出一個(gè))設(shè)置在第三平面503上；并且反向分支傳輸線20IR (僅示出一個(gè))設(shè)置在第四平面504上。第一平面501、第二平面502、第三平面503和第四平面504通過(guò)電氣絕緣層504、304和804彼此間隔開(kāi)。正向分支傳輸線201F通過(guò)設(shè)置在第三平面503中的二極管250F以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。反向分支傳輸線201R通過(guò)設(shè)置在第四平面504中的二極管250R以及通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。公共傳輸線202通過(guò)通孔301連接到平面加熱器區(qū)101上。二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。
[0029]如圖9所示，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)省略了正向分支傳輸線201F、反向分支傳輸線201R、公共傳輸線202、二極管250和通孔301，襯底支撐組件可以包括附加的電氣絕緣層604，其中并入了一個(gè)或多個(gè)附加的加熱器(以下稱(chēng)為主加熱器601)。優(yōu)選地，主加熱器601是單獨(dú)控制的高功率加熱器。主加熱器的總功率在100W與10000W之間，優(yōu)選地，在1000W與5000W之間。主加熱器可以設(shè)置成任何所需的圖案，例如，矩形網(wǎng)格、同心環(huán)形區(qū)、徑向區(qū)或者環(huán)形區(qū)與徑向區(qū)的組合。主加熱器可以用于在襯底上改變平均溫度，粗略地空間調(diào)節(jié)溫度分布(例如，同心加熱器提供徑向溫度控制)或逐步的溫度控制。主加熱器可以位于加熱板的平面加熱器區(qū)上方或下方。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，加熱板中的至少一個(gè)絕緣層是一片聚合材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱板中的至少一個(gè)絕緣層是一片無(wú)機(jī)材料，例如陶瓷或氧化硅。絕緣層還可以是聚合材料和陶瓷材料的組合。在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.6，483，690中公開(kāi)了用于制造陶瓷卡盤(pán)的合適的絕緣材料和導(dǎo)電材料的實(shí)例，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文中。
[0031]襯底支撐組件可以包括加熱板的實(shí)施例，其中加熱板的各個(gè)平面加熱器區(qū)的尺寸類(lèi)似于或小于襯底上的單個(gè)器件裸片或成組器件裸片的尺寸，使得可以針對(duì)每個(gè)器件裸片位置控制襯底溫度并且因此控制等離子體蝕刻過(guò)程以最大化從襯底形成器件的良率。加熱板的可擴(kuò)展架構(gòu)可以容易地適應(yīng)用最少數(shù)量的分支傳輸線、公共傳輸線和冷卻板中的引線進(jìn)行逐片的(die-by-die)襯底溫度控制(在300mm直徑的襯底上通常有超過(guò)100個(gè)裸片)所需的平面加熱器區(qū)的數(shù)量，因此減少對(duì)襯底溫度的干擾，降低制造成本，并且減小增加到襯底支撐組件的電源線的連接的復(fù)雜性。盡管未示出，但襯底支撐組件可以包括諸如用于升降襯底的升降銷(xiāo)、氦背部冷卻、用于提供溫度反饋信號(hào)的溫度傳感器、用于提供加熱功率反饋信號(hào)的電壓和電流傳感器、用于加熱器和/或夾緊電極的功率饋送和/或射頻濾波器之類(lèi)的特征。
[0032]在用于制造加熱板的方法的一個(gè)實(shí)施例中，其中絕緣層是陶瓷，絕緣層可以通過(guò)使用例如等離子體噴涂、化學(xué)氣相沉積或?yàn)R鍍之類(lèi)的技術(shù)在合適的襯底上沉積陶瓷來(lái)形成。該絕緣層可以是起始層或者是加熱板的絕緣層之一。
[0033]在用于制造加熱板的方法的一個(gè)實(shí)施例中，其中絕緣層是陶瓷，絕緣層可以通過(guò)將陶瓷粉末、粘結(jié)劑和液體的混合物壓合成片材并且干燥該片材(以下稱(chēng)為基板(greensheets))來(lái)形成?；蹇梢跃哂腥魏嗡璧暮穸?例如,約0.3mm的厚度。通過(guò)在基板上沖孔可以在基板上形成通孔?？滋顫M了導(dǎo)電粉末的漿料。加熱元件、分支傳輸線和公共傳輸線可以通過(guò)網(wǎng)版印刷導(dǎo)電粉末(例如，W、WC、摻雜的SiC或MoSi2)的漿料、壓合成預(yù)切割的金屬箔、噴涂導(dǎo)電粉末的漿料來(lái)形成，或者通過(guò)任何其他合適的技術(shù)來(lái)形成?？稍诨宓男纬蛇^(guò)程中壓制用于容納二極管的凹陷或者在該形成過(guò)程之后在基板中切割所述凹陷。二極管可以安裝在這些凹陷中。然后對(duì)準(zhǔn)、擠壓并燒結(jié)具有多種組件(傳輸線、通孔、二極管和加熱元件)的多個(gè)基板以形成整個(gè)加熱板。
