TWI643287B - 高溫電極接頭與在高溫電極接頭組件內安裝高溫電極桿的方法 - Google Patents

高溫電極接頭與在高溫電極接頭組件內安裝高溫電極桿的方法 Download PDF

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Abstract

實施例包含一用於晶圓製程底座的高溫電極接頭組件。該高溫電極接頭組件包含一電極桿，該電極桿具有安裝至嵌入於底座中的螺樁之杯體以及一板接合器部分。該組件也包含一活動板，其具有外表面及用於接收電極桿的開口。該活動板接觸底座的內表面以抵抗電極桿的橫向移動。該組件也包含摩擦性嚙合住電極桿的抗轉動固定環，以及由活動板的外表面伸出的抗轉動柱。該抗轉動柱限制相對於活動板的電極桿轉動。

Description

高溫電極接頭與在高溫電極接頭組件內安裝高溫電極桿的方法
本申請案主張於西元2012年9月21日申請之美國專利暫時申請案第61/704,423號以及於西元2012年11月2日申請之美國專利申請案第13/667,338的優先權，其兩者內容於此用於所有目的以及藉由參照納入作為本案揭示內容的一部分。
本發明係關於一種用於晶圓製程底座的高溫電極接頭組件。
半導體製程中，當材料沉積於晶圓上或由晶圓上移除以及在其它製程時，矽晶圓可設置於底座上。底座可以指的是一種能接收和支持矽晶圓或其它合適元件，並且(或)能維持特定製程條件的裝置。底座可包含用來維持製程條件的元件，如像是：電阻加熱元件、射頻(RF)天線、熱偶元件、其它上述的元件、或是以上元件的子組合。
外部電極可連接至嵌入於底座中的螺樁，該螺樁電性連接至底座中的元件以及供電於這些元件。因為這些電極和底座接觸，所以製程其間它們會經歷高熱循環。還有，在例行性維修和保養時，在該等電極與螺樁的連接處該等電極可受到高彎曲應力和切應力。
各種不同的實施例係關於一種高溫電極組件，用於將底座中的一個以上元件連接至該底座之外的電源。部份的實施中，該組件可包含 多個單件式電極桿、帶有多個抗轉動柱的一活動板(floating plate)、及多個抗轉動固定環。每個電極桿末端的螺紋杯體連接至提供電性連接給底座中元件的螺樁。每個電極桿的中心部分具有一相對小的橫截面區域，以便減少由底座傳導至外部元件(如：密封元件)的熱負載。電極桿安裝進活動板中的開口。每個電極桿具有用於支撐活動板的肩部。活動板在具有足夠間隙的狀態下安裝於底座桿部之內，以便允許在熱膨脹或收縮時沿著電極桿軸的移動，且防止電極桿的橫向移動。抗轉動固定環鉗住各個電極桿的外部。為了要防止電極桿的鬆脫，抗轉動固定環係和附接加活動板上的抗轉動柱接觸。
部份實施例中，用於晶圓製程底座的的高溫電極接頭組件包含了一電極桿、及具有外表面和用於接收電極桿的開口的一活動板。電極桿具有用於安裝至嵌入於底座的螺樁的杯體以及一板接合器部分。高溫電極接頭組件也包含一抗轉動固定環和由活動板外表面延伸的一抗轉動柱。活動板接觸底座的內表面以抵抗電極桿的橫向移動。部份情況下，活動板和底座內表面之間具有一間隙，用於活動板和底座的相對移動。抗轉動固定環摩擦性嚙合住電極桿，且抗轉動柱限制相對於活動板的電極桿轉動。部份情況下，板接合器部分具有一周緣溝槽，以及抗轉動固定環於溝槽處嚙合住電極桿。
實施例的一實施態樣中，貝氏墊圈安裝在嵌入底座的螺樁的肩部和電極桿的杯體之間。在一例中，使貝氏墊圈至少被部份地扁平化，以便預載墊圈。
實施例的另一實施態樣中，活動板可具有一個以上索引標示，用於定位抗轉動固定環。在一實施中，第一索引標示可指示已將墊圈預載的抗轉動固定環的位置。另一實施中，第一索引標示可指示由預載中鬆開墊圈的一預定義度數。
實施例的另一實施態樣提供一高溫電極桿，該高溫電極桿具有用來安裝至嵌入晶圓製程底座的螺樁的杯體。該電極桿也具有一板接合器部分、位於杯體和板接合器部分之間的一桿部、及於板接合器部分之中的一周緣溝槽。周緣溝槽可以摩擦性嚙合住抗轉動固定環，該抗轉動固定 環用於當抗轉動固定環和抗轉動柱接觸時限制相對於活動板的電極桿轉動。電極桿也具有一肩部，位於板接合器部分之內，用於限制活動板的軸向移動。部份情形下，電極桿由帶有鈀鍍層的不鏽鋼所製成。其它情形下，電極桿由帶有銠鍍層的不鏽鋼所製成。電極桿可具有一扳轉特徵部，用於轉動活動板外的電極桿。部份情形中，杯體對桿部的外徑比可介於2：1和5：1之間。
另一實施態樣中，電極桿可具有位於杯體和板接合器部分之間的桿部。部份例子中，杯體對桿部的外徑比係介於2：1和5：1之間。板接合器部分也可以具有一肩部。活動板可安置於板接合器部分的肩部和抗轉動固定環之間的間隙內。
另一實施態樣中，實施例包含一裝置高溫電極接頭組件的方法，該高溫電極接頭組件具有一高溫電極桿，其具有一杯體和帶有周緣溝槽的板接合器部分。在此方法中，電極桿的杯體被安裝到晶圓製程底座中的螺樁。設置該活動板，以將通過該活動板之中的一開口的電極桿定位。轉緊電極桿來預載位於杯體和底座中螺樁肩部之間的墊圈。抗轉動固定環摩擦性嚙合住電極桿周圍的周緣溝槽。藉由鬆開電極桿一預定義的度數來部份地將墊圈從預載中鬆開。抗轉動固定環置放成接觸或緊密相鄰於附接至活動板的抗轉動柱。一實施態樣中，該方法包括將抗轉動固定環的一特徵部(feature)指向活動板上的第一索引標示。另一實施態樣中，該方法包括轉動電極桿，使得抗轉動固定環接觸或緊密相鄰於抗轉動柱。
這些和其它的實施態樣會參照圖式於以下進一步地描述。
