CN102856242A

CN102856242A - 基材支撑单元和包括它的基材处理设备

Info

Publication number: CN102856242A
Application number: CN2012102169316A
Authority: CN
Inventors: 李元行; 李承培
Original assignee: Semes Co Ltd
Current assignee: Semes Co Ltd
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JP2013016806A; US20130001213A1; JP5544667B2; CN102856242B; US8901459B2

Abstract

本发明提供一种基材支撑单元，其包括：在其上放置基材的支撑板；和设置在所述支撑板内以加热所述支撑板的加热件。所述加热件包括：设置在所述支撑板的第一区域中的多根第一电热丝；和设置在所述支撑板的第二区域中的多根第二电热丝，第二区域不同于第一区域。各第一电热丝通过串联和并联中的一种彼此连接，和各第二电热丝通过串联和并联中的另一种彼此连接。

Description

基材支撑单元和包括它的基材处理设备

技术领域

本发明涉及一种基材支撑单元，更具体而言，涉及一种包括加热器的基材支撑单元。

背景技术

半导体制造设备包括在处理室中的用于支撑基材的支撑板。电热丝设置在支撑板内，以将基材加热到一定温度。

这种电热丝以螺旋图案嵌入，彼此并连连接。在这种情况下，由于并联的电热丝的整个长度大于串联的电热丝，所以并联的电热丝可以更小的间隔排列。然而，由于并联的电热丝的整个长度大于串联的电热丝，所以并联的电热丝不适宜在小区域内嵌入。此外，由于并联的电热丝朝向支撑板的边缘延伸，所以其长度增加，其电阻也增加。因此，可能很难获得所需量的热量。

发明内容

本发明提供一种用于均匀地处理基材的整个表面的设备。

本发明的实施例提供一种基材支撑单元，包括：在其上放置基材的支撑板；和设置在所述支撑板内以加热所述支撑板的加热件，其中所述加热件包括：设置在所述支撑板的第一区域中的多根第一电热丝；和设置在所述支撑板的第二区域中的多根第二电热丝，第二区域不同于第一区域，其中各第一电热丝通过串联和并联中的一种彼此连接，和各第二电热丝通过串联和并联中的另一种彼此连接。

在一些实施例中，各第一电热丝可以彼此并联连接，各第二电热丝可以彼此串联连接，和第二区域的面积可以小于第一区域的面积。

在其他实施例中，第一区域可以是所述支撑板的中央区域，和第二区域可以是所述支撑板的包围所述中央区域的边缘区域。

在其他实施例中，各第一电热丝的长度可以大于各第二电热丝的长度。

在其他实施例中，各第一电热丝的长度可以彼此不同。

在本发明的其他实施例中，基材处理设备包括：具有内部空间的处理室；设置在所述处理室内以支撑基材的支撑板；和设置在所述支撑板内以加热所述支撑板的加热件，其中所述加热件包括：设置在所述支撑板的中央区域中的多根第一电热丝；和设置在所述支撑板的包围所述中央区域的边缘区域中的多根第二电热丝，其中各第一电热丝通过串联和并联中的一种彼此连接，和各第二电热丝通过串联和并联中的另一种彼此连接。

在一些实施例中，各第一电热丝可以彼此并联连接，各第二电热丝可以彼此串联连接，和所述边缘区域的面积可以小于所述中央区域的面积。

在其他实施例中，各第一电热丝的长度可以彼此不同。

附图说明

附图用于进一步理解本发明，且被并入说明书中构成说明书的一部分。附图显示本发明的示例性实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的处理基材的设备的剖视图；

图2是示出图1的电热丝的平面图；

图3是示出图1的电热丝的立体图；和

图4是示出图1的第一电热丝的连接的电路图。

具体实施方式

下面，参照附图更详细地说明根据本发明的优选实施例的基材支撑单元和基材处理设备。为了避免不必要地混淆本发明的主题，未对与公知的功能或构造有关的内容进行详细说明。

图1是示出根据本发明实施例的处理基材的设备的剖视图。参照图1，根据当前实施例的基材处理设备10产生用于处理基材的等离子体。基材处理设备10包括处理室100、基材支撑单元200、供气部300和等离子体产生部400。

处理室100具有内部空间101。内部空间101作为用于使用等离子体处理基材W的空间。基材W的等离子体处理工艺包括蚀刻工艺。排出孔102设置在处理室100的底部。排出孔102与排出管线121连接。处理室100内停留的气体和在基材处理工艺中产生的反应副产物可以通过排出管线121排出。此时，内部空间101的压力降低到一定压力。

