像素化溫度受控的基板支撐組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本文所述的實現(xiàn)方式總體上關于半導體制造，并且更特定地關于溫度受控的基板支撐組件以及使用所述溫度受控的基板支撐組件的方法。
【背景技術】
[0002]隨著器件圖案的特征結構尺寸越變越小，對這些特征結構的臨界尺寸(criticaldimenSi0n;CD)的要求成為穩(wěn)定且可再現(xiàn)的器件性能的更重要的標準。由于腔室的不對稱性(諸如，腔室和基板溫度、流導和RF場)，跨處理腔室內經(jīng)處理的基板的可允許的CD變化難以實現(xiàn)。
[0003]在利用靜電夾盤的工藝中，由于基板下方的夾盤的非均質構造，跨基板的表面的溫度控制的均勻性更具挑戰(zhàn)性。例如，靜電夾盤的一些區(qū)域具有氣孔，而其他區(qū)域具有從所述氣孔側向地偏離的升舉銷孔。又一些其他區(qū)域具有夾緊電極，而其他區(qū)域則具有側向偏離夾緊電極的加熱器電極。由于靜電夾盤的結構可能側向地以及在方位角兩者上改變，因此夾盤與基板之間的熱傳遞均勻性是復雜的并且很難獲得，從而導致跨夾盤表面的局部熱點和冷點，這最終導致沿基板表面的處理結果的不均勻性。
[0004]靜電夾盤被裝配到的常規(guī)的基板支撐件中常用的熱傳遞方案進一步使夾盤與基板之間的熱傳遞的側向和方位角均勻性復雜化。例如，常規(guī)的基板支撐件通常僅具有邊緣至中心的溫度控制。由此，在利用常規(guī)的基板支撐件的熱傳遞特征時，不能補償靜電夾盤內的局部熱點與冷點。
[0005]由此，存在著對于改善的基板支撐組件的需求。

【發(fā)明內容】

[0006]本文所述的實現(xiàn)方式提供像素化(pixelated)基板支撐組件，所述像素化基板支撐組件允許對靜電夾盤與加熱組件之間的熱傳遞的側向調諧和方位角調諧兩者。像素化基板支撐組件包括:上表面和下表面;設置在像素化基板支撐件中的一個或更多個主電阻式加熱器；以及多個像素加熱器，所述多個像素加熱器與主電阻式加熱器同列，并且設置在基板支撐件中。像素加熱器的數(shù)量比主電阻式加熱器的數(shù)量大一個數(shù)量級，并且像素加熱器相對于彼此以及相對于主電阻式加熱器都是獨立地受控的。
[0007]在一個實施例中，基板支撐組件包括:具有基板支撐表面和下表面的基板支撐件；耦接至基板支撐件或設置在基板支撐件中的多個電阻式加熱器，所述多個電阻式加熱器相對于彼此是獨立地受控的；以及耦接至所述多個電阻式加熱器的像素加熱器控制器，其中，所述像素加熱器控制器包括光學裝置和加熱器控制器。
[0008]在又一實施例中，處理腔室包括腔室主體和像素化基板支撐組件。像素化基板支撐組件包括:上表面和下表面;設置在像素化基板支撐件中的一個或更多個主電阻式加熱器；以及多個像素加熱器，所述多個像素加熱器與主電阻式加熱器同列，并且設置在基板支撐件中。像素加熱器的數(shù)量比主電阻式加熱器的數(shù)量大一個數(shù)量級，并且像素加熱器相對于彼此以及相對于主電阻式加熱器實施獨立地受控的。
【附圖說明】
[0009]因此，為了可詳細地理解本發(fā)明的上述特征的方式，可通過參考實現(xiàn)方式對上文中簡要概述的本發(fā)明進行更特定的描述，這些實現(xiàn)方式中的一些在附圖中示出。然而，將注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的典型實現(xiàn)方式，并且因此將不視作限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可承認其他同等有效的實現(xiàn)方式。
[0010]圖1是處理腔室的示意性橫剖面?zhèn)纫晥D，所述處理腔室中具有像素化(pixelated)基板支撐組件的一個實施例；
[0011]圖2是詳細說明像素化基板支撐組件的多個部分的部分示意性橫剖面視圖；
[0012]圖3A是沿圖2的剖面線A-A截取的橫剖面視圖；
[0013]圖3B-3D是沿圖2的剖面線A-A截取的橫剖面視圖，這些圖示出像素加熱器的替代布局；
[0014]圖4A-4E是示出像素化基板支撐件內的像素加熱器和主電阻式加熱器的多個位置的部分示意性側視圖；