10‧‧‧底座組件
100‧‧‧底座
110‧‧‧基座
120‧‧‧晶圓支座
122‧‧‧支座表面
124‧‧‧背側表面
126‧‧‧加熱元件
128(a)(b)‧‧‧射頻天線
130‧‧‧桿部
132‧‧‧法蘭
134/154‧‧‧密封元件
140‧‧‧電極螺樁
140(a)(b)(c)(d)‧‧‧電極螺樁
150‧‧‧底座接合器
152‧‧‧接合器法蘭
200‧‧‧高溫電極接頭組件
210‧‧‧電極桿
211‧‧‧桿部
212‧‧‧杯體
214‧‧‧周緣溝槽
215‧‧‧扳轉特徵部
216‧‧‧板接合器部分
218‧‧‧肩部
219‧‧‧終端連接器
220‧‧‧貝氏墊圈
240‧‧‧多接點插座
250‧‧‧壓接插座
260‧‧‧引線
300‧‧‧活動板
310‧‧‧抗轉動固定環
320‧‧‧抗轉動柱
400‧‧‧熱偶連接器組件
410‧‧‧熱偶元件
圖1A描述根據揭露實施例的底座組件元件的立體圖。
圖1B係描述圖1A中一部份的細節視圖。
圖1C、1D、1E、1F、1G及1H係描述圖1A底座組件元件的其它觀視圖。
圖1I及1J係圖1A底座組件的等角剖面圖。
圖1K及1L係圖1A底座組件的橫剖面圖。
圖2A係根據揭露實施例的底座組件元件的橫剖面線圖。
圖2B係描述在圖2A的底座組件元件的另一橫剖面線圖。
圖3A係使用在揭露實施例中的例示多接點插槽的立體圖。
圖3B係根據實施例的例示單件式電極桿的立體線圖。
圖4係根據實施例的底座組件一部份的元件橫剖面線圖，該底座組件具有連接至四個電極螺樁的四個電極桿。
圖5描述圖1A、1B底座組件的高溫電極接頭組件和底座的元件的分解圖。
圖6A係顯示圖1A、1B和其它揭露實施例的底座組件元件的立體圖。
圖6B顯示在安裝抗轉動固定環之前和預載墊圈之後，在圖6A中部份元件的端視圖。
圖6C顯示在抗轉動固定環安裝之後，在圖6B中元件的端視圖。
圖6D顯示在轉動電極桿使抗轉動固定環去接觸抗轉動柱和減少墊圈的預載之後，在圖6B中元件的端視圖。
以下敘述中，為提供對本發明深入的了解，大量具體的細節會加以闡述。揭露的實施例可在沒有部份或是全部這些具體細節的情況下加以實施。其它情況下，眾所皆知的製程操作不會詳細地描述，以免不必要地模糊了揭露的實施例。雖然揭露的實施例和具體細節一同描述，吾人將能理解這不表示將這些揭露實施例僅限制於這些細節中。
底座組件
圖1A根據揭露實施例係描述一底座組件10元件的立體圖。圖1B係描述圖1A中一部份的擴大圖。圖1C、1D、1E、1F、1G及1H係描述圖1A底座組件10元件其它視圖。圖1I和1J係圖1A底座組件10的剖面圖。圖1K和1L係圖1A底座組件10的橫剖面圖。這些圖式描述底座組件10的元件，包含了一底座100、一底座接合器150、一高溫電極接頭 組件200、一熱偶連接器組件400。在部份較新的製程中，晶圓製程底座的溫度可在20℃及550℃(或更高)間循環。為承受如此的高溫循環，底座元件可包含陶瓷材料或其它可兼容於高溫環境也適用於半導體製程環境中(如：可耐化學侵蝕或電漿侵蝕)的材料。
底座接合器150可具有呈帶有徑向陣列槽紋凹部的實質上圓柱形管形式的徑向對稱形狀。底座接合器150可用槽紋凹部內的螺栓連接至底座100。高溫電極接頭組件200包含通過底座接合器150中的一板之中的開口之四個電連接器。四個電連接器連接至底座接合器150外部的一個以上的電源或電性連接。熱偶連接器組件400具有一電連接器，其在本發明中描述為一9接腳連接器。該電連接器連接至一處理器或其它連接器，以便將帶有來自底座中熱偶元件的溫度數據之一個以上電子訊號傳達給用於處理溫度數據的處理器。
圖2A係根據揭露實施例的底座組件10元件的橫剖面線圖。圖2A的橫剖面圖係通過底座100中心線軸的第一平面。圖2B係描述在圖2A中底座組件10元件的另一橫剖面線圖。圖2B係正交於第一平面並且也通過底座100的中心線軸的第二平面。描述於圖2A和圖2B中的底座組件10包含了一底座100、一底座接合器150、一具有一活動板組件的高溫電極接頭組件200、及一熱偶連接器組件400。
揭露實施例的底座100相對於中心線徑向對稱。底座100包含一基座110、一晶圓支座120、及一桿部130。晶圓支座120包含在處理期間可以接收和支撐晶圓的結構或是結構的組合。晶圓支座120可為任何適用於特定關注製程技術的尺寸、形狀、及材料(如：氮化鋁、氧化鋁)。在圖2A、2B和其它揭露的實施例中，晶圓支座120係呈現陶瓷盤形狀，其包含用來接收和支撐晶圓的支座表面122以及背側表面124。
晶圓支座120也可包含可協助半導體製程的元件。在圖2A、2B及其它圖示中，晶圓支座120包含一加熱元件126、一第一射頻天線128(a)、及一第二射頻天線128(b)。加熱元件126、第一射頻天線128(a)及第二射頻天線128(b)可嵌入在如圖2A、圖2B及其它圖示中所顯示的晶圓支座120中，或是可為獨立元件。雖顯示出單一加熱元件126和兩個射頻天線 128(a)及128(b)，但在其它實施例中可以包含更多或更少數量的這些元件。
加熱元件126可以指的是能產熱的元件。譬如：加熱元件126可係當提供電壓差異於該元件兩端之間時而產熱的電阻加熱元件。在一例中，加熱元件126可係一電阻加熱元件，該電阻加熱元件包含了金屬(如：鎢)條、帶、線，其在晶圓支座中120中圖樣化和路線化(例如沿著將產生於晶圓支座120各處中所期望的熱分佈之蛇形線或其它路徑)，藉以能夠對加熱元件126的兩端施加電壓差異。在部份實施中，晶圓支座120可係一陶瓷部件，以及加熱元件126可藉由導電跡圖樣來形成，該導電跡圖樣在製造時沉積在晶圓支座120的一層上，然後以額外的燒結陶瓷材料加以覆蓋。