基材支撑单元200设置在处理室100内。基材支撑单元200支撑基材W。基材支撑单元200包括支撑板210和加热件230。支撑板210支撑基材W。加热件230设置在支撑板210内，并加热支撑板210。从加热件230产生的热量通过支撑板210传递到基材W。根据当前实施例，通过使用静电力保持基材W的静电卡盘用作基材支撑单元200。此外，设置在静电卡盘(也由200表示)上端的介电板用作支撑板210。介电板(也由210表示)由圆盘状的介电物质构成。基材W放置在介电板210的顶面上。介电板210的顶面的半径小于基材W的半径。结果，基材W的边缘位于介电板210的外部。第一供应通道211形成在介电板210中。第一供应通道211从介电板210的顶面延伸到其底面。各第一供应通道211彼此间隔开，并被设置作为将传热介质供应到基材W的底面的路径。

下电极220嵌在介电板210中。下电极220与外部电源(图未示)电气连接。外部电源包括直流(DC)电源。直流电流施加到下电极220，在下电极220上形成电场。电场被施加到基材W上，从而在基材W与下电极220之间引起电介质极化。通过电介质极化在基材W和下电极220之间收集正电荷和负电荷，正电荷和负电荷之间的静电引力将基材W固定到介电板210上。

加热件230嵌在介电板210中。加热件230包括电热丝231、232和233。

图2是示出图1的电热丝的平面图。图3是示出图1的电热丝的立体图。参照图2和图3，电热丝231、232和233嵌在介电板210中。电热丝231、232和233分别嵌在介电板210的不同区域中。电热丝231、232和233可以根据电热丝231、232和233所嵌入的区域不同而分为多个组。第一电热丝231嵌在介电板210的第一区域210a中。第一区域210a可以对应于介电板210的中央区域。第一电热丝231包括彼此电气连接的第一电热丝231a和231b。第一电热丝231a和231b可以彼此串联或并联连接。第一电热丝231a和231b与第一下电源235连接。由第一下电源235供应的电流流经并联连接的第一电热丝231a和231b。第一电热丝231a和231b通过抵抗电流而产生热量。

第二电热丝232嵌在介电板210的第二区域210b中。第二区域210b不同于第一区域210a，并设置在第一区域210a的周围。第二区域210b是介电板210的包围中央区域的最外区域。第二区域210b的面积小于第一区域210a的面积。第二电热丝232包括嵌在第二区域210b中的第二电热丝232a~232d。第二电热丝232a~232d可以彼此串联或并联连接，条件是其连接方法不同于第一电热丝231a和231b的连接方法。第二电热丝232a~232d与第二下电源236连接。由第二下电源236供应的电流流经串联连接的第二电热丝232a~232d。第二电热丝232a~232d通过抵抗电流而产生热量。

第三电热丝233嵌在介电板210的第三区域210c中。第三区域210c设置在第一区域210a和第二区域210b之间，并包围第一区域210a。第三区域210c的面积小于第一区域210a的面积。第三电热丝233包括嵌在第三区域210c中的第三电热丝233a~232d。第三电热丝233a~233d可以彼此串联或并联连接，条件是其连接方法不同于第一电热丝231a和231b的连接方法。第三电热丝233a~233d与第三下电源237连接。由第三下电源237供应的电流流经串联连接的第三电热丝233a~233d。第三电热丝233a~233d通过抵抗电流而产生热量。

从第一至第三电热丝231、232和233产生的热量通过介电板210传递到基材W，从而加热基材W。第一至第三下电源235~237包括DC电源。

支撑板240位于介电板210的下方。介电板210的底面和支撑板240的顶面可以通过粘合剂236彼此粘附。支撑板240可以由铝材料形成。支撑板240的顶面可以具有中央区域高于边缘区域的阶梯形状。支撑板240的顶部中央区域具有对应于介电板210的底面的面积，并粘附到其上。第一流通通道241、第二流通通道242和第二供应通道243形成在支撑板240中。

第一流通通道241被设置作为使传热介质流通的路径。第一流通通道241可以在支撑板240内以螺旋形状形成。可选择地，第一流通通道241可以作为具有半径不同的同心圆的环状通道设置多个。在这种情况下，各第一流通通道241可以彼此相通。各第一流通通道241形成在同一高度。

