使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备的制作方法

1.本发明涉及一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备。更具体地，本发明涉及一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备，其中，在使用安装在光源基板上的光源来调节将要在半导体工艺中处理的基板的温度的过程中，通过红外检测方法测量基板的温度，并且根据测量的基板温度来调节光源的发光强度，从而均匀且精确地调节和维持基板的整个区域的温度，以便满足工艺条件。


背景技术：

2.通常，在处理半导体基板的多个过程中，在使用特定流体清洁、蚀刻和干燥基板的过程中，流体温度显著影响半导体工艺的性能。
3.作为用于将流体温度调节到适当范围的现有技术之一，已知一种技术，其中通过分配器将加热到所需温度的流体供应到设置在以高速旋转的旋转卡盘上的基板上。
4.然而，根据相关技术，存在的问题在于，由于在基板的表面温度与通过分配器供应的流体的温度之间存在温度偏差，因此在将流体供应到基板的表面时在流体的处理目标温度与实际温度之间会出现偏差。
5.另外，当设置在旋转卡盘上的基板旋转时，存在的问题在于：由于当高温流体从基板中心向基板边缘扩散时温度降低，因此将要维持在基板的整个表面上的温度的均匀性被破坏。
6.基板表面上的流体的温度降低、与目标温度的偏差以及基板的整个表面上的温度不均匀性作为降低半导体工艺效率的因素。
7.[相关技术文献]
[0008]
(专利文献1)韩国专利公开号10
‑
2004
‑
0070635(公开日期：2004年8月11日，名称：用于能够将热量均匀地传递到加载晶片的快速热处理系统的处理室)
[0009]
(专利文献2)韩国专利公开号10
‑
2018
‑
0014438(公开日期：2018年2月8日，名称：带有led加热部分的静电卡盘)


技术实现要素：

[0010]
1.技术问题
[0011]
本发明的技术目的是提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备，其中，在使用安装在光源基板上的光源来调节将要在半导体工艺中处理的基板的温度的过程中，通过红外检测方法测量基板的温度，并且根据测量的基板温度来调节光源的发光强度，从而均匀且精确地调节和维持基板的整个区域的温度，以便满足工艺条件。
[0012]
本发明的另一个技术目的是还提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备，其中，用于加热基板的光源被提供为以同心圆布置的多个发光二极管(led)通道组，并且共同地或分别地控制是否操作多个led通道组和多个led通道组的操作强度，从而精确且快速地将基板的温度调节到与半导体工艺中的目标温度相对应的水平。
[0013]
2.问题的解决方案
[0014]
一种根据本发明的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备包括：旋转卡盘，所述旋转卡盘在支撑基板的同时旋转；加热模块，所述加热模块被嵌入在旋转卡盘中而不与旋转卡盘接触，所述加热模块包括光源单元和光源基板，所述光源单元被配置为向通过由旋转卡盘支撑而旋转的基板的下表面发射光，所述光源单元安装在所述光源基板上；红外温度测量单元，所述红外温度测量单元安装在构成加热模块的光源基板的两个表面当中的其上安装有光源单元的上表面上，以便在不与光源单元重叠的情况下面向基板的下表面，并且通过红外检测方法来测量基板的温度；透光板，所述透光板与旋转卡盘联接并且透射由构成加热模块的光源单元朝向基板发射的光；以及控制模块，所述控制模块通过控制由构成加热模块的光源单元发射到基板的下表面的光的量来控制基板的温度，将从红外温度测量单元接收的基板的测量温度与设定的临界温度范围进行比较，并且根据基板的测量温度与临界温度范围之间的比较结果来控制构成加热模块的光源单元的操作。
[0015]
光源单元可以包括：多个发光二极管(led)通道组，所述多个发光二极管通道组从光源基板的两个表面当中面向基板的上表面的中心区域到边缘区域以同心圆形状布置，并且根据控制模块的控制，构成光源单元的多个led通道组可以被彼此独立地驱动。
[0016]
红外温度测量单元可以包括沿着连接光源基板的上表面的中心区域和边缘区域的直线布置的多个红外传感器，并且构成红外温度测量单元的多个红外传感器可以针对与多个红外传感器的布置位置相对应的多个区段测量基板的温度。
