TW201431017A - 用於基材處理腔室部件的熱輻射阻障物 - Google Patents

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Abstract

提供一種用於基材支座加熱器及相關腔室部件的設備，該基材支座加熱器及相關腔室部件具有減少的能量損失。一個實施例中，提供一種基材支座加熱器。該基材支座加熱器包括：加熱器主體，具有接收基材的第一表面以及與該第一表面相對的一第二表面；加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；以及熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該熱阻障物包含一第一層與一第二層，該第二層配置在該第一層上。

Description

用於基材處理腔室部件的熱輻射阻障物
本發明之實施例關於用在腔室與腔室部件中的熱阻障物，該腔室與腔室部件用於在基材上製造電子元件的熱製程中。
基材處理腔室通常用於半導體製造中，以於基材上製造電子元件。這些腔室包括加熱器，該加熱器一般是碟狀主體之形式，該碟狀主體由陶瓷材料所製作，且該加熱器包括嵌於該碟狀主體中的加熱元件。加熱器用於支撐基材，且加熱元件用於將基材加熱至期望溫度，以助基材上的電子元件製造製程，該製程包括沉積、佈植、或蝕刻。該等加熱器(以及嵌在加熱器中的加熱元件)一般建構成施加均勻的熱能至陶瓷主體的基材接收表面，該表面一般為該碟狀主體的上表面。
大量能量被施加至加熱器的加熱元件，且施加至加熱元件的熱大體上透過輻射、傳導、及/或對流傳送至基材。然而，大部分施加至加熱元件的能量透過碟狀主體的背側(與 基材接收表面相對)以及碟狀主體的次表面(側邊)損失。此損失的能量大體上從這些表面輻射至安裝加熱器的腔室。來自這些表面的損失能量可能透過釋放原本用於加熱基材的熱能而減損製程效能。損失的能量也可能被其他腔室部件吸收，且這些腔室部件中的一些部件必須維持在遠低於加熱器溫度及/或基材溫度之溫度，以避免在這些腔室部件上有沉積。於是，該等腔室部件必須透過冷卻流體冷卻，以移除由加熱器輻射的熱能。因此，習知加熱器不充分使用轉換成熱能的電力，且周圍腔室部件的加熱需要補充性的冷卻設備與方法以移除此過量的熱，上述兩個事件皆增添了擁有成本。進一步而言，被腔室部件中所執行之製程加熱的腔室部件之表面(諸如腔室側壁)可能使此熱能損失至周圍環境。此損失的能量進一步減少製造製程的效能且可能增加擁有成本。
因此，需要一種熱輻射阻障物，此阻障物施加於腔室部件以減少熱能損失。
在此提供用於減少基材支座加熱器與相關腔室部件的熱損失的方法與設備。一個實施例中，該基材支座加熱器可包括碟狀主體，且塗層、膜、箔、或片耦接該碟狀主體的至少一個主表面以作為輻射阻障物。該輻射阻障物也可用塗層、膜、箔、或片之形式耦接碟狀主體的次表面(側邊)。輻射阻障物可用於反射熱能及/或使碟狀主體外側的熱傳減至最小。輻射阻障物改善碟狀主體的至少一個主表面的熱均勻度達一倍數(factor)，該倍數為至少2。該塗層、膜、箔、 或片可包括含釔(Y)材料，諸如釔穩定化的氧化鋯(ZrO2)。該塗層、膜、箔、或片可包含氧化物礦物物種，諸如鈣鈦礦(Perovskite)。該塗層、膜、箔、或片可為透過燒結、電漿噴塗、電子束沉積、物理氣相沉積、與前述方式之組合附著至碟狀主體之表面的單層或多層。該塗層、膜、箔、或片可包括奈米材料與奈米級的元素材料與化合物。該塗層、膜、箔、或片可包括具不同性質的多層，該性質諸如厚度、密度、發射率、與前述性質之組合。
一個實施例中，提供一種基材支座加熱器。該基材支座加熱器包括：加熱器主體，具有接收基材的第一表面以及與第一表面相對的第二表面；加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；心柱，耦接該加熱器主體的第二表面；以及熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該熱阻障物包含塗層、片或箔。
另一實施例中，提供一種沉積腔室。該沉積腔室包括：內部空間，由該腔室的一或多個側壁所界定；以及基材支座加熱器，配置在該內部空間中。該基材支座加熱器包括：加熱器主體，具有接收基材的第一表面以及與第一表面相對的第二表面；加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；心柱，耦接該加熱器主體的第二表面；以及熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該熱阻障物包含塗層、片或箔。
100‧‧‧沉積系統
105‧‧‧反應器腔室
110‧‧‧基材支座加熱器
115‧‧‧氣體分配噴頭
120‧‧‧基材
125‧‧‧升舉系統
130‧‧‧升舉板