第二供应通道243从第一流通通道241向上延伸，并到达支撑板240的顶面。第二供应通道243的数量对应于第一供应通道211的数量。第二供应通道243将第一流通通道241与第一供应通道211连接。经由第一流通通道241流通的传热介质相继通过第二供应通道243和第一供应通道211，然后供应到基材W的底面。传热流体用作将从等离子体传递到基材W的热量传递到静电卡盘200的介质。在等离子体中包含的离子粒子通过在静电卡盘200处形成的电力被吸引，并移到静电卡盘200。此时，离子粒子碰撞基材W以进行蚀刻工艺。在离子粒子碰撞基材W的同时，在基材W中产生热量。在基材W中产生的热量经由被供应到基材W的底面和介电板210的顶面之间的传热气体而传递到静电卡盘200。因此，基材W可以保持在设定温度下。传热流体包括惰性气体。根据本发明的实施例，传热流体包括氦气(He)。

第二流通通道242被设置作为使冷却流体流通的路径。冷却流体沿着第二流通通道242流通，并冷却支撑板240。支撑板240的冷却通过一起冷却介电板210和基材W而将基材W保持在预定温度下。第二流通通道242可以在支撑板240内以螺旋形状形成。可选择地，第二流通通道242可以作为具有半径不同的同心圆的环状通道设置多个。在这种情况下，各第二流通通道242可以彼此相通。第二流通通道242可以具有大于第一流通通道241的截面积。各第二流通通道242形成在同一高度。第二流通通道242可以位于第一流通通道241下方。

绝缘板270设置在支撑板240下方。绝缘板270的尺寸对应于支撑板240的尺寸。绝缘板270位于支撑板240和处理室100的底面之间。绝缘板270由绝缘材料形成，使支撑板240和处理室100彼此电气绝缘。

对焦环280设置在静电卡盘200的边缘区域。对焦环200呈环形形状，并设置在介电板210的周围。对焦环280的顶面可以具有阶梯形状，其中邻近介电板210的内侧部低于外侧部。对焦环280的内侧部与介电板210的顶面在同一高度。对焦环280的内侧部在介电板210的外侧支撑基材W的边缘区域。对焦环280的外侧部包围基材W的边缘区域。对焦环280扩展了电场形成区域，使得基材W位于等离子体的中央区域。因此，等离子体在基材W的整个区域上均匀地形成，这样，基材W的整个区域可以被均匀地蚀刻。

供气部300供应处理气体到处理室100。供气部300包括气体储存部310、气体供应管线320和气体流入口330。气体供应管线320将气体储存部310连接到气体流入口330，并将处理气体从气体储存部310供应到气体流入口330。

气体流入口330与设置在上电极410中的气体供应孔412连接，并将处理气体供应到气体供应孔412。

等离子体产生部400激励停留在处理室100内的处理气体。等离子体产生部400包括上电极410、气体分配板420、淋浴喷头430和上电源440。

上电极410呈圆盘形状，并设置在静电卡盘200上方。上电极410与上电源440电气连接。上电极410将从上电源440产生的高频电力供应到处理室100中以激励处理气体。处理气体被激励成等离子体状态。气体供应孔412设置在上电极410的中央区域。气体供应孔412与气体流入口330连接，并将气体供应到设置在上电极410下方的缓冲空间415。

气体分配板420设置在上电极410下方。气体分配板420呈尺寸对应于上电极410的圆盘形状。气体分配板420的顶面具有中央区域低于边缘区域的阶梯形状。气体分配板420的顶面和上电极410的底面组合形成缓冲空间415。在经由气体供应孔412供应的气体被供应到处理室100的内部空间101之前，气体临时停留在缓冲空间415中。第一分配孔421设置在气体分配板420的中央区域中。第一分配孔421从气体分配板420的顶面延伸到其底面。各第一分配孔421彼此间隔恒定距离。第一分配孔421与缓冲空间415连接。

淋浴喷头430位于气体分配板420的下方。淋浴喷头430呈圆盘形状。第二分配孔431设置在淋浴喷头430中。第二分配孔431从淋浴喷头430的顶面延伸到其底面。各第二分配孔431彼此间隔恒定距离。第一分配孔421的数量和位置对应于第二分配孔431的数量和位置。各第二分配孔431分别与各第一分配孔421连接。停留在缓冲空间415内的处理气体经由第一分配孔421和第二分配孔431均匀地供应到处理室100中。

如上所述，第一电热丝231a和231b可以并联连接，第二电热丝232a~232d可以串联连接，第三电热丝233a~233d可以串联连接。第一电热丝231a和231b构成图4所示的电路，与第二电热丝232a~232d和第三电热丝233a~233d不同。

