具有溫度分布控制的加熱式基板支撐件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體基板處理中，基板溫度通常是關(guān)鍵的處理參數(shù)。處理期間溫度的改變以及橫跨基板表面的溫度梯度對(duì)于材料沉積、蝕刻速率、特征錐角、階梯覆蓋及類(lèi)似物通常是不利的。通常期望在基板處理之前、期間及之后對(duì)基板溫度分布(temperature profile)進(jìn)行控制，以強(qiáng)化處理及最小化不想要的特性及/或缺陷。
[0003]基板通常支撐于具有位于中央的支撐軸的基板支撐件或支座上，所述支撐軸用于支撐基板支撐件?；逯渭ǔ０ㄒ换蚋鄠€(gè)內(nèi)嵌式加熱器，所述加熱器適于加熱設(shè)置于基板支撐件上的基板。然而，發(fā)明人已觀察到，具有內(nèi)嵌式加熱器的慣用加熱式基板支撐件(heated substrate support)在基板支撐件的中央?yún)^(qū)域處通常顯示溫度非均勾性，這導(dǎo)致基板處理結(jié)果的非均勻性。發(fā)明人已觀察到，在某些情況中，基板支撐件的溫度非均勻性可歸因于將熱從基板支撐件抽離的支撐軸。
[0004]因此，發(fā)明人提供了具有改良的溫度均勻性的加熱式基板支撐件的實(shí)施方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文提供具有溫度分布控制的基板支撐件的方法及裝置。在一些實(shí)施方式中，基板支撐件包括:板，所述板具有基板接收表面及相對(duì)的底表面;及軸，所述軸具有第一端及第二端，所述第一端包括軸加熱器，其中所述第一端耦接至所述底表面。
[0006]在一些實(shí)施方式中，基板支撐件包括:板，所述板具有基板接收表面及相對(duì)的底表面;板加熱器，所述板加熱器設(shè)置于所述板中；板溫度傳感器，所述板溫度傳感器設(shè)置于所述板中，其中所述板加熱器和所述板溫度傳感器耦接至控制器;軸，所述軸具有第一端及第二端，所述第一端包括軸加熱器，其中所述第一端耦接至所述底表面;及軸溫度傳感器，所述軸溫度傳感器設(shè)置于所述第一端處，其中所述軸溫度傳感器和所述軸加熱器耦接至控制器。
[0007]在一些實(shí)施方式中，提供制造基板支撐件的一種方法，所述方法包括以下步驟:形成板，所述板具有基板接收表面及相對(duì)的底表面;形成陶瓷材料的第一層，所述第一層包括第一端及相對(duì)的第二端;在所述第一端處將加熱器設(shè)置于所述第一層上;將導(dǎo)管(conduit)設(shè)置于所述第一層上，使得所述導(dǎo)管的一端耦接至所述加熱器且所述導(dǎo)管的第二端延伸超過(guò)所述陶瓷材料的第二端;將陶瓷材料的第二層形成于所述第一層的頂部上，使得所述第二層至少部分地覆蓋所述加熱器;處理所述第一層及所述第二層以形成軸;及將所述第一端耦接至所述板的所述底表面。
[0008]本發(fā)明的其他及進(jìn)一步的實(shí)施方式描述于下。
【附圖說(shuō)明】
[0009]能通過(guò)參照描繪于附圖中的本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式來(lái)了解以上簡(jiǎn)要概述的且以下更加詳細(xì)論述的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅繪示本發(fā)明的典型實(shí)施方式且因此不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效的實(shí)施方式。
[0010]圖1描繪依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的基板支撐件的示意側(cè)視截面圖。
[0011]圖2描繪依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的基板支撐件的示意側(cè)視截面圖。
[0012]圖3描繪用于制造依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的基板支撐件的流程圖。