135‧‧‧通口
140‧‧‧主體
145‧‧‧升舉銷
150‧‧‧蓋板
155‧‧‧空隙空間
160‧‧‧開口
162‧‧‧電極
165‧‧‧處理空間
167‧‧‧絕緣構件
170‧‧‧加熱元件
175‧‧‧沉積環
180‧‧‧熱阻障物
185‧‧‧襯墊
190‧‧‧熱反射表面
195‧‧‧塗層
200‧‧‧加熱器主體
205‧‧‧底座組件
210‧‧‧軸桿
215A、215B‧‧‧訊號管道
218‧‧‧針尖段
220‧‧‧熱偶
230‧‧‧擴散黏接
235‧‧‧第一表面
240‧‧‧第二表面
245‧‧‧側表面
250‧‧‧對準構件
305-315‧‧‧層
400‧‧‧漸縮部
402‧‧‧接點
405‧‧‧帽蓋板
415‧‧‧終結端部
500‧‧‧基材支座加熱器
505‧‧‧加熱器主體部分
510‧‧‧基底主體部分
515‧‧‧接點
600‧‧‧基材支座加熱器
605‧‧‧加熱器主體部分
610‧‧‧基底主體部分
615‧‧‧接點
透過參考實施例(一些實施例繪示於附圖中)可得 到上述簡要總結之本發明的更具體敘述，而以此方式詳盡地瞭解前述之本發明特徵。然而，應注意，附圖僅繪示本發明之典型的實施例，因此不應被視為限制本發明之範疇，因本發明可接受其他等效的實施例。
第1圖是沉積系統的示意剖面圖。
第2圖是第1圖的基材支座加熱器的簡化剖面圖。
第3圖是第2圖的加熱器主體與熱阻障物的放大部分剖面圖。
第4A圖是基材支座加熱器的另一實施例的側剖面圖。
第4B圖是第4A圖的基材支座加熱器的一部分的放大剖面圖。
第4C圖是第4A圖的基材支座加熱器的一部分的放大剖面圖。
第5圖是可用於第1圖的沉積系統中的基材支座加熱器的另一實施例之簡化剖面圖。
第6圖是可用於第1圖的沉積系統中的基材支座加熱器的另一實施例之簡化剖面圖。
為助於瞭解，如可能則使用相同的元件符號指定各圖共通的相同元件。應考量一個實施例中揭露的元件可有利地用在其他實施例上而無須特定記敘。
在此提供用於基材支座加熱器與相關腔室部件的方法與設備，該基材支座加熱器與相關腔室部件具有減少的熱 損失。本發明的實施例提供使用該基材支座加熱器的系統、方法、與設備，該基材支座加熱器用於在大於約攝氏400度的溫度下於侵蝕性電漿環境中在基材上沉積膜以及相關的清潔製程。
第1圖是沉積系統100的示意剖面圖。沉積系統100可裝設成透過於化學氣相沉積(CVD)、電漿增強CVD(PECVD)製程、或原子層沉積(ALD)製程中分解前驅物流體而在基材上沉積薄膜形式的材料。沉積系統100包括反應器腔室105、基材支座加熱器110、與氣體分配噴頭115，該氣體分配噴頭115配置在反應器腔室105的內部空間中。射頻(RF)電源供應器提供射頻電力至反應器腔室105，以用於電漿增強製程。使用真空系統在反應器腔室105的內部空間中維持特定壓力，且也從反應器腔室105的內部空間移除氣態副產物與消耗的氣體。
圖中顯示基材支座加熱器110位於處理位置，在該處理位置，該基材支座加熱器110以與氣體分配噴頭115呈相對的關係支撐基材120。基材支座加熱器110耦接升舉系統125，該升舉系統125將基材支座加熱器110朝氣體分配噴頭115移動，以及移動基材支座加熱器110遠離氣體分配噴頭115。升舉板130也可耦接升舉系統125。升舉系統125可運作以將基材支座加熱器110降至基材傳送通口135附近的位置，該基材傳送通口135形成在反應器腔室105的主體140中。升舉系統125也可將升舉板130抬升而致動升舉銷145以將基材120與基材支座加熱器110隔開，其中機器人葉片 (圖中未示)可將基材120傳送通過基材傳送通口135。
運作中，從一或多個氣源提供前驅物氣體至蓋板150，該蓋板150配置在反應器腔室105的主體140上。前驅物氣體流至空隙空間(interstitial volume)155，該空隙空間形成在蓋板150的下表面與氣體分配噴頭115的上表面之間。前驅物氣體隨後流過開口160，該等開口160形成於氣體分配噴頭115中。RF電源供應器用於使氣體分配噴頭115相對於基材支座加熱器110中的電極162偏壓，以於基材120與氣體分配噴頭115的下表面之間的處理空間165中產生前驅物氣體之電漿。蓋板150與氣體分配噴頭115可透過絕緣構件167而與反應器腔室105之主體140絕緣。前驅物氣體在處理空間165中解離，且物種沉積在基材120的上表面上以在該上表面上形成電子元件。
沉積製程期間，藉由嵌入的加熱元件170將基材120加熱至期望溫度。基材120的溫度可維持在約攝氏200度至約攝氏700度的溫度(或更高的溫度)以助於基材120上的沉積。基材支座加熱器110的不期望有沉積的其他部分由沉積環175遮蔽。此外，反應器腔室105接近基材支座加熱器110的其他部件(以及處理空間165)維持在低溫(例如低於約攝氏100度)，以防止該等部件上的沉積。
