TWI774706B - 混合的基板載具 - Google Patents

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阿南德 馬哈德夫
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Abstract

此處提供混合的基板載具之實施例。在某些實施例中，基板載具包括：承載環，具有鄰接承載環之中心開口的內部壁架；及承載板，具有大於中心開口之直徑，且配置成放置在內部壁架上，其中承載板包括佈置於支撐表面下方的電極，以將基板靜電夾持至承載板的支撐表面。

Description

混合的基板載具
本揭露案之實施例大致關於半導體基板處理系統。
積體電路生產在數年中已從200mm的基板或晶圓遷移至300mm。此舉允許在單一晶圓上建立高達2.5倍更多的晶片，且可使得晶片製造者降低生產現今的訊息時代應用所需更加強大半導體之成本。然而，發明人相信並非所有的半導體將永遠在300mm晶圓上生產。儘管晶片容量轉換至300mm的晶圓，發明人相信在不久的將來200mm的晶圓仍將不會消失。具體而言，發明人相信至少於不定期之將來可持續使用運作200mm晶圓的工廠以製成各種設備，例如專用記憶體、圖像感測器、顯示驅動器、微控制器、類比產品、及基於MEMS的設備。發明人更相信某些晶片製造者可能需要在300mm及200mm工具上分別運作300mm及200mm晶圓的混合的晶片生產。
因此，發明人已提供在基板處理系統中使用而用於多重尺寸的基板之基板載具之實施例。
此處提供混合的基板載具之實施例。在某些實施例中，基板載具包括：承載環，具有鄰接承載環之中心開口的內部壁架；及承載板，具有大於中心開口之直徑，且配置成放置在內部壁架上，其中承載板包括佈置於支撐表面下方的電極，以將基板靜電夾持至承載板的支撐表面。
在某些實施例中，一種基板載具，包括：承載環，具有鄰接承載環之中心開口的內部壁架、外部壁架、及佈置於內部壁架及外部壁架之間的實質上平面上部表面；及承載板，具有大於中心開口之直徑，且配置成放置在內部壁架上，其中承載板包括電極，以將基板靜電夾持至該承載板；其中當承載板佈置於內部壁架上時，承載板的下部表面及承載環的下部表面實質上為共面的；且其中承載板具有小於承載環之厚度的厚度。在某些實施例中，承載板具有小於200mm的直徑，且在上部表面及內部壁架之界面處的承載環之側壁沿著直徑佈置，此直徑大於200mm，以在200mm晶圓（當佈置於承載板上時）的邊緣及側壁之間界定間隙。
在某些實施例中，一種基板載具，包括：承載環，具有鄰接承載環之中心開口的內部壁架、外部壁架、佈置於內部壁架及外部壁架之間的實質上平面上部表面、及相對於上部表面之實質上平面下部表面，其中內部壁架為階梯狀，且具有內部部分，內部部分具有小於內部壁架之外部部分的厚度；及承載板，具有大於中心開口之直徑，且配置成放置在內部壁架上，其中承載板包括下部部分，下部部分具有小於中心開口的直徑及徑向延伸的突起，配置成放置在承載環之內部壁架的內部部分上，使得下部部分座落於中心開口之中，且其中承載板包括電極，以將基板靜電夾持至承載板；其中當承載板佈置於內部壁架上時，承載板的下部表面及承載環的下部表面實質上為共面的；且其中承載板具有小於承載環之厚度的厚度。
以下說明本揭露案的其他及進一步實施例。
此處提供混合基板載具的實施例。本揭露案的實施例有益地使得200mm晶圓能夠以少量或無須硬體修改之方式運作，同時維持在300mm平台及處理腔室上的處理透明度及穩定的缺陷性能。此外，本揭露案的實施例有益地允許在現有可取得之300mm工具上增加200mm晶圓生產的容量，且毫不費力地切換回300mm晶圓生產之彈性。再者，混合基板載具可重複使用，且設計成避免晶圓級電弧。
混合橋接載具的實施例設計成靜電夾持200mm且在300mm平台中無縫傳送橫跨處理腔室。因此，不會招致從300mm切換成200mm晶圓之生產的停機時間。混合橋接載具的實施例為處理透明的，且在微電子設備生產中與大多數300mm多重腔室系統相容。再者，本揭露案的實施例有益地提供顯著的成本節省，且在使得300mm平台及處理腔室能夠生產200mm晶圓中最小化基板操縱轉換的生產計畫停機時間。舉例而言，混合橋接載具的實施例與300mm多重腔室系統相容，例如物理氣相沉積（PVD）腔室、化學氣相沉積（CVD）腔室、蝕刻腔室及類似者。
第1圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具的等距視圖。第2圖為第1圖的混合基板載具的部分等距視圖，經放大以更清楚圖示混合基板載具。第3圖為第1圖的混合基板載具的部分等距視圖，而具有基板佈置於其上。如第1-3圖中所顯示，混合基板載具（例如，基板載具100）包括承載環102及配置成放置於承載環102之中的承載板104。
