TW201316445A

TW201316445A - 具有熱特性的晶圓承載物

Info

Publication number: TW201316445A
Application number: TW101131915A
Authority: TW
Inventors: Ajit Paranjpe; Boris Volf; Eric A Armour; Sandeep Krishnan; Guang-Hua Wei; Lukas Urban
Original assignee: Veeco Instr Inc
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-04-16

Abstract

本發明係關於用於諸如化學氣相沈積等晶圓處理之晶圓承載物，其具有用於固持該等晶圓之穴及用於將該等晶圓支撐在該等穴之底板上方之支撐表面。該承載物提供有諸如溝道等熱控制特性，該等熱控制特性形成導熱率低於該承載物之周圍部分之熱障壁。該等熱控制特性在晶圓表面上及在承載物頂部表面上促進更均勻溫度分佈。

Description

具有熱特性的晶圓承載物

本發明係關於晶圓處理裝置、用於該處理裝置中之晶圓承載物及晶圓處理之方法。

相關申請案之交互參照

本申請案主張2011年9月1日提出申請之美國臨時專利申請案第61/529,988號之申請日期之權利，其揭示內容以引用方式併入本文中。

許多半導體器件係藉由半導體材料於基板上之磊晶生長而形成。基板通常係呈圓盤形式之結晶材料，其通稱為「晶圓」。舉例而言，自諸如III-V半導體等化合物半導體形成之器件通常係藉由使用金屬有機化學氣相沈積或「MOCVD」生長化合物半導體之連續層來形成。在該製程中，將晶圓暴露於流經晶圓表面之氣體組合(通常包含金屬有機化合物及第V族元素之源)，同時將晶圓維持在高溫下。III-V半導體之一個實例係氮化鎵，其可藉由使有機鎵化合物與氨氣在具有適宜晶格間距之基板(例如藍寶石晶圓)上反應而形成。通常，在氮化鎵及有關化合物之沈積期間將晶圓維持在約500-1200℃之溫度下。

藉由在稍微不同之反應條件(例如添加其他第III族或第V族元素以改變晶體結構及半導體之帶隙)下於晶圓表面上依次沈積多個層可製造複合材料器件。舉例而言，在基於氮化鎵之半導體中，可以可變比例使用銦、鋁或二者以改變半導體之帶隙。同樣，可添加p型或n型摻雜物以控制各層之傳導率。在形成全部半導體層後且通常在施加適當電觸點後，將晶圓切割成個別器件。諸如發光二極體(「LED」)、雷射及其他電子及光電器件等器件可以此方式製造。

在典型化學氣相沈積製程中，將多個晶圓固持在通稱為晶圓承載物之器件上，以便每一晶圓之頂部表面在晶圓承載物之頂部表面處暴露。然後將晶圓承載物放置在反應室中且維持在期望溫度下，同時使氣體混合物流經晶圓承載物之表面。重要的是，在該製程期間使承載物上各個晶圓之頂部表面上的全部點皆維持在均勻條件下。反應性氣體之組成及晶圓表面之溫度的微小變化皆可使所得半導體器件之性質產生不期望變化。舉例而言，若沈積氮化鎵及氮化銦層，則晶圓表面溫度之變化會造成所沈積層之組成及帶隙之變化。由於銦具有相對較高之蒸氣壓，因此所沈積層在表面溫度較高之彼等晶圓區域中將具有較低比例之銦及較大之帶隙。若所沈積層係LED結構之作用發光層，則自晶圓所形成之LED的發射波長亦將有所變化。因此，迄今為止業內為了維持均勻條件已作出了相當大之努力。

一種已被工業上廣泛認可之CVD裝置類型使用呈大圓盤形式且具有多個晶圓固持區域(各自適於固持一個晶圓)之晶圓承載物。該晶圓承載物係支撐在反應室內之心軸上，以使帶有晶圓暴露表面之晶圓承載物之頂部表面向上面向氣體分配元件。在心軸旋轉時，將氣體向下引導至晶圓承載物之頂部表面上並流經頂部表面朝向晶圓承載物周邊。所用氣體係經由佈置於晶圓承載物下方之埠自反應室排空。藉由加熱元件、通常佈置於晶圓承載物之底部表面下方之電阻性加熱元件而將晶圓承載物維持在期望之高溫下。將該等加熱元件維持在高於晶圓表面之期望溫度的溫度下，而通常將氣體分配元件及室壁維持在適當地低於期望反應溫度之溫度下，以防止氣體過早反應。因此，熱量係自電阻性加熱元件傳遞至晶圓承載物之底部表面並向上流經晶圓承載物至個別晶圓。熱量自晶圓及晶圓承載物傳遞至氣體分配元件及室壁。

迄今為止，儘管業內已作出了相當大之努力來設計該等系統之優化，但仍期望進一步改良。特定而言，業內仍期望提供每一晶圓表面中之較佳溫度均勻性及整個晶圓承載物中之較佳溫度均勻性。

本發明之一態樣提供晶圓承載物，其包括具有沿水平方向延伸之相對面向之頂部及底部表面之本體及複數個向頂部表面開口之穴，每一該穴適於固持晶圓且晶圓之頂部表面暴露於本體之頂部表面處，承載物界定垂直於水平方向之垂直方向。晶圓承載物本體合意地在承載物本體內包含一或多個熱控制特性，例如溝道或其他窄間隙。每一熱控制特性合意地沿本體內之界定表面延伸且導熱率與本體之毗鄰部分之導熱率不同。最通常而言，熱控制特性之導熱率小於本體之毗鄰部分之導熱率，從而熱控制特性將延緩沿垂直於界定表面之方向之熱傳導。舉例而言，在特性係未由固體或液體材料填充之窄溝道之情形下，溝道具有低導熱率並延緩其寬度中之熱傳導。

在本發明之另一態樣之晶圓承載物中，至少一個熱控制特性係界定表面之至少一部分相對於垂直方向傾斜之傾斜特性。

本發明之另一態樣之晶圓承載物亦包含具有沿水平方向延伸之相對面向之頂部及底部表面的本體。本體界定承載物中心軸線、周邊區域及位於中心軸線與周邊區域之間之穴區域，在該穴區域中具有複數個向頂部表面開口之穴，每一該穴適於固持晶圓且晶圓之頂部表面暴露於本體之頂部表面處。在本發明之此態樣之晶圓承載物中，本體最佳地在穴區域與周邊區域之間包含在穴區域周圍延伸之周邊熱控制特性，該周邊熱控制特性之導熱率低於本體之毗鄰部分，從而周邊熱控制特性減小了穴區域與周邊區域之間之熱傳導。

本發明之另一態樣之晶圓承載物包含本體(具有沿水平方向延伸之相對面向之頂部及底部表面)、承載物中心軸線、周邊表面及複數個穴(其向頂部表面開口且位於中心軸線與周邊表面之間)。每一該穴適於固持晶圓且晶圓之頂部表面在本體之頂部表面處暴露。本體可具有複數個穴熱控制特性。每一穴可具有至少部分地在佈置於穴下方之本體部分周圍延伸且與穴有關之穴熱控制特性。本體亦可具有在毗鄰周邊表面之承載物周圍延伸之周邊熱控制特性。熱控制特性之導熱率可低於本體之毗鄰部分，從而熱控制特性抑制沿水平方向之熱傳導。

本發明之其他態樣包含納入上述晶圓承載物之晶圓處理裝置及使用該等承載物處理晶圓之方法。

本發明之一實施例之學氣相沈積裝置包含反應室10，其具有配置於該室之一個末端的氣體分配元件12。具有氣體分配元件12之末端在本文中稱為室10之「頂部」末端。該室之此末端通常(但非必需地)按照正常重力參考框架佈置於室之頂部。因此，本文所用之向下方向係指遠離氣體分配元件12之方向，且向上方向係指室內朝向氣體分配元件12之方向，無論該等方向是否與重力向上及向下方向對準。類似地，本文參照室10及元件12之參考框架來闡述元件之「頂部表面」及「底部表面」。

