晶圆支撑件、半导体处理系统及其方法与流程

1.本揭露为关于一种晶圆支撑件、半导体处理系统及其方法，特别是关于一种用于加热半导体晶圆的晶圆支撑件、半导体处理系统及其方法。


背景技术：

2.计算能力的持续需求一直在增加，包括智能电话、平板计算机、台式计算机、膝上型计算机和许多其他类型的电子设备在内的电子设备。集成电路为这些电子设备提供计算能力。一种增加集成电路中计算能力的方式，是增加半导体基板的给定面积，其可包括的晶体管和其他集成电路特征的数量。
3.为了继续减小集成电路中特征的大小，实施了各种薄膜沉积技术。这些技术可形成非常薄的膜。然而，薄膜沉积技术在确保正确形成薄膜态样亦面临严重的困难。


技术实现要素：

4.于本揭露的一实施态样，一种晶圆支撑件。晶圆支撑件包括顶表面、多个加热元件的阵列、多个温度感测器的阵列、多个第一电连接器及多个第二电连接器。顶表面被配置为支撑半导体晶圆。多个加热元件的阵列定位在顶表面下方并且被配置为输出热量。多个温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第一温度感测器，相应第一温度感测器被配置为生成多个第一感测器信号。多个第一电连接器耦合至这些加热元件并且被配置为能够选择性地控制每个加热元件。多个第二电连接器，耦合至相应第一温度感测器。
5.于本揭露的另一实施态样，一种半导体处理系统，包括半导体处理腔室、晶圆支撑件及控制系统。晶圆支撑件定位在半导体处理腔室中并且被配置为支撑半导体晶圆，且晶圆支撑件包括多个加热元件的阵列及多个温度感测器的阵列。每个加热元件被配置为当半导体晶圆定位在晶圆支撑件上时加热半导体晶圆。多个温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第一温度感测器，相应第一温度感测器被配置为生成多个第一感测器信号。控制系统通讯地耦合至这些加热元件和相应第一温度感测器，并且被配置为至少部分地回应这些第一感测器信号而选择性地操作每个加热元件。
6.于本揭露的一个实施态样，一种半导体处理方法，包括用定位在半导体处理腔室内的晶圆支撑件支撑半导体晶圆。在半导体处理腔室内对晶圆执行半导体处理。在半导体处理期间用定位在晶圆支撑件内的多个加热元件加热半导体晶圆。使用定位在晶圆支撑件内的相应第一温度感测器生成每个加热元件的多个第一感测器信号。回应这些第一感测器信号，利用控制系统选择性地控制这些加热元件。
附图说明
7.当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本揭露的各方面。应理解，根据行业中的惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意地增加或减小。
8.图1是根据一个实施方式的半导体处理系统的图示；
9.图2a是根据一个实施方式的晶圆支撑件的剖视图；
10.图2b是根据一个实施方式的晶圆支撑件的俯视图；
11.图2c是根据一个实施方式的晶圆支撑件的剖视图；
12.图3a是根据一个实施方式的加热元件的剖视图；
13.图3b是根据一个实施方式的加热元件的俯视图；
14.图4a是根据一个实施方式的晶圆的俯视图；
15.图4b是根据一个实施方式的晶圆的剖视图；
16.图4c是根据一个实施方式的晶圆支撑件的俯视图；
17.图5a是根据一个实施方式的在第一薄膜沉积制程之后的晶圆的剖视图；
18.图5b是根据一个实施方式的晶圆支撑件的剖视图，图示了在第二沉积制程期间选择性地激活加热元件；
19.图5c是根据一个实施方式的在第二薄膜沉积制程之后的晶圆的剖视图；
20.图6a是根据一个实施方式的晶圆支撑件的剖视图；
21.图6b是根据一个实施方式的晶圆支撑件的剖视图；
22.图7是用于执行半导体处理的方法700的流程图。
23.【符号说明】
24.100:半导体处理系统
25.102:半导体处理腔室
26.104:晶圆
27.106:半导体处理设备
28.108:晶圆支撑件
29.110:控制系统
30.112:加热元件
31.114:温度感测器
32.114a:顶部温度感测器
33.114b:底部温度感测器
34.116:电连接
35.118:电连接器
36.120:电连接器
37.122:顶表面
38.124:顶表面
39.125:底表面
40.127a:顶部热电偶
41.127b:底部热电偶
42.129:顶表面
43.130:加热线圈
44.131:陶瓷材料
45.133:铜焊盘
46.134:焊盘部位
47.135:铝层
48.136:群组
49.137:阻挡层
50.139:钝化层
51.140:第一薄膜
52.141:沟槽/孔
53.142:第一群组
54.143:挤出物
55.144:第二群组
56.146:第三群组
57.148:第二薄膜
58.149:顶表面
59.150:夹具
60.700:方法
61.702:步骤
62.704:步骤
63.706:步骤
64.708:步骤
65.710:步骤
具体实施方式
66.在以下描述中，针对集成电路晶粒内的各种层和结构描述了许多厚度和材料。对于各种实施方式，以举例方式给出了特定的尺寸和材料。根据本揭露内容，本领域的技术人员将认识到，在许多情况下，在不背离本揭露的范畴的情况下可以使用其他尺寸和材料。
