TWI521638B - 包括靜電基材載具之支撐件 - Google Patents

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Description

包括靜電基材載具之支撐件
本發明係有關於一種包括靜電基材載具之支撐件。
本發明的領域是在低壓氛圍下處理部件，部件係被固定在支撐件上且被加熱。
本發明主要係關於微電子，其中被處理的部件是基材。詳言之，本發明係關於佈植離子，其能夠讓雜質被導入到該基材內：這是一種被習知為“摻雜”的技術。摻雜係用來改變該基材的某些特性，如機械特性、熱特性、電特性、厭水性等等。
為了要實施此佈植，現今可使用一種離子佈植機，其以電漿浸泡模式操作。因此，將離子佈植於基材中包含將基材浸在一電漿中且用一範圍在數十伏至數萬伏(通常小於100kV)的負電壓將其偏壓，用以產生一可將電漿中的離子朝向該基材加速的電場，使得離子變成被植入到基材中。以此方式被植入的原子被稱為摻質。該偏壓通常係被脈衝化。
離子的穿透深度是由它們的加速能量來決定。它首先和施加至基材的電壓有關，其次和離子及基材的個別本質有關。被佈植的原子的濃度和劑量(其用每平方公分(cm2)的離子數來表示)有關及和佈植深度有關。
佈植是在一被抽真空的氛圍中被實施，使得熱只透過 輻射來進行交換，因此可正確地控制該基材的溫度。
專利文獻美國專利US 7126808B2號提出一種設備，其具有一嵌設了靜電基材載具的支撐件，該包括一冷卻室。該設備包含一具有多個通道的基材載具，該等通道延伸在該基材載具的頂面和其底面之間。在每一通道中有一舉升銷。該等舉升銷主要是將基材舉升至該基材載具上方一點點處以提供靜電夾緊。存在於該基材和該基材載具之間的空間被填入一冷卻氣體。
該基材只在基材載具的周邊處被固持，但這在機械性上是不足的。
另一已知的支撐件被示於圖1中。該支撐件主要包含三個部分：一偏壓的桌台10；一基材載具20；及一夾緊套環30。
該桌台10被偏壓至高電壓(直流電(DC)或脈衝式)且它是一導電平台形式，其具有一風道11，該風管向外開口於桌台的兩個面。該風道11的功能被更詳細地描述。
該絕緣的基材載具20透過設置在該基材載具的底面的周邊的墊圈12而被平放在該桌台10上。它是圓筒形式且用它的頂面來承載，該圓筒設有一從其基部延伸出的肩部21。
該夾緊套環30藉由抵靠該肩部21來將該基材載具20夾緊在該桌台10上，這是透過多根螺釘31來實施。
該基材載具20的頂面22在其周邊提供一環23且其亦提供多根散佈在該環內的短柱24。該環23及該等短柱24的厚度是相同的，其在10微米(μm)至15μm的範圍內。該環23及該等短柱24的的頂面因而界定一承載平面，該基材40係平置於該承載平面上。
第一類型的電極被用作來靜電地夾緊該基材。這些電極係成對地被配置。它們被設置在一平行於該頂面22的平面中，該平面極靠近該頂面。它們可用熟習此技藝者所習知的任何方式來製造，例如，藉由求助於俗稱“厚層(thick layer)”的技術。
位在圖1的右側的電極對包含一正電極25或陽極，及一負電極26或陰極。該原理在於提供兩個電容器：一陽極基材電容器；及一陰極基材電容器。
再者，確保基材40和該被偏壓的桌台10之間有電接觸是有必要的，這是藉由一第二類型的電極來達成。
為此目的，多個通道穿過該基材載具20。在圖1右側的通道27承接一安裝在一彈簧29上的銷釘28，該彈簧抵靠著該桌台10且其因而將該銷釘28推抵該基材40。該銷釘-彈簧配對構成該第二類型的電極且每一通道內都設置一個此種電極。
形成為穿過該桌台的風道11用來將氦氣填入到該出現在該基材載具20的底面和該桌台之間的第一空間。
位在該基材載具20的頂面22和該基材40之間的第 二空間亦經由該通道被填入氦氣。提供一額外的開口(未示出)是可能的，其穿過該基材載具用以讓該第一及第二空間彼此連通。
適合操縱該基材的機構被省略，因為它們對於熟習此技藝者而言是已知的。
在佈植期間，該佈植電流被該等第二類型電極洩流。該等銷釘28的接觸面積很小，所以電流密度很高。這可導致該等銷釘熔化並導致該基材的背面被污染，尤其是如果該偏壓電壓是脈衝式電壓的話。
因此，本發明的一個目的是要增加該佈植電流會流過的表面積。