[0034]在用于制造加熱板的方法的另一個(gè)實(shí)施例中，其中絕緣層是陶瓷，絕緣層可以通過(guò)將陶瓷粉末、粘結(jié)劑和液體的混合物壓合成基板并且干燥該基板來(lái)形成?；蹇梢跃哂?br> 0.3_的厚度。在基板上沖孔用于容納通孔?？稍诨宓男纬蛇^(guò)程中壓制用于容納二極管的凹陷或者在該形成過(guò)程之后在基板中切割所述凹陷。然后燒結(jié)單個(gè)基板。燒結(jié)的基板上用于容納通孔的孔填滿了導(dǎo)電粉末的漿料。加熱元件、分支傳輸線和公共傳輸線可以在燒結(jié)的基板上用導(dǎo)電粉末(例如，W、WC、摻雜的SiC或MoSi2)的漿料網(wǎng)版印刷，或者使用任何其他合適的技術(shù)來(lái)形成。然后對(duì)準(zhǔn)并使用粘合劑粘結(jié)具有多種組件(傳輸線、通孔、二極管和加熱元件)的多個(gè)燒結(jié)的基板以形成整個(gè)加熱板。
[0035]在絕緣層是氧化硅片材的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用例如蒸鍍、濺射、PVD、CVD、PECVD之類(lèi)的技術(shù)在合適的襯底上沉積薄膜氧化硅可以形成絕緣層。
[0036]在用于制造加熱板的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，例如Al、Inconel?或銅箔之類(lèi)的薄金屬片(元件層)粘結(jié)(例如，熱擠壓，用粘合劑粘合)在例如聚酰亞胺之類(lèi)的第一聚合物膜上。在元件層的表面上涂覆圖案化的抗蝕膜，其中圖案限定例如加熱元件、分支傳輸線或公共傳輸線等電氣元件的形狀和位置。暴露的金屬經(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻，抗蝕劑圖案保留在剩余的金屬片上。然后通過(guò)溶解在合適的溶劑中或者干法剝離來(lái)去除抗蝕劑。具有用于容納通孔(通孔層)的孔的第二聚合物膜對(duì)準(zhǔn)并粘合在第一聚合物膜上?？椎膫?cè)壁中可以涂有電鍍金屬?？梢赃B續(xù)合并任意合適數(shù)量的元件層和通孔層。最后，用用于電氣絕緣的連續(xù)的聚合物膜覆蓋暴露的金屬兀件。
[0037]在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱元件、分支傳輸線和公共傳輸線是由沉積(例如，等離子體噴涂、電鍍、化學(xué)氣相沉積或?yàn)R鍍)在絕緣層或襯底(例如，基板)上的金屬膜形成的。
[0038]在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱元件、分支傳輸線和公共傳輸線是由沉積(例如，電鍍、化學(xué)氣相沉積或?yàn)R鍍)在絕緣層或襯底(例如，基板)上的非晶態(tài)導(dǎo)電無(wú)機(jī)膜(例如銦錫氧化物)的薄層形成的。
[0039]在又一個(gè)實(shí)施例中,加熱兀件、正向分支傳輸線、反向分支傳輸線和公共傳輸線是由沉積(例如，化學(xué)氣相沉積或?yàn)R鍍)在絕緣層或襯底(例如，基板)上的導(dǎo)電陶瓷膜的薄層形成的。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，加熱板中的正向分支傳輸線、反向分支傳輸線和公共傳輸線可以通過(guò)終端連接器(例如嵌入冷卻板但與其電氣絕緣的頂針通孔(spring tippedpassthroughs))連接到外部電路。
[0041]在另一個(gè)實(shí)施例中，加熱板中的正向分支傳輸線、反向分支傳輸線和公共傳輸線可以通過(guò)將導(dǎo)線附接(焊接，用導(dǎo)電膠粘結(jié)或者點(diǎn)焊)到分支傳輸線和公共傳輸線并且將這些導(dǎo)線穿過(guò)冷卻板中的孔或?qū)Ч芏B接到外部電路。
[0042]圖10示出了平面加熱器區(qū)101中的一個(gè)與正向分支傳輸線201R、反向分支傳輸線201R、公共傳輸線202以及二極管250F和250R的電氣連接?？刂破?000控制流過(guò)這些電氣元件的電流?？刂破?000可以包括例如直流電源、交流電源以及用于控制至少一個(gè)電源的邏輯單元(硬件或軟件)等元件。控制器1000可以包括用于將多個(gè)電源路由到不同的傳輸線、開(kāi)啟和關(guān)閉電源、根據(jù)電壓或電流設(shè)置功率大小、以及設(shè)置交流頻率以及其它技術(shù)的邏輯單元。