为从嵌在介电板210的一定区域中的电热丝获得约30Ω的目标电阻，将电阻约60Ω的两根电热丝彼此并联连接，或者提供电阻约30Ω的一根电热丝。当各电热丝具有相同截面积时，并联的电热丝的整个长度比串联的电热丝大约四倍。也就是说，当目标电阻固定时，并联的电热丝的整个长度大于串联的电热丝的整个长度。因此，当电热丝图案在预定区域中呈圆形或螺旋形时，并连的电热丝之间的距离可以减小。因此，在具有电热丝的区域和没有电热丝的区域之间的温差可以减小。

此外，当各并联的电热丝的长度彼此不同时，其各自的电阻彼此不同，由此流经各电热丝的电流大小彼此不同。由于从电热丝产生的热量大小取决于流经电热丝的电流的大小，所以可以通过调节各电热丝的长度使介电板210的温度根据区域不同而变化。

如果并联的电热丝嵌在诸如介电板210的第二区域210b等小区域中，则由于并联的电热丝的整个长度很大，所以各并联的电热丝之间的距离可能过小。与并连的电热丝不同，串联的电热丝的电阻与长度成比例。因此，串联的电热丝需要比并连的电热丝更小的长度。因此，为了在诸如介电板210的第二区域210b等小区域中获得所需的目标电阻，串联的电热丝可以嵌在其中。当电热丝以圆形或螺旋形图案排列时，由于电热丝朝向介电板210的边缘区域延伸，所以由电热丝形成的图案的半径增加。因此，当各电热丝串联连接时，由于从单位长度的电热丝产生的热量大小是恒定的，所以来自电热丝的热量可以均匀地传递到介电板210的整个区域。

如上所述，由于并联和串联连接且嵌在介电板210中的电热丝231~233以小而均匀的间隔排列，所以来自电热丝231~233的热量均匀地传递到介电板210的整个区域，并且基材W也被均匀地处理。

在以上实施例中静电卡盘被例举作为基材支撑单元200，但是基材支撑单元200不限于此。例如，真空卡盘可以例举作为基材支撑单元200，其通过使用真空来保持基材，或者可以例举机械卡盘。

尽管在以上实施例中例举了使用等离子体的蚀刻工艺，但是基材处理工艺不限于此，因此，可以例举使用等离子体的各种基材处理工艺，如灰化工艺、沉积工艺和清洁工艺。

根据各实施例，由于基材的整个表面被均匀加热，所以基材可以被均匀地处理。

上述公开的主题应被认为是说明性的，而不是限制性的，并且所附权利要求书意图覆盖落入本发明真正精神和范围内的所有修改、增加和其他实施例。因此，在法律允许的最大程度内，本发明的范围应根据所附权利要求和其等同物的最宽可允许解释来确定，而不应受到上述详细说明的约束或限制。

Claims

1.一种基材支撑单元，包括：

在其上放置基材的支撑板；和

设置在所述支撑板内以加热所述支撑板的加热件，

其中所述加热件包括：

设置在所述支撑板的第一区域中的多根第一电热丝；和

设置在所述支撑板的第二区域中的多根第二电热丝，第二区域不同于第一区域，

其中各第一电热丝通过串联和并联中的一种彼此连接，和

各第二电热丝通过串联和并联中的另一种彼此连接。

2.如权利要求1所述的基材支撑单元，其中各第一电热丝彼此并联连接，

各第二电热丝彼此串联连接，和

第二区域的面积小于第一区域的面积。

3.如权利要求1或2所述的基材支撑单元，其中第一区域是所述支撑板的中央区域，和

第二区域是所述支撑板的包围所述中央区域的边缘区域。

4.如权利要求3所述的基材支撑单元，其中各第一电热丝的长度大于各第二电热丝的长度。

5.如权利要求3所述的基材支撑单元，其中各第一电热丝的长度彼此不同。

6.一种基材处理设备，包括：

具有内部空间的处理室；

设置在所述处理室内以支撑基材的支撑板；和

设置在所述支撑板内以加热所述支撑板的加热件，

其中所述加热件包括：

设置在所述支撑板的中央区域中的多根第一电热丝；和

设置在所述支撑板的包围所述中央区域的边缘区域中的多根第二电热丝，

其中各第一电热丝通过串联和并联中的一种彼此连接，和

各第二电热丝通过串联和并联中的另一种彼此连接。

7.如权利要求6所述的基材处理设备，其中各第一电热丝彼此并联连接，

各第二电热丝彼此串联连接，和

所述边缘区域的面积小于所述中央区域的面积。

8.如权利要求6或7所述的基材处理设备，其中各第一电热丝的长度大于各第二电热丝的长度。

9.如权利要求6或7所述的基材处理设备，其中各第一电热丝的长度彼此不同。