用于帶有熱控元件陣列的esc的功率切換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于帶有熱控元件陣列的ESC的功率切換系統(tǒng)。具體而言，用于在等離子體處理腔室中支撐半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體襯底支撐件包括：加熱器陣列，其包括熱控元件，所述熱控元件可操作以調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體襯底上的空間溫度分布，所述熱控元件限定加熱器區(qū)域，每個(gè)所述加熱器區(qū)域由兩個(gè)以上功率供給線路和兩個(gè)以上功率返回線路供電，其中每個(gè)功率供給線路與所述加熱器區(qū)域中的至少兩個(gè)連接并且每個(gè)功率返回線路與加熱器區(qū)域中的至少兩個(gè)連接。功率分配電路與襯底支撐件的底板配合，功率分配電路與加熱器陣列的每個(gè)功率供給線路和功率返回線路連接。切換裝置與功率分配電路連接以通過多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每個(gè)加熱器區(qū)域獨(dú)立地提供時(shí)間平均功率。
【專利說(shuō)明】用于帶有熱控元件陣列的ESC的功率切換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及等離子體處理腔室，諸如具有襯底支撐組件的等離子體蝕刻腔室，所述襯底支撐組件具有熱控元件陣列，熱控元件陣列實(shí)現(xiàn)了等離子體處理期間半導(dǎo)體襯底分布上的空間溫度分布。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如等離子體蝕刻的半導(dǎo)體襯底制造步驟中，關(guān)鍵尺寸(CD)控制是難題。在襯底上CD的均勻度還會(huì)影響來(lái)自襯底的芯片的產(chǎn)量。在公知的半導(dǎo)體制造節(jié)點(diǎn)中，能夠規(guī)定小于Inm的CD均勻度。
[0003]由于多方面原因，控制溫度不是容易的任務(wù)。首先，許多因素會(huì)影響熱傳遞，諸如熱源和熱沉的位置以及介質(zhì)的移動(dòng)、材料和形狀。其次，熱傳遞是動(dòng)態(tài)的過程。除非所討論的系統(tǒng)是熱均衡的，否則會(huì)發(fā)生熱傳遞，并且溫度分布和熱傳遞將隨時(shí)間而變化。再次，當(dāng)然地總是存在于等離子體處理中的諸如等離子體等非均衡現(xiàn)象使得任何實(shí)際的等離子體處理裝置的熱傳遞行為的理論預(yù)測(cè)即使可能的話，也是非常難的。
[0004]等離子體處理裝置中的襯底溫度分布受多種因素影響，諸如等離子體密度分布、射頻(RF)功率分布和靜電卡盤組件中的各種加熱和冷卻元件的具體結(jié)構(gòu)，因此襯底溫度分布經(jīng)常是不均勻的并且難以通過少量的加熱或冷卻元件來(lái)控制。該缺陷轉(zhuǎn)變成在整個(gè)襯底上的處理速率的非均勻性以及襯底上的器件芯片的關(guān)鍵尺寸的非均勻性。
[0005]在已知的等離子體處理系統(tǒng)中，用于具有諸如加熱器或珀耳帖(peltier)裝置的一個(gè)或多個(gè)熱控元件的靜電卡盤系統(tǒng)的控制電子裝置對(duì)RF噪聲敏感。結(jié)果，通過定位在處理腔室的外部，控制電子裝置與等離子體處理的有源RF隔離。也就是說(shuō)，在已知的系統(tǒng)中，用于襯底支撐組件的控制電子裝置定位在RF濾波器的高壓側(cè)上且在等離子體處理腔室之外的位置處。另一方面，靜電卡盤控制電子裝置位于RF濾波器的低RF電壓側(cè)。已知該布置可將ESC加熱器功率線路上的RF電壓降至不干擾控制電子裝置的電平。當(dāng)功率線路的數(shù)量較小(例如，小于8-10根功率線路)，諸如用于具有單個(gè)溫度控制元件的襯底支撐組件時(shí)，則RF濾波器能夠具有相對(duì)小的尺寸和花費(fèi)。然而，對(duì)于具有多個(gè)熱控元件的靜電卡盤系統(tǒng)，切換控制電子裝置和靜電卡盤組件之間的功率線路的數(shù)量能夠遠(yuǎn)大于8-10根線路(例如，16或28對(duì)線纜)，并且RF濾波器會(huì)變得非常笨重和昂貴。在對(duì)處理均勻度具有極嚴(yán)格控制(例如，CD的變化〈lnm)的靜電卡盤系統(tǒng)和等離子體處理腔室的設(shè)計(jì)上，用于靜電卡盤系統(tǒng)的RF濾波的尺寸、成本和復(fù)雜度帶來(lái)了限制和問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于在等離子體處理腔室中支撐半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體襯底支撐件包括:加熱器陣列，所述加熱器陣列能操作以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底上的空間溫度分布，所述加熱器由兩個(gè)以上功率供給線路和兩個(gè)以上功率返回線路供電，其中每個(gè)功率供給線路與所述加熱器中的至少兩個(gè)加熱器連接，并且每個(gè)功率返回線路與所述加熱器中的至少兩個(gè)加熱器連接；功率分配電路，其與襯底支撐件的底板配合，所述功率分配電路包括與所述加熱器陣列的每個(gè)功率供給和功率返回線路連接的配線；以及切換裝置，其與所述功率分配電路連接以使所述加熱器中的每一個(gè)經(jīng)由所述功率供給線路中的一條和所述功率返回線路中的一條被獨(dú)立地供給功率，從而通過多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向所述加熱器中的每個(gè)提供時(shí)間平均功率。
[0007]根據(jù)另一實(shí)施例，一種在包括前述襯底支撐件的等離子體處理腔室中對(duì)諸如晶片之類的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行等離子體蝕刻的方法包括:使熱控元件中的每一個(gè)經(jīng)由功率供給線路中的一條和功率返回線路中的一條被獨(dú)立地供給功率，從而通過功率切換裝置的多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向熱控元件中的每一個(gè)提供時(shí)間平均功率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]在下文中，將通過示例性的實(shí)施例且參照附圖對(duì)本公開進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明:
[0009]圖1示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性概圖。
[0010]圖2示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第一布置的示意圖。
[0011]圖3示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的功率分配組件的示意圖。
[0012]圖4示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第一布置的剖切圖。
[0013]圖5示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第二布置的示意圖。
