TWI557787B - 薄加熱基板支撐件 - Google Patents

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魯特保羅Ｂ
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Description

薄加熱基板支撐件
本發明之實施例大體而言係關於用於在半導體基板上製造器件之方法及裝置。更特定言之，本發明之實施例提供用於在處理腔室中加熱且支撐基板之方法及裝置。
在半導體元件之製造期間，通常在處理腔室中處理基板，在該處理腔室中可對基板執行沉積、蝕刻、熱處理。
半導體處理腔室通常包括腔室主體，該腔室主體界定用於處理基板之內容積。通常在內容積中安置基板支撐件以在處理期間支撐基板。有時，當製程需要基板處於高溫時，通常在處理腔室中使用經加熱之基板支撐件。
經加熱之基板支撐件通常包括用於支撐且加熱基板之基板支撐板。當加熱時，基板支撐板可處於非常高之溫度。但是，通常希望在處理期間保持腔室主體冷卻。為了防止基板支撐板加熱腔室主體，通常將基板支撐板與腔室主體相隔一定距離安置，且基板支撐板不接觸腔室主體。通常，基座設計可用來將基板支撐板相距腔室主體而安置，該基座設計具有自基板支撐板之後中心線延伸之支撐柱。該柱提供結構支撐至基板支撐板且該柱亦提供用於接線至基板支撐表面之通道。通常，該柱向下延伸並且經由腔室主體之底壁而自處理容積延伸出。
然而，如上所述之傳統經加熱之基板支撐件需要處理 腔室中之相對較大內容積，並且對於所有處理腔室而言並不實際。特定言之，當腔室容積較小或不希望經由腔室主體之底壁形成中心開口時，傳統經加熱之基板支撐件並不適用。
因此，存在對在較小腔室中加熱且支撐基板之方法及裝置的需要。
本發明之實施例通常提供用於處理基板之裝置及方法。更特定言之，本發明之實施例提供用於在處理腔室中加熱且支撐基板之薄加熱基板支撐件。
本發明之一個實施例提供基板支撐組件。基板支撐組件包括加熱板及懸臂，該加熱板在前側上具有基板支撐表面，該懸臂自加熱板之背側延伸。加熱板經設置以支撐且加熱基板支撐表面上之基板。懸臂具有第一端及第二端，該第一端在加熱板之中心軸附近附著於加熱板，該第二端自中心軸徑向向外延伸。
本發明之另一實施例提供基板支撐組件，該基板支撐組件包括具有前側及背側之加熱板、安置在加熱板中之加熱元件，以及將該加熱板隔熱之至少一個雙金屬接頭。
本發明之另一實施例提供一種用於處理基板之腔室。腔室包括腔室主體及基板支撐組件，該腔室主體於該腔室主體中界定腔室容積，該基板支撐組件安置於該腔室容積中。該基板支撐組件包括加熱板及懸臂，該加熱板 在前側上具有基板支撐表面，該懸臂自加熱板之背側延伸。加熱板經設置以支撐且加熱基板支撐表面上之基板。懸臂具有第一端及第二端，該第一端在加熱板之中心軸附近附著於加熱板，該第二端自中心軸徑向向外延伸。
本發明之又一實施例提供一種用於處理基板之方法。該方法包括將基板置放在基板支撐組件之基板支撐表面上。基板支撐組件係由安置在處理腔室中之熱嵌件支撐，以便基板支撐組件不與腔室主體直接接觸。該基板支撐組件包括加熱板及懸臂，該加熱板在前側上具有基板支撐表面，該懸臂自加熱板之背側延伸。加熱板經設置以支撐且加熱基板支撐表面上之基板。懸臂具有第一端及第二端，該第一端在加熱板之中心軸附近附著於加熱板，該第二端自中心軸徑向向外延伸。該方法進一步包括使用加熱板加熱基板，且包括藉由供應冷卻液至冷卻接頭冷卻腔室主體，該冷卻接頭連接至加熱支撐組件及腔室主體。
本發明之實施例提供用於在基板處理腔室中支撐且加熱基板之裝置及方法。更特定言之，本發明之實施例係關於用於處理腔室中之加熱基板支撐組件。加熱基板支撐組件可用於其他處理腔室中。然而，加熱基板支撐組件尤其有益於具有較小容積之腔室，其中加熱基板支撐組件之低輪廓允許較小腔室容積，且因此允許使用較 小、低成本之泵的更快泵送。舉例而言，可在負載鎖定腔室中使用加熱基板支撐組件來加熱且支撐基板。加熱基板支撐組件允許負載鎖定腔室執行鹵素移除或灰化製程，因此，在對減弱或光阻劑移除製程無任何影響之情況下改良系統產量。
本發明之實施例提供包括加熱元件之薄加熱基板支撐組件。在一個實施例中，該加熱元件經設置以加熱高達300攝氏度。加熱基板支撐組件可由鋁、雙金屬接頭，及不銹鋼製成。藉由將鋁、雙金屬及不銹鋼相結合，獲得在加熱基板支撐組件與腔室主體之間的改良溫度均勻性及降低之熱傳遞，同時允許使用較少功率之較快加熱器響應。在一個實施例中，在加熱基板支撐件中使用波紋管來提供撓性及熱分解，該撓性及熱分解防止歸因於熱膨脹之側向力向基板支撐組件加壓及/或移位基板支撐組件。在一個實施例中，加熱基板支撐件包括用於真空夾盤之泵送管。
在一個實施例中，將基板支撐組件之加熱板與絕熱體一起固定在腔室主體內部，該絕熱體消除了加熱板與腔室主體之間的直接接觸。在一個實施例中，冷卻接頭在基板支撐組件退出腔室主體之位置附近連接至基板支撐組件與腔室主體兩者。冷卻接頭在腔室主體與基板支撐組件之間提供絕熱並且向腔室提供真空密封，同時允許使用較少功率之較快加熱器響應。
第1圖為根據本發明之一個實施例之雙負載鎖定腔室 室100的示意剖視圖。雙負載鎖定腔室100包括上腔室容積120及下腔室容積110，該上腔室容積120用於移送且處理基板104，該下腔室容積110用於移送基板104。上腔室容積120與下腔室容積110彼此垂直堆疊且流體隔離。下負載鎖定容積及上負載鎖定容積110、120中之每一者可經由經設置用於基板移送之兩個開口而選擇性地連接至兩個獨立環境，例如工廠介面之大氣環境及移送腔室之真空環境。
