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CN105917459A - 用于dsa上弯曲晶片的夹持能力 - Google Patents

用于dsa上弯曲晶片的夹持能力 Download PDF

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CN105917459A
CN105917459A CN201580004727.XA CN201580004727A CN105917459A CN 105917459 A CN105917459 A CN 105917459A CN 201580004727 A CN201580004727 A CN 201580004727A CN 105917459 A CN105917459 A CN 105917459A
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Abstract

本发明所述实施方式一般涉及加热夹盘。夹盘包括第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一表面包括由实质非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面经配置而支撑凹基板且以用于处理的稳定方式夹持凹基板。

Description

用于DSA上弯曲晶片的夹持能力
背景
领域
本发明所述的实施方式一般涉及半导体制造，及更具体言之，涉及用于处理腔室中的夹盘加热器基座。
相关技术的描述
热处理通常于半导体工业中实施。半导体基板经受上下文中诸多转换的热处理，该诸多转换包括栅极源、漏极与沟道结构的掺杂、活化与退火，硅化，结晶，氧化及类似转换。多年来，热处理的技术从简单的烘焙炉(furnace baking)进步到各种形式逐渐快速的热处理，如RTP、尖峰退火(spike annealing)及激光退火(laser annealing)。
热处理腔室(如动态表面退火(DSA)腔室)可包括真空夹盘加热器基座，真空夹盘加热器基座将基板夹持于用于激光退火的预定温度。如果基板是平坦或适当的平坦，则基板可以被真空夹持及激光处理。然而，如果由于以具有相当不同的热膨胀系数(CTE)的材料涂层或固有的拉伸应力，使得基板弯曲，则真空夹持无法将基板以用于激光处理的稳定方式夹持。还值得注意的是，对于凹基板，因为基板的中心接触或接近热基座，所以凹面加剧。因此，凹基板可能不只会对于真空夹盘产生问题，还可能对于其他类型的加热夹盘产生问题，如静电夹盘。
因此，改良加热夹盘是有其需要的。
概述
本发明所述实施方式一般涉及加热夹盘。夹盘包括第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一表面包括由实质非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面经配置而支撑凹基板且以用于处理的稳定方式夹持凹基板。
在一个实施方式中，公开一种设备。该设备包括加热基板支撑件，加热基板支撑件包含嵌入于基板支撑件中的加热元件、第一表面与相对于第一表面的第二表面。第一表面包括外部区域与被外部区域环绕的非球形表面，外部区域界定与第二表面实质平行的平面。非球形表面包括内部区域与连接区域，内部区域设置于外部区域界定的平面与第二表面之间，连接区域连接外部区域与内部区域。
在其他实施方式中，公开一种设备。该设备包括加热真空夹盘，加热真空夹盘包含嵌入于真空夹盘的加热元件与基板支撑表面。基板支撑表面包括外部区域与内部区域，且内部区域设置在外部区域之下。基板支撑表面进一步包括连接外部区域与内部区域的连接区域，且连接区域与内部区域是非球形。加热真空夹盘进一步包括形成于内部区域与连接区域上的多个通道。
在其他实施方式中，公开一种处理腔室。处理腔室包括腔室主体与设置于腔室主体中的夹盘组件。夹盘组件包括加热夹盘，且加热夹盘包含嵌入于夹盘中的加热元件、第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一表面包括外部区域与非球形表面，外部区域界定与第二表面实质平行的平面，非球形表面被外部区域环绕。非球形表面包括内部区域与连接区域，内部区域设置于外部区域界定的平面与第二表面之间，连接区域连接外部区域与内部区域。
附图简要说明
本发明公开的特征已简要概述于前，并在以下有更详尽的讨论，可以通过参考所附附图中绘示的本发明实施方式以作了解。然而，值得注意的是，所附附图只绘示了本发明的典型实施方式，而由于本发明可允许其他等效的实施方式，所附附图并不会视为本发明范围的限制。
