CN204885103U - 具有加热器的基板支撑组件 - Google Patents

Abstract

本公开案的实施方式涉及一种具有加热器的基板支撑组件。在一个实施方式中，基板支撑组件包括具有基板支撑表面的基板支撑基座、以及加热组件。所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面。所述加热组件配置成在所述加热组件的拐角处提供均匀热量分布。在另一实施方式中，基板支撑组件包括具有基板支撑表面的基板支撑基座、以及加热组件。所述加热组件设置在所述基板支撑基座中，并且包括内加热区和外加热区。所述内加热区设置在所述加热组件的中心并从所述中心延伸。所述外加热区限定所述加热组件的边缘。所述外加热区具有设置在所述加热元件的拐角处的多个耳形加热元件。

Description

具有加热器的基板支撑组件

技术领域

本公开案的实施方式一般涉及用于提供跨基板的均匀处理的方法和设备。更具体地，本公开案的实施方式涉及一种具有提供跨基板的均匀温度分布的加热器的基板支撑基座。

背景技术

在集成电路的制造中，为了在基板内实现一致结果、以及实现可在各个基板间重现的结果，需要对各种处理参数的精确控制。由于用于形成半导体元件的结构的几何形状限制会造成技术限制，因此较精密公差和精确工艺控制对制造成功是关键的。然而，随着几何形状缩小，精确的临界尺寸和工艺控制变得日益困难。

许多元件是在等离子体存在的情况下进行处理。如果等离子体并未均匀地安置在基板上方，那么处理结果也可能不均匀。尽管常规等离子体处理腔室已被证明是在较大临界尺寸下的稳健的执行器，但用于控制等离子体均匀性的现有技术是其中等离子体均匀性的提高将有助于大面积基板的成功制造的一个领域。

因此，需要一种通过提高跨基板的温度均匀性来促成均匀处理的基板支撑基座加热器。

实用新型内容

本公开案的实施方式涉及一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件配置成在所述基板支撑表面的拐角处提供均匀热量分布。

在另一实施方式中，本公开案的实施方式涉及一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件包括九个区，所述九个区被独立控制。

在另一实施方式中，本公开案的实施方式涉及一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件包括：内加热区，所述内加热区设置在所述基板支撑基座的中心并从所述中心延伸；以及外加热区，所述外加热区接近所述基板支撑基座的边缘，其中所述外加热区具有设置在所述基板支撑基座的拐角处的多个耳形部分。

本公开案的实施方式涉及一种具有提供跨基板的均匀温度分布的加热器的基板支撑基座。在一个实施方式中，提供一种基板支撑组件。所述基板支撑组件包括具有基板支撑表面的基板支撑基座、以及加热组件。所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面。通过配置所述加热组件的所述拐角来确保实质上均匀的温度分度分布，所述加热组件配置成跨所述基板提供均匀热量分布。

在另一实施方式中，一种基板支撑组件包括具有基板支撑表面的基板支撑基座、以及加热组件。所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面。所述加热组件包括内加热区和外加热区。所述内加热区设置在所述加热组件的中心并从所述中心延伸。所述外加热区限定所述加热组件的边缘。所述外加热区具有设置在所述加热组件的拐角处的多个耳形加热元件。

在又一实施方式中，提供一种在处理腔室中加热基板表面的方法。所述方法包括向具有基板设置在其上的基板支撑组件的基板支撑表面的边缘提供均匀热量分布。多个耳形加热元件设置在所述边缘处。

附图说明

因此，为了详细理解本公开案的上述特征结构的方式，上文简要概述的本公开案的更具体的描述可以参照实施方式进行，一些实施方式图示在附图中。然而，应当注意，附图仅图示本公开案的典型实施方式，且因此不应被视为本公开案的范围的限制，因为本公开案可允许其他等效的实施方式。

图1是等离子体增强化学气相沉积腔室的一个实施方式的示意横截面图；

图2是根据一个实施方式的基板支撑基座的俯视等轴视图；

图3是图2的基板支撑基座中的加热组件的仰视平面图；

图4是沿图3的剖面线4--4截得的图3的加热组件的横截面图；以及

图5是沿图3的剖面线5--5截得的图3的加热组件的横截面图。

为了促进理解，已尽可能使用相同元件符号指定各图所共有的相同元件。一个实施方式中公开的要素可有利地用于其他实施方式，而无需具体地指明。

具体实施方式

图1示出PECVD腔室110的示意横截面图。可使用的合适PECVD腔室可从加利福尼亚州圣克拉拉市的美国AKT公司(AKTAmerica,Inc.)购买，该公司是应用材料公司(AppliedMaterials,Inc.)的子公司。应当理解，本文所论述的实施方式可在其他腔室(包括由其他制造商销售的那些)中实践。

