基板支撐單元及具有其之基板處理設備

专利摘要:
本發明提供一種基板支持單元，其包括：一支撐板，其上置放一基板；及一加熱構件，其安置於該支撐板內以加熱支撐板。該加熱構件包括：複數個第一電熱線，其安置於支撐板之第一區域中；及複數個第二電熱線，其安置於支撐板之不同於第一區域的第二區域中。該等第一電熱線經由串聯連接及並聯連接中之一者彼此連接，且該等第二電熱線經由串聯連接及並聯連接中之另一者彼此連接。
公开号:TW201306169A
申请号:TW101123465
申请日:2012-06-29
公开日:2013-02-01
发明作者:Won-Haeng Lee；Seung-Bae Lee
申请人:Semes Co Ltd；
IPC主号:H01L21-00

专利说明:
基板支撐單元及具有其之基板處理設備
本文揭示之本發明係關於一種基板支撐單元，且更特定言之，係關於一種包括加熱器之基板支撐單元。
半導體製造設備在處理腔室中包括一支撐板以支撐基板。電熱線安置於支撐板內以將基板加熱至某一溫度。
此等電熱線以螺旋圖案嵌入，且彼此並聯連接。在此狀況下，由於並聯連接之電熱線的總長度大於串聯連接之電熱線的總長度，所以可以較小之間隔排列並聯連接之電熱線。然而，由於並聯連接之電熱線的總長度大於串聯連接之電熱線之總長度，所以並聯連接之加熱線不適宜嵌入於小面積中。此外，因為並聯連接之電熱線延伸朝向支撐板之邊緣，所以其長度得以增加，且其電阻亦得以增加。因此，可能難以獲得所需之熱。
本發明提供一種用於均勻處理基板之整個表面之設備。
本發明之實施例提供基板支撐單元，包括：一支撐板，其上置放基板；及一加熱構件，其安置於該支撐板內以加熱支撐板，其中該加熱構件包括：複數個第一電熱線，其安置於支撐板之第一區域中；及複數個第二電熱線，其安置於支撐板之不同於第一區域之第二區域中，其中該等第一電熱線經由串聯連接及並聯連接中之一者彼此連接，且該等第二電熱線經由串聯連接及並聯連接中之另一者彼此連接。
在一些實施例中，第一電熱線可彼此並聯連接，第二電熱線可彼此串聯連接，且第二區域可具有小於第一區域之面積的面積。
在其他實施例中，第一區域可為支撐板之中心區域，且第二區域可為支撐板之環繞中心區域的邊緣區域。
在其他實施例中，第一電熱線之各別長度可大於第二電熱線之各別長度。
在其他實施例中，第一電熱線之各別長度可彼此不同。
在本發明之其他實施例中，基板處理設備包括：一處理腔室，其具有內部空間；一支撐板，其安置於該處理腔室內以支撐基板；及一加熱構件，其安置於該支撐板內以加熱支撐板，其中該加熱構件包括：複數個第一電熱線，其安置於支撐板之中心區域中；及複數個第二電熱線，其安置於支撐板之環繞中心區域的邊緣區域中，其中該等第一電熱線經由串聯連接及並聯連接中之一者彼此連接，且該等第二電熱線經由串聯連接及並聯連接中之另一者彼此連接。
在一些實施例中，第一電熱線可彼此並聯連接，第二電熱線可彼此串聯連接，且邊緣區域可具有小於中心區域之面積的面積。
在其他實施例中，第一電熱線之各別長度可大於第二電熱線之各別長度。
在其他實施例中，第一電熱線之各別長度可彼此不同。
包括隨附圖式以提供對本發明之進一步理解，且隨附圖式併入本說明書中且構成本說明書之一部分。圖式說明本發明之例示性實施例，且與描述一起用以闡釋本發明之原理。
下文中將參看隨附圖式詳細描述根據本發明之較佳實施例的基板支撐單元及基板處理設備。將取消關於熟知功能或組態之詳細描述，以避免不必要地混淆本發明之主題。
圖1為說明根據本發明之一實施例的用於處理基板之設備的橫截面圖。參看圖1，根據當前實施例之基板處理設備10產生電漿以處理基板。基板處理設備10包括處理腔室100，基板支撐單元200，氣體供應部分300及電漿產生部分400。
處理腔室100具有內部空間101。內部空間101充當藉由電漿來處理基板W之空間。用於基板W之電漿處理製程包括蝕刻製程。排氣孔102安置於處理腔室100之底部中。排氣孔102連接至排氣管線121。停留於處理腔室100內之氣體及在基板處理製程期間產生之反應副產物可經由排氣管線121排放。此時，內部空間101之壓力降低至某一壓力。
基板支撐單元200安置於處理腔室100內。基板支撐單元200支撐基板W。基板支撐單元200包括支撐板210及加熱構件230。支撐板210支撐基板W。加熱構件230安置於支撐板210內，且加熱支撐板210。自加熱構件230產生之熱經由支撐板210轉移至基板W。根據當前實施例，藉由使用靜電力固持基板W之靜電吸盤用作基板支撐單元200。此外，安置於靜電吸盤(亦由200表示)之上端的介電板用作支撐板210。將介電板(亦由210表示)以盤形介電物質來提供。基板W置放於介電板210之頂部表面上。介電板210之頂部表面具有小於基板W之半徑的半徑。因此，基板W之邊緣定位於介電板210之外。第一供應通道211形成於介電板210中。第一供應通道211自介電板210之頂部表面延伸至其底部表面。第一供應通道211彼此間隔，且經提供為用於將傳熱介質供應至基板W之底部表面的路徑。