依據本發明，一種支撐件包含：一被導電地偏壓的桌台；一圓筒形式絕緣的靜電基材載具，其具有一肩部，該基材載具的底面係面向該被偏壓的桌台且其頂面提供一承載平面其被設計來接納一基材；及一導電的夾緊套環，用來將該肩部抵靠著該被偏壓的桌台夾緊；該支撐件亦具有至少一導電元件，用來將該承載平面連接至該肩部。
在第一實施例中，該導電元件包含：一第一條帶，其被設置在該頂面的周邊； 一第二條帶，其延伸跨過該圓筒介於該第一條帶和該肩部之間；及一第三條帶，其接觸該第二條帶且被設置在該肩部上。
有利地，它亦包括多個電極，其穿過該基材載具且提供一電接觸於該被偏壓的桌台和該承載平面之間。
在第二實施例中，該導電元件包含：一導電的接觸平面，其被設置在該基材載具的肩部；及多個被連接至該接觸平面的電極，其由該頂面突伸出以界定該承載表面。
較佳地，該支撐件更包含一條帶，其被設置在該頂面之在該承載平面底下的周邊，且該基材載具包括至少一孔口，其開口於該基材載具的頂面及底面。
依據本發明的一額外的特徵，該支撐件更包含一導電層，其被插設在該頂面及該被偏壓的桌台之間。
有利地，該等電極是電鍍的穿孔形式。
非必要地，該支撐件更包含一在該底面的周邊的墊圈，其和該被偏壓的桌台接觸。
或者，該支撐件更包含一導熱層，其被插設在該底面和該被偏壓的桌台之間。
本發明因而想要在該基材載具的承載平面和該基材載 具的肩之間建立電接觸。
參考圖2，在第一實施例中，上述的基材載具20再次被使用。
一第一金屬條帶201被設置在出現在該基材載具20的頂面22的周邊的該環23上。它是，例如，用俗稱的“薄層(thin layer)”的技術使用譬如像是鈦、氮化鈦、白金、鎢、或碳化鎢，製成的。無論如何，它必需是一導電的材料，且如果可能的話，它應是耐火材料。
該條帶的厚度必需足以提供可被接受的電阻，但該厚度又不能太大，用以確保該基材確實平置在該等短柱24上。此厚度的一適合的數值是在1微米至2微米的範圍內。
一第二金屬條帶202被設置在該基材載具20的圓柱形壁上，介於該第一條帶201和該肩部211之間。
最後，一第三金屬條帶203被設置在該肩部211面向該夾緊套圈30的面上。
該等以此方式並置的(juxtaposed)三個條帶提供從該承載表面至該夾緊套圈(其本身是導電)的電連續性。
緊貼該基材的電接觸面積因而被大幅地增加，藉以改善導因於佈植電流的電荷洩流。它甚至可以省略掉該用來提供該基材40的背面和該被偏壓的桌台10之間接觸的第二類型電極。
如果那些電極被省略掉的話，則無論如何必需要保遊至少一通道27來將氦氣從存在於該基材載具20的底面和 該桌台10之間的該第一空間輸送至位在該基材載具20的頂面22和該基材40之間的該第二空間。
因此，省略這些第二類型的電極、保留它們、或改變它們的組態都是可能的。
藉由保留一通道27及藉由金屬電鍍它，可提供一俗稱的“電鍍的穿孔(plated-through hole)”。該電鍍的穿孔提供電接觸於該承載平面和該基材載具20的底面之間。
藉由參考圖3，在第二實施例中，該基材載具210和上述的基材載具相同，但其頂面212是平面，因為該環及該等短柱被省略掉。
該基材載具210現具有一導電的接觸平面213，其垂直於該圓筒的軸線且覆蓋該肩部211。
多個第三類型的電極215被配置成垂直於該接觸平面並從該基材載具210的頂面212突伸出。這些電極和該接觸平面接觸，它們因而從該頂面212突出一點點，約10微米至15微米。舉例而言，它們構成電鍍的穿孔。
該第一金屬條帶231被保留，該條帶被沉積在該基材載具210的頂面212的周邊。此第一金屬條帶231和該等第三類型的電極215在同一水平。此第一條帶用來密封包含該基材及該基材載具的組件，用以限制在該基材的周邊處的氦氣漏氣。
該第二金屬條帶232較佳地亦被保留，用以讓該第一條帶231和該接觸面213接觸，用來改善導因於佈植電流 的電荷洩流。
一孔口217仍被設備，其穿過該基材載具，用以讓存在於該基材載具210的底面和該桌台10之間的該第一空間和位在該基材載具210的頂面212和該基材40之間的該第二空間相連通。
該基材載具210如上文所述地可藉由借助於“厚層(thick layer)”技術很容易地加以製造。
對於第三類型的電極215而言，提供金屬插入物來取代該電鍍的穿孔是可能。
回到圖1，在該基材載具20和該桌台10之間獲得最佳的熱交換是適當的。
為此目的，一第一解決方案係經由風道11將氦氣注入到存在於該基材載具20和該桌台10之間的空間內。
