基板支撐單元、基板處理裝置及制造基板支撐單元的方法

專利名稱：基板支撐單元、基板處理裝置及制造基板支撐單元的方法
技術領域：
本發明涉及基板支撐單元、基板處理裝置及制造基板支撐單元的方法，更具體地 涉及一種使基板的溫度分布均勻的基板支撐單元和基板處理裝置，以及制造這種基板支撐 單元的方法。
背景技術：
一般來說，半導體制造方法包括晶片的沉積工藝或者晶片的蝕刻工藝。在這樣的 工藝中，在晶片被放置在陶瓷或金屬制成的基座上的條件下，通過電阻加熱器或燈式加熱 器對晶片進行加熱直到500°C 700°C。在這樣的情況下，為了獲得工藝均勻性，需要均勻地調整晶片上的溫度分布，為 此，基座的溫度需要均勻化。

發明內容
因此，鑒于以上問題作出了本發明，并且本發明的目標在于提供一種對晶片上的 溫度分布進行均勻調節的基板支撐單元和基板處理裝置，以及制造這種基板支撐單元的方 法。本發明的另一目標在于提供一種對基座上的溫度分布進行均勻調節的基板支撐 單元和基板處理裝置，以及制造這種基板支撐單元的方法。根據本發明的一個方面，上述及其他目標可以通過提供這樣的基板支撐單元來實 現，所述基板支撐單元包括基座，該基座配備有用于對放置在該基座上的基板進行加熱的 加熱器，并且包括第一溫度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區域；以及散熱件，該 散熱件包括與第二溫度區域熱接觸的接觸表面。所述散熱件還可以包括與第一溫度區域相對應的開口。所述散熱件可以形成為環 形，其中所述開口被所述接觸表面圍繞，并且所述散熱件的所述接觸表面可以與所述基座 的下表面進行熱接觸。所述開口可以被所述環形接觸表面圍繞，并且包括第一開口部分，其形成為具有 第一半徑的扇形；以及第二開口部分，其形成為具有不同于第一半徑的第二半徑的扇形。所 述開口還可以包括設置在第一開口部分與第二開口部分之間并且連接第一開口部分和第 二開口部分的中間開口部分。所述基座可以包括中心區、邊緣區和設置在所述中心區與所述邊緣區之間的中間 區；并且所述開口可以被設置為對應于所述中心區，并且所述接觸表面被設置為對應于所 述中間區。所述加熱器可以包括第一加熱器，其用于加熱所述基板的中心部分；以及圍繞 第一加熱器的第二加熱器，其用于加熱所述基板的邊緣部分。所述散熱件可以由從陶瓷、A1N、Ni和Inconel構成的組中選擇的一種來制成。所述基板支撐單元還可以包括反射件，該反射件被設置為與所述基座的一個表面近似平行，以將從所述基座發出的熱朝向所述基座反射。所述基座還可以包括溫度比第二溫度區域低的第三溫度區域；和溫度比第三溫 度區域高的第四溫度區域；并且所述反射件可以通過熱反射來加熱第三溫度區域。所述反射件可以形成為盤形，并且包括形成為具有第一半徑的扇形的第一反射 件部分；和形成為具有第二半徑的扇形的第二反射件部分，其中第二半徑不同于第一半徑。本發明的另一方面提供了一種基板處理裝置，該基板處理裝置包括提供對基板 進行處理的內部空間的腔室；設置在所述腔室中用于支撐所述基板的基板支撐單元；以 及噴頭，其用于向所述基板支撐單元所支撐的所述基板的上表面供應處理氣體(process gas)，其中所述基板支撐單元包括基座，該基座配備有用于對放置在所述基座上的基板進 行加熱的加熱器，并且包括第一溫度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區域；以及 散熱件，該散熱件包括與第二溫度區域熱接觸的接觸表面以及與第一溫度區域相對應的開 口 ；以及反射件，該反射件被設置為與所述基座的一個表面近似平行，以將所述基座發出的 熱朝向所述基座反射；并且所述開口被所述環形接觸表面圍繞；并且所述開口包括第一 開口部分，其形成為具有第一半徑的扇形；以及第二開口部分，其形成為具有不同于第一半 徑的第二半徑的扇形。