雙負載鎖定腔室100包括腔室主體103。在一個實施例中，腔室主體103包括上腔室主體121及下腔室主體111，該上腔室主體121及該下腔室主體111耦接在一起以界定上腔室容積及下腔室容積120、110及泵送通道。
雙負載鎖定腔室100可包括安置在上腔室容積120之內的噴淋頭129、加熱基板支撐組件132，及升降圈組件144。噴淋頭129經安置在加熱基板支撐組件132上，而升降圈組件144經設置以在上腔室容積120中圍束一處理環境以及裝卸基板。雙負載鎖定腔室100可包括用於在下腔室容積110中支撐基板之支撐釘113。
上腔室容積120係由上腔室主體121之側壁124、安置在側壁124上之蓋襯墊127、上腔室主體121之底壁123，及下腔室主體111之頂壁118界定。蓋襯墊127具有內唇部127a，該內唇部127a保持噴淋頭129及來源接裝板128。來源接裝板128具有中心開口128a，中心開口128a與噴淋頭129之中心開口129e相匹配。遠 端電漿源130經由石英嵌件131及噴淋頭129與上腔室容積120流體連通。
遠端電漿源130通常連接至一或更多個氣體分配盤。在一個實施例中，遠端電漿源130連接至第一氣體分配盤101及第二氣體分配盤102，該第一氣體分配盤101經設置以提供用於減弱製程之處理氣體以移除在蝕刻之後的殘留材料，該第二氣體分配盤102經設置以提供用於灰化製程之處理氣體以移除光阻劑。
雙負載鎖定腔室100進一步包括加熱基板支撐組件132，該加熱基板支撐組件132安置在上腔室容積120中用於支撐且加熱基板104。聚焦環151可安置在加熱基板支撐組件132之外邊緣上。聚焦環151起作用以在處理期間固持基板104且改變在基板104之邊緣區域周圍之處理速率。
雙負載鎖定腔室100亦包括升降圈組件144，該升降圈組件144用於在外部機器人與加熱基板支撐組件132之間移送基板，且該升降圈組件144用於在上腔室容積120中提供均勻處理環境。升降圈組件144包括環狀圈主體146，該環狀圈主體146圍繞加熱基板支撐組件132安置在上腔室容積120之內。圈主體146耦接至安置在上腔室容積120之外部區域中之升降裝置160。升降裝置160在上腔室容積120之內垂直移動圈主體146。
圈襯墊145附著於圈主體146。圈襯墊145自圈主體146垂直向上延伸。在一個實施例中，圈襯墊145為具 有大體平坦圓柱形內壁145a之環。在一個實施例中，圈襯墊145之內壁145a具有比加熱基板支撐組件132之厚度大得多的高度145b及比加熱基板支撐組件132與噴淋頭129之外徑大的內徑，以便當圈襯墊145處於降低之位置時，圈襯墊145可在加熱基板支撐組件132及噴淋頭129周圍產生處理環境。圈襯墊145之圓柱形內壁145a在圍繞基板104之上腔室容積120及剛好在加熱基板支撐組件132上方之區域之內產生圓形圍束壁，因此，為基板104提供了均勻處理環境。
三個或三個以上升降指147附著於圈主體146。升降指147自圈主體146垂直向下且徑向向內延伸。升降指147經設置以在加熱基板支撐組件132與基板移送器件之間移送基板，該等基板移送器件諸如在上腔室容積120外部之機器人。升降指147之端部147a形成基板支撐表面，該基板支撐表面經設置以在基板104之邊緣區域附近之若干點處支撐基板104。
第1圖圖示處於下部位置用於基板處理之升降圈組件144。當圈主體146上升至上部位置時，升降指147移動與基板104接觸且將基板104自加熱基板支撐組件132舉升。當圈主體146處於上部位置時，外部基板移送器件(未圖示)可經由出口中之一者進入上腔室容積120以自升降指147移除基板104，且隨後將新的基板104置放至升降指147上。當圈主體146再次處於下部位置時，安置在升降指147上之新的基板104將置放於加熱 基板支撐組件132上用於處理。
上腔室主體及下腔室主體之更加詳細描述可在申請於2011年3月1日、標題為「Abatement and Strip Process Chamber in a Dual Load Lock Configuration」(案號15751L)之美國臨時專利申請案第61/448,027號中發現。
升降圈組件144之更加詳細描述可在申請於2011年3月1日、標題為「Method and Apparatus for Substrate Transfer and Radical Confinement」(案號15745)之美國臨時專利申請案第61/448,012號中發現。
加熱基板支撐組件132經設置以裝配在雙負載鎖定腔室100之上腔室容積120中。加熱基板支撐組件132經安裝以與腔室主體103大體熱絕緣。在一個實施例中，加熱基板支撐組件132經設置以加熱基板104高達300攝氏度，而腔室主體103仍然冷卻，例如，腔室主體103仍然在低於65攝氏度之溫度。
加熱基板支撐組件132具有平板及用於裝配在小腔室容積中之懸臂設置。加熱基板支撐組件132通常包括用於支撐基板104之加熱板132b，及自加熱板132b延伸之懸臂管136。
在一個實施例中，加熱板132b可包括上加熱器板133、附著於上加熱器板133之下加熱器板134，及安置在上加熱器板133與下加熱器板134之間的加熱器135。在一個實施例中，加熱器135可安置在形成於下加熱器板134之上表面上及/或上加熱器板133之下表面上 的通道中。加熱器135可為電阻加熱器或經排列以流動熱傳遞流體之導管。上加熱器板133與下加熱器板134可經由螺栓、焊接或銅焊接合在一起。在一個實施例中，上加熱器板133及下加熱器板134可由金屬形成，諸如鋁。上加熱器板133及下加熱器板134可具有相同厚度，以便加熱基板支撐組件132在加熱之後不會翹曲。