每個射頻天線128(a)和128(b)可用來從底座100傳輸射頻能量，以及可藉由嵌入於晶圓支座120中的一層導電材料來提供。射頻能量可以使用於製程中，譬如像是位於底座100之上的晶圓上方的標靶材料之電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD)。每個射頻天線128(a)和128(b)可藉由一層導電材料加以設置，該導電材料在晶圓支座120製造時沉積在晶圓支座120的內表面之上，並且接著覆蓋以額外的陶瓷材料。
圖2A、2B和其它揭露的實施例中，加熱元件126嵌入於晶圓支座120中，以及第一、第二射頻天線128(a)和128(b)係在晶圓支座120的不同層中。在其它實例中，加熱元件126、及第一、第二射頻天線128(a)和128(b)可位於晶圓支座120的其它部分中。
底座100的桿部130可係具有小於晶圓支座120之直徑的支柱。桿部130可允許使用於第一、第二射頻天線128(a)、128(b)和加熱元件126的電源、訊號電纜或電導體在其中布線。在圖1、圖2和其它揭露的實施例中，桿部130係實質上軸對稱形狀，譬如：一具有圓形桿法蘭(flange)132的凸緣圓柱管。一桿部的密封元件134(如：O形環密封元件或其它合適的密封元件)可用於密封桿部130和底座接合器150間的界面。如顯示於圖2A和2B的圖示中，桿部130、晶圓支座120和基座110為底座100的整體部份(融合在一起)。其它底座100元件的結合也可被使用，譬如：個別的元件可用螺栓栓在一起。
桿部130、晶圓支座120、基座110可由任何適合於關注之製程的材料來製成。在一例中，為了要減少熱轉移至僅可在較低溫度中(如：200℃至300℃間)正確運作的桿部密封元件134，桿部130可由帶有小於基座110和晶圓支座120材料之熱傳導性的材料來製成。譬如：桿部130、晶圓支座120及基座110可由一種材料組成來製成(如：不同的氮化鋁成分)，該材料組成可將溫度從晶圓支座120中的550℃降低至在200-300℃範圍內的桿部密封元件134之溫度。
一個以上的電極螺樁140可用於提供從位於晶圓支座120內的元件(如：加熱元件126、射頻天線128(a)和128(b))到晶圓支座120外部之電氣連接。電極螺樁140可嵌入於晶圓支座120之中。每個被嵌入的電極螺樁140之一部份可由背側表面124(或其它表面)延伸出去，以便連接至其它電子元件。在圖示的例子中，電極螺樁140於桿部130的開放式中心部分之內從背側表面124向外延伸。這些範例中，每個延伸於晶圓支座120之外的電極螺樁140的部分包含一連接部分(如：螺牙部分)以及可具有例如一M5螺牙。
電極螺樁140可以為任何適用於電導性及/或熱膨脹限制的材料(如：鎢)。部份情形下，電極螺樁140由與晶圓支座120材料(如：氮化鋁)熱膨脹係數(cte)大致匹配的鎢所製成，以便減少介面處的熱應力，該介面位於電極螺樁140、晶圓支座120、及和電極螺樁140所連接的晶圓支座120內之元件(如：加熱元件126、射頻天線128(a)和(b))之間。雖然該等電極螺樁140可以為不同的長度和直徑，但圖示例子的電極螺樁140係相同的長度和直徑。
圖2A、2B和其它說明的實施例中，晶圓支座120具有四個電極螺樁140，包含第一電極螺樁140(a)、第二電極螺樁140(b)、第三電極螺樁140(c)、及第四電極螺樁140(d)。這四個電極螺樁140由晶圓支座120背側表面124延伸進入桿部130的開放式中心部分。第一和第二電極螺樁140(a)及140(b)分別地和加熱元件126的兩端電性連接。第三和第四電極螺樁140(c)及140(d)分別地和第一，第二射頻天線128(a)及128(b)電性連接。雖然說明的實施例中顯示了四個電極螺樁140，但在其它實例中，可以使用 適合連接至底座100中對應元件的其它數量電極螺樁。譬如：在未包含加熱元件126的底座100中，第一電極螺樁140(a)和第二電極螺樁(b)可被刪除。
底座組件10也可包含一熱偶連接器組件400(如圖1A、1B表示)，該熱偶連接器組件400如圖2B和其它例示範例所顯示包含帶有嵌入在晶圓支座120之中的溫度感測端之熱偶元件410。該感測端位於或接近支座表面122。在部份實施中，可能不會存在這樣的感測器，或使用其它其它技術(如：熱阻器或其它的溫度感測裝置)來提供這樣的功能。纜線或是其它電性連接器可將熱偶元件或其它溫度感測裝置與控制器或其它電性裝置連接，在一些情形下該控制器或其它電性裝置係位於底座接合器150之外起來。在圖1A和1B中，帶有9接腳連接器端的一電性連接器連接至熱偶元件410。電性連接器可連接至處理器(如：控制器)或其它連接器，以便傳送帶有從熱偶元件或其它溫度感測裝置得來的溫度數據之一個以上電子訊號。