67.以下揭示内容提供了用于实施所描述的标的的不同特征的许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件和布置的特定实例以简化本描述。当然，这些实例仅为实例，并且并非意欲进行限制。例如，在下面的描述中在第二特征上方或之上形成第一特征可包括其中第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施方式，并且亦可包括在第一特征与第二特征之间形成额外特征，使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施方式。此外，本揭露可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所论述的各种实施方式和/或配置之间的关系。
68.此外，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“在
……
下方”、“在
……
下面”、“下部”、“上方”、“上部”等来简化描述，以描述如图中所示的一个元件或特征与另外一个或多个元件或特征的关系。除了在图中描述的取向之外，空间相对术语亦意欲涵盖设备在使用或操作中的不同取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文所使用的空间相对描述语可同样被相应地解释。
69.在以下描述中，阐述了某些特定细节以便提供对本揭露的各种实施方式的透彻理解。然而，本领域技艺人士应理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践本揭露。在其他
情况下，未详细描述与电子部件和制造技术相关联的众所周知的结构，以避免不必要地模糊本揭露的实施方式的描述。
70.除非上下文另外要求，否则在以下整个说明书和权利要求书中，词语“包括”及其变体(诸如“包含”和“含有”)应以开放的、包容性的意义来解释，即解释为“包括但不限于”。
71.诸如第一、第二和第三的序数的使用不一定暗示排名的次序意义，而是仅可在动作或结构的多个实例之间进行区分。
72.在整个说明书中，对“一个实施方式”或“一实施方式”的提及意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一实施方式中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一实施方式中”或“在一实施方式中”不一定都指同一实施方式。此外，在一个或多个实施方式中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。
73.如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，除非内容另外明确指出，否则单数形式的“一”和“该”包括多个指示物。亦应注意，除非内容清楚地另外指出，否则术语“或”通常以包括“和/或”的意义采用。
74.本揭露的实施方式提供了优于传统半导体处理系统的许多益处。本揭露的实施方式提供了一种具有可选择性操作的加热元件的阵列的晶圆支撑件。可操作这些加热元件，以在由晶圆支撑件支撑的晶圆的表面上提供均匀的温度分布。均匀的温度分布可对应于该表面的具有实质上相同的温度的所有区域。或者，加热元件可经操作以比其他区域更多地加热晶圆的选定区域。如此做的结果是可以更可靠地执行半导体处理并获得更好的结果。薄膜可具有均匀的厚度。另外，可以将晶圆的焊盘部位选择性地脱气，以防止损坏晶圆。可选择性操作的加热元件亦可产生许多其他益处。
75.图1是根据一个实施方式的半导体处理系统100的方块图。半导体处理系统100包括用于在晶圆104上执行一个或多个半导体处理的半导体处理腔室102。半导体处理系统100包括半导体处理设备106、晶圆支撑件108和控制系统110。半导体处理系统100的部件协作以在晶圆104上执行半导体处理并确保半导体处理成功。
76.在一实施方式中，晶圆104是半导体晶圆。通常，半导体晶圆在制造期间经历大量的处理。这些处理可包括薄膜沉积、光阻剂图案化、蚀刻制程、掺杂剂注入制程、退火制程以及其他类型的制程。在所有处理步骤完成之后，将晶圆104切成多个单独的集成电路。
77.另外，在许多半导体处理期间加热晶圆104是有益的。例如，许多薄膜沉积制程受益于在薄膜沉积期间升高晶圆的温度。晶圆的升高的温度可促进沉积。对于许多薄膜沉积制程而言，当晶圆104处于较高温度而不是较低温度时，沉积速率更快。换言之，在沉积期间，当晶圆104被加热到较高温度时，薄膜更快地积聚。在一些情况下，如此做是因为沉积材料更容易与晶圆104的暴露的沉积表面结合或反应。另外，已经沉积在晶圆104上的材料可以更容易地与额外的沉积材料反应或结合。
78.晶圆支撑件108被配置用于支撑晶圆104。例如，晶圆支撑件108可包括平坦且圆形的顶表面，使得圆形晶圆104可被定位并支撑在该顶表面上。如将在下面更详细阐述的，晶圆支撑件108亦可包括用于将晶圆104牢固地保持在适当位置的一个或多个机构。
79.晶圆支撑件108包括多个加热元件112。加热元件112产生热量。由加热元件112产生的热量可加热晶圆支撑件108的顶表面。定位在晶圆支撑件108上的晶圆104从晶圆支撑件108接收热量。因此，在半导体处理期间，加热元件112将热量施加至晶圆104。例如，加热