為了助於將熱隔離基材支座加熱器110中的加熱元件170，將熱阻障物180配置在基材支座加熱器110的表面上。例如，熱阻障物180可配置在基材支座加熱器110的下表面上。熱阻障物180也可沿著基材支座加熱器110的次要 側(例如邊緣)之一部分延伸。熱阻障物180透過將熱能侷限(trap)在基材支座加熱器110的主體內，而更有效地利用施加至加熱元件170的電力。熱阻障物180提供輻射阻障物，以將來自加熱元件170的熱能引導朝向基材120與基材支座加熱器110的基材接收表面。熱阻障物180因而增強遍及基材120上的溫度控制及/或均勻度，同時利用較少能量操作加熱元件170。熱阻障物180也可用於防止熱輻射出基材支座加熱器110之主體，從而使腔室部件與結構(諸如反應器腔室105之主體140)之內表面的加熱減至最小。
雖然熱阻障物180使來自基材支座加熱器110的輻射減至最小以減少腔室部件與結構的加熱，但是反應器腔室105的主體140的溫度可能處於可促進主體上之沉積的溫度。因此，可將襯墊185配置在主體140與基材支座加熱器110之間，以防止反應器腔室105的內表面上的沉積。熱交換系統也可耦接反應器腔室105，以使冷卻流體流至反應器腔室105的主體140，從而從反應器腔室105消散熱且將反應器腔室105的某些部分維持在適合的溫度以供穩定處理。熱阻障物180也可配置在反應器腔室105的主體140的外表面上，以熱絕緣反應器腔室105。升舉板130也可包括熱反射表面190(諸如拋光過的表面)，以向基材支座加熱器110上之熱阻障物180反射熱。該升舉板130也可包括塗層195(位於該升舉板130之下表面上)，以助於朝向基材支座加熱器110反射熱能。塗層195的範例可包括氮化硼或堅硬的陽極處理鋁。
第2圖是第1圖的基材支座加熱器110的簡化剖面圖。基材支座加熱器110包括配置在底座組件205上的加熱器主體200。該加熱器主體200包括加熱元件170與電極162，該電極162耦接射頻電源供應器並且可作為接地平面。底座組件205包括軸桿210，該軸桿210含有用於射頻電力的訊號管道215A、用於控制加熱元件170的訊號管道215B、還有用於監視加熱器主體200之溫度的熱偶220。熱偶220測量加熱元件170的溫度及/或加熱器主體200的溫度。一個實施例中，熱偶220包括針尖段218，該針尖段至少部分嵌在加熱器主體200中。針尖段218包含具有高導熱率的材料或塗層，以減少熱訊號的反應時間。一個實施例中，針尖段218包含導熱率為每公尺開爾文約385瓦(W/mK)(或更大)的材料，該導熱率諸如為約406W/mK至約1000W/mK。針尖段218的材料之範例包括銅(Cu)、銀(Ag)、鑽石、前述材料之合金與衍生物。具有高導熱材料或塗層之針尖段218可減少熱偶220的反應時間超過約10%，進而透過容許更快且更精準地施加電力以控制加熱元件170之溫度，而改善製程控制。
加熱器主體200可由多種材料製成，該等材料兼容下述條件：在侵蝕性電漿環境的存在下，於至少約攝氏400度(或更高)的溫度下使用。舉例而言，一些實施例中，加熱器主體200包含陶瓷材料，該材料諸如氮化鋁(AlN)。其他實施例中，加熱器主體200可由不鏽鋼、鎳、前述材料之合金、與前述材料之組合製成。軸桿210可以是由陶瓷材料所製成的管狀構件，該陶瓷材料諸如為AlN。一或多個介電 插塞225A-225E可配置在軸桿210的內部，以將訊號管道215A與215B隔離，且亦熱隔離熱偶220。一個實施例中，軸桿210透過擴散黏接230而耦接加熱器主體200，所述擴散黏接230諸如擴散焊接方法或其他適合的黏接方法。
如第2圖中所示，加熱器主體200包括：頂表面或第一表面235，界定基材接收表面；底表面或第二表面240，與該第一表面235相對；以及側壁表面或側表面245。一些實施例中，第一表面235包括對準構件250，該對準構件250從第一表面235突出，以在該第一表面235中形成基材接收袋部(pocket)，該袋部有助於將基材置中(圖中未示)。其他實施例中，第一表面235可包括在側表面245附近經機械切削(machine)而成的斜面、切口、或階梯狀的表面，以助於將沉積環(於第1圖中顯示為175)附接及分度(index)至加熱器主體200。
此實施例中，熱阻障物180以塗層、膜、箔、或片材料之形式耦接加熱器主體200。熱阻障物180以不便移除的方式附著或固定至加熱器主體200。一個實施例中，熱阻障物180附著至加熱器主體200的至少第二表面240且環繞軸桿210。另一實施例中，熱阻障物180至少部分沿著側表面245延伸至一位置，該位置不會干擾沉積環175耦接第一表面235及/或側表面245。