另一解決方案為在這兩個構件之間插設一導熱層，譬如像是黏劑、油脂、或銦片。此導熱層視情況而定亦有利地可以是導電的。在此等情況下，它無論如何仍必需提供一迴路，使得該氦氣可達到位於該基材40和該基材載具20之間的空間。
在上文中，只有氦氣被提到作為熱傳遞氣體。如果一些其它氣體，例如氫氣，被使用的話，本發明同樣是可實施的。
上文中被描述之本發明的實施例因為它們正確的本質而被選取。然而，列出可被本發明涵蓋的所有可能的實施例是不可能的。詳言之，任何被描述的手段可被等效手段 取代，而不會超出本發明的範圍。
10‧‧‧偏壓的桌台
20‧‧‧基材載具
30‧‧‧夾緊套環
11‧‧‧風道
12‧‧‧墊圈
21‧‧‧肩部
31‧‧‧螺釘
22‧‧‧頂面
23‧‧‧環
24‧‧‧短柱
40‧‧‧基材
25‧‧‧正電極
26‧‧‧負電極
28‧‧‧銷釘
27‧‧‧通道
201‧‧‧第一金屬條帶
202‧‧‧第二金屬條帶
211‧‧‧肩部
203‧‧‧第三金屬條帶
212‧‧‧頂面
210‧‧‧基材載具
213‧‧‧導電接觸平面
231‧‧‧第一金屬條帶
232‧‧‧第二金屬條帶
215‧‧‧電極
217‧‧‧孔口
本發明於下面參考附圖的實施例的描述內文中更詳細地呈現，這些實施例係以舉例的方式被提供，其中：圖1為一習知的支撐件的剖面圖；圖2為本發明的支撐件的第一實施例的剖面圖；及圖3為本發明的支撐件的第二實施例的剖面圖。
出現在這些圖中不只一次的元件在每一圖中都被賦予相同的標號。
10‧‧‧偏壓的桌台
11‧‧‧風道
12‧‧‧墊圈
20‧‧‧基材載具
21‧‧‧肩部
22‧‧‧頂面
23‧‧‧環
24‧‧‧短柱
25‧‧‧正電極
26‧‧‧負電極
27‧‧‧通道
28‧‧‧銷釘
29‧‧‧彈簧
30‧‧‧夾緊套環
31‧‧‧螺釘
40‧‧‧基材

Claims (9)

  1. 一種支撐件，其包含：一被導電地偏壓的桌台(10)；一圓筒形式絕緣的靜電基材載具(20)，其具有一肩部(211)，該基材載具(20)的底面係面向該被偏壓的桌台(10)且其頂面(22，212)提供一承載平面，其被設計來接納基材(40)；及一導電的夾緊套環(30)，用來將該肩部(211)抵靠著該被偏壓的桌台(10)夾緊；該支撐件的特徵在於它包括至少一導電元件(201，202，203，213-215)，用來將該承載平面連接至該肩部(211)。
  2. 如申請專利範圍第1項之支撐件，其中該導電元件包含：一第一條帶(201)，其被設置在該頂面(22)的周邊；一第二條帶(202)，其延伸橫跨該圓筒介於該第一條帶(201)和該肩部(211)之間；及一第三條帶(203)，其接觸該第二條帶(202)且被設置在該肩部(211)上。
  3. 如申請專利範圍第2項之支撐件，其中該支撐件亦包括多個電極(28-29)，其穿過該基材載具(20)且提供一電接觸於該被偏壓的桌台(10)和該承載平面之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之支撐件，其中該導電元件包含： 一導電的接觸平面(213)，其被設置在該基材載具(210)內的肩部(211)處；及多個被連接至該接觸平面(213)的電極(215)，其由該頂面(212)突伸出以界定該承載平面。
  5. 如申請專利範圍第4項之支撐件，其中該支撐件更包含一條帶(231)，其被設置在該頂面(212)在該承載平面底下的周邊，且該基材載具(210)包括至少一孔口(217)，其開口於該基材載具的頂面及底面。
  6. 如申請專利範圍第3項之支撐件，其中該支撐件更包含一導電層，其被插設在該頂面(22，212)及該被偏壓的桌台(10)之間。
  7. 如申請專利範圍第3至5項中任一項之支撐件，其中該等電極(215)是電鍍的穿孔(plated-through hole)的形式。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之支撐件，其中該支撐件更包含一在該底面的周邊的墊圈(12)，其和該被偏壓的桌台(10)接觸。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之支撐件，其中該支撐件更包含一導熱層，其被插設在該底面和該被偏壓的桌台(10)之間。
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