上加熱器板133經設置以支撐基板104之背側104b。在一個實施例中，下加熱器板134之外徑比上加熱器板133之外徑大。聚焦環151可安置在下加熱器板134之外邊緣134a上，該下加熱器板134自上加熱器板133徑向向外曝露。聚焦環151圍繞上加熱器板133及安置於該上加熱器板133上之基板104。聚焦環151起作用以在處理期間固持基板104且改變在基板104之邊緣區域周圍之處理速率。在一個實施例中，聚焦環151、上加熱器板及下加熱器板133、134可具有匹配切口155，該等匹配切口155經設置以提供用於升降指147之通道。
加熱基板支撐組件132不直接接觸腔室主體103以減少與腔室主體103之熱交換。在一個實施例中，加熱基板支撐組件132安裝於絕熱器143上，該絕熱器143經由上腔室主體121之底壁123中之中心開口123a安置於下腔室主體111之頂壁118上。在一個實施例中，凹部118a可形成於下腔室主體111之頂壁118上。凹部118a可允許形成於下腔室主體111中之真空出口與上腔室容積120連接。絕熱器143可由絕熱材料(諸如陶瓷)形 成，以防止在加熱基板支撐組件132與腔室主體103之間的熱交換，該腔室主體103包括上腔室主體121及下腔室主體111兩者。
絕熱器143經安置以相對於上腔室容積120中之其他組件(例如，噴淋頭129，及升降圈組件144)將加熱基板支撐組件132居中。在一個實施例中，絕熱器143與加熱基板支撐組件132之中心軸132a對準以確保加熱基板支撐組件132在熱膨脹期間仍然居中。
懸臂管136自下加熱器板134之中心附近之背側134b延伸。懸臂管136徑向向外延伸以與延伸管137連接，該延伸管137經由上腔室主體121之開口153及下腔室主體111之開口152安置。在一個實施例中，延伸管137可自懸臂管136垂直向下延伸。管136、137不接觸上腔室主體121或下腔室主體111(例如，與上腔室主體121或下腔室主體111間隔開)以進一步避免在加熱基板支撐組件132與腔室主體111、121之間的熱交換。懸臂管136及延伸管137提供了用於電源、感測器及由加熱基板支撐組件132使用之其他接線的通道。在一個實施例中，加熱器功率源138、感測器信號接收器139及夾緊控制單元140經由懸臂管136及延伸管137中之通道接線至加熱基板支撐組件132。在一個實施例中，夾緊控制單元140經設置以提供真空夾緊機構。
冷卻接頭141自下腔室主體111外部耦接至延伸管137。冷卻接頭141具有形成於該冷卻接頭141中之冷卻 通道141a。冷卻液來源142經連接至冷卻通道141a以提供對冷卻接頭141及延伸管137、懸臂管136，以及加熱基板支撐組件132之其他組件之冷卻。冷卻接頭141通常在處理期間保持冷卻，因此，冷卻接頭141充當在加熱基板支撐組件132與腔室主體103之間的絕熱器。
在一個實施例中，雙金屬連接器可用於連接加熱基板支撐組件132之各部分以提供熱分解，該等熱分解大體降低在加熱基板支撐組件132與腔室主體103之間的熱傳遞。在加熱基板支撐組件132與腔室主體103之間降低之熱傳遞允許更快加熱器響應時間、更精確的溫度控制以及加熱且保持基板支撐組件132之溫度所需的較少功率。
第2圖示意圖示移除了噴淋頭129之雙負載鎖定腔室100之俯視圖，該圖圖示了加熱基板支撐組件132之俯視圖。經由側壁124形成兩個開口225以允許基板移送及外部機器人通過。可在各開口225外部附著流量閥門，因此提供在上腔室容積120與兩個處理環境之間的介面。
第3圖為根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件300的分解圖。可將加熱基板支撐組件300用作加熱基板支撐組件132。加熱基板支撐組件300通常具有經由懸臂結構支撐之基板支撐板。
加熱基板支撐組件300包括上加熱器板310，該上加熱器板310具有基板支撐表面311。上加熱器板310具 有大體圓盤形狀。基板支撐表面311為用於接觸基板之大體平面。真空夾盤開口312係經由上加熱器板310形成。夾緊通道313之網狀結構(web)係形成於基板支撐表面311上。夾緊通道313經流體連接至真空夾盤開口312以允許移除在基板與基板支撐表面311之間的空氣或氣體。
在一個實施例中，一或更多個開口314可經由中心附近之上加熱器板310形成，以允許加熱基板支撐組件300得以用螺栓固定至處理腔室。
加熱基板支撐組件300包括下加熱器板320，該下加熱器板320具有盤狀主體321及空心柱326。上加熱器板310經附著於主體321之上側321a。上加熱器板310、下加熱板320之主體321，及加熱元件301形成加熱板308，該加熱板308用於支撐且加熱在該加熱板308上之基板。
上加熱器板310及下加熱器板320與內嵌於該上加熱器板310與該下加熱器板320之間的加熱元件301接合在一起。加熱元件301可經排列在形成於下加熱器板320及/或上加熱器板310中之通道中，以均勻加熱在上加熱器板310上之基板。在一個實施例中，如第3圖中所示，螺旋形通道329形成於下加熱器板320之主體321之上側321a中。包括一或更多個感測器之感測組件305亦可內嵌於上加熱器板與下加熱器板310、320之間。
