帶有加熱器的基板支撐組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及帶有加熱器的基板支撐組件。本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供一種提供均勻的溫度分布的基板加熱器。在一個實(shí)施方式中，基板支撐組件包括基板支撐基座和加熱組件，其中所述基板支撐基座具有基板支撐表面。所述加熱組件設(shè)置在所述基板支撐基座中，緊鄰所述基板支撐表面。所述加熱組件被配置成用于在所述加熱組件的拐角處提供均勻的熱量分布。在另一實(shí)施方式中，基板支撐組件包括基板支撐基座和加熱組件，其中所述基板支撐基座具有基板支撐表面。所述加熱組件設(shè)置在所述基板支撐基座中，并且包括內(nèi)部加熱區(qū)域和外部加熱區(qū)域。所述內(nèi)部加熱區(qū)域被設(shè)置成在所述加熱組件的中心中并且從所述中心延伸出。所述外部加熱區(qū)域環(huán)繞所述加熱組件的邊緣。
【專利說明】帶有加熱器的基板支撐組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施方式一般地涉及一種用于提供基板上的均勻處理的裝置。更具體地，本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種帶有加熱器的基板支撐基座，所述基板支撐基座提供基板上均勻的溫度分布。

【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路的制造中，需要對各種處理參數(shù)的精確控制，以實(shí)現(xiàn)基板中一致的結(jié)果，以及從基板到基板可再現(xiàn)的結(jié)果。因?yàn)橛糜谛纬砂雽?dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的幾何形狀極限受限于技術(shù)限制，所以更精密的公差和精確的工藝控制對于制造成功是關(guān)鍵的。然而，隨著幾何形狀的不斷縮小，精確的臨界尺寸和工藝控制已經(jīng)變得日益困難。
[0003]許多裝置是在存在等離子體的情況下被處理的。如果所述等離子體不是被均勻地定位在所述基板上，那么處理結(jié)果可能也會是不均勻的。雖然傳統(tǒng)的等離子體處理腔室已經(jīng)被證明是在較大的臨界尺寸時穩(wěn)健的執(zhí)行器，但是在用于控制等離子體均勻性的現(xiàn)有技術(shù)這一領(lǐng)域中，等離子體均勻性的改良將會有助于大面積基板的成功制造。
[0004]因此，需要基板支撐基座加熱器以經(jīng)由提高基板上的溫度均勻性來促進(jìn)均勻處理。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種帶有加熱器的基板支撐基座，所述基板支撐基座提供基板上均勻的溫度分布。在一個實(shí)施方式中，提供了一種基板支撐組件。所述基板支撐組件包括基板支撐基座和加熱組件，其中所述基板支撐基座具有基板支撐表面。所述加熱組件設(shè)置在所述基板支撐基座中，緊鄰所述基板支撐表面。所述加熱組件被配置成用于經(jīng)由配置所述加熱組件的拐角來提供基板上均勻的熱量分布，以確保實(shí)質(zhì)上均勻的溫度分布。
[0006]在另一實(shí)施方式中，基板支撐組件包括基板支撐基座和加熱組件，其中所述基板支撐基座具有基板支撐表面。所述加熱組件設(shè)置在所述基板支撐基座中，緊鄰所述基板支撐表面。所述加熱組件包括內(nèi)部加熱區(qū)域和外部加熱區(qū)域。所述內(nèi)部加熱區(qū)域設(shè)置在所述加熱組件的中心中并且從所述中心延伸出。所述外部加熱區(qū)域環(huán)繞所述加熱組件的邊緣。所述外部加熱區(qū)域具有多個耳狀加熱元件，所述多個耳狀加熱元件設(shè)置在所述加熱組件的拐角處。
