具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤制造技術

描述具有射頻(RF)及溫度均勻性的靜電夾盤(ESC)。例如，ESC包括頂部介電層。上金屬部設置于該頂部介電層之下。第二介電層設置于多個像素化的電阻式加熱器之上，且所述第二介電層部分地由該上金屬部所圍繞。第三介電層設置于該第二介電層之下，在該第三介電層與該第二介電層之間具有邊界。多個通孔設置于該第三介電層中。總線條功率分配層設置于該等多個通孔之下并且耦接于該等多個通孔。第四介電層設置于該總線條功率分配層之下，在該第四介電層與該第三介電層之間具有邊界。金屬底座設置于該第四介電層之下。該金屬底座包括多個高功率加熱器組件容納在該金屬底座中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤相關申請的交叉引用本申請案主張2012年4月24日所申請的美國臨時申請案第61/637,500號以及2013年3月8日所申請的美國臨時申請案第61/775,372號的利益，該等申請案全部內容在此以引用的方式并入本文。背景1)領域本專利技術的實施例關于半導體處理設備的領域，且具體地，關于具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤，以及制造此種靜電夾盤的方法。2)相關技術描述在等離子體處理腔室中，例如等離子體蝕刻或等離子體沉積腔室，腔室組件的溫度通常是在處理期間要控制的重要參數。例如，基板夾具(通常稱為夾盤或托架)的溫度可受控制，以在處理制作方法期間將工件加熱/冷卻至各種受控的溫度(例如為了控制蝕刻速率)。類似的，噴頭/上電極、腔室襯墊、擋板、工藝配套組件、或其它組件的溫度在處理制作方法期間也可受控制，以影響處理。傳統上，散熱器及/或熱源耦接于處理腔室，以維持腔室組件的溫度在所欲的溫度。通常，熱耦接于腔室組件的至少一熱轉移流體回路用來提供加熱及/或冷卻功率。熱轉移流體回路中的長接線長度，以及與此種長接線長度有關的大的熱轉移流體體積對于溫度控制反應時間是有害的。重點使用(Point-of-use)系統是用以減少流體回路長度/體積的一種機構。但是，物理空間局限不利地限制了此種重點使用系統的功率負載。隨著等離子體處理趨勢持續地增加RF功率位準而且也增加工件直徑(現在通常具有300mm，且現在正在發展450mm系統)，滿足快速反應時間與高功率負載兩者的溫度及/或RF控制與分配，在等離子體處理領域中是有利的。附圖簡述圖1根據本專利技術的實施例例示靜電夾盤(ESC)的部分的橫剖面視圖，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖2根據本專利技術的另一實施例例示各種靜電夾盤的部分的橫剖面視圖，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖3根據本專利技術的另一實施例例示靜電夾盤的部分的橫剖面視圖，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖4根據本專利技術的另一實施例例示靜電夾盤的部分的橫剖面視圖，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖5A根據本專利技術的另一實施例例示靜電夾盤的部分的橫剖面視圖，重點突出了等離子體噴涂配置，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖5B根據本專利技術的另一實施例例示靜電夾盤的部分的橫剖面視圖，重點突出了固體陶瓷頂部配置，靜電夾盤配置來支撐晶圓或基板。圖6是根據本專利技術的各種實施例的電性方塊圖，包括了用于靜電夾盤(ESC)的電阻式輔助加熱器的12x13配置。圖7根據本專利技術的實施例例示系統，在該系統中可容納具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤。圖8根據本專利技術的實施例例示示例性計算機系統的方塊圖。詳細描述敘述了具有增強射頻(RF)及溫度均勻性的靜電夾盤，以及制造此種靜電夾盤的方法。在下面的敘述中，提出多種具體細節，例如具體的夾盤材料規范，以提供本專利技術的實施例的通盤了解。