TW201737388A - 圓板狀加熱器及加熱器冷卻板總成 - Google Patents

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Abstract

靜電夾具加熱器10係將複數個發熱體20埋設於圓板狀之陶瓷基體30。靜電夾具加熱器10係將是晶圓載置面的上面12劃分成多個區域，在各區域，將包括端子22、24之發熱體20埋設於陶瓷基體30。在靜電夾具加熱器10的下面14，包括個數(此處為8個)比發熱體20之總數少的端子集中區域16。全部之發熱體20的端子22、24係通過陶瓷基體30的內部後被配線於任一個端子集中區域16。

Description

圓板狀加熱器及加熱器冷卻板總成
本發明係有關於一種圓板狀加熱器及加熱器冷卻板總成。
自以往，已知圓板狀之陶瓷加熱器。例如，在專利文獻1，揭示一種陶瓷加熱器，該陶瓷加熱器係將加熱面分割成複數個區域，並對各區域將獨立的電阻發熱體埋設於陶瓷基體。在此陶瓷加熱器，電阻發熱體係分別具有獨立的輸出入端子。又，在陶瓷基體的下面，將孔設置於與各輸出入端子相對向的位置。各輸出入端子係經由此孔藉焊接等與拉出線連接。
【先行專利文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]特開2005-303014號公報
可是，在專利文獻1之陶瓷加熱器，具有難使被載置陶瓷基體之加熱面的晶圓之面內溫度變成充分地均勻的問題。即，區域數增加時，因應之，電阻發熱體之端子數亦增加，因應於端子數而被設置於陶瓷基體的下面之孔的個數亦增 加。在陶瓷加熱器中被設置孔的部分係在使電阻發熱體發熱時成為與未被設置孔之部分發生溫差的溫度特異點。溫度特異點多時，難均勻地控制晶圓的面內溫度。
本發明係為了解決上述之課題而開發的，其主要目的在於使圓板狀加熱器之上面整體的溫度變成均勻。
本發明之圓板狀加熱器係將圓板狀之基體的上面劃分成多個區域，並對各區域將包括一對端子之發熱體埋設於該基體的圓板狀加熱器，在該基體的下面包括個數比該發熱體之總數少的端子集中區域；全部之該發熱體的該一對端子係通過該基體的內部後被配線於任一個端子集中區域。
在此圓板狀加熱器，伴隨區域數之增加，發熱體增加，即使其端子數增加，亦端子集中區域之個數係比端子之總數少。因此，雖然圓板狀加熱器之端子集中區域的正上部分成為溫度特異點，卻可減少溫度特異點的個數。結果，可使在使發熱體發熱時之圓板狀加熱器之上面整體的溫度比較易於成為均勻。
在本發明之圓板狀加熱器，亦可該端子集中區域係採用長方形的區域。依此方式，可將長方形之區域的短邊設定成與端子大致相同的大小，並將長邊設定成因應於被集中於該端子集中區域之端子的個數之大小。因此，可使端子集中區域之面積變成更小。
在本發明之圓板狀加熱器，亦可藉全部之該端子集中區域所形成的圖形係採用旋轉對稱圖形。又，亦可全部之該端子集中區域係被設置於該基體之同心圓上。
在本發明之圓板狀加熱器，亦可各該端子集中區域內之端子係與一個組裝連接器或軟性印刷基板(FPC)連接。 組裝連接器或FPC係因為對一個可與多個端子連接，所以可增加端子集中區域內之端子的個數，進而可減少端子集中區域之個數。
在本發明之圓板狀加熱器，亦可該基體係陶瓷基體，該圓板狀加熱器係靜電夾具加熱器。依此方式，被載置於陶瓷基體的上面(晶圓載置面)之晶圓的均熱控制變成容易。
在本發明之圓板狀加熱器，亦可該基體係樹脂基體，該圓板狀加熱器係座椅加熱器。依此方式，可在比基體為陶瓷基體的情況低溫製作圓板狀加熱器。在此情況，亦可將靜電夾具與座椅加熱器的上面接合。依此方式，被載置於靜電夾具之上面(晶圓載置面)之晶圓的均熱控制變成容易。
本發明之加熱器冷卻板總成，係包括：上述之任一種圓板狀加熱器；及冷卻板，係與該圓板狀加熱器的下面接合，並將貫穿孔設置於與該圓板狀加熱器之各端子集中區域相對向的位置；該貫穿孔之截面積係與和該貫穿孔相對向之該端子集中區域的面積相等。
在此加熱器冷卻板總成，伴隨區域數之增加，發熱體增加，即使其端子數增加，亦端子集中區域之個數係比端 子之總數少。因此，雖然圓板狀加熱器之端子集中區域的正上部分(換言之，冷卻板之貫穿孔的正上部分)成為溫度特異點，卻可減少溫度特異點的個數。結果，可使在使發熱體發熱時之圓板狀加熱器之上面整體的溫度比較易於成為均勻。
10‧‧‧靜電夾具加熱器
12‧‧‧上面
14‧‧‧下面
