CN111199902A - 热隔离之晶圆支撑装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于支撑晶圆的盘体，具有用于承载该晶圆的一顶部及用于接合一支撑座的一底部。该盘体包含，复数个加热单元埋于该盘体，及至少一沟槽集合形成于该盘体的顶部和底部之间且介于两个相邻加热单元之间的一径向位置，藉此加强该等加热区域的热隔离。

Description

热隔离之晶圆支撑装置及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种晶圆支撑装置及其制造方法，尤其是关于一种具备热隔离改善之晶圆支撑装置及其制造方法。
背景技术
在传统半导体处理设备中，反应腔体内的晶圆支撑装置是用以支撑一晶圆于腔体中进行各种处理，如蚀刻。通常在处理晶圆的过程中，需要控制晶圆的温度。基于此目的，晶圆支撑装置被设计成具有温度控制机制的加热装置，其在各种处理的应用中精确地控制晶圆的温度。一般晶圆加热装置包含由陶瓷或金属构成的一盘体及密封在盘体中的加热组件，如加热线圈。更具体地，加热托架还可进一步包含温度传感器、控制器及其他电子组件等。
加热装置在各种的晶圆处理中扮演重要的角色，像是化学气相沉积(CVD)，电浆化学沉积(PECVD)、光学微影、蚀刻及清洁等。这是因为操作温度为控制化学反应的过程。反应气体与晶圆表面的物质产生化学反应而形成导电薄膜或绝缘层，而欲在整体晶圆上得到均匀厚度且高质量的薄膜，热控制为处理过程中的关键因素之一。
专利申请文献(公布号：CN101807515A)揭示一种多区域加热的加热装置，其包含具有多个电阻式加热组件的盘体，每一个加热组件经配置以释出特定范围的热量，且加热组件的形状对应盘面上的一加热区域。藉由控制每一加热组件的线宽及提供给每一加热组件的功率，盘面的温度可趋向一致。热的扩散是随着温度梯度的分布而变化，因此对于有多个加热组件的操作在不同程度的加热过程中可能无法控制热在盘体中的传递方向，尤其是横向方向的传递。此可能会影响晶圆座加热的时间及晶圆座的温度分布。
因此，有必要提供一种具备热隔离改善之晶圆支撑装置，以满足前述晶圆温度的控制。
发明内容
本发明目的在于提供一种晶圆支撑装置，具有一盘体及一支撑座，该盘体具有用于承载一晶圆的一顶部及用于接合该支撑座的一底部。该盘体包含：复数个加热单元，埋于该盘体的顶部和底部之间，该等加热单元分布于该盘体的不同径向区域以定义该盘体具有复数个加热区域；及至少一沟槽集合，形成于该盘体的顶部和底部之间且介于两个相邻加热单元之间的一径向位置，藉此加强该等加热区域的热隔离。
前述“径向”是指从盘体上的一中心点向盘体边缘延伸的一距离。基本上，圆形的盘体具有一中心点，盘面上的任一位置均可以用径向的观点来说明。
在一具体实施例中，该至少一沟槽集合包含自该底部向内延伸的至少一沟槽。
在一具体实施例中，该至少一沟槽集合包含密封于该盘体中且于该顶部和该底部之间延伸的一沟槽。
在一具体实施例中，该至少一沟槽集合包含一第一沟槽及一对第二沟槽，该第一沟槽密封于该盘体中且于该顶部和该底部之间延伸，该对第二沟槽自该底部向内延伸，该第一沟槽分布于该对第二沟槽之间。
在一具体实施例中，该盘体还包含：一电极，分布于该盘体的顶部及该至少一沟槽集合之间。
本发明还提供一种晶圆支撑装置的制造方法，包含：提供复数个层结构；执行一冲压处理，使该等层结构的一部分的每一者形成至少一缝隙图案；执行一金属处理，使该等层结构的一部分的每一者形成至少一金属图案；执行一堆栈处理，将该等层结构依序堆栈，其中该等层结构的缝隙图案彼此相对应，藉此经堆栈的该等层结构形成所述晶圆支撑装置的一盘体，其中该盘体具有相应于该至少一缝隙图案的至少一沟槽集合。
在一具体实施例中，该至少一缝隙图案是由一缝隙定义的一弧形图案。
在一具体实施例中，该等层结构的一第一部分的每一者形成有三个缝隙图案，而该等层结构的一第二部分的每一者形成有两个缝隙图案。
附图说明
参考下列实施方式描述及图式，将会更清楚了解到本发明的前述和其他特色及优点。
图1为本发明晶圆支撑装置的立体图。
图2为图1的剖面图。
图3为本发明晶圆支撑装置的局部剖面图。
图4为本发明晶圆支撑装置之盘体的堆栈示意图。
图5为本发明晶圆支撑装置的制造方块流程图。
具体实施方式
