底座基于流体的热控制制造技术

对基板载体的热控制被描述为利用热流体。在一个示例中，热控制的基板支撑件包括顶表面，用于支撑基板，该顶表面热耦接至基板；热流体通道，该热流体通道热耦接至该顶表面以承载热流体，该热流体用于从该顶表面吸走热量，以及向该顶表面提供热量；以及热交换器，用于将热流体供应至该热流体通道，该热交换器交替地加热和冷却该热流体，以调整基板温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及微电子器件制造产业，且尤其涉及用于在处理期间支撑工件的温度受控底座。
技术介绍
在半导体芯片的制造中，硅晶片或其他基板在不同的处理腔室中暴露于各种不同的工艺。这些腔室可使该晶片暴露于多个不同的化学工艺及物理工艺，藉此微小集成电路形成于该基板上。组成集成电路的材料的层由工艺所形成，所述工艺包括化学气相沉积、物理气相沉积、外延生长，及类似工艺。使用光刻胶及湿蚀刻或干蚀刻技术来图案化材料层中的一些。这些基板可为硅、砷化镓、磷化铟、玻璃或其他合适的材料。在这些制造工艺中，等离子体可被用于沉积或蚀刻各种材料层。等离子体处理相较于热处理提供许多优点。举例而言，相较于类似的热工艺，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)允许以较低的温度及较高的沉积速率执行沉积工艺。PECVD因此允许以较低的温度沉积材料。在这些工艺中所用的处理腔室通常包括设置于其中的基板支撑件或底座，以在处理期间支撑基板。在某些工艺中，底座可包括嵌入式加热器，该嵌入式加热器被适配成控制基板的温度和/或提供可用在工艺中的升高的温度。随着制造技术进步，在处理期间的晶片的温度变得更重要。某些底座已经被设计成用于跨基板的表面的热均匀性，该基板有时被称为工件。流体冷却被用于吸收等离子体功率热量，并将其从该工件移除。底座还可在多个区域中包含独立控制的加热器。这允许在不同工艺(诸如化学气相和等离子体条件)下的较宽的工艺窗口。对于许多工艺而言，在处理期间的晶片的温度影响晶片上的结构形成、暴露、显影或蚀刻的速率。其他工艺亦可具有温度依赖性。更精确的热性能允许晶片上更精确地形成的结构。跨晶片的均匀蚀刻速率允许在晶片上形成较小的结构。热性能或温度控制因此是减小硅芯片上的晶体管及其他结构的尺寸的因素。
技术实现思路
对基板载体的热控制被描述为使用热流体。在一个示例中，热控制的基板支撑件包括顶表面，用于支撑基板，该顶表面热耦接至基板；热流体通道，该热流体通道热耦接至该顶表面以承载热流体，该热流体用于从该顶表面吸走热量以及向该顶表面提供热量；以及热交换器，用于将热流体供应至该热流体通道，该热交换器交替地加热和冷却该热流体以调整基板温度。附图说明本专利技术的实施例以示例而非限制的方式，示出于附图的图式中，其中：图1为依据本专利技术实施例的包括底座组件的半导体处理系统的示意图；图2为依据本专利技术实施例的底座组件的等轴图；图3为依据本专利技术实施例的图2的底座组件的横截面图；图4为依据本专利技术实施例的图2的底座组件的冷却板的俯视平面图；图5为依据本专利技术实施例的图2的底座组件的等轴图；图6为依据本专利技术实施例的图2的底座组件的顶表面的部分的部分横截面图；图7为依据本专利技术实施例的安装于图2的底座组件中的气塞的横截面侧视图气塞；图8为依据本专利技术实施例的图7的气塞的俯视平面图；图9为依据本专利技术实施例的操作具有基板支撑组件的处理腔室的工艺流程图；以及图10为依据本专利技术实施例的静电夹盘形式的基板支撑组件的横截面图。具体实施方式在以下的描述中，阐述众多细节，然而，本领域技术人员将显见可在不具有这些特定细节的情况下实践本专利技术。在某些实例中，以框图形式而非详细地示出众所周知的方法及装置，以避免模糊本专利技术。贯穿此说明书对“实施例”或“一个实施例”的引用表示联系该实施例描述的特定特征、结构、功能或特性被包含在本专利技术的至少一个实施例中。因此，用语“在实施例中”或“在一个实施例中”在贯穿此说明书的各种地方的出现不一定是指本专利技术的相同实施例。此外，特定特征、结构、功能或特性可以任何合适的方式结合在一或多个实施例中。举例而言，在与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥的任何地方，第一实施例可与第二实施例结合。如在本专利技术的描述及所附权利要求书中使用的，单数形式“一(a、an)”及“该(the)”旨在亦包含复数形式，除非上下文明确地另作指示。亦将理解到，如本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的列举项目中的一或多个的任何及所有可能的组合。术语“耦接的”及“连接的”连同它们的衍生词，可在此被用以描述部件之间的功能关系或结构关系。应理解到，这些术语并非旨在作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接的”可被用于指示两个或多个元件与彼此处于直接的物理、光学或电接触。“耦接的”可被用于指示两个或多个元件与彼此处于直接或者间接(这些元件之间有其他居间元件)的物理、光学或电接触，和/或该两个或多个元件彼此合作或相互作用(例如，如在因果关系中)。如在本文中使用的术语“在……上方(over)”、“在……下方(under)”、“在……之间(between)”及“在……上(on)”指的是一个部件或材料层相对于其他部件或层的相对位置，其中这样的物理关系是值得注意的。举例而言，在材料层的情境中，设置于另一个层的上方或下方的一个层可直接与该另一个层接触，或可具有一或多个居间层。此外，设置于两层之间的一个层可直接与该两层接触，或可具有一或多个居间层。相比之下，在第二层“上”的第一层是与该第二层直接接触。在部件组合的情境中进行类似的区别。