熱阻障物180可用數種方式耦接加熱器主體200。熱阻障物180可藉由數種沉積技術沉積至加熱器主體200上，該等技術諸如電子束/物理氣相沉積(EB/PVD)、電漿噴 霧塗佈、雷射燒結、與前述技術之組合。熱阻障物180可包含具有變化的(varied)及/或漸變的(graded)組成的一或多個膜或層。熱阻障物180可由從不同材料形成的及/或由具有不同物理性質的多層所構成。熱阻障物180可為片形式，該片透過緊固件(fastener)或黏接方法耦接加熱器主體。一個實施例中，熱阻障物180由一或多層的陶瓷材料或其他耐火材料所構成。用於該熱阻障物180的材料之範例包括鋯(Zr)、釔(Y)、前述材料之氧化物與前述材料之組合、氮化鋁(AlN)、以及諸如鎂(Mg)之金屬材料及/或諸如xCrAlY之金屬合金，其中x是鈷、鎳、或鈷與鎳之組合。用於熱阻障物180的材料之範例也包括釔穩定化的氧化鋯(YZrO2或YSZ)與氧化鋯鎂(MgZrO2)。xCrAlY之金屬黏接塗層可與YSZ材料或MrZrO2材料組合使用。熱阻障物180可包含低發射率(約0.7至約0.9，諸如約0.88)及/或洛式C硬度表(Rockwell C scale)上超過約30的硬度。用於熱阻障物180的材料之範例也包括氧化物礦物物種，諸如鈣鈦礦。熱阻障物180可為塗層、膜、箔、或片之形式。熱阻障物180可包括奈米材料以及奈米級元素材料與化合物。如此處所用的奈米材料包括具有長軸直徑(major diameter)(或其他剖面之測量尺寸)為約10奈米的材料(例如，顆粒)。在一個實施例中，熱阻障物180的導熱率可為約0.6W/mK至約3W/mK，舉例而言，約2W/mK至約2.4W/mK。
第3圖是第2圖的加熱器主體200與熱阻障物180的放大部分剖面圖。熱阻障物180包含一或多個層305-315。 熱阻障物180的標稱厚度可為約200微米至約300微米(或更大)+/-約50微米。層305-315中的一或多者可包括不同的材料或性質，諸如導熱率、密度、發射率、及/或孔隙度。該一或多個層305-315可為多孔性。一個實施例中，該一或多個層305-315包括低於約10%的利用光學法之孔隙度，諸如約0.5%至約10%，例如約8%至約10%。另一實施例中，該一或多個層305-315包括低於約15%的利用阿基米德法的孔隙度，諸如約0.5%至約15%，例如介於約10%至約15%之間。該一或多個層305-315也可具有不同厚度。一個實施例中，兩個層305與310用於熱阻障物180。此範例中的基底層310可包括一厚度，該厚度是居中層305的厚度的約2/3。居中層305也可比基底層310更為多孔。此外，基底層310與居中層305之一者的密度可為約5g/cm3至約7g/cm3。
第4A圖是基材支座加熱器110的另一實施例的側剖面圖。圖中顯示熱阻障物180位在基材支座加熱器110的第二表面240上且至少部分配置在基材支座加熱器110的側表面245上。一個實施例中，熱阻障物180可包括在基材支座加熱器110的側表面245上位於該熱阻障物180的終結端部(terminating end)415處的漸縮部(taper)400。漸縮部400可包括在終結端部415處逐漸至0的厚度。漸縮部400可用於防止沉積物附接至加熱器主體200的側表面245。
第4B圖是第4A圖的基材支座加熱器110的一部分的放大剖面圖。熱阻障物180可配置在加熱器主體200與軸桿210之間的接觸點。熱阻障物180可裝設成加熱器主體200 與軸桿210之接觸點之間的間隔物。此實施例中的熱阻障物180可用於防止或最小化加熱器主體200與軸桿210之間的接觸點處的熱傳。界面或接點402環繞軸桿210，在該處該加熱器主體200可與軸桿210接合。接點402可包含焊料或來自適合的接合方法的其他施加材料，諸如硬焊。軸桿210與加熱器主體200之間在接點402附近的熱阻障物180應該定位成不干擾接點402。
第4C圖是第4A圖的基材支座加熱器110的一部分的放大剖面圖。圖中顯示加熱元件170位在加熱器主體中200，該加熱器主體200具有配置在該加熱器主體200上的熱阻障物180的一或多個部分。熱阻障物180的一個部分可為弧形，且至少部分圍繞加熱元件170，而另一部分可為線性，且配置在帽蓋板405與加熱元件170之間。可使用熱阻障物180的該等部分的一者或兩者。一個實施例中，熱阻障物180設置成在加熱元件170周圍，如此則加熱元件170與加熱器主體200之間的熱傳不會顯著地受到衝擊。一個態樣中，如第4C圖中所示的圍繞加熱元件170之一部分的熱阻障物180透過防止熱能輻射至不接觸加熱元件170的區域或加熱器主體200，而有助於增進加熱元件170的效能。
第5圖是可用於第1圖的沉積系統100中的基材支座加熱器500的另一實施例之簡化剖面圖。此實施例中的基材支座加熱器500包括兩片主體，該等主體包含加熱器主體部分505與基底主體部分510。該基底主體部分510耦接軸桿210。於此實施例中，該加熱器主體部分505圍繞該基底主體 部分510且在接點515接合，該接點配置在基材支座加熱器500的下表面上。圖中顯示熱阻障物180位在基底主體部分510的上表面與配置在加熱器主體部分505中的加熱元件170之間。熱阻障物180可為至少部分環繞加熱元件170的平面線性單層(或多層)以及弧形單層(或多層)之一或二者。
