快速温度梯度控制之基材处理

摘要

一种基材制程腔室，其包括一静电吸座，该静电吸座包括具有基材承接表面和相对的背面之陶瓷圆盘。在一实施例中，陶瓷圆盘之厚度小于7mm。嵌设于陶瓷圆盘中之电极系产生用以固定基材的静电力，而设置于陶瓷圆盘中的加热器线圈系允许独立控制陶瓷圆盘的不同加热区之温度。冷却器系提供冷却剂至位于陶瓷圆盘下方底座中之冷却剂通道中。控制器包括温度控制指令集，其在施加至加热器的功率层级上升或下降之前，设定在冷却器中的冷却剂温度。

主权项

一种能够在一制程腔室中把持并加热一基材的基材支撑组件，该组件包括：(a)一陶瓷圆盘，包括：(i)一基材承接表面，具有复数个埠，以对该承接表面提供一热传气体，(ii)中心和周边部分，(iii)一相对的背面，(iv)嵌设于该陶瓷圆盘内的一电极，以产生一静电力而固定放置在该基材承接表面上的该基材，以及(v)嵌设于该陶瓷圆盘内的一加热器，以加热该基材，该加热器包含一第一加热器线圈及一第二加热器线圈，该第一加热线圈位于该陶瓷圆盘的该周边部分，且该第二加热线圈位于该陶瓷圆盘的该中心部分；(b)一冷却剂底座，包括用于使一冷却剂循环经过其中之一冷却剂通道，该冷却剂通道包括一入口和一终端；以及(c)一缓冲层(compliant layer)，该缓冲层将该陶瓷圆盘之背面结合至该冷却剂底座，其中包括第一及第二加热器线圈之该加热器、该冷却剂底座及该缓冲层协同合作，以允许独立控制该陶瓷圆盘的该等中心及周边部分之温度，且允许迅速上升或下降该基材之温度的能力。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该冷却剂通道的该入口和该终端系彼此相邻，并且该冷却剂通道系朝向自身而回绕成回圈(loop)。如申请专利范围第2项所述之基材支撑组件，其中该陶瓷圆盘之该相对的背面包括复数个分隔的台面(mesa)，而该些台面具有与该冷却剂通道的该入口相邻设置的多个第一台面，以及远离该冷却剂通道的该入口的多个第二台面，并且其中：(i)该些第一台面以一第一距离分隔开，而该第一距离大于介于该些第二台面之间的一第二距离；或者(ii)该些第一台面之各者具有一第一接触区域，而该第一接触区域具有一尺寸，该尺寸小于该些第二台面的一第二接触区域之一尺寸。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该陶瓷圆盘之一厚度小于约7 mm。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该陶瓷圆盘之一厚度介于约4~约7 mm。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该陶瓷圆盘系由氧化铝组成。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该等电极和该加热器之各者包括钨或钼之任一者。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该等第一和第二加热器线圈沿径向间隔设置并且彼此为同中心设置。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该等第一和第二加热器线圈具有小于10欧姆(Ohm)的一结合的电阻。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该第一加热器线圈包括以一第一距离而分隔的第一线圈环(loop)，且该第二加热器线圈包括以大于该第一距离的一第二距离而分隔的第二线圈环。如申请专利范围第10项所述之基材支撑组件，其中该些第二线圈环系设置于该陶瓷圆盘中的一升降销孔之周围。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该缓冲层包括一矽或丙烯酸聚合物。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中热传气体导管横穿该陶瓷圆盘，以终止于该基材承接表面上的埠，且其中该等导管包括一第一气体导管及一第二气体导管，该第一气体导管经定位以供应热传气体至该基材承接表面的一中心加热区，且该第二气体导管经定位以供应热传气体至该基材承接表面的一周边加热区。