[0015]圖5是用于利用像素化基板支撐組件來處理基板的方法的一個實施例的流程圖；
[0016]圖6是用于操作像素加熱器的簡化的布線示意圖；
[0017]圖7是具有硬件鍵(hardwarekey)的主電阻式加熱器的布線的圖形描繪；
[0018]圖8是配置成用于使用硬件鍵的設施板的頂部平面圖；
[0019]圖9是不具有硬件鍵的主電阻式加熱器的替代布線簡圖的圖形描繪；以及
[0020]圖10是配置成用于圖9中所描繪的布線簡圖的冷卻基座的頂部平面圖。
[0021]為了便于理解，在可能的情況下，已使用完全相同的元件符號來指定各圖所共有的完全相同的元件。構想了在一個實現(xiàn)方式中公開的元件可有益地用于其他實現(xiàn)方式而無需特定的陳述。
【具體實施方式】
[0022]本文所述的實現(xiàn)方式提供像素化基板支撐組件，所述基板支撐組件允許對包括所述基板支撐組件的靜電夾盤的溫度的側向調諧和方位角調諧兩者，這進而允許對在所述基板支撐組件上經(jīng)處理的基板的側向溫度輪廓的側向調諧和方位角調諧兩者。此外，像素化基板支撐組件還使基板上的局部熱點或冷點能夠大基本上被消除。本文中還描述了用于對在像素化基板支撐組件上經(jīng)處理的基板的側向溫度輪廓進行調諧的方法。盡管下文中描述了蝕刻處理腔室中的像素化基板支撐組件，但是所述像素化基板支撐組件還可用于其他類型的等離子體處理腔室，諸如，物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子植入腔室等以及需要對側向溫度輪廓的方位角調諧的其他系統(tǒng)。還構想了像素化加熱器還可用于控制其他表面的溫度，所述其他表面包括不用于半導體處理的那些表面。
[0023]在一個或更多個實施例中，像素化基板支撐組件通過允許利用基板溫度來補償腔室不均勻性(諸如，溫度、流導、電場、等離子體密度，等等)而允許在真空工藝(諸如，蝕刻、沉積、植入等)期間對基板邊緣處的臨界尺寸(CD)變化的校正。此外，一些實施例已證實了將跨基板的溫度均勻性控制到小于約±0.3°C的能力。
[0024]圖1是示例性蝕刻處理腔室100的示意性橫剖面視圖，所述蝕刻處理腔室100具有像素化基板支撐組件126。如上文所討論，像素化基板支撐組件126可用于其他處理腔室中，例如，等離子體處理腔室、退火腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室，離子植入腔室等以及需要控制表面或工件(諸如，基板)的溫度輪廓的能力的其他系統(tǒng)。對跨于表面的跨許多分立的區(qū)域的溫度的獨立和局部的控制有益地允許對溫度輪廓的方位角調諧、對溫度輪廓的中心至邊緣調諧以及局部溫度突點(諸如，熱點和冷點)的減少。
[0025]處理腔室100包括接地的腔室主體102。腔室主體102包括封圍內部容積124的壁104、底部106和蓋108。像素化基板支撐組件126設置在內部容積124中，并且在處理期間將基板134支撐在所述基板支撐組件126上。
[0026]處理腔室100的壁104包括開口(未示出)，能以機器人方式通過所述開口將基板134移送進和移送出內部容積124。栗送端口 110在腔室主體102的壁104或底部106中的一者中形成，并且栗送端口 110流體地連接至栗送系統(tǒng)(未示出)。栗送系統(tǒng)用于維持處理腔室100的內部容積124內的真空環(huán)境，同時移去處理副產物。
[0027]氣體面板112通過一個或更多個入口端114而將工藝氣體和/或其他氣體提供至處理腔室100的內部容積124，所述入口端114穿過腔室主體102的蓋108或壁104中的至少一者而形成。由氣體面板112提供的工藝氣體在內部容積124內經(jīng)激勵以形成等離子體122，所述等離子體122用于處理設置在像素化基板支撐組件126上的基板134。可由感性地耦接至工藝氣體的RF功率來激勵工藝氣體，所述RF功率來自定位在腔室主體102外部的等離子體施加器120。在圖1中描繪的實施例中，等離子體施加器120是一對同軸線圈，所述同軸線圈通過匹配電路118而耦接至射頻電源116。
