TWI780442B - 一種導熱片和電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種導熱片和電漿處理裝置，導熱片用於將第一部件所發出的熱量向第二部件進行傳送，導熱片包括：第一導熱層和第二導熱層，第一導熱層的第一表面與第一部件的表面相接觸，第二導熱層的第一表面與第一導熱層的第二表面相接觸，第二導熱層的第二表面與第二部件的表面相接觸；第二導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層的第二表面上。本發明具有使得導熱片與第二部件持續保持良好的熱接觸，使得第二部件具有受熱均勻的優點。

Description

一種導熱片和電漿處理裝置
本發明涉及導熱技術領域，特別涉及一種導熱片和電漿處理裝置。
現有的導熱片多為平面式導熱片，導熱片通常具有兩個表面，其上表面和下表面，其上下表面相對設置，當導熱片位於加熱部件和第二部件之間時，其上表面和下表面中的一個表面與加熱部件相接觸，其另一個表面與第二部件相接觸。當對第二部件進行加熱時，第二部件遇到高溫，其本身會發生變形，與導熱片和加熱部件之間的間隙會增大，又由於導熱片是平面式的，其被壓縮後不能很好的回彈，導致當第二部件發生形變之後，其與第二部件間會有間隙，導致與第二部件之間所形成的熱接觸面不均勻，進而使得第二部件受熱不均勻。
電漿處理裝置採用包括蝕刻、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、離子注入以及抗蝕去除(resist removal)的技術來處理基板(襯底或晶圓)。上述用於電漿處理的電漿處理裝置包括含有頂電極和底電極的反應室。電極之間建立電場以將處理氣體激發成電漿狀態，從而處理反應室中的基板。
在處理製程中，為符合製程要求，必須嚴格控制大量製程參數，晶圓的臨界尺寸就是其中至關重要的一個參數，反應腔室中的溫度對晶圓臨界尺寸的影響最為顯著。通常來說，反應腔室溫度高的區域中的自由基的濃度也 高，而基於高濃度自由基的電漿加工成的晶圓的臨界尺寸也較小。在實際製程過程中，反應腔室中央部的溫度通常相對較高，而邊緣部的溫度較低，容易造成晶圓中間區域的臨界尺寸小、邊緣區域臨界尺寸大，從而使晶圓不同區域的臨界尺寸失去均一性。
由於對電漿處理製程的精密要求，以及對晶圓各區域的臨界尺寸應具有均一性的製程要求。
頂電極包含於電漿處理裝置中的組合噴淋頭中，為了減小加工過程中基板的臨界尺寸的變化使得晶圓各區域的臨界尺寸符合具有均一性的製程要求，就需要控制頂電極的溫度。
當導熱片用在電漿處理裝置中的組合噴淋頭中時，由於頂電極受到高溫或發生形變導致其與導熱片達不到良好的熱接觸，造成頂電極加熱不均勻，進而造成處理的晶圓受熱不均勻，以及各處電漿濃度的不均勻使得晶圓各區域的臨界尺寸不符合具有均一性的製程要求。
本發明的目的是提供一種導熱片和電漿處理裝置，透過改變導熱片的形狀用以解決現有技術中，由於導熱片具有的平面結構不能很好的回彈，使其在受熱結構發生形變時，不能與加熱結構及/或受熱結構形成良好的熱接觸，進而影響第二部件受熱不均勻的問題。
為了解決上述問題，本發明透過以下技術方案實現：一種導熱片，用於將第一部件所發出的熱量向第二部件進行傳送，導熱片包括：第一導熱層和第二導熱層，第一導熱層的第一表面與第一部件的表面相接觸，第二導熱層的第一表面與第一導熱層的第二表面相接觸，第 二導熱層的第二表面與第二部件的表面相接觸；第二導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層的第二表面上。
較佳地，第一部件和第二部件之間具有間隙，當第二部件受熱變形時，導熱片的初始厚度大於等於第一部件和第二部件之間的間隙。
較佳地，第一導熱層為可壓縮變形的導熱層。
較佳地，導熱片進一步包括第三導熱層，第三導熱層的第一表面與加熱部件的表面相接觸，其第二表面與第一導熱層的第一表面相接觸，第三導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層的第一表面上。