[0017]
临界温度范围可以包括针对多个区段设置的区段的临界温度范围，并且控制模块可以将由构成红外温度测量单元的多个红外传感器测量的区段的测量温度与区段的临界温度范围进行比较，并且可以根据区段的测量温度与区段的临界温度范围之间的比较结果来独立地驱动构成光源单元的多个led通道组。
[0018]
当基板的测量温度偏离临界温度范围时，控制模块可以执行控制使得输出基板温度状态警报信息。
[0019]
当基板的测量温度超过构成临界温度范围的温度上限时，控制模块可以执行控制使得光源的发光量减少。
[0020]
当基板的测量温度小于构成临界温度范围的温度下限时，控制模块可以执行控制使得光源的发光量增加。
[0021]
旋转卡盘可以包括：外部主体，在所述外部主体上形成被配置为支撑基板的基板支撑件；以及内部主体，内部主体比外部主体更向下凹陷，以提供供加热模块嵌入其中的空间，并且具有形成在内部主体的中心区域中的中空部分。
[0022]
光源基板可以被设置在由于外部主体与内部主体之间的高度差而形成的嵌入空间中，而不与旋转卡盘的内部主体直接接触，并且光源单元可以包括多个led通道组，多个led通道组从光源基板的两个表面当中面向基板的上表面的中心区域到边缘区域以同心圆形状布置，并且被彼此独立地驱动。
[0023]
加热模块还可以包括：冷却单元，冷却单元的上表面联接至基板的下表面，并且冷却单元具有形成在其中的冷却通道，用于防止光源基板过热的冷却剂沿着冷却通道流动；以及加热模块支撑件，加热模块支撑件以联接至冷却单元的下表面的状态穿过形成在构成旋转卡盘的内部主体中的中空部分，并且支撑联接至冷却单元的光源基板。
[0024]
控制模块可以控制是否操作构成光源单元的多个led通道组中的一个或多个，并且可以控制正在操作的led通道组的发光强度。
[0025]
构成加热模块的光源基板和冷却单元可以由导热材料制成。
[0026]
构成加热模块的光源基板的下表面和构成加热模块的冷却单元的上表面可以彼此结合而没有分离空间。
[0027]
光源基板的下表面的面积可以与冷却单元的上表面的面积相同。
[0028]
3.有益效果
[0029]
根据本发明，存在提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备的效果，其中，在使用安装在光源基板上的光源来调节将要在半导体工艺中处理的基板的温度的过程中，通过红外检测方法测量基板的温度，并且根据测量的基板温度来调节光源的发光强度，从而均匀且精确地调节和维持基板的整个区域的温度，以便满足工艺条件。
[0030]
另外，存在提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备的效果，其中，其中用于加热基板的光源被提供为以同心圆布置的多个发光二极管(led)通道组，并且共同地或分别地控制是否操作多个led通道组和多个led通道组的操作强度，从而精确且快速地将基板的温度调节到与半导体工艺中的目标温度相对应的水平。
附图说明
[0031]
图1是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的顶视图；
[0032]
图2是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的截面视图；
[0033]
图3是图2的部分a的放大视图；
[0034]
图4是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的组合透视图；
[0035]
图5是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的分解透视图；
[0036]
图6是用于描述根据本发明的一个实施方式的其中控制模块控制构成加热模块的光源单元的示例性配置的视图；并且
[0037]
图7是图示根据本发明的一个实施方式的联接至光源基板的冷却单元的示例性配置的视图。
具体实施方式
[0038]
由于本文中公开的根据本发明构思的实施方式的具体的结构性或功能性描述仅是用于描述根据本发明构思的实施方式的目的而被例示的，因此可以以各种形式体现根据本发明构思的实施方式，而不限于本文描述的实施方式。
[0039]
虽然本发明的实施方式很容易进行各种修改和替换，但本发明的具体实施方式仍在附图中以示例方式示出并将在本文详细地描述。然而，应当理解，并不意图将本发明局限于所公开的具体形式，而相反，本发明将涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。
