專利名稱：晶圓夾持系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾持系統(tǒng)，特別涉及一種可應(yīng)用于半導(dǎo)體制作過程的系統(tǒng)，用來支持一工作件和控制處理溫度。
一靜電夾持系統(tǒng)一般都借助使用一靜電力來支持一片晶圓在一平臺(tái)之上，不是借助安置相反的電荷在晶圓和平臺(tái)之上，就是借助安置電荷于晶圓或平臺(tái)上。與傳統(tǒng)的夾持步驟比較，其主要為機(jī)械夾，一靜電夾持系統(tǒng)能夠避免與電子組件和裝置要被成形于其上的半導(dǎo)體晶圓的邊做直接接觸。在次微米和超次微米的半導(dǎo)體處理中，在一個(gè)晶圓上的裝置外觀尺寸是非常小的，因此在每一個(gè)處理步驟中的處理參數(shù)控制就變得非常重要。
以電漿處理室為例，如室壓力，室溫度，和晶圓溫度的參數(shù)是極重要的。通常地，電漿處理步驟包含應(yīng)用電磁能至一晶圓上以處理高能量制作，例如蝕刻晶圓表面或沉積一新材料于晶圓上。特別在一典型的電漿蝕刻過程中，電漿反應(yīng)會(huì)增加在晶圓之上的溫度，并且因此冷卻系統(tǒng)就被需要以去維持晶圓的表面溫度在指定的范圍之內(nèi)。


圖1-1和圖1-2說明在電漿處理室10中，一種靜電夾持系統(tǒng)12的傳統(tǒng)晶圓冷卻設(shè)計(jì)。圖1-1說明支持一晶圓14的夾持系統(tǒng)12的側(cè)視圖。圖1-2說明一有若干個(gè)氣孔16在上表面的夾持系統(tǒng)12的俯視圖，該夾持系統(tǒng)12支持如圖1-1所顯示的晶圓。在晶圓處理操作中，氣孔16會(huì)噴氣以在晶圓14和夾持系統(tǒng)12間增進(jìn)熱傳導(dǎo)。圖1-2也說明了在靜電夾持系統(tǒng)12中，四個(gè)推出栓或提出栓18的使用。圖1-3說明晶圓14的斷面圖以及靜電夾持系統(tǒng)12的支持面12a。如說明于圖1-3中，冷卻氣孔16和晶圓14背部的接觸面積是被限制于氣孔16的孔面積。
由此被限制的冷卻接觸面積會(huì)導(dǎo)致在電漿處理操作中的許多問題。一旦電漿處理室10被打開以允許以一種蝕刻或沉積制作的晶圓表面的電漿轟炸，晶圓14的的表面溫度會(huì)嚴(yán)重升高。然而，由氣孔16所提供之限制的冷卻接觸只有在氣孔16被提供的附近區(qū)域有效地散熱。在晶圓表面的熱量增加，特別是在位于離氣孔很遠(yuǎn)的區(qū)域，增加了晶圓溫度并因此可能改變處理特性。此局部的熱量增加也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)晶圓溫度分布的不一致性。此不規(guī)則的溫度分布可能會(huì)引起晶圓變形。此外，此不規(guī)則的溫度分布也會(huì)改變?cè)诰A表面不同區(qū)域的電漿轟炸的效率，并且會(huì)招致其它影響產(chǎn)品生產(chǎn)和一致性的制作缺陷。為了要避免這些問題，操作電漿的電力密度就必須被降低，并且這些調(diào)整通常會(huì)增加每一晶圓的處理時(shí)間和降低電漿處理室10的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種夾持系統(tǒng)，該夾持系統(tǒng)可以支持工件并能有效地控制工件地溫度。
本發(fā)明提供的夾持系統(tǒng)，包括有一上表面用來支持一半導(dǎo)體晶圓的一支座，若干個(gè)穿過支座的氣孔(提供溝道給氣體穿過的氣孔)，以及若干個(gè)溝槽(連接氣孔的槽)于該支座的上表面。
在本發(fā)明的一個(gè)方面上，該夾持系統(tǒng)還包含一種把氣體抽打至氣孔和溝槽中的氣體供應(yīng)裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面上，該氣孔包括第一組氣孔以第一個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上，以及第二組氣孔以第二個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上；第二個(gè)半徑大于第一個(gè)半徑。
然而在本發(fā)明的另一個(gè)方面上，該夾持系統(tǒng)也包含位在支座中心的一中心氣孔，以及包含在該中心氣孔與該第一組氣孔間連接的溝槽，該溝槽為在該支座上表面的彎曲溝槽。
仍然在本發(fā)明的另一個(gè)方面上，這些溝槽包括一連接第一組氣孔的第一組圓形溝槽，以及包括一連接第二組氣孔的第二組圓形溝槽。
本發(fā)明還提供一種靜電夾持系統(tǒng)，包括有一上表面用以支持一半導(dǎo)體晶圓的一支座，包括若干個(gè)通過該支座的氣孔，該氣孔提供溝道以讓氣體到達(dá)該半導(dǎo)體晶圓，以及包括若干個(gè)溝槽在該支座的上表面，這些溝槽包含在該氣孔間連接的直線溝槽和彎曲溝槽。
