具有一个或更多个加热器层的衬底处理系统印刷电路控制板组件技术方案

一种衬底处理系统包括：衬底处理室；布置在所述衬底处理室中的基座；以及布置在所述基座上的静电卡盘(ESC)。ESC包含由多个印刷电路板层组成的印刷电路板组件(PCBA)，所述印刷电路板层用于安装控制ESC的操作的电路。印刷电路板层中的一个或更多个包括加热器层，该加热器层具有一个或更多个金属迹线，所述金属迹线可以是用于覆盖该加热层的表面中的一部分或全部的铜，其足以向其余的一个或更多个印刷电路板层提供热量，以将电路维持在预定温度范围内。热量可以直接在各个其他印刷电路板层之间传导，或者可以通过印刷电路板层中的各个印刷电路板层中的通孔传导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一个或更多个加热器层的衬底处理系统印刷电路控制板组件相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月29日提交的美国实用专利申请No.15/825,682的优先权。以上引用的申请的全部公开内容通过引用合并于此。
本公开涉及衬底处理系统，更具体地，涉及衬底处理系统中的静电卡盘，还更具体地，涉及衬底处理系统中的印刷电路板组件，并且更具体地，涉及通过温度控制减少或减轻在印刷电路板组件中的焊点疲劳的设备和方法。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的专利技术人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。衬底处理系统可以用于对衬底(例如半导体晶片)进行蚀刻和/或其他处理。可以将衬底布置在衬底处理系统的处理室中的基座上。例如，在等离子体蚀刻器中蚀刻期间，将包含一种或多种前体的气体混合物引入处理室中，并激励等离子体以蚀刻衬底。处理室中的基座可以包括静电卡盘(ESC)，以在蚀刻期间将衬底保持在适当的位置。ESC可能需要安装在基座中的加热设备和其他电路，以控制ESC的操作。该电路可以设置在印刷电路板组件(PCBA)中。PCBA可能相对复杂，其中在PCBA中的单个印刷电路板上有多达250到300个部件。这些部件可以包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理器(CPU)和/或各种测量电路，例如分压器电路。PCBA还可以包括多层，每层上都安装有电路。这些层中的一些可能主要是接地层；其他层可能是电源层；其他还可能是信号传输层，其提供各种类型的信号传输以控制ESC的操作。衬底处理室内的条件可能会差别很大，具体取决于所实施的工艺以及处理操作之间可能存在的条件。变化的条件包括温度，温度可能会超出PCBA中电路的工作温度范围。这些温度条件可能存在足够长的时间，以至于PCBA电路可能发生故障，或者停止工作。此外，温度可以在很短的时间内(例如，四分钟之内)在很宽的范围内(例如从-40℃到+70℃)连续循环经历很长的一段时间(甚至几天)。预计在PCBA的整个生命周期内都将进行循环。随着温度降低(甚至达到-60℃或-80℃或-140℃)，循环范围可能会更宽。此外，较大的温度变化会在PCBA中造成材料的明显膨胀或收缩。PCBA中的不同材料将具有不同的热膨胀系数，也许会有很大的不同。结果，这些可以被焊接或以其他方式彼此附接的材料会在不同程度上膨胀或收缩，从而在焊料或其他附接件上施加应变，并引起疲劳。这种疲劳会导致焊接连接断开或以其他方式松动，从而导致PCBA失效，并且进而导致衬底处理室停机。为避免诸如焊点疲劳之类的影响，希望保持PCBA的温度相对恒定。但是，例如加热PCBA也可能导致对衬底处理室的周围部分进行不希望有的加热。PCBA可能包含测量电路，例如电压或电流测量电路，其性能可能会随温度而大幅波动。测量结果本身会随温度而大幅变化。如果PCBA上的测量电路的温度波动不受限制，则可能不清楚波动的测量值是波动值本身的结果，还是测量电路的性能变化或两者结合的结果。鉴于上述情况，期望提供一种在不影响衬底处理室中其他地方的条件的情况下局部加热PCBA的机构。还期望提供一种机构以促进将PCBA或某些部件的温度维持在预定范围内。
技术实现思路
根据一个特征，一种衬底处理系统包括：衬底处理室；布置在所述衬底处理室中的基座；以及布置在所述基座上的静电卡盘(ESC)。ESC包含由多个印刷电路板层组成的PCBA，所述印刷电路板层用于安装控制ESC的操作的电路。印刷电路板层中的一个或更多个包括加热器层，该加热器层具有一个或更多个金属迹线，所述金属迹线可以是用于覆盖该加热层的表面中的一部分或全部的铜，其足以向其余的一个或更多个印刷电路板层提供热量，以将电路维持在预定温度范围内。热量可以直接在各个其他印刷电路板层之间传导，或者可以通过印刷电路板层中的各个印刷电路板层中的通孔传导。根据一个特征，PCBA的层设置有一个或更多个金属迹线(在一方面，铜)，其响应于电流的施加以向PCBA的一部分或全部提供热量。在一个特征中，在该层上提供单个金属迹线，作为具有单个控制器的单个加热元件。在另一个特征中，在该层上提供多个金属迹线，作为与单个控制器并联的多个加热元件)。在另一特征中，一个或更多个金属迹线连接该层上的电路，作为具有多个控制器的多个加热元件。在一个特征中，将PCBA的各层的温度控制在指定的范围内。