氣體分配元件12與CVD製程中欲使用之氣體之源14連接，該等氣體係(例如)載氣及反應物氣體，例如第III族金屬之源(通常係金屬有機化合物)及第V族元素之源(例如，氨氣或其他第V族氫化物)。氣體分配元件經配置以接收各種氣體且通常沿向下方向引導氣體流。氣體分配元件12合意地亦可與冷卻劑系統16連接，冷卻劑系統16經配置以使液體經由氣體分配元件循環，以在操作期間將元件溫度維持在期望溫度下。冷卻劑系統16亦經配置以使液體經由室10之壁循環，以將壁維持於期望溫度下。室10亦配備有排氣系統18，其經配置以經由在室底部或靠近室底部之埠(未展示)自室內部去除廢氣，以使氣體自氣體分配元件沿向下方向連續流動。

心軸20係佈置於室內，從而心軸之中心軸線22沿向上及向下方向延伸。心軸在其頂部末端即在最靠近氣體分配元件12之心軸的末端具有接頭24。在所繪示之特定實施例中，接頭24大致係錐形元件。使心軸20與旋轉驅動機構26(例如電動馬達驅動)連接，旋轉驅動機構26經配置以使心軸圍繞軸線22旋轉。加熱元件28係安裝於室內且圍繞在接頭24下方之心軸20。該室亦提供有可打開埠30以用於插入及取出晶圓承載物。上述元件可具有習用構造。舉例而言，適宜反應室可以註冊商標TURBODISC由本申請案之受讓人Plainview,New York，美國之Veeco Instruments公司銷售。

在圖1中所繪示之操作條件下，晶圓承載物32安裝於心軸之接頭24上。晶圓承載物具有包含本體之結構，該本體大致呈圓盤形式且具有垂直於頂部及底部表面延伸之中心軸線25。晶圓承載物之本體具有第一主表面(本文中稱為「頂部表面」34)及第二主表面(本文中稱為「底部表面」36)。晶圓承載物之結構亦具有接頭39，其經配置以嚙合心軸之接頭24並將晶圓承載物之本體固持在心軸上且頂部表面34向上面向氣體分配元件12，且底部表面36向下面向加熱元件28且遠離氣體分配元件。僅舉例而言，晶圓承載物本體之直徑可為約465 mm，且頂部表面34與底部表面32之間承載物的厚度可為約15.9 mm。在所闡釋之特定實施例中，接頭39係作為平截頭圓錐形凹坑形成於本體32之底部表面中。然而，如共同待決且共同受讓之美國專利公開案第2009-0155028 A1號(其揭示內容以引用方式併入本文中)中所述，晶圓承載物之該結構可包含與該本體分開所形成之轂且接頭可納入此一轂中。同樣，接頭之組態應視心軸之組態而定。

本體合意地包含作為非金屬耐火第一材料之單片厚板形成之主要部分38，舉例而言，該材料選自由以下組成之群：碳化矽、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英、石墨及其組合，其含有或不含有耐火塗層，例如碳化物、氮化物或氧化物。

晶圓承載物之本體具有中心區域27(其位於中心軸線25處及靠近中心軸線25處)、穴或晶圓固持區域29(其環繞中心區域)及周邊區域31(其環繞穴區域且界定本體之周邊)。周邊區域31界定在本體之最外端處之頂部表面34與底部表面36之間延伸的周邊表面33。

承載物之本體界定複數個向穴區域29中之頂部表面開口之圓形穴40。如圖1及3中最佳所見，本體之主要部分38界定實質上平坦之頂部表面34。主要部分38具有自頂部表面34延伸穿過主要部分到達底部表面36之孔42。次要部分44佈置於每一孔42內。佈置於每一孔內之次要部分44界定穴40之底板表面46，底板表面在頂部表面34下方凹入。次要部分44係自第二材料形成，該第二材料較佳係由以下形成之非金屬耐火材料：碳化矽、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英、石墨及其組合，其含有或不含有耐火塗層，例如碳化物、氮化物或氧化物。第二材料合意地與構成主要部分之第一材料不同。第二材料之導熱率可高於第一材料之導熱率。舉例而言，在主要部分係自石墨形成之情形下，次要部分可自碳化矽形成。次要部分44及主要部分38共同地界定本體之底部表面36。在圖3中所繪示之特定實施例中，主要部分38之底部表面係平坦的，且次要部分44之底部表面與主要部分之底部表面共平面，從而底部表面36係平坦的。

次要部分44以摩擦方式與孔42之壁嚙合。舉例而言，次要部分可壓配合至孔中或藉由將主要部分升高至高溫並將冷次要部分插入孔中進行收縮配合。合意地，所有穴皆具有均勻深度。此均勻性可易於藉由形成具有均勻厚度之所有次要部分(例如，藉由研磨或拋光次要部分)來達成。

在每一次要部分44與主要部分38之周圍材料之間具有熱障壁48。熱障壁係導熱率低於主要部分之塊體材料之導熱率之區域。在圖3中所繪示之特定實施例中，熱障壁包含由主要部分38中界定孔42之壁中之凹槽形成之肉眼可見的間隙48，例如約100微米或更厚之間隙。此間隙含有氣體(例如空氣或在操作期間出現之製程氣體)，且由此其導熱率遠低於相鄰固體材料。

次要部分44及主要部分38之鄰接表面亦界定熱障壁部分。儘管該等表面在宏觀尺度上彼此鄰接，但各表面皆不完全平滑。因此，在鄰接表面部分之間具有微觀氣體填充間隙。該等間隙亦將阻礙次要部分44與主要部分38之間之熱傳導。

如參照圖2及3所最佳瞭解，每一穴40具有沿垂直方向延伸之穴軸線68，其垂直於頂部及底部表面34、36且平行於晶圓承載物之中心軸線25。與每一穴有關之熱障壁48完全在該穴中與穴周邊對準之穴軸線68之周圍延伸。在此實施例中，每一熱障壁48沿理論界定表面65延伸，理論界定表面65係呈與穴軸線68共軸之正圓柱體形式且具有等於或幾乎等於穴40半徑之半徑。形成熱障壁48(例如間隙48)及次要部分44及主要部分38中鄰接表面之特性沿界定表面65方向之尺寸遠大於該等特性沿垂直於界定表面之方向的尺寸。熱障壁48之導熱率小於本體之毗鄰部分之導熱率，亦即，小於主要部分38及次要部分44之導熱率。因此，熱障壁48延緩了沿垂直於界定表面之方向(亦即，平行於頂部及底部表面34、36之水平方向)之熱傳導。

本發明此實施例之晶圓承載物進一步包含佈置於承載物本體之穴區域29及周邊區域31之間的周邊熱控制特性或熱障壁41。在此實施例中，周邊熱障壁41係延伸至本體之主要部分38中之溝道。如本揭示內容中參照晶圓承載物之特性所使用，術語「溝道」意指晶圓承載物內延伸至晶圓承載物之表面且具有實質上大於其寬度之深度之間隙。在此實施例中，溝道41係形成於單一整體元件(亦即本體之主要部分38)內。同樣，在此實施例中，溝道41並未由任何固體或液體材料填充，且由此將經周圍氛圍(例如，在承載物位於室外側時之空氣或在承載物位於室內時之製程氣體)填充。溝道沿界定表面45延伸，該界定表面45係呈圍繞軸線25旋轉之表面之形式，在此情形下係與晶圓承載物之中心軸線25同心之正圓柱體。在溝道之情形下，界定表面可視為與溝道壁等距之表面。換言之，溝道43之深度尺寸d係垂直於晶圓承載物之頂部及底部表面且平行於晶圓承載物之中心軸線。溝道41垂直於表面45之寬度方向尺寸w小於溝道平行於界定表面之尺寸。