[0007]在另一實(shí)施方式中，提供了一種在處理腔室中加熱基板表面的方法。所述方法包括以下步驟:提供均勻的熱量分布到基板支撐組件的基板支撐表面的邊緣，其中所述基板支撐組件具有設(shè)置在所述基板支撐組件上的基板。多個耳狀加熱元件設(shè)置在所述邊緣處。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]可參考實(shí)施方式來獲知上文中簡要概述的本實(shí)用新型的更具體描述，從而可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)的方式。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本實(shí)用新型的典型實(shí)施方式，且因此不應(yīng)被視為本實(shí)用新型范圍的限制，因?yàn)楸緦?shí)用新型可允許其他等效的實(shí)施方式。
[0009]圖1是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔室的一個實(shí)施方式的示意性剖視圖；
[0010]圖2是加熱組件的俯視圖；
[0011]圖3是圖2的加熱組件沿著圖2的剖面線3-3的剖面圖；和
[0012]圖4是圖2的加熱組件沿著圖2的剖面線4-4的剖面圖。
[0013]為促進(jìn)理解，已盡可能使用相同參考數(shù)字表示圖中共用的相同元件。考慮到在一個實(shí)施方式中公開的元件可以被有利地并入其他實(shí)施方式，此處不再進(jìn)行特定詳述。

【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1圖示PECVD腔室110的示意性剖面圖?？捎糜趯?shí)踐本實(shí)用新型的合適PECVD腔室可以從圣克拉拉市的AKT美國公司(應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc)的子公司)購得。應(yīng)理解本文討論的實(shí)施方式也可以在其他腔室中實(shí)踐，包括由其他制造商銷售的腔室。
[0015]所述PECVD腔室110包括腔室主體112，所述腔室主體112具有穿過上壁114形成的開口和設(shè)置在所述開口內(nèi)的進(jìn)氣歧管116?；蛘?，所述上壁114可以是實(shí)心的，并且所述進(jìn)氣歧管116定位成鄰近所述上壁114的內(nèi)表面。所述進(jìn)氣歧管116可以充當(dāng)電極，并且在一個實(shí)施方式中經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)連接到電源136，諸如RF電源。
[0016]所述腔室110進(jìn)一步包括延伸貫穿所述腔室主體112的排氣管130。所述排氣管130連接到泵(未示出)，以從所述腔室主體112排空氣體。進(jìn)氣導(dǎo)管142與所述進(jìn)氣歧管116流體連通，并且連接到氣體面板(未示出)，所述氣體面板包括各種氣體的來源(未示出)。處理氣體流經(jīng)所述入口導(dǎo)管142，穿過噴頭144，并且進(jìn)入所述腔室主體112。所述噴頭144包括貫穿所述噴頭144形成的多個孔140，以在下面將被處理的基板125的表面上均勻地分配氣體。
[0017]基板支撐基座118被配置成用于支持設(shè)置在所述腔室主體112內(nèi)的基板125。所述基板支撐基座118被安裝在軸120的末端上，所述軸120垂直地延伸穿過所述腔室主體112的底壁122。所述軸120是可移動的，以便允許所述基板支撐基座118在所述腔室主體112內(nèi)垂直地上下運(yùn)動。在一個實(shí)施方式中，所述PECVD腔室110還可以具有升降組件(未示出)以幫助傳遞基板125到所述基板支撐基座118上以及離開所述基板支撐基座118。
