TW200913125A - Unit for supporting a substrate and apparatus for processing a substrate having the same - Google Patents

Description

200913125

File:TW4910F 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種基板支撐單元及其基板處理裝 置，且特別是有關於一種用以處理基板之基板支撐單元及 其基板處理裝置。 【先前技術】 於一半導體或平面顯示器之製程技術中，通常會透過 1 各式各樣的過程來製造出半導體裝置或平面顯示器，並會 於一真空腔體中利用一基板支撐單元來支撐一基板（如矽 晶圓及一玻璃基板）。基板支撐單元例如是包括使用機械 力之一夾具、使用真空力之一真空卡盤、使用靜電力之一 靜電卡盤，及其他相似元件。 夾具之結構係相當複雜，且容易於使用過程中遭受到 污染或變形。此外，真空卡盤之表面支撐基板之一接觸點 係相當容易地變形，且不適合於一真空環境下使用。 相較之下，靜電卡盤之結構係相當簡單，並可於不會 使基板變形的情況下支撐基板。此外，一加熱器係可輕易 地固定於靜電卡盤以處理基板。 在美國專利號第6,538,872號即揭露具有一加熱器之 一基板支撐單元。 第1圖繪示傳統之一基板支撐單元之剖面圖。 請參照第1圖，一基板支撐單元1包括一介電層10、 一基部20及一支撐塊30。介電層10用以支撐一基板S， 6 200913125

File:TW4910F 並包括嵌入式之一電極12。基部20係設置於介電層i〇之 下，並包括嵌入式之一加熱器22。支樓塊30設置於基部 20之下以支撐基部20。一第一黏著層4〇係插入至介電層 10及基部20之間。一第二黏著層42係插入至基部2〇及 支撐塊30之間。此外，一密封構件5〇係插入至支撐塊3〇 及一腔體60之間，以防止真空洩漏。 介電層10及基部20各包括具有良好熱傳導之一陶器 物貝因此，加熱為22所產生之熱係藉由介電層1 〇、基 部20及支撐塊30傳導至腔體6〇之外。如此一來，由^ 部分之熱散失至腔體60外，而導致設置於介電層1〇上之 基板可能會受熱不平均。 可能 支撐 因 再者’第一黏著層40及第二黏著層42各包括金屬， 因此可能與用以處理基板s之—加工氣體產生作用。加工 氣體與第—黏著層40或第二黏著層42之相互作用 產生不純的金屬並可能污染基板s。 支撐塊30包括金屬，且基部2〇包括陶器物質 ,:之熱膨脹係數係不同於基部2〇之熱膨服係數。四 二對基部2G及支樓塊％進行加熱程序時， "S V致基部20及支撐塊30產生熱變形。 一支同32,以防止熱經由此處散失。 經由支严:可Μ法有效地防止熱傳導致腔體60，且 、，二由从塊30戶斤傳導之熱可能使 化。如此一夾，i Λ η再旰刈之功能退 漏。；支撐塊3〇及腔體60之間可能產生真空$ 200913125

Fiie:TW4910F 總而言之’當使用基板支撐塊處理基板時，可能由於 部分之熱經由支撐塊30散失而導致基板S受熱不均、基 板s可能被不純之金屬污染、基部20及支撐塊3〇可能由 於其熱膨脹係數之差距而產生熱變形，或是由於密封構件 5〇之功能退化而導致支撐塊3〇及腔體6〇之間產生真空洩 【發明内容】 本發明係有關於一種基板支撐單元，係用以支撐一美 ί種ίΓΤ低熱損失及平均地加熱基板。本發明更有關於 元其具有可降低熱損失及平均地加熱基 括-第 -支樓構件具有—電構件以及-緩衝構件。第 基板。第二支U 熱器。第一支擇構件係支樓 第-支撐構件。緩 ^支稼構件之下，以支擇 構件之間，以於第 :、弟一支樓構件及第二支撐 空隙，低 導。 千及弟—支撐構件之間之熱傳 根據本發明示範 一 連接管連接至第—支1 "•板支撐單元，更可包括一 且穿過第二切構m牛之—下表面。連接管係可延伸 熱器之-電線。、’合納用以提供—電力至電極及加 200913125