本發(fā)明還提供一種夾持系統(tǒng)，包括有一上表面用以支持一半導(dǎo)體晶圓的一支座，包括很多通過該支座的氣孔，該氣孔提供溝道以讓氣體到達(dá)該半導(dǎo)體晶圓。該氣孔包括一中央氣孔于該支座的中心，包括一第一組氣孔以第一個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上，以及包括一第二組氣孔以第二個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上；第二個(gè)半徑大于第一個(gè)半徑。該夾持系統(tǒng)也包括若干個(gè)溝槽在該支座的上表面，其中，該溝槽包含在該中心氣孔與該第一組氣孔間連接的中心溝槽；該溝槽為彎曲溝槽位于該支座的上表面，包含在該第一組氣孔間連接的第一個(gè)圓形溝槽，包含在該第二組氣孔間連接的第二個(gè)圓形溝槽，包含在該第一組氣孔和該第二組氣孔間連接的直線溝槽，以及包含連接該第二組氣孔至該第一個(gè)圓形溝槽的彎曲溝槽。
本發(fā)明的效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于提供了氣孔與溝槽，因此增進(jìn)了在處理中晶圓的冷卻效果。并且在晶圓表面上的溫度分布一致性增大，生產(chǎn)量將會(huì)由于處理時(shí)間減少而大幅增加。
34～支座；36a～中心氣孔；36b、36c～氣孔；38a～曲線溝槽；38b～第一個(gè)圓形溝槽；38c～第二個(gè)圓形溝槽；38d～直線溝槽；38e～曲線溝槽。
圖2-1說明一種與本發(fā)明一致的用以支持一半導(dǎo)體晶圓32的夾持系統(tǒng)30之剖面圖。該夾持系統(tǒng)可為一靜電夾持系統(tǒng)或其它型式的夾持系統(tǒng)，如傳統(tǒng)的機(jī)械夾持系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，夾持系統(tǒng)30是一種靜電夾持系統(tǒng)，該夾持系統(tǒng)30運(yùn)作于一電漿處理室中以進(jìn)行蝕刻或沉積制作過程。該夾持系統(tǒng)30包含一支座34，該支座34有一用以支持該半導(dǎo)體晶圓32的上表面。
圖2-2為該夾持系統(tǒng)30的俯視圖。參照于圖2-2，該夾持系統(tǒng)30包括若干個(gè)穿透該支座34的氣孔，如，36a，36b，以及36c。氣孔36a，36b，以及36c提供溝道讓氣體到達(dá)該半導(dǎo)體晶圓32的背面以作為熱傳導(dǎo)的介質(zhì)。該夾持系統(tǒng)30也有若干個(gè)溝槽在該支座34的上表面，如，38a，38b，38c，38d，和38e，并且溝槽38a，38b，38c，38d，和38e在氣孔36a，36b，和36c中連接。該溝槽38a，38b，38c，38d，和38e為成形于該支座34上表面的凹入溝道，并且可能有一個(gè)從0.1至數(shù)毫米范圍的寬度和深度。一大約0.5毫米的寬度是被使用于一個(gè)較佳的實(shí)施例中。
該夾持系統(tǒng)30可以有一氣體供應(yīng)裝置40以抽打氣體至該氣孔36a，36b，和36c中以及至該溝槽38a，38b，38c，38d，和38e中。在使用該夾持系統(tǒng)30于一幾乎是真空環(huán)境的電漿處理室中的應(yīng)用中，由該氣體供應(yīng)裝置40所抽打的氣體可作為一熱傳導(dǎo)的介質(zhì)，以控制該晶圓32的溫度。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，該氣體供應(yīng)裝置40抽打鈍氣，如氦，至該氣孔36a，36b，和36c中，以及至該溝槽38a，38b，38c，38d，和38e中。
在該支座34上表面的氣孔36a，36b，和36c，以及溝槽38a，38b，38c，38d，和38e能夠以不同的方式或模式被安排，以符合一個(gè)處理室的冷卻需求和處理特性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一組氣孔36b是以第一個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座34上，以及第二組氣孔36c是以第二個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座34上。如圖2-2所示，第二個(gè)半徑大于第一個(gè)半徑。更進(jìn)一步地，該夾持系統(tǒng)30可能有一中心氣孔36a以及在該中心氣孔36a與該第一組氣孔36b之間連接的溝槽38a。這些溝槽38a是成形在該支座34上表面的曲線溝槽。
另外的溝槽也能在氣孔之間，在氣孔與溝槽之間，或在溝槽之間被加入。作為另一個(gè)實(shí)施例，這些溝槽包括在該第一組氣孔36b之間連接的第一個(gè)圓形溝槽38b。這些溝槽也包括在該第二組氣孔36c之間連接的第二個(gè)圓形溝槽38c。這些溝槽可以包括在該第一組氣孔36b與該第二組氣孔36c之間連接的直線溝槽38d。參考圖2-2，這些溝槽也可以包括曲線溝槽38e，此曲線溝槽38e不是在第一組氣孔36b與第二組氣孔36c之間連接，就是連接第二組氣孔36c至第一個(gè)圓形溝槽38b。該曲線溝槽38a與38e是以平滑的曲線成形，以在該溝槽中提供平順的氣流或甚至包含一些擾流來增強(qiáng)氣體冷卻的效果。