承載物進一步包含與穴有關之鎖50。鎖可如在2010年8月13日提出申請之美國專利申請案第12/855,739號及2011年8月4日提出申請之相關國際申請案第PCT/US2011/046567號(該等申請案之揭示內容皆以引用方式併入本文中)中更詳細地論述般進行組態。鎖50係可選的且可省去；在下文之本揭示內容中所論述之其他承載物省去鎖。鎖50較佳係自導熱率低於次要部分44之導熱率且較佳低於主要部分38之導熱率之耐火材料形成。舉例而言，鎖可自石英形成。每一鎖包含呈垂直圓柱形軸形式之中間部分52(圖3)及呈圓盤形式之底部部分54。每一鎖之底部部分54界定面向上之支撐表面56。每一鎖進一步包含橫向於中間部分之軸線突出之頂部部分58。頂部部分並不圍繞中間部分52之軸線對稱。每一鎖之頂部部分58界定上覆鎖之支撐表面56但與支撐表面間隔開之面向下之鎖表面60。因此，每一鎖界定表面56與60之間之間隙62。每一鎖固定於晶圓承載物上從而鎖可在圖3中所展示之操作位置(其中鎖之頂部部分58在穴上方突出)與非操作位置(其中頂部部分並不在穴上方突出) 之間移動。

在操作中，承載物裝載有圓形圓盤樣晶圓70。在一或多個與每一穴有關之鎖50處於其非操作位置處時，將晶圓置於穴中，從而晶圓之底部表面72擱置於鎖之支撐表面56上。鎖之支撐表面共同地支撐在穴之底板表面46上方之晶圓的底部表面72，從而在晶圓之底部表面與穴之底板表面之間具有間隙73(圖3)，且從而晶圓之頂部表面74與承載物之頂部表面34共平面或幾乎共平面。選擇承載物(包含鎖)之尺寸，從而在晶圓之邊緣或周邊表面76與鎖之中間部分52之間具有極小餘隙。鎖之中間部分由此將晶圓定中心於穴內，從而晶圓邊緣與穴壁之間之距離在晶圓周邊之周圍實質上係均勻的。

使鎖處於操作位置，從而每一鎖之頂部部分58及面向下之鎖表面60(圖3)在穴上方且由此在晶圓之頂部表面74上方向內突出。鎖表面60佈置於高於支撐表面56之垂直位準處。因此，晶圓嚙合於支撐表面56於鎖表面之間，且受到相對於承載物之向上或向下移動之限制。鎖之頂部及底部元件合意地儘可能地小，從而該等元件僅接觸晶圓表面中毗鄰每一晶圓之周邊之極小部分。舉例而言，鎖表面及支撐表面可僅嚙合數平方毫米之晶圓表面。

通常，將晶圓裝填於承載物上，而承載物位於反應室外側。使用習用機器人裝置(未展示)將承載物(上面具有晶圓)裝填至反應室中，從而承載物之接頭39與心軸之接頭24嚙合，且承載物之中心軸線25與心軸之軸線22。心軸及承載物圍繞此公共軸線旋轉。端視所採用之特定製程，該旋轉可以數百轉數/分鐘或更高轉數/分鐘進行。

啟動氣體源14以將製程氣體及載氣供應至氣體分配元件12，從而該等氣體向下流向晶圓承載物及晶圓，並大致沿徑向向外流經承載物之頂部表面34及晶圓之所暴露頂部表面74。將氣體分配元件12及室10之壁維持於相對較低溫度下以抑制氣體在該等表面處發生反應。

啟動加熱器28以將承載物及晶圓加熱至期望製程溫度，對於某些化學氣相沈積製程而言，該期望製程溫度可為約500℃至1200℃。熱量主要藉由輻射熱傳遞自加熱器傳遞至承載物本體之底部表面36。熱量藉由傳導向上流經承載物本體之主要部分38到達本體之頂部表面34。熱量亦向上流經晶圓承載物之次要部分44，穿過穴之底板表面及晶圓之底部表面之間之間隙73，並流經晶圓到達晶圓之頂部表面74。熱量藉由輻射自本體及晶圓之頂部表面傳遞至室10之壁且傳遞至氣體分配元件12，且自晶圓承載物之周邊表面33傳遞至室壁。熱量且亦自晶圓承載物及晶圓傳遞至製程氣體。

製程氣體在晶圓之頂部表面處發生反應以處理晶圓。舉例而言，在化學氣相沈積製程中，製程氣體在晶圓頂部表面上形成沈積物。通常，自結晶材料形成晶圓，且沈積製程係晶格間距類似於晶圓材料之結晶材料之磊晶沈積。

出於製程均勻性，每一晶圓之頂部表面之溫度應在晶圓之整個頂部表面上保持恆定，且等於承載物上之其他晶圓之溫度。為達成此情形，每一晶圓之頂部表面74之溫度應等於承載物頂部表面34之溫度。承載物頂部表面之溫度取決於熱量穿過本體之主要部分38之傳遞速率，而晶圓頂部表面之溫度取決於熱量穿過次要部分44、間隙73及晶圓本身之傳遞速率。次要部分44之高導熱率及所得低熱阻補償間隙73之高熱阻，從而將晶圓頂部表面維持於實質上等於承載物頂部表面之溫度之溫度下。此將晶圓邊緣與承載物之周圍部分之間之熱傳遞最小化，且由此有助於在每一晶圓之整個頂部表面上維持均勻溫度。為提供此效應，穴46之底板表面之溫度必須高於主要部分38之毗鄰部分。本體中次要部分44及與主要部分38之間之熱障壁48將沿水平方向在次要部分44與主要部分38之間的熱傳導最小化，且由此將自次要部分44至主要部分之熱損失最小化。此有助於維持穴之底板表面與承載物頂部表面之間之此溫度差。另外，在穴周邊處承載物中水平熱傳遞之減小亦有助於減小緊緊圍繞穴之承載物頂部表面之局部加熱。如下文進一步所論述，承載物頂部表面中緊緊圍繞穴之彼等部分往往會變得比承載物頂部表面之其他部分更熱。藉由減小此效應，熱障壁會促進更均勻沈積。

因晶圓承載物本體之周邊部分31靠近室10之壁佈置，故晶圓承載物之周邊部分往往會以較高速率將熱量傳遞至室壁，且由此往往會在低於晶圓承載物之其他部分之溫度下運行。此往往會冷卻承載物本體中靠近穴區域29之外側且最靠近周邊區域之部分。周邊熱障壁41減小了自穴區域至周邊區域之水平熱傳遞，且由此減小了穴區域上之冷卻效應。此繼而減小了穴區域內之溫度差。儘管周邊熱障壁將增加周邊區域31與穴區域之間之溫度差，但此溫度差並不不利地影響製程。氣體向外流經周邊區域，且由此通過較冷周邊區域之氣體並不衝擊所處理之任一晶圓。迄今為止，在實踐中，藉由使加熱元件28(圖1)不均勻來補償來自晶圓承載物之周邊至室壁之熱傳遞，從而將更多熱量傳遞至周邊區域及穴區域之外部部分。此方式可結合所展示之周邊熱障壁使用。然而，周邊熱障壁減小了對於該補償之需要。

如2010年8月13日提出申請之上述美國專利申請案第12/855,739號及2011年8月4日提出申請之相應國際申請案第PCT/US2011/046567號中更詳細地論述，鎖50可保持每一晶圓定中心於有關穴內並抵抗因晶圓彎曲產生之向上移動而維持晶圓邊緣。該等效應促進了至晶圓之更均勻熱傳遞。