FiIe:TW49lOF 根據本發明 密封構件插入第_钝只施例之基板支撐單元’ 撐單元，更可包括f偉構件及連接管之間。此更可包括〜 岔封構件處， 々卻線5又置鄰近於第〜卜基板支 根據本發明冷-tt封構件。 、切構件内之 括一材料。此，Λ施例之基板支撐單、 根據太貫質上相同於第一支柃彳連接督可包 t線設置之基板支樓單料。 1 根據本”示範^例二切構件。冷卻 件可包括—陶原料。例之基板支撑單元，第1㈣ 件及—實關之基板切單元，第1 茅構件之間之空隙可約為〇 支攆構 根據本發明+々々叙 ·至〇. 5mm。 第—支撑構件 2〜例之基板支撑單元，緩衝構件 面區d 接觸區域’及第〜支撐構件之與 次之比率可約為〇. 05至0.9。 W冓件之〜下表 ^ 之絲切單元，緩衝構件之 命係數可約為1至30W/(m.k)。 再件之 切單元，， 根據本發明夕笛-十二,0. 口木便 括一腔辦 第一方面，挺出一種基板處理裝置，勺 提供基板支撐翠元及一氣體供應部。腔體可用I： 基板之上，乂處理基板。氣體供應部可提供-處理氣體？ 以處理基板。基板支撐單元可設置於腔體中並 200913125

File:TW4910F 可包括一第一支撐構件、一第二支撐構件及一緩衝構件。 第一支撐構件具有一電極及一加熱器。第一支撐構件係支 撐基板。第二支撐構件設置於第一支樓構件之下^以支撐 第一支撐構件。緩衝構件設置於第一支撐構件及第二支撐 構件之間，以於第一支撐構件及第二支撐構件之間形成一 空隙，以降低第一支撐構件及第二支撐構件之間之熱傳 導。 因此，第一支撐構件及第二支撐構件之間之空隙係可 降低熱傳導，以有效地並平均地加熱基板。 一連接管係可連接至第一支#構件之一下表面。連接 管係可延伸且穿過第二支撐構件。加熱器係可藉由延伸並 穿過連接管之一 power 1 ine連接至一 power source °也 就是，power 1 ine可藉由連接管輕易地連接至加熱器。 此外，一密封構件係可插入至第二支撐構件及連接管 之間，且一冷卻線係可設置於第二支撐構件内。如此一 來，由於熱藉由緩衝構件所傳導，因此冷卻線係可降低第 二支撐構件之熱變形及密封構件之退化。 為讓本發明之上述内容能更明顯易懂，下文特舉一較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 下文特舉本發明之一示範實施例並配合所附圖式作 詳細說明。本發明係可以不同形式實施而不限定於本文提 出之實施例。此外，本文仔細地並完整地揭露示範實施 10 200913125

File;TW4910F 例’以充分地傳達本發明之。所_示為了 明，各層及各部之大小可能較為誇飾。 s當闡述一元件或—層位於另—元件或另—声「 是闡述一元件或一層「連接至— .._ π设王」乃7L件或另—層時， 犯表不兀件或層直接位於另一元件或層上， 接至另一元件或層，亦可能表一 、卜 一層之間更具有-中間元;t M層與另—元件或另 中間層。相對地，告闡辻-Hvenlng element)或一 …元件或另二广層直接地」位於另 連接至另-述一元件或一層「直接地 」另（件或另—層時，則it件或層與另—元件或 另一層之間不具一中間元件或一中間層 照於相同之元件。於本文中，用注 ^虎係茶 個相關項目之任意或所有組合及/或」包括一或多 此外，「第一」、「 第 、十、τ π L .」及「第三」等用語係用以描 述不同几件（elements)、部件（co_刪ts)、區 reg10ns)、層及/或段(secti〇ns)，而此些元件、部件、 ^層及/或段係不限定於此些名稱，此些名稱僅用以區 #兀件、部件、區、層或段與另一元件、部件、區、層 七 _ 第一几件、部件、區、層或段亦可稱 元件彳件、區、層或段而不違反本發明之意義。 與空間相關如「下面的」、「上面的」及相似之詞彙係 …田处圖不中一元件或特徵與另-元件或特徵關係。另 ”工間相關之同彙除了表示圖示所緣製之方位，亦包 括4置使用中或運作中之不同方位。舉例來說，若翻轉圖 200913125