晶片底座的顶表面的温度，且因此晶片的温度，可在处理期间通过将冷却剂流体亦用作加热流体来更精确地控制。用于移除过量热量的同一流体亦可被用于提供附加的热量。可使用热交换器精确地控制该冷却剂流体的温度，该热交换器在腔室外。若不再使用电阻加热元件，则可从底座组件移除加热器结构。这允许底座被制得更薄。该底座的减少的厚度允许该冷却剂流体更有效地热耦接至晶片。其他加热器部件，诸如PID(比例-积分-微分)温度控制器传感器、控制系统及电连接器亦在电阻加热器迹线被移除时被避免。相反，外部热交换器可被用来增加或减少冷却剂的温度。随着冷却剂从底座流动，该冷却剂的温度可被测量并用作该底座及该晶片的温度的指示。附加的传感器，诸如热电偶，可作为该冷却剂温度的附加或替代而使用。对于许多工艺，对于该热交换器将该冷却剂温度控制在30℃至200℃的范围内是足够的。气体可被传递至底座的顶表面与晶片之间的该晶片的背侧，以改善该晶片与该底座之间的热对流。有效的径向气体流动改善了跨该晶片的背侧的气体流动。该气体可被泵送通过底座组件的基底中的通道至该底座的顶部。质量流量控制器(massflowcontroller)可被用于控制通过该底座的流动。在真空或化学沉积腔室中，背侧气体提供用于热传递的介质，以用于在处理期间加热和冷却晶片。可通过在加热器底座设计中从该晶片的中心以步阶式袋建立径向流动图案来改善气体流动。还可通过在底座与晶片之间使用凸块来改善热传递，所述凸块接触该晶片的背侧。可增加凸块的表面直径及数量以用于通过所述凸块的增加的热传导。图1为依据在此描述的实施例的等离子体系统100的部分横截面图，该等离子体系统具有底座128。底座128具有主动冷却系统，该主动冷却系统允许在基板经受众多工艺及腔室条件时在宽的温度范围上对定位在该底座上的基板的温度的主动控制。等离子体系统100包括处理腔室主体102，该处理腔室主体具有限定处理区域120的侧壁112及底壁116。底座128穿过通道122被设置在处理区域120中，该通道形成于系统100中的底壁116中。底座128被适配成在其上表面上支撑基板(未显示)。基板可为用于由腔室1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热控制的基板支撑件，包括：顶表面，用于支撑基板，所述顶表面热耦接至基板；热流体通道，所述热流体通道热耦接至所述顶表面以承载热流体，所述热流体用于从所述顶表面吸走热量，以及向所述顶表面提供热量；以及热交换器，用于将热流体供应至所述热流体通道，所述热交换器交替地加热和冷却所述热流体，以调整基板温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 US 14/280,0311.一种热控制的基板支撑件，包括：顶表面，用于支撑基板，所述顶表面热耦接至基板；热流体通道，所述热流体通道热耦接至所述顶表面以承载热流体，所述热流体用于从所述顶表面吸走热量，以及向所述顶表面提供热量；以及热交换器，用于将热流体供应至所述热流体通道，所述热交换器交替地加热和冷却所述热流体，以调整基板温度。2.如权利要求1所述的基板支撑件，进一步包括温度传感器，所述温度传感器热耦接至所述顶表面且耦接至所述热交换器以将感测的温度提供至所述热交换器，且其中所述热交换器至少部分地基于所述感测的温度来控制所述热流体的加热和冷却。3.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述温度传感器通过控制器耦接至所述热交换器，所述控制器具有处理器以控制所述热交换器。4.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述温度传感器被定位在所述顶表面中以感测所述基板支撑件的所述顶表面的温度。5.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述顶表面为圆形，以承载圆形基板，所述圆形基板具有圆形区域，且其中所述热流体通道以弧延伸，所述弧与所述基板的所述区域同延。6.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述热流体通道以螺旋图案从所述底座的中心延伸至所述底座的边缘。7.如权利要求1所述的基板支撑件，进一步包括介电定位盘以及加热器板，所述介电定位盘包括所述顶表面，所述加热器板与所述顶表面相对地附接至所述介电定位盘，且其中所述热流体通道在所述加热器板中。8.如权利要求7所述的基板支撑件，其中所述热流体通道在所述加热器板的面向所述介电定位盘的一侧是开放的，使得在所述热流体通道中流动的热流体与所述介电定位盘物理接触。9.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述顶表面包括多个凸块以支撑所述基板，所述凸块以离所述顶表面的一距离支撑所述基板，所述距离由所述凸块确定，且其中所述顶表面包括同心区域，每个区域离所述基板不同的距离，其中所述顶表面在中心区域离所述基板最远，所述中心区域具有最高的凸块，且其中所述顶表面在周边区域离所述基板最近，所述周边区域具有最短的凸块。10.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述中心区域包括气体出口以将气体提供至所述顶表面与所述凸块之间的空间中，以在所述基板与所述顶表面之间传导热量，所述空间由所述中心区域中的所述凸块的高度限定。11.如权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·S·白，S·斯如纳乌卡拉苏，K·埃卢马莱，K·萨万戴安，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US