在以下多个示例具体实施例的详细叙述中，对该等随附图式进行参考，该等图式形成本发明之一部分。且系以范例说明的方式显示，藉由该范例可实作该等所叙述之具体实施例。提供足够的细节以使该领域技术人员能够实作该等所述具体实施例，而要了解到在不背离其精神或范围下，也可以使用其他具体实施例，并可以进行其他改变。此外，虽然可以如此，但对于“一具体实施例”的参照并不需要属于该相同或单数的具体实施例。因此，以下详细叙述并不具有限制的想法，而该等叙述具体实施例的范围系仅由该等附加申请专利范围所定义。
在整体申请书与申请专利范围中，除非在上下文中另外明确说明，否则以下用词系具有与此明确相关联的意义。当在此使用时，除非另外明确说明，否则该用词“或”系为一种包含的“或”用法，并与该用词“及/或”等价。除非在上下文中另外明确说明，否则该用词“根据”并非排他，并允许根据于并未叙述的多数其他因子。此外，在整体申请书中，“一”、“一个”与“该”的意义包含复数的参照。“在…中”的意义包含“在…中”与“在…上”。
以下简短提供该等创新主题的简要总结，以提供对某些态样的一基本了解。并不预期此简短叙述做为一完整的概述。不预期此简短叙述用于辨识主要或关键组件，或用于描绘或是限缩该范围。其目的只是以简要形式呈现某些概念，以做为稍后呈现之该更详细叙述的序曲。
图1显示本发明晶圆支撑装置1的立体图，图2则为图1的一纵向剖面。晶圆支撑装置1用于处理腔体中(未显示)支撑晶圆以进行各种处理(清洁、蚀刻、沉积)，包含一盘体2及一支撑座3。盘体2具有一顶部21及一底部22，其中顶部21具有一实质上平坦的承载面用以支撑晶圆，而该承载面又提供有复数个升降杆23用以将晶圆自承载面抬起，底部22与支撑座3的一端连接，且底部22的另一端延伸至处理腔体的底部甚至穿出腔体。
支撑座3基本上为一圆柱体，其引导复数条电线31连接至盘体2的各种电子单元，如加热单元24、盘面温度感应单元(未显示)及用于电浆处理的下电极(未显示)等。因此，所述电线31可包含用于主要提供电力的电力线、主要接收感测讯号的讯号线及连接一电位或者接地的接地线。前述加热单元24、温度感应单元及电极主要埋设于盘体2中且彼此以适当的距离隔开，其中加热单元24主要是以图案化的线圈所形成。
图1显示盘体2的承载面在不同的径向区域中划分为第一加热区域201、第二加热区域202及第三加热区域203，这些加热区域是由盘体2的各加热单元24的分布所决定。因此，这些加热区域主要针对晶圆的对应区域进行加热。这些加热单元24包含相互独立的第一加热单元、第二加热单元及第三加热单元，且具有各自的温度感测单元，藉此这些加热区域能各自控制晶圆的温度。本领域技术者应了解，除了例示的实施例，其他加热区域的安排也是可能的。
图2显示盘体2在不同径向位置上形成有复数个沟槽集合25，且各沟槽集合25分布于两个相邻的加热单元24之间，藉此提升相邻加热单元/区域的横向热隔离。基本上，沟槽集合25在两相邻加热单元24之间的空间延伸，因此沟槽集合25与加热单元24为同心。沟槽集合25可以是不连续的，如沟槽集合25在延伸方向上遇到其他组件的情况，像是升降杆23或导线(未显示)。
图3为盘体2的局部剖面图，以清楚显示沟槽集合25的细节。沟槽集合25具有至少一沟槽，形成于盘体2的顶部21和底部22之间且介于两相邻加热单元24之间。此外，一电极26分布于承载面及沟槽集合25之间，作为电浆处理的下电极。如图标，该沟槽集合25由三个沟槽组成，一第一沟槽252及一对第二沟槽251。第一沟槽252密封于盘体2中，第二沟槽251自盘体2底部22向内延伸一深度，且第一沟槽252介于该对第二沟槽251之间。藉由第一沟槽251和第二沟槽252，相邻的内外加热单元24至少分开一距离，使得两边的热的横向传递路径增加且沟槽中的空气使热传递减缓，甚至当处理腔体抽气后第二沟槽251内几乎无气体，使得热的横向传递大幅降低。因此，前述加热区域的温度可更为精确。在其他实施例中，更多或更少数量的第一沟槽或第二沟槽或其组合均可行。例如，沟槽集合为一或多个第一沟槽的组合，或者，一或多个第二沟槽的组合。非限制性地，前述沟槽的宽度为小于10mm，如5mm。
本发明晶圆支撑装置主要是根据多层陶瓷技术制作。图4为盘体2的堆栈示意图。图5为该盘体2的制做流程方块图，包含步骤S500至S503。
在步骤S500，备制及提供复数个层结构。首先，使用已知方法备制一浆体，包含混合陶瓷、玻璃粉末及微量的溶剂和接合剂成均匀的浆体。接着，执行铸造处理，将该浆体成形为尺寸一致的复数个层结构，即称生板或绿板，结束步骤S500。
