离子方向性ESC制造技术

提供了一种用于在半导体处理室内支撑衬底的衬底支撑件。提供了衬底支撑体。至少一个电阻加热元件嵌入在所述衬底支撑体中或所述衬底支撑体上，其包括在所述衬底内或所述衬底上的第一加热电流路径以及在所述衬底内或所述衬底上的第二加热电流路径，其中所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在4mm内，并且流过所述第一电流路径的所述电流与流过所述第二加热电流路径的电流方向相反。

Ion Directional ESC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子方向性ESC相关申请的交叉引用本申请要求2017年2月16日提交的美国申请No.15/435,046的优先权，其全部内容通过引用并入本专利技术。
本公开涉及半导体设备的制造。更具体地，本公开涉及用于制造半导体设备的等离子体处理室。
技术介绍
在半导体晶片处理期间，半导体晶片由卡盘支撑，卡盘可具有温度控制。温度控制可以由电阻加热元件提供。
技术实现思路
为了实现上述目的并根据本公开的目的，提供了一种用于在半导体处理室内支撑衬底的衬底支撑件。提供了衬底支撑体。至少一个电阻加热元件嵌入在所述衬底支撑体中或所述衬底支撑体上，其包括在所述衬底内或所述衬底上的第一加热电流路径以及在所述衬底内或所述衬底上的第二加热电流路径，其中所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在4mm内，并且流过所述第一电流路径的所述电流与流过所述第二加热电流路径的电流方向相反。在另一种实现形式中，提供了一种用于在半导体处理室内支撑衬底的衬底支撑件。提供了衬底支撑体。至少一个电阻加热元件嵌入在所述衬底支撑体中或所述衬底支撑体上，其包括在所述衬底支撑体内或所述衬底支撑体上的第一加热电流路径以及在所述衬底内或所述衬底上的第二加热电流路径，所述第二加热电流路径反向平行于所述第一加热电流路径，并且所述第二加热电流路径距所述第一加热电流路径在4mm内。本公开的这些和其他特征将下文在本公开的详细描述中并结合下面的附图更详细地描述。附图说明本公开在附图中的图形是通过举例的方式而不是通过限制的方式示出，其中相同的附图标记表示类似的元件，并且其中：图1示意性示出了可使用一实施方案的等离子体处理系统的示例。图2是根据一实施方案的具有加热元件的ESC的顶部示意图。图3是用于一实施方案的热电源的电子控制装置的电气示意图。图4是在另一实施方案中具有加热元件的ESC的顶部示意图。图5是在另一实施方案中具有加热元件的ESC的顶部示意图。具体实施方式现在将参照如附图中所示的其几个优选的实施方式详细描述本公开。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便彻底理解本公开。然而，对本领域的技术人员将显而易见的是，在没有部分或所有这些具体细节的情况下可以实现本公开。在其他情况下，没有详细描述众所周知的工艺步骤和/或结构从而避免不必要地使本公开难以理解。为了便于理解，图1示意性地示出了可以使用一实施方案的等离子体处理系统100的示例。根据本公开的一实施方案，等离子体处理系统可用于蚀刻具有叠层的衬底140。该等离子体处理系统100包括具有由室壁152包围的等离子体处理室104的等离子体反应器102。通过匹配网络108调谐的等离子体电源106提供功率至靠近功率窗112定位的TCP线圈110，从而通过提供感应耦合功率在该等离子体处理室104中产生等离子体114。该TCP线圈(上电源)110可以被配置来在等离子体处理室104中产生均匀的扩散分布。例如，该TCP线圈110可以被配置来在等离子体114中产生环形功率分布。提供功率窗112以将等离子体处理室104与该TCP线圈110隔离，同时允许能量从TCP线圈110传递到等离子体处理室104。通过匹配网络118调谐的晶片偏压电源116提供功率至静电卡盘(ESC)120以在被支撑在ESC120上的衬底140上设置偏置电压。控制器124为等离子体电源106和晶片偏压电源116设定值(points)。该等离子体电源106和该晶片偏压电源116可被配置以在特定的射频下进行操作，该射频如13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz、2MHz、400kHz或它们的组合。该等离子体电源106和晶片偏压电源116可以是适当地设置大小以提供一定范围的功率，以实现所期望的工艺性能。例如，在一个实施方案中，该等离子体电源106可供应的功率的范围为50至5000瓦特，以及该晶片偏压电源116可供应的偏置电压的范围为20至2000伏。此外，该TCP线圈110可以包括两个或更多的子线圈，并且ESC可以包括两个或更多子电极，其可以通过单个电源供电或通过多个电源供电。如图1所示，该等离子体处理系统100进一步包括气体源/气体供给机构130。该气体源/气体供给机构130提供气体至喷头形式的气体进给装置136。该处理气体和副产物经由压强控制阀142和泵144从等离子体处理室104去除，该压强控制阀142和泵144也可以起到维持等离子体处理室104内的特定压强的作用。该气体源/气体供给机构130由控制器124控制。加热器电源150由控制器124控制。加热器电源150通过电源引线158电连接到一个或多个电阻加热元件154。