元件112可在薄膜沉积制程期间加热晶圆104。或者，加热元件112可在其他半导体处理期间加热晶圆104。
80.在一实施方式中，加热元件112的阵列被分布以促进晶圆104的均匀加热。加热元件112被分布为使得当晶圆104定位在晶圆支撑件108上时，晶圆104的底表面的每个区域直接定位在加热元件112中的一个加热元件上方。整个晶圆支撑件108中大量加热元件112的分布，可帮助确保晶圆104的所有区域被均匀地加热。此可以帮助确保在半导体处理期间晶圆104的温度在晶圆104的所有区域中都是均匀的。若晶圆104的温度在晶圆104的顶表面上实质上是均匀的，则在许多情况下，将更可能适当地完成半导体处理。
81.在半导体处理期间加热晶圆的一种可能方式，是使晶圆支撑件具有缠绕在晶圆支撑件的顶表面下方的单个大加热器线圈。然而，该方法的一个问题是，它通常导致晶圆的整个表面上的不均匀温度。此是因为晶圆支撑件的中心部分通常被加热到比晶圆支撑件的外围部分更高的温度。此继而导致晶圆的顶表面的中心区域具有比晶圆的外围区域更高的温度。晶圆表面上不均匀的温度分布导致了半导体处理的失败。例如，若在薄膜沉积制程期间晶圆的顶表面的中心部分比晶圆的外围部分更热，则薄膜可能在中心区域处比在外围区域处更厚。此可导致具有不匹配的特征和效能的集成电路，或者甚至集成电路根本不起作用。
82.半导体处理系统100通过提供加热元件112的阵列克服了此点。因为晶圆支撑件108包括均匀地分布在晶圆支撑件108的顶表面下方的大量加热元件112，所以加热元件112可均匀地加热晶圆104。因此，晶圆104的顶表面可在中心区域和外围区域处具有实质上均匀的温度。在薄膜沉积制程的实例中，此导致薄膜具有均匀的厚度和其他物理特性。
83.在一实施方式中，加热元件112通过一个或多个电连接116连接至控制系统110。控制系统110控制加热元件112的功能。具体地，控制系统110可启用或停用加热元件112。启用加热元件112将使加热元件112产生热量。停用加热元件112将使加热元件停止产生热量。此外，控制系统110可控制加热元件112产生多少热量。因此，控制系统110可通过使加热元件112增加或减少热量输出来升高或降低晶圆104的温度。
84.尽管未在图1中图示，但是在一实施方式中，控制系统110可包括一个或多个电源。电源可以向加热元件112供应电力，以使加热元件112能够产生热量。或者，控制系统110连接至电源，该电源连接至加热元件112。在此种情况下，控制系统110通过控制电源至加热元件112的输出来控制加热元件112。
85.在一实施方式中，加热元件112是电加热元件。电加热元件112可包括电导体或电阻器。加热元件112通过使电流流过电导体或电阻器来产生热量。加热元件112可各自包括相应的导电线圈。加热元件通过使电流流过导电线圈来产生热量。在不脱离本揭露的范畴的情况下，可利用其他类型的加热元件112。
86.在一实施方式中，控制系统110被配置为选择性地控制每个加热元件112。在此种情况下，控制系统110可选择性地启用每个单独的加热元件112。因此，控制系统110能够启用一些加热元件112而不启用其他加热元件112。在一些情况下，有益的是比其他区域更多地加热晶圆104的一些区域。晶圆支撑件108和控制系统110使得晶圆104的不同区域能够选择性加热。
87.在一实施方式中，控制系统110被配置为选择性地控制每个加热元件112产生多少热量。控制系统110选择性地使一些加热元件112产生比其他加热元件112更多的热量。在一
实施例中，晶圆104的外围区域可趋向于比晶圆104的中心区域耗散更多的热量。因此，为了确保晶圆104的均匀温度，控制系统110可控制外围加热元件112产生比中央加热元件112更多的热量，以解决晶圆104的外围区域处的较大散热量。电连接器116可包括能够选择性加热各个加热元件112的大量电连接器。
88.在一实施方式中，温度感测器114被配置为感测加热元件112的温度。温度感测器114可设置为与加热元件112热接触。热接触使得温度感测器114能够感测加热元件112的温度。或者，温度感测器114可被设置于邻近加热元件112，但不与这些加热元件热接触。
89.在一实施方式中，温度感测器114通过多个电连接器118电连接至控制系统110。温度感测器114可生成指示加热元件112、晶圆支撑件108及/或晶圆104的温度的感测器信号。温度感测器114可将感测器信号传递到控制系统110。每个温度感测器114可将单独的感测器信号提供给控制系统110。来自单独的温度感测器114的感测器信号指示该温度感测器114的位置处或附近的温度。
90.在一实施方式中，控制系统110可回应来自温度感测器114的感测器信号来控制加热元件112。控制系统110可回应来自温度感测器114的感测器信号而选择性地启用或停用各个加热元件112。控制系统110可回应来自温度感测器114的感测器信号，以调节各个加热元件112的热量输出。