[0018]所述基板支撐基座118具有板狀形式并且平行于所述進(jìn)氣歧管116延伸。所述基板支撐基座118典型地是由鋁制成，并且被用氧化鋁層涂敷。所述基板支撐基座118是接地的并且充當(dāng)?shù)诙姌O，以便跨所述進(jìn)氣歧管116和所述基板支撐基座118連接所述電源136。所述基板支撐基座118包括加熱組件128，所述加熱組件128具有板狀形式，設(shè)置在所述基板支撐基座118中，緊鄰基板支撐表面152。所述加熱組件被配置成用于當(dāng)基板125設(shè)置在所述基板支撐表面152上時提供熱量到所述基板125。所述軸120容納有所述加熱組件128的導(dǎo)線外殼150。
[0019]圖2是所述加熱組件128的俯視圖，以及圖3是所述加熱組件128沿圖2中的剖面線3-3的剖面。本實(shí)用新型的一或多個實(shí)施方式提供在加熱組件128內(nèi)使用加熱元件。多個加熱元件部分(例如，兩個或更多個加熱元件部分)被配置成不同的幾何形狀、圖案、形態(tài)、大小或者材料，以控制加熱組件128中的多個區(qū)域的溫度，由此在所述加熱組件128的各個內(nèi)部部分和/或外部部分中提供所需的溫度分布。
[0020]參看圖2和圖3，所述加熱組件128具有主體200，所述主體200具有內(nèi)部加熱區(qū)域202、外部加熱區(qū)域204，以及在所述主體200的上表面208和底表面302之間的熱電偶206。盡管圖3公開了內(nèi)部加熱區(qū)域202，但是圖3的討論也適用于外部加熱區(qū)域204的元件。在一個實(shí)施方式中，所述主體200可以是由鋁或其他適當(dāng)?shù)牟牧现圃斓摹?br> [0021]所述內(nèi)部加熱區(qū)域202和外部加熱區(qū)域204可以是在基板支撐基座中使用的任何合適的加熱器。內(nèi)部加熱區(qū)域202和外部加熱區(qū)域204的分布將會在下面更詳細(xì)地討論。在一個實(shí)施方式中，所述內(nèi)部加熱區(qū)域202和所述外部加熱區(qū)域204包括加熱元件304。所述加熱元件304可包括絲、帶或者條的中央部分，所述絲、帶或者條是由電阻材料制造的，所述電阻材料包括但不限于鎳、鉻、鐵、鋁、銅、鑰、鉬碳化硅、這些物質(zhì)的金屬合金、這些物質(zhì)的氮化物材料、這些物質(zhì)的硅化物材料，或者上述物質(zhì)的組合，以及其他物質(zhì)。所述電阻材料可以是不同金屬材料的合金并且可以摻雜有金屬攙雜物或者其他的攙雜材料。所述電阻加熱絲、帶或條狀物可以是直線形的或者是卷曲形的。
[0022]例如，電阻加熱絲或帶可以由鎳鉻合金80/20 (80%的鎳和20%的鉻)材料組成。鎳鉻合金80/20是有利的材料，因?yàn)樗哂邢鄬^高的電阻并且當(dāng)?shù)谝淮伪患訜釙r會形成氧化鉻附著層。在所述氧化鉻層以下的材料將不會氧化，從而防止加熱絲被損壞或熔蝕。
[0023]在一個實(shí)施方式中，所述加熱元件304可以用絕緣體306來絕緣，以提供絕緣和防止漏電，所述絕緣體306是用陶瓷、氧化物材料，或者其他合適的填充材料制造的。在一個實(shí)施方式中，鞘套308包裹所述加熱元件304，以氣密地密封所述加熱元件304。所述鞘套308可以是由石英、金屬、陶瓷或者其他適當(dāng)?shù)牟牧现圃斓摹?br> [0024]所述加熱元件304耦接到一或多個導(dǎo)電線(諸如，穿過所述導(dǎo)線外殼150的導(dǎo)線310)以提供功率到所述加熱元件304。所述導(dǎo)線310被配置成用于將所述內(nèi)部加熱區(qū)域202和所述外部加熱區(qū)域204耦接到電源(未示出)，所述電源設(shè)置在所述處理腔室110外面。