File:TW49l〇F 不之4置，則原來元件「下面的 厂 或另-特徵係改變方位為元件「丄二下方」之另-元件 特徵。因此，詞彙「下方」 二之另-元件或另- (orientation)。裴置可以苴侦 方及上方之朝向 # ^ ,χ ^ ^ 4，# a, 作、开m “徵'事物、步驟、操 知作、凡件及/或部件的存在。 ^更進—步定義’㈣所有在本文中㈣之名稱 〜、義。再者，除非文中明確地定義， #Γ II1如ΐ—般字典裡所定義之名稱應被視為與相關技 音義。義致，而不會被解讀為理想化或過度正規之 Μ —本貝施例係參照於剖面圖以概要地闡述本發明之示 ίϋ實&例—(及其中之結構）。由於製造技術及/或公差，因 此與本圖示之形狀差異係為可預期的。因此，本發明之實 =例的圖不係、不限定各部份之特定形狀，而包括例如因製 ί產生之形狀差異。因此’繪示於圖示之區域本質上係為 概要’其形狀係不限定騎i區域之實際形狀，且不限定 本發明之範圍。 12 200913125

Fife:TW491〇F 請參照m其^依照本發明 不把佳貫施例的 « /|、 一種基板支撐單元之剖面圖 如第2圖所示’本發明示範實施例之 1⑽:用以支樓基板S，並包括一第一支撐構件11〇早一第 :支掉構件12G、—緩衝構件130-連接管14〇、一密封 構件15 0及一冷卻線1⑽等。 第一支樓構件110例如是具有圓盤形狀。第-支樓構 件110之尺寸可等於或大於基板s之尺寸。基板s係可用 以製造半導體裝置或平面顯示器。第—支撐構件⑴可用 以支撐基板S。 第支樓構件11 〇可包括燒結瓷（sintered ceramics。 ?結瓷之陶原料例如是包括氧化鋁(Al2〇3)、氧化釔(㈣、 ^化錯（Zr〇2)、碳化銘（A1C)、氮化鈦（ΤιΝ)、氮化紹（副）、 碳化鈦（TiC)、氧化鎂（Mg〇)、氧化鈣（Ca〇)、氧化鈽（以〇2)、 二氧化鈦（Ti〇2)、硼碳化合物（BxCy)、氮硼化合物（bn)、 二氧化矽（sioo、碳化矽（Sic)、镱鋁石榴石（YAG，yttri⑽ aluminum garnet)、富鋁紅柱石（mullite，Al6Si2〇i3)、 氟化鋁（AIF3)及其他類似物質。此些陶原料係可單獨地 使用或相互組合。 第一支撐構件110中係可設置一電極112及一加熱哭 114。 — 如第2圖所示，電極112可設置鄰近於第—支撐構件 110之一上表面。依照本發明之示範實施例。係可使用單 一電極112。舉例來說，電極112可連接於一直流電驅動 13 200913125

hile； I W49I0F 用以支撐基板“靜電力係可由電極⑴ χτ \ 電極112可連接於一高頻驅動源。於此情 =二-真空腔體6G中所產生用以處理基板5之離子， =::ί;112引導至基板S。此外，電㈣可同 ;直仙·电驅動源及高頻驅動源。直流電驅 頻驅動源係可獨立地或組合地連接於電極112。於此、情;^ 電極112可選擇性地使用直流電驅動源及高頻驅動源。 根據本發明之另一示範實施例，係使用二電極 士 —:極112可包括一第一電極及一第二電極。第一電極 及第二電極可不相互連接並可分別連接於不同之直流電 驅動源。舉例來說’正電源係連接至第一電極電L = 連接至第二電極。 '电原、係 同時’高頻驅動源係可包括一頻帶濾波器，例如是一 低通濾波器、一高通濾波器、一帶通濾波器及一帶拒濾波 器。 〜 電極112可包括具有相對低電阻及相對低熱膨脹係 數之原料。可用以作為電極112之此些原料之物質例如包 括鎮、I目、銀、金或其合金。 加熱器114可設置於電極π 2之下之第—支樓構件 110中。加熱器114可連接至一驅動源並可用以加熱基板 s。基板S例如是加熱至約250度至350度。 加熱器114可包括具有相對低電阻之原料。可用以作 為加熱器114之此些原料之物質例如包括鎢、銷、组或其 合金。 14 200913125