PECVD腔室110包括腔室主体112，所述腔室主体112具有穿过顶壁114而形成的开口和设置在开口内的气体入口歧管116。或者，顶壁114可为固体，并且气体入口歧管116定位成与所述顶壁114的内表面相邻。气体入口歧管116可以用作电极，并且在一个实施方式中，通过匹配网络(未示出)连接至功率源136，如射频功率源。

PECVD腔室110进一步包括延伸穿过腔室主体112的气体出口130。气体出口130连接至用于从腔室主体112抽空气体的泵(未示出)。气体入口导管142与气体入口歧管116流体连通。气体入口导管142连接至包括各种气体源(未示出)的气体面板(未示出)。处理气体流经入口导管142、穿过喷淋头144而进入腔室主体112。喷淋头144包括多个孔140，所述孔140穿过所述喷淋头144形成以跨以下待处理的基板125的表面均匀分布气体。

配置成支撑基板125的基板支撑基座118设置在腔室主体112内。基板支撑基座118安装在竖直延伸穿过腔室主体112的底壁122的轴120的末端。轴120可移动以允许基板支撑基座118在腔室主体112内竖直上下移动。在一个实施方式中，PECVD腔室110还可具有升降组件(未示出)，以帮助将基板125移送至基板支撑基座118上和从所述基板支撑基座118上移送走。

基板支撑基座118具有板样形式，并且在实质上平行于喷淋头144的平面的平面中延伸。基板支撑基座118一般由铝制成，并可包括位于所述基板支撑基座118表面上的氧化铝层。基板支撑基座118可连接至地面，并可用作喷淋头144的第二电极。当将电能施加至喷淋头144时，处理气体等离子体可形成在基板支撑基座118的基板支撑表面152与喷淋头144之间。

基板支撑基座118包括加热组件128来控制基板支撑表面152和/或基板125的温度。加热组件128可设置在基板支撑基座118中、接近基板支撑表面152。加热组件128可具有实质上平行于基板支撑表面152的实质上平面的几何形状。加热组件配置成当基板125设置在基板支撑表面152上时向所述基板125提供热量。电源132通过电引线135耦接至加热组件128。电引线135可为电线或电缆。电引线135可由设置在基板支撑基座118的轴120中的引线外壳150布线至加热组件128。电引线135还可耦接至设置在基板支撑基座118中的温度监控装置133。温度监控装置133可包括一或多个热电偶。耦接至温度监控装置133的电引线135可耦接至控制器134。

图2是基板支撑基座118的俯视等轴视图，且图3是基板支撑基座118的仰视图。本文所公开的一或多个实施方式提供一加热元件在加热组件128内的使用。多个加热元件区段(例如，二或更多个加热元件区段)以不同的几何形状、图案、形状、大小、或材料配置以控制加热组件128中的多个区的温度。加热组件128由此提供基板支撑基座118的各内部部分或外部部分中的期望温度轮廓。基板支撑表面152的温度轮廓可用来提供基板125的期望温度轮廓。

参照图2和图3，加热组件128包括主体200，所述主体200可由铝或其他合适材料制造。主体200包括多个钻孔210。钻孔210适于接纳可移动地设置在其中的升降杆(未示出)。可利用升降杆来帮助向和从基板支撑表面152移送基板125。

在一些实施方式中，加热组件128配置成在主体200的象限中提供八个区。所述区示出为区I-II、区III-IV、区V-VI以及区VII-VIII。在一些实施方式中，示出为区IX的中心区限定在主体200的中心，这样，在基板支撑基座118内共九个温度控制区。中心区IX可由嵌入或与主体200热连通的筒式加热器205加热。内加热区202A至202D和外加热区204A至204D的加热元件可以通过穿过引线外壳150的电引线135来与电源132电连通(皆在图1中示出)。