在另一特征中，将在PCBA的一个或更多个区域中保持频带内的温度，但是不必对所有PCBA都保持该温度。根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。附图说明根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：图1是衬底处理室的高级图。图2是衬底处理室中的基座的高级分解图，其中包含PCBA。图3是PCBA的一个视图，其以稍微分解的视图示出了多层。图4是根据一个方面的PCBA的分解更多的图；图5是根据一个方面的示出了金属迹线的PCBA的一层的视图；图6是根据一方面的示出了金属迹线的PCBA的一层的视图；图7是根据一方面的PCBA的一层的视图；图8是根据一个方面的PCBA的另一层的视图。在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。具体实施方式图1示出了衬底处理室100，该衬底处理室100包括基座110，可以在其上安装静电卡盘(ESC)115。晶片或衬底120被放置在ESC115上。在室100的顶部，导管130将等离子体传递至喷头135，该喷头将等离子体分配在室100中。在图1中，仅将导管130和喷头135设置为等离子体分配设备的示例。精确的分配结构不重要。图2示出了ESC115的剖视图，其具有半部115A、115B。各种结构(包括加热器(例如，线圈加热器或像素化加热器))都包含在ESC115内。在一方面，朝向ESC115的底部，可以提供PCBA200。为了说明的目的，示出了PCBA200的几层。在一方面，如本文将更详细地讨论的，PCBA200具有复杂的结构，该结构具有多层。不同的层可以在一侧或两侧具有不同的电路或其他元件(item)。一些层可以通过层中的通孔彼此连接。图3示出了根据一方面的具有层200A、200B、200C、…、200N、200O、200P的PCBA200。为了此处说明的目的，PCBA200被示为包括16层。可能有更多的层，或更少的层。在一方面，如将要讨论的，除了接地层、电源层和信号传输层之外，还包括一个或更多个加热器层。如将要讨论的，各个层200A、200B和200C中的通孔250可以促进在适当的层之间的连接。在一方面，各层之间可能存在对称性，其中例如，在整个PCBA的上半部分和下半部分中的外层可以构成接地层，而内层可以包括各种电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种印刷电路板组件(PCBA)，其在衬底处理系统中，所述衬底处理系统包括衬底处理室和在所述衬底处理室内部用于保持衬底的静电卡盘(ESC)，/n所述PCBA包括多个印刷电路板层，其中所述多个印刷电路板层中的一个或更多个印刷电路板层被配置为安装控制所述ESC的操作的电路，/n所述多个印刷电路板层包括第一印刷电路板层，所述第一印刷电路板层包括覆盖所述第一印刷电路板层的第一区域的第一金属迹线，所述第一金属迹线用于向所述多个印刷电路板层中的一个或更多个其他印刷电路板层提供热量，以将所述电路保持在预定温度范围内。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 US 15/825,6821.一种印刷电路板组件(PCBA)，其在衬底处理系统中，所述衬底处理系统包括衬底处理室和在所述衬底处理室内部用于保持衬底的静电卡盘(ESC)，
所述PCBA包括多个印刷电路板层，其中所述多个印刷电路板层中的一个或更多个印刷电路板层被配置为安装控制所述ESC的操作的电路，
所述多个印刷电路板层包括第一印刷电路板层，所述第一印刷电路板层包括覆盖所述第一印刷电路板层的第一区域的第一金属迹线，所述第一金属迹线用于向所述多个印刷电路板层中的一个或更多个其他印刷电路板层提供热量，以将所述电路保持在预定温度范围内。


2.根据权利要求1所述的PCBA，其中所述多个印刷电路板层还包括第二印刷电路板层，所述第二印刷电路板层包括第二金属迹线，所述第二金属迹线用于覆盖所述第二印刷电路板层的第二区域，所述第一金属迹线和所述第二金属迹线被用来提供热量给所述多个印刷电路板层中的一个或更多个印刷电路板层，以将所述电路保持在所述预定温度范围内。


3.根据权利要求1所述的PCBA，其中，所述第一区域基本上覆盖所述第一印刷电路板层的全部。


4.根据权利要求1所述的PCBA，其中，控制所述ESC的操作的所述电路包括安装在所述第一印刷电路板层上的第一电路。


5.根据权利要求2所述的PCBA，其中，所述第二区域基本上覆盖所述第二印刷电路板层的全部。


6.根据权利要求2所述的PCBA，其中，控制所述ESC的操作的所述电路包括在所述第二印刷电路板层上的第二电路。


7.根据权利要求4所述的PCBA，其中，所述第一金属迹线连接安装在所述第一印刷电路板层上的所述第一电路。


8.根据权利要求6所述的PCBA，其中所述第二金属迹线连接安装在所述第二印刷电路板层上...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·佩普，经常友，佛瑞德·埃格利，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US