[0013]為了促進(jìn)了解，已盡可能使用相同參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示各圖共用的相同元件。附圖并未按比例繪示且可為了清楚而簡(jiǎn)化?？深A(yù)期的是，一個(gè)實(shí)施方式的元件及特征可有利地并入其他實(shí)施方式而無(wú)需進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明的實(shí)施方式提供具有改良的溫度均勻性控制的加熱式基板支撐件。本發(fā)明的實(shí)施方式可用于使用加熱式基板支撐件的任何處理中以用于支撐及加熱基板，所述加熱式基板支撐件對(duì)產(chǎn)生于基板上的溫度分布具有增強(qiáng)的控制?？蓮乃衣兜幕逯渭@益的處理的非限制性實(shí)例包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)或激光退火處理。
[0015]圖1是依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的基板支撐件100的示意側(cè)視截面圖?；逯渭?00包括加熱器板，板102包括基板接收表面104及底表面106。板102可由一或更多種處理相容的材料形成，所述材料包括陶瓷材料(比如氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)或碳化硅(SiC))及金屬材料(比如鋁及不銹鋼(SST)或如硅鋁合金(S1-Al)之類(lèi)的合金)。
[0016]—或更多個(gè)板加熱器108(圖示兩個(gè)板加熱器108)內(nèi)嵌或設(shè)置于板102內(nèi)。板加熱器108可為環(huán)的形式，如所繪示的?；蛘?，板加熱器108可為內(nèi)嵌于板102內(nèi)的分開(kāi)的加熱器元件。板加熱器108通過(guò)導(dǎo)體111耦接至電源(比如DC源110)，以向板加熱器108提供電力以促進(jìn)板102的加熱。
[0017]板溫度傳感器112(比如電阻式溫度裝置(RTD))內(nèi)嵌于板102中或耦接至板102以感測(cè)板102中目標(biāo)區(qū)域處的溫度。板溫度傳感器112通過(guò)導(dǎo)體116耦接至控制器114以向控制器114提供關(guān)于板102溫度的數(shù)據(jù)。
[0018]DC源110亦通過(guò)導(dǎo)體118耦接至控制器114?？刂破?14基于來(lái)自板溫度傳感器112的溫度數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)被提供至板加熱器108的電力的量，以提供預(yù)選的板溫度。如此，板加熱器108、DC源110、板溫度傳感器112及控制器114被連結(jié)(link)及操作為第一閉環(huán)控制電路以維持所預(yù)選的板102的溫度。
[0019]控制器114可為任何通用計(jì)算機(jī)，所述通用計(jì)算機(jī)適于從由板溫度傳感器112提供的數(shù)據(jù)讀取及監(jiān)控板102的溫度，以及調(diào)節(jié)被提供至板加熱器108的電力的量。
[0020]板102可安置于軸120的第一端126上且由軸120的第一端126支撐。軸120可使用如以上所論述的處理相容的材料來(lái)形成。
[0021]第一端126安裝至底表面106以支撐板102，且當(dāng)基板122設(shè)置于基板接收表面104上時(shí)將基板122支撐在例如用于基板處理或基板傳輸?shù)那皇?24內(nèi)的位置。在一些實(shí)施方式中，軸120可通過(guò)耦接至軸120的合適的升降致動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器或組合升降及旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器(未圖示)來(lái)提供腔室124內(nèi)板102及基板122的垂直定位及旋轉(zhuǎn)定位中之一或更多。
[0022]在一些實(shí)施方式中，第一端126包括凸緣128以促進(jìn)將軸120安裝至底表面106。凸緣128可使用任何合適的機(jī)械固定器、粘著劑、焊接、銅焊或類(lèi)似手段而安裝至底表面106。凸緣128可為軸120的整體部件或(例如)通過(guò)焊接耦接至軸120的分開(kāi)的部件。在一些實(shí)施方式中，軸120的第一端126可在沒(méi)有凸緣的情況下安裝至底表面106。例如，粘著劑、焊接、銅焊或類(lèi)似手段可用于將軸120的第一端126安裝至底表面106。軸120可直接耦接至底表面106以最小化軸120與板102的底表面106之間的熱阻。