File: I W49I0F 第一支揮構件彳？ 撐構件110之"P锋一…—圓盤形狀並設置於第一支 緩衝播杜7。第二支撐構件120可包括金屬。 緩衝構件130可設置於第*产找从 構件12〇之間。尤盆來支擇構件⑴*第二支撐 撐構件12〇上，==：；緩衝構#130可設置於第二支 件⑽係可隔開第一 一支撐構件110。緩衝構 舉例來說，緩衝構件及第二支擇構件⑼。 可包括用以支擇第―支:圓形。或者’緩衝構件130 )⑽係可降之多塊。藉由緩衝構件 之熱傳導。 牙構件110與第二支樓構件120之間 緩衝構件130可局部地接觸第一支撐構件u 支撐構件120。尤其來說弟— 130，盐結二# 米叉探構件Π0及緩衝構件 之接觸面積’與第再千 第—比率約為0.05至G.9。 G之下表面面積之― ·第二技構件12G並非直接接觸於第 構’且緩衝構件l3G係局部地接觸第一支擇 構件110，因此可降似笛 牙 120之心…轰1_牛110及第二支擇構件 12〇 '、、、傳^。如此—來，可降地經由第二支撐構件 120所產生之熱損失。 千 此外？衝構件13〇及第二支撐構件m之接觸面 /、弟二支撐構件120之一上表面面積之一第m 約為om.g。 狀弟一比率亦 當第一比率約小於0.05，緩衝構件13〇係難以釋固 擇弟一支樓構件110 ;當第一比率約大於0.9,係難 15 200913125

Fi!e;TW49!0F 以降低第二支撐構件120所產生之埶損失。 此外，當第二比率約小於〇.。5第-支墙⑴ 及緩衝構件陶痛；當第：峨大於== 以降低第—支擇構件12〇所產生之熱損失。 … 同時，由於第一支撐構件11〇係 隔開，係於第一彡俨椹杜nn κ ^ ，、弟一支撐構件120 成-1、^ ί 及第二支撐構件12〇之間形 工隙132。工隙132可降低第一支撐構 、支撐構件120之間之熱傳導，且： 所產生之熱損失。 ㈣弟-找構件120 第-支撐構件110及第二支撐構件 132約為至5_。 〈門之工隙 -支約小於Μ·’將可能無法有效地降低第 支=件110及第二支擇構件12〇之間之熱傳導。再 件大於5咖’將會有效地降低第一支樓構 弟一支撐構件120之間之熱傳導，作 板支撐單元1〇〇之尺寸。 Hi曰加基 第-切構件11Q及第二支樓構件⑽可分別具有— 缓衝：=—第二凹口。由於考量到第一支撐構件110及 „〇之熱膨脹，第一凹口之寬度可與緩衝構件13〇 之見度具有約0.2%至1%之誤差值。再者，由於考量到第 一支撐構件120及緩衝構件13〇之熱膨脹，第二凹口之 度可與緩衝構件130之寬度具有約〇. 2%至U之誤差值。， p緩衝構件13〇可包括具有耐熱衝擊性及相對低熱傳 ¥係數之原料。舉例來說，緩衝構件13〇之熱傳導係數可 16 200913125