第6圖是可用在第1圖之沉積系統100中的基材支座加熱器600的另一實施例之簡化剖面圖。此實施例中的基材支座加熱器600包括兩片主體，該兩片主體包含加熱器主體部分605與基底主體部分610。基底主體部分610耦接軸桿210。此實施例中，加熱器主體部分605位在基底主體部分510上方，且於接點615接合，該接點615配置在基材支座加熱器500的側表面上。圖中顯示熱阻障物180位在基底主體部分610的上表面與配置在加熱器主體部分605中的加熱元件170之間。熱阻障物180可為平面線性單層(或多層)以及弧形單層(或多層)之一或二者，該單層或多層至少部分環繞類似第4C圖所描繪之實施例的加熱元件170。
如此所述的熱阻障物180改善基材支座加熱器的至少一個主表面的熱均勻度，而改善沉積製程期間基材的熱均勻度。如此所述的熱阻障物180已於基材支座加熱器(諸如基材支座加熱器110)上實施且詳盡地測試。測試結果指出，在相同的持續溫度(dwell temperature)下(該持續溫度約攝氏400度)，遍及基材接收表面(即第一表面235)的溫度差是以約2倍或更多倍的倍數最小化。舉例而言，習知加熱器在基材接收表面處可能有約+/-攝氏14-16度的溫度差量，此 時維持攝氏400度的持續溫度的平均功率消耗為2501瓦。然而，使用熱阻障物180之實施例的如此述的基材支座加熱器110大幅減少溫度差量。一個範例中，基材支座加熱器110的溫度差量為約+/-攝氏6度，此時為維持攝氏400度的持續溫度的平均功率消耗為3497瓦。正面的結果亦透過基材支座加熱器110上的基材驗證，且亦顯示基材上溫度均勻度有所改良。
雖然前述內容涉及本發明之實施例，但可不背離本發明之基本範疇設計其他與進一步之實施例。
100‧‧‧沉積系統
105‧‧‧反應器腔室
110‧‧‧基材支座加熱器
115‧‧‧氣體分配噴頭
120‧‧‧基材
125‧‧‧升舉系統
130‧‧‧升舉板
135‧‧‧通口
140‧‧‧主體
145‧‧‧升舉銷
150‧‧‧蓋板
155‧‧‧空隙空間
160‧‧‧開口
162‧‧‧電極
165‧‧‧處理空間
167‧‧‧絕緣構件
170‧‧‧加熱元件
175‧‧‧沉積環
180‧‧‧熱阻障物
185‧‧‧襯墊
190‧‧‧熱反射表面
195‧‧‧塗層

Claims (25)

  1. 一種基材支座加熱器，包括：一加熱器主體，具有裝設成接收一基材的一第一表面以及與該第一表面相對的一第二表面；一加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；以及一熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該熱阻障物包含一第一層與一第二層，該第一層耦接該第二表面，且該第二層配置在該第一層上。
  2. 如請求項1所述之基材支座加熱器，其中該加熱器主體包括一側表面，且該熱阻障物配置在該側表面的一部分上。
  3. 如請求項2所述之基材支座加熱器，其中在該側表面上的該熱阻障物包括一終結端部(terminating end)，該終結端部漸縮至為約0的一厚度。
  4. 如請求項1所述之基材支座加熱器，進一步包含：一心柱，耦接該加熱器主體的該第二表面。
  5. 如請求項4所述之基材支座加熱器，其中該熱阻障物配置在該心柱與該加熱器主體之間。
  6. 如請求項1所述之基材支座加熱器，其中該第一層的一 孔隙度與該第二層的一孔隙度不同。
  7. 如請求項1所述之基材支座加熱器，其中該第一層的一發射率與該第二層的一發射率不同。
  8. 如請求項1所述之基材支座加熱器，其中該第一層包括一厚度，該厚度小於該第二層的一厚度。
  9. 如請求項1所述之基材支座加熱器，其中該第一層包括一厚度，該厚度比該第二層的一厚度小約三分之二。
  10. 一種沉積腔室，包含：一內部空間；以及一基材支座加熱器，配置在該內部空間中，該基材支座加熱器包含：一加熱器主體，具有接收一基材的一第一表面以及與該第一表面相對的一第二表面；一加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；一心柱，耦接該加熱器主體的該第二表面；以及一第一熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該第一熱阻障物包含一塗層，該塗層具有至少一第一層與一第二層，該第二層配置在該第一層上。
  11. 如請求項10所述之腔室，進一步包含一第二熱阻障物，該第二熱阻障物位在該心柱與該加熱器主體之間。