對于本領域技術人員將是顯而易知的，本專利技術的實施例可不用這些具體細節來實踐。在其它例子中，熟知的方面，例如夾盤所支撐的晶圓存在時的蝕刻處理，并未詳細敘述，以避免不必要地模糊本專利技術的實施例。另外，可了解到，附圖中顯示的各種實施例是例示表示，且不需要依尺寸繪制。在此所述的一或更多個實施例是關于具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤，或關于包括具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤的系統。為了提供文章上下文，藉由靜電夾盤的晶圓夾持已經在蝕刻處理期間用來提供溫度控制。取決于應用，晶圓被夾持至具有散熱器或加熱器(或兩者)的陶瓷或多層表面。因為固有的不均勻性與輔助硬件(例如，升舉銷、RF/DC電極等)，陶瓷表面溫度并非均勻。此不均勻性會轉移給晶圓，影響蝕刻處理。傳統的夾盤設計是注重在冷卻劑布局最佳化以及引入多個(多達4區)加熱器。此種夾盤設計對于解決與輔助硬件(例如，升舉銷、RF/DC電極等)相關的問題或由輔助硬件所導致的問題并沒有用。在實施例中，為了解決利用傳統方法的上述問題，敘述了具有極佳溫度均勻性的下一代(超過4區)蝕刻腔室ESC。在實施例中，如同下面更詳細敘述的，在此所述的夾盤可以達成多個熱要求，包括一或更多個Al2O3型的12英寸定位盤、溫度性能高達130C、利用等離子體在攝氏65/65/45度時溫度均勻性≦0.5C。在此所述的實施例是關于具有主動溫度控制的下一代蝕刻腔室ESC。根據本專利技術的各種實施例，圖1-5A與圖5B繪示靜電(ESC)結構或其部分。參見圖1，ESC100配置來支撐晶圓或基板102。ESC的框架104可包括例如鋁。等離子體噴涂涂層106(例如陶瓷層)是包括在框架104的各種表面上。包括主要加熱器108，以及輔助加熱器110。參見圖2，如同橫剖面透視圖所示，ESC部分200配置來支撐晶圓或基板202。陶瓷層204(在該陶瓷層204上將放置晶圓或基板202)設置于多個電阻式加熱器元件206上(舉例來說)，且陶瓷層204由黏著層208固持在適當位置處。金屬底座210支撐多個電阻式加熱器元件206，并且可為RF加熱的。也可包括選擇性的夾盤電極212，如同圖2所繪示。再次參見圖2，ESC的部分220具有固體陶瓷板材221，如同橫剖面透視圖所示，ESC的部分220是提供來例示ESC內的RF路徑222與224。RF路徑242另外例示在ESC的部分240B中(部分240B也可配置成如同240A所示)，同樣也如同圖2的橫剖面透視圖所示。可了解到，在某些實施例中，所示的ESC部分220、240A與240B可配置成具有僅僅固體陶瓷板材的配置(如同所示)，或者可包括等離子體噴涂涂層，等離子體噴涂涂層上黏著有固體陶瓷板材，如同下面相關于圖5B所更詳細敘述的。參見圖3，如同橫剖面透視圖所示，ESC300配置來支撐晶圓或基板302。介電層304(例如等離子體噴涂介電層)提供一支撐，在支撐上放置晶圓或基板302。開放區域306提供冷卻通道，例如用于背側的氦(He)冷卻。介電層304設置于上金屬部308之上，例如，上金屬部308可提供用于RF波的波導。介電層310(例如等離子體噴涂或弧氧化層)設置于多個像素化的電阻式加熱器312之上，且介電層310部分由上金屬部308所圍繞。額外的介電層314設置于介電層310之下，在介電層314與介電層310之間具有邊界316。包括有通孔318，來將多個像素化的電阻式加熱器312耦接至總線條功率分配層320。介電層322設置于總線條功率分配層320之下，在介電層314與介電層322之間具有邊界324。上述特征設置于金屬底座326之上。金屬底座326容納高功率加熱器元件或升能器328。也可包括焊接的底部板材330，如同圖3所繪示。根據本專利技術的實施例，靜電夾盤(ESC)具有一或更多個(高達8個)主要加熱器，以提供基線溫度控制。為了提供溫度分配的微調，大量的輔助加熱器設置于ESC表面的附近。為了減少RF相關的不均勻性，所有加熱器都位于鋁籠內，鋁籠同時作用為RF屏蔽與RF輸送路徑。因此，在實施例中，可以達成具有改良的射頻均勻性及/或改良的溫度均勻性的蝕刻處理。