下部電極220嵌入於介電板210中。下部電極220電連接至一外部電源(未示出)。該外部電源包括直流(DC)電源。將DC電流施加至下部電極220以在下部電極220上形成電場。將電場施加至基板W以導致基板W與下部電極220之間的介電極化。正電荷及負電荷藉由介電極化而收集於基板W與下部電極220之間，且正電荷與負電荷之間之靜電引力將基板W固定至介電板210。
加熱構件230嵌入於介電板210中。加熱構件230包括電熱線231、232及233。
圖2為說明圖1之電熱線的平面圖。圖3為說明圖1之電熱線的透視圖。參看圖2及圖3，電熱線231、232及233嵌入於介電板210中。電熱線231、232及233分別嵌入於介電板210之不同區域中。可根據電熱線231、232及233嵌入之區域而將電熱線231、232及233分類為複數個組。第一電熱線231嵌入於介電板210之第一區域210a中。第一區域210a可對應於介電板210之中心區域。第一電熱線231包括彼此電連接之第一電熱線231a及231b。第一電熱線231a及231b可彼此串聯連接或並聯連接。第一電熱線231a及231b連接至第一下部電源235。藉由第一下部電源235供應之電流流經並聯連接之第一電熱線231a及231b。第一電熱線231a及231b藉由抵抗電流而產生熱。
第二電熱線232嵌入於介電板210之第二區域210b中。第二區域210b與第一區域210a不同，且圍繞第一區域210a而安置。第二區域210b為介電板210之環繞其中心區域的最外部區域。第二區域210b具有小於第一區域210a之面積的面積。第二電熱線232包括嵌入於第二區域210b中之第二電熱線232a至232d。第二電熱線232a至232d可彼此串聯連接或並聯連接，其限制條件為其連接方法與第一電熱線231a及231b之連接方法不同。第二電熱線232a至232d連接至第二下部電源236。藉由第二下部電源236供應之電流流經串聯連接之第二電熱線232a至232d。第二電熱線232a至232d藉由抵抗電流而產生熱。
第三電熱線233嵌入於介電板210之第三區域210c中。第三區域210c安置於第一區域210a與第二區域210b之間，且環繞第一區域210a。第三區域210c具有小於第一區域210a之面積的面積。第三電熱線233包括嵌入於第三區域210c中之第三電熱線233a至233d。第三電熱線233a至233d可彼此串聯連接或並聯連接，其限制條件為其連接方法與第一電熱線231a及231b之連接方法不同。第三電熱線233a至233d連接至第三下部電源237上。藉由第三下部電源237供應之電流流經串聯連接之第三電熱線233a至233d。第三電熱線233a至233d藉由抵抗電流而產生熱。
自第一至第三電熱線231、232及233產生之熱經由介電板210轉移至基板W以加熱基板W。第一至第三下部電源235至237包括DC電源。
支撐板240定位於介電板210之下。介電板210之底部表面及支撐板240之頂部表面可藉由黏合劑236彼此黏附。支撐板240可由鋁材料構成。支撐板240之頂部表面可具有中心區域高於邊緣區域之階梯形狀。支撐板240之頂部中心區域具有對應於介電板210之底部表面之面積，且黏附至其。第一循環通道241、第二循環通道242及第二供應通道243形成於支撐板240中。
第一循環通道241經提供為用於循環傳熱介質之路徑。第一循環通道241可以螺旋形狀形成於支撐板241內。或者，可提供複數個第一循環通道241作為具有不同半徑之同心圓的環形通道。在此狀況下，第一循環通道241可彼此連通。第一循環通道241以相同高度形成。
第二供應通道243自第一循環通道241向上延伸，且到達支撐板240之頂部表面。第二供應通道243之數目對應於第一供應通道211之數目。第二供應通道243將第一循環通道241連接至第一供應通道211。經由第一循環通道241循環之傳熱介質順序地通過第二供應通道243及第一供應通道211，且接著供應至基板W之底部表面。傳熱流體充當一介質，藉由該介質將自電漿轉移至基板W之熱轉移至靜電吸盤200。電漿中所含之離子粒子藉由形成於靜電吸盤200上之電力吸引，且移動至靜電吸盤200。此時，離子粒子與基板W碰撞以執行蝕刻製程。當離子粒子與基板W碰撞時，在基板W中產生熱。在基板W中產生之熱經由供應至基板W之底部表面與介電板210之頂部表面之間的空間中的傳熱氣體而轉移至靜電吸盤200。因此，可將基板W可維持在一設定溫度。傳熱流體包括惰性氣體。根據本發明之一實施例，傳熱流體包括氦(He)氣體。
