具有可变像素化加热的静电夹具的制作方法
【专利说明】具有可变像素化加热的静电夹具
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年9月6日提交的美国临时专利申请第61/874,525号的权益，此美 国临时专利申请的整体内容由此W引用方式并入本文中。
[000；3]背景 1)技术领域
[0004] 本发明的实施例设及半导体处理装备领域，并且特别设及具有可变像素化加热的 静电夹具。
[0005] 2)相关技术的描述
[0006] 在等离子体处理腔室(诸如，等离子体蚀刻或等离子体沉积腔室）中，腔室部件的 溫度通常是在工艺期间要控制的重要参数。例如，可在工艺配方(process recipe)期间控 制基板支持器(一般称作夹具或支座）的溫度W将工件加热/冷却至各种经控制的溫度(例 如，W便控制蚀刻速率）。类似地，也可在工艺配方期间控制喷淋头/上电极、腔室衬垫 (liner)、阻板(baffle)、工艺套件或其他部件的溫度W影响处理。常规意义上而言，散热器 和/或热源禪合至处理腔室W将腔室部件的溫度维持在所需的溫度。通常，利用热禪合至腔 室部件的至少一个热传递流体回路来提供加热和/或冷却动力。
[0007] 热传递流体回路中的长的线长W及与此类长的线长相关联的大的热传递流体容 积对于溫度控制响应时间是不利的。使用点（point-of-use)系统是用于减小流体回路长 度/容积的一种手段。然而，实体空间约束不利地限制了此类使用点系统的功率负载。
[000引随着等离子体处理趋于继续增加 RF功率等级并且还增加工件直径（现在一般是 300mm，而450mm的系统现在正在开发中），解决快速响应时间和高功率负载两者的溫度和/ 或RF控制和分配在等离子体处理领域中是有利的。
【发明内容】
[0009] 本发明的实施例包括具有可变像素化加热的静电夹具。
[0010] 在实施例中，静电夹具化SC)包括具有前表面和背表面的陶瓷板，所述前表面用于 支撑晶片或基板。基座禪合至陶瓷板的背表面。光承载介质设置在基座中，所述光承载介质 经配置W为ESC提供像素化的基于光的加热能力。
[0011] 在另一实施例中，半导体处理系统包括腔室，所述腔室禪合至抽气装置、进气装 置、等离子体点燃装置和检测器。计算装置与所述等离子体点燃装置禪合。电压源与样本支 持器禪合，所述样本支持器包括静电夹具化SCKESC设置在所述腔室中，并且包括具有前表 面和背表面的陶瓷板，所述前表面用于支撑晶片或基板。ESC也包括基座，所述基座禪合至 所述陶瓷板的背表面。所述ESC也包括光承载介质，所述光承载介质设置在所述基座中，所 述光承载介质经配置W为所述ESC提供像素化的基于光的加热能力（pixelated Iight- b曰sed he曰ting c曰p曰bility)。
[0012] 在又一实施例中，一种控制静电夹具化SC)的溫度的方法设及:通过所述ESC的冷 却基座的溫度来提供对所述ESC的第一层级的溫度控制。所述方法还设及:通过控制所述 ESC的一个或更多个电加热器的溫度来提供对所述ESC的第二层级的溫度控制。所述方法还 设及:通过控制所述ESC的光承载介质来提供对所述ESC的第=层级的溫度控制。
【附图说明】
[0013] 图1绘示根据本发明的实施例的、经配置W支撑晶片或基板的静电夹具化SC)的部 分的截面图。
[0014] 图2A是示出根据本发明的实施例的多个光纤/光承载介质的可能的图案布置的平 面图。
[0015] 图2B绘示根据本发明的实施例的、具有像素化基于光的加热能力的静电夹具 化SC)的部分的截面图。
[0016] 图3绘示根据本发明的另一实施例的、具有像素化基于光的加热能力的静电夹具 化SC)的部分的截面图。