91.在一实施方式中，晶圆支撑件108包括用于每个加热元件112的相应温度感测器114。因此，对于每个加热元件112，相应的温度感测器114生成指示该加热元件112的温度或与该加热元件112相邻的区域中的温度的感测器信号。在此种情况下，控制系统110接收针对每个单独加热元件112的感测器信号。随后，控制系统110可回应相应的感测器信号来调节各个加热元件112的热量输出，以便产生或维持晶圆104的选定热特性。
92.在一实施方式中，每个加热元件112的相应温度感测器114在加热元件112上方的区域处感测晶圆104的温度。因此，对于每个加热元件112，相应的温度感测器114生成指示在加热元件112上方的区域处的晶圆104的温度的感测器信号。控制系统110接收每个单独加热元件112的感测器信号。随后，控制系统110可回应相应的感测器信号来调节各个加热元件112的热量输出，以便产生或维持晶圆104的选定热特性。
93.在一实施方式中，晶圆支撑件112包括针的每个加热元件112的两个相应的温度感测器114。这些相应温度感测器114中的第一温度感测器感测加热元件112的温度。这些相应温度感测器114中的第二温度感测器感测在加热元件112上方的区域处的晶圆104的温度。
94.半导体处理系统100包括半导体处理设备106。半导体处理设备106辅助执行半导体处理。半导体处理设备106可包括辅助薄膜沉积制程、蚀刻制程、离子注入制程、退火制程、光刻制程和其他类型的制程的设备。半导体处理设备106可包括用于在半导体处理腔室102内产生电浆的部件。半导体处理设备106中的一些半导体处理设备可完全位于半导体处理腔室102内。半导体处理设备106中的一些半导体处理设备可部分地位于半导体处理腔室102内，并且部分地位于半导体处理腔室102的外部。半导体处理设备106中的一些半导体处理设备可完全位于半导体处理腔室102的外部。
95.半导体处理设备106可包括用于管理半导体处理腔室102内的气体或流量的设备。处理设备可包括用于将气体或流体引入半导体处理腔室102、用于从半导体处理腔室去除气体或流体，以及用于监测和控制半导体处理腔室102内的气体的流量、存在或组成的部
件。半导体处理设备106可包括用于保持半导体处理腔室102内的选定压力的设备。
96.半导体处理设备106可包括用于产生电场、电压、磁场、电信号或其他类型的电效应的电气部件。因此，半导体处理设备106可包括电极、导线、射频电源、发射器、接收器，或可在半导体处理中利用的其他类型的电气设备。
97.在一实施方式中，控制系统110通过一个或多个电连接器120通讯地耦合至半导体处理设备106。控制系统110可通过控制半导体处理设备106来控制半导体处理。控制系统110可回应于来自温度感测器114的感测器信号来调节半导体处理设备106的操作。例如，在一些情况下，可为有益的是基于晶圆104的温度来调节进入沉积腔室的沉积材料或其他流体的流量。在其他情况下，可为有益的是，基于晶圆104中的温度来调节半导体处理腔室102内的电浆产生的参数。控制系统110可回应于来自温度感测器114的感测器信号进行这些调节。
98.在一实施方式中，控制系统110可回应由温度感测器114提供的感测器信号，使半导体处理设备106完全停止半导体处理。为了避免对半导体晶圆104的严重损坏，在一些情况下，控制系统110可确定最佳的动作方案是完全停止半导体处理，直到可进行其他调节或修理为止。
99.在一实施方式中，控制系统110可包括在半导体处理腔室102外部的部分、在半导体处理腔室102内部的部分，和/或在云端内执行的部分。因此，控制系统110可在多个位置中分布有各种处理、记忆和数据传输资源。控制系统110亦可在云端中包括虚拟记忆、处理和数据传输资源。
100.在一实施方式中，控制系统110可包括基于机器学习的分析模型。可训练该基于机器学习的分析模型，以回应来自温度感测器114的感测器信号选择性地操作各个加热元件112。可训练该基于机器学习的分析模型，以基于感测器信号控制或调节半导体处理参数。
101.图2a是根据一个实施方式的晶圆支撑件108的剖视图。晶圆支撑件108包括顶表面122。在半导体处理期间，晶圆104(在图2a中未图示)位于晶圆支撑件108的顶表面122上。晶圆支撑件108包括加热元件112的阵列。每个加热元件112产生热量。加热元件112可以实质上如图1所描述的态样产生热量。如图1所描述的，加热元件112可通过电连接器116(在图2a中未图示)连接至控制系统110。
102.在半导体处理期间，加热元件112产生热量。加热元件112产生的热量经由晶圆支撑件108的顶表面122加热晶圆104。加热元件112可经操作以在晶圆104的整个沉积表面上建立或维持均匀的温度。加热元件112可经操作以在晶圆104的整个表面上建立选定的温度分布。
103.在一实施方式中，每个加热元件112包括顶部温度感测器114a和底部温度感测器114b。每个加热元件112中的顶部温度感测器114a感测晶圆104的温度。每个加热元件112中的底部温度感测器114b感测加热元件112的温度。
104.在一实施方式中，顶部温度感测器114a位于晶圆支撑件108的顶表面122处。在此种情况下，顶部温度感测器114a感测晶圆104的底表面的温度。当晶圆104被放置在晶圆支撑件108上时，晶圆104的底表面与晶圆支撑件108的顶表面122接触。顶部温度感测器114a的该部分可以与晶圆104的底表面直接接触。