在另一變化形式(圖4)中，可藉由襯套348將承載物本體之次要部分344安裝至主要部分338上，該等襯套係自石英或導熱率低於主要部分及次要部分之導熱率之另一材料形成。此處同樣，次要部分合意地其導熱率高於主要部分。襯套用作次要部分與主要部分之間之熱障壁部分。襯套及次要部分之間及襯套與主要部分之間之固-固界面提供額外熱障壁。在此變化形式中，襯套界定穴之垂直壁342。

圖5之實施例與上文參照圖1-3論述之實施例類似，只是每一次要部分444包含直徑小於主要部分438中之相應孔442之本體443，從而提供間隙448作為熱障壁。每一次要部分亦包含緊密配合於主要部分438中之頭部445以維持次要部分與孔442之同心性。

圖6之晶圓承載物包含類似於上文參照圖1-3所論述之承載物之主要部分538及次要部分544。然而，圖6之承載物本體包含環繞次要部分且佈置於每一次要部分與主要部分之間之環樣邊界部分502。邊界部分502之導熱率與主要部分及次要部分之導熱率不同。如所圖解說明，邊界部分在每一穴之周邊下方對準。在另一變化形式中，邊界部分可在圍繞每一穴之頂部表面534部分下方對準。可獨立地選擇邊界部分之導熱率以抵抗到達或來自晶圓邊緣之熱傳遞。舉例而言，在頂部表面534之等部分往往會熱於晶圓之情形下，邊界部分之導熱率可低於主要部分之導熱率。

部分地繪示於圖7中之本發明另一實施例之晶圓承載物具有包含耐火材料之整體主要部分238的本體，該整體主要部分界定本體之頂部表面234及底部表面236。主要部分界定本體之頂部表面中所形成之穴240。每一穴具有底板表面246以及周向壁表面(其圍繞穴240)及面向上之晶圓支撐表面260(其在高於底板表面246之垂直位準處在穴周圍延伸)。穴圍繞垂直穴軸線268大致對稱。呈溝道形式之熱障壁248在穴周邊下方之軸線268周圍延伸。在此實施例中，溝道248向承載物本體之頂部表面234開口；其與構成頂部表面之一部分之晶圓支撐表面260相交。溝道248具有呈與穴軸線268同心之正圓柱體形式之界定表面。溝道248自穴底板表面246幾乎完全向下延伸至晶圓承載物之底部表面236，但未達到底部表面。溝道實質上圍繞承載物本體中界定穴底板表面246之次要部分244。

在操作期間，溝道248阻抑沿水平方向之熱傳導。儘管次要部分244與主要部分238彼此整體形成，但在次要部分與主要部分之間仍具有溫度差，且仍需要阻抑水平熱傳導。參照圖8可理解此需要，圖8繪示與圖7之承載物類似但不含有熱障壁之習用晶圓承載物。在將晶圓270'佈置於穴中時，在晶圓與穴底板表面246'之間具有間隙273'。間隙273內之氣體之導熱率實質上低於晶圓承載物之材料，且由此使次要部分與晶圓絕熱。在操作期間，熱量向上穿過晶圓承載物傳導並散失至承載物頂部表面234'及晶圓頂部表面274'之周圍。間隙用作阻擋自下伏晶圓之承載物部分244'至晶圓之垂直熱流之絕熱體。此意味著在底板表面246'之位準處，部分244'熱於主要部分238'之緊緊毗鄰部分。因此，熱量自部分244'水平流動至部分238'，如藉由圖8中之箭頭HF所示意性指示。此增加了主要部分238中緊緊圍繞穴之部分之溫度，從而頂部表面234'中緊緊圍繞穴之部分S'熱於頂部表面234'中遠離穴之其他部分R'。另外，水平熱流往往會冷卻穴底板表面246'。該冷卻並不均勻，從而穴底板表面中靠近穴軸線268'之部分熱於遠離軸線之部分。由於間隙273'之絕熱效應，晶圓頂部表面274'冷於承載物頂部表面234。穴底板表面246'因水平熱傳導所引起之冷卻會增大此效應。另外，穴底板表面之不均勻冷卻導致晶圓頂部表面274'上之溫度不均勻，其中晶圓頂部表面之中心WC'熱於晶圓頂部表面之周邊WP'。

該等效應繪示於圖9之實心曲線202中，該實心曲線係晶圓頂部表面之頂部表面溫度對距穴軸線之距離之圖線。同樣，晶圓頂部表面(點WC'及WP')實質上冷於承載物頂部表面(點R'及S')，且在點WC'與WP'之間具有顯著溫度差。點S'熱於點R'。該等溫度差會減小製程均勻性。

在圖7之晶圓承載物中，熱障壁248阻抑該等效應。因阻擋了來自次要部分244之水平熱傳導，故底板表面246及由此晶圓頂部表面274較熱且溫度更接近均勻。如由圖9中之虛線曲線204所展示，點WC及WP之溫度幾乎相等，且接近承載物頂部表面上點R及S處之溫度。同樣，靠近穴之點S處之溫度接近遠離穴之點R處之溫度。

另一實施例之晶圓承載物包含界定複數個穴740之整體本體850，在圖10中僅展示一個穴。每一穴740具有佈置於底板表面746上方之支撐表面756及圍繞穴之底切周邊壁742。穴具有靠近穴周邊在穴軸線768周圍延伸之外部熱障壁或溝道600。溝道600與上文參照圖7所論述之溝道248類似。如圖7之承載物中，溝道600向晶圓承載物之頂部開口但並不延伸穿過晶圓承載物底部860之壁。溝道600與周邊壁742與壁810(其形成支撐表面之內部邊緣)之間之支撐表面756相交。此處同樣，溝道600實質上垂直且通常呈與穴740之軸線768同心之正圓柱體之形式。僅舉例而言，溝道 600之寬度△w可為各種值，包含(例如)約0.5微米至約10,000微米、約1微米至約7,000微米、約1微米至約5,000微米、約1微米至約3,000微米、約1微米至約1,000微米或約1微米至約500微米。在特定晶圓承載物設計中，特定溝道600之所選寬度△w可端視以下因素而有所變化：預期晶圓處理條件、用於將材料沈積於擬藉由晶圓承載物固持之晶圓上之方案及在晶圓處理期間晶圓承載物之預期熱特徵。

晶圓承載物進一步包含在外部障壁或溝道600內側於穴軸線768周圍延伸之內部熱障壁或溝道610。因此，溝道610之直徑小於穴40。溝道610與晶圓承載物之底部表面860相交，從而溝道向晶圓承載物之底部開口但並不向晶圓承載物之頂部開口。溝道或熱障壁610係傾斜熱障壁，其具有相對於溝道之頂部及底部表面傾斜之界定表面。換言之，溝道之深度尺寸d與晶圓承載物之頂部及底部表面成傾斜角度。在所繪示之實施例中，溝道610之界定表面611大致呈與穴軸線768同心之錐體部分形式，且溝道610與底部表面860之相交點呈與穴軸線同心之圓形形式。溝道610之界定表面與底部表面相交之角度Θ可介於約3度至約幾乎90度之間。僅舉例而言，溝道610之寬度△w可為各種值，包含(例如)約0.5微米至約10,000微米、約1微米至約7,000微米、約1微米至約5,000微米、約1微米至約3,000微米、約1微米至約1,000微米或約1微米至約500微米。在特定晶圓承載物設計中，特定溝道610之所選寬度△w可端視以下因素而有所變化：預期晶圓處理條件、用於將材料沈積於擬藉由晶圓承載物固持之晶圓上之方案及在晶圓處理期間晶圓承載物之預期熱特徵。

外部溝道600以與上文所論述類似之方式阻礙在晶圓承載物本體中下伏晶圓70之部分744與本體850之剩餘部分間沿水平方向的熱傳導。傾斜熱障壁或溝道610阻礙沿水平方向之熱傳導且亦阻礙沿垂直方向之熱傳導。該兩種效應之平衡將取決於角度Θ。因此，溝道610將相對於穴底板之其他部分減小靠近穴底板表面746之中心之溫度，且由此將減小在晶圓頂部表面之中心處及靠近該中心處之溫度。