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，包括光学温度感测器，以测量一基材的中心及周边部分上方之温度。如申请专利范围第14项所述之基材支撑组件，其中该等温度感测器包括一第一感测器及一第二感测器，该第一感测器系位于该陶瓷圆盘的该中心部分，且该第二感测器系位于该陶瓷圆盘的该周边部分。如申请专利范围第1项所述之基材支撑组件，其中该缓冲层包括一矽材料。一种能够在一制程腔室中把持并加热一基材的静电吸座，该静电吸座包括：(a)一陶瓷圆盘，包括(i)一基材承接表面，具有复数个埠以提供一热传气体至该承接表面，(ii)中心及周边部分，和(iii)一相对的背面；(b)一电极，嵌设于该陶瓷圆盘中，用于产生一静电力以固定放置于该基材承接表面上的该基材；(c)一加热器，嵌设于该陶瓷圆盘中，以加热承接于该基材承接表面上的该基材，该加热器包含一第一加热器线圈及一第二加热器线圈，该第一加热线圈位于该陶瓷圆盘的该周边部分，且该第二加热线圈位于该陶瓷圆盘的该中心部分；以及(d)结合至该陶瓷圆盘的一冷却剂底座，该冷却剂底座包括用于使冷却剂循环经过其中之一冷却剂通道。如申请专利范围第17项所述之静电吸座，其中该陶瓷圆盘之一厚度小于约7 mm。如申请专利范围第17项所述之静电吸座，其中，(i)该陶瓷圆盘系由氧化铝组成；以及(ii)该电极和该加热器之各者由钨或钼任一者组成。如申请专利范围第17项所述之静电吸座，其中该陶瓷圆盘的该相对的背面包括复数个分隔设置的台面，该些台面具有一第一组台面和一第二组台面，其中：(i)该第一组台面以一第一距离而间隔设置，该第一距离大于该第二组台面之间的一第二距离；或者(ii)该第一组台面之各者具有一第一接触区域，该第一接触区域具有一尺寸，该尺寸小于该第二组台面的一第二接触区域之一尺寸。如申请专利范围第1项所述之支撑组件，或如申请专利范围第17项所述之静电吸座，其中该缓冲层包括如下材料之至少一者：(a)具有嵌设多个铝纤维的矽，或(b)具有嵌设一金属丝网的丙烯酸。一种基材处理设备，包括：(a)一制程腔室，包括安装在其内的一基材支撑件，该基材支撑件包括：(i)一陶瓷圆盘，包括(i)一基材承接表面，具有复数个埠，以对该承接表面提供一热传气体，(ii)一相对的背面，(iii)小于约7 mm之一厚度，及(iv)嵌设于该陶瓷圆盘内的一电极及一加热器；(ii)一冷却剂底座，位于该陶瓷圆盘之该背面下方，且以一矽材料结合至该陶瓷圆盘的该背面，该冷却剂底座包括冷却剂通道；以及(iii)一冷却器，以维持一冷却剂在一冷却剂温度下，用于传送该冷却剂通过该冷却剂底座之该等冷却剂通道；(b)一气体分配器，用于将一制程气体提供至该制程腔室；(c)一气体激发器，用于激发该制程气体；(d)一排气口，将该制程气体由该制程腔室而经由该排气口排出；以及(e)一控制器，包括一温度控制指令集(instruction set)，该指令集包括程式码而用以：(i)在提高施加至该陶瓷圆盘中之该加热器的功率层级之前，将该冷却器中的一冷却剂温度升高至一较高层级，或者(ii)在降低施加至该陶瓷圆盘中之该加热器的该功率层级之前，使该冷却器中的该冷却剂温度降低至一较低层级，从而使得该基材的温度可以一较快的速率升高或降低。如申请专利范围第22项所述之设备，其中该温度控制指令集包括程式码，该程式码在施加至该陶瓷圆盘中之该加热器的该功率层级上升或下降之前的至少约1秒内，使该冷却器中的该冷却剂温度改变至一较高层级。如申请专利范围第22项所述之设备，其中该温度控制指令集包括程式码，该程式码使该冷却剂温度改变至少约10℃。如申请专利范围第22项所述之设备，其中该陶瓷圆盘藉由一缓冲层而结合至该底座，该缓冲层包括如下材料之至少一者：(i)具有嵌设铝纤维的矽材料，或(ii)具有嵌设一金属丝网的丙烯酸。一种能够在一制程腔室中把持并加热一基材的基材支撑组件，该组件包括：(a)一陶瓷圆盘，包括：(i)一基材承接表面，具有复数个埠，以对该承接表面提供一热传气体，(ii)一相对的背面，及(iii)一嵌设的电极及加热器；以及(b)一冷却剂底座，位于该陶瓷圆盘之该背面下方，且以一矽材料结合至该陶瓷圆盘的该背面，该冷却剂底座包括冷却剂通道如申请专利范围第26项所述之支撑组件，其中该陶瓷圆盘包括中心及周边部分，且该加热器包括一第一加热器线圈及一第二加热器线圈，该第一加热线圈位于该陶瓷圆盘的该周边部分，且该第二加热线圈位于该陶瓷圆盘的该中心部分。