用于半导体处理的具有二极管平面加热器区域的加热板制造技术

一种用于半导体等离子体处理装置中的衬底支撑组件的加热板，其包括以可扩展多路复用布局布置的多个独立控制的平面加热器区域，以及电子器件以独立控制平面加热器区域和为所述平面加热器区域供电。每个平面加热器区域使用至少一个二极管作为加热器元件。其中包括有加热板的衬底支撑组件包括静电夹持电极和温度控制基板。用于制造所述加热板的方法包括将具有平面加热器区域、功率供给线、功率返回线和通孔的陶瓷或聚合物片材结合在一起。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201280045744.4、申请日为2012年9月17日、专利技术名称为“用于半导体处理的具有二极管平面加热器区域的加热板”的申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于半导体处理的具有二极管平面加热器区域的加热板。
技术介绍
随着每一后继的半导体技术的产生，衬底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种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结果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
本文描述了一种用于衬底支撑组件的加热板，所述衬底支撑组件用于在半导体处理装置中支撑半导体衬底，所述加热板包括电绝缘层；平面加热器区域，其包括至少第一、第二、第三和第四平面加热器区域，每一个平面加热器区域均包括作为加热器元件的一或多个二极管，所述平面加热器区域在整个电绝缘层横向分布且能操作来调谐半导体衬底上的空间温度分布；功率供给线，其包括至少第一导电功率供给线和第二导电功率供给线，第一导电功率供给线电连接到第一和第二平面加热器区域的一或多个二极管的阳极，第二导电功率供给线电连接到第三和第四平面加热器区域的一或多个二极管的阳极；功率返回线，其包括至少第一导电功率返回线和第二导电功率返回线，第一导电功率返回线电连接到第一和第三平面加热器区域的一或多个二极管的阴极，第二导电功率返回线电连接到第二和第四平面加热器区域的一或多个二极管的阴极。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种用于衬底支撑组件的加热板，所述衬底支撑组件用于在半导体处理装置中支撑半导体衬底，所述加热板包括：加热器区域，其包括至少第一、第二、第三和第四加热器区域，每一个加热器区域均包括作为加热器元件的一或多个二极管，所述一或多个二极管在整个所述加热板横向分布且能操作来调谐所述半导体衬底上的空间温度分布；功率供给线，其包括至少第一导电功率供给线和第二导电功率供给线，所述第一导电功率供给线电连接到所述第一和第二加热器区域的所述一或多个二极管的阳极，所述第二导电功率供给线电连接到所述第三和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阳极；功率返回线，其包括至少第一导电功率返回线和第二导电功率返回线，所述第一导电功率返回线电连接到所述第一和第三加热器区域的所述一或多个二极管的阴极，所述第二导电功率返回线电连接到所述第二和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阴极。2.如条款1所述的加热板，其中所述加热器区域不包括任何电阻加热器元件。3.如条款1所述的加热板，其中(a)所述功率供给线和所述功率返回线嵌在上电绝缘层和下电绝缘层之间；所述加热器区域的所述二极管结合到所述下电绝缘层的上表面；所述功率供给线和所述功率返回线通过垂直延伸穿过所述加热板的通孔电连接到所述加热器区域；或者(b)所述功率供给线嵌在上电绝缘层和下电绝缘层之间；所述功率返回线在所述下电绝缘层的上表面上；所述加热器区域的所述二极管结合到所述下电绝缘层的上表面；所述功率返回线在侧面电连接到所述加热器区域而所述功率供给线通过垂直延伸穿过所述加热板的通孔电连接到所述加热器区域。4.如条款1所述的加热板，其中所述加热器区域被设定尺寸使得：(a)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的4个器件管芯，或者(b)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的2个器件管芯，或者(c)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的1个器件管芯，或者(d)每个加热器区域根据所述半导体衬底上的器件管芯的尺寸和所述半导体衬底的整体尺寸设定大小。5.如条款1所述的加热板，其中所述加热器区域被设定尺寸使得：(a)每个加热器区域是0.1cm2至1cm2，或者(b)每个加热器区域是2cm2至3cm2，或者(c)每个加热器区域是1cm2至15cm2。6.如条款1所述的加热板，其中所述加热板包括100至700个加热器区域。7.如条款3所述的加热板，其中所述上电绝缘层和下电绝缘层包括聚合物材料、陶瓷材料、玻璃纤维复合材料、或者它们的组合。8.如条款1所述的加热板，其中所述功率供给线和所述功率返回线的总数等于或小于所述加热器区域的总数。9.如条款1所述的加热板，其中所述加热器区域的总面积是所述加热板的上表面的50％至99％。10.如条款1所述的加热板，其中所述加热器区域被布置为矩形网格、六角形网格或同心环；且所述加热器区域通过间隙相互隔开，所述间隙宽度至少1毫米且宽度最大10毫米。11.一种衬底支撑组件，其包括：包括至少一个静电夹持电极的静电卡盘(ESC)，其被配置来将半导体衬底静电夹持在所述衬底支撑组件上；如条款1所述的加热板；和冷却板，其通过热阻挡层附着到所述加热板的下面。12.