105.在一实施方式中，顶部温度感测器114a在顶部温度感测器114a正上方的晶圆104
的底表面，产生指示温度的感测器信号。晶圆的顶表面的温度可以从晶圆的底表面的温度推测。在实践中，在晶圆104的底表面与晶圆104的顶表面之间将存在温度梯度。因为晶圆104的底表面更靠近加热元件112，所以底表面可具有比晶圆的顶表面稍高的温度。控制系统110可基于晶圆104的底表面的温度来估计晶圆104的顶表面的温度。
106.在一实施方式中，每个加热元件112的顶部温度感测器114a定位为略低于晶圆支撑件108的顶表面112。在此种情况下，晶圆支撑件108可包括在加热元件112的顶部上的材料层。该材料层可包含导热材料，以将热量从加热元件112分配到晶圆104。
107.在一实施方式中，加热元件112具有厚度t。在一个实例中，厚度t介于3cm与8cm之间。在不脱离本揭露的范畴的情况下，加热元件112可具有其他厚度t。
108.图2b是根据一个实施方式的图2a的晶圆支撑件108的俯视图。图2b的视图图示了在顶表面122处暴露的顶部温度感测器114a。然而，在一些实施方式中，顶部温度感测器114a未在顶表面122处暴露。相反，顶部温度感测器114a可设置于略低于晶圆支撑件108的顶表面122。在此种情况下，顶部温度感测器114a将为在晶圆支撑件108的顶表面122处不可见的。
109.在一实施方式中，晶圆支撑件108的顶表面122是圆形的。晶圆支撑件108的顶表面122为直径d。直径d经选择以支撑具有选定大小的圆形晶圆104。在一实施方式中，直径d经选择为与将由晶圆支撑件108支撑的晶圆104相同的直径。在一个实例中，晶圆支撑件108被配置为支撑直径为300mm的晶圆。在此种情况下，晶圆支撑件108具有为300mm的直径。或者，直径d可以略大于预期被支撑在晶圆支撑件108上的最大晶圆104的直径。
110.图2b图示了具有圆形顶表面的加热元件112的分布。结合图2a的视图，加热元件112具有圆柱形状。然而，在替代实施方式中，在不脱离本揭露的范畴的情况下，加热元件112可具有除了圆形以外的顶表面和除圆柱形以外的整体形状。此外，晶圆支撑件108包含设置在加热元件112之间的材料，使得晶圆支撑件108是基本上实心的并且没有气隙。然而，在其他实施方式中，晶圆支撑件108可包括间隙或空隙。
111.图2c是根据一个实施方式的晶圆支撑件108的剖视图，其中晶圆104定位在该晶圆支撑件上。晶圆104包括顶表面124和底表面125。晶圆104的底表面与晶圆支撑件108的顶表面122直接接触。晶圆104的顶表面124亦可称为沉积表面。此是因为薄膜沉积制程将在晶圆104的顶表面124上沉积薄膜。尽管顶表面124在图2c中图示为基本上平坦的，但是在实践中，顶表面124可包括根据晶圆104的薄膜的图案的表面特征，诸如突起和凹陷。
112.图3a是根据一个实施方式的加热元件112的剖视图。图3a的加热元件112是可以在图1至图2c的晶圆支撑件108中利用的加热元件类型的一个实例。加热元件112产生热量，以便在半导体处理期间加热晶圆104。
113.在一实施方式中，加热元件112包括加热线圈130。当电流穿过加热线圈130时，加热元件112产生热量。加热线圈130可包含例如铜、钨的导电材料，或者当电流穿过加热线圈130时能产热的其他导电材料。加热线圈130亦可包括电阻器。加热线圈130可包覆有绝缘材料。根据本揭露，本领域技艺人士将认识到，在不脱离本揭露的范畴的情况下，可以将许多配置和材料用于加热线圈130。
114.在一实施方式中，加热线圈130连接至两个电连接器116。两个电连接器116可耦合到控制系统110(参见图1)或耦合至由控制系统110控制的电源。控制系统110可经由两个电
连接器116将电流选择性地传递到加热线圈130。特别地，可以在电连接器116之间施加电压，以将电流传递至加热线圈130。
115.在一实施方式中，每个加热线圈130可以由控制系统110选择性地控制，如先前关于图1所述。因此，每个加热元件112可包括耦合至控制系统110的两个或更多个电连接器116。随后，控制系统110可以经由电连接器116选择性地启用、停用或调节穿过加热线圈130的电流。
116.在一实施方式中，加热元件112包括顶部热电偶127a和底部热电偶127b。顶部热电偶127a和底部热电偶127b是图1的加热元件114或图1至图2c的顶部加热元件114a和底部加热元件114b的实例。因此，顶部热电偶127a和底部热电偶127b是温度感测器。
117.在一实施方式中，顶部热电偶127a被配置为在加热元件112正上方的区域中产生指示晶圆104的温度的感测器信号。顶部热电偶127a可通过在两条引线之间产生电压而以标准热电偶方式起作用。根据众所周知的关系，该电压表示两条引线附近的温度。顶部热电偶127a的两条引线可定位在加热元件112的顶表面129处。根据各种实施方式中的晶圆支撑件108的特定结构，加热元件112的顶表面129可以对应于或可以不对应于晶圆支撑件108的顶表面122。或者，顶部热电偶127a的两条引线可设置于略低于加热元件112的顶表面129。
