发明名称 具有双区域底板加热及片段式夹紧构件之晶圆加热夹头
摘要 一种晶圆加热夹头(10),包含一底板(11),而该底板之后表面具有一有外角壁(22)之外环槽凹部(20)。一外环槽加热器位于凹部内,具有相对该壁形成互补角度之外表面。内环槽加热器(30)安置在外加热器内侧且邻接后表面。底板夹紧构件包含一内(26)及外(36)止动器,该止动器个别分开夹紧内及外加热器到底板,而确保其用于最佳热传递的最佳接触。感测器(52,54)感测在内及外部区域处之底板温度。冷却剂导引经过底板之通道(44)、及经过固定在底板之冷却环(70)的通道,来影响底板之温度。控制器(80)连接到加热器、感测器、及温度分布之冷却剂供应器,而在晶圆(12)加工期间,获得温度均匀性。
申请公布号 TW280939 申请公布日期 1996.07.11
申请号 TW084100221 申请日期 1995.01.11
申请人 物质研究公司 发明人 瓦克拉夫.杰林克
分类号 H01L21/68 主分类号 H01L21/68
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1. 一种晶圆加热夹头,包括:一底板,其具有一用于安置晶圆在其上之第一表面,及一具有环槽凹部形成在其中之第二表面,环槽凹部位于邻接该底板之外缘,且具有一外角壁;及一外环槽底板加热器,其安置在该环槽凹部内,该加热器包含一角表面,该角表面和该外角壁紧密接触以促进自该加热器到该底缘之热传递。2. 根据申请专利范围第1项之晶圆加热夹头,其中该环槽凹部及环槽底板加热器,在横向剖面中是楔形。3.根据申请专利范围第1项之晶圆加热夹头,进一步包括:一夹紧构件,其适用于固定在该底板之第二表面;及一外紧持装置,其受夹紧构件所支撑,且适用于接合该外环槽底板加热器;该外夹紧构件对该固定夹紧构件及底板可移动,而夹紧该外环槽底板加热器之角表面,和该底板外缘周围之环槽凹部的外角壁形成紧密接触。4.根据申请专利范围第3项之晶圆加热夹头,其中该外夹紧装置进一步包括:多数止动器,其可以螺纹接纳在夹紧构件内,且可旋转形成和该外环槽底板加热器接合及分离,而在多数位置处夹紧该外加热器。5. 根据申请专利范围第3项之晶圆加热夹头,其中该外夹紧装置包括多数外悬臂式片段,该片段在该夹紧构件周边周围且接近外环槽加热器,该外悬臂式片段挠曲大致和片段相互之间及该夹紧构件无关,且连结到该外片段,使得在该挠曲之一处,夹紧该外环槽加热器之一部份,没有不良影响在其他挠曲片段处所施加到外环槽加热器其他部份的夹紧力。6. 根据申请专利范围第5项之晶圆加热夹头,其中该外夹紧装置进一步包括:多数止动器,至少一个止动器可以螺纹接纳在各挠曲外悬臂式片段内,且可旋转形成和该外环槽底板接合和分离,来挠曲该片段且夹紧该外加热器。7. 根据申请专利范围第5项之晶圆加热夹头,其中各外悬臂式片段,是在该夹紧构件周边周围之周边悬臂式及切线悬臂式中之一种片段。8. 根据申请专利范围第3项之晶圆加热夹头,进一步包括:一内环槽底板加热器,其径向定位在该外环槽底板加热器内侧,该内环槽底板加热器适用于加热该底板之内环槽部份;一内夹紧装置,其受该夹紧构件所支撑,且适用于接合该内环槽底板加热器;该内夹紧构件对该固定夹紧构件及底板可移动,而夹紧该内环槽加热器和该底板形成紧密接触。9. 根据申请专利范围第8项之晶圆加热夹头,其中该外夹紧装置包括多数内悬臂式片段,该片段径向配置在接近该内环槽加热器之该夹紧构件周围;该内悬臂式片段挠曲大致和片段相互间及该夹紧构件无关,且连结到该内片段,使得在挠段片段中之一处,夹紧该内环槽加热器之一部份,没有不良影响在其他挠曲片段处所施加到该内环槽加热器其他部份的夹紧力。