上加熱器板310與下加熱器板320可經由例如螺栓固 定、焊接或銅焊之各種方法接合在一起。上加熱器板310及下加熱器板320通常經形成用於導熱材料，諸如金屬。在一個實施例中，上加熱器板310及下加熱器板320兩者係由在加熱時具有改良均勻性之鋁形成。鋁上加熱器板310及下加熱器板320可經由銅焊接合在一起。
空心柱326自下加熱器板320之主體321之中心軸323附近的主體之下側321b延伸。懸臂322自空心柱326徑向向外延伸。懸臂322大體平行於上加熱器板及下加熱器板310、320。在一個實施例中，懸臂322之末端325可徑向延伸至主體321之外邊緣321c外部。
懸臂322及空心柱326形成凹部324，該凹部324用於容納至上加熱器板及下加熱器板310、320之接線。在一個實施例中，凹部324保持加熱引線302、泵送管304及感測器引線306，該加熱引線302連接至安置於下加熱器板320上之加熱元件301，該泵送管304經由泵送接頭303連接至真空夾盤開口312，且該感測器引線306連接至在上加熱器板310及/或下加熱器板320上之感測組件305。
在一個實施例中，中心柱327沿著中心軸323由空心柱326內的主體321之背側321b延伸。在一個實施例中，可經由中心柱327形成一或更多個開口328而將下加熱器板320用螺栓固定至處理腔室或處理腔室之組件。
將後蓋330附著於下加熱器板320以封閉凹部324， 以便凹部324之內的接線不曝露於處理環境。後蓋330及下加熱器板320可由相同材料形成以獲得均勻溫度輪廓且減少由熱膨脹所引起之接頭結構之變形。在一個實施例中，後蓋330及下加熱器板320兩者係由鋁形成且經由焊接接合在一起。
後蓋330可具有開口331以允許下加熱器板320接觸絕熱器390，該絕熱器390在不直接接觸之情況下，將加熱基板支撐組件300錨定於處理腔室中。在一個實施例中，絕熱器390具有形成於該絕熱器390中之一或更多個開口391，以允許上加熱器板及下加熱器板310、320經由螺栓固定而附著。上加熱器板及下加熱器板310、320可附著於絕熱器390或經由絕熱器390附著於處理腔室。如第3圖中圖示之實施例，螺釘392可用以經由開口314、328及391將上加熱器板及下加熱器板310、320螺栓固定至絕熱器390。
後蓋330可在懸臂322之末端附近包括開口332。開口332允許加熱引線302、泵送管304，及感測器引線306退出凹部324。
在一個實施例中，接頭340經連接至開口332周圍之後蓋330。接頭340、波紋管350，及凸緣370形成自懸臂322延伸之延伸管307。延伸管307經設置以容納在處理環境之內的加熱引線302、泵送管304，感測器引線306。
接頭340經設置以在結構上連接下加熱器板320之懸 臂322與波紋管350之上端351。波紋管350提供撓性以適應由溫度變化所引起之懸臂322、接頭340及凸緣370之尺寸與形狀變化。
在一個實施例中，波紋管350由具有抗拉強度之材料形成，該材料適用於經受在波紋管350之旋轉中之高應力位準。在一個實施例中，波紋管350係由不銹鋼形成。
在一個實施例中，接頭340為不銹鋼及鋁雙金屬接頭，該接頭經設置以將不銹鋼波紋管350與鋁懸臂322接合。雙金屬接頭允許加熱基板支撐組件300在加熱部分中具有鋁的極好導熱性，並且在結構支撐部分中具有不銹鋼的極好強度。另外，雙金屬接頭允許更快加熱器響應時間、更精確的溫度控制以及加熱且保持加熱基板支撐組件300之溫度所需的較少功率。
凸緣370附著於波紋管350之下端352。凸緣370可由與波紋管350相同材料形成，例如由不銹鋼形成。凸緣370可具有允許加熱引線302、泵送管304及感測引線306通過該中心開口371之中心開口371。在一個實施例中，可將嵌件372安置在中心開口371之內以提供密封。
可將管導件360在嵌件372之下沿著加熱引線302、泵送管304及感測引線306中之至少一者安置以提供導向及附加冷卻。在一個實施例中，管導件360可由鋁形成且螺栓固定至凸緣370。
當加熱基板支撐組件300安裝在處理腔室中時，凸緣 370經設置以安置在腔室開口中而不與腔室接觸，以便在加熱基板支撐組件300與腔室主體之間無直接熱交換發生。
冷卻接頭380經設置以自腔室外部附著於凸緣370及腔室主體。冷卻接頭380可具有一或更多個冷卻通道381，該一或更多個冷卻通道381形成於該冷卻接頭380中且連接至冷卻液來源。冷卻接頭380將腔室主體與加熱基板支撐組件300熱連接。因此，來自加熱基板支撐組件300之凸緣370之任何熱量皆可能在向腔室主體傳播之前由接頭380中之冷卻液所吸收。因此，冷卻接頭380充當了加熱基板支撐組件300與腔室主體之間的熱絕緣。
第4圖為第3圖之加熱基板支撐組件300之部分分解仰視圖。如第4圖所示，加熱引線302、泵送管304及感測引線306經安置在由懸臂322及空心柱326形成之凹部324中。下部開口327a可形成於中心柱327之下表面327b中。下部開口327a與絕熱器390匹配且接收絕熱器390。雖然描述了下部開口327a用於與絕熱器390匹配，但是亦可以使用其他結構(例如，定位銷、凹槽)來達成此目的。
第5A圖、第5B圖及第5C圖為分別根據本發明之一個實施例之下加熱器板320的俯視圖、剖視圖及仰視圖。經由主體321形成通孔501a以允許加熱元件301進入在主體321之頂表面321a中形成之通道329中。通 孔503a經由主體321形成以與泵送接頭303連接。一或更多個感測孔505a可經由主體321形成以允許感測引線306與感測組件305之一或更多個感測器連接。