File:TW49IOF 可約為1至30W/(m.K)。因此，係可降低經由緩衝構件13〇 及第二支撐構件12〇所產生之熱損失。 當緩衝構件130之熱傳導係數約大於3〇w/(m.K),係 可能無法有效地降低經由緩衝構件130及第二支撐構件' 120所產生之熱損失。 可用以作為緩衝構件13〇之原料例如包括石英 Uuartz)、氧化鋁（Ah〇3)、氧化釔（仙3)、氧化鋅（如〇)、 一氧化矽（Si〇2)及其組合。此些材料可單獨或將其組合 緩衝構件130及空隙132可降低由加熱器至第二支撐 構件12 0所產生之熱傳導，並可因此降低經由第二支撐構 件120所產生之熱損失。 連接管140係可連接至第一支撐構件11〇之下表面， 並延伸穿過第二支撐構件120。連接管14〇可包括實質上 相同於第一支撐構件110之陶原料。 、、 連接管140可藉由利用一陶黏結劑（ceramic Mnder) 之一燒結法（sintering process)或利用一金屬填充料 之一硬焊法（brazing process )結合至第一支撐構件丨i 〇。 因此，當基板支撐單元1〇〇設置於真空腔體⑽中以處理 基板S，係可防止第一支撐構件丨ι〇及連接管丨之間之 真空洩漏。 、此外，由於連接管140具有一凹洞，因此可降低經由 連接管140所產生之熱損失。 雖然未繪示於圖中，然而用以提供電力至電極ιΐ2及 17 200913125

Fi!e:TW49l〇F 加熱器Π4之電線係可設置於連接管14〇中，且電線係藉 =連接管140連接至電極丨12及加熱器114。此外，用以曰 置測第-支撐構件110溫度之一溫度感測器（未繪示）及 連接於值度感測益之一信號線，係可設置於連接管1 中。因此，電線係可藉由連接管14〇輕易地連接至電極112 及加熱氣114’且溫度感測器係可藉由連接管14〇輕易地 固定於第一支撐構件110。 密封構件150可包括一第一密封構件152及一第二密 封構件154。 〜第一密封構件152係可插入至第二支撐構件12〇及連 ，官140之間。因此，係可防止第二支樓構件12〇及連接 官140之間之真空洩漏。第二密封構件154係可插入至第 ，支撐構件及真空腔體60之間。因此，係可防止第二支 撐構件120及真空腔體60之間之真空洩漏。第一密封構 件152及第二密封構件154例如可包括—〇環。 冷卻線160可包括-第一冷卻線162及一第二冷卻線 第一冷卻線162可設置於第二之支撐構件12〇之中， 第二支樓構件120。尤其來說，第一冷卻線162可 二、入，第—支撐構件120中鄰近於緩衝構件130之處。第 :P線162可防止第二支樓構件12〇自於緩衝構件 .、'、傳導所產生變形之情況。 笛—ί二冷卻線164可設置於第二支撐構件120中鄰近於 —费封構件152之處，以冷卻第一密封構件152。第二 18 200913125

File:TW4910F 冷卻線164可防止第一密封構件152由於連接管i4〇之熱 傳導所產生功能退化之情況。 … 舉例來說，第一冷卻線162及第二冷卻線164係可為 相互獨立。或者，第一冷卻線162及第二冷卻線164 互連接。 第3圖繪示用以處理具有第2圖之基板支撐單元之美 板之一裝置之剖面圖。 土 請參照第3圖，用以處理一基板3之一裝置2〇〇可包 括-腔體210、-基板支樓單元22〇、—保護構件23〇及 一氣體供應部240等。 腔體210用以提供一空間以處理基板s。腔體2 包括由腔體210之-下部所形成一排氣口 212 下或二處理氣體。此外’腔體21°可具有形成於： 下#中央部分之一開口 214。開口 214係 接於基板處理單元22()之€線及/或錢線之通道。，、 基板處理單元22G可設置於腔體21()中 基板處理單元220可設置於腔體21〇 费、=， 去』 可包括—第-支樓構件、-第- 支撐構件、—緩衝構件、弟- 線等。 在封構件及一冷卻 由於第一支撐構件、第二支撐構件、 管、密封構件及冷卻線係相似於第 、= 密封軸及冷卻線，因此 19 200913125