118.在一实施方式中，底部热电偶127b经定位以感测加热线圈130附近的温度。底部热电偶127b以与顶部热电偶127a相同的方式作用。底部热电偶127b在两条引线之间产生电压。电压表示两条引线附近的温度。底部热电偶127b的两条引线可设置在加热线圈130内，但不与加热线圈130接触。底部热电偶127b生成指示加热线圈130的温度的感测器信号。
119.在一实施方式中，顶部和底部热电偶127b通过电连接器118连接至控制系统110。尽管仅图示了单个电连接器118连接顶部热电偶127a和底部热电偶127b中的每一者，但是在实践中，对于顶部热电偶127a和底部热电偶127b中的每一者可以有两个电连接器118。控制系统110可回应于来自顶部热电偶127a和底部热电偶127b的感测器信号来调节加热线圈130的功能。
120.在一实施方式中，加热元件112包括覆盖加热线圈130、顶部热电偶127a和底部热电偶127b的陶瓷材料131。陶瓷材料131经选择以将热量从加热器线圈130传导至晶圆104。陶瓷材料131可构成加热元件112的体积的大部分。陶瓷材料131可经定位以防止加热器线圈130的不同区域之间的电短路。陶瓷材料131亦可被定位为防止热电偶127a、127b与加热器线圈131之间的电短路。
121.图3b是根据一个实施方式的图3a的加热元件112的俯视图。在图3b的实施方式中，加热元件112具有基本上圆形的顶表面129。因此，图3a、图3b的加热元件112可具有基本上圆柱形的形状。然而，在不脱离本揭露的范畴的情况下，可以将其他形状用于图3a、图3b的加热元件112。
122.在图3b的视图中，顶部热电偶127a是在加热元件112的顶表面129处可见的。然而，在实践中，顶部热电偶127a可为不可见的，因为其可定位为低于顶表面129。在图3b的视图中，加热线圈130和电连接器116被以虚线图示，指示它们定位为低于加热元件112的顶表面129。底部热电偶127b是不可见的，因为在图3a、图3b的实例中，其定位在顶部热电偶127a的正下方。在不脱离本揭露的范畴的情况下，可以利用加热元件112的其他形状和配置。
123.图4a是根据一个实施方式的晶圆104的俯视图。晶圆104具有多个焊盘部位134。焊
盘部位134可对应于将从晶圆104切下的集成电路的连接焊盘。当封装集成电路时，引线接合部可耦合在焊盘与引线框架上的引线之间。在引线接合过程期间，焊盘部位可能由于焊接或其他接合过程而被加热。若晶圆104的这些层中的任何在焊盘部位134处的层中存在水分，则水分可能蒸发。蒸汽可能会从该层中喷出并损坏焊盘部位或引线接合部。
124.图4b是根据一个实施方式的晶圆104的焊盘部位134的剖视图。焊盘部位134包括铜焊盘133和钝化层139。钽或氮化钽阻挡层137定位在铜焊盘133上及钝化层139上。铝层135定位在阻挡层137上。钝化层139已经在铜焊盘133上方被蚀刻，从而形成沟槽或孔141。如上所述，若在焊盘部位134处的引线接合过程期间存在水分，则水分可能变成蒸气并在称为脱气的过程中喷出。蒸气的喷出可在层135中产生挤出物143。挤出物143是非期望的，并且可导致引线接合过程失败。关于图4b所示的材料和结构以非限制性实例的方式给出。在不脱离本揭露的范畴的情况下，可以将其他材料用于焊盘部位134。
125.图4c是根据一个实施方式的晶圆支撑件108的俯视图。晶圆支撑件108能够减少或防止脱气问题，并且避免如关于图4a、图4b所描述的一般产生挤出物143。特别地，在形成焊盘部位134期间，加热元件112的群组136可选择性地在比其他加热元件112更高的温度下操作。加热元件112的群组136对应于定位在图4a所示的焊盘部位134正下方的加热元件112。特别地，控制电路110可以选择性地控制在选定位置处的加热元件112的群组136，以加热到相对较高的温度。升高的温度导致存在的任何水分在沉积过程期间蒸发，从而在沉积过程之后没有水分保留。此有效地使焊盘部位134脱气。当在切割后的下一阶段执行引线接合时，焊盘部位134已经被脱气。结果是气体不会喷出而例如通过形成挤出物143损坏焊盘部位。
126.图5a是根据一个实施方式的在第一薄膜沉积制程之后的晶圆104的剖视图。第一薄膜140已经沉积在晶圆104上。由于薄膜140的沉积过程中的错误，或者由于设计，薄膜140会具有不均匀的厚度。特别地，薄膜在晶圆104的中心区域附近较厚，而在外围区域附近较薄。
127.图5b是根据一个实施方式的晶圆支撑件108的俯视图，该晶圆支撑件包括多个可选择性操作的加热元件112。控制系统110(参见图1)接收指示薄膜140的不均匀厚度的数据。随后，控制系统110在第二薄膜的沉积过程期间选择性地控制加热元件112的各个群组。特别地，在沉积第二薄膜期间，控制系统110选择性地控制加热元件112的第一群组142、加热元件112的第二群组144和加热元件112的第三群组146。
128.在一实施方式中，控制系统112控制加热元件112的第一群组142加热到第一温度。控制系统112控制加热元件112的第二群组144加热到大于第一温度的第二温度。控制系统112控制加热元件112的第三群组146加热到大于第二温度的第三温度。换言之，控制系统110在第二薄膜112的沉积过程期间控制加热元件，以在第一薄膜140最厚的彼等区域处产生较少的热量，并且在第一薄膜142最薄的彼等区域处产生较多的热量。第二薄膜在晶圆104最热的彼等区域处更快地沉积。结果是尽管第一薄膜的表面不平坦，但是第二薄膜具有实质上平坦的顶表面。