圖11之晶圓承載物與圖10相同，只是內部傾斜溝道620向晶圓承載物之頂部開口且並不向底部開口。因此，溝道620延伸穿過穴之底板表面746，從而其與間隙73相連。但溝道620並不延伸穿過晶圓承載物850之底部表面860。

圖12之晶圓承載物與圖10之晶圓承載物相同，只是外部溝道630(圖12)與穴中恰在晶圓支撐表面756內側之底板表面746相交，從而溝道之一個壁與臺階表面810在晶圓支撐表面之內側邊緣處連續。

圖13之晶圓承載物與圖12之承載物類似，只是內部傾斜溝道620向晶圓承載物之頂部開口而非向底部開口。溝道620與穴底板表面746相交且暴露於間隙73，但並不延伸穿過晶圓承載物850之底部表面860。

圖14之晶圓承載物與圖10之承載物類似，但具有外部溝道640(其係傾斜溝道)。外部溝道640與晶圓支撐表面752在晶圓支撐表面752與周邊壁742之接合點處或靠近該接合點處相交。溝道640之界定表面係呈錐體部分之形式並在與水平平面成角度β下延伸。溝道640並不與晶圓承載物底部860相交。角度β較佳地介於約90度至約30度之間。

圖15之晶圓承載物亦與圖10之承載物類似，但具有與穴底板表面746相交並在與水平平面成角度α下延伸之外部傾斜溝道650。在此實施例中，外部溝道亦向晶圓承載物之頂部開口但並不向底部開口。因此，溝道與間隙73相連但並不延伸穿過晶圓承載物850之底部表面860。溝道650大致呈與穴之垂直軸線同心之錐體部分形式，且經佈置成與水平平面成角度α。角度α合意地為約90度至約10度，較小角度由並不延伸至有角溝道610中之有角溝道650限制。

圖16展示圖10中之配置之另一變化形式，其中在緊鄰穴之軸線周圍之區域中自晶圓承載物之底部去除體積900。如同在申請中且共同受讓之美國專利公開申請案第2010-0055318號中所揭示(其揭示內容以引用方式併入本文中)，晶圓承載物之熱傳導可藉由改變其厚度而變化。因此，晶圓承載物中下伏穴軸線768處之穴底板表面746之相對較薄區段707之熱傳導實質上將大於晶圓承載物的其他區段。因熱量主要係藉由輻射而非傳導傳遞至晶圓承載物之底部，故所去除體積900不會明顯地使晶圓承載物之此部分絕熱。因此，穴底板表面之中心將具有高於其他部分之溫度。突出邊緣709將傾向於阻擋來自區段711之輻射，從而使得底板表面746之相應區段較冷。此配置可用於(例如)晶圓傾向於在穴中心處自穴之底板表面746彎曲之情形。在此情形下，在穴中心處間隙73之熱傳導將低於靠近穴邊緣處間隙之熱傳導。穴底板表面上之不均勻溫度分佈將抵抗間隙之不均勻傳導。可藉由選擇性增厚晶圓承載物以減小其傳導來獲得相反效應。

如上文參照圖10所論述，諸如溝道610(圖10)等傾斜溝道沿垂直方向減小熱傳導，且由此可減小晶圓承載物表面中上覆傾斜溝道之彼等部分(例如穴底板表面之部分)之溫度。亦可使用相對於晶圓承載物之水平平面傾斜之界定表面形成除溝道外之熱障壁，例如上文參照圖3所論述之障壁48。另外，晶圓承載物可提供有在局部增加導熱率而非降低導熱率之熱特性。在上述實施例中，溝道及間隙實質上不含任何固體或液體材料，從而該等溝道及間隙由存在於環境中之氣體(例如在操作期間室中之製程氣體)填充。該等氣體之導熱率低於晶圓承載物之固體材料。然而，溝道或其他間隙可填充有非金屬耐火材料，該非金屬耐火材料係(例如)碳化矽、石墨、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英及其組合，其含有或不含有耐火塗層(例如碳化物、氮化物或氧化物)或含有耐火金屬。若在溝道或間隙中形成固體填充物從而固體填充物與晶圓承載物之周圍材料之間之界面不含間隙，且若固體填充物之導熱率高於周圍材料，則經填充溝道或間隙之導熱率大於晶圓承載物之周圍部分。在此情形下，經填充溝道或間隙將形成具有傳導性且與上述熱障壁以相反方式發揮作用之特性。本揭示內容中所用之術語「熱控制特性」包含熱障壁及具有增強傳導性之特性。

在上述實施例中，與穴有關之熱控制特性完全在穴軸線周圍延伸且圍繞該軸線對稱，從而每一熱特性之界定表面係在穴軸線周圍旋轉之完整表面(例如圓柱體或錐體)。然而，熱控制特性可不對稱、間斷或二者兼有。因此，如圖17中所展示，溝道801包含三個各自部分地在穴軸線868周圍延伸之片段801a、801b及801c。該等片段彼此由位置803處之間斷分離。另一溝道805以一系列單獨孔807之形式形成，從而溝道在每一對毗鄰孔之間間斷。溝道中之有助於保持晶圓承載物之機械完整性。

如圖18中所見，單一溝道901a僅部分地在穴940a之穴軸線968a周圍延伸。此溝道同與其他穴940b、940c及940d有關之溝道901b、901c及901d連續，從而溝道901a-901d形成在四個相鄰穴之組周圍延伸之單一連續溝道。恰佈置於穴940a周邊外側之另一溝道903a部分地在穴周圍延伸且連結至與相鄰穴有關之相應溝道903b-903d。在其他變化形式(未展示)中，端視晶圓承載物上之穴之密度，單一連續溝道可在兩個或三個相鄰穴之組周圍延伸，或可在五個或更多個相鄰穴之組周圍延伸。穴之間之連續橋之位置以及連續溝道之長度及寬度可有所變化。連續橋可(例如)自連續溝道或單獨孔(例如，圖17中所展示之孔807)系列形成。

晶圓承載物表面上之多個穴之位置可影響晶圓承載物上之溫度分佈。舉例而言，如圖18中所展示，穴940a-940d 圍繞晶圓頂部表面之較小區域909。如上文結合圖9所闡釋，每一穴中之晶圓及間隙之絕熱效應往往會使得熱量水平流動至承載物之相鄰區域。因此，區域909往往會變得熱於承載物頂部表面之其他區域。溝道903a-903d會減小此效應。

熱控制特性由此可根據需要用於控制整體承載物表面以及個別晶圓之表面上之溫度分佈。舉例而言，由於相鄰穴及晶圓之效應，因此個別晶圓之表面上之溫度分佈可能往往會在穴軸線周圍不對稱。在穴軸線周圍不對稱之熱控制特性(例如溝道)可抵抗此趨勢。使用本文所論述之熱控制特性，可在穴之軸線周圍沿徑向及角向方向達成任一期望晶圓溫度分佈。

溝道未必為通常遵循穴或穴內之支撐表面之大體輪廓旋轉之表面。因此，溝道可具有達成晶圓上之期望溫度特徵之任一其他幾何形狀。該等幾何形狀包含(例如)圓、橢圓、離軸(或亦稱為失準)圓、離軸橢圓、蛇形(同軸及離軸(或亦稱為失準))、螺旋(同軸及離軸(或亦稱為失準))、回旋曲線(羊角形螺旋)(同軸及離軸(或亦稱為失準))、拋物線(同軸及離軸)、矩形(同軸及離軸)、三角形(同軸及離軸(或亦稱為失準))、多邊形、離軸多邊形及諸如此類等，或係隨機設計及對準之溝道，其並非基於幾何學但可基於在特定晶圓承載物上評估之標準晶圓之熱特徵。上述幾何結構亦可為不對稱形式。可存在兩個或更多個幾何結構。