[0014]圖6示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第三布置的示意圖。
[0015]圖7示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第四布置的示意圖。
[0016]圖8A示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的襯底支撐組件的輔助加熱層。
[0017]圖8B示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的用于控制輔助加熱層的時(shí)序電路。
[0018]圖9示出了依照示例性實(shí)施例的用于控制和監(jiān)控?zé)峥卦目刂齐娐返碾娐穲D。
[0019]圖10示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的切換電子板的控制電子裝置的示意圖。
[0020]圖11為依照本公開的示例性實(shí)施例的在等離子體處理腔室中蝕刻等離子體晶片的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]考慮等離子體處理腔室中的襯底支撐組件的表面上的溫度控制的復(fù)雜特性，有利的是，將多個(gè)獨(dú)立可控的平面型熱控元件合并到襯底支撐組件中以使裝置能夠主動(dòng)地創(chuàng)建并保持期望的空間和時(shí)間溫度分布，并且對(duì)影響CD均勻度的其它不利因素(例如，由于上游或下游處理引起的非均勻性)進(jìn)行補(bǔ)償。而且，能夠通過將功率分配、控制和切換電子裝置布置在RF濾波部件的低電壓側(cè)上，例如，在等離子體處理腔室內(nèi)部的位置上，降低RF濾波部件的尺寸、復(fù)雜度和數(shù)量。[0022]圖1示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的等離子體處理裝置的示意性概圖。如圖1所示，等離子體處理裝置100包括腔室102和襯底支撐組件106，腔室102具有上方噴頭電極104，所述襯底支撐組件106包括下方電極。諸如晶片之類的襯底108能夠通過裝載端口 110裝載到襯底支撐組件106上。氣體線路112將處理氣體供給到上方噴頭電極104上，并且噴頭電極將處理氣體輸送到腔室102中。氣體源114 (例如，供給適當(dāng)?shù)臍怏w混合物的質(zhì)量流量控制器功率)連接至氣體線路112。射頻(RF)電源116連接至上方噴頭電極104。真空泵118能夠用于抽空腔室102，以使RF功率電容性地耦合在上方噴頭電極104和襯底支撐組件106中的下方電極(未示出)之間，以在襯底108和上方噴頭電極104之間的空間中將處理氣體激勵(lì)成等離子體。等離子體能夠用于將器件芯片特征蝕刻到襯底108上的層中。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管等離子體處理裝置100的具體設(shè)計(jì)可以變化，但在示例性實(shí)施例中，RF功率通過襯底支撐組件106耦合。盡管示出了電容耦合的等離子體腔室，但是等離子體處理裝置能夠依賴于產(chǎn)生等離子體的其它機(jī)制，諸如電感耦合(變壓器耦合)、螺旋波、電子回旋共振，等等。例如，能夠在變壓器耦合等離子體(TCP?)處理腔室中或在電子回旋共振(ECR)處理腔室中生成高密度等離子體。例如，在變壓器耦合等離子體處理腔室中，RF能量通過介電窗電感耦合到腔室中。另外，等離子體處理裝置100能夠配置有與射頻(RF)偏置襯底電極結(jié)合的高密度等離子體源，諸如電感耦合等離子體(ICP)源。在本公開的示例性實(shí)施例的背景下的等離子體處理裝置不限于上述示例，并且可根據(jù)需要為多種合適的實(shí)現(xiàn)例中的任一種。
[0024]圖2示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的襯底支撐組件200和控制電子裝置的第一布置的示意性概圖。
[0025]襯底支撐組件200能夠配置為在等離子體處理期間用于各種功能，諸如支撐襯底，調(diào)節(jié)襯底溫度，以及供給射頻功率。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，襯底支撐組件可以包括靜電卡盤(ESC)組件202。ESC組件202可以包括陶瓷層204、主加熱板206、輔助加熱層208和冷卻板(例如，底板)210。陶瓷層204包括用于在處理期間通過靜電將襯底夾到襯底支撐組件200上的一個(gè)或多個(gè)夾持電極(例如，單極或雙極)212。ESC陶瓷層204定位在主加熱板206的上方。在示例性實(shí)施例中，ESC陶瓷層204能夠接合到輔助加熱層208，輔助加熱層208接合到主加熱板206。當(dāng)DC電壓施加到夾持電極212上時(shí)，產(chǎn)生靜電夾持力，并且靜電夾持力將襯底208附著到ESC陶瓷層204的襯底支撐表面201上。
[0026]主加熱板206可以包括合并到兩個(gè)電絕緣層206A和206B的層壓件中或附接至金屬板(未顯不)的一個(gè)或多個(gè)主加熱器214。根據(jù)需要，電絕緣層206A、206B能夠由聚合物材料、無(wú)機(jī)材料、陶瓷(諸如二氧化硅、氧化鋁、氧化釔、氮化鋁)或任何其它適合的絕緣材料形成。當(dāng)連接至DC功率時(shí)，一個(gè)或多個(gè)主加熱器214產(chǎn)生大部分熱以實(shí)現(xiàn)襯底支撐表面201的期望的表面溫度分布。主加熱板206可位于輔助加熱層208的上方或下方。
[0027]輔助加熱層208可以為陶瓷或聚合物層并且可包括嵌入其中的多個(gè)獨(dú)立可控的熱控元件216。能夠通過熱控元件216來(lái)提供對(duì)由主加熱板206產(chǎn)生的表面溫度分布的微調(diào)，熱控元件216通過適當(dāng)?shù)倪x擇和定時(shí)能夠減小襯底支撐表面201上的溫差。熱控元件216可包括加熱器陣列，加熱器陣列可操作以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底支撐表面上的空間溫度分布。在示例性實(shí)施例中，加熱器陣列可包括至少49個(gè)局部溫度元件，諸如薄膜加熱器、二極管、熱電(珀耳帖)元件和電阻加熱器，這些可以任何適當(dāng)?shù)膸缀侮嚵谢驁D案排布。應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中，加熱器陣列可根據(jù)需要包括單一類型的局部溫度元件或局部溫度元件類型的任意組合。例如，加熱器陣列可包括在5%的加熱元件和95%的冷卻元件至95%的加熱元件和5%的冷卻元件的范圍內(nèi)的局部溫度元件的混合，或者任何其它適合的溫度元件的組合以實(shí)現(xiàn)期望的空間溫度分布。
[0028]在優(yōu)選的實(shí)施例中，輔助加熱層208定位在陶瓷ESC層204和主加熱板206之間。在該布置中，主加熱板206形成在熱阻隔層218的表面上，熱阻隔層218設(shè)置在冷卻板210上。
