一种测量在用于支撑在半导体处理装置中的半导体衬底的衬底支撑组件中的多区加热板的温度并控制该多区加热板的系统，该系统包括电流测量装置和开关装置。第一开关装置将所述功率回线中独立于其它功率回线选择性地连接到电接地、电压源或电隔离端。第二开关装置将所述功率供给线独立于其它功率供给线选择性地连接到所述电接地、功率源、所述电流测量装置或电隔离端。所述系统可用于通过测取串联连接到平面加热区域的二极管的反向饱和电流的电流读数，计算加热区域的温度和供电每个加热器区域，以实现期望的温度分布，从而保持所需的加热板的温度分布。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种测量在用于支撑在半导体处理装置中的半导体衬底的衬底支撑组件中的多区加热板的温度并控制该多区加热板的系统，该系统包括电流测量装置和开关装置。第一开关装置将所述功率回线中独立于其它功率回线选择性地连接到电接地、电压源或电隔离端。第二开关装置将所述功率供给线独立于其它功率供给线选择性地连接到所述电接地、功率源、所述电流测量装置或电隔离端。所述系统可用于通过测取串联连接到平面加热区域的二极管的反向饱和电流的电流读数，计算加热区域的温度和供电每个加热器区域，以实现期望的温度分布，从而保持所需的加热板的温度分布。【专利说明】本申请根据35U.S.C.§ 119 (e)要求于2011年8月17日提交的，名为“(ASYSTEMANDMETH0DF0RM0NIT0RINGTEMPERATURESOFANDCONTROLLINGMULTIPLEXEDHEATERARRAY)”的美国临时申请第 61/524，546 号的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术介绍
随着每一后继的半导体技术的产生，晶片直径趋向于增加而晶体管尺寸减小，从而导致在衬底处理中需要甚至更高程度的精度和可重复性。半导体衬底材料，如硅衬底，通过包含使用真空室的技术进行处理。这些技术包括诸如电子束沉积之类非等离子体应用，以及诸如溅射沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、抗蚀剂剥离、和等离子体蚀刻之类等离子体应用。半导体制造工具中目前可用的等离子体处理系统面临提高精度和可重复性的日益增加的需求。等离子体处理系统的一个度量是改进的均匀性，该均匀性包括产生在半导体衬底上的表面的工艺均匀性以及用标称相同的输入参数处理的一连串的衬底的工艺结果的均匀性。衬底上均匀性的持续改进是合乎期望的。除其他以外，这还需要具有改进的均匀性、一致性和自诊断性的等离子体室。
技术实现思路
本文描述了一种能操作以测量在用于支撑在半导体处理装置中的半导体衬底的衬底支撑组件中的多区加热板的温度并控制该多区加热板的系统，所述加热板包括多个平面加热器区域、多个二极管、多个功率供给线和多个功率回线，其中，每个平面加热器区域被连接到所述功率供给线中的一个和所述功率回线中的一个，并且没有两个平面加热器区域共享同一对功率供给线和功率回线，以及二极管串联连接在每个平面加热器区域和连接到其上的所述功率供给线之间 或在每个平面加热器区域和连接到其上的所述功率回线之间，使得所述二极管不允许电流沿着从所述功率回线通过所述平面加热器区域到达所述功率供给线的方向流动；所述系统包括:电流测量装置；第一开关装置，其配置成将所述功率回线中的每一个独立于其它功率回线选择性地连接到电接地、电压源或电隔离端；和第二开关装置，其配置成将所述功率供给线中的每一个独立于其它功率供给线选择性地连接到所述电接地、功率源、所述电流测量装置或电隔离端。【专利附图】【附图说明】图1是其中包括具有成阵列的平面加热器区域的加热板的衬底支撑组件的示意性剖视图，该衬底支撑组件还包括静电卡盘(ESC)。图2示出了可以包含在衬底支撑组件中的加热器板的一种实施方式中的功率源和功率回路线路到成阵列的平面加热器区域之间的拓扑连接。图3是示例性的可以包括本文所述的衬底支撑组件的等离子处理室的示意图。图4示出连接到在加热板中的平面加热器区域的二极管的示例性的电流-电压特性(1-V曲线)。图5示出了根据本专利技术一种实施方式，配置成控制加热板并监控其中的每个加热器区域的温度的系统的电路图。图6示出在图5所示的系统中的电流测量装置的电路图。【具体实施方式】在半导体加工装置中进行径向和方位角衬底温度控制以实现期望的在所述衬底上的关键尺寸(CD)均匀性变得越来越迫切。即使是很小的温度变化可能影响CD到无法接受的程度，尤其是当在半导体制造工艺中⑶接近亚-1OOnm时。衬底支撑组件可被配置用于处理过程中的各种功能，如支撑衬底、调节衬底温度、以及供给射频功率。