在一些情形下，溝道可延伸完全穿過晶圓承載物，從而溝道向晶圓承載物之頂部及底部開口。此可(例如)以圖19-21中所展示之方式來達成。

因此，在圖19中，溝道660自晶圓支撐表面756延伸並經由晶圓承載物底部850離開。支撐件920佈置於在穴軸線周圍間隔開之位置處突出部分(ledge)922上之溝道內。支撐件920可由絕熱體材料或耐火材料製得，該耐火材料係(例如)如上文所論述之鉬、鎢、鈮、鉭、錸以及其合金(包含其他金屬)。另一選擇為，溝道660可完全填充有固體材料。

圖20展示溝道670之另一實例，該溝道自支撐表面756延伸並經由晶圓承載物底部850離開。可將支撐件920置於穴軸線周圍各個點處之突出部分922及924上。

圖21展示溝道680之另一實例，該溝道延伸穿過穴底板表面46且亦延伸穿過晶圓承載物底部860。此處同樣，可將支撐件920置於整個溝道中各個點處之突出部分922上。

在圖16、19、20及21中之每一者中，垂直線701及703示意性繪示佈置於承載物之穴內之晶圓邊緣。

本發明另一實施例之晶圓承載物(圖22)包含具有主要部分1038及與每一穴1040對準之次要部分1044之本體。每一次要部分1044與主要部分1038整體形成。內部溝道1010及外部溝道1012與每一穴有關。每一該等溝道大致呈與穴之垂直軸線1068同心之正圓柱體形式。外部溝道1012靠近穴1040之周邊佈置且在內部溝道1010周圍延伸。內部溝道1010向晶圓承載物本體之底部表面1036開口且自底部表面向上延伸至末端表面1011。外部溝道1012向晶圓承載物之頂部表面1034開口且向下延伸至末端表面1013。末端表面1013佈置於末端表面1011下方，從而內部溝道與外部溝道彼此重疊且共同地界定其間之大致垂直圓柱形壁1014。此配置在次要部分與主要部分之間提供極有效熱障壁。次要部分1044與主要部分1038之間經由晶圓承載物之固體材料之熱傳導必須遵循細長路徑穿過壁1014之垂直區域。在反轉溝道時，獲得相同效應，其中內部溝道向頂部表面開口且外部溝道向底部表面開口。同樣，在內部溝道、外部溝道或二者係傾斜溝道(例如，如圖14中所見之大致錐形溝道)之情形下或在溝道中之一者或兩者由除溝道外之熱障壁代替之情形下，可獲得相同效應。

本發明另一實施例之晶圓承載物(圖23)亦包含具有主要部分1138且具有與每一穴1140對準之次要部分1144之本體，次要部分1144與主要部分1138整合在一起。包含上部溝道部分1112(向承載物之頂部表面1134開口)及下部溝道部分1111(向承載物之底部表面1136開口)之溝道在穴之垂直軸線1168周圍延伸。上部溝道部分1112終止於較低溝道部分1111上方，從而呈固體材料之相對較薄網片1115形式且與次要部分1144及主要部分1138整合在一起之支撐件延伸穿過上部及下部部分之間之溝道。支撐件1115佈置於截斷次要部分1144之質量中心1119之水平平面1117處或靠近該水平平面處。換言之，支撐件1115沿垂直方向與次要部分1114之質量中心對準。在操作中，在晶圓承載物圍繞晶圓承載物之中心軸線1125高速旋轉時，次要部分1144上之加速力或離心力將沿平面1117自中心軸線向外引導。因支撐件1115與加速力之平面對準，故支撐件1115並不發生彎曲。若晶圓承載物本體之材料實質上壓縮強於拉伸，則此尤其合意，此乃因彎曲負載可將顯著拉伸施加於材料之部分上。舉例而言，石墨之壓縮係拉伸之約3至4倍。因支撐件1115並不經受由加速力所致之明顯彎曲負載，故可使用相對較薄之支撐件。此會減小穿過支撐件之熱傳導且增強由溝道所提供之熱隔離，此繼而增強晶圓及晶圓承載物整體中之熱均勻性。

在圖23之特定實施例中，將支撐件1115繪示為在穴軸線1168周圍完全延伸之連續網片形式。然而，可應用相同之支撐件與次要部分質量中心之垂直位置之對準原理，其中支撐件包含除連續網片外之元件，例如在本體之次要部分1144與主要部分1138之間延伸之較小隔離橋。

在另一變化形式(未展示)中，上部溝道部分1112可由覆蓋元件覆蓋，該覆蓋元件合意地自導熱率實質上低於晶圓承載物整體之材料之材料形成。使用此一蓋子會避免可由溝道或溝道中向頂部表面開口之部分引起之任一氣體流中斷。此一覆蓋元件可與向晶圓承載物之頂部表面開口之任一溝道一起使用。舉例而言，如圖3中所展示之周邊溝道41可以向頂部表面開口之單一溝道形式或以如圖3中所見納入上部及下部溝道部分之複合材料溝道形式形成，且可使用蓋子覆蓋頂部表面中之溝道開口。

圖24展示本發明另一實施例之另一晶圓承載物。在此實施例中，每一穴具有底切周邊壁934。亦即，在遠離承載物之頂部表面902之向下方向中，周邊壁934自穴之中心軸線938向外傾斜。每一穴亦具有佈置於穴之底板表面926上方之支撐表面930。在操作中，晶圓918位於穴916中，從而晶圓支撐於支撐表面930上之底板表面上方以在底板表面926與晶圓之間形成間隙932。在承載物圍繞承載物之軸線旋轉時，加速力使晶圓邊緣與支撐表面嚙合且將晶圓固持於穴中並與支撐表面嚙合。支撐表面930可呈環繞穴之連續輪緣之形式，或另外可以一組佈置於穴周邊周圍之間隔開之位置處之突出部分形式形成。同樣，穴之周邊壁934可提供有一組較小突出(未展示)，該等突出自周邊壁朝向穴之中心軸線938向內延伸。如共同擁有之美國公開專利申請案第2010/0055318號中更詳細所述(其揭示內容以引用方式併入本文中)，該等突出可固持在操作期間略微遠離穴之周邊壁之晶圓邊緣。

晶圓承載物包含具有主要部分914及與每一穴916對準之次要部分912之本體。每一次要部分912與主要部分914整體形成。溝道908與每一穴有關且大致呈與穴之垂直軸線938同心之正圓柱體形式。該等908佈置於靠近穴916之周邊處或佈置於該周邊處。溝道908僅向晶圓承載物本體之底部表面904開口且自底部表面向上延伸至末端表面910。末端表面910合意地佈置於穴之底板表面926位準下方。

本發明另一實施例之晶圓承載物展示於圖25-27中。如仰視圖(圖25)中所見，承載物具有呈具有垂直承載物中心軸線2503之大致圓盤形式之本體2501。在承載物中心軸線處提供接頭2524以將承載物安裝至晶圓處理裝置之心軸上。本體具有底部表面2536(在圖25中可見)及頂部表面2534(在圖27中可見)，圖27係沿圖25中之線27-27之剖面圖且展示反轉本體。本體之周邊表面2507(圖27)係圓柱形且與承載物中心軸線2503(圖25)共軸。唇2509自毗鄰頂部表面2534之周邊表面2507向外突出。提供唇2509從而承載物可易於藉由機器人承載物處置設備(未展示)嚙合。