[0040]
应当理解，虽然本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。
[0041]
应当理解，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，其可直接“连接”或“联接”到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式解释(即，“在......之间”与“直接在......之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
[0042]
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。除非另外说明，否则单个形式的表达意在包括多个元件。将进一步理解，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”在本文使用时，指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
[0043]
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解，术语，诸如在常用字典中定义的那些术语，应被解释为具有与其在相关领域的语境中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文明确地这样定义。
[0044]
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
[0045]
图1是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的顶视图，并且图2是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的截面视图。图3是图2的部分a的放大视图，并且图4是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的组合透视图。图5是根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备的分解透视图。图6是用于描述其中控制模块控制构成加热模块的光源单元的示例性配置的视图。图7是图示联接至光源基板的冷却单元的示例性配置的视图。
[0046]
参考图1至图7，根据本发明的一个实施方式的使用嵌入在旋转卡盘中的光源的基板处理设备包括旋转卡盘10、基板支撑件20、加热模块30、透光板40、控制模块50以及红外温度测量单元60。
[0047]
旋转卡盘10是在支撑基板w的同时通过由驱动部件(未示出)提供的旋转驱动力而以高速旋转的部件，基板w以设置在于其中执行半导体工艺的腔室内的状态经受半导体工艺。尽管未在附图中示出，但是基板w例如处于其中用于喷射用于执行特定的半导体工艺的化学品的分配器通过诸如机械手臂的驱动部件设置在旋转卡盘10上方并朝向基板w的上表面喷射化学品的状态下，设置在旋转卡盘10上的基板w可以由于旋转卡盘10的旋转而以高速旋转。
[0048]
例如，如图5所示，旋转卡盘10可以包括：外部主体110，在所述外部主体110上形成用于支撑基板w的基板支撑件20；以及内部主体120，所述内部主体120比外部主体110更向下凹陷，以提供加热模块30嵌入其中的空间并且具有形成在内部主体120的中心区域中的中空部分h。
[0049]
多个基板支撑件20沿着旋转卡盘10的外部主体110的边缘设置，并且是支撑基板w
的部件，所述基板w由于旋转卡盘10的旋转而以高速旋转，而不会偏离旋转卡盘10。
[0050]
例如，基板支撑件20可以形成为使得支撑销22和夹紧销24形成一对，并且可以被配置为使得处于其中支撑销22主要支撑基板w，夹紧销24旋转预定角度以辅助支撑基板w的状态。例如，夹紧销24可以形成为使得在与夹紧销的中心点间隔开的点处形成突起。当夹紧销24围绕中心点旋转时，突起可以推压基板w的侧表面，使得基板w可以被夹紧销24稳定地支撑。因此，尽管基板w高速旋转，基板w也不会偏离旋转卡盘10。
[0051]
加热模块30被嵌入旋转卡盘10中而不与旋转卡盘10直接接触。加热模块30是这样的部件，该部件在其中部件自身被固定到腔室(未示出)的状态下，通过发光辐射方法来均匀加热通过由旋转卡盘20支撑而以高速旋转的基板w的下表面。
[0052]