  12. 如請求項11所述之腔室，其中該第二熱阻障物包含一塗層、片、或一箔。
  13. 如請求項10所述之腔室，進一步包含一第二熱阻障物，該第二熱阻障物圍繞該加熱元件的一部分。
  14. 如請求項10所述之腔室，其中該第一熱阻障物配置在該腔室的側壁上。
  15. 如請求項10所述之腔室，進一步包含一升舉板，該升舉板至少部分配置在該內部空間中，該升舉板包括一反射表面，該反射表面面向該加熱器主體。
  16. 如請求項10所述之腔室，其中該加熱器主體包括一側表面，且該第一熱阻障物配置在該側表面的一部分上。
  17. 如請求項16所述之腔室，其中該側表面上的該第一熱阻障物包括一終結端部，該終結端部漸縮至為約0的一厚度。
  18. 如請求項10所述之腔室，其中該第一層的一孔隙度與該第二層的一孔隙度不同。
  19. 一種基材支座加熱器，包含：一加熱器主體，具有裝設成接收一基材的一第一表面以及與該第一表面相對的一第二表面；一加熱元件，配置在該加熱器主體中位於該第一表面與該第二表面之間；一心柱，耦接該加熱器主體的該第二表面；以及一熱阻障物，配置在該加熱器主體的該第二表面上，其中該熱阻障物包含一第一層與一第二層，且該第一層的一性質與該第二層的一性質不同。
  20. 如請求項19所述之基材支座加熱器，其中該第一層的一孔隙度與該第二層的一孔隙度不同。
  21. 如請求項19所述之基材支座加熱器，其中該加熱器主體包括一側表面，且該熱阻障物配置在該側表面的一部分上。
  22. 如請求項21所述之基材支座加熱器，其中該側表面上的該熱阻障物包括一終結端部，該終結端部漸縮至為約0的一厚度。
  23. 如請求項19所述之基材支座加熱器，其中該第一層的一發射率與該第二層的一發射率不同。
  24. 如請求項19所述之基材支座加熱器，其中該第一層包括一厚度，該厚度小於該第二層的一厚度。
  25. 如請求項19所述之基材支座加熱器，其中該第一層包括一厚度，該厚度比該第二層的一厚度小約三分之二。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104024477B (zh) * 2011-11-23 2016-05-18 朗姆研究公司 多区域气体注入上电极系统
US20170178758A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Applied Materials, Inc. Uniform wafer temperature achievement in unsymmetric chamber environment
JP6318139B2 (ja) * 2015-12-25 2018-04-25 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
TWI729447B (zh) * 2016-09-22 2021-06-01 美商應用材料股份有限公司 用於寬範圍溫度控制的加熱器基座組件
US10704147B2 (en) * 2016-12-03 2020-07-07 Applied Materials, Inc. Process kit design for in-chamber heater and wafer rotating mechanism
US20180213608A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with radio frequency isolated heaters
US11330673B2 (en) * 2017-11-20 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Heated substrate support
WO2019177837A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Applied Materials, Inc Support ring with plasma spray coating
JP7189715B2 (ja) * 2018-09-27 2022-12-14 京セラ株式会社 静電チャック
WO2020086122A1 (en) * 2018-10-24 2020-04-30 Applied Materials, Inc. Substrate support designs for a deposition chamber
US11562890B2 (en) 2018-12-06 2023-01-24 Applied Materials, Inc. Corrosion resistant ground shield of processing chamber