[0028]控制器148耦接至處理腔室100以控制所述處理腔室100的操作以及對基板134的處理?？刂破?48可以是任何形式的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的一種，所述通用數(shù)字處理處理系統(tǒng)可在工業(yè)設置中用于控制各種子處理器和子控制器。一般而言，控制器148包括與存儲器存儲器174和輸入/輸出(I/O)電路系統(tǒng)176通信的中央處理單元(CPU)172、以及其他常用的部件。由控制器148的CPU執(zhí)行的軟件命令使處理腔室執(zhí)行例如將蝕刻劑氣體混合物(S卩，處理氣體)引入到內部溶容積124中，通過施加來自等離子體施加器120的RF功率來從處理氣體中形成等離子體122，并且蝕刻基板134上的材料層。
[0029]像素化基板支撐組件126—般至少包括基板支撐件132?；逯渭?32可以是真空夾盤、靜電夾盤、基座或其他工件支撐表面。在圖1的實施例中，基板支撐件132是靜電夾盤，并且在下文中將會將基板支撐件132描述為靜電夾盤132。像素化基板支撐組件126可附加地包括加熱器組件170。像素化基板支撐組件126還可包括冷卻基座130?；蛘?，將冷卻基座可與像素化基板支撐組件126分開。像素化基板支撐組件126能以可移除方式耦接至支撐臺座125。支撐臺座125(所述支撐臺座125可包括臺座基底128和設施板180)裝配至腔室主體102?？芍芷谛缘貙⑾袼鼗逯谓M件126從支撐臺座125上移除以允許對所述像素化基板支撐組件126的一個或更多個部件進行整修。
[0030]設施板180配置成用于容納多個驅動機構，所述多個驅動機構配置成用于升高和降低多個升舉銷。此外，設施板180配置成用于容納來自靜電夾盤132和冷卻基座130的多個流體連接器。設施板180還配置成用于容納來自靜電夾盤132和加熱器組件170的多個電連接裝置。各種連接裝置可在像素化基板支撐組件126的外部或內部運行，而設施板180提供這些連接裝置至對應的終點的接口。
[0031]靜電夾盤132具有裝配表面131以及與所述裝配表面131相對的工件表面133。靜電夾盤132—般包括嵌入在電介質體150中的夾緊電極136。夾緊電極136可配置為單極性或雙極性電極、或其他合適的布置。夾緊電極136通過RF過濾器182耦接至夾緊電源138，所述夾緊電源提供將RF或DC功率以便將基板134靜電地固定至電介質體150的上表面。RF過濾器182防止用于在處理腔室100內形成等離子體122的RF功率損害電氣設備或防止在腔室外部導致電氣危害。電介質體150可由陶瓷材料制成，諸如，A1N或A1203?；蛘?，電介質體150可由聚合物制成，諸如，聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮，等等。
[0032]靜電夾盤132的工件表面133可包括氣道(未示出)，所述氣道用于將背側熱傳遞氣體提供至在基板134與靜電夾盤132的工件表面133之間限定的間隙空間。靜電夾盤132還可包括升舉銷孔，所述升舉銷孔用于容納升舉銷(兩者都未示出)，所述升舉銷用于在靜電夾盤132的工件表面133上方提升基板134，以便于以機器人方式移送進和移送出處理腔室100。
[0033]溫度受制的冷卻基座130耦接至熱傳遞流體源144。熱傳遞流體源144提供熱傳遞流體，諸如，液體、氣體或兩者的組合，所述熱傳遞流體通過設置在基座130中的一個或更多個導管160進行循環(huán)?？筛綦x流經(jīng)相鄰的導管160的流體以允許對靜電夾盤132與冷卻基座130中的不同區(qū)域之間的熱傳遞的局部控制，這協(xié)助控制基板134的側向溫度輪廓。
[0034]流體分配器可流體地耦接在熱傳遞流體源144的出口與溫度受控的冷卻基座130之間。流體分配器操作以控制提供至導管160的熱傳遞流體的量。流體分配器可設置在處理腔室100外部，在像素化基板支撐組件126內，在臺座基底128內，或在其他適合的位置處。
[0035]加熱器組件170可包括一個或更多個主電阻式加熱器154和/或嵌入在主體152中的多個像素(pixel)加熱器140?？商峁┲麟娮枋郊訜崞?54以將像素化基板支撐組件126的溫度提升至用于執(zhí)行腔室工藝的溫度。像素加熱器140提供由主電阻式加熱器154生成的、像素化基板支撐組件126的溫度