較佳地，第一導熱層為單層或多層平面式結構。
較佳地，第一導熱層和第二導熱層採用導熱矽膠片製成。
較佳地，第二導熱層的壓縮率大於第一導熱層的壓縮率。
較佳地，第三導熱層採用導熱矽膠片製成。
較佳地，第三導熱層的壓縮率大於第一導熱層的壓縮率。
另一方面，一種電漿處理裝置，包括如上所述的導熱片，導熱片用於噴淋頭背板和噴淋頭之間或者加熱器和噴淋頭背板之間。
本發明與現有技術相比具有以下優點：本發明導熱片包括：第一導熱層和第二導熱層，第一導熱層的第一表面與第一部件的表面相接觸，第二導熱層的第一表面與第一導熱層的第二表面相接觸，第二導熱層的第二表面與第二部件的表面相接觸；第二導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層的第二表面上。導熱層位於第一部件和第二部件之間，處於壓縮狀態， 當第二部件受熱變形時，其透過設有的凸起結構的回彈，依然能夠保持與第二部件之間的熱接觸，由此解決了由於第二部件變形導致不能與加熱結構及/或受熱結構形成良好的熱接觸，進而影響第二部件受熱不均勻的問題。
100:導熱片
110:第一導熱層
111:第二導熱層
112:第三導熱層
210:第一部件
220:第二部件
第1圖為本發明一實施例的導熱片的結構示意圖；第2圖為本發明另一實施例的導熱片的結構示意圖；第3圖為本發明第1圖或第2圖所示的導熱片的俯視示意圖；第4圖為本發明第1圖所示的導熱片處於受熱結構和加熱結構之間的示意圖；第5圖為本發明第2圖所示的導熱片處於受熱結構和加熱結構之間的示意圖。
承如先前技術，現有技術中由於導熱片具有的平面結構不能很好的回彈，使其在加熱結構或受熱結構發生形變時，不能與加熱結構及/或受熱結構形成良好的熱接觸，進而影響第二部件受熱不均勻的問題。例如，該導熱片可用於電漿處理裝置中的背板和加熱器之間或者噴淋頭(即頂電極)和背板之間，當背板或加熱器受熱形變時，會導致背板或加熱器與導熱片達不到良好的熱接觸，造成頂電極加熱不均勻，進而造成被處理的晶圓受熱不均勻，以及各處等離子濃度的不均勻使得晶圓各區域的臨界尺寸不符合具有均一性的製程要求的問題。
基於上述研究，本實施例揭露了一種導熱片，導熱片包括第一導熱層和第二導熱層，第一導熱層的第一表面與第一部件的表面相接觸，第二導熱層的第一表面與第一導熱層的第二表面相接觸，第二導熱層的第二表面與第二部件的表面相接觸；第二導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層的第二表面上。導熱層位於第一部件和第二部件之間，處於壓縮狀態，當第二部件受熱變形時，其透過設有的凸起結構的回彈，依然能夠保持與第二部件之間的熱接觸，由此解決了由於第二部件變形導致不能與加熱結構及/或受熱結構形成良好的熱接觸，進而影響第二部件受熱不均勻的問題。當將該具有凸起結構的導熱片應用在電漿處理裝置中的組合噴淋頭中時，即可解決由於加熱器和背板受到高溫或發生形變導致其與導熱片達不到良好的熱接觸，造成頂電極加熱不均勻，進而造成處理的晶圓受熱不均勻，以及各處等離子濃度的不均勻使得晶圓各區域的臨界尺寸不符合具有均一性的製程要求的問題。
下面將結合附圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的說明。根據下列說明和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明確地輔助說明本發明實施例的目的。
為了清楚起見，不說明實際實施例的全部特徵。在下列說明中，不詳細說明習知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照相關系統或相關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和耗費時間的，但是對於本領域具有通常知識者來說僅僅是常規工作。
