TW201532148A - 用於ｄｓａ上彎曲晶圓的夾持能力 - Google Patents

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Abstract

本發明所述實施例一般係關於加熱夾盤。夾盤包括第一表面以及相對於第一表面的第二表面。第一表面包括由實質非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面經配置而支撐凹基板且以用於處理的穩定方式夾持凹基板。

Description

用於DSA上彎曲晶圓的夾持能力
本發明所述之實施例一般係關於半導體製造，及更具體言之，係關於用於處理腔室中的夾盤加熱器基座。
熱處理通常於半導體工業中實施。半導體基板經受上下文中諸多轉換的熱處理，該諸多轉換包括閘極源、汲極與通道結構的摻雜、啟用與退火，矽化，結晶，氧化及類似轉換。多年來，熱處理的技術從簡單的烘焙爐(furnace baking)進步到各種形式逐漸快速的熱處理，如RTP、尖波退火(spike annealing)及雷射退火(laser annealing)。
熱處理腔室(如動態表面退火(DSA)腔室)可包括真空夾盤加熱器基座，真空夾盤加熱器基座將基板夾持於用於雷射退火的預定溫度。如果基板係平坦或適當的平坦，則基板可以被真空夾持及雷射處理。然而，如果由於以具有相當不同的熱膨脹係數(CTE)的材料塗層或固有的拉伸應力，使得基板彎曲，則真空夾持無法將基板以用於雷射處理的穩定方式夾持。亦值得注意的是，對於凹基板，因為基板 的中心接觸或接近熱基座，所以凹面加劇。因此，凹基板可能不只會對於真空夾盤產生問題，亦可能對於其他類型的加熱夾盤產生問題，如靜電夾盤。
因此，改良加熱夾盤係有其需要的。
本發明所述實施例一般係關於加熱夾盤。夾盤包括第一表面以及相對於第一表面的第二表面。第一表面包括由實質非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面經配置而支撐凹基板且以用於處理的穩定方式夾持凹基板。
在一個實施例中，揭露一種設備。該設備包括加熱基板支撐件，加熱基板支撐件包含嵌入於基板支撐件中的加熱元件、第一表面與相對於第一表面的第二表面。第一表面包括外部區域與被外部區域環繞的非球形表面，外部區域界定與第二表面實質平行的一平面。非球形表面包括內部區域與連接區域，內部區域設置於外部區域界定的平面與第二表面之間，連接區域連接外部區域與內部區域。
在其他實施例中，揭露一種設備。該設備包括加熱真空夾盤，加熱真空夾盤包含嵌入於真空夾盤的加熱元件與基板支撐表面。基板支撐表面包括外部區域與內部區域，且內部區域設置在外部區域之下。基板支撐表面進一步包括連接外部區域與內部區域的連接區域，且連接區域與內部區域係非球形。加熱真空夾盤進一步包括形成於內部區域與連接區域上的複數個通道。
在其他實施例中，揭露一種處理腔室。處理腔室包 括腔室主體與設置於腔室主體中的夾盤組件。夾盤組件包括加熱夾盤，且加熱夾盤包含嵌入於夾盤中的加熱元件、第一表面以及相對於第一表面的第二表面。第一表面包括外部區域與非球形表面，外部區域界定與第二表面實質平行的一平面，非球形表面被外部區域環繞。非球形表面包括內部區域與連接區域，內部區域設置於外部區域界定的平面與第二表面之間，連接區域連接外部區域與內部區域。
100‧‧‧腔室
102‧‧‧腔室主體
106‧‧‧側壁
107‧‧‧上表面
110‧‧‧窗
112‧‧‧處理空間
114‧‧‧泵送埠
116‧‧‧泵送系統
118‧‧‧氣室
120‧‧‧氣體供應
130‧‧‧雷射組件
140‧‧‧基板
150‧‧‧基板支撐組件
152‧‧‧基板支撐件
154‧‧‧軸
156‧‧‧加熱元件
158‧‧‧狹縫閥
160‧‧‧電連接器組件
162‧‧‧下表面
166‧‧‧電極
168‧‧‧襯套
170‧‧‧支撐片
172‧‧‧冷卻通道
174‧‧‧支撐銷