16‧‧‧端子集中區域
18‧‧‧端子
20‧‧‧發熱體
22‧‧‧正極端子
24‧‧‧負極端子
30‧‧‧陶瓷基體
30a‧‧‧第1層
30b‧‧‧第2層
30c‧‧‧第3層
30d‧‧‧第4層
32‧‧‧段差
34‧‧‧靜電電極
40‧‧‧加熱器冷卻板總成
44‧‧‧組裝連接器
46‧‧‧扁平電纜
50‧‧‧冷卻板
52‧‧‧段差
54‧‧‧冷卻用流路
60‧‧‧接合層
56、156、256、356‧‧‧狹縫
第1圖係本實施形態之靜電夾具加熱器10的說明圖，(a)係平面圖，(b)係正視圖。
第2圖係A視圖。
第3圖係B視圖。
第4圖係C視圖。
第5圖係靜電夾具加熱器10的底視圖。
第6圖係加熱器冷卻板總成40的立體圖。
第7圖係A-A剖面圖。
第8圖係冷卻板50的底視圖。
第9圖係其他的實施形態之冷卻板50的底視圖。
第10圖係其他的實施形態之冷卻板50的底視圖。
第11圖係其他的實施形態之冷卻板50的底視圖。
第1圖係本實施形態之靜電夾具加熱器10的說明圖，(a)係平面圖，(b)係正視圖。第2圖係A視圖，第3圖係B視圖，第4圖係C視圖，第5圖係靜電夾具加熱器10的底視圖。
靜電夾具加熱器10係如第1圖所示，將複數個發 熱體20埋設於圓板狀之陶瓷基體30。陶瓷基體30係將複數片由氧化鋁或氮化鋁等之陶瓷所構成的圓板，此處將第1層~第4層30a~30d積層並接合者。此靜電夾具加熱器10係是晶圓載置面的上面12被劃分成多個區域。在陶瓷基體30，對各區域，埋設包含正極端子22及負極端子24的發熱體20。因此，區域係可意指被設置一個發熱體20的區域。在本實施形態，區域之個數係超過100。作為發熱體的材質，列舉例如Mo、W、Mo系合金、W系合金、Cu、Ti等。此靜電夾具加熱器10係在與晶圓載置面是相反側的面，即下面14，包括個數(此處為8個)比發熱體20之總數少的端子集中區域16。將多個端子18(參照第5圖)設置於端子集中區域16內。
全部之發熱體20係被區分成個數(8個)與端子集中區域16之個數相同的組。在本實施形態，藉第1圖所示之一點鏈線劃分成8個扇形區域，並將屬於各扇形區域之複數個發熱體20當作組G1、G2、…。屬於各組發熱體20的正極端子22與負極端子24係通過陶瓷基體30的內部，與和該組對應之共同之端子集中區域16內的端子18連接。屬於同組之發熱體20的正極端子22與負極端子24係在共同之端子集中區域16內與一個組裝連接器44(參照第7圖)連接。各正極端子22係與端子集中區域16內的端子18一對一地連接。各負極端子24亦與端子集中區域16內的端子18一對一地連接。此外，亦可將全部之負極端子24一起與一個接地集中端子連接。在此情況，亦可將一個接地集中端子設置於端子集中區域16內，亦可設置於與端子集中區域16不同的區域。又，亦可將屬於 同組之發熱體20的負極端子24一起與該組之端子集中區域16內的一個接地集中端子連接。藉此，可減少端子之個數，而可使端子集中區域16變小。
藉全部之端子集中區域16所形成的圖形係由從中心點成放射線狀地延伸之8個長方形所構成的圖形，係每轉動45°重疊成相同之圖形的8次旋轉對稱圖形。各端子集中區域16被設置於相鄰的組彼此之間。因為藉由作成旋轉對稱而可將各區域的發熱體圖案作成相似的形狀，所以發熱體圖案之設計變得容易，而且因為各區域之溫度分布差變小，所以圓板狀加熱器之上面整體的溫度均勻性亦提高。
此處，說明各層30a~30d。如第1圖(b)所示，將靜電電極34埋設於第1層30a。如第2圖所示，將全部之發熱體20設置於第2層30b之表面。如第3圖所示，在第3層30c之表面，在奇數之各組G1、G3、G5、G7，設置將屬於同組之發熱體20的正極端子22與負極端子24導引至共同之端子集中區域16內的端子18之配線圖案。在第3圖，權宜上，以空白之箭號表示此配線圖案。此外，第2層30b上之組G1~G8之發熱體20的正極端子22與負極端子24係經由垂直地貫穿第2層30b的貫穿孔，與第3層30c上之端子22、24連接。如第4圖所示，在第4層30d之表面，在各組G2、G4、G6、G8，設置將屬於同組之發熱體20的正極端子22與負極端子24導引至共同之端子集中區域16內的端子18之配線圖案。在第4圖，權宜上，以空白之箭號表示此配線圖案。此外，第3層30c上之組G2、G4、G6、G8之發熱體20的正極端子22 與負極端子24係經由垂直地貫穿第3層30c的貫穿孔，與第4層30d上之端子22、24連接。第5圖係靜電夾具加熱器10的底視圖。在下面14，端子集中區域16內之端子18露出。