例如，如图5、图6和图7所示，加热模块30可以包括光源基板310、光源单元320、冷却单元330和加热模块支撑件340。
[0053]
光源基板310设置在由于外部主体110与内部主体120之间的高度差而形成的嵌入空间中，而不与旋转卡盘10的内部主体120直接接触。光源基板310是其上安装有光源单元320的部件。例如，光源基板310可以是印刷电路板。
[0054]
光源单元320包括从光源基板310的两个表面当中的上表面的中心区域到边缘区域以同心圆形状布置的多个发光二极管(led)通道组ch1、ch2、
……
和chn，所述上表面面向设置在旋转卡盘10上的基板w。在此，光源单元320包括根据控制模块50的控制独立驱动的多个led通道组ch1、ch2、
……
和chn。
[0055]
冷却单元330起到防止光源基板310过热的作用。
[0056]
参考图5和图7，冷却单元330的上表面可以联接至光源基板310的下表面，并且冷却通道可以形成在冷却单元330内部，用于防止光源基板310过热的冷却剂沿着冷却通道流动。冷却剂通过其引入的入口334和冷却剂通过其排出的出口336可以形成在冷却通道332的两端。
[0057]
例如，构成加热模块30的光源基板310和冷却单元330可以由导热材料制成。
[0058]
作为具体示例，光源基板310的至少下表面、冷却单元330的整体或至少上表面、以及冷却通道332可以由具有优异的导热性的材料(诸如金属)制成。光源基板310的下表面和冷却单元330的上表面可以彼此结合而没有分离空间，并且光源基板310的下表面的面积可以与冷却单元330的上表面的面积相同。
[0059]
根据这种配置，可以增加光源基板310与冷却单元330之间的导热性，从而使用流过冷却通道332的冷却剂或冷却气体来快速降低光源基板310的温度。
[0060]
加热模块支撑件340是在其一端联接到冷却单元330的下表面的状态下穿过形成在构成旋转卡盘10的内部主体120中的中空部分h从而支撑光源基板310的部件。加热模块支撑件340的另一端可以联接至腔室(未示出)，以稳定地固定和支撑加热模块30。如上所述，由于光源基板310和结合到光源基板310的冷却单元330设置在由于外部主体110与内部主体120之间的高度差而形成的嵌入空间中而不与旋转卡盘10的内部主体120直接接触，因此尽管旋转卡盘10高速旋转，但是加热模块30通过被加热模块支撑件340支撑而未移动，并且稳定地维持联接至腔室的状态。
[0061]
红外温度测量单元60安装在构成加热模块30的光源基板310的两个表面当中的其上安装有光源单元320的上表面上，以便在不与光源单元320重叠的情况下面向基板w的下
表面。因此，红外温度测量单元60通过红外检测方法测量基板w的温度，并且将测量温度数据传送至控制模块50。
[0062]
例如，红外温度测量单元60可以包括沿着连接光源基板310的上表面的中心区域和边缘区域的直线布置的多个红外传感器。在图1、图2、图5和图6中，尽管红外温度测量单元60被图示为包括五个传感器，即第一红外传感器61、第二红外传感器62、第三红外传感器63、第四红外传感器64以及第五红外线传感器65，但是这仅是示例，并且构成红外温度测量单元60的传感器的数量可以少于五个或多于五个。
[0063]
透光板40联接至旋转卡盘10，并且透射由嵌入在旋转卡盘10中的加热模块30朝向基板w发射的光，并且同时防止腔室内的包括化学品等的各种材料引入加热模块30中以污染构成加热模块30的光源基板310和光源单元320的问题。
[0064]
例如，透光板40可以是具有与旋转卡盘10的直径相同的直径的圆板形构件，并且可以在透光板40的边缘区域中形成向内凹入的多个凹槽，以便不与形成在旋转卡盘10的外部主体110上的多个支撑销22和夹紧销24重叠。透光板40的边缘区域中除凹槽之外的区域可以联接至旋转卡盘10的外部主体110的上表面。
[0065]
例如，可以将石英用作透光板40的材料，但是透光板40的材料不限于此。具有优异的透光率以及优异的耐热性和耐腐蚀性的任何材料都可以应用于透光板40。
[0066]
控制模块50通过控制由构成加热模块30的光源单元320发射到基板w的下表面的光的量来控制基板w的温度。控制模块50将从红外温度测量单元60接收的基板w的测量温度与设定的临界温度范围进行比较，并且根据由红外温度测量单元60测量的基板w的温度与在控制模块50中设置的临界温度范围之间的比较结果来控制构成加热模块30的光源单元320的操作。
[0067]
控制模块50的各种控制操作将描述如下。
[0068]
