TW201735216A - 用於可旋轉晶圓支撐總成之溫度感測系統 - Google Patents

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Abstract

一半導體處理設備包括：一晶圓支撐總成；一溫度感測器，其整合於該晶圓支撐總成中，用以量測該晶圓支撐總成的一溫度；及一信號發送裝置，其將有關該溫度感測器所獲得之一溫度量測結果的一信號無線發送至一外部控制模組。

Description

用於可旋轉晶圓支撐總成之溫度感測系統
相關申請案之交互參照 本申請案主張於2016年2月8日申請之第62/292,614號美國臨時申請案的益處。以上申請案之揭露內容係整體以參考方式併入本文。
本案揭露內容有關半導體處理設備，且更特定的是用於半導體處理設備的溫度感測系統。
此章節之敘述僅提供有關本案揭露內容之背景資訊而可能不構成習知技術。
半導體處理涉及在一處理腔室中之晶圓上執行的不同製程步驟。在一些處理步驟中，加熱器係用來在一升高的溫度，例如在300o C~1100o C的範圍，加熱待處理的晶圓。此晶圓藉由將該晶圓置放在一受熱的晶圓支撐部分上而被加熱。為加熱該晶圓支撐部分，加熱器可形成為該晶圓支撐部分的一整體部，或置設在該晶圓支撐部分下方。於一些製程中，諸如一薄膜沉積製程，經加熱的晶圓支撐部分需要被旋轉。因此，加熱器可被組配來可與該晶圓支撐部分旋轉、或在該晶圓支撐部分旋轉時維持固定。
在加熱器被設置在晶圓支撐部分下方時，難以控制置設在一旋轉晶圓支撐部分上之晶圓的溫度。第一，熱主要透過處理腔室之一真空/低壓環境中的輻射從加熱器傳送到該旋轉晶圓支撐部分。來自加熱器的熱中有相當部分散失在週圍的環境中。因此，難以預估需要多少來自加熱器的熱以達到該晶圓中一所欲的溫度變化。第二，晶圓支撐部分的旋轉移動讓直接溫度感測變得困難。光學感測/非接觸式裝置，諸如高溫計，係典型用來在晶圓與晶圓支撐部分一起旋轉時，量測晶圓在一個或數個位置的表面溫度。遠端溫度感測技術典型不提供遍佈晶圓的所欲溫度量測。
於本案揭露內容之一形態中，一半導體處理設備包括一晶圓支撐總成；一溫度感測器，其整合在晶圓支撐總成中用以量測晶圓支撐總成的溫度；及一信號發送裝置，其無線發送與溫度感測器所獲得之一溫度量測結果有關的信號給一外部控制模組。
在另一形態中，一溫度感測系統包括用以獲得溫度資訊的一溫度感測器、及用以將溫度感測器所獲得之溫度資訊無線發送至一控制模組的一WiFi連接性模組。
於更一形態中，一半導體處理系統包括處理腔室、晶圓支撐總成、加熱器、用以控制該加熱器的的加熱器控制模組、溫度感測器、及WiFi連接性模組。此晶圓支撐總成包括置設在處理腔室內的一晶圓支撐部分、及連接到該晶圓支撐部分且延伸穿過該處理腔室之一壁的一軸件。此加熱器加熱該晶圓支撐部分。此溫度感測器係整合於該晶圓支撐部分中。此WiFi連接性模組係電氣連接到溫度感測器，用以將與溫度感測器所獲得之一溫度量測結果有關的一信號無線發送至該加熱器控制模組。
進一步的可應用性領域將可從本文所提供的說明明顯看出。應了解的是，敘述及特定範例係企圖僅供例示用，且不意欲限制本案揭露內容之範疇。
以下說明書內文在本質上僅具例示性，且不意欲限制本案揭露內容、應用、或用途。
