[發明專利]增強均熱性的加熱裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 200610064415.0
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101154555A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: J·瑪麗娜;A·薩恩;T·埃巴塔;M·謝普肯斯;劉翔;W·范
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/683;C03B11/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉鍇;林森

相關專利參考

本申請要求申請日為2006年9月26日，申請號為60/826931的美國申請的優先權，并在此通過參考結合該申請的全部內容。

技術領域

本發明主要涉及一種加熱裝置，其用于為半導體處理室中的襯底提供相對均勻的溫度分布或者用于加熱在玻璃鏡片擠壓成形中的金屬或陶瓷模具。

背景技術

許多半導體加工通常在真空環境中運行，也就是包括一種用于支承放置在其中的晶片襯底的組件的密封室。在半導體加工中，加熱設備一般包括陶瓷支承體，其可以具有置于那里的電極，以加熱所述支承體，并且也可以具有相對于所述陶瓷支承體將晶片或襯底靜電保持的電極，即，靜電卡盤或ESC(有時也稱作基座(susceptor))。半導體設備制造方法可以在處理室中進行，包括沉積、蝕刻、植入、氧化等。作為沉積方法的實施例可以使用物理氣相沉積(PVD)方法，已知的如濺射沉積(sputter?deposition)，其中通常由沉積于晶片襯底的材料組成的目標支承在襯底上，一般固定到處理室的頂部。等離子區由氣體形成，比如在襯底和目標之間提供的氬氣。目標偏壓造成等離子區內的離子朝目標加速。等離子區的離子與目標材料相互作用，使材料的原子濺射出去，經由處理室朝向晶片，并且再沉積到加工成集成電路(IC’s)的半導體晶片的表面上。可以包括其它沉積方法，但并不局限于此，等離子增強化學氣相沉積(PECVD)、高密度等離子化學氣相沉積(HDP-CVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、次大氣壓化學氣相沉積(SACVD)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、分子束發射(MBE)等。

在上述某些方法中，需要通過加熱所述支承體來加熱晶片。沉積、蝕刻、植入的材料的化學反應速率通過晶片的溫度被控制到某一程度。如果跨越晶片面積的溫度變化太多，在沉積、蝕刻、植入等過程中晶片的整個一面容易導致不合要求的不均勻性。在多數情況下，由于在晶片的各種位置上制造的其它集成電路具有遠遠偏離所需要的正常標準的電極特征，因此非常需要沉積、蝕刻、植入能夠被統一到接近完美的程度。

模制非球面鏡頭由于其低成本和高性能，通常用于消費級照相機、攝像電話和CD播放器中。它們通常也用于激光二極管校準，以及用于將光接入光纖和從光纖接出。在將玻璃塊模壓以制造非球面鏡頭中，使用成對金屬或陶瓷模具。在這一過程，多個加熱器用于加熱模具直到玻璃塊軟化，玻璃塊的溫度能達到600℃。由于具有半導體處理室，因此需要模具被均勻加熱并且精密控制它們的溫度。

控制襯底(比如現有技術中的晶片或模制鏡頭)溫度的各種努力已經嘗試。在半導體加工的一個實例中，在晶片底部和保持晶片的ESC頂部之間的單獨狹小空間內的單獨壓力下，惰性冷卻氣體(比如氦或氬)是允許的。該方法被稱為后部氣體冷卻。對于處理區域冷卻需要的另一現有技術方式，即，均勻溫度控制是用來改變表面粗糙度或者用來切除凸紋花樣以有效改變局部接觸面積。然而，對于處理區域冷卻需要的又一方式是使用冷卻氣體，其壓力改變以增加和微調熱傳遞。

申請號為2006/0144516A1的美國專利通過使用粘合材料控制襯底溫度，即，用于將金屬板和加熱器粘結到溫度控制基部的頂部表面的第一層粘合材料，和將絕緣材料粘結到金屬板的頂部表面的第二層粘合材料。粘合劑具有在改變外部生產條件下允許保持熱圖象的物理屬性。

在半導體設備制造業中晶片的加工期間和用于在類似處理中的其它襯底，仍然需要一釉為襯底提供相對均勻溫度分布的加熱裝置和一種用于控制其上的襯底溫度的方法。

發明內容

在一方面，本發明涉及一種用于在處理室中支承襯底和調節襯底表面溫度的裝置，其包括：具有適合支承襯底的頂部表面的基部支承體；用于將所述襯底溫度加熱到至少300℃的加熱元件；置于襯底的熱解石墨(thermal?pyrolyticgraphite)材料層，該熱解石墨(TPG)層在平行于所支承襯底的平面內具有至少1000W/m℃的熱導率，其中，襯底的表面溫度被調節，從而使在襯底表面上的最低點和最高溫度點之間具有10℃的最大溫度變化(variation)。