這種靜電夾具加熱器10係例如可藉由應用周知之凝膠鑄造方法(例如參照特開2013-229310號公報)來製作。此外，將用以插穿供電至靜電電極34的供電棒的通路孔設置於陶瓷基體30或冷卻板50，但是省略圖示。
其次，參照第6圖~第8圖，說明靜電夾具加熱器10的使用例。第6圖係加熱器冷卻板總成40的立體圖，第7圖係A-A剖面圖(沿著端子集中區域16之長度方向剖開時的剖面)，第8圖係冷卻板50的底視圖。
首先，對靜電夾具加熱器10的陶瓷基體30施加研磨加工，調整形狀。在此時，將段差32設置於陶瓷基體30的外周。接著，經由接合層60，將包括冷卻液所流通的冷卻用流路54(參照第7圖)之鋁製之圓板狀的冷卻板50與靜電夾具加熱器10的下面接合。在此處，作為冷卻板50，舉例表示在外周包括段差52者。作為接合層60的材料，可使用例如矽系樹脂、丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂等。在此冷卻板50之中與靜電夾具加熱器10之各端子集中區域16相對向的位置，設置尺寸(面積)與端子集中區域16相同或大致相同的狹縫(貫穿孔)56。將組裝連接器44插入冷卻板50的狹縫56。藉此，組裝連接器44係與靜電夾具加熱器10之端子集中區域16內的複數個端子18連接。在組裝連接器44，連接扁平電纜46，該扁平電纜46從冷卻板50的狹縫56向外部延伸出去。藉此， 經由組裝連接器44調整供給至各發熱體20之電壓或電流，而可控制各區域的溫度。此外，在靜電夾具加熱器10的上面12之中端子集中區域16的正上部分係因為無利用冷卻板50之散熱，所以易成為熱點。因此，藉由將發熱體20配置成遠離端子集中區域16之周圍，而抑制發熱體20所造成的加熱，防止熱點之發生較佳。
若依據以上所詳述的本實施形態，可得到以下之效果。即，發熱體20之個數增加而區域數增加時，因應之，發熱體20之端子(正極端子22或負極端子24)的個數亦增加。在此情況，一般使全部之發熱體20的端子從靜電夾具加熱器的下面露出，而在冷卻板鑽發熱體20的端子之個數份量的貫穿孔。因為靜電夾具加熱器中貫穿孔的正上部分係散熱量與其他相異，所以在加熱時成為溫度特異點(例如熱點)。這種溫度特異點的個數變多時，均熱控制變成困難。相對地，在靜電夾具加熱器10，即使靜電夾具加熱器10之端子的個數增加，亦因為將複數個發熱體20的端子集中於一個端子集中區域16，所以端子集中區域16之個數成為比發熱體20之端子的總數少。又，設置於冷卻板50之狹縫56的個數亦一樣地變少。因此，雖然靜電夾具加熱器10之端子集中區域16的正上部分係散熱量與其他相異，但是可減少溫度特異點之個數，亦可使設置於冷卻板50之狹縫56的總開口面積變小。結果，均熱控制變成容易。一樣地藉由共用或集中負極端子24，可減少端子之個數，而可使端子集中區域16變小。藉此，可使狹縫56的總開口面積變小，而均熱控制變成容易。
又，藉由將複數個發熱體20的端子集中於端子集中區域16，可使平均一個端子之接合部的大小遠小於以往。
進而，因為將端子集中區域16作成長方形的區域，所以可將長方形之區域的短邊設定成與端子18大致相同的大小，並將長邊設定成因應於被集中於該端子集中區域16之端子18的個數之大小。因此，可使端子集中區域16之面積變成更小。
進而，組裝連接器44係因為對一個可與多個端子連接，所以可增加端子集中區域16內之端子18的個數，進而可減少端子集中區域16的個數。
此外，本發明係絲毫未被限定為上述的實施形態，當然只要屬於本發明的技術性範圍，能以各種的形態實施， 例如，在上述的實施形態，舉例表示將組裝連接器44與端子集中區域16連接的情況，但是亦可替代組裝連接器44，而與軟性印刷基板(FPC)接合。接合係可利用例如焊料、金屬焊材、導電膏等進行。不論是組裝連接器44或FPC，對一個，都可與端子集中區域16內的多個端子18連接。例如，在FPC的情況，對一個，可與最多約120個的端子18連接。因此，可增加端子集中區域16內之端子18的個數，進而，可減少端子集中區域16的個數。