在步骤S501，对这些层结构进行冲压处理，包含将部分层结构裁切成圆盘形、形成多个穿孔和槽以及形成至少一缝隙图案，使该等部分层结构具有一致的穿孔及缝隙图案。以图2的沟槽为例，所述缝隙图案为弧形。结束步骤S501。
在步骤S502，对这些层结构进行金属处理，包含于前述穿孔形成导孔(vias)以及于前述槽形成导线，藉此在层结构中形成垂直及横向的导电路径。例如，可填入铜金属形成导孔和导线，以及填入钨形成加热单元的线圈。所述金属处理可使用电镀处理、印刷处理及/或沉积处理。此外缝隙图案的缝隙保留。藉此，该等层结构的每一者可以有不同或相似的金属配置。结束步骤S502。
在步骤S503，对该等层结构进行堆栈处理，包含将该等层结构依序堆栈，使该等层结构的缝隙图案彼此相对应，经堆栈的该等层结构形成晶圆支撑装置的盘体。如图4所示，盘体由复数个层结构堆栈而成，包括顶部的层结构401、中间的层结构402及底部的层结构403。顶部的层结构401为较完整的层，顶多仅有升降杆的穿孔。顶部的层结构401包含前述电极层26。中间的层结构402的缝隙图案经堆栈而形成三个垂直延伸的沟槽，如前揭第一和第二沟槽(251、252)。中间的层结构402的其中一或多个包括多个前揭加热单元24，其经由所述沟槽隔开一距离。底部的层结构403具有对应的两个缝隙图案，其经堆栈后将中间层结构402的其中一沟槽密封，形成一密封的沟槽252和一对开口朝下的沟槽251。因此，密封沟槽252的气体无法与腔体中的气体对流，反之未密封的沟槽251能产生对流。这可能的实施例中，前述沟槽可填入已知的热绝缘物质，藉此兼顾盘体的结构强度及热绝缘效果。所述堆栈处理包含热压处理，使堆栈物体为实心。最后最外侧的层结构可进一步给予表面处理，以保护盘体20避免化学侵蚀。尽管显示，底部的层结构403还形成有连接前述支撑座3的连接机构，包含机械连接器及电连接器。
综上所述，本发明提供的晶圆支撑装置具有形成特殊沟槽集合之盘体，对于讲求精确且平均的晶圆加热处理而言，盘体的内外加热区域可经由独立控制而提供更均匀的温度分布于晶圆承载面，有助于晶圆的反应处理。
以上内容提供该等叙述具体实施例之组合的制造与使用的完整描述。因为在不背离此叙述精神与范围下可以产生许多具体实施例，因此这些具体实施例将存在于以下所附加之该等申请专利范围之中。

Claims (8)

1.一种晶圆支撑装置，具有一盘体及一支撑座，该盘体具有用于承载一晶圆的一顶部及用于接合该支撑座的一底部，其特征在于，该盘体包含：
复数个加热单元，埋于该盘体的顶部和底部之间，该等加热单元分布于该盘体的不同径向区域以定义该盘体具有复数个加热区域；及
至少一沟槽集合，形成于该盘体的顶部和底部之间且介于两个相邻加热单元之间的一径向位置，藉此加强该等加热区域的热隔离。
2.如权利要求1所述的晶圆支撑装置，其特征在于，其中该至少一沟槽集合包含自该底部向内延伸的至少一沟槽。
3.如权利要求1所述的晶圆支撑装置，其特征在于，其中该至少一沟槽集合包含密封于该盘体中且于该顶部和该底部之间延伸的一沟槽。
4.如权利要求1所述的晶圆支撑装置，其特征在于，其中该至少一沟槽集合包含一第一沟槽及一对第二沟槽，该第一沟槽密封于该盘体中且于该顶部和该底部之间延伸，该对第二沟槽自该底部向内延伸，该第一沟槽分布于该对第二沟槽之间。
5.如权利要求1所述的晶圆支撑装置，其特征在于，其中该盘体还包含：一电极，分布于该盘体的顶部及该至少一沟槽集合之间。
6.一种晶圆支撑装置的制造方法，包含：
提供复数个层结构；
执行一冲压处理，使该等层结构的一部分的每一个形成至少一缝隙图案；
执行一金属处理，使该等层结构的一部分的每一者形成至少一金属图案；及
执行一堆栈处理，将该等层结构依序堆栈，其中该等层结构的缝隙图案彼此相对应，藉此经堆栈的该等层结构形成所述晶圆支撑装置的一盘体，其中该盘体具有相应于该至少一缝隙图案的至少一沟槽集合。
7.如权利要求6所述的晶圆支撑装置的制造方法，其特征在于，其中该至少一缝隙图案是由一缝隙定义的一弧形图案。
8.如权利要求6所述的晶圆支撑装置的制造方法，其特征在于，其中该等层结构的一第一部分的每一者形成有三个缝隙图案，而该等层结构的一第二部分的每一者形成有两个缝隙图案。
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