在一個實施例中，三個或三個以上凹槽521可沿著主體321之邊緣321c形成以允許基板移送器件(諸如雙負載鎖定腔室100之升降指147)通過至低於主體321之基板支撐表面之位準。在一個實施例中，三個凹槽521係經由主體321形成，其中一個凹槽521安置在一側，且其他兩個凹槽521安置在最接近懸臂322之相對側上。兩個凹槽521允許升降指147通過至主體321之基板支撐表面之下且在主體321之基板支撐表面上設定基板。
第6圖為根據本發明之一個實施例無加熱基板支撐組件300之圍繞結構的接線之示意透視圖。
在一個實施例中，加熱元件301以一大體平面螺旋圖案捲繞，用於橫跨上加熱器板310之基板支撐表面311提供均勻加熱。
第7圖為根據本發明之一個實施例之加熱元件301的示意剖視圖。加熱元件301通常包括加熱器線701，該加熱器線701在護套702之內形成迴路。在護套702之內填充絕緣材料703。在一個實施例中，加熱器線701可在70華氏[溫]度(℉)之溫度下具有大約24.7歐姆之電阻。加熱器線701可經設置以在230伏特之電壓下具有大約2100瓦之加熱功率。絕緣材料703在大約500伏特 之電壓下且70華氏[溫]度(℉)之溫度下可具有大於1000兆歐之電阻。在一個實施例中，護套702可由高溫合金形成，例如由INCONEL® 600形成。在組裝時，其中加熱器線701成迴路之加熱部分704經安置在下加熱器板320之通道329之內，且不存在電阻加熱器線之冷卻部分705經安置在凹部324之內。可使用端蓋707將加熱器線701與引線706接合，該等引線706經設置以與功率源連接。在一個實施例中，端蓋707係由陶瓷水泥封裝及環氧樹脂密封形成。
感測組件305可包括一或更多個感測器，該一或更多個感測器安置在上加熱器板310及/或下加熱器板320中。在一個實施例中，感測組件305可包括熱電偶，該熱電偶經設置以量測上加熱器板310及/或下加熱器板320之溫度。
泵送接頭303經設置以在泵送管304、下加熱器板及上加熱器板320及310之通孔503a及真空夾盤開口312之間提供真空密封連接。
泵送管304通常係由不銹鋼形成。在下加熱器板320由鋁形成之實施例中，泵送接頭303係由鋁-不銹鋼雙金屬形成。雙金屬泵送接頭303有助於加熱基板支撐組件300之隔熱。
第8圖為圖示在根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件300中的雙金屬泵送接頭303之部分剖視圖。雙金屬泵送接頭303包括第一部分801及第二部分 802，該第一部分801由第一金屬形成，該第二部分802由不同於第一金屬之第二金屬形成。第一部分801及第二部分802可經由爆炸焊接而加強。在爆炸焊接中，兩種不同金屬藉由使用起爆炸藥之能量而強行接合在一起，該起爆炸藥施加幾百萬磅/平方英吋之壓力，從而產生焊接接合，該焊接接合比兩種不同金屬中之較弱一者更強。
在一個實施例中，第一部分801係由鋁形成，且第二部分802係由不銹鋼形成。鋁第一部分801可焊接於下加熱器板320之背表面321b上，該下加熱器板320係由鋁製成。不銹鋼第二部分802可與泵送管304之水平部分803焊接，該泵送管304係由不銹鋼形成。結果，雙金屬泵送接頭303允許不銹鋼泵送管304與鋁下加熱器板320接合。藉由使用雙金屬泵送接頭303，下加熱器板320僅與幫助保持溫度均勻性之鋁接觸，而泵送管304可由為在泵送管304中之真空通道提供較強結構支撐之不銹鋼製成。
如上文所論述，接頭340亦可為用以接合兩種不同金屬之雙金屬接頭。第9圖為圖示在根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件300的延伸管中之雙金屬連接之部分剖視圖。接頭340可包括由鋁形成之第一部分902，及由不銹鋼形成之第二部分903。鋁第一部分902可經焊接至後蓋330上，該後蓋330係由鋁製成。不銹鋼第二部分903可經焊接至波紋管350之上端351上， 該波紋管350係由不銹鋼形成。雙金屬接頭340允許強固且具有撓性之不銹鋼結構與提供均勻加熱之鋁下加熱器板320連接接合。雙金屬接頭340亦有助於基板支撐件300之隔熱，該隔熱之優點已在上文中論述。
亦圖示於第9圖中，可使用彎頭901將泵送管304之水平部分803及垂直部分904接合。
根據本發明之實施例之加熱基板支撐組件300亦改良在加熱組件與其中安裝了加熱基板支撐組件300之腔室主體之間的熱絕緣。特定言之，加熱基板支撐組件300不與其中安裝了加熱基板支撐組件300之腔室主體直接接觸。
絕熱器390可用以將加熱基板支撐組件300安置在腔室主體之內。第10A圖為圖示安置於腔室主體1010上之絕熱器390及加熱基板支撐組件300之部分剖視圖。第10B圖及第10C圖為根據本發明之一個實施例之絕熱器390的透視圖。
絕熱器390可包括上部1003及下部1004，該上部1003經設置以與加熱基板支撐組件300對準，該下部1004經設置以與腔室主體1010對準。在一個實施例中，上部1003具有大體圓柱形形狀且下部1004亦具有大體圓柱形形狀。上部1003可裝配於下加熱器板320之下部開口327a中，且下部1004可裝配於在腔室主體1010中形成之凹部1011中。上部1003可具有比下部1004大的直徑，以允許上部1003之底表面1003a置於腔室主體1010 上。上部1003之高度比下加熱器板320之下部開口327a之深度更長，以便當加熱基板支撐組件300置於絕熱器390上時，如第10A圖所示，可在腔室主體1010與加熱基板支撐組件300之間形成間隙1001。結果，加熱基板支撐組件300不與腔室主體1010直接接觸。在一個實施例中，間隙1001大約為0.1英吋。
