[发明专利]具有主动温度控制的沉积处理系统及相关方法

说明书

本技术的几个示例涉及在制造材料或薄膜期间主动控制腔室中的衬底的温度。在一些示例中，该方法可以包括冷却或加热衬底以使其温度在目标范围内，在衬底的表面上沉积材料，以及在沉积材料的同时控制衬底的温度。在一些示例中，控制衬底的温度可以包括通过在衬底上引导流体而从衬底去除热能以在整个沉积过程中将衬底的温度保持在目标范围内。

技术领域

本公开涉及具有主动温度控制的沉积处理系统，并且更具体地涉及利用腔室部件和相关系统的主动温度控制来管理沉积材料的热应力。

背景技术

适用于在多种表面上沉积材料的处理腔室在本领域中是众所周知的。在一特定例子中，处理腔室用于半导体处理系统中。半导体处理系统的处理腔室可以包括，例如静电吸盘(ESC)，腔室屏蔽，喷头以及用于形成半导体材料(例如薄膜)的类似位置的腔室部件。在操作过程中，单个部件可能会暴露于由腐蚀性等离子体条件导致的极端环境中并受到其侵蚀。耐腐蚀涂层通常用于保护暴露在这种条件下的腔室部件。在操作过程中产生的高温以及例如ESC和沉积在其上的薄膜之间的热膨胀系数(CTE)失配，导致轻微的变形。例如，在薄膜涂层的制备过程中，材料沉积在ESC上，并且与沉积的材料相关的热能可以迅速加热ESC和其他腔室部件。考虑到每个腔室部件的热质量不同，与沉积材料相关的热能会在腔室内产生CTE失配，从而导致翘曲和变形。

图1A和1B是根据现有技术的腔室部件20(例如，固定衬底或ESC)和工件30(例如，半导体材料，绝缘材料，薄膜等)的示意性截面图，并且旨在说明CTE失配的影响。图1A示出了翘曲成凹形之后的部件20和工件30，图1B示出了翘曲成凸形之后的部件20和工件30。更具体地，图1A和1B示出了由部件20呈现的凹形或凸形形状可导致缺陷，该缺陷可随后转移(translated)到形成在其上的工件30。

传统上用来减轻CTE失配问题的一种方法是用热涂层(例如，等离子喷涂)覆盖腔室部件，以保护它们免受处理腔室恶劣环境的影响。然而，随着时间的流逝，热涂层本身仍可能遭受CTE失配(和/或热不均匀)的影响，并可能导致由于薄膜的变形，分层，和污染而导致的颗粒的产生以及产量降低。由于半导体几何尺寸的变得更小的持续需求，颗粒产生(和污染)的问题已成为越来越普遍的问题。因此，需要其他方法来限制腔室内部件的CTE失配。

附图的简要说明

图1A和1B是根据现有技术的沉积处理系统的腔室部件的示意性剖视图。

图2是根据本技术的示例的半导体系统的示意图。

图3是示出根据本技术的示例的过程的流程图。

图4是示出根据本技术的示例的示例的仿真的图。

具体实施方式

在以下描述中，讨论了许多具体细节以提供对于本技术的示例的透彻且可实施的描述。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下实施本公开。在其他情况下，未示出或未详细描述通常与半导体器件相关联的众所周知的结构或操作，以避免混淆本技术的其他方面。通常，应当理解，除了本文公开的那些特定示例之外，多种其他装置，系统，和方法也可以在本技术的范围内。

如上所述，需要控制沉积处理系统内的部件的CTE失配。因此，根据本技术的系统的几个示例包括用于向腔室内的部件或衬底(例如，固定衬底或可移动衬底)供应热能或从腔室内的部件或衬底去除热能的加热/冷却机制。基于对衬底进行的温度测量，以及对腔室和/或材料的沉积的温度测量，该机制可以用于调节衬底的温度以保持在目标范围内。在一些示例中，该机制还可以用于调节衬底的温度以接近材料的沉积温度。在这些示例的每一个中，可以控制衬底的CTE以及衬底与其他腔室部件(例如，薄膜)之间的CTE差异。这样，本技术提供了通过例如减少薄膜的变形和污染来增加材料的产量的能力。