[发明专利]快速衬底支撑件温度控制

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及半导体的处理，并且更特定地涉及用于控制衬底支撑件的温度的设备。

背景技术

随着半导体组件的关键尺寸(critical dimension)持续缩减，对于能够在窄的制程范围(process window)内均匀处理半导体衬底的半导体制程设备的需求也随之增加。举例来说，在许多例如蚀刻、沉积或其类似者的制程过程中，在制程过程中的衬底温度对于制程控制(例如蚀刻衬底到一适当深度或尺寸)是关键因素。

在半导体制程腔室中，可以通过温度控制设备以控制或维持衬底的温度。该设备可以例如包括有能量交换系统，其中能量交换介质循环通过衬底支撑件。通过使用此系统，衬底支撑件可以被冷却和/或加热到期望温度。

不幸的，由于能量交换系统的温度的缓慢升温和降温的时间，在单个制程步骤过程中改变衬底的温度不是可行的。此外，由于上述的缓慢升温和降温时间，所以在制程步骤之间改变温度也是耗费时间的。

因此，在本领域中需要一种能够将衬底更快速地冷却或加热到期望温度的设备。

发明内容

本发明提供用于控制衬底支撑件的温度的方法和设备。在部分实施例中，用于控制衬底支撑件的温度的设备包括：第一热传递回路和第二热传递回路。第一热传递回路具有第一浴槽，并且第一浴槽具有处于第一温度的第一热传递流体。第二热传递回路具有第二浴槽，并且第二浴槽具有处于第二温度的第二热传递流体。第一温度可以与第二温度相同或不同。可以提供第一和第二流量控制器，以各别将第一和第二热传递流体提供到衬底支撑件。一个或多个回流管路可以将衬底支撑件的一个或多个出口耦接到第一和第二浴槽，来将第一和第二热传递流体回流到第一和第二浴槽。通过将第一和第二热传递流体混合或是通过将第一和第二热传递流体以足够持续时间的流动脉冲而供应到衬底支撑件，以提供衬底温度控制所需的热传递，第一和第二流量控制器可以控制衬底支撑件的温度。

在部分实施例中，第一和第二热传递流体在进入衬底支撑件之前可以先混合。或者，在部分实施例中，第一和第二热传递流体在进入衬底支撑件之前不混合。第一和第二热传递流体可以经由耦接到一个或多个回流管路的一个或多个出口而离开衬底支撑件。在部分实施例中，第一和第二热传递流体可以通过耦接到回流管路的出口而离开衬底支撑件，该回流管路进一步耦接到第一和第二浴槽。或者，在部分实施例中，第一热传递流体可以通过耦接到第一回流管路的第一出口而离开衬底支撑件并且第二热传递流体可以通过耦接到第二回流管路的第二出口而离开衬底支撑件，其中第一回流管路可以耦接到第一浴槽并且第二回流管路可以耦接到第二浴槽。

在本发明的其它实施态样中，提供一种用于控制衬底支撑件的温度的方法。在部分实施例中，用于控制衬底支撑件的温度的方法包括：将具有第一温度的第一热传递流体由第一浴槽流动到该衬底支撑件；以及将具有第二温度的第二热传递流体由第二浴槽流动到该衬底支撑件。第一温度和第二温度可以为相同或不同。第一和第二热传递流体可以接着回流到第一和第二浴槽。

附图说明

为让本发明的上述特征更明显易懂，可以配合参考实施例说明，其部分如附图所示。然而，须注意的是，附图仅示出了本发明的特定实施例，因此并非用以限定本发明的精神与范围，因为本发明可以容去其他等效实施例。

图1描绘了具有根据本发明的部分实施例的热传递设备的制程腔室。

图2描绘了根据本发明的部分实施例的热传递设备。

图3描绘了根据本发明的部分实施例的热传递设备。

图4描绘了根据本发明的部分实施例的用于控制衬底支撑件温度的方法。

图5描绘了根据本发明的部分实施例的热传递设备。

为便于了解，在可能的情况下，相同的附图标记用来表示对于附图共有的相同组件。可以预料到某一实施例采用的组件不需特别详述而可以应用到其它实施例中。

具体实施方式

本发明的实施例提供用于控制衬底支撑件(以及支撑于其上的衬底)的温度的设备和方法。相较于传统的方法和设备，本发明的设备和方法可以有利地促进衬底支撑件的快速温度控制。本发明的设备和方法可以改善衬底的处理。在部分实施例中，本发明的设备和方法可以用于衬底处理系统的制程腔室中，例如蚀刻腔室、反应性离子蚀刻(RIE)腔室、化学气相沉积(CVD)腔室、等离子体辅助CVD(PECVD)腔室、物理气相沉积(PVD)腔室或热处理腔室等。本发明一般可以用于期望快速衬底温度控制的应用中。