在一個實施例中，下部開口327a可與加熱基板支撐組件300之中心軸300a同軸(亦即，同心)，且凹部1011可與腔室主體1010之中心軸1012同軸地形成，因此，絕熱器390將加熱基板支撐組件300之中心軸300a與腔室主體1010之中心軸1012對準。此中心對準之設置允許加熱基板支撐組件300相對於中心軸在位移之內的半徑熱膨脹不受限制，因此，增強在處理腔室之內處理基板之處理均勻性。
在一個實施例中，可經由絕熱器390形成一或更多個通孔1002以允許一或更多個螺栓1005貫穿。一或更多個螺栓1005可用以將加熱基板支撐組件300螺栓固定至腔室主體1010上。
一或更多個螺栓1005中之每一者可經由熱襯墊1007螺栓固定至腔室主體1010。絕熱體1008可安置在螺栓1005與下加熱器板320之間。在一個實施例中，螺栓蓋1006可經安置在上加熱器板310及下加熱器板320之開口314及328之內以覆蓋螺栓1005。
絕熱器390、絕熱體1008，及熱襯墊1007係由絕熱材 料形成，諸如陶瓷。在一個實施例中，螺栓1005可由鈦形成。螺栓蓋1006可由與上加熱器板310相同之材料形成，諸如鋁。
本發明之實施例亦在加熱基板支撐組件之出口點處提供用於在腔室主體與加熱基板支撐組件之組件之間連接的冷卻接頭，以避免加熱基板支撐組件與腔室主體之間的直接接觸。
第11A圖為圖示根據本發明之一個實施例之與腔室主體1110及加熱基板支撐組件300之凸緣370連接之冷卻接頭380的部分剖視圖。第11B圖為冷卻接頭380之透視圖。
冷卻接頭380具有冷卻主體1101。冷卻主體1101可由導熱材料形成，諸如不銹鋼或鋁。在一個實施例中，主體1101可為具有上表面1101a之大體圓柱形，該上表面1101a經設置用於與加熱基板支撐組件300之凸緣370以及處理腔室之腔室主體1110接觸，該加熱基板支撐組件300安置於處理腔室之腔室主體1110中。可在上表面1101a上形成兩個密封管1102、1103。密封管1102、1103經設置以接收密封環1102a、1103a以分別與腔室主體1110且與凸緣370形成真空密封。
經由冷卻主體1101形成中心開口1109以允許加熱基板支撐組件300之加熱引線302、泵送管304及感測引線306退出。可在冷卻主體1101之外部部分附近形成螺栓孔1104，以便可使用螺栓1114將冷卻主體1101螺栓 固定至腔室主體1110。可在中心開口1109附近之冷卻主體1101中形成螺栓孔1105，以便凸緣370可經由螺栓1115附著於冷卻主體1101。
在冷卻主體1101之內形成冷卻通道1108。冷卻通道1108連接至入口1106及出口1107。入口1106及出口1107可經連接至冷卻液來源1120，以便冷卻液可在冷卻通道1108之內循環以控制冷卻主體1101之溫度。
加熱基板支撐組件300安置在腔室主體1110之內，並且加熱引線302、泵送管304，及感測引線306經由通過腔室主體1110形成之開口1111退出腔室主體1110。開口1111足夠大以容納凸緣370，使得在加熱基板支撐組件300之凸緣370及其他組件與腔室主體1110之間形成間隙1113。間隙1113確保在凸緣370與腔室主體1110之間大體無熱傳導。
冷卻接頭380安置在腔室主體1110外部。在一個實施例中，冷卻接頭380之中心開口1109與腔室主體1110之開口1111對準，以便冷卻主體1101覆蓋腔室主體1110中之開口1111，且加熱基板支撐組件300之凸緣370附著於冷卻主體1101。
在此設置中，溫度控制冷卻主體1101與腔室主體1110及加熱基板支撐組件300直接接觸，而腔室主體1110與加熱基板支撐組件300彼此不接觸。來自加熱基板支撐組件300之凸緣370之任何熱量首先由冷卻主體1101所吸收，該冷卻主體1101與冷卻通道1108中之冷卻液 交換熱能。因此，冷卻接頭380充當了加熱基板支撐組件300與腔室主體1110之間的熱絕緣。
熱模擬說明當加熱基板支撐組件300為在大約300攝氏度之溫度下時，藉由將在25攝氏度之溫度下的水流過冷卻通道1108，腔室主體1110之溫度可保持在低於65攝氏度。
雖然本發明之實施例在上文中以負載鎖定腔室之應用來描述，但是本發明之實施例可應用於任何處理腔室。特定言之，本發明之實施例在具有較小處理區域或用於基板移送之兩個或兩個以上開口之腔室中很有用。
儘管上述內容針對本發明之實施例，但可在不脫離本發明之基本範疇之情況下設計本發明之其他及更多實施例，且本發明之範疇係由以下申請專利範圍來確定。
100‧‧‧雙負載鎖定腔室
101‧‧‧第一氣體分配盤
102‧‧‧第二氣體分配盤
103‧‧‧腔室主體
104‧‧‧基板
104b‧‧‧背側
110‧‧‧下腔室容積
111‧‧‧下腔室主體
113‧‧‧支撐釘
118‧‧‧頂壁
118a‧‧‧凹部
120‧‧‧上腔室容積
121‧‧‧上腔室主體
123‧‧‧底壁
123a‧‧‧中心開口
124‧‧‧側壁
127‧‧‧蓋襯墊
127a‧‧‧內唇部
128‧‧‧來源接裝板
128a‧‧‧中心開口
129‧‧‧噴淋頭
129e‧‧‧中心開口
130‧‧‧遠端電漿源
131‧‧‧石英嵌件
132‧‧‧加熱基板支撐組件
132a‧‧‧中心軸
132b‧‧‧加熱板
133‧‧‧上加熱器板