[0043]圖11示出了包括加熱板的一個(gè)實(shí)施例的襯底支撐組件的示意圖，該加熱板具有平面加熱器區(qū)101的陣列。每個(gè)平面加熱器區(qū)101連接到正向分支傳輸線201F、與正向分支傳輸線201F對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線201R和公共傳輸線202。二極管250F串聯(lián)在每個(gè)平面加熱器區(qū)101和與其連接的正向分支傳輸線201F之間(如圖11所示)使得二極管250F不允許電流從平面加熱器區(qū)101流到正向分支傳輸線201F。二極管250R串聯(lián)在每個(gè)平面加熱器區(qū)101和與其連接上的反向分支傳輸線201R之間，使得二極管250R不允許電流從反向分支傳輸線201R流到平面加熱器區(qū)101。二極管250F和250R可以在物理上位于加熱板中或任何合適的位置。
[0044]在直流電源方案中，控制器1000可以選擇性地將加熱器區(qū)101連接到成對(duì)的分支傳輸線和公共傳輸線上，例如對(duì)正向分支傳輸線201F電氣隔離或者對(duì)其供電、對(duì)反向分支傳輸線201R電氣隔離或者連接到電氣公共端(electrical common)以及對(duì)公共傳輸線202連接到電氣公共端或者對(duì)其供電。
[0045]控制器1000可以使用交流電按照以下示例性方案驅(qū)動(dòng)平面加熱器區(qū)101。使用交流電驅(qū)動(dòng)平面加熱器區(qū)101具有使襯底支撐組件上方的直流電磁場(chǎng)效應(yīng)最小化的優(yōu)點(diǎn)，直流電磁場(chǎng)會(huì)不利地影響等離子體的均勻性。交流電的頻率優(yōu)選地至少10Hz，更優(yōu)選地至少100Hz，最優(yōu)選地至少1000Hz或更高，但是不會(huì)高到對(duì)等離子體直接產(chǎn)生射頻效應(yīng)。
[0046]在第一示例性方案中，使用輸出恒定的正電壓的單個(gè)直流電源。當(dāng)開(kāi)啟平面加熱器區(qū)101時(shí)，控制器1000通過(guò)在表I所示的狀態(tài)I與狀態(tài)2之間快速循環(huán)而供應(yīng)方波交流電到平面加熱器區(qū)101。
表I__
I狀態(tài)II狀態(tài)2
201F連接到直流電源電氣隔離
201R電氣隔離連接到電氣公共端
202連接到電氣公共端連接到直流電源
[0047]在第二示例性方案中，使用輸出交替的正負(fù)電壓的交流電源。當(dāng)開(kāi)啟平面加熱器區(qū)101時(shí)，控制器1000將正向分支傳輸線201F和反向分支傳輸線201R連接到交流電源并且將電氣公共端連接到公共傳輸線202。優(yōu)選地，來(lái)自交流電源的輸出沒(méi)有直流分量，即，從交流電源輸出的時(shí)均電流基本等于零。
[0048]可替代地，可以用雙輸出直流電源、具有單個(gè)開(kāi)關(guān)的雙極直流電源或者其他合適裝置替換單個(gè)直流電源。
[0049]優(yōu)選地，正向分支傳輸線20IF及其對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線201在物理路徑上彼此靠近。即，從正向分支傳輸線201F流過(guò)平面加熱器區(qū)101和公共傳輸線202的電流所封閉的區(qū)域與從公共傳輸線202流過(guò)平面加熱器區(qū)101和反向分支傳輸線201R的電流所封閉的區(qū)域基本上重疊。例如，如果正向分支傳輸線201F及其對(duì)應(yīng)的反向分支傳輸線201R設(shè)置在不同平面上，那么它們可以被布線成使得彼此基本上重疊。
[0050]根據(jù)所執(zhí)行的工藝，加熱板可以具有適于實(shí)現(xiàn)所需的工藝要求的若干加熱器區(qū)。例如，加熱板可以具有至少10個(gè)，至少100個(gè)，并且最多1000個(gè)加熱器區(qū)，例如100至1000個(gè)加熱器區(qū)。例如，加熱器陣列可以包括至少16、25、36、49、64、81、100、121、144、149、196、225、256、289、324個(gè)加熱器區(qū)或更多。
[0051]上述尺寸的加熱器配置會(huì)需要大約IKW以在整個(gè)ESC上分布。這繼而意味著在ESC陶瓷內(nèi)存在單獨(dú)導(dǎo)電的載流跡以及組合的高電流載流總線以輸送電力到所需的使用點(diǎn)。相關(guān)的開(kāi)關(guān)/控制電路控制電流如何分布并且分布在何處，并且這可以通過(guò)使用模擬控制亦或數(shù)字控制或者兩者的混合來(lái)完成。數(shù)字開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)包括它更簡(jiǎn)單且更高效，盡管控制因此受到時(shí)分多路復(fù)用和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)的影響。這些導(dǎo)通和斷開(kāi)、并且在ESC表面下的多條路徑上流動(dòng)并且因此在晶圓下方流動(dòng)的電流會(huì)產(chǎn)生顯著的電磁場(chǎng)，這繼而會(huì)在加工期間對(duì)等離子體并且因此對(duì)晶圓的等離子體加工產(chǎn)生(不希望的)修改。所涉及的電流(高達(dá)每個(gè)加熱器區(qū)3A或更高,特別是在共同總線(collective busses)上高達(dá)每組35A或更聞)會(huì)在晶圓上方的等尚子體區(qū)域中廣生聞達(dá)I聞斯并超過(guò)I聞斯的場(chǎng)。在晶圓上方的室容積中全面施加的這種量級(jí)的場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致晶圓上大約Inm的臨界尺寸變化，這無(wú)法滿足客戶要求。