底座100也可包含具有接合器法蘭152的底座接合器150。底座接合器150可為適合適應於桿部130外形的任何形狀。在圖2A、2B和其它範例中，底座接合器150係實質上軸向或徑向對稱的形狀，譬如：帶有徑向陣列槽紋凹部的實質上圓柱形管(如：圖1A、1B所示)。桿部的密封元件134可位於接合器法蘭152和底座的桿部法蘭132之間。接合器的密封元件154(如：O形環密封元件或其它合適的密封元件)可位在底座接合器150。底座桿部130和底座接合器150形成一內部空間，其至少在桿部密封元件134和接合器密封元件154處加以密封。通常，該等密封元件保持該內部空間在一個正壓狀態，而真空或低壓環境在該正壓狀態下則可保持於外部。在一實施例中，氣體可泵入於底座桿部130和底座接合器150的內部空間中，如：惰性或沖洗氣體可泵入於該內部空間，以便提供正壓及預防製程氣體潛在地洩漏至內部空間且干擾於其中的元件。雖只顯示出兩個密封元件134和154，但任何數量的密封元件皆可以使用。
高溫電極接頭組件
揭露的實施例中，底座組件10包含了具有一個以上電極桿210的高溫電極接頭組件200(也稱為電極組件200)。在圖2A、2B和其它 所示例子中，高溫電極接頭組件200包含四個電極桿210。電極桿210在許多範例中顯示為單件式構造，但也可製造成多個個別的零件，且然後加以組裝或接合在一起。揭露的實施例中，電極桿210在底座桿部130下方延伸了一小段距離(如：一英吋)，因此造成電極桿210在維修和處理時，較不容易勾在衣服、人員、或其它零件上，以及與例如一種設計相比(其中電極桿由底座延伸至一更大程度，如：9英吋之等級)，可減少施加在電極桿210的潛在彎曲負荷。
每個電極螺樁140可具有一相對應的電極桿210。在部份實施中，電極桿210數量可少於電極螺樁140數量。每個電極桿210提供位在一個以上電極螺樁140和電源端子或底座100之外的電性連接器之間的電性連接性。每個電源端子或是連接器用來和電源或電接頭連接，該電源或電接頭通常位於底座連接器150之內或之外。
在揭露實施例中，高溫電極接頭組件200可包含一系列電連接器，其提供各個電極桿210和在底座接合器150外部的一個以上電源或電接頭之間的電連接。譬如：圖2A和2B的高溫電極接頭組件200包含一個以上多接點插座240(或其它連接器)，該多接點插座240位於底座接合器150的內部空間以及分別用來接收電極桿210其中一者的一端。圖3A係在部份實例中可使用的範例多接點插座240的立體圖。圖2A和2B中，每個多接點插座240提供電極桿210和例如壓接插座250之間的電性連接。如圖示，壓接插座250會提供多接點插座240和引線260間的電性連接。引線260可提供位於壓接插座250和通常位於底座接合器150之外的其它電性連接器或電源之間的電性連接。
在圖2A，2B和其它說明的實施例中，高溫電極接頭組件200包含四條引線260。引線260其中二者係加熱器引線，其電性連接至電極桿210，而電極桿210可電性連接至電極螺樁140(a)和140(b)，而電極螺樁140(a)和140(b)可電性連接至加熱元件126。其他的引線260係電性連接至電極桿210的電極，而電極桿210可電性連接至電極螺樁140(c)和140(d)，而電極螺樁140(c)和140(d)可分別地電性連接至射頻天線128(a)和128(b)。
圖3B係揭露實施例中的範例單件式電極桿210的立體線 圖。電極桿210包含一桿部211、一杯體212(位於桿部211一端)、一板接合器部分216(位在桿部211與杯體相對端)、一肩部218(建構在板接合器部分216中)、一螺紋部分(見圖4，位於杯體212中)、一周緣溝槽214(位於板接合器部分216之中)、一扳轉特徵部215、及一終端連接器219。雖然整體的電極桿210在很多實施中為實質上軸向對稱零件，但杯體212可以為任何適用來連接至電極螺樁140的形狀。在部份的實施中，電極桿210可具有位於杯體212上或位於電極桿210其它部分上的一個以上平坦部(flat)或是其它扳轉特徵部。圖3B中，電極桿210具有一扳轉特徵部215，該扳轉特徵部位於桿部211之杯體212的相對端。所示例子中，扳轉特徵部215可位於活動板300外側，以便對電極螺樁140轉緊或鬆開電極桿210。
部份情形下，電極桿210的材料選擇和特徵可設計成用來減少來自底座100的熱轉移。譬如：如圖3B所示，相對於杯體212，電極桿210的桿部211可具有較小的橫截面面積，以減少通過電極桿211至板接合器部分216和進入底座接合器150的熱轉移。在一例中，杯體212對桿部211的外徑比可大約介於2：1至5：1間。在另一例中，杯體212對桿部211的橫截面面積比可大約介於2：1至5：1間。
部份實施例中，電極桿210由帶有鈀(Pd)鍍層的316 SST所製成。其它實施例中，電極桿210由帶有銠(Rh)鍍層的316 SST所製成。鍍層(如：鈀鍍層和銠鍍層)可提供316SST長期的抗氧化性，和提供高電導性。316 SST提供低熱傳導性和低電阻性，並且其化學相容於鈀鍍層和銠鍍層。部份實施中，可使用帶有這樣鍍層的鎳電極桿，即便因此所費較昂貴。
圖4係根據實施例的底座組件10一部份的橫剖面圖的元件之橫剖面線圖，該底座組件10具有連接至四個電極螺樁140(a)、140(b)、140(c)、140(d)的四個電極桿210。圖四顯示的橫剖面位於通過底座100中心線軸的第一平面。