[0029]冷卻板210具有用于冷卻劑流動(dòng)的多個(gè)通道220。冷卻板210還形成ESC組件202的底板。冷卻板210能夠經(jīng)由陶瓷絕緣體環(huán)122附接至腔室。將冷卻板210附接至陶瓷絕緣體環(huán)122能夠根據(jù)需要通過螺釘或任何其它適合的附接裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0030]圖3示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的功率分配組件的示意圖。功率分配組件211能夠電連接至等離子體處理腔室內(nèi)部的冷卻板210以在等離子體處理期間將AC、DC和/或RF功率分配到支撐組件200。功率分配組件211包括:功率分配電路219，其被配置為將AC和DC功率中的至少一種供給到支撐組件200 ;以及設(shè)施板224，其電連接至功率分配電路219并且被配置以使得當(dāng)設(shè)施板224與支撐組件200的冷卻板210配合(例如，附接、電連接)且RF功率被供給到設(shè)施板224時(shí)，功率分配電路219處于設(shè)施板224和冷卻板210所共有的RF電位。
[0031]如圖2所示，冷卻板210設(shè)置在設(shè)施板224上，設(shè)施板224將冷卻劑流體、氣體和電功率提供給靜電卡盤組件。冷卻板210能夠根據(jù)需要經(jīng)由螺釘或其它適合的附接裝置附接(例如，電連接)至設(shè)施板224。在本文所描述的示例性實(shí)施例中，靜電卡盤組件的冷卻劑板和設(shè)施板由諸如金屬之類的導(dǎo)電材料制成，或涂覆有導(dǎo)電材料。導(dǎo)電的RF墊圈(未示出)能夠設(shè)置在冷卻板210的外緣和設(shè)施板224之間以在它們之間建立電連接。設(shè)施板224連接至RF電源Vkf并且將RF功率提供給冷卻板210。在另一示例性實(shí)施例中，設(shè)施板224可以包括絕緣和/或屏蔽連接件以及將RF功率和/或其它規(guī)定設(shè)施(例如氦、冷卻劑或所期望的其它適合的供給品)提供到ESC組件202的導(dǎo)管。用于靜電卡盤組件的全部的DC和AC功率能夠通過設(shè)施板224經(jīng)由單根電纜(未示出)來(lái)饋送。任何組合和數(shù)量的RF濾波器可根據(jù)需要設(shè)置在設(shè)施板224和位于等離子體處理腔室外部的AC或DC電源之間。在連接AC電源以將功率饋送到設(shè)施板224的示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器能夠在將來(lái)自AC電源的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成DC電信號(hào)后才將信號(hào)饋送到設(shè)施板224。
[0032]功率分配電路219形成在第一電路板(例如，分配板228)上，分配板228被配置為在支撐組件200的冷卻板210和設(shè)施板224之間的封閉空間234中與冷卻板210配合。分配板228能夠經(jīng)由粘合(諸如粘結(jié)劑層)或通過諸如螺釘(未示出)等機(jī)械裝置或所期望的其它適合的結(jié)合裝置附接至冷卻板210的底面。冷卻板210和設(shè)施板224在由導(dǎo)電材料制成或涂有導(dǎo)電材料時(shí)，充當(dāng)RF屏蔽件(例如，靜電屏蔽件)，以使RF電流沿著設(shè)施板224和冷卻板210的外表面且圍繞封閉的空間234行進(jìn)，而不是穿過分配板和控制電子裝置。在該布置中，使分配板228屏蔽RF噪聲(例如，干擾)。在本公開的示例性實(shí)施例的背景下，RF噪聲可以為任何不期望的或寄生的RF信號(hào)，無(wú)論其是否具有隨機(jī)功率譜或通過與靜電卡盤組件202連接的諸如偏置發(fā)生器之類的系統(tǒng)中的RF源產(chǎn)生的特定頻率的不期望耦合。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，RF屏蔽件為包含有限數(shù)量的連接器穿透部的閉合導(dǎo)體屏蔽件(例如，冷卻板210和設(shè)施板224)，通常利用旁通電容器使每個(gè)連接器穿透部與RF解耦。旁通連接器定位在電連接件和RF屏蔽件之間并且位于封閉空間234的外部。
[0033]分配板228可包括多層，其中一層為用于與設(shè)施板224連接的電子裝置的共電壓平面(例如，共導(dǎo)電平面)，使得共平面上的電壓處于與設(shè)施板224和冷卻板210相同的電位，從而當(dāng)RF功率供給到冷卻板210時(shí)，降低從設(shè)施板或冷卻板210到分配板228上的部件或電路進(jìn)行電弧放電的可能性。分配板228包括用于將功率分配電路219的輸入功率線路與AC或DC電源連接的至少兩個(gè)端子。分配板228還包括將功率分配電路219的輸入功率線路與靜電卡盤組件202中的熱陣列的熱控元件216連接的至少2 V N個(gè)輸出功率線路，其中N等于熱控元件216的數(shù)量。分配板228還可以包括從焊盤路由電流至穿過冷卻板210的線纜的軌跡。分配板228可以包括濾波元件，諸如連接在一條或多條輸入功率線路和設(shè)施板224之間、從輸出功率線路到設(shè)施板、和/或在共電壓平面和冷卻板210和/或設(shè)施板224之間的電容器，以使流經(jīng)設(shè)施板的RF電流分流，從而防止RF電流流經(jīng)分配板228的部件。在示例性實(shí)施例中，分配板228可包括用于存儲(chǔ)ESC組件202的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或標(biāo)識(shí)號(hào)的存儲(chǔ)器。
[0034]在另一示例性實(shí)施例中，設(shè)施板224可以由非導(dǎo)電的、介電的和/或網(wǎng)狀的材料形成。在該情況下，通過附接(例如，電連接)至冷卻板210，分配板228的共電壓平面能夠形成用于分配板228的屏蔽外殼。應(yīng)當(dāng)理解的是，在該示例性實(shí)施例中，共電壓平面為金屬板或金屬形成物，使得當(dāng)附接至冷卻板210時(shí)建立法拉第屏蔽，從而等離子體處理腔室中的有源RF不會(huì)進(jìn)入外殼。
[0035]如圖3所示，功率分配組件211還包括功率切換裝置221。功率切換裝置221包括切換電路222和控制電路223。切換裝置221的切換電路222連接至功率分配電路219，以使每一個(gè)熱控元件216經(jīng)由功率供給線路中的一條和功率返回線路中的一條被獨(dú)立地供給功率，從而通過襯底支撐組件200的熱陣列的一個(gè)或多個(gè)熱控元件216可尋址地連接至AC或DC功率，借助多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每個(gè)熱控元件216提供時(shí)間平均功率。控制電路223與諸如位于等離子體處理腔室外部的處理器或計(jì)算機(jī)等外部裝置通信，用于功率分配和切換電路的命令和控制。在示例性實(shí)施例中，切換和控制電路222、223能夠形成在功率分配組件211的分配電路板228上。在另一示例性實(shí)施例中，切換和控制電路222、223能夠形成在第二電路板上，例如，切換電子板226上，切換電子板226能夠與功率分配電路219的分配板228配合。
[0036]切換電子板226為印刷電路板(PCB)，其包括用于將切換的功率可尋址地供給到輔助加熱層208的熱控元件216的陣列的電路系統(tǒng)。切換電子板226能夠設(shè)置在設(shè)施板224和冷卻板210之間的封閉空間234中且在分配電路板228和設(shè)施板224之間的位置。切換電子板226包括共電壓平面，共電壓平面用于電連接至設(shè)施板224的電子裝置，以使共平面上的電壓處于與設(shè)施板224相同的電位,從而降低在設(shè)施板224與切換電子板226上的部件或電路之間的電弧放電的可能性。切換電子板226還可以包括連接在一條或多條輸入功率線路和設(shè)施板224之間、從輸出功率線路到設(shè)施板224、和在共電壓平面與設(shè)施板224之間的電容器，以使流經(jīng)設(shè)施板224的RF電流分流，從而防止RF電流流經(jīng)切換電子板226的切換和控制電路。在另一示例性實(shí)施例中，切換電子板226能夠附接至設(shè)施板224的上表面。例如，切換電子板226能夠與分配板228的下表面配合以使切換電子板226位于分配板228和設(shè)施板224的上表面之間的封閉空間234內(nèi)。