[0017] 图4绘示根据本发明的实施例的基板支架的侧面示意图。
[0018] 图5绘示根据本发明的实施例的系统，具有可变像素化加热的静电夹具可容纳在 此系统中。
[0019] 图6绘示根据本发明的实施例的示例性计算机系统的框图。
【具体实施方式】
[0020] 描述了具有可变像素化加热的静电夹具。为了提供对本发明的实施例的透彻理 解，在W下描述中，阐述了众多特定细节(诸如，特定的夹具和/或腔室配置）。对于本领域技 术人员将显而易见的是，可W在不具有运些特定细节的情况下来实践本发明的实施例。在 其他实例中，不详细地描述公知的方面(诸如，在由夹具支撑的晶片存在的情况下的蚀刻处 理），W免不必要地使本发明的实施例含糊。此外，将理解的是，在附图中示出的各种实施例 是说明性的表示，并且不一定是按比例绘制的。
[0021] 本文中所述的一个或更多个实施例关于具有可变像素化加热的静电夹具或包括 具有可变像素化加热能力的静电夹具的系统。具体而言，可使用光纤和用于对特定的光纤 供电的控制系统来将可变像素化加热并入到经接合的静电夹具中。应用可包括对于(例如， 如半导体处理腔室中所包括的)支座或静电夹具的增加的溫度和溫度均匀性控制。
[0022] 为了提供上下文，对于静电夹具上非常均匀的晶片溫度和可调谐性的需求不断增 加。然而，对于改善的性能的限制可能由跨单个夹具的冷点和/或热点引起。此类冷点或热 点形成可能由（例如)空间4区域式加热器电阻变化或接合均匀性厚度引起。由此，在实施例 中，本文中公开用于控制在支座或夹具中的热补偿的附加的可调谐性。然而，在特定的实施 例中，对于RF的考量，可在不包括支座或夹具内的附加的电连接的情况下来达成更大的可 维持性。
[0023] 更一般而言，已使用借助于静电夹持的晶片夹紧W在蚀刻处理期间提供溫度控 审IJ。取决于应用，晶片被夹紧至具有散热器或加热器(或运两者）的陶瓷或多层式表面。由于 固有的非均匀性和辅助硬件(例如，升降销、（多个)RF/DC电极等），陶瓷的表面溫度是不均 匀的。此非均匀性转换至晶片，从而影响蚀刻工艺。常规的夹具设计已专注于冷却剂布局优 化和多个(多达4个区域)加热器的引入。此类夹具设计对于解决关于辅助硬件(例如，升降 销、（多个)RF/DC电极等)的问题或由所述辅助硬件导致的问题还不是有用的。
[0024] 更具体而言，常规的静电夹具溫度控制一般基于冷却基座W及被包括在静电夹具 中的一个或更多个电加热器。然而，此类布置可能具有导致某种程度的溫度非均匀性的缺 陷或缺点。例如，静电夹具的陶瓷层与位于下方的冷却基座之间的接合瑕疵(运造成陶瓷板 与冷却基座之间的厚度变化)会导致跨夹具的冷点或热点的形成。在另一示例中，（例如，在 等离子体蚀刻或沉积腔室中的）等离子体密度变化会导致跨由夹具或支座支撑的晶片或基 板的热点或冷点的形成。在又一示例中，夹具内的电极非均匀性也会导致跨夹具的冷点和/ 或热点的形成。
[0025] 试图解决W上顾虑的先前的解决方案设及将众多电阻式元件并入静电夹具中W 提供精细的调谐溫度控制。电阻式元件实质上是结合夹具内的电加热器W及冷却基座来使 用W控制溫度均匀性的辅助加热器。然而，当使用RF环境时（例如，当RF电极在夹具或支座 内是活动的时），此类电阻式加热器的附加可能导致起弧问题。
[0026] 相比之下，如本文中所述，将光能而非热阻用于对溫度一致性的精细调谐。通过光 加热而进行的工具性离散溫度控制的一个或更多个优点包括但不限于：（1)加热支座或静 电夹具的（多个)特定区域的能力；（2)特殊的穿孔式接合可允许对加热陶瓷夹具或支座的 背侧的直接加热；（3)由于加热是基于光的，RF界面问题缓解；（4)将仅允许特定光纤的控制 系统用于基于冷点映射的加热。由此，在实施例中，为了解决上述常规方式的问题，描述了 具有极端的溫度均匀性的下一代(超