如表示在圖4的一實施例中，一個以上的貝氏(Belleville)墊圈220可位於電極桿210的杯體212和電極螺樁140的肩部之間。部份情形下，貝氏墊圈220可由鍍鈀的英高鎳合金718或鍍銠的英高鎳合金718來 製成。在示範性安裝中，電極桿210可旋入電極螺樁140，擠壓貝氏墊圈220直到貝氏墊圈220達到極限(即：實質上為扁平狀態)。然後，電極桿210可後退一預定義的度數(如：5度、10度、15度等)，以便鬆開貝氏墊圈220的部份負載。在一實施中，電極桿210可轉動5至15度，以便鬆開部份(但非全部)貝氏墊圈220的負載。由於在貝氏墊圈220中引入的預載，雖然安裝可允許貝氏墊圈220對電性連接提供可靠的物理性接觸，但仍允許一些來自於熱膨脹的間隙被貝氏墊圈220給吸收掉。
為了要減少熱傳遞至底座100外部的元件，底座組件10元件特徵部的設計及材料選擇可以減低從底座100離開的熱傳導。譬如：桿部130可由低於晶圓支座120熱傳導性的材料製成，以便減少熱傳遞至桿部密封元件134(該密封元件134可能僅在較低溫，如介於200到300℃間正確運作)。在一例中，桿部130和晶圓支座120可由一種材料的組合(如：氮化鋁的不同組成)來製成，該組合可使溫度由晶圓支座120處的550℃降低至在桿部密封元件134處的200到300℃範圍內的溫度。如另一範例，相對於杯體212，電極桿210的桿部211可具有較小的橫截面面積，以便減少通過電極桿部211至板接合器部分216的熱傳遞。在一例中，杯體212對桿部211的橫截面面積比可約介於2：1至5：1之間。部份情況下，電極桿材料和物理組態的設計可使位於電極桿210末端的電插座處的溫度降低至150℃以下。
活動板組件
在揭露的實施例中，高溫電極接頭組件200也可包含一活動板組件。在圖2A、2B及其它的舉例說明中顯示，該活動板組件包含一活動板300、一個以上的抗轉動固定環310、及一個以上的抗轉動柱320。
活動板300可為一圓形板構造，該圓形板構造帶有用以接收相對應電極桿210的一個以上開口、及一和底座桿部130內部接觸的外部部分，以便抵抗電極桿210的橫向移動。該活動板300也可包含一位於該活動板外側的抗轉動特徵部(如：平坦部)，該特徵部可和底座100的桿部130內的相對平坦部接觸，以便抵抗相對於桿部130的活動板300的轉動。部份情況下，活動板300也可具有一個以上額外開口，用來接收熱偶元件410、 其它電連接器(如：纜線)、及其它裝置。可將活動板300中的開口的尺寸製作成，允許板接合器部分216帶著少量的間隙通過，但防止肩部218通過。每個抗轉動固定環310可被咬合或以其他方式放置在板接合器部分216的周緣溝槽214中，藉以讓抗轉動固定環310當作與電極桿210的肩部218相對之活動板側的相對「肩部」。因此，活動板300可被固持在肩部218而不會進一步地沿著電極桿210中心線軸移動，或是以其他方式藉由電極桿210支持於底座桿部130之內。活動板300的尺寸可製作成其直徑略小於底座桿部130的內徑，以便允許活動板300相對於底座桿部130沿著電極桿210中心線軸雙向移動。這樣的相對移動可以允許電極桿210的熱膨脹或收縮。相對地，底座桿部130可建構成允許活動板300如此不受限制的軸向移動。活動板300可為陶瓷，或者可為其它絕熱材料及/或電絕緣材料，其能承受高溫的。
每個抗轉動固定環310可為習知的外部扣環或其他類似元件，其用以夾持於電極桿210的板接合器部分216周圍且與板接合器部分216摩擦嚙合。如上所述，每個板接合器部分216可具有尺寸製作成接收抗轉動固定環310的周緣溝槽214。當抗轉動固定環310放置在板接合器部分216的周緣溝槽214內時，所導致的抗轉動固定環310的彈性變形作用可提供夾緊力。抗轉動固定環310可具有由抗轉動固定環310標稱外徑突出的一個以上抗轉動特徵部(如：扣環的耳部)。抗轉動特徵部可與相對於活動板300固定之抗轉動柱320嚙合。
每個抗轉動柱320可為連接至活動板300或整合至活動板300的結構，其提供抗轉動固定環310之轉動終止。當抗轉動固定環310藉由抗轉動柱320來止動時，抗轉動固定環310則可以抵抗或是防止電極桿210的轉動。當抗轉動固定環310和抗轉動柱320接觸時，抗轉動固定環310可以防止電極桿210的杯體212和電極螺樁140間的螺紋接頭後退或是鬆動，螺樁接合的後退或是鬆動可影響系統的電性性能。這樣的安裝可允許在用以鎖緊接頭的底座100定期維護之間較長時間。
在電極桿210安裝以及貝氏墊圈220預載後，抗轉動固定環310則可被安裝及/或調整。譬如：當電極桿210在期望的安裝狀態之後(如： 帶有完全地被壓縮的貝氏墊圈220)，抗轉動固定環310可輕微地拆開以便減少或削除夾緊力，並且可接著繞著電極桿210中心軸轉動直到與抗轉動柱320緊密相鄰或接觸抗轉動柱320。部份實施例中，在抗轉固定環310和電極桿210的肩部218間具有預定尺寸(如：.040英吋)的經設計間隙，該間隙允許活動板300適應於各種電極桿210間的差別軸向熱膨脹。
圖5描述圖1A及1B的底座組件10的高溫電極接頭組件200和底座100之元件分解圖。該圖顯示這些元件可在某些實施中如何地被組成。譬如：電極桿210可以連接至底座桿部130中心部分之內的電極螺樁140。貝氏墊圈220係設置在電極桿210的杯體和嵌入底座100之中的電極螺樁140之肩部之間。活動板300可滑進底座桿部130中。在這個實施例中，活動板300具有五個開口。該等開口其中四個接收四個電極桿210。該等開口其中一者接收熱偶連接器組件400(顯示於圖1)的一個連接器。活動板300可以放進底座桿部130中，以使活動板300的開口在電極桿210之上。電極桿210可被轉緊來扁平化及預載貝氏墊圈220。然後，抗轉動固定環310可以在周緣溝槽中圍繞電極桿端部而加以連接。在有些情形下，電極桿210可接著放鬆以便釋放貝氏墊圈220的預載。抗轉動固定環310被放置成和抗轉動柱320接觸，以終止電極桿210鬆脫轉動。