[0037]通過設(shè)施板224從RF源Vrf接收到的RF功率經(jīng)由與冷卻板210的電連接被提供給ESC組件202。如已經(jīng)討論過的，RF墊圈能夠設(shè)置在實(shí)施板224和冷卻板210之間，并且提供在兩個(gè)部件之間建立電連接的接口。應(yīng)當(dāng)理解的是，ESC組件202可以包含可調(diào)節(jié)ESC (T-ESC)的特征。在通過引用合并于此的共同受讓的美國(guó)專利N0.6，847，014和N0.6,921, 724中描述了所述組件。
[0038]分配板228可以包括焊盤，焊盤提供與切換電子板226上的引腳的電接觸。分配板228還可以包括將電流從焊盤路由至穿過冷卻板210的線纜的軌跡。在另一示例性實(shí)施例中，插口定位在分配板228的每個(gè)輸入線路上并且與定位在切換電子板226上的引腳配合。分配板228可以包括用于存儲(chǔ)用于ESC組件202的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或標(biāo)識(shí)號(hào)的存儲(chǔ)器。通過該構(gòu)造，切換電子板226具有對(duì)分配板228的存儲(chǔ)器的讀/寫訪問權(quán)。
[0039]在另一示例性實(shí)施例中，切換電子板226包括在每個(gè)輸出線路上的插口，該插口與附接至冷卻板210的位于分配板228上的引腳配合，從而能夠建立電連接。在示例性實(shí)施例中，切換電子板226包括在每個(gè)輸出線路上的焊盤，該焊盤接觸冷卻板210的分配板228上的引腳以建立電連接。
[0040]圖4示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的電子卡盤組件和控制電子裝置的第一布置的剖視圖。
[0041]如圖4中所不，分配板228和切換電子板226設(shè)置在設(shè)施板224和冷卻板210之間的封閉空間234中。封閉空間234是通過冷卻板210的底面中的凹口 236與設(shè)施板224的頂面中的凹口 238的對(duì)準(zhǔn)而形成的。冷卻板210和設(shè)施板224的外表面(例如邊緣)236a、238a分別形成封閉空間234的側(cè)壁。對(duì)準(zhǔn)銷240用于在裝配過程中將冷卻板210和設(shè)施板224對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)銷240從設(shè)施板224延伸出并且與從冷卻板210延伸出的受器242配合。功率通過供給線路244供給到主加熱板206，以及通過供給線路246供給到輔助加熱層208。RF功率能夠通過RF供給源250供給到設(shè)施板224。
[0042]供給線路244和246中的每條都延伸貫通(例如，穿透)冷卻板，供給線路244終止于主加熱板206和分配板228，并且供給線路246終止于輔助加熱層208和分配板228。
[0043]如已經(jīng)討論過的，分配板228附接至封閉空間234內(nèi)的冷卻板210的底面。切換電子板226附接至封閉空間234內(nèi)的設(shè)施板224的頂面。分配板228和切換電子板226電連接，以使切換電子板226的切換裝置221能夠使每一個(gè)熱控元件經(jīng)由功率供給線路中的一條和功率返回線路中的一條被供給功率，從而通過多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每一個(gè)熱控元件提供時(shí)間平均功率。
[0044]切換電子板226包括在其至少一個(gè)表面上的晶體管。每個(gè)晶體管對(duì)應(yīng)于切換電路222的多個(gè)開關(guān)中的一個(gè)，并且可包括金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)、功率切換FET或所需要的任何其它適合的晶體管。在示例性實(shí)施例中，切換裝置可以為從切換電子板226的表面延伸通過設(shè)施板224的頂面而到達(dá)設(shè)施板224的底面的M0SFET，其充當(dāng)冷卻晶體管的熱沉。設(shè)施板224包括從第一表面延伸到第二表面的多個(gè)孔，并且每個(gè)孔被構(gòu)造為接納一個(gè)M0SFET。諸如至少一個(gè)密封帽之類的密封部件247能夠附接至設(shè)施板224的底面且附接至多個(gè)垂直的MOSFET終止的位置處。密封部件247提供了保護(hù)MOSFET免受RF影響的屏障和外殼。
[0045]圖5示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第二布置的示意性概圖。在本公開的背景下，在各附圖中相同的元件標(biāo)記用于指示共同的特征。圖5中所示的示例性布置具有與如圖2中所示的ESC組件202構(gòu)造基本相同的ESC組件202構(gòu)造。然而，關(guān)于控制電子裝置，切換電子板226形成在設(shè)施板224的下表面上。金屬罩230能夠形成在切換電子板226的上方以將切換電子板226封閉在金屬罩230和設(shè)施板224之間的空間內(nèi)。切換電子板226電連接至設(shè)施板224，設(shè)施板224為金屬或涂有金屬，以使封閉空間234建立保護(hù)板電子裝置免受RF噪聲影響的法拉第氏罩。例如，如已經(jīng)討論過的，切換電子板226可以為具有與設(shè)施板224連接的共電壓平面的多層板。金屬罩230能夠經(jīng)由螺釘或其它合適的附接裝置附接(例如，電連接)至設(shè)施板224的外表面，以使切換電子板226被完全地封閉在金屬罩230內(nèi)。
[0046]圖6示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第三布置的示意性概觀。
[0047]如圖6中所示，ESC組件202的陶瓷層204包括夾持電極212和RF電極232。在該示例性實(shí)施例中，RF源連接至RF電極232。該布置的有利之處在于，其減少了與主加熱板206和輔助加熱層208耦合的RF的量。
[0048]圖7示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的靜電卡盤組件和控制電子裝置的第四布置的示意性概圖。圖7示出了圖5的布置的另一示例性實(shí)施例，其中圖6的示例性布置包括陶瓷層204中的RF電極232以及將RF功率提供給RF電極232的RF源。
[0049]圖8A示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的襯底支撐組件的輔助加熱層。