US11515129B2 (en) * 2019-12-03 2022-11-29 Applied Materials, Inc. Radiation shield modification for improving substrate temperature uniformity
US11635338B2 (en) * 2020-10-23 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Rapid chamber vacuum leak check hardware and maintenance routine

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60178616A (ja) * 1984-02-27 1985-09-12 Hitachi Ltd 分子線エピタキシ装置の試料回転ホルダ
JPS63121289A (ja) * 1986-11-10 1988-05-25 松下電器産業株式会社 電熱ユニツト
JPH0722501A (ja) 1993-06-29 1995-01-24 Tokyo Electron Ltd 処理装置
JPH0845651A (ja) 1994-07-27 1996-02-16 Shin Etsu Chem Co Ltd 複層セラミックヒーター
US6198074B1 (en) * 1996-09-06 2001-03-06 Mattson Technology, Inc. System and method for rapid thermal processing with transitional heater
US6616767B2 (en) * 1997-02-12 2003-09-09 Applied Materials, Inc. High temperature ceramic heater assembly with RF capability
US6035101A (en) * 1997-02-12 2000-03-07 Applied Materials, Inc. High temperature multi-layered alloy heater assembly and related methods
JPH11343571A (ja) 1998-05-29 1999-12-14 Ngk Insulators Ltd サセプター
JP4051785B2 (ja) 1998-11-24 2008-02-27 ソニー株式会社 プラズマエッチング法
US6094334A (en) * 1999-03-02 2000-07-25 Applied Materials, Inc. Polymer chuck with heater and method of manufacture
US6423949B1 (en) * 1999-05-19 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
JP4430769B2 (ja) * 1999-12-09 2010-03-10 信越化学工業株式会社 セラミックス加熱治具
JP2001203257A (ja) 2000-01-20 2001-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用ウェハ保持体
JP2002025912A (ja) * 2000-07-04 2002-01-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用サセプタとそれを用いた半導体製造装置
US6847014B1 (en) 2001-04-30 2005-01-25 Lam Research Corporation Method and apparatus for controlling the spatial temperature distribution across the surface of a workpiece support
EP1391140B1 (en) 2001-04-30 2012-10-10 Lam Research Corporation Method and apparatus for controlling the spatial temperature distribution across the surface of a workpiece support
JP4945031B2 (ja) 2001-05-02 2012-06-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板加熱装置および半導体製造装置
