原位半导体处理腔室温度装置制造方法及图纸

在一个实现中，提供了一种喷头组件。喷头组件包括第一电极和气体分配面板，第一电极具有穿过所述第一电极的多个开口，气体分配面板附接到电极的第一下主表面。气体分配板包括多个通孔，用于将工艺气体输送至处理腔室。气体分配板被分成多个温度控制区域。喷头组件进一步包括急冷板和多个热控制装置，急冷板位于电极上方用于提供温度控制，多个热控制装置用以管理喷头组件内的热传递。热控制装置包括热电模块和与热电模块耦接的热管组件。多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。

In situ semiconductor processing chamber temperature device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原位半导体处理腔室温度装置
技术介绍

在本文中描述的实现总体上涉及半导体处理，且更具体地涉及用于半导体处理腔室内部的原位温度测量的设备和方法。相关技术的描述半导体器件通常通过一系列工艺而被制造，其中层沉积在基板的表面上，且沉积的材料被蚀刻成期望的图案。随着半导体器件几何尺寸的减小，在这些工艺期间，精确的工艺控制变得越来越重要。温度控制对于实现用于半导体处理的腔室(诸如蚀刻腔室)中的具有改进产量和高生产力的可重复的半导体制造而言尤其重要。精确的制造技术具有小的工艺窗口，且即使是在可接受的工艺控制公差之外的微小变化也可能导致灾难性数量的生产缺陷。例如，当喷头组件、卡盘表面或腔室侧壁的温度太低时，聚合物沉积在这些冷点上的风险增加，这可不期望地改变蚀刻侧壁轮廓。例如，当喷头组件的温度太高时，喷头组件的面板上的薄膜破裂和剥落的风险增加，这可导致基板上的缺陷。此外，包括气体分配组件、腔室侧壁和卡盘表面的腔室处理表面的温度漂移也将不期望地导致处理结果随基板而变化。因此，存在对一种用于监测半导体处理腔室中的腔室表面和内部腔室部件的温度的改进的方法和设备的需求。
技术实现思路
本文中描述的实现总体上涉及半导体处理，且更具体地涉及用于半导体处理腔室内部的原位温度测量的设备和方法。在一个实现中，提供了一种喷头组件。喷头组件包括第一电极和气体分配面板，所述第一电极具有穿过所述第一电极的多个开口，所述气体分配面板附接到电极的第一下主表面。气体分配板包括多个通孔，用于将工艺气体输送到处理腔室。气体分配板被分成多个温度控制区域。喷头组件进一步包括急冷板和多个热控制装置，所述急冷板位于电极上方用于提供温度控制，所述多个热控制装置用以管理喷头组件内的热传递。热控制装置包括热电模块和与热电模块耦接的热管组件。多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。在另一个实现中，提供了一种温度感测盘。温度感测盘包括盘形主体。盘形主体具有300毫米的直径、前表面和与前表面相对的后表面。温度感测盘进一步包括位于前表面和后表面中的至少一个上的一个或多个相机，其中所述一个或多个相机被配置为执行基于IR的成像。在又一个实现中，提供了一种处理腔室。处理腔室包括腔室主体，腔室主体具有界定处理容积的顶壁、侧壁和底壁。处理腔室进一步包括定位在处理容积中的基板支撑组件和与基板支撑件相对地定位的喷头组件。喷头组件包括第一电极和气体分配面板，所述第一电极具有穿过所述第一电极的多个开口，所述气体分配面板附接到电极的第一下主表面。气体分配板包括多个通孔，用于将工艺气体输送至处理腔室。气体分配板被分成多个温度控制区域。喷头组件进一步包括急冷板和多个热控制装置，所述急冷板位于电极上方用于提供温度控制，所述多个热控制装置用以管理喷头组件内的热传递。多个热控制装置各自包括热电模块和与热电模块耦接的热管组件，其中多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。在又一个实现中，提供了一种基板支撑组件。基板支撑组件包括：用于支撑基板的上表面，其中所述上表面被分成多个温度控制区域；以及用以管理基板支撑组件内的热传递的多个热控制装置。每个热控制装置包括热电模块和与热电模块耦接的热管组件。多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。在又一个实现中，提供了一种方法。方法包括以下步骤：将温度感测盘输送到处理腔室的处理区域中而不破坏真空。温度感测盘包括被配置为执行基于IR的成像的一个或多个相机。方法进一步包括以下步骤：通过使用温度感测盘对至少一个表面进行成像来测量处理腔室的处理区域中的至少一个腔室表面的至少一个区域的温度。方法进一步包括以下步骤：将测量的温度与期望的温度进行比较以确定温差。方法进一步包括以下步骤：调节至少一个腔室表面的温度以补偿温差。附图简单说明为了以可以详细理解本公开文本的上述特征的方式，可通过参考实现获得对上面简要概述的实现的更具体的描述，所述实现中的一些示出在所附的附图中。然而，应注意所附的附图仅示出了本公开文本的典型实现，且因此不应被视为限制本公开文本的范围，因为本公开文本可允许其他同等有效的实现。图1是根据本公开文本的一个或多个实现的处理系统的示例的平面图；图2是根据本公开文本的一个或多个实现的处理腔室的示例的横截面图；图3A是根据本公开文本的一个或多个实现的温度感测盘的一个示例的顶视图；图3B是根据本公开文本的一个或多个实现的沿图3A的线3B-3B所截取的温度感测盘的横截面图；图4是根据本公开文本的一个或多个实现的喷头组件的横截面图；图5是根据本公开文本的一个或多个实现的可与热控制装置一起使用的热电模块的横截面图；图6是根据本公开文本的一个或多个实现的可与热控制装置一起使用的热管组件的横截面图；图7A至图7D描绘了根据本公开文本的一个或多个实现的可与热控制装置一起使用的各种腔室表面的示意图；以及图8是根据本公开文本的一个或多个实现的用于原位温度控制的方法的一个实现的工艺流程图。