[0025]在一個實(shí)施方式中，提供了多個熱電偶206。在圖2中所示的實(shí)施方式中，所述熱電偶206從所述導(dǎo)線外殼150延伸出而緊鄰所述內(nèi)部加熱區(qū)域202和所述外部加熱區(qū)域204。另外，所述熱電偶206可以從所述加熱組件128的中心延伸出并且緊鄰所述中心。所述熱電偶206被配置成用于在多個位置處測量加熱組件128的溫度。所述熱電偶206可以用于反饋回路中，以控制施加到所述加熱組件128的加熱元件304的電流。在一個實(shí)施方式中，所述熱電偶206耦接到一或多個導(dǎo)電線(諸如，穿過所述導(dǎo)線外殼150的導(dǎo)線314)以提供功率到所述熱電偶206。加熱組件128的制造可能會導(dǎo)致形成在主體200內(nèi)的加熱元件304和熱電偶206下面的開口或者間隙。因此，附加的主體材料310，例如鋁，可以被填充入形成在下面的間隙內(nèi)，以獲得均勻的底表面302。
[0026]圖4是加熱組件128沿圖2中的剖面線4_4的剖面。參看圖2和圖4，在一個實(shí)施方式中，所述加熱組件128包括形成在主體200中的多個孔210。所述孔210被配置成用于容納一或多個升降桿402。所述升降桿402貫穿所述基板支撐基座118的底表面延伸到所述基板支撐表面152 (在圖1中示出)，以致基板125與支持基座118是間隔開的。這使得移送機(jī)構(gòu)(諸如機(jī)械葉片(robot blade))能夠在基板125的背面底下滑動并使所述基板125上升離開所述基板支撐基座118，而不會對基板支撐基座118或基板125造成損害。
[0027]回頭參看圖2，內(nèi)部加熱區(qū)域202和外部加熱區(qū)域204的分布有利地提供了加熱組件128上均勻的溫度分布。所述內(nèi)部加熱區(qū)域202被配置成多個部分(B卩，在圖2中所示的至少兩個內(nèi)區(qū)加熱部分202A和202B)。在一個實(shí)施方式中，針對加熱部分202A、202B中的每一個提供一個單一加熱元件304。然而，也可以設(shè)想將一個單一加熱元件304提供用于加熱部分202A、202B兩者。所述加熱部分202A和202B各自包括兩個鞘套308部分，或者其他包裹所述加熱元件304的保護(hù)性管材，所述鞘套308部分或其他保護(hù)性管材從位于加熱組件128中心的導(dǎo)線外殼150的開口凸伸出。所述鞘套308當(dāng)離開所述導(dǎo)線外殼150開口而進(jìn)入加熱組件主體200時形成彎折212。加熱元件304在距彎折212約一到二英寸(例如，約1.5英寸)的距離“D”的位置214處耦接到導(dǎo)線310。如圖2所示，所述內(nèi)部加熱區(qū)域202的加熱元件304與加熱組件128的中心的毗鄰有利地提供了內(nèi)部加熱區(qū)域202的更為密集的加熱元件304環(huán)境。所述內(nèi)部加熱區(qū)域202的加熱元件304從所述加熱組件128的中心延伸出，以形成具有多條線路216的輪廓，所述線路216經(jīng)配置用于加熱所述內(nèi)部加熱區(qū)域202。
[0028]所述外部加熱區(qū)域204也被配置成多個部分(S卩，在圖2中所示的至少兩個外部加熱部分204A和204B)。在一個實(shí)施方式中，針對加熱部分204A、204B中的每一個提供一個單一加熱元件304。然而，也可以設(shè)想將一個單一加熱元件304提供用于加熱部分204A、204B兩者。所述加熱部分204A、204B是自所述加熱組件128的中心形成的，并且橫向地延伸以環(huán)繞所述基板加熱組件128的邊緣。所述加熱部分204A、204B各自環(huán)繞所述基板加熱組件128的至少兩個拐角218。如圖2所示，所述加熱部分204A、204B具有耳狀輪廓220。所述耳狀輪廓220有利地利用比傳統(tǒng)上使用的加熱元件更多的加熱元件304來覆蓋拐角218的表面積。在一個實(shí)施方式中，外部加熱區(qū)域204被配置成在拐角218處輸送比在加熱組件128的中心或外周邊緣處發(fā)現(xiàn)的熱傳遞更為大量的熱傳遞。