本發明的再一個方面提供了 一種制造基板支撐單元的方法，所述基板支撐單元配 備有基座，基板放置在所述基座上，所述方法包括以下步驟在包括第一溫度區域和溫度比 第一溫度區域高的第二溫度區域的所述基座的一側安裝散熱件，使得所述散熱件與第二溫 度區域熱接觸，以便散發第二溫度區域的熱。所述方法還可以包括以下步驟形成穿過所述散熱件與第一溫度區域相對應的開 口，以防止第一溫度區域和所述散熱件之間的熱接觸。所述散熱件可以形成為環形，其中與第一溫度區域相對應的所述開口被與第二溫度 區域相對應的接觸表面圍繞；并且所述開口的形成可以包括形成具有第一半徑的扇形的第一 開口部分；以及形成具有第二半徑的扇形的第二開口部分，其中第二半徑不同于第一半徑。所述基座可以包括中心區、邊緣區和設置在所述中心區和所述邊緣區之間的中間 區；并且所述散熱件的安裝可以包括設置與第一溫度區域相對應的開口，使之對應于所 述中心區，并且設置與第二溫度區域熱接觸的接觸表面，使之對應于所述中間區。所述方法還可以包括以下步驟設置與所述基座的一個表面近似平行的反射件， 以將所述基座發出的熱朝向所述基座反射。所述基座還可以包括溫度比第二溫度區域低的第三溫度區域和溫度比第三溫度 區域高的第四溫度區域；并且所述反射件的所述設置可以包括對形成為具有預定半徑的 盤形的所述反射件進行處理，以形成具有第一半徑的扇形的第一反射件部分，其中第一半 徑小于所述預定半徑；以及對所述反射件進行處理，以形成具有第二半徑的扇形的第二反 射件部分，其中第二半徑小于所述預定半徑且不同于第一半徑。根據本發明，晶片上的溫度分布被均勻地調整。另外，基座上的溫度分布被均勻地調整。


通過以下結合附圖進行的詳細描述將更清楚地理解本發明的以上和其他目標、特征和其他益處，在附圖中圖1是示意性圖示根據本發明一個實施方式的基板處理裝置的圖；圖2和圖3是圖示圖1的散熱件的圖；圖4是示意性圖示根據本發明另一個實施方式的基板處理裝置的圖；圖5和圖6是圖示圖4的反射件的圖；而圖7是圖示圖4的散熱件和反射件的圖。
具體實施例方式現在將參照圖1到圖7詳細描述本發明的優選實施方式。應該意識到，本發明的 這些實施方式可以按各種方式修改，并且本發明的范圍并不受下面將描述的實施方式的限 制。對實施方式的描述僅僅是為了本領域技術人員更好地理解本發明而作出的。因此，附 圖中示出的各個部件的形狀可以為了更清楚地解釋而被夸大。盡管在之后將示例性地描述沉積裝置(exposition apparatus)，但是本發明適用 于各種基板處理裝置，每種基板處理裝置均配備有基板支撐單元。此外，盡管在之后將示例 性地描述晶片(W)，但是本發明適用于各種要處理的物體。圖1是示意性圖示根據本發明一個實施方式的基板處理裝置100的圖。基板處理 裝置100用于沉積膜，并且包括圓柱形的腔室11。腔室11中設置有呈盤形用來水平地支撐 晶片(W)的基座12，該基座由支撐件13支撐。基座12由陶瓷，例如A1A、A1N等制成。基 座12的周緣上設置有用于引導晶片(W)的引導環14。加熱器15a和15b安裝在基座12內。第一加熱器15a主要加熱基座12的中心部 分，而第二加熱器15b主要加熱基座12的邊緣部分。加熱器15a和15b包括線圈型加熱器 或圖案加熱器(pattern heater)，并且對加熱器15a和15b的供電是獨立進行的，因此加熱 器15a和15b的加熱溫度是獨立受控的。晶片(W)被加熱器15a和15b加熱到指定溫度。 基座12包括熱耦(未示出)，并且所述熱耦感測基座12的溫度，以便能夠控制基座12的溫 度。腔室11的頂上安裝有噴頭30。噴頭30將來自供氣線路32的處理氣體供應到基 座12，并且供氣線路32由閥門32a來開閉。高頻電源連接到噴頭30，遇必要時向噴頭30 供應指定的高頻電力。穿過腔室11的底部形成有排放口 16，因此處理氣體和殘余產物通過排放口 16排 放到腔室11外部。另外，腔室11的內部可以通過排放口被減壓到指定真空度。