衬底加热器组件制造技术

本发明专利技术提供了一种衬底加热器组件，用于在处理期间支撑预定标准直径的衬底。在一个实施例中，所述衬底加热器组件包括主体，其具有上表面、下表面以及嵌入加热器元件。衬底支撑表面形成在所述主体的所述上表面中，并界定了衬底接收袋的一部分。环形壁垂直于所述上表面取向，并具有所述衬底的厚度的至少一半的长度。所述壁限定了所述衬底接收袋的外周界，并具有比所述预定衬底直径大少于约０．５ｍｍ的直径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般的涉及半导体衬底处理系统。更具体的，本专利技术涉及半导体衬底处理系统中用于支撑及加热衬底的设备。
技术介绍
在制造集成电路时，为了改善产能，衬底处理的精确再现性是很重要的因素。为了在衬底上获得一致的结果，并获得从衬底至衬底上可再现的结果，需要对各种处理参数的精确控制。更具体的，沉积材料层的均匀性是为了获得好的制造成品率的其中一个需要。在化学气相沉积(CVD)处理室内，在处理期间衬底通常布置在加热的衬底支撑上。衬底支撑大体包括用于控制衬底温度的嵌入电加热器元件。衬底支撑还可以包括用于气体(例如，氦(He)、氩(Ar)等)的通道及槽，以方便在衬底支撑与衬底之间传导热量。此外，衬底加热器组件还可包括嵌入射频(RF)电极，用于在各种等等离子体增强处理期间施加RF偏压至衬底。在沉积处理期间(例如，化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)等)，衬底的中心及外周暴露至不同的处理环境。处理环境的不同通常会导致沉积层较低的均匀性。例如，在传统加热衬底支撑上处理的衬底通常允许直接在衬底的边缘上进行沉积，且相对于沉积在衬底中心的材料，在邻近衬底的边缘的沉积层还会有较大的厚度。沉积层的不均匀性限制了沉积处理的成品率及产能，并限制了集成电路的整体性能。此外，沿衬底的边缘沉积的材料对在自动传输机构上正确定位衬底而言可能会产生问题。如果在自动传输机构上没有将衬底保持在预定的位置，则在传输期间衬底可能会损坏或掉落，或当放置在处理装备中时未对准，导致差的处理结果。由此，本领域需要一种衬底加热器组件，以便于在半导体衬底处理系统中集成电路的制造期间，在衬底上沉积均匀的材料层，而不会沿衬底的边缘沉积材料。
技术实现思路
提供了一种衬底加热器组件，用于在处理期间支撑预定标准直径的衬底。在一个实施例中，所述衬底加热器组件包括主体，其具有上表面、下表面以及嵌入加热器元件。衬底支撑表面形成在所述主体的所述上表面中，并界定了衬底接收袋的一部分。环形壁垂直于所述上表面取向，并具有所述衬底的厚度的至少一半的长度。所述壁限定了所述衬底接收袋的外周界，并具有比所述预定衬底直径大少于约0.5mm的直径。附图说明通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易的理解本专利技术的教导，其中图1示出了包括衬底支撑的示例处理反应器的示意性示图，该衬底支撑具有根据本专利技术的一个实施例的衬底加热器组件；图2是根据本专利技术的一个实施例的图1的衬底加热器组件的示意性俯视图；图3A-7A及图3B-7B示出了图1的衬底加热器组件的圆环的替换实施例的示意性立体及截面图；图8是衬底加热器组件的另一实施例；图9A-D是图8的衬底加热器组件的不同立体及部分截面图；及图10是示出了使用传统的环及本专利技术的环衬底处理的沉积分布表。为了便于理解，可能的话，使用相同的参考标号来表示图中共有的相同元件。但是，应当注意的是，附图仅示出了本专利技术的示例性实施例，且由此不应被视为对本专利技术允许其他等同效果的实施例的范围的限制。具体实施例方式本专利技术为衬底支撑的衬底加热器组件，用于在衬底处理系统的处理室(例如，化学气相沉积(CVD)室、等离子体增强CVD(PECVD)室等)中支撑衬底。可利用本专利技术的衬底加热器组件以便于要求在衬底(例如，硅(Si)晶片等)上及被处理的一批衬底中沉积较低厚度非均匀性的材料层。这里，CVD或PECVD室(或反应器)被称为CVD室(或反应器)。结合本专利技术一同使用的CVD反应器的示例是Producer反应器或DXZ反应器(两者从California，Santa Clara的Applied Materials公司可购得)。但是，需要注意的是，也可以使用其他CVD反应器及/或处理室来实施本专利技术。Producer反应器或DXZ反应器分别在共同受让的公告于1999年1月5日的美国专利No.5,855,681及公告于2002年4月2日的美国专利No.6,364,954B2中被揭示，通过引用包含于此。Producer反应器包括具有两个隔离处理区域的CVD室，每个处理区域都可用于沉积薄的材料层。示例Producer反应器的突出特点简要介绍如下。图1示出了作为处理室102的示例性Producer反应器100的一个处理区域。图1中的图像被简化以用于说明的目的，其并非按比例绘制。反应器100包括处理室102及控制器110。处理室102一般包括具有盖组件118的主体(壁)130、衬底支撑底座126、真空泵104以及在CVD处理期间用于保护壁130的内表面的(多个)屏蔽114。壁130由导电材料(例如，铝(Al)、不锈钢等)制成，并耦合至处理室102的接地端176。在一个实施例中，盖组件118经由端164耦合至气体面板108，并包括缓冲板146、淋浴头120以及隔离器174。缓冲板146便于在稳压腔184中混合各种处理气体。