File:TW4910F 之描述細節。 保護構件230可具有環形形狀，並可覆蓋基板處理單 元220之一側。保護構件230可防止用以處理基板S之處 理氣體滲透至基板處理單元220，藉此以保護基板處理單 元220。保護構件230可包括不與處理氣體產生反應之陶 原料。 氣體供應部240可提供處理氣體至腔體210中，以處 理基板處理單元220所支撐之基板S。舉例來說，氣體供 應部240可包括設置於腔體210中之基板處理單元220上 之一喷氣頭。喷氣頭可連接至一高頻驅動源，以自處理氣 體中產生離子。處理氣體例如是包括用以形成基板S上之 一層之一氣體源、用以钱刻基板S上之一層之一钱刻氣 體、用以清潔基板S及/或腔體210内表面之一清潔氣體。 綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之 更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專 利範圍所界定者為準。 20 200913125

Kile;'! W4910F 【圖式簡單說明】 第1圖繪示傳統之一基板支撐單元之圖。 乐2圖繪示依照本發明一示範佳實施例的一種基板 支撐單元之剖面圖。 圖之基板支撐單元之基 第3圖繪示用以處理具有第2 板之一裝置之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1、100、220 :基板支撐單元 10 •’介電層 12 、112 .電極 20 •基部 22 、114 :加熱器 30 支標塊 32 凹洞 40 第一黏著層 42 第一黏著層 50 密封構件 60 ' 210 :腔體 110 :第一支撐構件 120 第二支撐構件 130 缓衝構件 132 空隙 140 連接管 21 200913125

hile； l W4910F 150 :密封構件 152 :第一密封構件 154 :第二密封構件 160 :冷卻線 162 :第一冷卻線 164 :第二冷卻線 200 :基板處理裝置 212 :排氣口 (' 214 :開口 230 :保護構件 240 :氣體供應部 S :基板

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Claims (1)

1. 200913125 Fiie:TW49l〇F 十、申請專利範圍·· 一種基板支撐單元，包括·· 一第一支#構件，呈有— 撐構件係、支撐該基板/、電極及—加熱ϋ，該第y 一第二支撐構件，設置於該第— 撐該第一支撐構件；以及 #構件之下，以支 —緩衝構件，設置於哕 熱低該一件及該第二二= 2.如申請專利範圍第 包括： 、斤述之基板支撐單元，更 一連接管，連接至該第一支撐構 接官延伸且穿過該第二支擇構件 下表面，該連 至該電極及該加熱器之—電線。、’以用以提供-電力 包括I，""申請專鄉圍第2項所述之基板支撐單元，更 :切驗料接管之間。 包括： ⑺專心圍弟3項所述之基板切單元，更 々卻線’設置鄰近於該第_ 件處，以冷卻該密封構件。支按構件内之該密封構 中該二第2項所述之基板支撐單元，其 一材科’該材料實質上相同於該第-支標 23 V 200913125 File:TW49iOF 構件之材料。 包括!5.如申請專利範圍第1項所述之基板支樓單元，更 支標構Γρ線’設置於該第二切構件内，《冷卻該第二 7.如申請專利範圍第1 中該第一支標構件包括—陶原料。处之基板支撐單元，其 8’如申凊專利範圍第1 一 中該第-支標構件 、斤述之基板支標單元，其 0.1至0.5_。 切構件之間之該空隙約為 中該二SIS範=項所述之基酬元，其 -支撐構件之H :構件之間之接觸區域，及該第 下表面區域之比率約為〇 〇5至〇 9。 中該緩衝構^ 1項所叙絲支撐單元，1 Γ:!二:熱傳導係數約為1至叫k)。’、 中該緩衝構件係選自由氧化 ;=早-，其 矽所組成之群組之其中之一。 魏鋅及二氧化 ^ 一種基板處理裝置，包括： 二：體’用以提供一空間以處理該基板； 一土巧撐單元，設置於該腔體中並包括： 一第—支撐構件，具有一雷炻芬—上上 第—支撐構件係切該基板； H該 —第二切構件，設置於該第—切構件之 24 200913125 File:TW49!0F 下，以支撑該第一支撐構件，及 一緩衝構件，設置於該第一支撐構件及該第二 支撐構件之間，以於該第一支撐構件及該第二支撐構件之 間形成一空隙，以降低該第一支撐構件及該第二支撐構件 之間之熱傳導；以及 一氣體供應部，提供一處理氣體至該基板之上，以處 理該基板。

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