[發明專利]局部加熱的多區域基板支撐件

在審

• 申請號: 201480040003.6
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN105408993A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 邁克爾·S·考克斯
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/324
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

技術領域

本揭示案的實施方式大體涉及用于等離子體處理室中的基板支撐組件，更特定地，涉及具有分布式加熱元件的靜電夾具，以提供橫跨基板的獨立溫度控制。

背景技術

在半導體及其他工業中，在基板處理期間靜電夾具(ESC)被用來固持工件(例如基板)于支撐件上。典型的ESC可包含基部、設置于該基部上的電氣絕緣層、及內嵌于該電氣絕緣層中的一個或更多個電極。ESC可提供有內嵌式電加熱器且ESC可流體地耦接至傳熱氣體源以在處理期間控制基板溫度。在使用期間，ESC被固定至處理室中的支撐件。通過電壓源對ESC中的電極相對于設置于ESC上的基板電氣地施加偏壓。相反的靜電電荷在ESC的電極中及基板的表面上累積，絕緣層阻止其間的電荷流動。在基板處理期間，由靜電電荷的累積而產生的靜電力將基板固持至ESC。

ESC已發展成具有多個同心加熱區域以改進處理結果。加熱區域提供用于邊緣至中心溫度控制能力的方式，以均衡化基板或膜的反應速率或其他性質，因為工件上實施的許多化學反應(例如基板蝕刻)高度依賴于溫度。在等離子體室內精確地蝕刻基板可為挑戰性的，因為室內的等離子體加上(pumping)其他室不對稱性可使基板上的溫度方位角地(azimuthally)不均勻。方位角溫度梯度可不對稱地存在于整個基板，使得基板的一個區域相較于該基板的另一區域處于不同的溫度。當基板溫度不均勻時，特征可能會不一致地蝕刻進設置于基板上的各層中。

然而對傳統ESC而言，沿基板直徑方向具有更多的溫度控制同心區域是困難的或過于昂貴的。無法控制基板方位角的溫度均勻性對在單一基板或基板間的處理均勻性皆造成不利的影響。

因此，本領域中需要提供多區域溫度控制的改進的ESC組件。

發明內容

本揭示案的實施方式提供具有多個溫度控制區域的靜電夾具(ESC)。在一個實施方式中，ESC包含：絕緣基部；設置于該絕緣基部上的電極組件；獨立可控的多個加熱元件，這些加熱元件耦接至該絕緣基部，這些加熱元件被布置以提供方位角溫度控制；及介電構件，該介電構件耦接至該基部且形成ESC的基板支撐表面。

在另一個實施方式中，ESC包含：絕緣基部；介電層，該介電層設置于該絕緣基部上，該介電層具有基板支撐表面；電極組件，該電極組件設置于該絕緣基部與該基板支撐表面之間；及多個加熱元件，這些加熱元件被配置以方位角地控制橫跨基板表面的溫度分布。

在又另一個實施方式中，靜電夾具包含：絕緣基部，該絕緣基部具有第一表面及與該第一表面相對的第二表面；電極組件，該電極組件形成在該絕緣基部的該第一表面上，該電極組件具有與第二電極交錯的第一電極；多個加熱元件，這些加熱元件形成在該第一電極與該第二電極的交錯部分之間；及封裝構件，該封裝構件耦接至該電極組件。

在另一個實施方式中，用于制造ESC的方法包含以下步驟：在絕緣基部上形成電極組件，其中該電極組件包含與第二電極交錯的第一電極；在該絕緣基部上形成多個加熱元件，這些加熱元件被配置以方位角地控制橫跨基板表面的溫度分布；及在該電極組件上形成封裝構件。

附圖說明

為了能詳細地理解本揭示案的上述特征，可通過參考實施方式而得到以上簡要概述的本揭示案的更特定的描述，一些實施方式示于附圖中。

圖1A根據本揭示案的一個實施方式描繪靜電夾具(ESC)的分解視圖。

圖1B至1E根據本揭示案的實施方式描繪電極的多種示例性排列的截面圖。

圖2A根據本揭示案的另一實施方式描繪具有圖1的ESC的基板支撐組件的截面圖。

圖2B根據本揭示案的另一實施方式描繪絕緣基部的一部分的放大俯視圖，示出加熱元件及電極的排列。

圖3根據本揭示案的一個實施方式描繪圖2A的基板支撐組件的示意俯視圖，其中一層的一部分被切開以暴露絕緣基部104。

圖4A至4C描繪圖2A的基板支撐組件的部分截面圖，示出加熱元件的多種示例性排列。

圖5根據本揭示案的另一實施方式描繪使用電感加熱元件的基板支撐組件的示意部分截面圖。

圖6根據本揭示案的一個實施方式描繪用于制造靜電夾具的方法的流程圖。

然而應注意，附圖僅圖示本揭示案的典型實施方式，因此不應被視為對本揭示案的范圍的限制，因為本揭示案可允許其他等同有效的實施方式。為了利于理解，盡可能的使用相同的元件符號，以標示各圖中共同的相同元件。應理解一個實施方式的元件可有利地用于其他實施方式中，而不需進一步的詳述。