[0052]因此有利的是減小從ESC放射的電磁場(chǎng)。不同的技術(shù)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且可以單獨(dú)或結(jié)合使用。一個(gè)構(gòu)思是形成破壞性干涉的磁場(chǎng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，通過(guò)將電磁場(chǎng)放置在相反的電磁場(chǎng)附近，這兩個(gè)電磁場(chǎng)會(huì)相互抵消，使得ESC上方的凈磁場(chǎng)減小。另一個(gè)構(gòu)思是布置ESC，使得輸送更小的最大電流和/或最小化電感，從而限制產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。
[0053]電源線可以這樣一種方式在空間上進(jìn)行布置以便形成將會(huì)彼此抵消的相反的電磁場(chǎng)并且減小ESC上方的凈磁場(chǎng)，這繼而會(huì)減小等離子體的非均勻性。例如，電源線可以在水平平面上布置成彼此相鄰。可替代地，電源線可以在垂直平面上布置成一個(gè)在另一個(gè)上。還可以使用電源線的對(duì)角配置。另外，將電源線布置成基本上彼此平行可以使ESC上方的凈磁場(chǎng)最小。
[0054]另一個(gè)構(gòu)思是改變電源線本身的性能。寬而短的電源線得到與薄而長(zhǎng)的電源線不同的磁場(chǎng)。另外，使用同軸配置會(huì)更有利于減小等離子體的非均勻性。
[0055]理想的空間布置可以使用上述技術(shù)的任意組合。例如，當(dāng)電源線寬而短時(shí)，將電源線布置在垂直平面上將會(huì)是減小凈電磁場(chǎng)的最有效的方式。然而，當(dāng)電源線長(zhǎng)但不厚時(shí)，水平或?qū)遣贾脮?huì)更加有利。例如使電流沿著在兩個(gè)這種空間布置的電源線上的相反方向流動(dòng)之類(lèi)的技術(shù)會(huì)導(dǎo)致凈磁場(chǎng)減小。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到空間布置和電源線性能的最合適的配置可以根據(jù)應(yīng)用的不同進(jìn)行相應(yīng)變化。
[0056]盡管參照本發(fā)明的具體實(shí)施例詳細(xì)描述了加熱板、制造加熱板的方法、包括加熱板的襯底支撐組件以及用于給加熱板供電的控制器，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化和修改，以及采用等同方案。例如，襯底支撐組件可以包括:用于監(jiān)測(cè)襯底溫度的溫度傳感器，用所需的夾緊電壓給ESC供電的供電裝置，用于升高和降低襯底的升降銷(xiāo)裝置，用于供應(yīng)例如氦氣之類(lèi)的氣體到襯底下側(cè)的傳熱氣體進(jìn)給裝置，用于供應(yīng)傳熱液體到冷卻板的溫控液體進(jìn)給裝置，用于給平面加熱器區(qū)上方或下方的主加熱器單獨(dú)供電的供電裝置，以一個(gè)或多個(gè)頻率供應(yīng)射頻功率到并入襯底支撐組件中的下電極的供電裝置，等等。
【權(quán)利要求】
1.一種用于襯底支撐組件的加熱板，該襯底支撐組件用于在半導(dǎo)體加工裝置中支撐半導(dǎo)體襯底，所述加熱板包括: 第一電氣絕緣層； 平面加熱器區(qū)，包括至少第一、第二、第三和第四平面加熱器區(qū)，所述平面加熱器區(qū)橫向分布在所述第一電氣絕緣層上，并且能操作來(lái)調(diào)節(jié)所述襯底上的空間溫度分布； 第一電源線，至少包括電氣連接到所述第一和第二平面加熱器區(qū)的第一導(dǎo)電電源線以及電氣連接到所述第三和第四平面加熱器區(qū)的第二導(dǎo)電電源線；以及 第二電源線，至少包括電氣連接到所述第一和第三平面加熱器區(qū)的第三導(dǎo)電電源線以及電氣連接到所述第二和第四平面加熱器區(qū)的第四導(dǎo)電電源線， 其中所述電源線在空間上布置成使所述加熱板上方的電磁場(chǎng)最小化并且減小由這種電磁場(chǎng)引起的等離子體的不均勻性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱板，進(jìn)一步包括: 至少第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八二極管； 其中: 所述第一電源線是包括第一、第二、第三和第四導(dǎo)電的分支傳輸線的分支傳輸線； 所述第二電源線是包括第一和第二導(dǎo)電的公共傳輸線的公共傳輸線； 