134‧‧‧下加熱器板
134a‧‧‧外邊緣
134b‧‧‧背側
135‧‧‧加熱器
136‧‧‧懸臂管
137‧‧‧延伸管
138‧‧‧加熱器功率源
139‧‧‧感測器信號接收器
140‧‧‧夾緊控制單元
141‧‧‧冷卻接頭
141a‧‧‧冷卻通道
142‧‧‧冷卻液來源
143‧‧‧絕熱器
144‧‧‧升降圈組件
145‧‧‧圈襯墊
145a‧‧‧內壁
145b‧‧‧高度
146‧‧‧圈主體
147‧‧‧升降指
147a‧‧‧端部
151‧‧‧聚焦環
152‧‧‧開口
153‧‧‧開口
155‧‧‧匹配切口
160‧‧‧升降裝置
225‧‧‧開口
300‧‧‧加熱基板支撐組件
300a‧‧‧中心軸
301‧‧‧加熱元件
302‧‧‧加熱引線
303‧‧‧泵送接頭
304‧‧‧泵送管
305‧‧‧感測組件
306‧‧‧感測引線
307‧‧‧延伸管
308‧‧‧加熱板
310‧‧‧上加熱器板
311‧‧‧基板支撐表面
312‧‧‧真空夾盤開口
313‧‧‧夾緊通道
314‧‧‧開口
320‧‧‧下加熱器板
321‧‧‧主體
321a‧‧‧上側
321b‧‧‧下側
321c‧‧‧外邊緣
322‧‧‧懸臂
323‧‧‧中心軸
324‧‧‧凹部
325‧‧‧末端
326‧‧‧空心柱
327‧‧‧中心柱
327a‧‧‧下部開口
327b‧‧‧下表面
328‧‧‧開口
329‧‧‧通道
330‧‧‧後蓋
331‧‧‧開口
332‧‧‧開口
340‧‧‧接頭
350‧‧‧波紋管
351‧‧‧上端
352‧‧‧下端
360‧‧‧管導件
370‧‧‧凸緣
371‧‧‧中心開口
372‧‧‧嵌件
380‧‧‧冷卻接頭
381‧‧‧冷卻通道
390‧‧‧絕熱器
391‧‧‧開口
392‧‧‧螺釘
501a‧‧‧通孔
503a‧‧‧通孔
505a‧‧‧感測孔
521‧‧‧凹槽
701‧‧‧加熱器線
702‧‧‧護套
703‧‧‧絕緣材料
704‧‧‧加熱部分
705‧‧‧冷卻部分
706‧‧‧引線
707‧‧‧端蓋
801‧‧‧第一部分
802‧‧‧第二部分
803‧‧‧水平部分
901‧‧‧彎頭
902‧‧‧第一部分
903‧‧‧第二部分
904‧‧‧垂直部分
1001‧‧‧間隙
1002‧‧‧通孔
1003‧‧‧上部
1003a‧‧‧底表面
1004‧‧‧下部
1005‧‧‧螺栓
1006‧‧‧螺栓蓋
1007‧‧‧熱襯墊
1008‧‧‧絕熱體
1010‧‧‧腔室主體
1011‧‧‧凹部
1012‧‧‧中心軸
1101‧‧‧冷卻主體
1101a‧‧‧上表面
1102‧‧‧密封管
1102a‧‧‧密封環
1103‧‧‧密封管
1103a‧‧‧密封環
1104‧‧‧螺栓孔
1105‧‧‧螺栓孔
1106‧‧‧入口
1107‧‧‧出口
1108‧‧‧冷卻通道
1109‧‧‧中心開口
1110‧‧‧腔室主體
1111‧‧‧開口
1113‧‧‧間隙
1114‧‧‧螺栓
1115‧‧‧螺栓
1120‧‧‧冷卻液來源
因此，可詳細理解本發明之上述特徵結構之方式，即上文簡要概述之本發明之更特定描述可參照實施例進行，一些實施例圖示於附加圖式中。然而，應注意，附加圖式僅圖示本發明之典型實施例，且因此不欲視為本發明範疇之限制，因為本發明可允許其他同等有效之實施例。
第1圖為根據本發明之一個實施例之具有加熱基板支撐組件的負載鎖定腔室之示意剖視圖。
第2圖為根據本發明之一個實施例之具有加熱基板支 撐組件的負載鎖定腔室之示意俯視圖。
第3圖為根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件的分解圖。
第4圖為第3圖之加熱基板支撐組件之部分分解圖。
第5A圖為根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件的下部板之俯視圖。
第5B圖為第5A圖之下部板之剖視圖。
第5C圖為第5A圖之下部板之仰視圖。
第6圖為根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件的接線之示意透視圖。
第7圖為根據本發明之一個實施例的加熱器之示意剖視圖。
第8圖為圖示在根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件中的真空路徑中之雙金屬連接之部分剖視圖。
第9圖為圖示在根據本發明之一個實施例之加熱基板支撐組件中的延伸管中之雙金屬連接之部分剖視圖。
第10A圖為圖示根據本發明之一個實施例之熱嵌件的部分剖視圖。
第10B圖及第10C圖為在第10A圖中圖示之熱嵌件之透視圖。
第11A圖為圖示根據本發明之一個實施例之冷卻接頭的部分剖視圖。
第11B圖為在第11A圖中圖示之冷卻接頭之透視圖。
為了促進理解，在可能情況下已使用相同元件符號以 指定為諸圖所共有之相同元件。可以預期，在一實施例中揭示之元件可有利地用於其他實施例而無需特定敍述。
300‧‧‧加熱基板支撐組件
301‧‧‧加熱元件
302‧‧‧加熱引線
303‧‧‧泵送接頭
304‧‧‧泵送管
305‧‧‧感測組件
306‧‧‧感測引線
307‧‧‧延伸管
308‧‧‧加熱板
310‧‧‧上加熱器板
311‧‧‧基板支撐表面
312‧‧‧真空夾盤開口
313‧‧‧夾緊通道
314‧‧‧開口
320‧‧‧下加熱器板
321‧‧‧主體
321a‧‧‧上側
321b‧‧‧下側
321c‧‧‧外邊緣
322‧‧‧懸臂
324‧‧‧凹部
325‧‧‧末端
326‧‧‧空心柱
327‧‧‧中心柱