在腔室11 側壁上形成有門(gate)42和用于開閉門42的門閥43，晶片(W)通過門42被放入和拿出腔 室11。基板處理裝置100還包括安裝在基座12a的下表面上的散熱件20。散熱件20與 基座12的下表面熱接觸，并且由于熱接觸而將基座12的熱散逸到外部。在此，熱接觸包括 直接接觸和通過介質的間接接觸，并且熱通過這些直接接觸和間接接觸進行傳遞。為了有 效地散熱，散熱件20可以由具有高傳熱系數的材料制成，所述材料為從由陶瓷、A1N、Ni和 Inconel組成的組中選擇的一種。常規地，在基座12中，基座12邊緣部分的熱散逸量大，并且因此基座12邊緣部分 的溫度相對更低。另外，基座12中心部分的輻射熱(即與基座12相對的噴頭13所反射并且入射到晶片上的熱)的量相對較大。結果，晶片中心部分的溫度升高，從而難以獲得晶片 上均勻的溫度分布。另外，基座12的靠近支撐該基座12的支撐件13的中心部分被支撐件13冷卻，因 此基座12中心部分的溫度與基座12其他部分相比大大降低而導致晶片上不均勻的溫度分布。考慮到以上因素，將基座12分成如圖1所示的三個區。即，基座12在從基座12 中心向基座12邊緣的方向上被分成第一區A、第二區B和第三區C。將在后面描述的該第 一區A、第二區B和第三區C是示例性的，并且根據包括加熱器15a和15b的外部條件(例 如晶片(W)的尺寸、工藝條件等等)而放大或縮小。如上面描述的，第一區A是被支撐件13冷卻的區，因此表現出比相鄰的第二區B 更低的溫度分布。如上面描述的，第三區C是散逸最大熱量的區，因此表現出比相鄰的第二 區B更低的溫度分布。因此，第二區B表現出比第一區A和第三區C更高的溫度分布。散熱件20設置在與第二區B相對應的區域，并且冷卻第二區B，因此確保了第二 區B與第一區A和第三區C之間的溫度均勻性。不同于該實施方式，本領域技術人員應該 意識到，散熱件20尺寸和形狀的各種變型是可能的，以確保第二區B與第一區A和第三區 C之間的溫度均勻性。在后面，將參照圖2和3更詳細地描述散熱件20。圖2和圖3是圖示圖1的散熱件20的圖。圖2圖示了處理前的散熱件20，而圖3 圖示了處理后的散熱件20。如圖2所示，散熱件20包括環形接觸表面21，該環形接觸表面 21設置有穿過其中心而形成的開口 23，并且接觸表面21與基座12的下表面熱接觸。接觸 表面21的外徑為Dl (下面稱為第一直徑)，開口 23的直徑為D2 (下面稱為第二直徑)。穿過散熱件20形成有用于移動提拉銷(lift pin，未示出)的路徑以在基座12上 支撐基板的孔和用于將散熱件安裝到基座12上的孔。使用者將圖2的散熱件20處理為具有如圖3所示的形狀，因此均勻地調整基座12 上的溫度分布。圖3的散熱件20僅僅是示例性的，并且對散熱件20的處理結果可以根據 基座12上的溫度分布而不同。使用者在散熱件20從基座12上移除的條件下測量基座12上的溫度分布(或者， 使用者可以在晶片W置于基座12上的條件下進行處理，并且在該處理期間測量晶片W上的 溫度分布)，并且根據測得的溫度分布來處理散熱件20的開口 23。這里，在散熱件20被固 定到基座12上的情況下，開口 23被處理為具有與低溫度區域(溫度比其他區更低的區) 相對應的尺寸，并且被設置為對應于該低溫度區域。如圖3所示，經處理的散熱件20包括具有第一半徑rl的第一開口部分22a、具有 第二半徑r2的第二開口部分22b、具有第三半徑r3的第三開口部分22c、具有第四半徑r4 的第四開口部分22d，以及具有第五半徑r5的第五開口部分22e。第一開口部分22a到第 五開口部分22e為扇形，并且被順時針依次設置。S卩，測量基座12 (或者晶片W)上的溫度分布，并且根據測量值來確定散熱件20的 第一開口部分22a到第五開口部分22e的半徑、中心角大小和位置。通過以上處理，形成了 具有第一半徑rl的第一開口部分22a，然后從第一開口部分22a沿順時針方向形成具有第 二半徑r2的第二開口部分22b。