參見圖1，根據本案揭露內容之一半導體處理設備大致由標號10表示。此半導體處理設備10包括一晶圓支撐總成12及整合於晶圓支撐總成12中的一溫度感測系統14。晶圓支撐總成12包括置設在半導體處理腔室18中的一晶圓支撐部分16、及連接到晶圓支撐部分16且延伸穿過半導體處理腔室18之壁22的一軸件20。晶圓支撐部分16可為一容座、一靜電夾盤或可供支撐待處理之晶圓的任何支撐構件。軸件20係連接到半導體處理腔室18外的一外部旋轉構件/裝置(未圖示)。此外部旋轉裝置驅動晶圓支撐總成12以在半導體處理腔室18中旋轉。
半導體處理設備10更包括置設在晶圓支撐部分16下方以加熱晶圓支撐部分16及置設於其上之晶圓(未圖示)的一加熱器24。加熱器24受設置在處理腔室18外的一加熱器控制系統25控制。加熱器24可為一管狀加熱器。
溫度感測系統14包括整合於晶圓支撐部分16中的多個溫度感測器26、透過多條接線29連接到溫度感測器26的一感測控制單元28。此感測控制單元28包括感應式電源供應器充電模組30、DC電源供應器32、互動式WiFi連接性模組34、操作系統電子模組36、存取電子模組38、及掃描式感測電子輸入模組40。在感測控制單元28的各種模組中，只有感應式電源供應器充電模組30置設在軸件20外且為固定，而其他的模組32、34、36、38、40係置設在軸件20於處理腔室18外之部分處的內側。
於一形態中，感測電子輸入模組40接受來自溫度感測器26的低電壓或電流輸入。此感測電子輸入模組40輸入類型、冷接面補償、程度、範圍、錯誤報告、線性化、及校準偏差調整在每一個輸入通道係為獨立。在一形態中，各感測電子輸入模組40可接受多達16個輸入，且使經調節及緩衝的數值對於背平面匯流排上之其他模組在10 Hz更新速率下係為可能。應了解的是，任何數目的輸入及不同更新速率可在維持於本案揭露內容之範疇內的狀況下提供。
操作系統電子模組36係為典型用在可規劃邏輯控制器(PLC)系統中，但不常以其一般形式用於一分散式處理器系統中的一選擇。典型執行的功能可包括資料獲取及分佈排程、數學處理、錯誤及例外處理、人機介面(HMI)驅動、啟動及關閉管理、本地-遠端存取管理、本地資料登錄、及多重通訊埠接取等等。
存取電子模組38在一形態中為一兩埠通訊譯解器，其(邏輯上，非實體地)位於一本地背平面資料匯流排與一外部「場匯流排」之間，此場匯流排與主機電腦系統雙向通訊用於控制及資料獲取。場匯流排選項的一些範例可為Modbus序列、 Modbus TCP (乙太網路)、乙太網控制自動化技術(EtherCAT)、DeviceNet或Profibus。此外，存取電子模組38可擁有針對背平面匯流排上每隔一個模組之組態檔案的一複本，以用於替代模組之快速及準確的軟體組態。
DC電源供應器32係整合到軸件20中以對整合在軸件20中之互動式WiFi連接性模組34、操作系統電子模組36、存取電子模組38、及掃描式感測電子輸入模組40提供電力。感應式電源供應器充電模組30藉由感應來對DC電源供應器32進行充電。
於又一形態中，一冷卻裝置或迴路39係置設在軸件20周圍。此冷卻裝置39可呈現任何數目的形式，包括提供有一冷卻流體的套件，其可為與軸件20分開或整合於軸件20內。
參照圖2，感應式電源供應器充電模組30可包括一發射器42。DC電源供應器32可包括一接收器44及一電池46。作為一範例，發射器42及接收器44可分別採第一線圈及第二線圈的形式。感應式電源供應器充電模組30係置設靠近DC電源供應器32。感應式電源供應器充電模組30可不斷地或週期性地致動第一線圈，其可接著產生一磁場以在DC電源32中之第二線圈感應產生電流以對電池46進行充電。因此，DC電源供應器32的電池46可被不斷地或週期性地充電，且提供電力給整合於晶圓支撐總成12中的不同模組34、36、38及40。替代地，DC電源供應器32之電池46的電力可被監控，致使感應式電源供應器充電模組30在電池46的電力降到一臨界值時，致動發射器42以對電池46進行充電。