图1概要绘示根据一个实施方式的具有加热夹盘组件的处理腔室的截面示意图。
图2A与图2B概要绘示根据一个实施方式的加热夹盘组件的加热夹盘的放大示意图。
图3概要绘示根据一个实施方式的加热夹盘的顶视图。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的数字编号代表附图中相同的元件。可以考虑，一个实施方式中公开的元件可有利地用于其它实施方式中而无需赘述。
具体描述
本发明实施方式一般涉及加热基板支撑件。基板支撑件(可以是夹盘)包括第一表面以及相对于第一表面的第二表面。第一表面包括由实质非球形表面所界定的凹陷部。非球形表面经配置而支撑弯曲基板且以用于处理的稳定方式夹持凹基板。
本发明所述实施方式将相对于激光处理腔室而叙述于下。可受惠于本发明所述实施方式的激光处理腔室的示范例可从加州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials,Inc.,of Santa Clara,California)取得的腔室(chamber)。在高温操作的其他类型腔室也可受惠于本说明书公开的教示，且具体言之，使用激光作为用于热处理的构件的处理腔室可以是半导体晶片处理系统的部分，半导体晶片处理系统如可从加州圣克拉拉的应用材料公司取得的系统(system)。可以预期，其他处理腔室(包含那些可从其他制造商取得处理腔室)可经调整而受惠于本发明。
图1概要绘示根据一个实施方式的具有加热基板支撑组件150的处理腔室100的截面示意图。加热基板支撑组件150通过以稳定方式夹持凹基板与通过使凹基板经受均匀高温而助于改善基板处理。
在一个实施方式中，处理腔室100是激光处理腔室。处理腔室100包括腔室主体102。腔室主体102具有界定处理空间112的侧壁106、底部108及窗110。处理空间112通常通过侧壁106中的狭缝阀(slit valve)158进出，狭缝阀158助于基板140进出腔室主体102的移动。在某些实施方式中，基板140可以是晶片，如用于半导体处理的晶片。腔室主体102的侧壁106与底部108可由单块的铝或其他可兼容于工艺化学的材料制成。腔室100的底部108包括支撑片(support piece)170，支撑片170具有形成于支撑片170内的一或多个冷却通道172。一或多个冷却通道172与冷却流体供应器190耦接，冷却流体供应器190经配置以提供冷却流体或气体到一或多个冷却通道172。支撑片170可包括不锈钢。在一个实施方式中，支撑片170具有面向基板背侧的光学反射表面以增强放射率。一或多个支撑销174与支撑片170的表面耦接并延伸到支撑片170的表面之上。腔室100的底部108具有通过腔室100的底部108形成的泵送口114，泵送口114将处理空间112耦接至泵送系统116以助于处理空间112中压力的控制以及在处理期间排出气体与副产品。
窗110由腔室主体102的侧壁106支撑且可以被移除以作为腔室100的内部。在一个实施方式中，窗110包括如石英的材料。窗110可由任何方便的构件而夹持在适当位置。例如，窗110可由穿过窗110中的孔的栓与坐于侧壁106的螺纹凹槽中的栓(未图示出)而被固定于侧壁106。或者，夹环(未图示出)可设置于窗110边缘的附近及由栓(未图示出)而固定于腔室的上表面107。
处理气体与其他气体可从气室118引入处理空间112，气室118与气体供应器120耦接。在一个实施方式中，气室118经定位以提供横跨基板140表面的均匀气体流。气室118可经定位于侧壁106中或附接于侧壁106的内表面。
激光组件130位于窗110之上。激光组件130可包含用于实施退火的任何合适激光，如二极管激光或二极管激光组件(如二极管激光条或阵列)、固态激光、气体激光、准分子激光，或其他方便的激光类型。激光组件130可与光学组件(未图标出)耦接，光学组件设置于激光组件130与窗110之间以用于形成由激光组件130放射的辐射。在一个实施方式中，激光组件130可与移动机构耦接，移动机构经调整而将激光组件130横跨基板140的表面移动。
加热基板支撑组件150以中心设置于腔室主体102中且在处理期间支撑基板140。加热基板支撑组件150可以是真空夹盘组件。加热基板支撑组件150一般包括由轴154支撑的基板支撑件152，轴154延伸通过腔室底部108。基板支撑件152可具有与基板140相同的外周形状。在一个实施方式中，基板支撑件152在形状上是圆形且可由如石英、氮化铝、碳化硅、如氧化铝的陶瓷或以上各者的组合的材料制成。在一个实施方式中，基板支撑件152包覆至少一个嵌入的加热元件156。加热元件156(如电极、电阻加热元件或热流导管)可经由电连接器组件160而与电源耦接且可控制地加热基板支撑件152以及定位于基板支撑件152上的基板140到预定温度。在一个实施方式中，在处理期间加热元件156将基板140加热到约20℃至750℃之间的温度。