另外，在第一開口部分22a與第二開口部分22b之間形成 有矩形的第一中間開口部分24a，其具有長度分別等于第一半徑rl和第二半徑r2的兩邊以及連接該兩邊的一邊。第一中間開口部分24a設置在第一開口部分22a與第二開口部分 22b之間，并且將第一開口部分22a和第二開口部分22b互連起來。第二中間開口部分24b形成在第二開口部分22b的順時針方向，并且為矩形，其具 有長度分別等于第二半徑r2和原始開口 23半徑R的兩邊以及連接該兩邊的一邊。未處理 的原始開口 23 (具有與第二直徑D2的一半相對應的半徑R)位于第二開口部分22b的順時 針方向。通過上述方法，順時針依次設置了第三中間開口部分24c、第三開口部分22c、第 四中間開口部分24d、第四開口部分22d、第五中間開口部分24e、第五開口部分22e、第六中 間開口部分24f和第七中間開口部分24g，并且未處理的原始開口 23 (具有與第二直徑D2 的一半相對應的半徑R)位于第六中間開口部分24f與第七中間開口部分24g之間。如圖1所示，經過以上工藝處理的散熱件20被安裝為通過接觸表面21與基座12 的下表面，特別是基座12的高溫區域(溫度比其他區要高的區域)熱接觸，并借由散熱來 冷卻基座12的高溫區域。在此，散熱件20包括與基座12的低溫區域(溫度比其他區要低 的區域)相對應的第一開口部分22a到第五開口部分22e以及第一中間開口部分24a到第 七中間開口部分24g。因此，散熱件20防止了低溫區域通過接觸表面21被冷卻。基座12 的高溫區域通過以上工藝被冷卻，并且基座12 (尤其是第二區B)具有均勻的溫度分布。圖4是示意性圖示了根據本發明另一實施方式的基板處理裝置的圖。該實施方式 中基本上與前一實施方式相同的一些部分將以相同的標號來表示，盡管它們被描繪在不同 附圖中，并且將省略對它們的詳細描述，因為這是不必要的。另外，將僅描述該實施方式中 與前一實施方式顯著不同的部分。 如圖4所示，基座12被分成四個區。即，第四區D位于第三區C外部，并且具有比 相鄰的第三區C更高的溫度分布。基板處理裝置100還包括設置在散熱件20之下與散熱件20近似平行的反射件 50。反射件50將從基座12發射到反射件50的熱反射到基座12，從而基座12被反射的熱 重新加熱。具體來說，反射的熱加熱了溫度比第四區D低的第三區C，因此使基座12獲得了 均勻的溫度分布。為了有效地反射熱，反射件50可以由具有高反射率的材料制成，所述材 料為從陶瓷、氮化鋁、鎳和因康鎳合金組成的組中選擇的一種。之后將參照圖5和圖6更詳細地描述反射件50。圖5和圖6是圖示圖4的反射件 50的圖。圖5圖示了處理前的反射件50，而圖6圖示了處理后的反射件50。如圖5所示， 反射件50為具有第三直徑D3的盤形。穿過反射件50形成有用于將反射件50安裝到支撐 件13的多個孔。使用者將圖5的反射件50處理為具有如圖6所示的形狀，因此均勻地調整基座12 上的溫度分布。圖6的反射件50僅僅是示例性的，并且對反射件50的處理結果可以根據 基座12上的溫度分布而不同。使用者在反射件50從基座12移除的條件下測量基座12上的溫度分布(或者，使 用者可以在晶片W置于基座12上的條件下進行處理，并且在該處理期間測量晶片W上的溫 度分布)，并且根據所測得的溫度分布如圖6所示來處理反射件50的邊緣。S卩，如上面描述 的，在第四區D為高溫區域而第三區C為低溫區域的情況下，使用反射件50將從基座12發 出的熱供應到第三區C并加熱第三區C。在此，為了防止反射件50反射的熱被供應到第四區D，對反射件50的邊緣作了處理。如圖6所示，經處理的反射件50包括扇形的第一反射件部分52a到第十二反射件 部分521，它們順時針依次設置。第一反射件部分51a到第十一反射件部分52k分別具有第一半徑Rl到第十一半 徑Rl 1，而第十二反射件部分521具有與第三半徑D3的一半相對應的原始半徑R。