在某些實施例中，承載環102包括外部壁架106，沿著承載環102之外部周圍邊緣而佈置。外部壁架106可有益地促進承載環102（及基板載具100之整體）的操縱（例如，儲存及/或移動）。因此，外部壁架（outer ledge）配置為藉由基板操縱裝備（例如，300mm基板操縱裝備）來操縱。在某些實施例中，外部壁架106不具有穿過其中的開口或實質上不具有開口。承載環102包括沿著承載環102之內部周圍邊緣佈置的內部壁架108。在某些實施例中，內部壁架108不具有穿過其中的開口或實質上不具有開口。佈置於外部壁架106及內部壁架108之間的承載環102的上部表面110抬升於外部壁架106及內部壁架108之分別的上部表面上方。在某些實施例中，上部表面110實質上為平面的。在某些實施例中，承載環102的主體不具有穿過其中的開口或實質上不具有開口。承載環可以石英製成。可分離的承載環102有益地可易於與承載板104分開清潔。
第5圖為根據本揭露案的至少某些實施例之承載環的頂部視圖。第5圖描繪承載環102的頂部視圖，顯示外部壁架106、上部表面110及內部壁架108環繞承載環102的中心開口502。如第5圖中所描繪，承載環102可不具有穿過承載環102之主體而形成的孔洞或開口。
返回第1-3圖，承載板104經尺寸設計及配置，使得承載板104的外部周圍邊緣放置在承載板104之內部壁架108的至少一部分上，以填充及/或覆蓋承載環102的中心開口（例如，第5圖中的502）。承載板104無須機械耦接至承載環102。因此，在某些實施例中，並無提供用於將承載板104耦接至承載環102的螺釘、夾具、螺絲、黏著劑、接合、焊接或類似者。承載板104包括實質上平面的基板支撐表面112，以在其上支撐基板。舉例而言，第3圖描繪基板302佈置於承載板104的頂部。基板載具100可有益地配置成將較小的基板（例如200mm晶圓）支撐在承載板104的頂部且徑向向內於承載環102之上部表面110。
承載板104可以高導熱材料（例如，氮化鋁AlN或碳化矽SiC）製造，以維持從下方基板支撐件透過承載板104至其上佈置之基板的強健的導熱性。高導熱材料（例如，氮化鋁AlN或碳化矽SiC）進一步在大多數晶圓處理腔室中能夠有益地承受高溫的應用。
承載板進一步具有靜電夾持能力，用於極佳地結合晶圓及與下方基板支撐件熱傳輸的往來。舉例而言，承載板104包括電極，例如嵌入式電極，適合用於將基板靜電夾持至承載板104。如第4圖中所顯示之承載板的頂部視圖描繪，承載板104可包括電極402。在某些實施例中且如圖示，電極402可包含第一電極406及第二電極408。舉例而言，第一電極406及第二電極408可為半月形或半圓形電極。亦適合使用其他電極的配置。
靜電夾持能力有益地提供基板極佳地結合至承載板104，且增進固定於承載板104上之基板與基板載具上所佈置之基板支撐件之間的熱傳輸。電極402（或第一電極406及第二電極408）可充電或放電，以在充電/放電站（未顯示）分別從承載板104夾持或鬆脫基板。
第6圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具（例如，基板載具100）的頂部視圖，具有承載板（例如，承載板104）固定在承載環（例如，承載環102）上。如第6圖中所顯示，承載板104的外部直徑小於界面的內部直徑，此界面介於承載環102的上部表面110及承載環102的內部壁架108之間。
第7圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具的部分剖面側視圖。如第7圖中所顯示，在某些實施例中，承載環102具有平行於上部表面110的下部表面702，使得承載環102的整體輪廓為實質上平坦或平面（排除了外部壁架106及內部壁架108）。在某些實施例中，實質上平面下部表面702從承載環102的外部直徑延伸至內部直徑，使得外部壁架106及內部壁架108藉由承載環102減少的厚度界定，使得外部壁架106及內部壁架108的上部表面並非與上部表面110共面。
第8圖為根據本揭露案的至少某些實施例之第7圖的混合基板載具的部分剖面側視圖之細節。如第8圖中更清楚的顯示，承載環102配置成在承載環102的內部壁架108上支撐承載板104。在某些實施例中，承載板104的下部表面704可實質上與承載環102的下部表面702共面。在某些實施例中，內部壁架108具有厚度，使得佈置於承載板上基板（例如，標準晶圓，如200mm晶圓）（例如，基板302）的上部表面與上部表面110共面或實質上共面。舉例而言，承載環102的厚度822大於承載板104的厚度824。在某些實施例中，厚度822以實質上等於待支撐之基板302的厚度的量而大於厚度824，使得承載板104及基板302結合的厚度826實質上等於承載環102的厚度822。