129.图5c是在第一薄膜140上沉积第二薄膜148之后，图5a的晶圆104的剖视图。尽管第一薄膜140的厚度不均匀，但是第二薄膜148具有实质上平坦的顶表面149。此可以通过在第二沉积过程期间选择性地控制加热元件112的群组或单独加热元件112的热量输出，而在不
进行单独的平坦化制程的情况下实现。
130.图6a图示了根据一个实施方式的支撑晶圆104的晶圆支撑件108。尽管在图6a中未图示，但是晶圆支撑件108可包括如关于图1至图5c所示和描述的多个加热元件112。晶圆支撑件108被配置为通过静电吸引来保持晶圆104。特别地，将在晶圆支撑件108的顶表面122与晶圆104的底表面125之间施加电压。在图6a的实例中，正电荷积聚在晶圆支架108的顶表面122处。负电荷积聚在晶圆104的底表面125处。结果是晶圆104的底表面125被吸引至晶圆支撑件108的顶表面122。静电吸引力将晶圆104牢固地保持在晶圆支撑件108的顶表面122上的适当位置。在替代实施方式中，负电荷可积聚在晶圆支撑件108的顶表面122处，而正电荷可积聚在晶圆104的底表面125处。
131.尽管在图6a中未绘示，但是晶圆支撑件108可在晶圆支撑件108的顶部处或附近包含导电材料层。一个或多个电连接器可耦合至导电材料层，使得可将电压施加至该导电材料层，以便在晶圆支撑件108的顶表面122上产生静电荷。晶圆支撑件108亦可在导电材料层的顶部上包括介电材料薄层。
132.保持晶圆104的静电力亦可抑制或防止半导体处理期间晶圆104的翘曲。在一些情况下，可能的是晶圆104的边缘倾向于向上翘曲。然而，静电力防止晶圆104的边缘翘曲或以其他方式变形。
133.图6b图示了根据一个实施方式的支撑晶圆104的晶圆支撑件108。晶圆支撑件108包括夹具150，这些夹具可被选择性地操作以在半导体处理期间将晶圆104夹持至晶圆支撑件108。夹具150可以被选择性地放置在适当位置以保持晶圆104，并且可被选择性地移除以释放晶圆104。如上所述，在半导体处理期间对晶圆104的夹持可帮助抑制或防止晶圆104的翘曲。尽管在图6b中未绘示，但是晶圆支撑件108可包括如图1至图5b所示和所描述的多个可选择性操作的加热元件112。
134.本揭露的实施方式提供了优于传统半导体处理系统的许多益处。本揭露的实施方式提供了一种具有可选择性操作的加热元件的阵列的晶圆支撑件。这些加热元件可经被操作以在由晶圆支撑件支撑的晶圆的表面上提供均匀的温度分布。加热元件可经操作以比其他区域更多地加热晶圆的选定区域。如此做的结果是可以更可靠地执行半导体处理并获得更好的结局。薄膜可具有均匀的厚度。可以选择性地对焊盘部位进行脱气，以防止损坏晶圆。可选择性操作的加热元件亦可产生许多其他益处。
135.图7是用于执行半导体处理的方法700的流程图。在702处，方法700包括用定位在半导体处理腔室内的晶圆支撑件支撑半导体晶圆。半导体晶圆的一个实例是图1的半导体晶圆104。晶圆支撑件的一个实例是图1的晶圆支撑件108。半导体处理腔室的一个实例是图1的半导体处理腔室102。在704处，方法700包括在半导体处理腔室内对半导体晶圆执行半导体处理。在706处，该方法包括在半导体处理期间用定位在晶圆支撑件内的多个加热元件加热半导体晶圆。加热元件的一个实例是图1的加热元件112。在708处，方法700包括使用定位在晶圆支撑件内的相应第一温度感测器生成每个加热元件的第一感测器信号。温度感测器的一个实例是图1的温度感测器114。在710处，方法700包括回应于第一感测器信号利用控制系统选择性地控制各个加热元件。控制系统的一个实例是图1的控制系统110。
136.在一实施方式中，晶圆支撑件包括顶表面，该顶表面被配置为支撑半导体晶圆；以及加热元件阵列，该加热元件阵列定位在该顶表面下方并且被配置为输出热量。晶圆支撑
件包括温度感测器阵列，该温度感测器阵列包括针对每个加热元件的相应第一温度感测器，该相应第一温度感测器被配置为生成第一感测器信号。晶圆支撑件包括多个第一电连接器，该多个第一电连接器耦合至加热元件并且被配置为使得能够选择性地控制各个加热元件。晶圆支撑件包括多个第二电连接器，该多个第二电连接器耦合到第一温度感测器。
137.在一实施方式中，半导体处理系统包括半导体处理腔室和晶圆支撑件，该晶圆支撑件定位在该半导体处理腔室中并且被配置为支撑半导体晶圆。晶圆支撑件包括加热元件阵列，这些加热元件各自被配置为当半导体晶圆定位在晶圆支撑件上时加热该半导体晶圆。晶圆支撑件包括温度感测器阵列，该温度感测器阵列包括针对每个加热元件的相应第一温度感测器，该相应第一温度感测器被配置为生成第一感测器信号。半导体处理系统包括控制系统，该控制系统通讯地耦合至加热元件和第一温度感测器，并且被配置为至少部分地回应于这些第一感测器信号而选择性地操作各个加热元件。
138.在一实施方式中，一种方法包括利用定位在半导体处理腔室内的晶圆支撑件来支撑半导体晶圆；在该半导体处理腔室内对该半导体晶圆执行半导体处理；以及在半导体处理期间用定位在该晶圆支撑件内的多个加热元件加热该半导体晶圆。该方法包括：利用定位在该晶圆支撑件内的相应第一温度感测器生成每个加热元件的第一感测器信号；以及回应于这些第一感测器信号，利用控制系统选择性地控制各个加热元件。