即，如圖 6所示，根據測得的溫度分布對反射件50的邊緣進行處理，并且通過處理形成第一反射件 部分51a到第十二反射件部分521。圖6中第一反射件部分51a到第十二反射件部分521 的半徑和中心角僅僅是示例性的，并且可以根據測得的溫度分布而修改。上述反射件50將反射的熱供應到第三區C，并防止反射的熱被供應到第四區D，因 此均勻地調整基座12上的溫度分布。圖7是圖示圖4的散熱件20和反射件50的圖。如圖4所示，散熱件20和反射件 50可以一起使用，因此更均勻地調整基座12前表面的溫度分布。例如，第一區A與第二區 B之間的溫度均勻性通過散熱件20來確保，而第三區C與第四區D之間的溫度均勻性通過 反射件50來確保。然而，該實施方式僅僅是示例性的，散熱件20和反射件50的功能可以互換。根據本發明，晶片上的溫度分布被均勻調整。另外，基座上的溫度分布被均勻調
iF. ο盡管已經出于圖示說明的目的公開了本發明的優選實施方式，但是本領域技術人 員應該意識到各種修改、增添和替代是可能的而不會偏離所附權利要求書中所公開的本發 明的范圍和主旨。
權利要求
一種基板支撐單元，該基板支撐單元包括基座，其配備有用于對放置在該基座上的基板進行加熱的加熱器，并且包括第一溫度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區域；以及散熱件，其包括與第二溫度區域熱接觸的接觸表面。
2.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中，所述散熱件還包括與第一溫度區域相 對應的開口。
3.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中，所述散熱件形成為環形，其中所述開口 被所述接觸表面圍繞，并且所述散熱件的所述接觸表面與所述基座的下表面進行熱接觸。
4.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中所述開口被環形的所述接觸表面圍繞，并且所述開口包括 第一開口部分，其形成為具有第一半徑的扇形；以及 第二開口部分，其形成為具有不同于第一半徑的第二半徑的扇形。
5.根據權利要求4所述的基板支撐單元，其中，所述開口還包括設置在第一開口部分 與第二開口部分之間并且連接第一開口部分和第二開口部分的中間開口部分。
6.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中所述基座包括中心區、邊緣區和設置在所述中心區與所述邊緣區之間的中間區；并且 所述開口被設置為對應于所述中心區，并且所述接觸表面被設置為對應于所述中間區。
7.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中，所述加熱器包括 第一加熱器，其用于加熱所述基板的中心部分；以及圍繞第一加熱器的第二加熱器，其用于加熱所述基板的邊緣部分。
8.根據權利要求1所述的基板支撐單元，其中，所述散熱件由從陶瓷、A1N、Ni和 Inconel構成的組中選擇的一種來制成。
9.根據權利要求1所述的基板支撐單元，該基板支撐單元還包括反射件，該反射件被 設置為與所述基座的一個表面近似平行，以將從所述基座發出的熱朝向所述基座反射。
10.根據權利要求9所述的基板支撐單元，其中所述基座還包括溫度比第二溫度區域低的第三溫度區域和溫度比第三溫度區域高的 第四溫度區域；并且所述反射件通過熱反射來加熱第三溫度區域。
11.根據權利要求10所述的基板支撐單元，其中 所述反射件形成為盤形，并且所述反射件包括形成為具有第一半徑的扇形的第一反射件部分；和形成為具有第二半徑的扇形的第二反射件部分，其中第二半徑不同于第一半徑。