328‧‧‧開口
329‧‧‧通道
330‧‧‧後蓋
331‧‧‧開口
332‧‧‧開口
340‧‧‧接頭
350‧‧‧波紋管
351‧‧‧上端
352‧‧‧下端
360‧‧‧管導件
370‧‧‧凸緣
371‧‧‧中心開口
372‧‧‧嵌件
380‧‧‧冷卻接頭
381‧‧‧冷卻通道
390‧‧‧絕熱器
391‧‧‧開口
392‧‧‧螺釘
1006‧‧‧螺栓蓋

Claims (19)

  1. 一種基板支撐組件，包含：一加熱板，該加熱板具有一前側及一背側，該前側包括一基板支撐表面；一加熱元件，該加熱元件安置在該加熱板中；一懸臂，該懸臂自該加熱板之該背側延伸，其中該懸臂具有一第一端及一第二端，該第一端在該加熱板之一中心軸附近附著於該加熱板，該第二端自該中心軸徑向向外延伸；以及一隔熱器，該隔熱器在該加熱板之該中心軸處耦接至該加熱板之該背側，其中隔熱器經由該懸臂中之一開口延伸。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包含一雙金屬接頭，該雙金屬接頭經配置成將該加熱板隔熱，其中該雙金屬接頭包含一第一部分及一第二部分，該第一部分由一第一金屬形成，該第二部分由不同於該第一金屬之一第二金屬形成。
  3. 如請求項2所述之基板支撐組件，進一步包含一延伸管，該延伸管附著於該第二端附近之該懸臂，其中該雙金屬接頭在該懸臂與該延伸管之間連接，該加熱板及該懸臂係由該第一金屬形成，且該延伸管係由不同於該第一金屬之該第二金屬形成。
  4. 如請求項3所述之基板支撐組件，其中該第一金屬為鋁且該第二金屬為不銹鋼。
  5. 如請求項3所述之基板支撐組件，其中該延伸管包含一波紋管。
  6. 如請求項2所述之基板支撐組件，其中該加熱板包含：一上部加熱板，該上部加熱板形成該基板支撐表面；一下部加熱板，該下部加熱板附著於該上部加熱板，其中該加熱元件係夾於該上部加熱板與該下部加熱板之間；以及一加熱引線，該加熱引線附著於該加熱元件，該加熱引線安置在形成於該懸臂中之一通道中。
  7. 如請求項2所述之基板支撐組件，進一步包含一泵送管，該泵送管流體連接至形成於該基板支撐表面上之夾緊通道，其中該泵送管安置在形成於該懸臂中之一通道中。
  8. 如請求項7所述之基板支撐組件，其中該泵送管包含：一水平管，該水平管安置在形成於該懸臂中之一凹部之內；以及一真空接頭，該真空接頭將該水平管接合至該加熱板之該 背側，其中該加熱板及該水平管係由不同金屬形成，且該真空接頭包含一第一部分及一第二部分，該第一部分及該第二部分由該兩種不同金屬形成。
  9. 如請求項2所述之基板支撐組件，進一步包含：一或更多個感測器，該一或更多個感測器安置在該加熱板中；以及一感測引線，該感測引線連接該一或更多個感測器，其中該感測引線安置在形成於該懸臂中之一通道中。
  10. 如請求項3所述之基板支撐組件，進一步包含：一第二雙金屬接頭；以及一波紋管，該波紋管經由該第二雙金屬接頭耦接至該延伸管。
  11. 如請求項2所述之基板支撐組件，進一步包含：一泵送管，該泵送管經由該雙金屬接頭耦接該加熱板。
  12. 如請求項2所述之基板支撐組件，其中該雙金屬接頭的該第一部分與該第二部分係藉由爆炸接合而耦接在一起。
  13. 一種用於處理一基板之方法，包含以下步驟：將該基板置放在一基板支撐組件之一基板支撐表面上，其 中該基板支撐組件係由安置在一處理腔室中之一熱嵌件支撐，以便該基板支撐組件不與一腔室主體直接接觸，並且該基板支撐組件包含：一加熱板，該加熱板具有一前側及一背側，該前側包括一基板支撐表面；一加熱元件，該加熱元件安置在該加熱板中；一懸臂，該懸臂自該加熱板之該背側延伸，其中該懸臂具有一第一端及一第二端，該第一端在該加熱板之一中心軸附近附著於該加熱板，該第二端自該中心軸徑向向外延伸；以及一隔熱器，該隔熱器在該加熱板之該中心軸處耦接至該加熱板之該背側，其中隔熱器經由該懸臂中之一開口延伸；以及使用該基板支撐組件的該加熱板加熱該基板。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包含以下步驟：藉由供應一冷卻液至一冷卻接頭來冷卻該腔室主體，該冷卻接頭連接至該基板支撐組件及該腔室主體。
  15. 如請求項13所述之方法，進一步包含以下步驟：將一隔熱器在該加熱板之該中心軸處耦接至該加熱板之該背側，其中隔熱器經由該懸臂中之一開口延伸。
  16. 如請求項13所述之方法，進一步包含以下步驟： 使用一雙金屬接頭將該加熱板隔熱，其中該雙金屬接頭包含一第一部分及一第二部分，該第一部分由一第一金屬形成，該第二部分由不同於該第一金屬之一第二金屬形成。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：將一延伸管附著於該第二端附近之該懸臂，其中該雙金屬接頭在該懸臂與該延伸管之間連接，該加熱板及該懸臂係由該第一金屬形成，且該延伸管係由不同於該第一金屬之該第二金屬形成。
  18. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：藉由爆炸接合將該雙金屬接頭的該第一部分與該第二部分耦接在一起。
  19. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：將一加熱引線附著於該加熱元件，其中該加熱引線安置在形成於該懸臂中之一通道中。
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