對于PECVD工藝，在基板125和加熱組件之間的溫度差可為約10攝氏度到約60攝氏度，例如在約20攝氏度到約50攝氏度之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的，基板125和加熱組件128之間的溫度差是取決于所使用的處理氣體的處理腔室溫度和處理腔室壓力水平的函數(shù)。經(jīng)由提供更多的加熱元件304，所述耳狀輪廓220有利地提供了更大量的熱傳遞，并補(bǔ)償了在加熱組件128的拐角218處比在加熱組件128上的其他位置處(諸如加熱組件的中心或加熱組件邊緣的中心)通常經(jīng)受到的更大的熱損失。在加熱組件上方的基板類似地顯示出相同的熱傳遞特性。因而，在一個實(shí)施方式中，外部加熱區(qū)域204被配置成相比內(nèi)部加熱區(qū)域202向基板輸送更大量的熱傳遞。例如，在一個實(shí)施方式中，內(nèi)部加熱區(qū)域202使得內(nèi)部加熱區(qū)域202處于約5攝氏度到約20攝氏度之間，例如處于約10攝氏度到約15攝氏度之間，比外部加熱區(qū)域204要低溫。因此，由于較低溫的內(nèi)部加熱區(qū)域202和外部加熱區(qū)域204的耳狀輪廓220，加熱組件128主動地補(bǔ)償在加熱組件上的各種位置(如上所述)處熱損失的差異，并為基板125提供更為總體均勻的溫度以及基板125上的均勻處理(諸如，薄膜沉積)。
[0029]盡管上述內(nèi)容是針對本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但可在不脫離本實(shí)用新型的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的其他和進(jìn)一步實(shí)施方式，且本實(shí)用新型的范圍是由以下權(quán)利要求書來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種基板支撐組件，其特征在于，包括: 基板支撐基座，所述基板支撐基座具有基板支撐表面；和 加熱組件，所述加熱組件設(shè)置在基板支撐基座中，緊鄰所述基板支撐表面，其中所述加熱組件包括多個耳狀加熱元件，所述耳狀加熱元件設(shè)置在所述加熱組件的拐角處。
2.如權(quán)利要求1所述的基板支撐組件，其特征在于所述加熱組件包括: 內(nèi)部加熱區(qū)域，所述內(nèi)部加熱區(qū)域被設(shè)置在所述加熱組件的中心中并且從所述中心延伸出，其中所述內(nèi)部加熱區(qū)域包括加熱元件；和 外部加熱區(qū)域，所述外部加熱區(qū)域設(shè)置在所述加熱組件的邊緣中并且環(huán)繞所述邊緣，其中所述外部加熱區(qū)域包括多個耳狀的加熱元件。
3.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于所述加熱元件是由電阻材料制造的。
4.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于所述加熱元件是由鎳鉻合金、鎳、鉻、鐵、鋁、銅、鑰、鉬碳化硅、這些物質(zhì)的金屬合金，這些物質(zhì)的氮化物材料，這些物質(zhì)的硅化物材料，或者上述物質(zhì)的組合制造的。
5.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，進(jìn)一步包括: 鞘套，所述鞘套包裹所述加熱元件，其中所述鞘套被配置成用于氣密地密封所述加熱元件。
6.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于所述內(nèi)部加熱區(qū)域包括: 兩個加熱部分，其中每一加熱部分包括包裹所述加熱元件的鞘套，并且其中所述鞘套被配置成用于氣密地密封所述加熱元件。