在特定實施例中，在此所述的夾盤可以達成多個溫度均勻性要求，包括下述的一或更多個：(1)對于加熱器布局：利用4區加熱器設計來解決多個階段之間的處理溫度斜線變化、RF耦接；(2)對于機臺匹配：傳統的ESC/噴頭/邊緣H本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤(ESC)，所述ESC包括：頂部介電層；上金屬部，所述上金屬部設置于所述頂部介電層之下；第二介電層，所述第二介電層設置于多個像素化的電阻式加熱器之上，且所述第二介電層部分地由所述上金屬部所圍繞；第三介電層，所述第三介電層設置于所述第二介電層之下，在所述第三介電層與所述第二介電層之間具有邊界；多個通孔，所述通孔設置于所述第三介電層中；總線條功率分配層，所述總線條功率分配層設置于所述多個通孔之下并且耦接于所述多個通孔，其中所述多個通孔將所述多個像素化的電阻式加熱器電性耦接至所述總線條功率分配層；第四介電層，所述第四介電層設置于所述總線條功率分配層之下，在所述第四介電層與所述第三介電層之間具有邊界；及金屬底座，所述金屬底座設置于所述第四介電層之下，其中所述金屬底座包括多個高功率加熱器元件容納在所述金屬底座中。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.04.24 US 61/637,500;2013.03.08 US 61/775,372;1.一種具有增強射頻及溫度均勻性的靜電夾盤(ESC)，所述ESC包括：頂部介電層；上金屬部，所述上金屬部設置于所述頂部介電層之下；第二介電層，所述第二介電層設置于多個像素化的電阻式加熱器之上，且所述第二介電層部分地由所述上金屬部所圍繞；第三介電層，所述第三介電層設置于所述第二介電層之下，在所述第三介電層與所述第二介電層之間具有邊界；多個通孔，所述通孔設置于所述第三介電層中；總線條功率分配層，所述總線條功率分配層設置于所述多個通孔之下并且耦接于所述多個通孔，其中所述多個通孔將所述多個像素化的電阻式加熱器電性耦接至所述總線條功率分配層；第四介電層，所述第四介電層設置于所述總線條功率分配層之下，在所述第四介電層與所述第三介電層之間具有邊界；及金屬底座，所述金屬底座設置于所述第四介電層之下，其中所述金屬底座包括多個高功率加熱器元件容納在所述金屬底座中，其中形成所述上金屬部來提供所述金屬底座的邊緣。2.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，所述頂部介電層包括多個表面特征設置在所述頂部介電層中。3.如權利要求2所述的ESC，其特征在于，所述頂部介電層的所述表面特征提供用于所述ESC的冷卻通道。4.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，所述頂部介電層被配置來支撐所述頂部介電層上的晶圓或基板。5.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，所述頂部介電層包括噴涂介電材料。6.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，進一步包括：固體陶瓷板材，所述固體陶瓷板材設置于所述頂部介電層上。7.如權利要求6所述的ESC，其特征在于，所述固體陶瓷板材被配置來支撐所述固體陶瓷板材上的晶圓或基板。8.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，所述上金屬部提供用于射頻(RF)波的波導。9.如權利要求1所述的ESC，其特征在于，進一步包括：底部板材，所述底部板材設置于所述金屬底座之下并且焊接至所述金屬底座。10.一種制造靜電夾盤(ESC)的方法，所述方法包括：將高功率加熱器元件安裝進金屬底座中的殼體中；將底部板材焊接至所述金屬底座，以容納所述高功率加熱器元件于所述金屬底座中；藉由等離子體噴涂或弧陽極處理，在所述金屬底座上形成第一介電層；在所述第一介電層上形成金屬層，且從所述金屬層形成總線條功率分配層；在所述總線條功率分配層上且在所述第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·盧博米爾斯基，J·Y·孫，M·馬爾科夫斯基，K·馬赫拉切夫，D·A·小布齊伯格，S·巴納，
申請(專利權)人：應用材料公司，
類型：發明
國別省市：美國;US