承載物具有呈向底部表面2536開口之溝道2511形式之穴熱控制特性。穴溝道2511及其與承載物頂部表面上之穴之關係可實質上如上文參照圖24所展示及闡述。一個穴2540之輪廓展示於圖26中之虛線中，圖26係圖25中2626處所指示區域之詳細視圖。此處同樣，每一穴2540大致係圓形且界定垂直穴軸線2538。底部表面中之每一穴溝道2511與頂部表面中有關穴之軸線2538同心。每一穴溝道在與有關穴之周邊對準下延伸，從而每一穴溝道之中心線與穴之周邊壁一致。因此，每一穴溝道在承載物本體中佈置於有關穴2540下方之部分2513周圍延伸。在圖25-27之實施例中，所有穴2540皆係外側穴，其靠近承載物之周邊佈置，且在該等穴與承載物之周邊之間並不插進其他穴。

如圖25中最佳所見，與相互毗鄰之穴有關之穴溝道2511在佈置於有關穴之穴軸線2538之間的位置2517處彼此連結。在該等位置處，穴溝道實質上彼此呈切向狀態。

如圖25及26中所見，每一穴溝道具有較大間斷2519，該較大間斷沿自承載物中心軸線2501延伸穿過有關穴之軸線2538之徑向線2521佈置。換言之，每一穴溝道中之較大間斷2519位於溝道中最靠近承載物之周邊之部分處。每一穴溝道亦可具有一或多個位於其他位置處之較小間斷。

此實施例之承載物亦包含呈與承載物中心軸線2503同心之溝道形式之周邊熱控制特性2523。此周邊溝道2523具有沿與穴溝道中之較大間斷2519相同之徑向線2521佈置之間斷2525。因此，穴溝道2511中之較大間斷2519與周邊溝道中之間斷2525對準。如圖26中最佳所見，沿徑向線2521連接每一外側穴下方之區域2513與周邊表面2507之直路徑並不通過任一熱控制特性或溝道。亦如圖26中所見，頂部表面中每一外側穴之邊界延伸至或幾乎延伸至周邊表面2507。此配置使得在承載物之頂部表面上之穴具有最大空間。

圖28展示另一實施例之晶圓承載物1200之底側部分。在此實施例中，穴溝道1202包括個別孔。每一穴溝道完全在有關穴之中心軸線1212周圍延伸且由此圍繞佈置於穴下方之承載物之區域1206。類似地，包括個別孔之溝道1204完全在毗鄰穴之中心軸線1210周圍延伸，且圍繞佈置於穴下方之區域1208。溝道1202與1204相交以在佈置於毗鄰穴之軸線1210及1212之間之位置處形成單一溝道1214。

在此實施例中，如圖25-27之實施例中，承載物具有呈具有間斷1221之溝道1220形式之周邊熱控制特性。在此實施例中，穴溝道延伸至周邊溝道1220之間斷1221中。周邊溝道1220僅位於晶圓承載物1200之周邊表面1230中。溝道1220有助於控制晶圓承載物1200之區1222之溫度。應瞭解，自單獨孔形成之溝道1202及1204及以單一溝道形式形成之1220可以本文中所提供之其他溝道形式形成。

針對溝道1204展示中心線1205a；針對溝道1202展示中心線1205b。在圖28中所繪示之實施例中，在遠離承載物之周邊表面1230之溝道區域中，溝道1202之中心線1205b位於距穴軸線1212第一半徑R₁處，從而溝道之中心線1205b大體與穴之周邊壁一致。在溝道1202中靠近承載物之周邊表面佈置之彼等區域中，在周邊溝道1220之間斷1221內，穴溝道位於距穴軸線第二半徑R₂處，R₂略小於R₁。換言之，溝道1202大致呈圓形式，該圓與穴軸線1212同心但具有靠近承載物之周邊之略平整部分。此假設穴溝道並不與承載物之周邊表面1230相交。

圖29及30繪示本發明另一實施例之晶圓承載物1250之底側部分。在此實施例中，穴溝道1262、1272(圖29)以實質上連續溝道之形式形成，其中出於結構強度僅具有微小間斷1266、1268。此處同樣，每一穴溝道在承載物中佈置於頂部表面中之穴下方之區域周圍延伸。如同圖28之實施例中，穴溝道1262及1272通常係圓形且與有關穴之穴軸線同心，但具有毗鄰承載物之周邊之平整部分。

如圖30中最佳所見，在溝道1262中遠離承載物之周邊之區域中，溝道位於距有關穴之中心軸線1238第一半徑R₁ 處，從而溝道之中心線實質上與有關穴之周邊壁1240(如圖30中之虛線所見)一致。在溝道中毗鄰承載物之周邊之區域中，穴溝道位於距穴之中心較小半徑R₂處。在此實施例中，穴溝道亦延伸至周邊熱控制特性或溝道1280中之間斷1281中。溝道1262及1272匯合以在毗鄰穴之軸線之間之位置處形成單一溝道1265。應瞭解，溝道1262、1264、1272、1274及1280可以本文中所提供之其他溝道形式形成。

圖31展示另一實施例之晶圓承載物1400之底側部分。在此實施例中，穴溝道1410係呈與有關穴之軸線1411同心之圓形式之實質上連續溝道，其中出於結構強度僅具有微小間斷。因此，穴溝道1410包含藉由微小間斷1430、1432及1434分離之片段1414a、1414b及1414c。此處同樣，承載物包含呈溝道1422形式之周邊熱控制特性，該溝道具有與徑向線(例如自承載物中心軸線1403延伸穿過每一外側穴之中心軸線1411)對準之間斷1423。在此實施例中，外側穴距承載物之周邊足夠遠以便穴溝道並不截斷承載物之周邊表面。

在上文參照圖25-31所論述之每一實施例中，所有穴皆係毗鄰承載物之周邊佈置之外側穴。然而，在該等實施例之變化形式中，使用較大承載物或較小穴，可將額外穴佈置於外側穴與承載物中心軸線之間。該等額外穴亦可提供有穴溝道。舉例而言，圖32之承載物包含在承載物中佈置於外側穴(未展示於圖32之仰視圖中)下方之區域1371周圍延伸之外側穴溝道1362。承載物亦具有在承載物本體中佈置於內側穴(未展示)下方之部分1381周圍延伸之內側穴溝道1380。

各種溝道幾何形狀可彼此組合且有所變化。舉例而言，任一上述溝道可向承載物之頂部、承載物之底部或向二者開口。同樣，上文關於個別實施例所論述之其他特性可彼此組合。舉例而言，任一穴視情況可提供有參照圖1-5所論述之鎖。周邊熱控制特性未必為溝道，但可為並不延伸至承載物之頂部或底部表面之間隙，或為如熱障壁48(圖3)中所使用之固體元件之間之鄰接表面對。

用於本發明中之另一類晶圓承載物係闡述於共同待決之美國專利申請案第13/153,679號(其於2011年6月6日提出申請且標題為「Multi-Wafer Rotating Disc Reactor With Inertial Planetary Drive」，其內容以引用方式併入本文中)中之行星晶圓承載物。