176‧‧‧基部
178‧‧‧孔
180‧‧‧RF桿
190‧‧‧冷卻流體供應
192‧‧‧RF源
202‧‧‧第一表面
203‧‧‧第一平面
206‧‧‧凹陷部
208‧‧‧外部區域
210‧‧‧非球形表面
212‧‧‧連接區域
214‧‧‧內部區域
250‧‧‧凸出部
314‧‧‧通道
314a‧‧‧圓形通道
314b‧‧‧直通道
314c-314f‧‧‧斜通道
本發明揭露之特徵已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本發明實施例以作瞭解。然而，值得注意的是，所附圖式只繪示了本發明的典型實施例，而由於本發明可允許其他等效之實施例，所附圖式並不會視為本發明範圍之限制。
第1圖概要繪示根據一個實施例的具有加熱夾盤組件之處理腔室的截面示意圖。
第2A與2B圖概要繪示根據一個實施例的加熱夾盤組件之加熱夾盤的放大示意圖。
第3圖概要繪示根據一個實施例的加熱夾盤之頂視圖。
為便於理解，在可能的情況下，使用相同的數字編號代表圖示中相同的元件。可以考慮，一個實施例中揭露的元件可有利地用於其它實施例中而無需贅述。
本發明實施例一般係關於加熱基板支撐件。基板支 撐件(可係夾盤)包括第一表面以及相對於第一表面的第二表面。第一表面包括由實質非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面經配置而支撐彎曲基板且以用於處理的穩定方式夾持凹基板。
本發明所述實施例將相對於雷射處理腔室而敘述於下。可受惠於本發明所述實施例的雷射處理腔室之示範例係可從加州聖塔克拉拉的應用材料公司(Applied Materials,Inc.,of Santa Clara,California)取得之ASTRA®腔室(ASTRA® chamber)。在高溫操作的其他類型腔室亦可受惠於本說明書揭露之教示，且具體言之，使用雷射作為用於熱處理的構件之處理腔室可係半導體晶圓處理系統之部分，半導體晶圓處理系統如可從加州聖塔克拉拉的應用材料公司取得之CENTURA®系統(CENTURA® system)。可以預期，其他處理腔室(包含那些可從其他製造商取得處理腔室)可經調整而受惠於本發明。
第1圖概要繪示根據一個實施例的具有加熱基板支撐組件150之處理腔室100的截面示意圖。加熱基板支撐組件150藉由以穩定方式夾持凹基板與藉由使凹基板經受均勻高溫而助於改善基板處理。
在一個實施例中，處理腔室100係雷射處理腔室。處理腔室100包括腔室主體102。腔室主體102具有界定處理空間112的側壁106、底部108及窗110。處理空間112通常透過側壁106中的狹縫閥(slit valve)158進出，狹縫閥158助於基板140進出腔室主體102的移動。在某些實施例中， 基板140可係晶圓，如用於半導體製程的晶圓。腔室主體102的側壁106與底部108可由單塊的鋁或其他可相容於製程化學的材料製成。腔室100的底部108包括支撐片(support piece)170，支撐片170具有形成於支撐片170內的一或多個冷卻通道172。一或多個冷卻通道172與冷卻流體供應190耦接，冷卻流體供應190經配置以提供冷卻流體或氣體到一或多個冷卻通道172。支撐片170可包括不鏽鋼。在一個實施例中，支撐片170具有面向基板背側的光學反射表面以增強放射率。一或多個支撐銷174與支撐片170的表面耦接並延伸到支撐片170的表面之上。腔室100的底部108具有通過腔室100的底部108形成之泵送埠114，泵送埠114將處理空間112耦接至泵送系統116以助於處理空間112中壓力的控制以及在處理期間排出氣體與副產品。
窗110由腔室主體102的側壁106支撐且可以被移除以作為腔室100的內部。在一個實施例中，窗110包括如石英的材料。窗110可藉由任何方便的構件而夾持在適當位置。例如，窗110可藉由穿過窗110中的孔之栓與坐於側壁106的螺紋凹槽中之栓(未圖示出)而被固定於側壁106。或者，夾環(未圖示出)可設置於窗110邊緣的附近及藉由栓(未圖示出)而固定於腔室的上表面107。