所述第一二極管的陽(yáng)極連接到所述第一分支傳輸線上，并且所述第一二極管的陰極連接到所述第一加熱器區(qū)上； 所述第二二極管的陽(yáng)極連接到所述第一加熱器區(qū)上，并且所述第二二極管的陰極連接到所述第三分支傳輸線上； 所述第三二極管的陽(yáng)極連接到所述第一分支傳輸線上，并且所述第三二極管的陰極連接到所述第二加熱器區(qū)上； 所述第四二極管的陽(yáng)極連接到所述第二加熱器區(qū)上，并且所述第四二極管的陰極連接到所述第三分支傳輸線上； 所述第五二極管的陽(yáng)極連接到所述第二分支傳輸線上，并且所述第五二極管的陰極連接到所述第三加熱器區(qū)上； 所述第六二極管的陽(yáng)極連接到所述第三加熱器區(qū)上，并且所述第六二極管的陰極連接到所述第四分支傳輸線上； 所述第七二極管的陽(yáng)極連接到所述第二分支傳輸線上，并且所述第七二極管的陰極連接到所述第四加熱器區(qū)上； 所述第八二極管的陽(yáng)極連接到所述第四加熱器區(qū)上，并且所述第八二極管的陰極連接到所述第四分支傳輸線上； 所述第一公共傳輸線連接到所述第一和第三加熱器區(qū)上；并且 所述第二公共傳輸線連接到所述第二和第四加熱器區(qū)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱板，其中； (a)所述平面加熱器區(qū)在第一平面上；所述公共傳輸線在與所述第一平面平行的第二平面上；所述分支傳輸線在與所述第一平面平行的第三平面上；所述第一、第二和第三平面通過(guò)所述第一和第二電氣絕緣層彼此間隔開(kāi)；所述公共傳輸線通過(guò)在所述第一電氣絕緣層中垂直延伸的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；所述分支傳輸線通過(guò)在所述第一和第二電氣絕緣層中垂直延伸的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上； (b)所述平面加熱器區(qū)和所述分支傳輸線在所述第一平面上；所述公共傳輸線在與所述第一平面平行的第二平面上；所述第一平面和所述第二平面通過(guò)所述第一電氣絕緣層彼此分隔開(kāi)；所述公共傳輸線通過(guò)在所述第一電氣絕緣層中垂直延伸的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上； (c)所述平面加熱器區(qū)和所述公共傳輸線在所述第一平面上；所述第一和第二分支傳輸線在與所述第一平面平行的所述第三平面上；所述第三和第四分支傳輸線在與所述第一平面平行的所述第二平面上；所述第一平面和所述第二平面通過(guò)所述第一電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第二和第三平面通過(guò)第二電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第一和第二分支傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一和第二電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；所述第三和第四分支傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上； (d)所述平面加熱器區(qū)和所述第三和第四分支傳輸線在所述第一平面上；所述第一和第二分支傳輸線在與所述第一平面平行的所述第三平面上；所述公共傳輸線在與所述第一平面平行的所述第二平面上；所述第一平面和所述第二平面通過(guò)所述第一電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第二和第三平面通過(guò)第二電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第一和第二分支傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一和第二電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；所述公共傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上； (e)所述平面加熱器區(qū)和所述公共傳輸線在所述第一平面上；所述分支傳輸線在與所述第一平面平行的第二平面上；所述第一平面和所述第二平面通過(guò)所述第一電氣絕緣層彼此分隔開(kāi)；所述分支傳輸線通過(guò)在所述第一電氣絕緣層中垂直延伸的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；或者 (f)所述平面加熱器區(qū)在所述第一平面上；所述公共傳輸線在與所述第一平面平行的所述第二平面上；所述第一和第二分支傳輸線在與所述第一平面平行的所述第三平面上；所述第三和第四分支傳輸線在與所述第一平面平行的第四平面上；所述第一平面和所述第二平面通過(guò)所述第一電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第二和第三平面通過(guò)第二電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第三和第四平面通過(guò)第三電氣絕緣層間隔開(kāi)；所述第一和第二分支傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一和第二電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；所述第三和第四分支傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一、第二和第三電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上；所述公共傳輸線通過(guò)延伸穿過(guò)所述第一電氣絕緣層的通孔電氣連接到所述平面加熱器區(qū)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱板，其中所述平面加熱器區(qū)被設(shè)置大小以使: (a)每個(gè)平面加熱器區(qū)不大于所述半導(dǎo)體襯底上制造的四個(gè)器件裸片，或者 (b)每個(gè)平面加熱器區(qū)不大于所述半導(dǎo)體襯底上制造的兩個(gè)器件裸片，或者 (c)每個(gè)平面加熱器區(qū)不大于所述半導(dǎo)體襯底上制造的一個(gè)器件裸片，或者 (d)每個(gè)平面加熱器區(qū)的面積在2平方厘米與3平方厘米之間，或者 (e)所述加熱板包括100至400個(gè)平面加熱器區(qū)，或者 (f)每個(gè)平面加熱器區(qū)是Icm2至15cm2，或者 (g)每個(gè)平面加熱器區(qū)是16cm2至10cm2，或者 (h)每個(gè)平面加熱器區(qū)的大小與所述半導(dǎo)體襯底上的器件裸片的大小和所述半導(dǎo)體襯底的整體大小成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱板，其中(a)所述第一電氣絕緣層包括聚合材料、陶瓷材料或它們的組合；(b)所述平面加熱器區(qū)的總面積是所述加熱板的上表面的50%至90%或90%以上；和/或(c)所述平面加熱器區(qū)布置成矩形網(wǎng)格、六邊形網(wǎng)格或環(huán)形陣列；并且所述平面加熱器區(qū)以寬度至少I(mǎi)毫米并且寬度最多10毫米的間隙彼此間隔開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱板，其中所述加熱板被配置成對(duì)功率信號(hào)進(jìn)行整流，使得所述加熱板能夠由交流電驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱板，其中電流在所述第一電源線上流動(dòng)的方向與電流在所述第二電源線上流動(dòng)的方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱板，其中:(a)加熱器區(qū)電氣連接到二極管上，而所述二極管進(jìn)一步電氣連接到電源線上；(b) —個(gè)電源線的一段在垂直平面上在另一個(gè)電源線的一段的上方；(c) 一個(gè)電源線的一段與另一個(gè)電源線的所述段平行并相鄰；(d)每個(gè)加熱器區(qū)電氣連接到三個(gè)電源線上；(e)包括至少10個(gè)加熱器；(f)所述第一和第二電源線各自被配置成傳導(dǎo)至少大約一千瓦的功率到所述加熱器區(qū)；或者(g)至少一個(gè)電源線被配置成高載流總線。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱板，其中:(a)所述加熱器區(qū)布置成選自由矩形網(wǎng)格、六邊形網(wǎng)格、環(huán)形陣列和同心環(huán)組成的組的圖案；(b)各個(gè)加熱器區(qū)可被電源單獨(dú)尋址；(C)電氣連接到所述加熱板的第一一半上的加熱器區(qū)的電源線沒(méi)有電氣耦接不在所述加熱板的所述第一一半上的任何加熱器區(qū)；或者⑷所述加熱器區(qū)連接到比所述加熱器區(qū)的數(shù)量的平方根的兩倍更多的電源線上。
10.一種襯底支撐組件,包括: 靜電卡盤(pán)(ESC)，其包括靜電夾緊層，所述靜電夾緊層具有至少一個(gè)夾緊電極，所述至少一個(gè)夾緊電極被配置成將半導(dǎo)體襯底靜電夾緊在所述襯底支撐組件上； 布置在所述靜電夾緊層下方的根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱板； 通過(guò)熱屏障層附接到所述加熱板的下側(cè)上的冷卻板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底支撐組件,其中: (a)所述分支傳輸線連接到彼此電氣絕緣并且延伸穿過(guò)所述冷卻板中的至少一個(gè)分支傳輸導(dǎo)管的導(dǎo)線，并且所述公共傳輸線連接到彼此電氣絕緣并且延伸穿過(guò)所述冷卻板中的至少一個(gè)公共傳輸導(dǎo)管的導(dǎo)線；或者 (b)所述分支傳輸線和所述公共傳輸線連接到嵌入所述冷卻板中的終端連接器上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底支撐組件，進(jìn)一步包括控制器，所述控制器能操作來(lái)選擇性地供應(yīng)交流電到所述平面加熱器區(qū)中的一或多個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的襯底支撐組件，其中所述控制器能操作來(lái)選擇性地供應(yīng)交流電: (a)只到所述第一平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一和第三分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一公共傳輸線上， (b)只到所述第二平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一和第三分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第二公共傳輸線上， (C)只到所述第三平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第二和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一公共傳輸線上， (d)只到所述第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第二和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第二公共傳輸線上， (e)只到所述第一和第二平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一和第三分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一和第二公共傳輸線上， (f)只到所述第一和第三平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一、第二、第三和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一公共傳輸線上， (g)只到所述第二和第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一、第二、第三和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第二公共傳輸線上， (h)只到所述第三和第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第二和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一和第二公共傳輸線上，以及 (i)到所有的所述平面加熱器區(qū)，通過(guò)將交流電源連接到所述第一、第二、第三和第四分支傳輸線并且通過(guò)將電氣公共端連接到所述第一和第二公共傳輸線上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的襯底支撐組件，其中來(lái)自所述交流電源的交流電不具有直流分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的襯底支撐組件，其中所述控制器有操作來(lái)選擇性地供應(yīng)交流電: (a)只到所述第一平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一分支傳輸線連接到直流電源、所述第三分支傳輸線電氣隔離并且所述第一公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一分支傳輸線電氣隔離、所述第三分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (b)只到所述第二平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一分支傳輸線連接到直流電源、所述第三分支傳輸線電氣隔離并且所述第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一分支傳輸線電氣隔離、所述第三分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (c)只到所述第三平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第一公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第二分支傳輸線電氣隔離、所述第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (d)只到所述第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第二分支傳輸線電氣隔離、所述第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (e)只到所述第一和第二平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一分支傳輸線連接到直流電源、所述第三分支傳輸線電氣隔離并且所述第一和第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一分支傳輸線電氣隔離、所述第三分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一和第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (f)只到所述第一和第三平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一和第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第三和第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第一公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一和第二分支傳輸線電氣隔離、所述第三和第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (g)只到所述第二和第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一和第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第三和第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一和第二分支傳輸線電氣隔離、所述第三和第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (h)只到所述第三和第四平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第一和第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第二分支傳輸線電氣隔離、所述第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一和第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)， (i)到所有的平面加熱器區(qū)，通過(guò)在所述第一和第二分支傳輸線連接到直流電源、所述第三和第四分支傳輸線電氣隔離并且所述第一和第二公共傳輸線連接到電氣公共端的狀態(tài)與所述第一和第二分支傳輸線電氣隔離、所述第三和第四分支傳輸線連接到電氣公共端并且所述第一和第二公共傳輸線連接到所述直流電源的狀態(tài)之間循環(huán)； 其中所述直流電源輸出恒定的電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的襯底支撐組件，其中交流電具有至少1Hz的頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底支撐組件，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述加熱板的所述第一電氣絕緣層上方或下方的至少一個(gè)主加熱器層，其中所述主加熱器層與所述加熱板的所述平面加熱器區(qū)、所述分支傳輸線和所述公共傳輸線電氣絕緣；所述主加熱器層包括提供所述半導(dǎo)體襯底的平均溫度控制的至少一個(gè)加熱器；所述平面加熱器區(qū)在所述半導(dǎo)體襯底加工期間提供所述半導(dǎo)體襯底的徑向和方位角溫度分布控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的襯底支撐組件，其中所述主加熱器層包括兩個(gè)或更多個(gè)加熱器。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底支撐組件，進(jìn)一步包括功率控制器，所述功率控制器能產(chǎn)生數(shù)字功率。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底支撐組件，進(jìn)一步包括功率控制器，所述功率控制器能產(chǎn)生時(shí)分多路復(fù)用功率、脈寬調(diào)制功率、交流功率或直流相變功率的至少一種。
【文檔編號(hào)】H01L21/3065GK104205307SQ201380011565
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月28日
【發(fā)明者】約翰·皮斯, 尼爾·本杰明 申請(qǐng)人:朗姆研究公司