具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具制造技术

描述了具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具。在一个示例中，一种设备包括：基板载具，所述基板载具用于承载基板以供处理；多个电阻式加热元件，所述多个电阻式加热元件位于载具中，用于通过加热载具来加热基板；电源，所述电源用于供应电力至加热元件；功率控制器，所述功率控制器用于提供控制信号，所述控制信号用于控制被施加至所述加热元件中的每一个加热元件的电流量；以及多个功率接口，所述多个功率接口位于载具中功率接口，所述多个功率接口中的每一个功率接口耦接至加热元件以接收来自电源的功率以及来自控制器的控制信号，并响应于控制信号来调制被施加至相应的被耦接的加热元件的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月19日提交的题为“SUBSTRATECARRIERWITHARRAYOFINDEPENDENTLYCONTROLLABLEHEATERELEMENTS(具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具)”的美国专利申请序列号为15/241,326的优先权权益，在此要求所述申请的优先权权益。
本说明书涉及使用腔室内的基板载具的半导体以及微机械基板处理的领域，具体地涉及使用加热元件独立控制对基板不同区域的加热。
技术介绍
半导体和微机械系统系形成于基板上(诸如硅晶圆)。对基板施加涉及沉积(depositing)、蚀刻(etching)、塑形(shaping)、图案化(patterning)以及冲洗(washing)的复杂操作序列以在基板上形成微结构，所述微结构形成半导体和微机械部件。为了减少成本，将这些结构制成较小的且较接近彼此。较小的结构需要的材料更少，操作所需的电力更少，且占用的空间更少。较小的结构还经常相比于较大的结构要快速，并可具有许多更多的优点。为了制成较小的结构，制造工艺必须更精确。随着时间推移来改良工艺的每一个方面，以使得能够制成较小的结构。所述制造工艺中的许多制造工艺(诸如电子束沉积(electronbeamdeposition)、等离子体沉积(plasmadeposition)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition(PECVD))、抗蚀剂剥离(resiststripping)、以及等离子体蚀刻(plasmaetching)等)受到硅晶圆的温度的影响。若晶圆在一个位置处的温度不同于在另一位置处的温度，则在不同位置处工艺结果将是不同的。此外，若温度不同于工艺被设计的温度，则工艺结果将不会是所设计的结果。因此，制造期间内的温度变化，可使得一些结构工作不佳，或甚至无法操作。可使用基板上的红外相机或热传感器来测量处理腔室中的基板的温度。在一些情况中，在测试工艺期间，使用具有一个或多个热传感器的特别晶圆，并且所述热特别晶圆将温度储存在存储器中。由此利用特别晶圆在腔室中执行工艺，且随后基于所量测测量的温度来调整工艺。
技术实现思路
描述了具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具。在一个示例中，一种设备包括：基板载具，所述基板载具用于承载基板以供处理；多个电阻式加热元件，所述多个电阻式加热元件位于载具中，用于通过加热载具来加热基板；电源，所述电源用于将功率供应至加热元件的电源供应器；功率控制器，所述功率控制器用于提供控制信号，所述控制信号控制被施加至所述加热元件中的每一个加热元件的电流量；以及多个功率接口，所述多个功率接口位于载具中，，多个功率接口中的每一个功率接口耦接至加热元件以接收来自电源的功率以及来自控制器的控制信号，并响应于控制信号来调制被施加至相应的耦接的加热元件的功率。附图说明在附图中作为示例而不作为限制地说明本专利技术的实施例，在附图中：图1是根据一个实施例的用于确定被附接至基板载具的基板的温度轮廓的减法方法的过程流程图。图2是根据一个实施例的用于确定被附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法方法的过程流程图。图3是根据一个实施例的用于确定被附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法方法和减法方法的过程流程图。图4是根据一个实施例的用于确定被附接至基板载具的基板的温度轮廓的被动载具方法的过程流程图。图5是根据一个实施例的热设备和加热元件的电响应特性的电阻随温度变化的图表。图6是根据一个实施例的来自载具电源的功率的电流随时间变化的图表。图7是根据一个实施例的耦接至被加热基板载具的控制盒的图。图8是根据本专利技术的一个实施例的静电吸盘的等距视图。图9是根据本专利技术的一个实施例的包括吸盘组件的等离子体蚀刻系统的示意图。具体实施方式如本文所描述的，在于工艺腔室中承载基板的支撑件、载具、基座、或吸盘中，可使用加热元件阵列以测量基板支撑件的温度。加热元件的电阻与温度相关，使得测量加热元件的电阻可作为对于支撑件的温度的指示。这提供了对于支撑件正上方的基板的温度的指示。加热器元件阵列在支撑件上的不同位置处提供独立的温度测量。不同的测量允许跨要被测量的基板上的温度变化。这允许了操作加热器以使温度相等，或修改支撑件以校正不一致的温度。在一些情况中，静电吸盘(ESC)装配了加热器元件阵列，以允许跨ESC表面的不同位置处不同地调整ESC的温度。尽管以ESC的情境来呈现本说明书，但所述结构和技术还可应用于其他类型的基板载具。还可使用加热器元件阵列作为温度传感器或热传感器。这允许了确定基板的温度。随后可启动或停用对应的加热器元件，以适应所测量的温度。