US6780787B2 (en) 2002-03-21 2004-08-24 Lam Research Corporation Low contamination components for semiconductor processing apparatus and methods for making components
WO2004008491A2 (en) 2002-07-15 2004-01-22 Aviza Technology, Inc. Thermal processing system and configurable vertical chamber
US20070243317A1 (en) * 2002-07-15 2007-10-18 Du Bois Dale R Thermal Processing System and Configurable Vertical Chamber
KR100744860B1 (ko) * 2003-04-07 2007-08-01 동경 엘렉트론 주식회사 탑재대 구조체 및 이 탑재대 구조체를 갖는 열처리 장치
US7220497B2 (en) 2003-12-18 2007-05-22 Lam Research Corporation Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
WO2006060134A2 (en) * 2004-11-15 2006-06-08 Cree, Inc. Restricted radiated heating assembly for high temperature processing
JP2006331752A (ja) 2005-05-25 2006-12-07 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線放射素子
US9127362B2 (en) * 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
US7848075B2 (en) 2006-07-19 2010-12-07 Ngk Insulators, Ltd. Electrostatic chuck with heater
JP2009004472A (ja) 2007-06-20 2009-01-08 Bridgestone Corp 積層型ヒーターユニット
JP5014080B2 (ja) * 2007-11-19 2012-08-29 コバレントマテリアル株式会社 面状ヒータ
US8753447B2 (en) * 2009-06-10 2014-06-17 Novellus Systems, Inc. Heat shield for heater in semiconductor processing apparatus
JP2011151344A (ja) * 2009-12-21 2011-08-04 Showa Denko Kk Ｃｖｄ装置用ウェハトレイ、ｃｖｄ装置用加熱ユニット及びｃｖｄ装置。
US20120034471A1 (en) * 2010-08-09 2012-02-09 Honeywell International Inc. Thermal barrier systems including yttrium gradient layers and methods for the formation thereof
US8546732B2 (en) 2010-11-10 2013-10-01 Lam Research Corporation Heating plate with planar heater zones for semiconductor processing
US20120285621A1 (en) 2011-05-10 2012-11-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor chamber apparatus for dielectric processing
JP2012253148A (ja) 2011-06-01 2012-12-20 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP5762841B2 (ja) 2011-06-21 2015-08-12 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置

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