例如，如图5和图6所示，红外温度测量单元60可以包括沿着连接光源基板310的上表面的中心区域和边缘区域的直线布置的多个红外传感器。在此，构成红外温度测量单元60的多个红外传感器可以被配置为针对与多个红外传感器的布置位置相对应的多个区段测量基板w的温度。如上所述，在图1、图2、图5和图6中，尽管红外温度测量单元60被图示为包括五个传感器，即第一红外传感器61、第二红外传感器62、第三红外传感器63、第四红外传感器64以及第五红外线传感器65，但是这仅是示例，并且构成红外温度测量单元60的传感器的数量可以少于五个或多于五个。图6的附图标记t1表示由第一红外传感器61测量并传送到控制模块50的温度数据，附图标记t2表示由第二红外传感器62测量并传送到控制模块50的温度数据，附图标记t3表示由第三红外传感器63测量并传送到控制模块50的温度数据，附图标记t4表示由第四红外传感器64测量并传送到控制模块50的温度数据，并且附图标记t5表示由第五红外传感器65测量并传送到控制模块50的温度数据。
[0069]
另外，例如，构成红外温度测量单元60的多个红外传感器可以针对与多个红外传感器的布置位置相对应的多个区段测量基板w的温度，并且可以将测量温度传送到控制模块50。在控制模块50中设置的临界温度范围可以包括针对多个区段设置的区段的临界温度范围。控制模块50可以被配置为将由构成红外温度测量单元60的多个红外传感器测量的区段的测量温度与区段的临界温度范围进行比较，并且根据区段的测量温度与区段的临界温度范围之间的比较结果来独立地驱动构成光源单元320的多个led通道组ch1、ch2、
……
和
chn。
[0070]
例如，当基板w的测量温度偏离临界温度范围时，控制模块50可以执行控制使得输出基板温度状态警报信息。
[0071]
另外，例如，当基板w的测量温度超过构成临界温度范围的温度上限时，控制模块50可以执行控制使得光源单元的发光量减少。
[0072]
另外，例如，当基板w的测量温度小于构成临界温度范围的温度下限时，控制模块50可以执行控制使得光源的发光量增加。
[0073]
例如，控制模块50可以被配置为控制是否操作构成光源单元320的多个led通道组ch1、ch2、
……
和chn中的一个或多个，并且控制正在操作的led通道组的发光强度。
[0074]
更具体地，光源单元320可以包括从光源基板310的上表面的中心区域到边缘区域以同心圆形状均匀布置并且被彼此独立地驱动的多个led通道组ch1、ch2、
……
和chn。以同心圆形状布置的led通道组ch1、ch2、
……
和chn中的每一个可以通过独立的通道电连接到控制模块50，并且控制模块50可以操作led通道组ch1、ch2、
……
和chn中的全部或一些。另外，控制模块50可以均匀地或不同地控制所有led通道组ch1、ch2、
……
和chn的发光强度。
[0075]
根据如上文详细描述的本发明，存在提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备的效果，其中，在使用安装在光源基板上的光源来调节将要在半导体工艺中处理的基板的温度的过程中，通过红外检测方法测量基板的温度，并且根据测量的基板温度来调节光源的发光强度，从而均匀且精确地调节和维持基板的整个区域的温度，以便满足工艺条件。
[0076]
另外，存在提供一种使用了嵌入旋转卡盘中的光源的基板处理设备的效果，其中，用于加热基板的光源被提供为以同心圆布置的多个led通道组，并且共同地或分别地控制是否操作多个led通道组和多个led通道组的操作强度，从而精确且快速地将基板的温度调节到与半导体工艺中的目标温度相对应的水平。
[0077]
(附图标记说明)
[0078]
10：旋转卡盘
[0079]
20：基板支撑件
[0080]
22：支撑销
[0081]
24：夹紧销
[0082]
30：加热模块
[0083]
40：透光板
[0084]
50：控制模块
[0085]
60：红外温度测量单元
[0086]
61：第一红外传感器
[0087]
62：第二红外传感器
[0088]
63：第三红外传感器
[0089]
64：第四红外传感器
[0090]
65：第五红外传感器
[0091]
110：外部主体
[0092]
120：内部主体
[0093]
310：光源基板
[0094]
320：光源单元
[0095]
330：冷却单元
[0096]
332：冷却通道
[0097]
334：入口
[0098]
336：出口
[0099]
340：加热模块支撑件
[0100]
ch1、ch2、
……
、chn：led通道组
[0101]
h：中空部分
[0102]
w：基板。