10. 根据申请专利范围第9项之晶圆加热夹头,其中该内夹紧装置进一步包括:多数止动器,至少一个止动器以螺纹可接纳在各挠曲内悬臂式片段内,且可旋转形成和该内环槽底板加热器接合及分离,而挠曲该片段且夹紧该内加热器。11. 根据申请专利范围第9项之晶圆加热夹头,其中各内悬臂式片段,在纵向横剖面中是梯形。12. 根据申请专利范围第8项之晶圆加热夹头,进一步包括:一内温度感测器,其用于感测在其内区域处之底板温度;一外温度感测器,其用于感测在其外区域处之底板温度;及控制器,作业上连接到各温度感测器、及到各环槽底板加热器,用于控制该底板之内及外部份的加热,因而,获得在该底板第一表面上所安置之晶圆的表面温度均匀性。13. 根据申请专利范围第1项之晶圆加热夹头,进一步包括:一凹部,其形成在该底板之第一表面,及一气体入口,其和该凹部流体连通;因而,在该底板上支撑一晶圆,气体供应到该底板及该晶圆间之凹部,便于在其间之热传递。14. 根据申请专利范围第1项之晶圆加热夹头,其中该底板具有至少一形成在其中之通道,该通道作业来分配在该底板周围之冷却剂,用于提高在该底板表面温度均匀緎。15. 根据申请专利范围第1项之晶圆加热夹头,进一步包括一冷却环,该冷却环连结到该底板之第二表面,该冷却环包括一通道,来分配在该环周围之冷却剂,用于在底板区域内包含该加热器所产生之热。16. 一种晶圆加热夹头,包括:一底板,其具有一在晶圆加工期间适用于支撑一晶圆的第一表面、及一具有一外环槽凹部形成在其中之第二表面,该凹部具有一外角壁;一外环槽加热器,其定位在该凹部内,且包括一接合该角壁之外角表面,该外环槽加热器适用于加热该底板之外环槽部份;一内环槽加热器,其定位在邻接该外环槽加热器之径向内侧之底板的第二表面,该内环槽加热器适用于加热该底板之内环槽部份;及一夹紧装置,其固定在该底板,且适用于夹紧该内环槽加热器及该外环槽加热器,和该底板形成紧密表面接触,用于在该底板及该加热器之间有效传递热。17. 根据申请专利范围第16项之晶圆加热夹头,其中该夹紧装置包括:一夹紧构件;外夹紧片段,其以该夹紧构件来支撑,且适用于夹紧该外环槽加热器和该底板形成紧密表面接触,该外夹紧片段大致可单独夹紧,而对片段相互间无关;及内夹紧片段,其以该夹紧构件来支撑,且适用于夹紧该内环槽加热器和该底板形成紧密表面接触,该内夹紧片段大致可单独夹紧,而对片段相互间无关。18. 根据申请专利范围第17项之晶圆加热夹头,该内夹紧片段包括悬臂式组合件,可作业来挠曲而相对该底板强迫该内环槽加热器部份,该组合部挠曲大致相互无关,使得在一组合件处夹紧该内环槽加热器之一部份,没有不良影响在其他组合件处之夹紧力。19. 根据申请专利范围第17项之晶圆加热夹头,该外夹紧片段包括悬臂式组合件,可作业来挠曲,而相对该底板强迫该外环槽加热器部份,该组合件挠曲大致相互无关,使得在一组合件处夹紧该外环槽加热器之一部份,没有不良影响在其他组合件处之夹紧力。20. 根据申请专利范围第16项之晶圆加热夹头,进一步包括:一内温度感测器,其用于感测在其内区域处之底板温度;一外温度感测器,其用于感测在其外区域处之底板温度;及控制器,其作业上连接到各温度感测器,及到各环槽加热器,用于控制该底板之加热,来获得该底板第一表面上所支撑晶圆之表面温度均匀性。21. 根据申请专利范围第16项之晶圆加热夹头,进一步包括:一凹部,其形成在该底板之第一表面内,及一气体入口,其和该凹部流体连通;因而,以该底板支撑一晶圆,气体供应到该底板及该晶圆间之凹部,便于在其间之热传递。22. 根据申请专利范围第16项之晶圆加热夹头,其中该底板具有至少一形成在其中之通道,该通道可作业来分配在该底板周围之冷却剂,用于提高该底板表面温度之均匀性。