借此提供氣孔和溝槽讓增強(qiáng)的氣體流去冷卻晶圓，本發(fā)明的夾持系統(tǒng)因此而增進(jìn)了在處理中之晶圓的冷卻效果。在晶圓表面上之溫度分布的一致性就能夠被增加，并且借此維持一致的處理特性，晶圓制作的生產(chǎn)量也因此而被增加。借助有本發(fā)明夾持系統(tǒng)的有效冷卻或溫度控制，一個(gè)處理室的運(yùn)作功率就能夠被增加，而不用冒導(dǎo)致于不適當(dāng)冷卻的負(fù)面影響之風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明因此而減少了處理時(shí)間并增加了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例公開如上，然而它不是用來限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本專利申請(qǐng)的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種夾持系統(tǒng)，包括一支座，其具有一上表面以支持一半導(dǎo)體晶圓；若干個(gè)氣孔，通過該支座，其特征在于，該等氣孔提供溝道讓氣體通過；及若干個(gè)溝槽，位在該支座的上表面，該等溝槽連接該等氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，其是一種靜電夾持系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，還包括一氣體供應(yīng)裝置，抽打氣體至該等氣孔和溝槽中。
4.如權(quán)利要求1所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的氣孔包括第一組氣孔，以第一個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上；以及第二組氣孔，以第二個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上，該第二個(gè)半徑大于該第一個(gè)半徑。
5.如權(quán)利要求4所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，還包括一中心氣孔，位于該支座的中心；以及若干個(gè)溝槽，在該中心氣孔與該第一組氣孔間連接，此若干個(gè)溝槽為位在該支座上表面的曲線溝槽。
6.如權(quán)利要求4所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的溝槽包括一第一組圓形溝槽，連結(jié)該第一組氣孔；以及一第二組圓形溝槽，連結(jié)該第二組氣孔。
7.如權(quán)利要求4所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的溝槽包括若干個(gè)直線溝槽，連結(jié)該第一組氣孔與該第二組氣孔。
8.如權(quán)利要求4所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的溝槽包括若干個(gè)曲線溝槽，連結(jié)該第一組氣孔與該第二組氣孔。
9.如權(quán)利要求4所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的溝槽包括若干個(gè)曲線溝槽，連結(jié)該第二組氣孔至該第一組圓形溝槽。
10.一種夾持系統(tǒng)，包括一支座，具有一上表面以支持一半導(dǎo)體晶圓；若干個(gè)氣孔，通過該支座，其特征在于，該等氣孔提供溝道讓氣體到達(dá)該半導(dǎo)體晶圓，該等氣孔包括一中心孔，位于該支座中心；一第一組氣孔，以第一個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上；一第二組氣孔，以第二個(gè)半徑以圓形的模式被安排在該支座上，該第二個(gè)半徑大于第一個(gè)半徑；以及若干個(gè)溝槽，位于該支座的上表面。
11.如權(quán)利要求10所述的夾持系統(tǒng)，其特征在于，所述的溝槽包括中心溝槽，在該中心氣孔與該第一組氣孔間連接，該中心溝槽是位在該支座上表面的曲線溝槽；第一組圓形溝槽，在該第一組氣孔間連接；第二組圓形溝槽，在該第二組氣孔間連接；直線溝槽，在該第一組氣孔與該第二組氣孔間連接；以及曲線溝槽，連接該第二組氣孔至該第一組圓形溝槽。
全文摘要
一種應(yīng)用于半導(dǎo)體制作用以支持一工作件的夾持系統(tǒng)，該夾持系統(tǒng)包括一有一上表面的支座用以支撐一半導(dǎo)體晶圓，若干個(gè)氣孔以及溝槽。該氣孔經(jīng)過該支座并且提供讓氣體到達(dá)半導(dǎo)體晶圓的溝道。該溝槽被成形在該支座的上表面并且在該氣孔間連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于提供了氣孔和溝槽，因此增進(jìn)了在處理晶圓的冷卻效果，同時(shí)由于晶圓表面上的溫度分布的一致性增大，生產(chǎn)量將由于處理時(shí)間減少而大幅增加。
文檔編號(hào)H01L21/67GK1453843SQ02118190
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2002年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月24日
發(fā)明者陳復(fù)生 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司