衬底支撑组件可以包括用于在处理过程中将衬底夹持到衬底支承组件上的静电卡盘(ESC)。该ESC可以是可调式ESC (T-ESC)0 T-ESC在共同转让的美国专利N0.6，847，014和6，921，724中得到描述，其通过引用并入本文。衬底支撑组件可包括陶瓷衬底支架、流体冷却的散热器(以下简称为冷却板)和多个同心的平面加热器区域以实现逐步和径向的温度控制。通常情况下，冷却板保持在0°C和30°C之间。加热器位于该冷却板上，两者之间具有热绝缘体层。加热器可以保持衬底支撑组件的支撑表面在冷却板的温度之上约0°C到80°C的温度。通过改变多个平面加热器区域内的加热器功率，衬底支撑件的温度分布可以在中心热、中心冷、和均匀之间进行变化。另外，平均的衬底支撑件的温度可以在冷却板的温度之上0°C到80°C的温度运行范围内逐步地进行变化。由于⑶随半导体技术的进步而减小，小的方位角温度变化带来更大的挑战。由于以下几个原因，控制温度不是简单的任务。首先，许多因素会影响热传递，如热源和散热片的位置，介质的运动、材料和介质的形状。其次，热传递是动态过程。除非考虑的系统处于热平衡，否则会发生热传递，并且温度分布和热传递会随时间变化。第三，在等离子体处理中当然是始终存在的诸如等离子体之类的非平衡现象使得任何实际的等离子体处理装置的热传递行为的理论预测即使有可能，也是非常困难的。等离子体处理装置中的衬底的温度分布受许多因素的影响，如等离子体密度分布、RF功率分布和卡盘中的各种加热和冷却元件的详细结构，因此衬底的温度分布往往是不均匀的，并且用少数加热元件或冷却元件难以控制该温度分布。这种缺陷转变成整个衬底的处理速率的非均匀性，以及衬底上的器件管芯的关键尺寸的非均匀性。根据温度控制的复杂特性，在衬底支撑组件中引入多个独立可控的平面加热器区域以使得装置能够有效地产生并保持合乎期望的时间和空间的温度分布，并补偿影响CD均匀性的其他不利因素，这将是有利的。具有多个独立可控的平面加热器区域的半导体处理装置中的用于衬底支撑组件的加热板在共同拥有的美国专利公布N0.2011/0092072中得到公开，其公开内容通过引用并入本文。该加热板包括平面加热器区域与功率供给源以及功率回线的可扩展的多路布置方案。通过调节平面加热器区域的功率，处理过程中的温度分布可以在径向和方位角形成某种形状。虽然该加热板主要被描述用于等离子体处理装置，但该加热板还可以用于不使用等离子体的其他的半导体处理装置。该加热板中的平面加热器区域优选地布置成确定的图案，例如，矩形网格、六角形网格、极性阵列、同心环或任何所需的图案。每个平面加热器区域可以具有任何合适的尺寸，并且可以具有一个或多个加热元件。在某些实施方式中，平面加热器区域中的所有加热元件一起开启或关闭。为了将电连接的数量降到最低，布置功率供给线和功率回线，使得每个功率供给线连接到不同组的平面加热器区域，并且每个功率回线连接到不同组的平面加热器区域，其中每个平面加热器区域是在连接到特定的功率供给线的所述组中的一组中并在连接到特定的功率回线的所述组中的一组中。在某些实施方式中，没有两个平面加热区域连接到相同的一对功率供给线和功率回线。因此，平面加热器区域可以通过将电流引导通过与该特定的平面加热器区域连接的一对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能操作以测量在用于支撑在半导体处理装置中的半导体衬底的衬底支撑组件中的多区加热板的温度并控制该多区加热板的系统，所述加热板包括多个平面加热器区域、多个二极管、多个功率供给线和多个功率回线，其中，每个平面加热器区域被连接到所述功率供给线中的一个和所述功率回线中的一个，并且没有两个平面加热器区域共享同一对功率供给线和功率回线，以及二极管串联连接在每个平面加热器区域和连接到其上的所述功率供给线之间或在每个平面加热器区域和连接到其上的所述功率回线之间，使得该二极管不允许电流沿着从所述功率回线通过所述平面加热器区域到达所述功率供给线的方向流动；所述系统包括：电流测量装置；第一开关装置，其配置成将所述功率回线中的每一个独立于其它功率回线选择性地连接到电接地、电压源或电隔离端；和第二开关装置，其配置成将所述功率供给线中的每一个独立于其它功率供给线选择性地连接到所述电接地、功率源、所述电流测量装置或电隔离端。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·皮斯，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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