23. 一种晶圆加热夹头,包括:一底板,其具有一在晶圆加工期间适用于支撑晶圆之第一表面、及一相对该第一表面之第二表面;一外环槽加热器,其在外环槽区域处接合该底板之第二表面,且适用于加热该底板之外环槽部份;一内环槽加热器,其在内环槽区域处接合该底板之第二表面,且适用于该底板之内环槽部份;一夹紧构件,其固定在该底板之第二表面;多数外悬臂式片段,其受该夹紧构件支撑,且适用夹紧该外环槽加热器和该底板之外环槽区域形成紧密接触;各片段支撑一止动器,适用于接合该外环槽加热器,且其相对夹紧来施加夹紧力;该片段大致单独作业而片段相互间无关,使得一片段之止动器夹紧,没有不良影响邻接止动器及片段所施加到该外环槽加热器之夹紧力;多数内悬臂式片段,其以该夹紧构件来支撑,且适用于夹紧该内环槽加热器和该底板之内环槽部份形成紧密接触;各片段支撑一止动器,适用于接合该外环槽加热器且其相对夹紧来施加夹紧力;该片段大致单独作业而片段相互间无关,使得一片段之一止动器的夹紧,没有不良影响邻接止动器及片段所施加到该内环槽加热器之夹紧力。24. 根据申请专利范围第23项之晶圆加热夹头,其中该第二表面之外环槽区域,具有一凹部形成在该底板内,该凹部具有一外角壁;且该外环槽加热器定位在该凹部内,且具有一外角表面接触该外角壁。25. 根据申请专利范围第23项之晶圆加热夹头,进一步包括:一内温度感测器,其用于感测在其内区域处之该底板温度;一外温度感测器,其用于感测在其外区域处之该底板温度;及控制器,其作业连接到各温度感测器,及到各环槽加热器,用于控制该底板加热,来获得在该底板第一表面上所安置晶圆之表面温度的均匀性。26. 根据申请专利范围第23项之晶圆加热夹头,进一步包括:一凹部,其形成在该底板之第一表面内,及一气体入口,其和该凹部流体连通;因而,以该底板支撑一晶圆,气体供应到该底板及该晶圆间之凹部,便于在其间之热传递。27. 根据申请专利范围第23项之晶圆加热夹头,其中该底板具有至少一形成在其中之通道,该通道可作业来分配在该底板周围之冷却剂,用于提高该底板表面温度之均匀性。28. 根据申请专利范围第23项之晶圆加热夹头,进一步包括一冷却环,该冷却环连结底板之第二表面;该冷却环包括一通道,在该环周围分配冷却剂,用于包含该加热器所产生之热在该底板区域内。29. 一种晶圆加热夹头,包括:一底板,其具有一在晶圆加工期间适用于支撑一晶圆之第一表面、及相对该第一表面之第二表面;一加热器,其定位在邻接该底板之第二表面处,且适用于加热该底板之对应部份;一夹紧构件,其安置在该底板之第二表面;及多数可挠性夹紧片段,其以该夹紧片段来支撑,且适用于接合及夹紧该加热器和该底板形成紧密接触;该夹紧片段可单独移动,使得各片段接合及夹紧该加热器和该底板形成接触,没有不良影响定位在邻接处之片段所施加到该加热器的夹紧力。30. 根据申请专利范围第29项之晶圆加热夹头,该夹紧片段包括悬臂式组合件,可作业来挠曲且相对该底板强迫该加热器部份;该组合件大致单独挠曲而相互间无关,使得夹莦在一组合件处之器的一部份,没有不良影响在另一组合件处之夹紧力。31. 根据申请专利范围第30项之晶圆加热夹头,进一步包括多数止动器,至少一个止动器可以螺纹接纳在各挠曲组合件内,且可旋转形成和该加热器接合及分离,而挠曲该组合件且夹紧该加热器。32. 根据申请专利范围第29项之晶圆加热夹头,其中该夹紧片段在该加热器周围环槽配置,而夹紧该加热器之环槽部份到该底板。33. 