因可利用上述特性之該等及其他變化形式及組合，故較佳實施例之上述說明應理解為闡釋而非限制本發明範圍。

10‧‧‧反應室

12‧‧‧氣體分配元件

14‧‧‧氣體源

16‧‧‧冷卻劑系統

18‧‧‧排氣系統

20‧‧‧心軸

22‧‧‧中心軸線

24‧‧‧接頭

25‧‧‧中心軸線

26‧‧‧旋轉驅動機構

27‧‧‧中心區域

28‧‧‧加熱元件

29‧‧‧穴或晶圓固持區域

30‧‧‧可打開埠

31‧‧‧周邊區域

32‧‧‧晶圓承載物

33‧‧‧周邊表面

34‧‧‧頂部表面

36‧‧‧底部表面

38‧‧‧主要部分

39‧‧‧接頭

40‧‧‧穴

41‧‧‧周邊熱控制特性或熱障壁

42‧‧‧孔

44‧‧‧次要部分

45‧‧‧界定表面

46‧‧‧底板表面

48‧‧‧熱障壁

52‧‧‧中間部分

54‧‧‧底部部分

56‧‧‧支撐表面

58‧‧‧頂部部分

60‧‧‧鎖表面

62‧‧‧間隙

65‧‧‧理論界定表面

68‧‧‧穴軸線

70‧‧‧晶圓

72‧‧‧底部表面

73‧‧‧間隙

74‧‧‧頂部表面

76‧‧‧邊緣或周邊表面

234‧‧‧頂部表面

234'‧‧‧頂部表面

236‧‧‧底部表面

238‧‧‧整體主要部分

238'‧‧‧主要部分

240‧‧‧穴

244‧‧‧次要部分

244'‧‧‧承載物部分

246‧‧‧底板表面

246'‧‧‧穴底板表面

248‧‧‧熱障壁

260‧‧‧晶圓支撐表面

268‧‧‧垂直穴軸線

268'‧‧‧穴軸線

270'‧‧‧晶圓

273‧‧‧間隙

273'‧‧‧間隙

274‧‧‧晶圓頂部表面

274'‧‧‧晶圓頂部表面

338‧‧‧主要部分

342‧‧‧垂直壁

344‧‧‧次要部分

348‧‧‧襯套

442‧‧‧孔

443‧‧‧本體

444‧‧‧次要部分

448‧‧‧間隙

502‧‧‧邊界部分

534‧‧‧頂部表面

538‧‧‧主要部分

544‧‧‧次要部分

600‧‧‧外部熱障壁或溝道

610‧‧‧內部熱障壁或溝道

611‧‧‧界定表面

620‧‧‧內部傾斜溝道

630‧‧‧外部溝道

640‧‧‧外部溝道

650‧‧‧外部傾斜溝道

660‧‧‧溝道

670‧‧‧溝道

680‧‧‧溝道

701‧‧‧晶圓邊緣

703‧‧‧晶圓邊緣

707‧‧‧區段

709‧‧‧突出邊緣

711‧‧‧區段

740‧‧‧穴

742‧‧‧周邊壁

744‧‧‧部分

746‧‧‧底板表面

756‧‧‧晶圓支撐表面

768‧‧‧穴軸線

801‧‧‧溝道

801a‧‧‧片段

801b‧‧‧片段

801c‧‧‧片段

803‧‧‧位置

805‧‧‧溝道

807‧‧‧孔

810‧‧‧壁/臺階表面

850‧‧‧整體本體/晶圓承載物

860‧‧‧晶圓承載物底部/底部表面

868‧‧‧穴軸線

900‧‧‧體積

901a‧‧‧溝道

901b‧‧‧溝道

901c‧‧‧溝道

901d‧‧‧溝道

902‧‧‧頂部表面

903a‧‧‧溝道

903b‧‧‧溝道

903c‧‧‧溝道

903d‧‧‧溝道

904‧‧‧底部表面

908‧‧‧溝道

909‧‧‧區域

910‧‧‧末端表面

912‧‧‧次要部分

914‧‧‧主要部分

916‧‧‧穴

918‧‧‧晶圓

920‧‧‧支撐件

922‧‧‧突出部分

924‧‧‧突出部分

926‧‧‧底板表面

930‧‧‧支撐表面

932‧‧‧間隙

934‧‧‧周邊壁

938‧‧‧中心軸線

940a‧‧‧穴

940b‧‧‧穴

940c‧‧‧穴

940d‧‧‧穴

968a‧‧‧穴軸線

1010‧‧‧內部溝道

1011‧‧‧末端表面

1012‧‧‧外部溝道

1013‧‧‧末端表面

1014‧‧‧垂直圓柱形壁

1034‧‧‧頂部表面

1036‧‧‧底部表面

1038‧‧‧主要部分

1040‧‧‧穴

1044‧‧‧次要部分

1068‧‧‧垂直軸線

1111‧‧‧下部溝道部分

1112‧‧‧上部溝道部分

1115‧‧‧支撐件

1117‧‧‧水平平面

1119‧‧‧質量中心

1125‧‧‧中心軸線

1134‧‧‧頂部表面

1136‧‧‧底部表面

1138‧‧‧主要部分

1140‧‧‧穴

1144‧‧‧次要部分

1168‧‧‧垂直軸線

1200‧‧‧晶圓承載物

1202‧‧‧穴溝道

1204‧‧‧溝道

1205a‧‧‧中心線

1205b‧‧‧中心線

1206‧‧‧區域

1208‧‧‧區域

1210‧‧‧中心軸線

1212‧‧‧中心軸線

1214‧‧‧單一溝道

1220‧‧‧溝道

1221‧‧‧間斷

1222‧‧‧區

1230‧‧‧周邊表面

1238‧‧‧中心軸線

1240‧‧‧周邊壁

1250‧‧‧晶圓承載物

1262‧‧‧穴溝道

1264‧‧‧溝道

1265‧‧‧單一溝道

1266‧‧‧微小間斷

1268‧‧‧微小間斷

1272‧‧‧穴溝道

1274‧‧‧溝道

1280‧‧‧周邊熱控制特性或溝道

1281‧‧‧間斷

1362‧‧‧外側穴溝道

1371‧‧‧區域

1380‧‧‧內側穴溝道

1381‧‧‧部分

1400‧‧‧晶圓承載物

1403‧‧‧承載物中心軸線

1410‧‧‧穴溝道

1411‧‧‧軸線

1414a‧‧‧片段

1414b‧‧‧片段

1414c‧‧‧片段

1422‧‧‧溝道

1423‧‧‧間斷

1430‧‧‧微小間斷

1432‧‧‧微小間斷

1434‧‧‧微小間斷

2501‧‧‧本體

2503‧‧‧垂直承載物中心軸線

2507‧‧‧周邊表面

2509‧‧‧唇

2511‧‧‧穴溝道

2513‧‧‧部分

2517‧‧‧位置

2519‧‧‧較大間斷

2521‧‧‧徑向線

2523‧‧‧周邊熱控制特性

2524‧‧‧接頭

2525‧‧‧間斷

2534‧‧‧頂部表面

2536‧‧‧底部表面

2538‧‧‧垂直穴軸線

2540‧‧‧穴

2626‧‧‧區域

圖1係繪示本發明一實施例之化學氣相沈積裝置之簡單示意性剖面圖。

圖2係圖1裝置中所使用之晶圓承載物之圖示性俯視平面圖。

圖3係沿圖2中之線3-3截取之局部圖示性剖面圖，其繪示與晶圓結合之晶圓承載物。

圖4、5及6係繪示本發明其他實施例之晶圓承載物之一部分之局部圖示性剖面圖。

圖7係繪示本發明另一實施例之晶圓承載物之一部分之局部圖示性剖面圖。

圖8係與圖9類似但繪示習用晶圓承載物之一部分之視圖。

圖9係繪示在圖7及8之晶圓承載物操作期間之溫度分佈之圖。

圖10-16係繪示本發明其他實施例之晶圓承載物之部分之局部圖示性剖面圖。

圖17及18係繪示本發明其他實施例之晶圓承載物之部分之局部圖示性俯視平面圖。

圖19-24係繪示本發明其他實施例之晶圓承載物之部分之局部圖示性剖面圖。

圖25係本發明另一實施例之晶圓承載物之圖示性仰視平面圖。

圖26係繪示圖25之晶圓承載物之一部分之放大局部圖示性仰視平面圖。

圖27係沿圖25中之線27-27截取之局部圖示性剖面圖。

圖28及29係繪示本發明其他實施例之晶圓承載物之部分之局部圖示性仰視平面圖。

圖30係繪示圖29之晶圓承載物之一部分之放大局部圖示性仰視平面圖。

圖31係繪示本發明另一實施例之晶圓承載物之一部分之局部圖示性仰視平面圖。

圖32係本發明另一實施例之晶圓承載物之圖示性仰視平面圖。