LamResearch公司(Fremont,CA)的Kiyo系统可用于实施一实施方案。图2是具有加热元件154的ESC120的顶部示意图。该示例中的加热元件154是形成几乎两个完整回路的单个导电元件，其中第一加热电流路径204形成几乎完整的第一回路，而第二加热电流路径208形成几乎完整的第二回路。加热元件154在加热元件154的第一端处的第一接触点212处电连接到电源引线，并且在加热元件154的与加热元件154的第一端相对的第二端处的第二接触点216处电连接到电源引线。在该示例中，第一电流路径204和第二电流路径208之间标记为“D”的距离小于4mm。在该示例中，第一电流路径204沿着第一电流路径204的长度的100％距第二电流路径208在4mm内，并且第二电流路径208沿着第二电流路径208的长度的100％距第一电流路径204在4mm内。在该示例中，因为第一电流路径204的第二端电连接到第二电流路径208的第一端，并且因为第二电流路径208沿与第一电流路径204相反的方向循环，所以电流以使得第一电流路径204中的电流反向平行于第二电流路径208中的电流的方式流过加热元件154。在该实施方案中，第一加热电流路径204和第二加热电流路径208是串联的。在操作中，衬底140安装在ESC120上。由热电源150提供电压以在加热元件中产生电流，其中电流由图2中的箭头指示。处理气体流入处理室。提供RF功率以使工艺气体形成为等离子体。通过偏置电压电源116向ESC120提供偏置电压，这使得来自等离子体的离子加速到达衬底140，从而处理衬底。图3是用于如图1所示的热电源150的电子控制装置300的电气原理图。电子控制装置300被称为降压转换器。降压转换器向加热元件提供DC电压。降压转换器用于降低DC电压。在替代方案中，如果在将DC电压施加到加热元件之前要增加DC电压，则可以使用升压转换器。通过提供DC电压，该实施方案通过使用固定极性加热器电压和用于消除由加热器元件产生的磁场的单独装置解决了现有技术的问题。由加热器元件产生的磁场通过使不同加热元件中的电流彼此靠近流动而被消除，其中电流沿相反方向流动。现有技术系统提供加热元件，其中电流平行流动，而不是反向平行流动。流过加热元件的电流产生磁场，当离子通过等离子体鞘加速到晶片时，该磁场在离子上产生垂直于它们的行进方向的力。该力将倾向于迫使离子轨迹在不垂直于晶片表面的方向上，这将限制高深宽比蚀刻。为了最小化离子轨迹不垂直于表面偏移的工艺影响，现有技术的加热器由高频交流电供电。交替的加热器电流反转磁场的方向，然后反转力和离子轨迹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在半导体处理室内支撑衬底的衬底支撑件，其中所述衬底支撑件包括：衬底支撑体；和嵌入在所述衬底支撑体中或所述衬底支撑体上的至少一个电阻加热元件，其包括在所述衬底支撑体内或所述衬底支撑体上的第一加热电流路径以及在所述衬底支撑体内或所述衬底支撑体上的第二加热电流路径，其中所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在4mm内，并且流过所述第一加热电流路径的所述电流与流过所述第二加热电流路径的电流方向相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.16 US 15/435,0461.一种用于在半导体处理室内支撑衬底的衬底支撑件，其中所述衬底支撑件包括：衬底支撑体；和嵌入在所述衬底支撑体中或所述衬底支撑体上的至少一个电阻加热元件，其包括在所述衬底支撑体内或所述衬底支撑体上的第一加热电流路径以及在所述衬底支撑体内或所述衬底支撑体上的第二加热电流路径，其中所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在4mm内，并且流过所述第一加热电流路径的所述电流与流过所述第二加热电流路径的电流方向相反。2.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述第一加热电流路径具有长度，并且其中，对于所述第一加热电流路径的所述长度的至少一半，所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在4mm内。3.根据权利要求1所述的衬底支撑件，其中，所述第一加热电流路径具有长度，并且其中，对于所述第一加热电流路径的所述长度的至少一半，所述第一加热电流路径距所述第二加热电流路径在2mm以内。4.根据权利要求3所述的衬底支撑件，其中，所述第一加热电流路径和所述第二加热电流路径被配置为载运基本相等的电流量。5.根据权利要求4所述的衬底支撑件，其还包括电连接到所述电阻加热元件的DC电源。6.根据权利要求5所述的衬底支撑件，其还包括电连接在所述DC电源和所述电阻加热元件之间的降压转换器或升压转换器。7.根据权利要求4所述的衬底支撑件，其还包括电连接到所述电阻加热元件的AC电源。8.根据权利要求3所述的衬底支撑件，其中所述第一加热电流路径和所述第二加热电流路径由一个或多个导电路径构成，并且流过所述第一加热电流路径的电流的总和是在流过所述第二加热电流路径的所述电流的总和的25％之内。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·E·卡朗，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US