12.—種基板處理裝置，該基板處理裝置包括 提供對基板進行處理的內部空間的腔室；設置在所述腔室中用于支撐基板的基板支撐單元；以及噴頭，其用于向所述基板支撐單元所支撐的基板的上表面供應處理氣體，其中，所述基板支撐單元包括基座，其配備有用于對放置在所述基座上的基板進行加熱的加熱器，并且包括第一溫 度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區域；散熱件，其包括與第二溫度區域熱接觸的接觸表面以及與第一溫度區域相對應的開 口 ；以及反射件，其被設置為與所述基座的一個表面近似平行，以將從所述基座發出的熱朝向 所述基座反射；并且所述開口被環形接觸表面圍繞；并且 所述開口包括第一開口部分，其形成為具有第一半徑的扇形；以及 第二開口部分，其形成為具有第二半徑的扇形。
13.根據權利要求12所述的基板處理裝置，其中所述基座還包括溫度比第二溫度區域低的第三溫度區域和溫度比第三溫度區域高的 第四溫度區域；并且所述反射件通過熱反射來加熱第三溫度區域。
14.一種制造基板支撐單元的方法，所述基板支撐單元配備有基座，基板放置在所述基 座上，該方法包括以下步驟在包括第一溫度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區 域的所述基座的一側安裝散熱件，使得所述散熱件與第二溫度區域熱接觸，以便散發第二 溫度區域的熱。
15.根據權利要求14所述的方法，該方法還包括以下步驟形成穿過所述散熱件與第 一溫度區域相對應的開口，以防止第一溫度區域與所述散熱件之間的熱接觸。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述散熱件形成為環形，其中與第一溫度區域相對應的所述開口被與第二溫度區域相 對應的接觸表面圍繞；并且所述開口的形成包括以下步驟形成具有第一半徑的扇形的第一開口部分；以及形成具有第二半徑的扇形的第二開口部分，其中第二半徑不同于第一半徑。
17.根據權利要求14所述的方法，其中所述基座包括中心區、邊緣區和設置在所述中心區與所述邊緣區之間的中間區；并且 所述散熱件的安裝包括以下步驟設置與第一溫度區域相對應的開口，使之對應于所述中心區；以及 設置與第二溫度區域熱接觸的接觸表面，使之對應于所述中間區。
18.根據權利要求14所述的方法，該方法還包括以下步驟設置與所述基座的一個表 面近似平行的反射件，以將從所述基座發出的熱朝向所述基座反射。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述基座還包括溫度比第二溫度區域低的第三溫度區域和溫度比第三溫度區域高的 第四溫度區域；并且所述反射件的設置包括以下步驟對形成為具有預定半徑的盤形的所述反射件進行處理，以形成具有第一半徑的扇形的 第一反射件部分，其中第一半徑小于所述預定半徑；以及對所述反射件進行處理，以形成具有第二半徑的扇形的第二反射件部分，其中第二半 徑小于所述預定半徑且不同于第一半徑。
全文摘要
本發明公開了基板支撐單元、基板處理裝置以及制造基板支撐單元的方法。基板支撐單元包括基座(12)，該基座(12)配備有用于對放置在所述基座上的基板進行加熱的加熱器(15a，16b)，并且包括第一溫度區域和溫度比第一溫度區域高的第二溫度區域；以及散熱件(20)，該散熱件(20)包括與第二溫度區域熱接觸的接觸表面(21)。散熱件(20)還包括與第一溫度區域相對應的開口(23)。散熱件(20)形成為環形，其中所述開口(23)被所述接觸表面(21)圍繞，并且所述散熱件(20)的所述接觸表面(21)與所述基座(12)的下表面熱接觸。
文檔編號H01L21/20GK101933121SQ200980104018
公開日2010年12月29日 申請日期2009年2月3日 優先權日2008年2月4日
發明者朱慶鎮, 李東根, 梁日光, 諸成泰 申請人:株式會社Eugene科技