溫度感測器26可採習知的任何形式，諸如熱電偶，且係整合於晶圓支撐部分16中以直接量測晶圓支撐部分16的溫度。因此，置設在晶圓支撐部分16上之晶圓的 溫度可被更準確地量測。溫度感測器26可將信號發送至用於信號處理之掃描式感測電子輸入模組40，以判定晶圓的一溫度。存取電子模組36判定發送該等信號之溫度感測器的位置。操作系統電子模組38將有關溫度的信號及有關溫度感測器之位置的信號轉換成一無線封包。互動式WiFi連接性模組34將該無線封包發送至加熱器控制模組25，其包括用以接收含溫度量測資訊之無線封包的一接收器22。加熱器控制模組25接著基於溫度量測資訊及晶圓上的一所欲溫度輪廓，來控制及調整加熱器24的熱輸出。
在本案之溫度感測系統14中，直接溫度感測技術藉由下列方式係為可能：透過將溫度感測器26整合於旋轉的晶圓支撐總成中、及透過將溫度量測資訊無線發送至一外部的加熱器控制模組25。因此，溫度感測系統14可更準確地量測晶圓的溫度。沒有接線被使用來將溫度量測信號發送至外部的控制模組25。
應注意到的是，揭露內容並不受限於作為範例描述及說明的實施例。本文中已敘述許多種類的修改例，且更多為熟於此技者之知識的一部分。這些及進一步的修改與技術等效物的任何替代例可添加至說明書及圖式中，而不脫離本案揭露內容及本案之保護的範疇。
10‧‧‧半導體處理設備
12‧‧‧晶圓支撐總成
14‧‧‧溫度感測系統
16‧‧‧晶圓支撐部分
18‧‧‧(半導體)處理腔室
20‧‧‧軸件
22‧‧‧壁；接收器
24‧‧‧加熱器
25‧‧‧加熱器控制系統；(加熱器)控制模組
26‧‧‧溫度感測器
28‧‧‧感測控制單元
29‧‧‧接線
30‧‧‧感應式電源供應器充電模組
32‧‧‧DC電源供應器
34‧‧‧(互動式WiFi連接性)模組
36‧‧‧(操作系統電子)模組
38‧‧‧(存取電子)模組
39‧‧‧冷卻裝置(或迴路)
40‧‧‧(掃描式感測電子輸入)模組
42‧‧‧發射器
44‧‧‧接收器
46‧‧‧電池
為了使揭露內容可以更好了解，現將描述其之以範例方式提供的多個形式，且參照附圖，其中：
圖1係為根據本案揭露內容之教示內容所建構之併有一溫度感測系統之半導體處理設備的一橫截面視圖；及
圖2係為根據本案揭露內容之教示內容所建構之一溫度感測系統的一方塊圖。
本文附圖係僅供例示，且不意欲以任何方式限制本案揭露內容之範疇。
10‧‧‧半導體處理設備
12‧‧‧晶圓支撐總成
14‧‧‧溫度感測系統
16‧‧‧晶圓支撐部分
18‧‧‧(半導體)處理腔室
20‧‧‧軸件
22‧‧‧壁
24‧‧‧加熱器
25‧‧‧加熱器控制系統
26‧‧‧溫度感測器
28‧‧‧感測控制單元
29‧‧‧接線
30‧‧‧感應式電源供應器充電模組
32‧‧‧DC電源供應器
34‧‧‧(互動式WiFi連接性)模組
36‧‧‧(操作系統電子)模組
38‧‧‧(存取電子)模組
39‧‧‧冷卻裝置(或迴路)
40‧‧‧(掃描式感測電子輸入)模組

Claims (21)

  1. 一種半導體處理設備，其包含： 一晶圓支撐總成； 一溫度感測器，其整合於該晶圓支撐總成中，用以量測該晶圓支撐總成的一溫度；以及 一信號發送裝置，其將有關該溫度感測器所獲得之一溫度量測結果的一信號無線發送至一外部控制模組。