[0050]如圖8A中所示，ESC組件202包括熱控元件216 (例如，加熱器，局部溫度元件)的陣列，通過與兩條以上功率供給線路302和兩條以上功率返回線路304的連接為熱控元件供電。每條功率供給線路連接至至少兩個(gè)熱控元件216，并且每條功率返回線路連接至至少兩個(gè)熱控元件216。沒有兩個(gè)局部熱控元件216共用同一對(duì)功率供給線路302和功率返回線路304。通過適當(dāng)?shù)碾娗袚Q布置，可以將成對(duì)的功率供給線路302和功率返回線路304連接至電源(未示出)，由此僅連接至該對(duì)線路的熱控元件216被接通。例如，限定局部加熱器區(qū)域的每個(gè)熱控元件216能夠通過切換電子板226尋址以按規(guī)定時(shí)序?qū)⒐β侍峁┙o相關(guān)聯(lián)的熱控元件216。能夠通過時(shí)域多路復(fù)用來(lái)單獨(dú)地調(diào)節(jié)每個(gè)熱控元件216的時(shí)間平均加熱功率。為了防止不同的熱控元件216之間的串?dāng)_，二極管306能夠串聯(lián)地連接在每個(gè)熱控元件216和功率供給線路302之間或者每個(gè)熱控元件216和功率返回線路304之間。
[0051]在示例性實(shí)施例中，主加熱板206能夠包括中央加熱器和圍繞中央加熱器的三個(gè)同心加熱器。輔助加熱層208可包括薄膜電阻加熱器陣列，每個(gè)薄膜電阻加熱器均與襯底上的單器件芯片或器件芯片組有約相同的尺寸或均比襯底上的單器件芯片或器件芯片組小。其結(jié)果是，在每個(gè)熱控元件216上方的位置處，襯底溫度以及因此等離子體蝕刻工藝能夠被控制以使得來(lái)自襯底的器件產(chǎn)量最大化。輔助加熱層208的可縮放結(jié)構(gòu)能夠容易地容納如逐芯片襯底溫度控制所規(guī)定的任何數(shù)量的局部熱控元件216 (例如，加熱器或珀耳帖器件)。例如，在示例性實(shí)施例中，范圍為16至26、26-46至49、50至99或多于100個(gè)的局部溫度元件能夠遍及300_或更大直徑的襯底設(shè)置。在共同擁有的公開的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.2011/0092072和N0.2011/0143462中公開了在具有多個(gè)獨(dú)立可控的平面型熱控元件的半導(dǎo)體處理裝置中用于襯底支撐組件的ESC組件的詳細(xì)說(shuō)明，這些專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用合并于此。
[0052]圖8B示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的用于控制熱控元件的時(shí)序電路的示意性概圖。
[0053]功率切換電路221被配置為控制輔助加熱層208中的每個(gè)熱控元件216并且對(duì)其提供功率以生成期望的溫度分布。為了簡(jiǎn)化，僅示出了四個(gè)熱控元件216。應(yīng)當(dāng)理解的是，熱陣列可包括適于獲得ESC組件202的期望的表面溫度分布的任意數(shù)量的熱控元件。
[0054]功率切換電路221包括與每個(gè)功率返回線路304連接的切換裝置310以及與每條功率供給線路302連接的切換裝置312。切換裝置312能夠?qū)⒚織l功率供給線路302連接至電源(例如，功率供給源)314或者將功率供給線路302與電源電隔離。切換裝置310能夠?qū)⒚織l功率返回線路304連接至地電位或者將返回線路與地或者與電源314的低電壓側(cè)電隔離?？刂齐娐?23的處理器316 (例如，微控制器單元、計(jì)算機(jī)等)控制切換裝置310和312。例如，當(dāng)且僅當(dāng)連接至相應(yīng)的熱控元件216的功率供給線路302連接至電源314的高電壓側(cè)以及連接至該熱控元件216的功率返回線路304連接至電源的地電位或低電壓側(cè)時(shí)，熱控元件216被供電。為防止各熱控元件216之間的串?dāng)_，二極管318能夠串聯(lián)地連接在每個(gè)熱控元件216和與其連接的功率供給線路302之間或者在每個(gè)熱控元件216和與其連接的功率返回線路304之間。切換裝置可以為晶體管，諸如金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)、功率切換FET或所期望的任何其它合適的晶體管開關(guān)。
[0055]功率切換電路221還包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置為監(jiān)控分配板或切換電子板226上的相應(yīng)位置的溫度和/或板構(gòu)件的溫度。溫度傳感器的位置和每個(gè)熱控元件216的位置可以重合或者可以不重合。每個(gè)熱控元件216的溫度能夠通過實(shí)際測(cè)量、校準(zhǔn)或基于理論或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠?jì)算來(lái)獲得或估算出。例如，估算的測(cè)量值能夠基于校正估計(jì)值、預(yù)測(cè)估計(jì)值或建模估計(jì)值。
[0056]為了啟動(dòng)相應(yīng)的熱控元件216，控制電路223基于熱控元件216的設(shè)定點(diǎn)溫度來(lái)計(jì)算每個(gè)熱控元件216的工作周期。每個(gè)熱控元件216的設(shè)定點(diǎn)溫度是通過整個(gè)加熱板的期望溫度分布確定的。在時(shí)域多路復(fù)用方案中，控制電路223控制切換電路221的時(shí)序以在持續(xù)時(shí)間T內(nèi)保持一次一個(gè)功率供給線路302和電源314之間的連接，在該持續(xù)時(shí)間T內(nèi)，切換電路221保持地電位和電源的低電壓端子和在持續(xù)時(shí)間Ti內(nèi)連接至一條功率供給線路302的每個(gè)熱控元件216之間的連接，其中i表示每個(gè)熱控元件216。用于每個(gè)熱控元件216的Ti不一定為相同的值，因?yàn)槊總€(gè)加熱器區(qū)域可具有不同的溫度設(shè)定點(diǎn)并且因此要求不同的功率工作周期。如果電源314輸出恒定的DC電壓Vtl且全部熱控元件216均具有相同的電阻Rtl,并且陣列具有N條功率供給線路302，則熱控元件216的平均加熱功率與比
值&成正比。控制電路223在持續(xù)時(shí)間T起始時(shí)開始每個(gè)熱控元件216的持續(xù)時(shí)間Ti，然
而，這導(dǎo)致在持續(xù)時(shí)間T起始時(shí)一條功率供給線路302所承載的總電流的峰值。有利的是，在根據(jù)實(shí)施例的時(shí)域多路復(fù)用方案中，控制器能夠在時(shí)間上擴(kuò)展持續(xù)時(shí)間Ti的起始跨越持續(xù)時(shí)間T，即，不是同時(shí)開始全部的持續(xù)時(shí)間Ti,從而減小一條功率供給線路302在整個(gè)持續(xù)時(shí)間T內(nèi)所承載的最大總電流。
[0057]圖9示出了依照示例性實(shí)施例的用于控制和監(jiān)控溫度控制元件的控制電路的電路圖。如圖9中所示，每個(gè)熱控元件216連接在高電壓側(cè)和低電壓側(cè)晶體管320、322之間。高電壓側(cè)晶體管320具有與諸如霍爾效應(yīng)電流傳感器之類的電流傳感器324連接的漏極，電流傳感器324還連接至DC功率。低電壓側(cè)晶體管322具有與熱控元件216連接的漏極和與諸如霍爾效應(yīng)電流傳感器之類的電流傳感器326連接的源極，電流傳感器326還接地。當(dāng)通過控制電路223對(duì)溫度控制元件進(jìn)行尋址時(shí)，高電壓側(cè)晶體管和低電壓側(cè)晶體管的柵極被選通以啟動(dòng)(例如，加熱/冷卻)溫度控制元件。每個(gè)電流傳感器324、326的輸出被提供給切換電子板226上的電壓采樣/模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器328。與高側(cè)晶體管320的漏極連接的分壓電路327還提供輸出至A/D轉(zhuǎn)換器328。A/D轉(zhuǎn)換器328的輸出被提供給處理器330，處理器330諸如可編程邏輯器件、場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或所期望的其它適合的處理器件。處理器330處理所接收到的數(shù)據(jù)以確定流經(jīng)每個(gè)加熱區(qū)域216的瞬時(shí)電流、DC電源上的瞬時(shí)總電流以及DC電源上的電壓。這些值能夠存儲(chǔ)在處理器存儲(chǔ)器中、切換電子板226上的存儲(chǔ)器或分配板228中。