圖6A係顯示圖1A、1B和其它揭露實施例的底座組件10元件的立體圖。這個圖顯示活動板組件和高溫電極接頭組件的其它元件的若干細節。此圖中顯示出在活動板組件安裝後的一個活動板300、四個抗轉動固定環310、及四個抗轉動柱320。四條電極桿210和熱偶元件410的尾端被顯示突出通過活動板300。
延伸到底座100之外的電極桿210尾端可藉由活動板300來橫向固定，該活動板300藉由電極桿210上的抗轉動固定環310來固定。抗轉動固定環310也抵住活動板300上的抗轉動柱320且抵抗或防止轉動，因此電極桿210不會旋出。例如圖3A顯示的多接點插座240之插座型連接器可以用來滑動至電極桿210的突出端上，以及其可以於陶瓷管內被支撐。譬如：這些陶瓷管可藉由保持器來維持。電極桿材料和物理性構造可維持電插座在150℃以下。
部份實施例的活動板300包含至少一個索引標示，該索引標示和每個接收電極桿210的開口有關。在安裝時，索引標示可以用於將每個抗轉動固定環310的一特徵構造定位，以便在安裝期間確定電極桿210的轉動及/或貝氏墊圈220上的相關預載。譬如：靠近各個開口的第一索引標示可和抗轉動固定環310的第一位置關聯。該第一位置可為當電極桿210被轉緊至足以提供預載給相關的貝氏墊圈220之時各個抗轉動固定環310的位置。譬如：該第一位置可為當電極桿210被轉緊至實質上扁平化貝氏墊圈220之時抗轉動固定環310的位置。抗轉動固定環310的第二位置可與抗轉動柱320接觸或緊密相鄰。在實施中，第一索引標示也可和藉由轉動電極桿210部份釋放貝氏墊圈220的預載相關聯。譬如：第一索引標示可指示一轉動電極桿210的預定度數(如：0度、5度、10度、15度等等)，以便部份地釋放貝氏墊圈220的預載。額外的索引標示可用來標定不同的預定度數。
圖6B係在安裝抗轉動固定環310前和預載貝氏墊圈220之後，顯示在圖6A中的部份元件的端視圖。圖6C係在抗轉動固定環310安裝後，顯示在6B中的元件的端視圖。圖6D係在轉動電極桿210來使抗轉動固定環接觸抗轉動柱320以及減少貝氏墊圈220的預載之後，顯示在圖6B中的元件之端視圖。在圖6B、6C、及6D中，活動板300包含在接收電極桿210的開口周圍的一組四個索引標示。這四個索引標示指示「0°」、「5°」、「10°」及「15°」的第一位置，且「0°」、「5°」、「10°」及「15°」分別地對應至相對於一第二位置繞電極桿210的抗轉動固定環310的0度、5度、10度及15度的轉動，該第二位置係緊密相鄰或接觸於抗轉度柱320。在這個實施例中，「0°」索引標示表示每個抗轉動固定環310和其相關聯的抗轉動柱320接觸或緊密相鄰以抵抗相關電極桿210旋轉鬆動的位置。其它實施例中，可使用更多或更少的索引標示。此外，索引標示可具有其它用於表示位置的符號(如：「開始」和「結束」；「啟動」和「停止」；「第一」、「第二」、「第三」、「第四」等等)。部份實施中，表示接觸或緊密相鄰抗轉動柱320的索引標示可由抗轉動柱的限制作用來推斷，而非明確地被標記出。
安裝期間，安裝者可將抗轉動固定環310上的特徵構造對齊於一個以上的索引標示。譬如：在圖6B、6C、及6D中，抗轉動固定環310的轉板(flap)間的窄縫在安裝時可對齊四個索引標示中的一個索引標示。圖6B中，電極桿210在安裝抗轉固定環310前已被轉緊來預載墊圈，如：被轉緊直到墊圈達極限狀態。圖6C中，抗轉動固定環310已被安裝於第一位置中的15°第一索引標示處。在安裝抗轉動固定環310於15°的第一索引標示後，電極桿210可以以逆時針方向被轉動，以便鬆開貝氏墊圈的預載，並且電極桿210會被轉動直到和電極桿210一同轉動的抗轉動固定環310接觸或緊密相鄰抗轉動柱320，如圖6D所顯示。
在一實施中，安裝者可轉動電極桿210來預載貝氏墊圈220。然後，一抗轉動固定環310可以鉗住至各個電極桿210的外邊，使得每個抗轉動固定環的一特徵部對齊至0°、5°、10°、及15°索引標示的其中之一。然後，安裝者可藉由鬆開各個電極桿210直到被鉗住的抗轉動固定環310的該特徵部對齊於另一索引標示(如：0°索引標示，其可以表示和抗轉動柱320接觸)，從預載中鬆開貝氏墊圈220。在這範例中，每個0°、5°、10°、15°索引標示表示從貝氏墊圈220的預載中鬆開的預定義度數。譬如：如果15°索引標示使用作為抗轉動固定環310的開始位置，那麼在0°索引標示的結束位置將從預載中提供15°的放鬆。
本發明的實施例可提供優於先前系統的一個以上優點。譬如：實施例包含一帶有高溫電極接頭的高溫電極接頭組件，其可給位在高溫陶瓷底座上的RF以及AC加熱器電源接頭(如：電極螺樁140)提供更可靠的電性連接。實施例中，高溫電極接頭組件及活動板組件設計成可於周期性保養清潔過程中，能簡單及可靠地組裝和分解。