139.本揭露的实施方式提供了优于传统半导体处理系统的许多益处。本揭露的实施方式提供了一种具有可选择性操作的加热元件的阵列的晶圆支撑件。这些加热元件可经被操作以在由晶圆支撑件支撑的晶圆的表面上提供均匀的温度分布。加热元件可经操作以比其他区域更多地加热晶圆的选定区域。如此做的结果是可以更可靠地执行半导体处理并获得更好的结局。薄膜可具有均匀的厚度。可以将晶圆的焊盘部位选择性地脱气，以防止损坏晶圆。可选择性操作的加热元件亦可产生许多其他益处。
140.可以将上述各种实施方式组合以提供其他实施方式。若需要，则可以修改实施方式的各态样以采用各种专利、申请和出版物的概念来提供其他实施方式。
141.可以根据以上详细描述对实施方式进行这些和其他改变。通常，在以下申请专利范围中，所使用的术语不应解释为将申请专利范围限制为说明书和权利要求书中揭示的特定实施方式，而应解释为包括所有可能的实施方式以及此类权利要求所赋予的等同物的全部范畴。因此，申请专利范围不受本揭露内容的限制。
142.于本揭露的一实施态样，一种半导体处理系统包括晶圆支撑件。晶圆支撑件包括顶表面、多个加热元件的阵列、多个温度感测器的阵列、多个第一电连接器及多个第二电连接器。顶表面被配置为支撑半导体晶圆。多个加热元件的阵列定位在顶表面下方并且被配置为输出热量。多个温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第一温度感测器，相应第一温度感测器被配置为生成多个第一感测器信号。多个第一电连接器耦合至这些加热元件并且被配置为能够选择性地控制每个加热元件。多个第二电连接器，耦合至相应第一温度感测器。在上述及以下实施方式的一或更多者中，每个加热元件包括相应加热线圈。在上述及以下实施方式的一或更多者中，这些温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第二温度感测器，相应第二温度感测器被配置为生成多个第二感测器信号。在上述及以下实施方式的一或更多者中，对于每个加热元件，相应第一温度感测器被定位在相应第二温度感测器下方。在上述及以下实施方式的一或更多者中，对于每个加热元件，这些第
一感测器信号指示加热线圈的温度。在上述及以下实施方式的一或更多者中，对于每个加热元件，这些第二感测器信号指示加热元件上方的半导体晶圆的区域的温度。在上述及以下实施方式的一或更多者中，每个加热元件包含陶瓷材料，陶瓷材料包覆加热线圈。在上述及以下实施方式的一或更多者中，陶瓷材料包覆相应第一温度感测器和相应第二温度感测器。在上述及以下实施方式的一或更多者中，上述半导体处理系统还包含导电材料，导电材料被配置为经由静电力将半导体晶圆保持在适当位置。在上述及以下实施方式的一或更多者中，上述半导体处理系统还包括夹具，夹具被配置为将半导体晶圆保持在适当位置。在上述及以下实施方式的一或更多者中，相应第一温度感测器包括热电偶。
143.于本揭露的另一实施态样，一种半导体处理系统，包括半导体处理腔室、晶圆支撑件及控制系统。晶圆支撑件定位在半导体处理腔室中并且被配置为支撑半导体晶圆，且晶圆支撑件包括多个加热元件的阵列及多个温度感测器的阵列。每个加热元件被配置为当半导体晶圆定位在晶圆支撑件上时加热半导体晶圆。多个温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第一温度感测器，相应第一温度感测器被配置为生成多个第一感测器信号。控制系统通讯地耦合至这些加热元件和相应第一温度感测器，并且被配置为至少部分地回应这些第一感测器信号而选择性地操作每个加热元件。在上述及以下实施方式的一或更多者中，控制系统被配置为操作这些加热元件以生成半导体晶圆表面上的均匀温度分布。在上述及以下实施方式的一或更多者中，控制系统被配置为操作这些加热元件以选择性地加热半导体晶圆的一些区域多于其他区域。在上述及以下实施方式的一或更多者中，上述半导体处理系统还包含半导体处理设备，半导体处理设备通讯地耦合至控制系统并且被配置为在半导体处理腔室内对半导体晶圆执行半导体处理，其中控制系统被配置为回应这些第一感测器信号以调节半导体处理设备。在上述及以下实施方式的一或更多者中，这些温度感测器的阵列包括相对于每个加热元件的相应第二温度感测器，相应第二温度感测器被配置为生成多个第二感测器信号。在上述及以下实施方式的一或更多者中，对于每个加热元件，这些第一感测器信号指示这些加热元件的温度，其中这些第二感测器信号指示这些加热元件上方的半导体晶圆区域的温度。
144.于本揭露的一个实施态样，一种半导体处理方法，包括用定位在半导体处理腔室内的晶圆支撑件支撑半导体晶圆。在半导体处理腔室内对晶圆执行半导体处理。在半导体处理期间用定位在晶圆支撑件内的多个加热元件加热半导体晶圆。使用定位在晶圆支撑件内的相应第一温度感测器生成每个加热元件的多个第一感测器信号。回应这些第一感测器信号，利用控制系统选择性地控制这些加热元件。在上述及以下实施方式的一或更多者中，上述半导体处理方法还包含使用定位在晶圆支撑件内的相应第二温度感测器生成每个加热元件的多个第二感测器信号。以及，回应这些第二感测器信号，利用控制系统选择性地控制每个加热元件。在上述及以下实施方式的一或更多者中，上述半导体处理方法还包含回应这些第一感测器信号，使用控制系统调节半导体处理。