第二循環通道242經提供為用於循環冷卻流體之路徑。冷卻流體沿第二循環通道242循環，且冷卻支撐板240。藉由將介電板210與基板W一起冷卻，支撐板240之冷卻將基板W維持於預定溫度。第二循環通道242可以螺旋形狀形成於支撐板240內。或者，可提供複數個第二循環通道242作為具有不同半徑之同心圓的環形通道。在此狀況下，第二循環通道242可彼此連通。第二循環通道242可具有大於第一循環通道241之橫截面積的橫截面積。第二循環通道242以相同高度形成。第二循環通道242可定位於第一循環通道241之下方。
絕緣板270提供於支撐板240之下方。絕緣板270以對應於支撐板240之大小來提供。絕緣板270定位於支撐板240與處理腔室100之底部表面之間。絕緣板270由一絕緣材料構成，且將支撐板240與處理腔室100彼此電絕緣。
聚焦環280安置於靜電吸盤200之邊緣區域。聚焦環200具有環形狀，且圍繞介電板210而安置。聚焦環280之頂部表面可具有階梯形狀，其中其鄰近介電板210之內部部分低於其外部部分。聚焦環280之內部部分定位於與介電板210之頂部表面相同之高度處。聚焦環280之內部部分在介電板210之外部支撐基板W之邊緣區域。聚焦環280之外部部分環繞基板W之邊緣區域。聚焦環280擴大電場形成區域，使得基板W定位於電漿之中心區域。因此，電漿得以均勻形成於基板W之整個區域上，且因此，基板W之整個區域可得以均勻蝕刻。
氣體供應部分300將處理氣體供應至處理腔室100中。氣體供應部分300包括氣體儲存部分310、氣體供應管線320及氣體流入口330。氣體供應管線320將氣體儲存部分310連接至氣體流入口330，且將處理氣體自氣體儲存部分310供應至氣體流入口330。
氣體流入口330連接至安置於上部電極410中之氣體供應孔412，且將處理氣體供應至氣體供應孔412。
電漿產生部分400激發停留於處理腔室100內之處理氣體。電漿產生部分400包括上部電極410、氣體分佈板420、蓮蓬頭430及上部電源440。
上部電極410具有盤形狀，且安置於靜電吸盤200之上方。上部電極410電連接至上部電源440。上部電極410將自上部電源440產生之高頻功率供應至處理腔室100中以激發處理氣體。處理氣體得以激發至電漿狀態。氣體供應孔412安置於上部電極410之中心區域中。氣體供應孔412連接至氣體流入口330，且將氣體供應至安置於上部電極410之下方的緩衝空間415。
氣體分佈板420安置於上部電極410之下方。氣體分佈板420具有大小對應於上部電極410之盤形狀。氣體分佈板420之上部表面具有中心區域低於邊緣區域之階梯形狀。氣體分佈板42之頂部表面及上部電極410之底部表面結合以形成緩衝空間415。在經由氣體供應孔412供應之氣體供應至處理腔室100之內部空間101中之前，氣體暫時停留於緩衝空間415中。第一分佈孔421安置於氣體分佈板420之中心區域中。第一分佈孔421自氣體分佈板420之頂部表面延伸至其底部表面。第一分佈孔421彼此間隔恆定距離。第一分佈孔421連接至緩衝空間415。
蓮蓬頭430定位於氣體分佈板420之下方。蓮蓬頭430具有盤形狀。第二分佈孔431安置於蓮蓬頭430中。第二分佈孔431自蓮蓬頭430之頂部表面延伸至其底部表面。第二分佈孔431彼此間隔恆定距離。第一分佈孔421之數目及位置對應於第二分佈孔431之數目及位置。第二分佈孔431分別連接至第一分佈孔421。停留於緩衝空間415內之處理氣體經由第一分佈孔421及第二分佈孔431均勻地供應至處理腔室100中。
如上所述，第一電熱線231a及231b可並聯連接，且第二電熱線232a至232d可串聯連接，且第三電熱線233a至233d可串聯連接。如圖3圖示，第一電熱線231a及231b構成與第二電熱線232a至232d及第三電熱線233a至233d不同之電路。
為自嵌入於介電板210之某一區中的電熱線獲得約30 Ω之目標電阻，彼此並聯連接具有約60 Ω電阻之兩電熱線，或提供具有約30 Ω電阻之單一電熱線。當電熱線具有相同之橫截面積時，並聯連接之電熱線的總長度約為串聯連接之電熱線的總長度的四倍。亦即，當目標電阻固定時，並聯連接之電熱線的總長度大於串聯連接之電熱線的總長度。因此，當電熱線圖案在預定面積中具有圓形或螺旋形狀時，並聯連接之電熱線間之距離可減少。因此，電熱線內之區與無電熱線之區之間的溫度差可減少。