需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明確地輔助說明本發明一實施例的目的。
實施例一
結合第1圖、第3圖和第4圖所示，本實施例公開了一種導熱片100，導熱片100包括：第一導熱層110和第二導熱層111，第一導熱層110的第一表面與第一部件210的表面相接觸，第二導熱層111的第一表面與第一導熱層110的第二表面相接觸，第二導熱層111的第二表面與第二部件220的表面相接觸；第二導熱層111為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層110的第二表面上。
第一部件210和第二部件220之間具有間隙，當第二部件220受熱變形時，導熱片100的初始厚度大於等於第一部件210和第二部件220之間的間隙。也就是說，在未加熱時，在第一部件210和第二部件220之間的導熱片100處於壓縮狀態。在加熱時，第一部件210和第二部件220之間的部分區域的間距變大，處於這部分區域的導熱片100回彈，始終與第一部件210和第二部件220接觸以維持它們之間的傳熱。
在一個實施例中，第一部件210是噴淋頭背板，第二部件220是噴淋頭。在另一個實施例中，第一部件210是加熱器，第二部件220是噴淋頭背板。
在本實施例中，第一導熱層110為可壓縮變形的導熱層。第一導熱層110為單層或多層平面式結構。當受到相同的力時，第二導熱層111的壓縮率大於第一導熱層110的壓縮率。壓縮率是指導熱層受壓縮後縮小的體積與原體積的比。第一導熱層110和第二導熱層111採用導熱矽膠片製成。
較佳地，第一導熱層和第二導熱層可以一體化設置，在製備導熱片時，在導熱片的一個表面上形成複數個凸起結構，複數個凸起結構的表面可 以與第二部件220的表面相接觸，構成導熱接觸面，或者，可以與第一部件210的表面相接觸，構成導熱接觸面。
在通常情況下，在安裝過程中，第一部件210和第二部件220受到機械壓力，使得導熱片100被壓縮，隨著第二部件220的溫度升高，其本身會發生形變，此形變也有可能是不規則形變，隨著第二部件220發生形變其與第一部件210或導熱片100之間某些區域的間隙增加，由於導熱片100具有帶凸起結構的第二導熱層111，該第二導熱層111上的凸起結構比平面式結構的導熱層容易回彈，由於該凸起結構的回彈作用，使得導熱片100與第一部件210及/或第二部件220之間依然能都保持良好的熱接觸面，使得第二部件220受熱均勻。
實施例二
結合第2圖、第3圖和第5圖所示，本實施例公開了一種導熱片100，導熱片100包括：第一導熱層110、第二導熱層111和第三導熱層112，第三導熱層112的第一表面與第一部件210的表面相接觸。第三導熱層112的第二表面與第一導熱層110的第一表面相接觸，第三導熱層112為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層110的第一表面上。
第二導熱層111的第一表面與第一導熱層110的第二表面相接觸，第二導熱層111的第二表面與第二部件220的表面相接觸；第二導熱層111為可壓縮變形的導熱層，其包括複數個凸起結構，複數個凸起結構均分佈在第一導熱層110的第二表面上。
第一部件210和第二部件220之間具有間隙，當第二部件220受熱變形時，導熱片100的初始厚度大於等於第一部件210和第二部件220之間的間隙。也就是說，在未加熱時，在第一部件210和第二部件220之間的導熱片100處於壓縮狀態。在加熱時，第一部件210和第二部件220之間的部分區域的間距變 大，處於這部分區域的導熱片100回彈，始終與第一部件210和第二部件220接觸以維持它們之間的傳熱。
在一個實施例中，第一部件210是噴淋頭背板，第二部件220是噴淋頭。在另一個實施例中，第一部件210是加熱器，第二部件220是噴淋頭背板。
在本實施例中，第一導熱層110為可壓縮變形的導熱層。第一導熱層110為單層或多層平面式結構。當受到相同的力時，第三導熱層112的壓縮率大於第一導熱層110的壓縮率。壓縮率是指導熱層受壓縮後縮小的體積與原體積的比。第一導熱層110、第二導熱層111和第三導熱層112均採用導熱矽膠片製成。