为促进理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来标示附图共用的相同元件。可预期到一个实现的元素和特征可有利地并入其他实现中而无需进一步叙述。具体实施方式以下的公开文本描述了用于温度控制和基板处理腔室的技术和设备。某些细节在以下的实施方式和图1至图8中阐述，以提供对本公开文本的各种实现的透彻理解。描述通常与蚀刻工艺、沉积工艺和温度控制相关联的已知结构和系统的其他细节未在以下的公开文本中阐述，以避免不必要地模糊对各种实现的描述。附图中所示的许多细节、尺寸、角度和其他特征仅仅是对特定实现的说明。因此，在不背离本公开文本的精神或范围的情况下，其他实现可具有其他细节、部件、尺寸、角度和特征。另外，可在没有下面描述的若干细节的情况下实施本公开文本的进一步实现。下面将参考可使用任何合适的薄膜沉积或蚀刻系统而执行的温度控制工艺来描述本文中描述的实现。合适系统的示例包括系统、PRECISION系统、系统、GTTM系统、XPPrecisionTM系统、SETM系统、处理腔室和MesaTM处理腔室，这些都是可从加州圣克拉拉市的应用材料公司商购获得。其它能够进行原位温度控制工艺的工具也可经适配而受益于本文中所述的实现。另外，可使用能够实现本文中所述的原位温度控制工艺的任何系统来获利。本文中描述的装置描述是说明性的，且不应该被解释或诠释为限制本文中描述的实现的范围。本公开文本的一些实现总体上涉及半导体等离子体蚀刻腔室技术和硬件控制系统，以用于解决在蚀刻工艺腔室中加热或冷却喷头腔室表面(例如，顶部电极、底部电极和腔室侧壁)的不均匀性的问题。随着技术节点的进步和特征尺寸的减小，RF、气流和热控制的精确控制将有助于实现在具有器件性能和的改进的产量的情况下晶片上的均匀性以用于半导体处理，同时每个晶片的成本更低。基于用于蚀刻和工艺应用需求的化学物质，跨腔室表面(例如，喷头组件、静电卡盘和腔室壁)的均匀稳定加热或冷却对于实现可重复的工艺结果是至关重要的。由于等离子体蚀刻在喷头组件的暴露表面上产生热量，因此控制喷头组件和其他腔室表面的温度对于避免表面上的热点或冷点是至关重要的。这些热点和冷点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷头组件，包括：第一电极，所述第一电极具有穿过所述第一电极的多个开口；气体分配面板，所述气体分配面板附接到所述第一电极的一第一下主表面，其中所述气体分配板包括多个通孔，所述多个通孔用于将工艺气体输送到处理腔室，并且所述气体分配板被分成多个温度控制区域；急冷板，所述急冷板位于所述第一电极的上方用于提供温度控制；以及多个热控制装置，所述多个热控制装置用以管理所述喷头组件内的热传递，所述多个热控制装置包括：热电模块；以及热管组件，所述热管组件与所述热电模块耦接，其中所述多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.19 US 62/521,879;2018.04.27 US 15/964,2961.一种喷头组件，包括：第一电极，所述第一电极具有穿过所述第一电极的多个开口；气体分配面板，所述气体分配面板附接到所述第一电极的一第一下主表面，其中所述气体分配板包括多个通孔，所述多个通孔用于将工艺气体输送到处理腔室，并且所述气体分配板被分成多个温度控制区域；急冷板，所述急冷板位于所述第一电极的上方用于提供温度控制；以及多个热控制装置，所述多个热控制装置用以管理所述喷头组件内的热传递，所述多个热控制装置包括：热电模块；以及热管组件，所述热管组件与所述热电模块耦接，其中所述多个热控制装置中的每一个与温度控制区域相关联，并向其相关联的温度控制区域提供独立的温度控制。2.如权利要求1所述的喷头组件，进一步包括第二电极，所述第二电极位于所述急冷板和所述第一电极之间。3.如权利要求2所述的喷头组件，其中所述第二电极具有第一多个通孔，所述第一多个通孔各自用于容纳所述热控制装置的热管组件的一部分。4.如权利要求3所述的喷头组件，其中所述第二电极具有第二多个通孔，所述第二多个通孔用于将工艺气体输送到所述处理腔室中。5.如权利要求3所述的喷头组件，其中所述第一电极具有多个孔，所述多个孔各自用于容纳所述热控制装置的热管组件的一部分。6.如权利要求5所述的喷头组件，其中所述第一电极进一步具有第二多个孔，所述第二多个孔用于将工艺气体输送到所述处理腔室中。7.如权利要求3所述的喷头组件，其中所述热电模块包括：散热板；第一导电层；n型热电材料；p型热电材料；第二导电层；以及冷却板。8.如权利要求7所述的喷头组件，其中所述散热板定位为与所述急冷板相邻，并将热量释放到所述急冷板中，且所述冷却板定位为与所述热管组件相邻。9.一种处理腔室，包括：腔室主体，所述腔室主体具有界定处理容积的顶壁、侧壁和底壁；基板支撑组件，所述基板支撑组...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·恩古耶，Y·萨罗德，X·常，K·拉马斯瓦米，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US