此外，當並聯連接之電熱線之各別長度彼此不同時，其各別電阻彼此不同，藉此流經電熱線之各別電流量彼此不同。由於自電熱線產生之熱量視流經電熱線之電流量而定，所以介電板210之溫度可根據其區域藉由調整電熱線之各別長度而改變。
若並聯連接之電熱線嵌入於諸如介電板210之第二區域210b的小區中，則由於並聯連接之電熱線的總長度為大的，所以並聯連接之電熱線之間的距離可非常小。與並聯連接之電熱線不同，串聯連接之電熱線的電阻與其長度成正例。因此，串聯連接之電熱線需要比並聯連接之電熱線小的長度。因此，為在諸如介電板210之第二區域210b之小區中獲得所要目標電阻，可將串聯連接之電熱線嵌入於其中。當電熱線以圓形或螺旋形圖案排列時，因為電熱線延伸朝向介電板210之邊緣區域，所以藉由電熱線形成之圖案的半徑增加。因此，當電熱線串聯連接時，由於自電熱線每單位長度產生之熱量恆定，所以來自電熱線之熱可均勻轉移至介電板210之整個區域。
如上所述，由於並聯及串聯連接且嵌入於介電板210內之電熱線231至233以小且均勻之間隔排列，所以來自電熱線231至233之熱均勻轉移至介電板210之整個區域，且基板W亦得以均勻處理。
在以上實施例中，靜電吸盤經例示為基板支撐單元200，但基板支撐單元200不限於此。舉例而言，藉由使用真空固持基板之真空吸盤可經例示為基板支撐單元200，或可例示一機械吸盤。
儘管以上實施例例示使用電漿之蝕刻製程，但基板處理製程不限於此，且因此，可例示使用電漿之各種基板處理製程，諸如灰化製程、沈積製程及清洗製程。
根據實施例，由於均勻加熱基板之整個表面，所以基板可得以均勻處理。
以上揭示之主題將視為具有說明性而非約束性，且隨附申請專利範圍意欲涵蓋屬□本發明之真實精神及範疇內之所有此類修改、增強及其他實施例。因此，在法律允許之最大程度內，本發明之範疇將由以下申請專利範圍及其等效範圍之最廣範容許解釋決定，且不應受以上詳細描述約束或限制。
W‧‧‧基板
10‧‧‧基板處理設備
100‧‧‧處理腔室
101‧‧‧內部空間
102‧‧‧排氣孔
121‧‧‧排氣管線
200‧‧‧基板支撐單元
210‧‧‧支撐板
210a‧‧‧第一區域
210b‧‧‧第二區域
210c‧‧‧第三區域
220‧‧‧下部電極
221‧‧‧第一供應通道
230‧‧‧加熱構件
231‧‧‧第一電熱線
231a‧‧‧第一電熱線
231b‧‧‧第一電熱線
232‧‧‧第二電熱線
232a‧‧‧第二電熱線
232b‧‧‧第二電熱線
232c‧‧‧第二電熱線
232d‧‧‧第二電熱線
233‧‧‧第三電熱線
233a‧‧‧第三電熱線
233b‧‧‧第三電熱線
233c‧‧‧第三電熱線
233d‧‧‧第三電熱線
235‧‧‧第一下部電源
236‧‧‧第二下部電源
237‧‧‧第三下部電源
240‧‧‧支撐板
241‧‧‧第一循環通道
242‧‧‧第二循環通道
243‧‧‧第二供應通道
270‧‧‧絕緣板
280‧‧‧聚焦環
300‧‧‧氣體供應部分
310‧‧‧氣體儲存部分
320‧‧‧氣體供應管線
330‧‧‧氣體流入口
400‧‧‧電漿產生部分
410‧‧‧上部電極
412‧‧‧氣體供應孔
415‧‧‧緩衝空間
420‧‧‧氣體分佈板
421‧‧‧第一分佈孔
430‧‧‧蓮蓬頭
431‧‧‧第二分佈孔
440‧‧‧上部電源
圖1為說明根據發明之一實施例的用於處理基板之設備的橫截面圖。
圖2為說明圖1之電熱線的平面圖。
圖3為說明圖1之電熱線的透視圖。
圖4為說明圖1之第一電熱線之連接的電路圖。
10‧‧‧基板處理設備
100‧‧‧處理腔室
101‧‧‧內部空間
102‧‧‧排氣孔
121‧‧‧排氣管線
200‧‧‧基板支撐單元
210‧‧‧支撐板
220‧‧‧下部電極
221‧‧‧第一供應通道
230‧‧‧加熱構件
240‧‧‧支撐板
241‧‧‧第一循環通道
242‧‧‧第二循環通道
243‧‧‧第二供應通道
270‧‧‧絕緣板
280‧‧‧聚焦環
300‧‧‧氣體供應部分
310‧‧‧氣體儲存部分
320‧‧‧氣體供應管線
330‧‧‧氣體流入口
400‧‧‧電漿產生部分
410‧‧‧上部電極
412‧‧‧氣體供應孔
415‧‧‧緩衝空間
420‧‧‧氣體分佈板
421‧‧‧第一分佈孔
430‧‧‧蓮蓬頭
431‧‧‧第二分佈孔
440‧‧‧上部電源