在上述的實施形態，作為圓板狀加熱器，舉例表示被埋設靜電電極34與發熱體20的靜電夾具加熱器10，但是不是特別地限定為此。例如，亦可替代陶瓷基體30，藉由使用不含靜電電極34的樹脂基板，製作圓板狀之座椅加熱器。此 座椅加熱器係因為是樹脂製，所以可在比製作陶瓷製之陶瓷基體30的情況低溫製作。亦可將已埋設靜電電極34之陶瓷製的靜電夾具與此座椅加熱器的上面接合，並將鋁製之冷卻板與下面接合，作為靜電夾具加熱器。依此方式，因為利用具有與上述之實施形態相同之構造的座椅加熱器，所以被載置於靜電夾具之上面(晶圓載置面)之晶圓的均熱控制變成容易。
在上述的實施形態，連接發熱體20之正極端子22與負極端子24之加熱線的形狀係採用直線狀或圓弧形，但是只是是能以一筆畫之要領連接者，任何的形狀都可。
在上述的實施形態，將複數個端子集中區域16設置成放射線狀，但是不是特別地限定為此。例如，亦可將端子集中區域16設置成平行地排列於陶瓷基體30的中央附近。在第9圖表示此時之冷卻板50的狹縫156。或者，亦可將端子集中區域16成圓弧狀地設置於與陶瓷基體30之外周圓同心圓上。在第10圖表示此時之冷卻板50的狹縫256。或者，亦可以成為同心圓之切線的方式設置端子集中區域16。在第11圖表示此時之冷卻板50的狹縫356。此外，在第9圖~第11圖，狹縫156、256、356都被設置於與端子集中區域16相對向的位置。因此，第9圖~第11圖之端子集中區域16的形狀係與狹縫156、256、356相同的形狀。
在上述的實施形態，作為發熱體20的端子，使用正極端子22與負極端子24，但是因為這是使用直流電源的情況，在使用交流電源的情況，不必區別正極與負極。
在上述的實施形態，將發熱體20劃分成屬於8個 扇形區域的組，並將端子集中區域16設置於各組，但是不必特別地劃分成扇形區域，亦可劃分成任何形狀的區域。例如，亦可劃分成與陶瓷基體30同心圓狀之複數個環狀區域，或更以徑向之線瓶分割該環狀區域。
本專利申請係將於2015年12月28日所申請之美國暫時申請第62/271581號作為優先權主張的基礎，藉引用在本專利說明書包含其內部的全部。
【工業上的可應用性】
本發明係可利用於例如半導體製造裝置用構件。
10‧‧‧靜電夾具加熱器
12‧‧‧上面
14‧‧‧下面
16‧‧‧端子集中區域
20‧‧‧發熱體
22‧‧‧正極端子
24‧‧‧負極端子
30‧‧‧陶瓷基體
30a‧‧‧第1層
30b‧‧‧第2層
30c‧‧‧第3層
30d‧‧‧第4層
34‧‧‧靜電電極
G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8‧‧‧組

Claims (8)

  1. 一種圓板狀加熱器，係將圓板狀之基體的上面劃分成多個區域，並對各區域將包括一對端子之發熱體埋設於該基體的圓板狀加熱器，在該基體的下面包括個數比該發熱體之總數少的端子集中區域；全部之該發熱體的該一對端子係通過該基體的內部後被配線於任一個端子集中區域。
  2. 如申請專利範圍第1項之圓板狀加熱器，其中該端子集中區域係長方形的區域。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之圓板狀加熱器，其中藉全部之該端子集中區域所形成的圖形係旋轉對稱圖形。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之圓板狀加熱器，其中全部之該端子集中區域係被設置於該基體之同心圓上。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之圓板狀加熱器，其中各該端子集中區域之端子係與一個組裝連接器或軟性印刷基板(FPC)連接。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之圓板狀加熱器，其中該基體係陶瓷基體：該圓板狀加熱器係靜電夾具加熱器。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之圓板狀加熱器，其中該基體係樹脂基體：該圓板狀加熱器係座椅加熱器。
  8. 一種加熱器冷卻板總成，係包括： 如申請專利範圍第1至7項中任一項之圓板狀加熱器；及冷卻板，係與該圓板狀加熱器的下面接合，並將貫穿孔設置於與該圓板狀加熱器之各端子集中區域相對向的位置；該貫穿孔之截面積係與和該貫穿孔相對向之該端子集中區域的面積相等。
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