[0058]圖10示出了依照本公開的示例性實(shí)施例的功率分配組件的控制電子裝置的示意圖。圖9示出了切換和控制電路222、223設(shè)置在切換電子板226上，切換電子板226與設(shè)置在分配板228上的分配電路連接的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在另一示例性實(shí)施例中，切換電路222、控制電路223和功率分配電路219可設(shè)置在分配板228上，以使功率分配組件僅包括在冷卻板210和設(shè)施板224之間的封閉空間234中的一個(gè)電路板。
[0059]如圖10中所示，切換電子板226被布置成接收DC功率并且根據(jù)需要將功率選擇性地提供給熱控元件216的陣列的每個(gè)元件以控制ESC陶瓷層204的表面201處的溫度。在示例性實(shí)施例中，切換電子板226可以包括用于經(jīng)由兩條功率線路403 (例如，供給線路和返回線路)通過RF濾波器401接收來(lái)自DC電源的功率的連接件，所供給的DC功率額定在ESC陶瓷層204的熱控元件216的工作電壓。切換電子板226還包括功率切換裝置402，諸如功率晶體管，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或所期望的其它適合的晶體管，功率切換裝置402連接至每條功率線路403，以將功率提供給熱控元件216的陣列。切換電子板226經(jīng)由分配板228將經(jīng)切換的DC功率提供給ESC組件202，其連接參考圖2進(jìn)行了說(shuō)明。
[0060]如參照?qǐng)D8B所討論的，控制電路的處理器316向切換電路的切換裝置402提供控制信號(hào)，從而能夠?qū)γ總€(gè)熱控元件216進(jìn)行唯一地尋址而如所期望的在ESC陶瓷層204的表面201處產(chǎn)生熱。切換電子板226經(jīng)由兩條功率供給線路上的RF濾波器來(lái)調(diào)節(jié)從DC電源接收到的DC功率。DC功率從切換電子板226經(jīng)由分配板228供給到ESC陶瓷層204的熱控元件216。切換電子板226被連接以接收DC功率，使得用于輔助加熱層208和/或主加熱板206的控制電子裝置被屏蔽在等離子體處理腔室內(nèi)的外殼中并且連接至RF濾波器的高RF電壓側(cè)，兩條功率供給線路403中的一條具有正電位，另一供給線路具有負(fù)電壓或較低電位。因?yàn)榍袚Q電子板226僅接收用于DC功率的兩條輸入功率線路，所以規(guī)定用于RF濾波的連接數(shù)量減少，這依次減少了從切換電子板226到ESC陶瓷層204的用于功率供給線路403的RF濾波的尺寸、成本和復(fù)雜度。
[0061]切換電子板226還可包括通信電路406，諸如光發(fā)射器和接收器，以通過光纖407建立處理器316和諸如計(jì)算機(jī)或其它所期望的適合的控制裝置之類的外部處理器405 (例如，外部通信裝置)之間的數(shù)據(jù)通信。在另一示例性實(shí)施例中，通信電路406能夠配置為經(jīng)由諸如選定RF頻率之類的無(wú)線信道通信。通信電路406應(yīng)當(dāng)配置為使得在切換電子板226的處理器316和外部處理器405之間傳送的命令和控制信號(hào)與等離子體處理腔室內(nèi)的有源RF隔離。在另一示例性實(shí)施例中，該隔離能夠利用隔離變壓器、光耦合器、在不同于等離子體處理腔室中的有源RF的頻率下工作的RF收發(fā)器、W1-Fi收發(fā)器或所期望的任何其它適合的通信布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在另一示例性實(shí)施例中，通信電路406能夠配置為經(jīng)由硬接線通信信道通信。在有線信道中，附加的過濾部件能夠用于RF、DC和/或流電隔離，使得通信信號(hào)隔離且免受RF干擾。
[0062]切換電子板226可以包括用于對(duì)與外部處理器405通信的控制或狀態(tài)消息進(jìn)行加密和解密的邏輯。切換電子板226包括用于對(duì)從兩條功率線路403接收到的電壓進(jìn)行降壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器408。各DC-DC轉(zhuǎn)換器408向例如處理器316和切換裝置402提供降壓后的電壓。傳感器能夠如所期望的按策略安裝到切換電子板226上以檢測(cè)板溫度和/或指定的板部件的溫度。每個(gè)傳感器被連接以提供輸出至處理器316，處理器316將所接收到的信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在示例性實(shí)施例中，傳感器的輸出能夠存儲(chǔ)在切換電子板226和/或分配板228上的存儲(chǔ)器中。位于切換電子板226外部的部件的溫度，諸如，例如ESC陶瓷層204或冷卻板210的溫度，能夠由傳感器來(lái)監(jiān)控和記錄。
[0063]經(jīng)由與分配板228的連接，切換電子板226可包括用于將DC或AC功率從外部電源傳遞到ESC組件202中的電路的電氣部件和電路。例如,在示例性實(shí)施例中，切換電子板226能夠配置為包括將DC功率從外部DC源通過分配板228傳遞到嵌入在ESC陶瓷層204中的靜電夾持電極212的導(dǎo)電軌跡或供給線路413。在另一示例性實(shí)施例中，切換電子板226能夠配置為包括將AC功率從外部AC源420通過分配板228傳遞到設(shè)置于ESC組件202的主加熱板206中的主加熱器214的導(dǎo)電軌跡或供給線路418。
[0064]如已經(jīng)討論過的，為了將來(lái)自ESC組件202的輔助加熱器(例如，溫度控制元件)216的RF電流分流遠(yuǎn)離切換電子板電路且通過金屬制的或涂有金屬的設(shè)施板224，電容器422能夠設(shè)置在切換電子板226的功率輸入線路和功率輸出線路上，其中每個(gè)電容器422的一端連接至一條功率線路403，并且每個(gè)電容器422的另一端連接至設(shè)施板224或PCB上的共電壓平面(例如，共導(dǎo)電平面)，PCB連接至設(shè)施板以使共電壓平面和設(shè)施板處于相同的電位。以這樣的方式使用在切換電子板226上的電容器422降低切換電子板226上的RF電壓干擾也位于其上面的電子電路(切換裝置402、處理器316、功率轉(zhuǎn)換器408或其它所期望的適合的部件)的工作的風(fēng)險(xiǎn)。
[0065]在示例性實(shí)施例中，切換電子板226可包括用于監(jiān)控輸入數(shù)據(jù)線路和總線電路上的電壓/電流的電壓和/或電流傳感器(參見圖10)。處理器316能夠配置為根據(jù)需要基于電阻變化或傳感器中任一個(gè)的輸出的變化來(lái)調(diào)整總線電路上的電流或電壓輸出。