處理氣體與其他氣體可從氣室118引入處理空間112，氣室118與氣體供應120耦接。在一個實施例中，氣室118經定位以提供橫跨基板140表面的均勻氣體流。氣室118可經定位於側壁106中或附接於側壁106的內表面。
雷射組件130位於窗110之上。雷射組件130可包含用於實施退火的任何合適雷射，如二極體雷射或二極體雷射組件(如二極體雷射條或陣列)、固態雷射、氣體雷射、準分子雷射，或其他方便的雷射類型。雷射組件130可與光學組件(未圖示出)耦接，光學組件設置於雷射組件130與窗110之間以用於形成由雷射組件130放射的輻射。在一個實施例中，雷射組件130可與移動機構耦接，移動機構經調整而將雷射組件130橫跨基板140的表面移動。
加熱基板支撐組件150以中心設置於腔室主體102中且在處理期間支撐基板140。加熱基板支撐組件150可係真空夾盤組件。加熱基板支撐組件150一般包括由軸154支撐的基板支撐件152，軸154延伸通過腔室底部108。基板支撐件152可具有與基板140相同的外周形狀。在一個實施例中，基板支撐件152在形狀上係圓形且可由如石英、氮化鋁、碳化矽、如氧化鋁的陶瓷或以上各者的組合之材料製成。在一個實施例中，基板支撐件152包覆至少一個嵌入的加熱元件156。加熱元件156(如電極、電阻加熱元件或熱流導管)可經由電連接器組件160而與電源耦接且可控制地加熱基板支撐件152以及定位於基板支撐件152上的基板140到預定溫度。在一個實施例中，在處理期間加熱元件156將基板140加熱到約20℃至750℃之間的溫度。
基板支撐件152的下表面162由一或多個支撐銷174支撐。一般來說，軸154從基板支撐件152的下表面162延伸通過腔室底部108。襯套168外接軸154的部分。在一個實 施例中，襯套168與支撐片170的底部耦接，例如藉由栓。襯套168的底部與基部176耦接。基部176具有一或多個孔178，如果RF與基板支撐件152耦接，則一或多個RF桿180延伸一或多個孔178。一或多個RF桿180可與一或多個電極166連接，一或多個電極166嵌入於基板支撐件152中。在一個實施例中，電極166設置於加熱元件156之上。電極166可經由RF桿180而與RF源192耦接。或是電極166可耦接至標準DC或AC電源以供應額外的電阻加熱。
第2A與2B圖概要繪示根據一個實施例的基板支撐組件150之基板支撐件152的放大示意圖。為更清楚起見，設置於基板支撐件152中的元件(如加熱元件156與電極166)於第2A與2B圖中省略。如第2A圖所示，基板支撐件152具有第一表面202與相對於第一表面202的下表面162，第一表面202經配置以支撐彎曲基板。第一表面202可係非共面且可具有凹陷部206。第一表面202可包括環繞凹陷部206的外部區域208。外部區域208可係環狀，且可與下表面162實質平行。因此，外部區域208可界定第一平面203，第一平面203與下表面162界定的第二平面實質平行。凹陷部206可由非球形表面210界定，非球形表面210與外部區域208界定的第一表面非共面。在一個實施例中，非球形表面210包括內部區域214與連接區域212。內部區域214可從外部區域208的內半徑(如示於第2A圖中的距離「D1」所指示)徑向向內定位且可與外部區域208同心。徑向距離「D1」可係大於或等於10mm。內部區域214可設置於外部區域208之 下，如介於外部區域208界定的第一表面與下表面162之間，使得當透過窗110觀察時(第1圖)，第一表面202看起來係凹的，或是從窗110退回。