本發明的實施例，和帶有非常長的電極桿(如由桿部的基部突出如約9至12英吋的電極桿)底座設計比較起來，可減輕電極螺樁/電極桿介面處的應力，該應力可在組裝期間和周期性保養(PM)過程中發生(在周期性保養過程中，為了要化學清潔，需移動及送出底座100)。實施例的底座組件10元件的具體優點可和以下有關：(1)用於電極桿210之帶有銠(Rh)鍍層之SST 316材料選擇，其係欲在高溫時呈現低熱導性及高導電 性，而依然維持高溫效能、機械強度、加工性、成本、及鍍覆的能力，(2)用於電極桿210的Pd或Rh鍍層選擇，其係針對Pd或Rh鍍層的電氣特性、耐磨損性、無高溫氧化(耐蝕性(nobility))，(3)電極桿210的活動板約束，其容許熱膨脹差以及製造變異，(4)抗轉動固定環(如：扣環)，其防止電極桿210的轉動，(5)貝氏墊圈220的使用，其提供可靠的電性/RF連接，以及在周圍溫度至550℃溫度之間的循環期間，減少和位於電極桿210和電極螺樁140之間的螺紋連接有關的熱膨脹差問題。另一具體實施例優點可為用於增加強度的M5螺紋螺樁之使用。另一具體優點可為電極桿較短且僅突出底座基部外1-2英吋。
雖然描述的實施例包含某些元件，但在實施例的底座組件10中可包含較少、額外、或不同的元件。譬如：雖然範例中的底座組件10包含四(4)個電極桿210，但其它實施例中的底座組件10可包含1、2、3、5、6、7或更多的電極桿210。
安裝操作
在揭露實施例中的電極桿210安裝時，電極桿210安裝到電極螺樁140的螺牙(如：M5螺牙)以及具有一於電極桿210和底座100中的電極螺樁140之間的貝氏墊圈200。將電極桿210加以扭轉來壓縮和壓扁貝氏墊圈220，以及然後可將電極桿210後退例如一預定度數(譬如：5°、10°、15°等)，以便使貝氏墊圈220的張力能夠提供接頭上的張力以及造成良好的電性接觸。此過程也允許少量連接中的間隙，該間隙可在高熱循環時(如：像是介於周圍溫度和550℃間的循環)，防止材料差別膨脹(底座螺樁材料為鎢及電極桿材料為SST 316)破壞電極螺樁140。
在一個範例的安裝操作期間，安裝者可先將電極桿210裝置至底座100中的電極螺樁140之螺牙。貝氏墊圈220位於每個電極桿210的杯體和底座100之間。接著將活動板300置放於底座100的桿部130之內，且將電極桿210放置於活動板300中的開口之內。可將活動板300加以設置，以接觸電極桿210的肩部218。接著，電極桿210的端部將突出活動板300之外。之後，安裝者可轉緊電極桿210來預載貝氏墊圈220。在部份情形下，貝氏墊圈220可被預載成扁平化。然後，安裝者可以在周緣溝槽214 處圍繞一突出電極桿210設置和鉗住各個抗轉動固定環310。安裝者設置各個抗轉動固定環310，而將抗轉動固定環310上的一特徵部(如圖6B中顯示的轉板間的窄縫)與活動板300的一第一索引標示對準。譬如：安裝者可將該特徵部對齊於15°索引標示。然後，安裝者可藉由鬆開各個電極桿210直到該特徵部對齊於指示和抗轉動柱320接觸的第二索引標示，從預載中鬆開貝氏墊圈220。譬如：安裝者可將特徵部對齊於一0°索引標示。在該實施中，每個0°、5°、10°、及15°的索引標示(如圖6B所示)可以表示從貝氏墊圈220上的最大預載鬆開的預定義度數。譬如：如果第一索引標示係15°索引標示以及第二索引標示係0°索引標示，則鬆開貝氏墊圈220的預定義度數係為15°。
描述於上文中的裝置或製程可結合如用於半導體裝置、顯示器、LEDs、太陽能板等製造或生產的微影圖案化工具或製程來使用。通常，雖然非必須，這樣的工具或製程將一起使用或實施在普遍的製造設施中。薄膜的微影圖案化通常包含部份或全部的以下步驟(使用一些可能的方法或工具來執行每個步驟)：(1)使用旋塗或噴塗工具來將光阻塗佈在工件上(即：基板)；(2)使用加熱板、爐、UV硬化工具來硬化光阻；(3)使用像是晶圓步進機的工具來將光阻曝露於可見光、或UV光或X射線光；(4)使用像是濕台(wet bench)的工具來顯影光阻，以便選擇性地移除光阻且藉此圖案化光阻；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具來轉移光阻圖案至下層的薄膜或工件中；及(6)使用像是RF或微波電漿光阻去除器這類的工具來移除光阻。
本發明的另一實施態樣係一用來完成描述於此處中方法的裝置。一種適當的裝置包含了用於完成製程操作的硬體，以及具有用來根據本發明控制製程操作的指令的系統控制器。該系統控制器典型地包括一個以上的記憶體裝置以及一個以上用於執行指令的處理器，俾使該裝置將會執行根據本發明的方法。包含用於根據本發明控制製程操作的指令的機器可讀媒體可連接至該系統控制器。
吾人將能理解，除非在任何具體描述實施中的多個特徵被明確地識別成彼此不相容，或者是周圍上下文暗示這些特徵就互補及/或支援 觀點而言係互相排斥並且難以組合，那麼揭露內容整體預期及預想這些互補性實施的具體特徵可以選擇性地被組合，以便提供一個以上全面性但稍微不同的技術解決方式。因此，吾人將更能了解僅以範例為目的來給予以上說明，並且可在本發明的範圍中進行細節的修正。

Claims (23)

  1. 一種高溫電極接頭組件，用於晶圓製程底座，該高溫電極接頭組件包含：一電極桿，其具有一板接合器部分及一杯體，用於安裝至嵌入一底座之中的一螺樁；一活動板，其具有一外表面和用於接收該電極桿的一開口，該活動板用於接觸該底座的一內表面以抵抗該電極桿的橫向移動；一抗轉動固定環，其用於摩擦性嚙合該電極桿；及一抗轉動柱，其由該活動板的該外表面伸出，該抗轉動柱用於限制該抗轉動固定環的轉動，使得該抗轉動柱及該抗轉動固定環係一起用於限制相對於該活動板的該電極桿的轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，更包含一貝氏墊圈，其安裝在該螺樁的一肩部和該杯體之間，其中該螺樁包含一螺紋部分且該杯體包含一互補的螺紋部分。