基板支撑件152的下表面162由一或多个支撑销174支撑。一般来说，轴154从基板支撑件152的下表面162延伸通过腔室底部108。衬套168外接轴154的部分。在一个实施方式中，衬套168与支撑片170的底部耦接，例如由栓。衬套168的底部与基部176耦接。基部176具有一或多个孔178，如果RF与基板支撑件152耦接，则一或多个RF杆180延伸一或多个孔178。一或多个RF杆180可与一或多个电极166连接，一或多个电极166嵌入于基板支撑件152中。在一个实施方式中，电极166设置于加热元件156之上。电极166可经由RF杆180而与RF源192耦接。或是电极166可耦接至标准DC或AC电源以供应额外的电阻加热。
图2A与图2B概要绘示根据一个实施方式的基板支撑组件150的基板支撑件152的放大示意图。为更清楚起见，设置于基板支撑件152中的部件(如加热元件156与电极166)于图2A与图2B中省略。如图2A所示，基板支撑件152具有第一表面202与相对于第一表面202的下表面162，第一表面202经配置以支撑弯曲基板。第一表面202可以是非共面且可具有凹陷部206。第一表面202可包括环绕凹陷部206的外部区域208。外部区域208可以是环状，且可与下表面162实质平行。因此，外部区域208可界定第一平面203，第一平面203与下表面162界定的第二平面实质平行。凹陷部206可由非球形表面210界定，非球形表面210与外部区域208界定的第一表面非共面。在一个实施方式中，非球形表面210包括内部区域214与连接区域212。内部区域214可从外部区域208的内半径(如示于图2A中的距离“D1”所指示)径向向内定位且可与外部区域208同心。径向距离“D1”可以是大于或等于10mm。内部区域214可设置于外部区域208之下，如介于外部区域208界定的第一表面与下表面162之间，使得当通过窗110观察时(图1)，第一表面202看起来是凹的，或是从窗110退回。
连接区域212将外部区域208的内半径连接到内部区域214的外半径。因为外部区域208与内部区域214是非共面且内部区域214设置于外部区域208之下，使得从平面203到内部区域214在远离窗110的方向上有轴向距离“D2”，连接区域212可具有相对于第一表面大于0度且小于90度的角度“A”。在一个实施方式中，角度“A”可以是约0.013度。在一个实施方式中，为便于制造，连接区域212的截面剖面可以是实质线性及内部区域214的截面剖面可以是实质线性，使得非球形表面210不是尖端而是像具有平坦圆形底部的倒锥形，如截头锥(frustum)。内部区域214可具有直径或基于基板直径的长度“D3”。
由非球形表面210界定的凹陷部206有助于以稳定方式夹持弯曲基板(如凹基板)以及使凹基板经受均匀热处理。在某些情况中，凹基板具有约250微米的弓弧(bow)，约250微米的弓弧由从基板边缘到基板的最低点(通常是中心)的垂直距离界定。换句话说，弓弧从基板的中心点到基板边缘界定的平面的垂直距离。内部区域214与外部区域208界定的平面203之间的轴向距离(例如距离内部区域214的中心与平面203的轴向距离，如示于图2A中所指的“D2”)可大于凹基板的典型弓弧，如大于或等于300微米。因此，当此凹基板置放于加热基板支撑件152上时，基板的最低点没有接触内部区域214，而提供凹基板的均匀加热。凹基板的边缘或靠近边缘的区域可静置于连接区域212上，且凹基板由拉引通过基板支撑件152的真空而稳固夹持于适当位置。
在一个实施方式中，多个凸出部250可于连接区域212与内部区域214上形成，如图2B中所示。凸出部250减少基板支撑件152与基板之间的接触面积，因而减少与非球形表面210接触所导致的粒子污染的可能性。在一个实施方式中，凸出部250的高度可以是约10微米至约50微米，例如，约25微米，以及凸出部250的宽度或直径可以是约500微米至5000微米。在一个实施方式中，多个凸出部250与非球形表面210单一的且可由如机械加工或以掩模喷砂处理基板支撑件152的表面而形成。在另一个实施方式中，凸出部250可使用沉积过程及掩模方式而沉积于非球形表面210上。在一个实施方式中，基板支撑件152在直径上是300mm及具有100至500之间的凸出部，例如，150至200之间的凸出部，150至200之间的凸出部接触置放于基板支撑件152上的基板的表面面积的约10％。在一个实施方式中，各凸出部250与邻近凸出部离0.5英寸。在一个实施方式中，凸出部250以横跨非球形表面210的实质线性的排列方式排列，如放射状或x-y网格图样。放射状图样可从非球形表面210的中心区域放射，如中心。