在某些實施例中，承載環102的內部壁架108之內部邊緣（例如，介於上部表面110及內部壁架108之間界面處的側壁802）具有大於佈置在承載板104上基板的直徑之直徑。舉例而言，承載板104的上部表面、內部壁架108及側壁802界定一口袋，在使用期間基板可佈置於此口袋中。在承載板104設計成支撐200mm晶圓的實施例中，承載板104可具有稍微小於基板的直徑，以提供懸出（overhang）804。在某些實施例中，懸出804可為約1mm（例如，承載板104可具有約198mm的直徑）。側壁802可沿著大於待支撐之基板的直徑而佈置，以在側壁802及基板的邊緣之間界定徑向間隙806。在某些實施例中，徑向間隙806可為約2.5mm。
承載板104的支撐表面112佈置於內部壁架108上方，以在支撐表面的平面（例如，當存在時包括基板的懸出底部表面）及內部壁架108的上部表面之平面之間界定間隙808。
在某些實施例中，內部壁架108可為階梯狀，例如，內部壁架108之內部部分810具有小於外部部分812的厚度。在此等實施例中，承載板104可包括相對應徑向延伸突起814，配置成放置在內部部分810上。在此等實施例中，承載板104具有小於中心開口（例如，第5圖中的502）的直徑，使得承載板104座落於中心開口之中，且徑向延伸突起814放置於內部壁架108的內部部分810上。間隙816佈置於徑向延伸突起814下方承載板104的側壁及鄰接中心開口502的內部壁架108的側壁之間。在某些實施例中，內部壁架108的外部部分812具有大於徑向延伸突起814的直徑，以在徑向延伸突起814的最外部直徑及內部壁架108的階梯之間界定間隙818。在某些實施例中，徑向延伸突起814具有大於在踢處內部壁架108之減少的厚度的厚度820，使得支撐表面112的平面相對於內部壁架108之外部部分812的上部表面而提升，以提供以上所討論的間隙808。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生出本揭露案的其他及進一步實施例而並未悖離本揭露案的基本範疇。
100‧‧‧基板載具102‧‧‧承載環104‧‧‧承載板106‧‧‧外部壁架108‧‧‧內部壁架110‧‧‧上部表面112‧‧‧支撐表面302‧‧‧基板402‧‧‧電極406‧‧‧第一電極408‧‧‧第二電極502‧‧‧中心開口702‧‧‧下部表面704‧‧‧下部表面802‧‧‧側壁804‧‧‧懸出806‧‧‧徑向間隙808‧‧‧間隙810‧‧‧內部部分812‧‧‧外部部分814‧‧‧徑向延伸突起816‧‧‧間隙818‧‧‧間隙820‧‧‧厚度822‧‧‧厚度824‧‧‧厚度826‧‧‧厚度
如以上簡述且於以下更詳細討論之本揭露案的實施例，可藉由參考隨附圖式中描繪的圖示實施例而理解。然而，隨附圖式僅圖示本揭露案的通常實施例，且因此不應考慮為範疇之限制，因為本揭露案認可其他均等效果的實施例。
第1圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具的等距視圖。
第2圖為根據本揭露案的至少某些實施例之第1圖的混合基板載具的部分等距視圖。
第3圖為根據本揭露案的至少某些實施例之第1圖的混合基板載具的部分等距視圖，且具有基板佈置於其上。
第4圖為根據本揭露案的至少某些實施例之用於基板載具的承載板的頂部視圖。
第5圖為根據本揭露案的至少某些實施例之承載環的頂部視圖。
第6圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具的頂部視圖，具有承載板固定於承載環上。
第7圖為根據本揭露案的至少某些實施例之混合基板載具的部分剖面側視圖。
第8圖為根據本揭露案的至少某些實施例之第7圖的混合基板載具的部分剖面側視圖之細節。
為了促進理解，已盡可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。圖式並非按照尺寸繪製，且可能為了清楚而簡化。一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例中而無須進一步說明。
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100‧‧‧基板載具
102‧‧‧承載環
104‧‧‧承載板
106‧‧‧外部壁架
108‧‧‧內部壁架
110‧‧‧上部表面
112‧‧‧支撐表面

Claims (19)

  1. 一種基板載具，包含：一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架以及一外部周圍邊緣；及一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括佈置於一支撐表面下方的一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板的該支撐表面，其中該承載板的一外部直徑小於一界面的一內部直徑，該界面介於該承載環的一上部表面及該承載環的該內部壁架之間。
  2. 如請求項1所述之基板載具，進一步包含：一外部壁架，該外部壁架沿著該承載環之該外部周圍邊緣佈置。
  3. 如請求項1所述之基板載具，其中該承載環以石英製成。