較佳地，第一導熱層110、第二導熱層111和第三導熱層112可以一體化設置，在製備導熱片100時，在導熱片100的兩個相對設置的表面上分別形成複數個凸起結構，複數個凸起結構的表面可以分別與第二部件220和第一部件210的表面相接觸，構成導熱接觸面。
在通常情況下，在安裝過程中，第一部件210和第二部件220受到機械壓力，使得導熱片100被壓縮，隨著第二部件220的溫度升高，其本身會發生形變，此形變也有可能是不規則形變，隨著第二部件220發生形變其與第一部件210或導熱片100之間某些區域的間隙增加，由於導熱片100具有帶凸起結構的第二導熱層111和第三導熱層112，該第二導熱層111和第三導熱層112上的凸起結構比平面式結構的導熱層容易回彈，由於該凸起結構的回彈作用，使得導熱片100與第一部件210及/或第二部件220之間依然能都保持良好的熱接觸面，使得第二部件220受熱均勻。
基於上述實施例一或實施例二，本發明進一步揭露了一種電漿處理裝置，包括如上所述的導熱片100。具體來說，例如該導熱片100可用於電漿處理裝置中的背板和加熱器之間或者噴淋頭(即頂電極)和背板之間，當背板 或加熱器受熱形變時，由於導熱片100的回彈作用使得背板或加熱器與導熱片100達到良好的熱接觸，提高頂電極加熱均勻性，進而提高處理的晶圓受熱均勻性，以及提高各處等離子濃度分佈均勻性，使得晶圓各區域的臨界尺寸符合具有均一性的製程要求。
儘管本發明的內容已經透過上述較佳實施例作了詳細說明，但可以理解的是上述的說明不應被認為是對本發明的限制。在本領域具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
100:導熱片
110:第一導熱層
111:第二導熱層

Claims (9)

  1. 一種導熱片，其應用於一電漿處理裝置中，用於將該電漿處理裝置的一第一部件所發出的熱量向該電漿處理裝置的一第二部件進行傳送，其中該導熱片包括：一第一導熱層和一第二導熱層，該第一導熱層的第一表面與該第一部件的表面相接觸，該第二導熱層的第一表面與該第一導熱層的第二表面相接觸，該第二導熱層的第二表面與該第二部件的表面相接觸；該第二導熱層為可壓縮回彈的導熱層，其包括可壓縮回彈的複數個凸起結構，該複數個凸起結構均分佈在該第一導熱層的第二表面上；其中該第一導熱層和該第二導熱層採用導熱矽膠片製成；該複數個凸起結構採用導熱矽膠片製成；其中該第一部件是該電漿處理裝置的噴淋頭背板，該第二部件是噴淋頭；或者，該第一部件是該電漿處理裝置的加熱器，該第二部件是噴淋頭背板。
  2. 如請求項1所述的導熱片，其中該第一部件和該第二部件之間具有間隙，當該第二部件受熱變形時，該導熱片的初始厚度大於等於該第一部件和該第二部件之間的間隙。
  3. 如請求項1所述的導熱片，其中該第一導熱層為可壓縮變形的導熱層。
  4. 如請求項3所述的導熱片，其進一步包括一第三導熱層，該第三導熱層的第一表面與一加熱部件的表面相接觸，其第二表面與該第一導熱層的第一表面相接觸，該第三導熱層為可壓縮變形的導熱層，其包括該複數個凸起結構，該複數個凸起結構 均分佈在該第一導熱層的第一表面上。
  5. 如請求項4所述的導熱片，其中該第一導熱層為單層或多層平面式結構。
  6. 如請求項1所述的導熱片，其中當受到相同力時，該第二導熱層的壓縮率大於該第一導熱層的壓縮率。
  7. 如請求項4所述的導熱片，其中該第三導熱層採用導熱矽膠片製成。
  8. 如請求項4所述的導熱片，其中當受到相同力時，該第三導熱層的壓縮率大於該第一導熱層的壓縮率。
  9. 一種電漿處理裝置，其包括如請求項1至請求項8中任意一項所述的導熱片，該導熱片用於噴淋頭背板和噴淋頭之間或者加熱器和噴淋頭背板之間。
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