[發明專利]用于均勻傳熱的自適應傳熱方法和系統

有效

• 申請號: 201280066240.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN104040710B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 科爾斯·格瓦達魯;克里希納·施里尼瓦森
• 申請（專利權）人: 諾發系統公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/205
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 李獻忠

相關專利申請的交叉引用

本申請根據35U.S.C.§119(e)主張于2012年1月6日提交的美國臨時申請序列號61/584,130的優先權權益，該申請通過引用的方式全部且為了所有目的并入本文中。

背景技術

半導體和其他薄膜技術通常采用加熱的或冷卻的基座以在處理工件之前/期間或之后控制工件的溫度。例如，可以在處理室中使用加熱的基座以在工件上沉積材料層期間、在從工件表面去除材料期間或者在進行其他處理操作期間加熱工件并將其維持在預定溫度。加熱的或冷卻的基座也可以設置在裝載鎖中，以便在工件要轉移進出處理環境時加熱或冷卻工件。這些基座可以是由鋁或陶瓷材料制成的并且形成為一個單體件。工件被支撐在該基座的表面上以實現傳熱(即，根據工件和基座的相對溫度加熱或冷卻)。基座表面與工件之間的間隙為這種傳熱提供了一些控制，使得較高的傳熱速率對應于較小的間隙，而較低的傳熱速率對應于較大的間隙(即，成反比關系)。

通常，工件(特別是大而薄的晶片(例如，450mm的晶片))在引入到處理系統中時經過變形并且需要均勻地加熱或冷卻。這些變形的一些普通實例包括：碗形，此時工件具有凹形形狀，并且其中心部分相對于由其邊緣所限定的平面向下延伸；和圓頂形，此時工件具有凸形形狀，并且其中心部分相對于由其邊緣所限定的平面向上延伸。變形可以同樣具有多種非對稱形狀。由于形成工件的多種材料、沉積在工件表面上的壓縮膜或拉伸膜之間的熱膨脹系數的差異以及其他因素，所以會發生變形。通常，同一批次的工件具有不同類型和水平的變形。這些變形難以預料并且通常本質上是隨機的。此外，當工件已經在系統中時，在傳熱期間會發生一些變形。這種“在處理中”的變形可能是由于工件溫度的變化、額外材料的沉積以及其他原因。如此，難以并且一般無法具有總是與變形的工件共形(conform)的預設傳熱表面。一般來講，因為變形的這種相對無法預測的屬性，所以使用具有平坦表面的基座。盡管提出了具有預定的彎曲表面的基座，但是它們的應用只是局限于非常具體的變形類型。

當變形的工件定位在基座的平坦表面上時，該表面與工件之間的間隙會在整個表面上發生變化。這種變化會造成在整個表面上不均勻的傳熱，從而會導致工件不均勻的溫度分布。這種溫度變化會干擾處理，并且導致例如在整個表面上不均勻的沉積或材料移除率。另外，這種溫度變化會造成進一步變形，并且在某些情況下會對工件造成永久損傷。例如，當部分硅晶格彼此相對發生位移時，過度變形會在硅結構中造成滑移位錯。這種缺陷會降低器件的電氣性能。在一些情況下，工件甚至會在設備內部斷裂，這導致停工時間延長以及導致昂貴的清理費用。

發明內容

本發明提供了一種自適應傳熱方法和系統，用于使往來于多種工件(例如，在制造半導體器件、顯示器、發光二極管和光伏板期間采用的工件)均勻傳熱。這種自適應方法允許減少由工件的變形導致的傳熱變化。

根據工件的類型、處理條件和其他變量的不同，工件的變形會發生變化。這種變形難以預測并且會是隨機的。

提供的系統可以改變它們的構造以顧及每個處理的新工件的變形。另外，在傳熱期間可以連續或離散地進行調節。可以利用這種靈活性來提高傳熱均勻性，獲得均勻的溫度分布，減少變形，并且用于多種其他目的。在公開的實施方式中，系統可以包括用于測量工件的溫度分布和/或工件與系統的傳熱表面之間的間隙變化的傳感器。然后可以根據這些傳感器的響應來調節這些表面的位置和/或形狀。

在某些實施方式中，提供了一種傳熱系統，該傳熱系統用于提供往來于(to and from)顯示出變形的工件的基本上均勻的傳熱。傳熱系統可以包括第一和第二傳熱部分。第一傳熱部分可以具有第一面向工件表面和第成組的最小接觸面積支架，這些支架從所述第一面向工件表面延伸以支撐顯示出變形的工件。所述第一工件被支撐在所述第一面向工件表面上方的預定距離處。第二傳熱部分具有第二面向工件表面。第二面向工件表面可相對于第一面向工件表面運動以提供均勻的傳熱。在顯示出變形的工件與第一面向工件表面之間以及在顯示出變形的工件與第二面向工件表面之間提供均勻的傳熱。均勻的傳熱有助于在顯示出變形的工件的整個面積上維持基本上均勻的溫度分布。

在某些實施方式中，第二面向工件表面可相對于第一面向工件表面移動以便與顯示出變形的工件的非平面形狀共形。第二面向工件表面可以在加熱或冷卻期間相對于第一面向工件表面運動，直到第二面向工件表面與顯示出變形的工件之間的平均間隙和在第一面向工件表面與顯示出變形的工件之間的平均間隙基本上相同。