淋浴头120位于支撑底座126上方并将处理气体混合物142散布到处理室102的反应体积144内。淋浴头120还可具有不同的区域，使得各种气体可以各种流动速率释放至处理室102中。支撑底座126包括衬底加热器组件148、基板152以及背板组件154。背板组件154耦合至衬底偏压功率源122、受控加热功率供应138及后侧气体(例如，氦(He))的源136，并且还耦合至提升销机构156。在衬底处理期间，支撑底座126支撑衬底112并控制衬底的温度及偏压。衬底112通常为标准的半导体晶片，例如200mm或300mm晶片。衬底加热器组件148包括主体(加热器构件132)以及布置在加热器构件的凹入(衬底袋)150中的圆环134。加热器构件132还包括多个嵌入加热元件158、温度传感器(例如，热电偶)160以及多个射频(RF)电极162。嵌入加热元件158耦合至加热器功率供应138。以传统方式，温度传感器160监控加热器构件132的温度。测量的温度被用在反馈回路中以调节加热器功率供应138的输出。嵌入RF电极162将源122耦合至衬底112，并耦合至反应体积144中处理气体混合物142的等等离子体140。衬底112的温度通过稳定加热器构件132的温度来控制。在一个实施例中，来自气体源136的氦气经由气体导管166而提供至形成在衬底112下方的加热器构件132中的槽(或者，可替换的，正向凹痕)230(在图2A下方用虚线示出)。氦气提供了加热器构件132与衬底112之间的热传输，并便于衬底的均匀加热。利用这种加热控制，衬底112可以维持在约200℃至800℃的温度之间。源122一般包括RF发生器124及匹配网络128。发生器124一般能够在约50KHz至13.6MHz范围内的频率产生高达5000W的连续或脉冲功率。在其他实施例中，发生器124可以是脉冲DC功率发生器。真空泵104维持室102中需要的气压，同时从室中排出CVD处理的处理后气体及副产品。利用压力传感器116来监控处理室102中的气压，且测量的压力可用在控制处理室中气压的反馈回路中。在一个实施例中，淋浴头120耦合至包括RF发生器170及匹配网络172的源106。RF发生器170通常可以在50KHz至13.6MHz的频率内产生500W至3000W。淋浴头120与衬底支撑底座126一起形成一对分隔电极。当源106施加RF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底加热器组件，用于在处理期间支撑预定标准直径的衬底，所述衬底加热器组件包括：主体，其具有上表面及下表面；加热器元件，其被嵌入在所述主体中；衬底支撑表面，其形成在所述主体的所述上表面中，并界定了衬底接收袋的一部分；以及环形壁，其垂直于所述上表面取向，并具有所述衬底的厚度的至少一半的长度，所述壁限定了所述衬底接收袋的外周界，并具有比所述预定衬底直径大少于约０．５ｍｍ的直径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-10 10/684,0541.一种衬底加热器组件，用于在处理期间支撑预定标准直径的衬底，所述衬底加热器组件包括主体，其具有上表面及下表面；加热器元件，其被嵌入在所述主体中；衬底支撑表面，其形成在所述主体的所述上表面中，并界定了衬底接收袋的一部分；以及环形壁，其垂直于所述上表面取向，并具有所述衬底的厚度的至少一半的长度，所述壁限定了所述衬底接收袋的外周界，并具有比所述预定衬底直径大少于约0.5mm的直径。2.根据权利要求1所述的组件，还包括布置在所述衬底接收袋中的环，其中所述壁是所述环的内径的至少一部分。3.根据权利要求2所述的组件，其中所述环还包括从所述环的所述壁向外张开的斜面。4.根据权利要求3所述的组件，其中所述斜面是连续突出部，所述突出部延伸超出所述上表面并限制所述壁。5.根据权利要求3所述的组件，其中所述斜面还包括多个不连续凸部，所述突部延伸超出所述上表面并限制所述壁。6.根据权利要求3所述的组件，其中所述环还包括从所述壁径向向外的多个环形凸缘。7.根据权利要求6所述的组件，其中所述凸缘还包括多个形成在其中的槽。8.根据权利要求2所述的组件，其中所述圆环由陶瓷材料形成。9.根据权利要求2所述的组件，其中所述圆环还包括约0.7至7mm的高度；且所述圆环的高宽比介于约0.05∶1与0.5∶1之间。10.根据权利要求3所述的组件，其中所述斜面向外并向上以约10至40度的角度倾斜。11.根据权利要求4所述的组件，其中所述突出部还包括约0.5至5mm的高度；所述唇缘的高宽比介于约0.3∶1与3∶1之间；及以约10至40度的角度向外并向上倾斜的内部部。12.根据权利要求5所述的组件，其中所述多个不连续凸部的至少一个还包括约0.5至5mm的高度；所述凸部的高宽比介于约0.3∶1与3∶1之间；及以约10至40度的角度向外并向上倾斜的内部分。13.根据权利要求1所述的组件，其中所述加热器元件由陶瓷材料形成。14.根据权利要求1所述的组件，其中所述壁将所述上表面耦合至所述主体的所述衬底支撑表面。15.根据权利要求14所述的组件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克A弗德，索菲娅M贝拉特吉，索沃森，维斯瓦思瓦伦西瓦诺马克斯南，皮特韦曼李，马里奥大卫西尔韦提，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]