在一个实施方式中，加热组件128的区I-II、区III-IV、区V-VI以及区VII-VIII中的每一区都包括内加热区202A至202D和外加热区204A至204D。内加热区202A至202D和外加热区204A至204D可包括用于基板支撑基座中的任何合适的加热器装置。热电偶206与区I-II、区III-IV、区V-VI、区VII-VIII、以及区IX中的每一区热连通，以便监控这些区的温度。在一个实施方式中，热电偶206从引线外壳150延伸至接近于内加热区202A至202D和外加热区204A至204D。另外，热电偶206可从加热组件128的中心延伸并接近所述中心。热电偶206配置成在多个位置测量主体200的温度。热电偶206可在反馈环路中使用来控制施加至加热组件128的加热元件的电流。在一个实施方式中，热电偶206耦接至一或多根导线，如穿过引线外壳150的电引线135。

在一些实施方式中，内加热区202A至202D中的每一区都具有热电偶206，并且外加热区204A至204D中的每一区都具有热电偶206。因此，主体200的每一象限包括两个热电偶206。内加热区202A至202D和外加热区204A至204D的轮廓将在下文更详细地论述。

内加热区202A至202D和外加热区204A至204D的加热元件和热电偶206嵌入在基板支撑基座118的主体200中。尽管加热元件和热电偶嵌入在主体200中，但加热元件和热电偶的图案可隐约从主体200的底表面看到。因此，在图3的视图中，为了清楚起见，略微增强加热组件128的部分的图案。

在一个实施方式中，至少外加热区204A至204D包括耳形部分214。每一耳形部分214可与主体200的一拐角216相邻。如本文所述的耳形部分214在基板支撑基座152的拐角216处提供均匀热量分布。在一个实施方式中，每一耳形部分214可包括设置在向外延伸弯曲部分(凸出部分)220周围的向内延伸弯曲部分(凹入部分)218A、218B。向内延伸弯曲部分218A、218B各自可包括一顶点222。在一些实施方式中，与同向内延伸弯曲部分218B的顶点222相邻的钻孔210的位置相比，与顶点222相邻的钻孔210安置得更靠近向内延伸弯曲部分218A。

图4是沿图3中的剖面线4--4截得的加热组件128的横截面，示出用于内加热区202A的加热元件304的一个实施方式。加热元件304与热电偶206相邻。尽管图4是以内加热区202A为例，但图4的描述也适用于其他内区202B至202D的部分以及图3中示出的外加热区204A至204D的部分。

加热元件304可包括加热丝、带或条的由电阻材料制造成的中心部分。加热元件304耦接至一或多根导线，如电引线135(图1)。材料包括但不限于镍、铬、铁、铝、铜、钼、铂碳化硅、它们的合金、它们的氮化物、它们的硅化物，以及它们的组合等。电阻材料可以是不同金属材料的合金，并且可掺杂有金属掺杂物或其他掺杂材料。电阻加热丝、带或条可为直的或盘绕的。

在一个实例中，电阻加热丝或带可由镍铬合金80/20(80％镍和20％铬)材料制成。镍铬合金80/20是有利的材料，因为它具有相对高的电阻并且会在首次加热时形成氧化铬粘附层。因此，在氧化铬层下方的材料将不氧化，从而防止加热丝断裂或烧熔。

在一个实施方式中，加热元件304可通过绝缘体306电绝缘。绝缘体306可由陶瓷、氧化物材料或其他合适填料材料制成，以提供绝缘并防止漏电。在一个实施方式中，护皮308环绕加热元件304以将加热元件304气密密封。护皮308可由石英、金属、陶瓷或其他合适材料制造。热电偶206可为可商购获得的热电偶丝。

主体200中加热组件128的制造可能造成在主体200的底表面302中形成开口或空间。由此，另外的主体材料310例如铝可填充在空间中。因此，底表面302是热均匀的和/或几何均匀的(即平面的)。

图5是沿图3中的剖面线5--5截得的加热组件128的横截面。穿过主体200形成的钻孔210配置成容纳升降杆402。升降杆402穿过基板支撑基座118的底表面302而延伸至基板支撑表面152。基板支撑基座118包括多个钻孔210，如图2和图3所示。每一钻孔210配置成接纳升降杆402。当基板支撑基座118朝着腔室主体112的底壁122(两者皆在图1中示出)下降时，升降杆402的下端接触表面。所述表面可为腔室主体112的底壁122或设置在腔室主体112中的另一表面。基板支撑基座118的继续向下移动和升降杆402与所述表面的接触导致基板支撑头部405与基板支撑表面152间隔开来。基板支撑头部405支撑基板125，所述基板125也与基板支撑表面152间隔开来。这允许了移送机构(如机械手叶板)在基板125的背侧下方滑动，从而帮助基板125的移送。