連接區域212將外部區域208的內半徑連接到內部區域214的外半徑。因為外部區域208與內部區域214係非共面且內部區域214設置於外部區域208之下，使得從平面203到內部區域214在遠離窗110的方向上有軸向距離「D2」，連接區域212可具有相對於第一表面大於0度且小於90度的角度「A」。在一個實施例中，角度「A」可係約0.013度。在一個實施例中，為便於製造，連接區域212的截面剖面可係實質線性及內部區域214的截面剖面可係實質線性，使得非球形表面210不係尖端而是像具有平坦圓形底部的倒錐形，如截頭錐(frustum)。內部區域214可具有直徑或基於基板直徑的長度「D3」。
由非球形表面210界定的凹陷部206有助於以穩定方式夾持彎曲基板(如凹基板)以及使凹基板經受均勻熱處理。在某些情況中，凹基板具有約250微米的弓弧(bow)，約250微米的弓弧由從基板邊緣到基板的最低點(通常係中心)之垂直距離界定。換句話說，弓弧係從基板的中心點到基板邊緣界定的平面之垂直距離。內部區域214與外部區域208界定的平面203之間的軸向距離(例如距離內部區域214的中心與平面203的軸向距離，如示於第2A圖中所指的「D2」)可係大於凹基板的典型弓弧，如大於或等於300微米。因此，當此凹基板置放於加熱基板支撐件152上時，基板的最低點 沒有接觸內部區域214，而提供凹基板的均勻加熱。凹基板的邊緣或靠近邊緣的區域可靜置於連接區域212上，且凹基板藉由拉引通過基板支撐件152的真空而穩固夾持於適當位置。
在一個實施例中，複數個凸出部250可於連接區域212與內部區域214上形成，如第2B圖中所示。凸出部250減少基板支撐件152與基板之間的接觸面積，因而減少與非球形表面210接觸所導致的粒子污染之可能性。在一個實施例中，凸出部250的高度可係約10微米至約50微米，例如，約25微米，以及凸出部250的寬度或直徑可係約500微米至5000微米。在一個實施例中，複數個凸出部250與非球形表面210單一的且可由如機械加工或以遮罩噴砂處理基板支撐件152的表面而形成。在另一個實施例中，凸出部250可使用沉積過程及遮罩方式而沉積於非球形表面210上。在一個實施例中，基板支撐件152在直徑上係300mm及具有100至500之間的凸出部，例如，150至200之間的凸出部，150至200之間的凸出部接觸置放於基板支撐件152上之基板的表面面積的約10%。在一個實施例中，各凸出部250與鄰近凸出部離0.5英吋。在一個實施例中，凸出部250以橫跨非球形表面210之實質線性的排列方式排列，如放射狀或x-y方格圖樣。放射狀圖樣可從非球形表面210的中心區域放射，如中心。
第3圖概要繪示根據一個實施例的加熱基板支撐件152之頂視圖。如第3圖所示，外部區域208環繞非球形表面210，以及凸出部250於非球形表面210上形成。在基板支撐 件152係真空夾盤的實施例中，複數個通道314可於非球形表面210上形成且可與真空泵(未圖示出)以流體耦接，從而於非球形表面210與凹基板之間的區域中產生減壓以將凹基板固定於基板支撐件152上。通道314可以對稱圖樣形成以將均勻吸力施於基板上。如第3圖所示，通道314可由圓形通道314a、直通道314b以及兩對斜通道314c/314d、314e/314f組成的圖樣形成。直通道314b可沿著連接圓形通道314a相對側的圓形通道314a之直徑形成，以及該等對斜通道314c/314d、314e/314f可分別從直通道314b延伸到圓形通道314a，且可互相鏡像反射。本發明所述通道圖樣僅以作為示範例敘述，而本發明不以此為限。
雖然前面所述係針對本發明實施例，但在不背離本發明基本範圍下，可設計其他與進一步實施例，而本發明範圍由以下申請專利範圍所界定。
152‧‧‧基板支撐件
154‧‧‧軸
162‧‧‧下表面
202‧‧‧第一表面
203‧‧‧第一平面
206‧‧‧凹陷部
208‧‧‧外部區域
210‧‧‧非球形表面
212‧‧‧連接區域
214‧‧‧內部區域

Claims (20)