权利要求:
Claims (9)
[1] 一種基板支撐單元，包含：一支撐板，其上置放一基板；及一加熱構件，其安置於該支撐板內以加熱該支撐板，其中該加熱構件包含：複數個第一電熱線，其安置於該支撐板之一第一區域中；及複數個第二電熱線，其安置於該支撐板之一第二區域中，該第二區域與該第一區域不同，其中該等第一電熱線經由一串聯連接及一並聯連接中之一者彼此連接，及該等第二電熱線經由該串聯連接及該並聯連接中之另一者彼此連接。
[2] 如申請專利範圍第1項之基板支撐單元，其中該等第一電熱線彼此並聯連接，該等第二電熱線彼此串聯連接，及該第二區域具有小於該第一區域之面積的一面積。
[3] 如申請專利範圍第1項或第2項之基板支撐單元，其中該第一區域為該支撐板之一中心區域，及該第二區域為該支撐板之環繞該中心區域之一邊緣區域。
[4] 如申請專利範圍第3項之基板支撐單元，其中該等第一電熱線之各別長度大於該等第二電熱線之各別長度。
[5] 如申請專利範圍第3項之基板支撐單元，其中該等第一電熱線之各別長度彼此不同。
[6] 一種基板處理設備，包含一處理腔室，其具有一內部空間；一支撐板，其安置於該處理腔室內以支撐一基板；及一加熱構件，其安置於該支撐板之內以加熱該支撐板，其中該加熱構件包含：複數個第一電熱線，其安置於該支撐板之一中心區域中；及複數個第二電熱線，其安置於該支撐板之環繞該中心區域之一邊緣區域中，其中該等第一電熱線經由一串聯連接及一並聯連接中之一者彼此連接，及該等第二電熱線經由該串聯連接及該並聯連接中之另一者彼此連接。
[7] 如申請專利範圍第6項之基板處理設備，其中該等第一電熱線彼此並聯連接，該等第二電熱線彼此串聯連接，及該邊緣區域具有小於該中心區域之面積的一面積。
[8] 如申請專利範圍第6項或第7項之基板處理設備，其中該等第一電熱線之各別長度大於該等第二電熱線之各別長度。
[9] 如申請專利範圍第6項或第7項之基板處理設備，其中該等第一電熱線之各別長度彼此不同。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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KR20130007395A|2013-01-18|

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KR101329315B1|2013-11-14|

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TWI469250B|2015-01-11|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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KR101124161B1|2009-12-31|2012-03-27|엘아이지에이디피 주식회사|화학기상 증착장치|JP6219227B2|2014-05-12|2017-10-25|東京エレクトロン株式会社|ヒータ給電機構及びステージの温度制御方法|

法律状态:

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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KR20110064986||2011-06-30||

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KR1020110101973A|KR101329315B1|2011-06-30|2011-10-06|기판 지지 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치|

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