返回参照图3，内加热区202A至202D和外加热区204A至204D、以及中心区IX的轮廓有利地提供跨加热组件128的均匀温度分布。在一个实施方式中，为内加热区202A至202D和外加热区204A至204D、以及中心区IX中的每一区提供单个加热元件304。

在一个实施方式中，外加热区204A至204D从加热组件128的中心形成，并且横向地延伸至加热组件128的边缘。外加热区204A至204D各自延伸至加热组件128的拐角。

如本文所述的基板支撑基座118的实施方式包括可被独立控制的多个区，如至多九个区(例如，内加热区202A至202D和外加热区204A至204D、以及中心区IX)。温度控制因此增强，并可提供更均匀的温度轮廓。对放置在加热组件128上的基板125的增强的温度控制促成在基板125上的均匀处理(如膜沉积)。

尽管上述内容是针对本公开案的实施方式，但也可在不脱离本公开案的基本范围的情况下设计本公开案的进一步实施方式，并且本公开案的范围由以上权利要求书确定。

Claims (22)

1.一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：

基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及

加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件配置成在所述基板支撑表面的拐角处提供均匀热量分布。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热组件包括耳形部分。

3.根据权利要求2所述的组件，其中所述基板支撑表面包括四个拐角，并且每一拐角包括所述耳形部分。

4.根据权利要求2所述的组件，其中每一耳形部分包括向内延伸弯曲部分。

5.根据权利要求4所述的组件，其中每一耳形部分包括设置在两个向内延伸弯曲部分之间的向外延伸弯曲部分。

6.根据权利要求4所述的组件，其中所述基板支撑基座包括形成在所述基板支撑表面与同所述基板支撑表面相对的底表面之间的多个钻孔，并且与所述钻孔的另一部分相比，所述钻孔的一部分的位置更靠近所述向内延伸弯曲部分的一部分。

7.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热组件包括八个区，所述八个区被独立控制。

8.根据权利要求7所述的组件，其中所述加热组件包括中心区。

9.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热组件可从所述基板支撑基座的底表面看到。

10.一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：

基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及

加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件包括九个区，所述九个区被独立控制。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述加热组件进一步包括：

内加热区，所述内加热区设置在所述基板支撑基座的中心并从所述中心延伸；以及

外加热区，所述外加热区接近所述基板支撑基座的边缘，其中所述外加热区具有设置在所述基板支撑基座的拐角处的多个耳形部分。

12.根据权利要求11所述的组件，其中每一耳形部分包括向内延伸弯曲部分。

13.根据权利要求12所述的组件，其中每一耳形部分包括设置在两个向内延伸弯曲部分之间的向外延伸弯曲部分。

14.根据权利要求12所述的组件，其中所述基板支撑基座包括形成在所述基板支撑表面和与所述基板支撑表面相对的底表面之间的多个钻孔，并且与所述钻孔的另一部分相比，所述钻孔的一部分的位置更靠近所述向内延伸弯曲部分的一部分。

15.根据权利要求10所述的组件，其中所述加热组件可从所述基板支撑基座的底表面看到。

16.一种基板支撑组件，所述基板支撑组件包括：

基板支撑基座，所述基板支撑基座具有基板支撑表面；以及

加热组件，所述加热组件设置在所述基板支撑基座中、接近所述基板支撑表面，其中所述加热组件包括：

内加热区，所述内加热区设置在所述基板支撑基座的中心并从所述中心延伸；以及

外加热区，所述外加热区接近所述基板支撑基座的边缘，其中所述外加热区具有设置在所述基板支撑基座的拐角处的多个耳形部分。

17.根据权利要求16所述的组件，其中所述加热组件包括八个区，所述八个区被独立控制。

18.根据权利要求17所述的组件，其中所述加热组件包括中心区。

19.根据权利要求16所述的组件，其中每一耳形部分包括向内延伸弯曲部分。

20.根据权利要求19所述的组件，其中每一耳形部分包括设置在两个向内延伸弯曲部分之间的向外延伸弯曲部分。

21.根据权利要求19所述的组件，其中所述基板支撑基座包括形成在所述基板支撑表面和与所述基板支撑表面相对的底表面之间的多个钻孔，并且与所述钻孔的另一部分相比，所述钻孔的一部分的位置更靠近所述向内延伸弯曲部分的一部分。

22.根据权利要求16所述的组件，其中所述加热组件可从所述基板支撑基座的底表面看到。