  1. 一種設備，包括：一加熱基板支撐件，其中該基板支撐件包含：一加熱元件，該加熱元件嵌入於該基板支撐件中；及一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面，其中該第一表面包含：一外部區域，該外部區域界定與該第二表面實質平行的一平面；及一非球形表面，該球形表面被該外部區域圍繞，其中該非球形表面包含：一內部區域，該內部區域設置於該外部區域所界定的該平面與該第二表面之間；及一連接區域，該連接區域連接該外部區域與該內部區域。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該加熱基板支撐件進一步包括石英、氮化鋁、碳化矽、氧化鋁或以上各者之組合。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該內部區域與該外部區域之間的一徑向距離係大於或等於10mm。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該外部區域所界定的該平面與該內部區域之間的一軸向距離係大於或等於300微米。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該內部區域具有一線性截面剖面。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該內部區域係圓形。
  7. 如請求項5所述之設備，其中該連接區域具有一線性截面剖面。
  8. 一種設備，包括：一加熱真空夾盤，包含：一加熱元件，該加熱元件嵌入於該真空夾盤中；及一基板支撐表面，其中該基板支撐表面包含：一外部區域與一內部區域，其中該內部區域設置在該外部區域之下；一連接區域，該連接區域連接該外部區域與該內部區域，其中該連接區域與該內部區域係非球形；及複數個通道，該複數個於該內部區域與該連接區域上形成。
  9. 如請求項8所述之設備，其中加熱真空夾盤進一步包括石英、氮化鋁、碳化矽、氧化鋁或以上各者之組合。
  10. 如請求項8所述之設備，其中該外部區域係界定一平面的一環狀，及該內部區域距離該平面一軸向距離，其中該軸向距離係大於或等於300微米。
  11. 如請求項8所述之設備，其中該內部區域與該外部區域之間的一徑向距離係大於或等於10mm。
  12. 如請求項8所述之設備，其中該內部區域具有一線性截面剖面。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該內部區域係圓形。
  14. 如請求項12所述之設備，其中該連接區域具有一線性截面剖面。
  15. 一種處理腔室，包括：一腔室主體；一夾盤組件，該夾盤組件設置在該腔室主體中，其中該夾盤組件包含：一加熱夾盤，其中該加熱夾盤包含：一加熱元件，該加熱元件嵌入於該夾盤中；一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面，其中該第一表面包含：一外部區域，該外部區域界定與該第二表面實 質平行的一平面；及一非球形表面，該球形表面被該外部區域圍繞，其中該非球形表面包含：一內部區域，該內部區域設置於該外部區域所界定的一平面與該第二表面之間；及一連接區域，該連接區域連接該外部區域與該內部區域。
  16. 如請求項15所述之處理腔室，其中該加熱夾盤進一步包括石英、氮化鋁、碳化矽、氧化鋁或以上各者之組合。
  17. 如請求項15所述之處理腔室，其中該內部區域與該外部區域之間的一徑向距離係大於或等於10mm。
  18. 如請求項15所述之處理腔室，其中該外部區域所界定的該平面與該內部區域之間的一軸向距離係大於或等於300微米。
  19. 如請求項15所述之處理腔室，其中該內部區域具有一線性截面剖面。
  20. 如請求項19所述之處理腔室，其中該連接區域具有一線性截面剖面。
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