[0023]至少一個(gè)軸加熱器130耦接至凸緣128。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)軸加熱器130至少部分地內(nèi)嵌于凸緣128中。在一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)軸加熱器130是電阻式加熱器。導(dǎo)體134的第一端133耦接至軸加熱器130。導(dǎo)體134的第二端135延伸超過(guò)軸120的第二端127且耦接至電源(比如DC源140)以促進(jìn)向至少一個(gè)軸加熱器130提供電力以加熱軸120的第一端126。
[0024]軸溫度傳感器132(比如電阻式溫度裝置)亦內(nèi)嵌于凸緣128中或耦接至凸緣128。導(dǎo)體138的第一端137耦接至軸溫度傳感器132。導(dǎo)體138的第二端139延伸超過(guò)軸120的第二端127且耦接至控制器(例如控制器114) AC源140亦可例如通過(guò)導(dǎo)體136耦接至控制器114。類(lèi)似于以上所述的第一閉環(huán)控制電路的控制電路包括被連接以操作為第二閉環(huán)控制電路的軸加熱器130、DC源140、軸溫度傳感器132及控制器114。在第二閉環(huán)電路中，控制器114響應(yīng)于由軸溫度傳感器132所提供的溫度數(shù)據(jù)而調(diào)節(jié)至軸加熱器130的電力，以促進(jìn)軸120的第一端126的溫度控制。第一閉環(huán)電路及第二閉環(huán)電路可具有如所示的共用控制器114，或這些閉環(huán)電路可具有可互相通訊的分開(kāi)的控制器。
[0025]在一些實(shí)施方式中，第一閉環(huán)控制電路(板加熱器108、DC源110、板溫度傳感器112及控制器114)及第二閉環(huán)電路(軸加熱器130、DC源140、軸溫度傳感器132及控制器114)例如通過(guò)控制器114連接在一起?？刂破?14可被配置以獨(dú)立控制第一及第二閉環(huán)控制電路以將板102及軸120分別維持在第一及第二溫度。第一及第二溫度可為相同的溫度。
[0026]圖2描繪依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的基板支撐件200的簡(jiǎn)化示意側(cè)視截面圖。板102可如上所述地來(lái)建構(gòu)且為了清楚而省略一些細(xì)節(jié)(例如以上描述的第一閉環(huán)電路的部件)來(lái)說(shuō)明。提供陶瓷支撐軸(軸220)以支撐安置于軸220的第一端226上的板102。在一些實(shí)施方式中，第一端226包括凸緣228，凸緣228如上所述適于安裝至板102的底表面106。在一些實(shí)施方式中，如上所述，第一端226可安裝至板102的底表面106而不用凸緣。
[0027]所繪示的軸220包括兩層陶瓷材料層，即第一層202及第二層204(但是可使用額外的層)。在非限制性的實(shí)例中，軸220可由以上所論述的陶瓷材料來(lái)形成。一或更多個(gè)電氣部件可設(shè)置于第一層202與第二層204之間的界面212處。
[0028]例如，軸加熱器230可在界面212處設(shè)置于凸緣228的一部分中。類(lèi)似于圖1的實(shí)施方式中的軸加熱器130，導(dǎo)體234的第一端233耦接至軸加熱器230。導(dǎo)體234的第二端235延伸超過(guò)軸220的第二端227且耦接至電源(例如DC源240)以向軸加熱器230提供電力且促進(jìn)加熱軸220的第一端226。導(dǎo)體234可完全或部分地沿第一層202與第二層204之間的界面212設(shè)置。
[0029]軸加熱器230及導(dǎo)體234中之一或更多可印刷于第一層202或第二層204的表面213上。例如，軸加熱器230及導(dǎo)體234中的至少之一可由絲網(wǎng)印刷(screen print)于第一層202的一部分上的具有合適電阻率的鎢、鉬或其他金屬的溶液形成。在一些實(shí)施方式中，軸加熱器230及導(dǎo)體234可印刷于陶瓷材料的第一層202的外表面203上。例如，可形成陶瓷材料的第一層202而軸加熱器230及導(dǎo)體234印刷于外表面203上。陶瓷材料的第二層204可形成于第一層202上，至少部分地覆蓋軸加熱器230及導(dǎo)體234。所組合的第一層202及第二層204可(例如通過(guò)燒結(jié))被進(jìn)一步處