  4. 如請求項1所述之基板載具，其中該承載板以一高導熱材料製造。
  5. 如請求項4所述之基板載具，其中該高導熱材料為氮化鋁或碳化矽。
  6. 一種基板載具，包含：一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架以及一外部周圍邊緣； 一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括佈置於一支撐表面下方的一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板的該支撐表面；及該承載環的一上部表面，由該內部壁架徑向向外佈置，其中該承載環的該上部表面抬升至該內部壁架的一上部表面上方。
  7. 如請求項6所述之基板載具，其中該上部表面實質上為平面的。
  8. 一種基板載具，包含：一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架以及一外部周圍邊緣；一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括佈置於一支撐表面下方的一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板的該支撐表面，其中該承載環及該承載板並未耦接在一起。
  9. 如請求項1至8任一項所述之基板載具，其中該承載環配置成藉由300mm基板操縱裝備來操縱，且該承載板配置成徑向向內支撐具有小於300mm之一直徑的一基板於該承載環的一上部表面。
  10. 如請求項9所述之基板載具，其中該承載 板配置成支撐具有約200mm之一直徑的一基板。
  11. 如請求項1至8任一項所述之基板載具，其中該電極包含一第一電極及一第二電極。
  12. 如請求項11所述之基板載具，其中該第一電極及該第二電極為半月形或半圓形的電極。
  13. 如請求項1至8任一項所述之基板載具，其中該承載板的一厚度小於該承載環的一厚度。
  14. 如請求項13所述之基板載具，其中該承載環的該厚度以實質上等於待支撐之一基板的一厚度的一量而大於該承載板的該厚度，使得該承載板及待支撐之該基板的一結合的厚度實質上等於該承載環的該厚度。
  15. 一種基板載具，包含：一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架以及一外部周圍邊緣；一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括佈置於一支撐表面下方的一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板的該支撐表面，其中該承載環包括一下部表面，該下部表面平行於該承載環的一上部表面，使得該承載環為實質上平坦的。
  16. 如請求項15所述之基板載具，進一步包含： 一外部壁架，該外部壁架沿著該承載環之該外部周圍邊緣佈置，其中該下部表面從一外部直徑延伸至該承載環的一內部直徑，使得該外部壁架及該內部壁架藉由該承載環的一減少的厚度界定，且使得該外部壁架及該內部壁架之上部表面並非與該上部表面共面。
  17. 一種基板載具，包含：一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架、一外部壁架、及佈置於該內部壁架及該外部壁架之間的一實質上平面上部表面；及一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板；其中當該承載板佈置於該內部壁架上時，該承載板的一下部表面及該承載環的一下部表面實質上為共面的；且其中該承載板具有小於該承載環之一厚度的一厚度。
  18. 如請求項17所述之基板載具，其中該承載板具有小於200mm之一直徑，且其中在該上部表面及該內部壁架之一界面處的該承載環之一側壁沿著一直徑佈置，該直徑大於200mm。
  19. 一種基板載具，包含： 一承載環，具有鄰接該承載環之一中心開口之一內部壁架、一外部壁架、佈置於該內部壁架及該外部壁架之間的一實質上平面上部表面、及相對於該上部表面之一實質上平面下部表面，其中該內部壁架為階梯狀，且具有一內部部分，該內部部分具有小於該內部壁架之一外部部分的一厚度；及一承載板，具有大於中心開口之一直徑，且配置成放置在該內部壁架上，其中該承載板包括一下部部分，該下部部分具有小於該中心開口的一直徑及徑向延伸的突起，配置成放置在該承載環之該內部壁架的該內部部分上，使得該下部部分座落於該中心開口之中，且其中該承載板包括一電極，以將一基板靜電夾持至該承載板；其中當該承載板佈置於該內部壁架上時，該承載板的一下部表面及該承載環的一下部表面實質上為共面的；且其中該承載板具有小於該承載環之一厚度的一厚度。
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