7.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于所述加熱元件耦接到導(dǎo)電線，并且其中所述導(dǎo)電線被配置成用于將所述內(nèi)部加熱區(qū)域和所述外部加熱區(qū)域耦接到電源。
8.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于，所述加熱組件包括: 多個熱電偶，所述熱電偶設(shè)置成緊鄰所述內(nèi)部加熱區(qū)域和所述外部加熱區(qū)域，并且配置成用于在多個位置測量所述加熱組件的溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的基板支撐組件，其特征在于所述多個熱電偶耦接到一或多個導(dǎo)電線，并且其中所述導(dǎo)電線被配置成用于提供功率到所述熱電偶。
10.如權(quán)利要求6所述的基板支撐組件，其特征在于所述鞘套當(dāng)從所述加熱組件的中心離開時會形成彎折，并且其中所述加熱元件在距所述彎折一到兩英寸之間的位置處耦接到導(dǎo)電線。
11.如權(quán)利要求1所述的基板支撐組件，其特征在于:所述多個耳狀加熱元件被配置成用于最大化所述加熱組件的所述拐角處的表面積。
12.如權(quán)利要求2所述的基板支撐組件，其特征在于，所述外部加熱區(qū)域被配置成相比所述內(nèi)部加熱區(qū)域輸送更大量的熱。
13.一種基板支撐組件，其特征在于，包括: 基板支撐基座，所述基板支撐基座具有基板支撐表面；和 加熱組件，所述加熱組件設(shè)置在基板支撐基座中，緊鄰所述基板支撐表面，其中所述加熱組件包括主體，所述主體具有: 內(nèi)部加熱區(qū)域，所述內(nèi)部加熱區(qū)域被設(shè)置在所述加熱組件的中心中并且從所述中心延伸出，其中所述內(nèi)部加熱區(qū)域包括加熱元件； 外部加熱區(qū)域，所述外部加熱區(qū)域設(shè)置在所述加熱組件的邊緣中并且環(huán)繞所述邊緣，其中所述外部加熱區(qū)域包括多個耳狀加熱元件，所述多個耳狀加熱元件設(shè)置在所述加熱組件的拐角處；和 多個鏜孔，所述鏜孔形成在所述主體中，并且被配置成用于容納一或多個升降桿。
14.如權(quán)利要求13所述的基板支撐組件，其特征在于所述主體是由鋁制造的。
15.如權(quán)利要求13所述的基板支撐組件，進(jìn)一步包括: 熱電偶，所述熱電偶設(shè)置在所述主體的上表面和下表面之間。
16.如權(quán)利要求13所述的基板支撐組件，進(jìn)一步包括: 鞘套，所述鞘套包裹所述加熱元件，其中所述鞘套被配置成用于氣密地密封所述加熱元件。
17.如權(quán)利要求16所述的基板支撐組件，進(jìn)一步包括: 絕緣體，所述絕緣體設(shè)置在所述鞘套和所述加熱元件之間，其中所述絕緣體被配置成用于防止從所述加熱元件漏電。
18.如權(quán)利要求16所述的基板支撐組件，其特征在于，所述內(nèi)部加熱區(qū)域包括: 兩個加熱部分，其中每一加熱部分包括所述鞘套，并且其中所述鞘套當(dāng)從所述加熱組件的所述中心離開時會形成彎折。
19.如權(quán)利要求18所述的基板支撐組件，其特征在于，所述加熱元件在距所述彎折一到兩英寸之間的位置處耦接到導(dǎo)電線，并且其中所述導(dǎo)電線被配置成用于將所述內(nèi)部加熱區(qū)域耦接到電源。
20.如權(quán)利要求13所述的基板支撐組件，其特征在于，所述外部加熱區(qū)域被配置成相比所述內(nèi)部加熱區(qū)域輸送更大量的熱。
【文檔編號】H01L21/687GK203983241SQ201420117178
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】古田學(xué), 約翰·M·懷特, 羅賓·L·蒂納, 蘇海勒·安瓦爾, 崔壽永 申請人:應(yīng)用材料公司