图3概要绘示根据一个实施方式的加热基板支撑件152的顶视图。如图3所示，外部区域208环绕非球形表面210，以及凸出部250于非球形表面210上形成。在基板支撑件152是真空夹盘的实施方式中，多个通道314可于非球形表面210上形成且可与真空泵(未图示出)以流体耦接，从而于非球形表面210与凹基板之间的区域中产生减压以将凹基板固定于基板支撑件152上。通道314可以对称图样形成以将均匀吸力施于基板上。如图3所示，通道314可由圆形通道道314a、直通道314b以及两对斜通道314c/314d、314e/314f组成的图样形成。直通道314b可沿着连接圆形通道314a相对侧的圆形通道314a的直径形成，以及所述对斜通道314c/314d、314e/314f可分别从直通道314b延伸到圆形通道314a，且可互相镜像反射。本发明所述通道图样仅以作为示范例叙述，而本发明不以此为限。
虽然前面所述涉及本发明实施方式，但在不背离本发明基本范围下，可设计其他与进一步实施方式，而本发明范围由随附权利要求书所界定。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
加热基板支撑件，其中所述基板支撑件包含：
加热元件，所述加热元件嵌入于所述基板支撑件中；及
第一表面与相对于所述第一表面的第二表面，其中所述第一表面包含：
外部区域，所述外部区域界定与所述第二表面实质平行的平面；及
非球形表面，所述球形表面被所述外部区域围绕，其中所述非球形表面包含：
内部区域，所述内部区域设置于所述外部区域所界定的平面与所述第二表面之间；及
连接区域，所述连接区域连接所述外部区域与所述内部区域。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述加热基板支撑件进一步包括石英、氮化铝、碳化硅、氧化铝或以上各者的组合。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述内部区域与所述外部区域之间的径向距离大于或等于10mm。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述外部区域所界定的平面与所述内部区域之间的轴向距离大于或等于300微米。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述内部区域具有线性截面剖面。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述内部区域是圆形。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述连接区域具有线性截面剖面。
8.一种设备，包括：
加热真空夹盘，包含：
加热元件，所述加热元件嵌入于所述真空夹盘中；及
基板支撑表面，其中所述基板支撑表面包含：
外部区域与内部区域，其中所述内部区域设置在所述外部区域之下；
连接区域，所述连接区域连接所述外部区域与所述内部区域，其中所述连接区域与所述内部区域是非球形；及
多个通道，所述多个通道于所述内部区域与所述连接区域上形成。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述加热真空夹盘进一步包括石英、氮化铝、碳化硅、氧化铝或以上各者的组合。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述内部区域具有线性截面剖面。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述连接区域具有线性截面剖面。
12.一种处理腔室，包括：
腔室主体；
夹盘组件，所述夹盘组件设置在所述腔室主体中，其中所述夹盘组件包含：
加热夹盘，其中所述加热夹盘包含：
加热元件，所述加热元件嵌入于所述夹盘中；
第一表面与相对于所述第一表面的第二表面，其中所述第一表面包含：
外部区域，所述外部区域实质与所述第二表面平行；及
非球形表面，所述球形表面被所述外部区域围绕，其中所述非球形表面包含：
内部区域，所述内部区域设置于所述外部区域所界定的平面与所述第二表面之间；及
连接区域，所述连接区域连接所述外部区域与所述内部区域。
13.如权利要求12所述的处理腔室，其中所述加热夹盘进一步包括石英、氮化铝、碳化硅、氧化铝或以上各者之的组合。
14.如权利要求12所述的处理腔室，其中所述内部区域与所述外部区域之间的径向距离大于或等于10mm。
15.如权利要求12所述的处理腔室，其中所述外部区域所界定的平面与所述内部区域之间的轴向距离大于或等于300微米。
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