一种以一晶圆加热夹头均匀加热一晶圆之方法,该晶圆加热夹头具有一底板,该底板具有第一及第二表面,其包括下列步骤:安置该晶圆在该底板之第一表面;以一夹紧构件导引相对该底板第二表面之一加热器来加热该底板及晶圆;该夹紧构件包括定位在该加热器周围之多数夹紧片段,该片段可分开调整而相对该底板夹紧该加热器;及调整一夹紧片段,而以大于邻接夹紧片段之力,来夹紧该加热器之一部份到该底板之一部份,因而,选择性地加热该底板之各部份,而产生该晶圆之均匀加热。34.根据申请专利范围第33项之方法,其中该加热器是一内环槽加热器,其以内夹紧片段导引而相对该底板之一内部份,该方法进一步包括下列步骤:以该夹紧构件导引相对该底板之一外部份的一外环槽加热器;该夹紧构件进一步包括定位在该外环槽加热器之外夹紧片段,该外夹紧片段可分开调整而相对该底板来夹紧该外环槽加热器;及调整一外夹紧片段,以大于一邻接外夹紧片段之力,来夹紧该外环槽加热器之一部份到该底板之一部份,因而,选择性地加热该底板之各部,而进一步产生该晶圆之均匀加热。35. 根据申请专利范围第33项之方法,其中该夹紧片段包括悬臂式组合件,该夹紧片段单独挠曲而相互间无关;以该组合件所支撑之止动器且适用于接触该加热器,且该止动器可相对该加热器移动,而挠曲该组合件且夹紧该加热器,该方法进一步包括移动一组合件之止动器的步骤,使得该组合件挠曲来提供一大于邻接组合件之夹紧力,而选择性地加热该底板之部份。36. 根据申请专利范围第34项之方法,其中该内及外夹紧片段分别包括内及外悬臂式组合件,该片段单独挠曲而相互间无关;而该内及外止动器分别以该内及外组合件来支撑,且适用于接触该个别加热器;该止动器可相对其个别组合件移动,而挠曲该组合件且夹紧该加热器,该方法进一步包括下列步骤:移动一内组合件之止动器,使得该组合件挠曲,而提供一大于邻接内组合件之夹紧力,来选择性地加热该底板之内部份;及移动一外组合件之止动器,使得该组合件挠曲而提供一大于邻接外组件之夹紧力,来选择性地加热该底板之外部份;及因而,选择性地加热该底板来提供该晶圆之均匀加热。37. 根据申请专利范围第33项之方法,进一步包括经由该底板之通道,来循环一冷却剂媒介,来选择性地冷却该底板部份且提供该晶圆之均匀加热的步骤。38. 根据申请专利范围第33项之方法,进一步包括经由一固定在该底板之冷却环,来循环一冷却剂媒介,而包含及消散该加热器所产生之热,用于该晶圆之进一步均匀加热的步骤。39. 根据申请专利范围第33项之方法,其中该加热器是一具有角表面之外环槽加热器,该方法进一步包括导引该外环槽加热器进有一外角壁之该底板第二表面的凹部内,使得该表面及壁紧密接触,来促进自该加热器到该底板外缘之热传递的步骤。40. 根据申请专利范围第34项之方法,进一步包括下列步骤:感测该底板内区域之温度;感测该底板外区域之温度;以所感测内及外区域温度,分别控制该内及外环槽加热器之温度,而进一步获得该晶圆之温度均匀性。41.根据申请专利范围第33项之方法,进一步包括导引气体进入该底板第一表面之凹部内,而便于在该底板及晶圆间之热传递的步骤。图示简单说明:图1是根据本发明一实施例所构造之加热夹头的轴向横剖面图;图2是沿图1剖线2-2所取之横剖面图;图3是一温度分布图表,其图解说明在溅射期间所供应到晶圆之热的一实例,本实例以加热及冷却图1及图2之加热夹头组件来供应热到晶圆、及在整个晶圆表面之复合温度分布;图4是根据本发明一替代性实施例所构造加热夹头之轴向横剖面图;图5是沿图4剖线5-5所取之横剖面图;图5A是图5所示外组合件之替代性实施例的俯视图;图6是沿图5外环槽加热器之局部横剖面的侧视图;图7是沿图5内环槽加热器之局部横剖面的侧视图;图8是沿图5冷却环之剖线8-8所取的横剖面图;及
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