  2. 如請求項1之半導體處理設備，其中該信號發送裝置係整合於該晶圓支撐總成中。
  3. 如請求項1之半導體處理設備，其中該信號發送裝置包括一互動式WiFi連接性模組。
  4. 如請求項1之半導體處理設備，其更包含整合於該晶圓支撐總成中的一DC電源供應器、及置設於該晶圓支撐總成外的一感應式電源供應器充電模組。
  5. 如請求項4之半導體處理設備，其中該感應式電源供應器充電模組包括一第一線圈，而該DC電源供應器包括一第二線圈，該第一線圈產生磁場以在該第二線圈中感應產生一電流。
  6. 如請求項1之半導體處理設備，其更包含整合於該晶圓支撐總成中的一感測電子輸入模組。
  7. 如請求項1之半導體處理設備，其中該晶圓支撐總成包括一晶圓支撐部分及連接至該晶圓支撐部分的一軸件，其中該溫度感測器係置設在該晶圓支撐部分中，而該信號發送裝置係置設在該軸件中。
  8. 如請求項7之半導體處理設備，其更包含置設於該晶圓支撐總成之該晶圓支撐部分下的一加熱器。
  9. 如請求項7之半導體處理設備，其中該晶圓支撐總成係可旋轉。
  10. 如請求項1之半導體處理設備，其中該外部控制模組係為一加熱器控制模組，其基於該溫度量測結果控制一加熱器。
  11. 一種溫度感測系統，其包含： 一溫度感測器，其用以獲得溫度資訊；以及 一WiFi連接性模組，其用以將有關該溫度感測器所獲得之該溫度資訊的一信號無線發送至一外部控制模組，其中該溫度感測系統係為一旋轉裝置的一部分。
  12. 如請求項11之溫度感測系統，其更包含用以供應電力給該WiFi連接性模組的一電源，其中該電源包括一DC電源供應器及透過感應對該DC電源供應器進行充電的一感應式電源供應器充電模組。
  13. 如請求項12之溫度感測系統，其中該感應式電源供應器充電模組包括一第一線圈，而該DC電源供應器包括一第二線圈，其中該第一線圈產生在該第二線圈中感應產生一電流的一磁場。
  14. 如請求項11之溫度感測系統，其更包含一掃描式感測電子輸入模組。
  15. 如請求項11之溫度感測系統，其更包含一存取電子模組。
  16. 如請求項11之溫度感測系統，其更包含一操作系統電子模組。
  17. 一種半導體處理系統，其包含： 一處理腔室； 一可旋轉晶圓支撐總成，其包括置設於該處理腔室內的一晶圓支撐部分、及連接至該晶圓支撐部分且延伸穿過該處理腔室之一壁的一軸件； 一加熱器，其用以加熱該晶圓支撐部分； 一加熱器控制模組，其用以控制該加熱器； 一溫度感測器，其整合於該晶圓支撐部分中；以及 一WiFi連接性模組，其電氣連接至該溫度感測器，且將有關該溫度感測器所獲得之一溫度量測結果有關的一信號無線發送至該加熱器控制模組。
  18. 如請求項17之半導體處理系統，其中該加熱器控制模組包括用以從該WiFi連接性模組接收該信號的一接收器。
  19. 如請求項17之半導體處理系統，其更包含置設在該軸件中的一DC電源供應器、及置設靠近該DC電源供應器及在該軸件外的一感應式電源供應器充電模組。
  20. 如請求項17之半導體處理系統，其更包含一掃描式感測電子輸入模組、一存取電子模組、及一操作系統電子模組。
  21. 如請求項17之半導體處理系統，其更包含置設於該軸件周圍的一冷卻裝置。
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