如条款11所述的衬底支撑组件，其还包括布置在所述加热板的所述加热器区域的上面或下面的至少一个主加热器层，其中所述主加热器层与所述加热板的所述加热器区域、所述功率供给线和所述功率返回线电绝缘；所述主加热器层包括提供对所述半导体衬底的平均温度控制的至少一个加热器；所述加热器区域在所述半导体衬底的处理过程中提供对所述半导体衬底的径向和方位角温度分布控制。13.一种用于制造如条款1所述的加热板的方法，其包括：将陶瓷粉、粘合剂和液体的混合物压成片材；使所述片材干燥；通过在所述片材中冲孔而在其中形成通孔；在所述片材上形成所述功率供给线和功率返回线；对齐所述片材；通过粘附或烧结使所述片材结合以形成所述电绝缘层的上片材；用导电粉浆料填充所述通孔；将二极管结合到所述电绝缘层的所述上片材的下表面上使得每个加热器区域中的一或多个二极管被连接到成对的功率供给线和功率返回线且没有在不同加热器区域中的两个二极管共用同一对功率供给线和功率返回线。14.如条款13所述的方法，其中所述功率供给线和功率返回线通过丝网印刷导电粉浆料、压制预切割的金属箔、或者喷涂导电粉浆料而形成。15.一种用于制造如条款1所述的加热板的方法，其包括：(a)将金属片材结合到玻璃纤维复合板或由电绝缘聚合物膜覆盖的金属板上；(b)将图案化的抗蚀膜施加到所述金属片材的表面，其中所述图案化的抗蚀膜中的开口限定成组的功率线的形状和位置；(c)通过化学蚀刻所述金属片材通过所述图案化的抗蚀膜中的开口所暴露的部分而形成所述成组的功率线；(d)去除所述抗蚀膜；(e)在所述金属片材上施加电绝缘聚合物膜；(f)任选地重复步骤(b)-(e)一次或多次以形成所述电绝缘层的下层；(g)通过冲制穿过一或多个所述金属片材和一或多个所述电绝缘聚合物膜的孔并用导电粉浆料填充所述孔而形成通孔；(h)将二极管结合到，以及任选地将成组的功率线形成到，最上面的电绝缘聚合物膜的暴露表面上，使得每个加热器区域中的二极管被连接到成对的功率供给线和功率返回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于衬底支撑组件的加热板，所述衬底支撑组件用于在半导体处理装置中支撑半导体衬底，所述加热板包括：加热器区域，其包括至少第一、第二、第三和第四加热器区域，每一个加热器区域均包括作为加热器元件的一或多个二极管，所述一或多个二极管在整个所述加热板横向分布且能操作来调谐所述半导体衬底上的空间温度分布；功率供给线，其包括至少第一导电功率供给线和第二导电功率供给线，所述第一导电功率供给线电连接到所述第一和第二加热器区域的所述一或多个二极管的阳极，所述第二导电功率供给线电连接到所述第三和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阳极；功率返回线，其包括至少第一导电功率返回线和第二导电功率返回线，所述第一导电功率返回线电连接到所述第一和第三加热器区域的所述一或多个二极管的阴极，所述第二导电功率返回线电连接到所述第二和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阴极。

【技术特征摘要】
2011.09.20 US 13/237,4441.一种用于衬底支撑组件的加热板，所述衬底支撑组件用于在半导体处理装置中支撑半导体衬底，所述加热板包括：加热器区域，其包括至少第一、第二、第三和第四加热器区域，每一个加热器区域均包括作为加热器元件的一或多个二极管，所述一或多个二极管在整个所述加热板横向分布且能操作来调谐所述半导体衬底上的空间温度分布；功率供给线，其包括至少第一导电功率供给线和第二导电功率供给线，所述第一导电功率供给线电连接到所述第一和第二加热器区域的所述一或多个二极管的阳极，所述第二导电功率供给线电连接到所述第三和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阳极；功率返回线，其包括至少第一导电功率返回线和第二导电功率返回线，所述第一导电功率返回线电连接到所述第一和第三加热器区域的所述一或多个二极管的阴极，所述第二导电功率返回线电连接到所述第二和第四加热器区域的所述一或多个二极管的阴极。2.如权利要求1所述的加热板，其中所述加热器区域不包括任何电阻加热器元件。3.如权利要求1所述的加热板，其中(a)所述功率供给线和所述功率返回线嵌在上电绝缘层和下电绝缘层之间；所述加热器区域的所述二极管结合到所述下电绝缘层的上表面；所述功率供给线和所述功率返回线通过垂直延伸穿过所述加热板的通孔电连接到所述加热器区域；或者(b)所述功率供给线嵌在上电绝缘层和下电绝缘层之间；所述功率返回线在所述下电绝缘层的上表面上；所述加热器区域的所述二极管结合到所述下电绝缘层的上表面；所述功率返回线在侧面电连接到所述加热器区域而所述功率供给线通过垂直延伸穿过所述加热板的通孔电连接到所述加热器区域。4.如权利要求1所述的加热板，其中所述加热器区域被设定尺寸使得：(a)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的4个器件管芯，或者(b)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的2个器件管芯，或者(c)每个加热器区域不大于所述半导体衬底上制造的1个器件管芯，或者(d)每个加热器区域根据所述半导体衬底上的器件管芯的尺寸和所述半导体衬底的整体尺寸设定大小。5.如权利要求1所述的加热板，其中所述加热器区域被设定尺寸使得：(a)每个加热器区域是0.1cm2至1cm2，或者(b)每个加热器区域是2cm2至3cm2，或者(c)每个加热器区域是1cm2至15cm2。6.如权利要求1所述的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：基思·威廉·加夫，基思·科门丹特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US