  3. 如申請專利範圍第2項的高溫電極接頭組件，其中使位於該杯體和該螺樁間的該貝氏墊圈實質上扁平。
  4. 如申請專利範圍第2項的高溫電極接頭組件，其中該活動板具有用於定位該抗轉動固定環的一個以上索引標示，且其中該一個以上索引標示的其中第一者係和該貝氏墊圈的預載相關聯。
  5. 如申請專利範圍第2項的高溫電極接頭組件，其中該活動板具有用於定位該抗轉動固定環的一個以上索引標示，且其中該一個以上索引標示的其中第一者指示該貝氏墊圈從預載鬆開的一預定義度數。
  6. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該電極桿由具有鈀鍍層的不鏽鋼所構成。
  7. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該電極桿由具有銠鍍層的不鏽鋼所構成。
  8. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該抗轉動固定環係一習知的外扣環。
  9. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該板接合器部分具有一扳轉特徵部，用於自該活動板外側轉動該電極桿。
  10. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該板接合器部分具有一周緣溝槽，及其中該抗轉動固定環在該周緣溝槽處摩擦性地嚙合該電極桿。
  11. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該電極桿也具有位於該杯體和該板接合器部分之間的一桿部，其中一該杯體對該桿部的外徑比係介於2：1至5：1之間。
  12. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該板接合器部分具有一肩部，及其中該活動板係在該板接合器部分的該肩部和該抗轉動固定環之間的一間隙之中。
  13. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，更包含：位於該活動板和該底座的一內表面之間的間隙，用於該活動板和該底座的相對移動。
  14. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該活動板係亦配置成接觸該底座的該內表面以抵抗旋轉移動。
  15. 如申請專利範圍第1項的高溫電極接頭組件，其中該活動板包含在外側的一平坦部，其中該平坦部係配置成接觸在該底座的該內表面上的一相對平坦部以抵抗旋轉移動。
  16. 一種高溫電極桿，包含：一杯體，其用於安裝至嵌入一晶圓製程底座的一螺樁；一板接合器部分；一桿部，其位於該杯體和該板接合器部分之間；一周緣溝槽，其位於該板接合器部分之中，該周緣溝槽配置成摩擦性嚙合一抗轉動固定環，其中該抗轉動固定環係用以當該抗轉動固定環係和一抗轉動柱接觸時限制相對於一活動板的該電極桿的轉動，且其中該活動板係用於接觸該晶圓製程底座的一內表面以抵抗該電極桿的橫向移動；及一肩部，其位於該板接合器部分之中，用於限制該活動板的軸向移動。
  17. 如申請專利範圍第16項的高溫電極桿，其中該電極桿係由帶有鈀鍍層的不鏽鋼所構成。
  18. 如申請專利範圍第16項的高溫電極桿，其中該電極桿係由帶有銠鍍層的不鏽鋼所構成。
  19. 如申請專利範圍第16項的高溫電極桿，其中該板接合器部分具有位於該板接合器部分的一扳轉特徵部，用於轉動在該活動板外側的該高溫電極桿。
  20. 如申請專利範圍第16項的高溫電極桿，其中該杯體對該桿部的一外徑比介於2：1至5：1之間。
  21. 一種在一高溫電極接頭組件內安裝一高溫電極桿的方法，該高溫電極桿包含一杯體和一板接合器部分，該板接合器部分具有一周緣溝槽，該方法包含：安裝該高溫電極桿的該杯體至嵌入一晶圓製程底座之中的一螺樁；設置一活動板以將通過該活動板的一開口的該高溫電極桿定位，其中該活動板係用於接觸該晶圓製程底座的一內表面以抵抗該電極桿的橫向移動；轉緊該高溫電極桿來預載一墊圈，該墊圈位於該杯體和於該晶圓製程底座中的該螺樁的一肩部之間；摩擦性嚙合一抗轉動固定環至圍繞於該高溫電極桿的該周緣溝槽中；藉由鬆開該高溫電極桿一預定義度數來部份鬆開該墊圈上的預載；及將該抗轉動固定環置放成接觸或緊密相鄰於附接在該活動板的一抗轉動柱，使得該抗轉動柱及該抗轉動固定環係一起用於限制相對於該活動板的該高溫電極桿的轉動。
  22. 如申請專利範圍第21項的安裝一高溫電極接頭組件的方法，其中摩擦性嚙合該抗轉動固定環至圍繞於該電極桿的該周緣溝槽中的步驟包含：將該抗轉動固定環的一特徵部指向至該活動板上的一第一索引標示。
  23. 如申請專利範圍第21項的安裝一高溫電極接頭組件的方法，其中藉由鬆開該電極桿該預定義度數來部份鬆開該墊圈上的預載之步驟包含：轉動該電極桿，使得該抗轉動固定環接觸或緊密相鄰於該抗轉動柱。
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