[0066]在上述另一示例性實(shí)施例中，處理器316能夠配置為對(duì)傳送到外部裝置或處理器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)加密和解密。例如，在與外部裝置或處理器通信期間，能夠?qū)Π刂苹驙顟B(tài)消息的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行加密和/或解密。處理器還可以包括用于存儲(chǔ)與主加熱器214相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的非易失性常駐或外部存儲(chǔ)器以及ESC組件202的熱控元件216的陣列。處理器316能夠配置為接收軟件更新或者經(jīng)由通信電路406由外部裝置或處理器進(jìn)行再編程。在另一示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行密碼保護(hù)以防止對(duì)處理器及其內(nèi)容的非授權(quán)訪問。[0067]圖11是依照本公開的示例性實(shí)施例的在等離子體處理腔室中蝕刻晶片的方法的流程圖。
[0068]如通過前面的圖1-10中已經(jīng)討論過的，等離子體處理腔室102包括用于在等離子體處理期間支撐襯底的靜電卡盤組件202。靜電卡盤組件202包括冷卻板210和可操作以調(diào)節(jié)半導(dǎo)體襯底上的空間溫度分布的溫度控制元件216的陣列(例如，加熱器陣列)。溫度控制元件216由兩條以上功率供給線路302和兩條以上功率返回線路304供電,其中每條功率供給線路302連接至至少兩個(gè)加熱器216，并且每個(gè)功率返回線路304連接至至少兩個(gè)加熱器216。靜電卡盤組件202經(jīng)由冷卻板210與功率分配組件211配合。功率分配組件211包括功率分配電路219，功率分配電路219連接至加熱器陣列的每條功率供給線路302和功率返回線路304，并且功率切換裝置221連接至功率分配電路219。如已經(jīng)討論過的，靜電卡盤組件202還包括設(shè)施板224。功率分配組件211安裝到冷卻板210和設(shè)施板224之間的RF屏蔽外殼內(nèi)的至少冷卻板210上。
[0069]如圖11所示，在操作期間，RF功率經(jīng)由設(shè)施板224供給到靜電卡盤組件，以使RF電流沿著設(shè)施板和冷卻板的外表面且圍繞RF屏蔽外殼流動(dòng)(S500)。當(dāng)RF功率被供給到靜電卡盤組件時(shí)，功率分配電路219的RF電位與設(shè)施板224的RF電位匹配。命令和控制消息在等離子體處理腔室內(nèi)的功率分配組件的控制電路223和在等離子體處理腔室外部的處理器405之間傳送(S502)?；诿詈涂刂葡ⅲ袚Q電路222能夠被發(fā)令以使每一個(gè)熱控元件經(jīng)由一條功率供給線路和一條功率返回線路被獨(dú)立地供給功率，從而通過多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每個(gè)熱控元件提供時(shí)間平均功率(S504)。功率分配組件211經(jīng)由傳感器來(lái)監(jiān)控諸如溫度、電壓和電流等各種參數(shù)(S506)，并且將與監(jiān)控參數(shù)相關(guān)聯(lián)的值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中(S508)。
[0070]盡管已經(jīng)參考附圖和說(shuō)明書呈現(xiàn)了本公開，但本公開絕不限于這些，因?yàn)楸竟_可在權(quán)利要求所容許的范圍內(nèi)進(jìn)行變型。
[0071]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明能夠以其它具體形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)特征。因此，當(dāng)前公開的實(shí)施例在所有方面均應(yīng)視為示例性而非限制性的。本發(fā)明的范圍由隨附的權(quán)利要求書而不是前面的說(shuō)明書來(lái)表明，并且落在權(quán)利要求書的含義和范圍以及等同內(nèi)容內(nèi)的全部變化均視為包含在本發(fā)明的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種在等離子體處理腔室支撐半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體襯底支撐件，其包括: 加熱器陣列，其包括熱控元件，所述熱控元件能操作以調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體襯底上的空間溫度分布，所述熱控元件限定加熱器區(qū)域，每個(gè)所述加熱器區(qū)域均由兩個(gè)以上功率供給線路和兩個(gè)以上功率返回線路供電，其中每個(gè)功率供給線路與至少兩個(gè)所述加熱器區(qū)域連接并且每個(gè)功率返回線路與至少兩個(gè)所述加熱器區(qū)域連接， 功率分配電路，其與所述襯底支撐件的底板配合，所述功率分配電路與所述加熱器陣列的每個(gè)功率供給線路和功率返回線路連接；以及 功率切換裝置，其與所述功率分配電路連接以使所述加熱器區(qū)域中的每一個(gè)經(jīng)由所述功率供給線路中的一條和所述功率返回線路中的一條被獨(dú)立地供給功率，從而通過多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每個(gè)所述加熱器區(qū)域提供時(shí)間平均功率。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率分配電路形成在第一電路板上，所述第一電路板具有導(dǎo)電共平面，所述導(dǎo)電共平面附接至所述底板并且處于所述底板的電位。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置包括切換電路和控制電路。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置形成在所述第一電路板上。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置形成在所述第一電路板上。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件,其包括:· 設(shè)施板，其附接至所述襯底支撐件的所述底板，以使至少所述功率分配電路位于所述底板和所述設(shè)施板之間的靜電屏蔽空間中。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率分配電路形成在第一電路板上，所述第一電路板具有導(dǎo)電共平面，該導(dǎo)電共平面附接至所述底板并且處于所述底板的電位。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述切換裝置形成在第二電路板上，所述第二電路板具有導(dǎo)電共平面，該導(dǎo)電共平面附接至所述設(shè)施板并且處于所述設(shè)施板的DC電位。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述第二電路板附接至所述設(shè)施板的上表面且位于所述設(shè)施板的凹口中，以使所述第二電路板位于所述底板和所述設(shè)施板之間的靜電屏蔽空間中。