加热器元件经配线为接收电流，且加热元件本质上通常具有对温度呈线性关系的电阻。ESC中经常使用的加热器元件具有由钨和氧化铝制成的金属化材料。与许多其他的材料相似，这种金属化材料以线性关系响应于温度，所述线性关系可用于测量和控制。通过使用加热器元件，避免了外部温度传感器，简化了ESC和处理腔室。通过在许多紧密排列的点处测量温度，还可获得更精确的基板上的温度变化的信息。来自加热器元件的热传感器数据可用于馈送开环模型或基于时间的闭环控制比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)方案。测量可在射频(RF)热环境之内或之外进行，并可以在等离子体蚀刻和其他的工艺中以许多不同的方式被实施。热传感器可用于ESC和基板温度的开环验证、ESC和基板温度的闭环控制、以及对受损的加热阵列或冷却通道元件的诊断。对于所描述的方法的替代方案是在每个加热器元件附近放置热传感器。在此种情况中，每个加热器元件需要一对线，以控制所述每个加热器元件将热量施加给ESC的速率。每个热传感器还需要一对线以发送温度读数。此系统需要较大的占地面积，以容纳布线、切换、功率分配、以及热探针或电阻温度侦测器(ResistanceTemperatureDetector，RTD)的控制电路。较大的占地面积占用了原本可用于ESC中的切换元件或其他逻辑设置的空间。控制盒中还将存在空间以接收所有的附加线和附加轨并维持所有的温度测量。除了所需的空间以外，还需要至外部处理设备的复杂输入输出(I/O)和机械接口。此附加的成本和复杂度可导致设计受限于较少的、较不精确的测量以为了减少成本。所描述的技术可应用于具有多个加热器区的晶圆、基座、载具、以及静电吸盘。这些还可包括块加热区。在一些实施例中，在RF热环境中使用了多于150个的迷你电阻式加热器，但还可使用300个或更多个。这些加热器可全部容纳于300mm硅晶圆载具。如下文所描述的，可缩放控制架构以支持数百个加热区。此架构提供了对于RF热环境内部及外部的设备的即时控制，但不需要额外的温度测量硬件。为了测量温度，断开至特定加热器元件的加热电流。随后，驱动测量电流通过加热器元件。可使用传感器硬件以测量通过加热器元件的完整电流或部分电流。在一些实施例中，可使用脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)频率。可以以数种不同的方式来精确地测量所测量的电流与ESC温度之间的关系。一种方式为通过对经启动的阵列元件进行定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：基板载具，所述基板载具用于承载用于处理的基板；多个电阻式加热元件，所述多个电阻式加热元件位于所述载具中，所述多个电阻式加热元件通过加热所述载具来加热所述基板；电源，所述电源用于将功率供应至所述加热元件；功率控制器，所述功率控制器用于提供控制信号，所述控制信号用于控制被施加至所述加热元件中的每一个加热元件的电流量；以及多个功率接口，所述多个功率接口位于所述载具中，所述多个功率接口中的每一个功率接口耦接至加热元件以接收来自所述电源的所述功率以及来自所述控制器的所述控制信号，并响应于所述控制信号来调制被施加至相应的耦接的加热元件的所述功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 US 15/241,3261.一种装置，包括：基板载具，所述基板载具用于承载用于处理的基板；多个电阻式加热元件，所述多个电阻式加热元件位于所述载具中，所述多个电阻式加热元件通过加热所述载具来加热所述基板；电源，所述电源用于将功率供应至所述加热元件；功率控制器，所述功率控制器用于提供控制信号，所述控制信号用于控制被施加至所述加热元件中的每一个加热元件的电流量；以及多个功率接口，所述多个功率接口位于所述载具中，所述多个功率接口中的每一个功率接口耦接至加热元件以接收来自所述电源的所述功率以及来自所述控制器的所述控制信号，并响应于所述控制信号来调制被施加至相应的耦接的加热元件的所述功率。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器通过控制被供应至每个加热元件的功率，来命令每个加热元件进入“开启”状态和“关闭”状态。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述功率控制器控制加热元件的“开启”状态与“关闭”状态时，所述电源测量被供应至所述加热元件的功率，以确定所述相应的加热元件的功率。4.如权利要求1所述的装置，进一步包括：载具控制器，所述载具控制器位于所述载具中，所述载具控制器耦接至所述多个功率接口中的每一个接口，其中所述功率控制器将数字控制信号提供至所述载具控制器，并且其中所述载具控制器控制所述功率接口的所述功率调制。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述载具控制器产生脉冲宽度调制信号至每个功率接口，并且其中每个功率接口使用所述接收到的脉冲宽度调制信号来调制从所述电源接收到的功率。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脉冲宽度调制信号是光学调制信号，所述光学调制信号通过所述载具的光学连接被发送，并且其中每个功率接口包括光隔离器，所述光隔离器耦接至所述接收到的脉冲宽度调制信号以及放大器，并且其中所述光隔离器将所述接收到的脉冲宽度调制信号提供至所述放大器以控制所述放大器。7.如权利要求1所述的装置，进一步包括扇出分配器，所述扇出分配器位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·巴巴扬，P·克里米诺儿，Z·郭，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US