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述底板和所述設(shè)施板之間的所述靜電屏蔽空間為第一 RF屏蔽空間，所述襯底支撐件還包括: 金屬罩，其附接至所述設(shè)施板以使得在所述金屬罩和所述設(shè)施板之間形成第二 RF屏蔽空間。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述第二RF屏蔽空間位于所述第一RF屏蔽空間的下方。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率分配電路形成在第一電路板上，所述第一電路板具有導(dǎo)電共平面，所述導(dǎo)電共平面附接至所述底板，其中所述導(dǎo)電共平面處于所述底板的DC電位。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置形成在第二電路板上，所述第二電路板為與地隔離且具有導(dǎo)電共平面的DC，所述導(dǎo)電共平面浮于地面且與所述設(shè)施板電連接以與所述設(shè)施板保持基本相同的DC電位。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述第二電路板附接至所述設(shè)施板的下表面，以使所述第二電路板在所述金屬罩和所述設(shè)施板之間的所述第二 RF屏蔽空間內(nèi)。
15.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其還包括: 位于所述底板的外周和所述設(shè)施板的外周之間的導(dǎo)電墊圈。
16.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置的所述第二電路板附接至所述設(shè)施板的第一表面并且包括作為所述第二電路板的至少一個(gè)表面上的晶體管的所述多個(gè)開關(guān)，每個(gè)晶體管在所述設(shè)施板的所述第一表面和所述設(shè)施板的第二表面之間延伸，并且其中在所述設(shè)施板的所述第二表面上的終止點(diǎn)處，通過密封部件將多個(gè)晶體管密封避免RF。
17.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件,其包括: 至少一個(gè)電容器，其位于每個(gè)返回線路和所述底板之間以在所述底板和所述加熱器陣列之間分流RF，以使所述底板和所述加熱器陣列處于相同的RF電位。
18.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件,其包括: 至少一個(gè)RF濾波器，其被·配置為接收來(lái)自源的一個(gè)電功率并且將經(jīng)調(diào)整的電功率分別經(jīng)由所述切換裝置和所述分配電路提供給所述加熱器陣列。
19.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述第一電路板和所述第二電路板中的每個(gè)均包括多個(gè)信號(hào)布線或軌跡以及連接在每個(gè)軌跡和相應(yīng)的導(dǎo)電共電壓平面之間的過濾元件。
20.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率分配電路包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述功率切換裝置的配置數(shù)據(jù)、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。
21.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底支撐件,其包括: 通信模塊，其提供所述功率切換裝置和在所述等離子體處理腔室外部的處理器之間的無(wú)線通信。
22.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述功率切換裝置被配置為對(duì)與外部的所述處理器通信的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行加密和解密。
23.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述第一電路板附接至所述底板的下表面且在所述底板的凹口中。
24.如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體襯底支撐件，其中所述底板的凹口和所述設(shè)施板的凹口建立RF屏蔽空間，以使得當(dāng)RF施加到所述設(shè)施板上時(shí)，RF電流沿著所述設(shè)施板和所述底板的外表面圍繞所述第一電路板和所述第二電路板流動(dòng)。
25.一種在等離子體處理腔室中蝕刻半導(dǎo)體襯底的方法，所述等離子體處理腔室具有用于在等離子體處理期間支撐所述襯底的靜電卡盤組件，所述靜電卡盤組件包括底板和加熱器陣列，所述加熱器陣列包括熱控元件，所述熱控元件能操作以調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體襯底上的空間溫度分布，所述熱控元件限定加熱器區(qū)域，每個(gè)所述加熱器區(qū)域均由兩個(gè)以上功率供給線路和兩個(gè)以上功率返回線路供電，其中每個(gè)功率供給線路連接至至少兩個(gè)所述加熱器區(qū)域并且每個(gè)功率返回線路連接至至少兩個(gè)所述加熱器區(qū)域，所述靜電卡盤組件經(jīng)由所述底板與功率分配組件配合，所述功率分配組件包括功率分配電路和連接至所述功率分配電路的功率切換裝置，所述功率分配電路連接至所述加熱器陣列的每個(gè)功率供給線路和功率返回線路，所述方法包括: 使所述加熱器區(qū)域中的每一個(gè)經(jīng)由功率供給線路中的一條和功率返回線路中的一條被獨(dú)立地供給功率，從而通過所述功率切換裝置的多個(gè)開關(guān)的時(shí)分多路復(fù)用來(lái)向每個(gè)所述加熱器區(qū)域提供時(shí)間平均功率。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括:在所述功率分配組件和外部處理器之間傳送命令和控制消息。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中靜電卡盤組件包括設(shè)施板，并且所述功率分配組件在所述底板和所述設(shè)施板之間的RF屏蔽外殼中安裝到至少所述底板上，所述方法還包括: 將RF功率供給到所述設(shè)施板以使RF電流沿著所述設(shè)施板和所述底板的外表面且圍繞所述RF屏蔽外殼流動(dòng)。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其包括: 經(jīng)由所述功率分配組件的傳感器來(lái)監(jiān)控包括溫度、電壓和電流中的至少一項(xiàng)的各種參數(shù)。
29.如權(quán)利要求28所述 的方法，包括: 將與所監(jiān)控的所述參數(shù)相關(guān)聯(lián)的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
【文檔編號(hào)】H01J37/20GK103854947SQ201310628285
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】基思·威廉·加夫, 湯姆·安德森, 基思·卡曼德特, 拉爾夫·簡(jiǎn)-品·盧, 保羅·羅伯遜, 埃里克·A·佩普, 尼爾·本杰明 申請(qǐng)人:朗姆研究公司