专利名称：基板支撑单元以及具有该支撑单元的基板处理装置的制作方法
技术领域：
实施例大致涉及基板支撑单元，以及具有该基板支撑单元的基板处理装置。尤其
是，实施例涉及为了处理基板而支撑和加热基板的单元，以及具有该单元的基板处理装置。
背景技术：
在半导体或平板显示器处理工艺中，通常在诸如硅晶片和玻璃基板之类的基板被基板支撑在真空室中时，进行各种处理来制造半导体器件或平板显示器。基板支撑单元的例子可包括利用机械力的夹具、利用真空力的真空卡盘、利用弹性力的弹性卡盘等等。
夹具的结构复杂并且在进行处理时容易弄脏或变形。此外，真空卡盘上保持基板的表面部分，容易变形并且不适合用于真空环境中。 相反，弹性卡盘的结构简单，并且保持基板时不至于使基板变形。此外，加热器能容易地安装到弹性卡盘上，以改善基板的可处理性。 授予Wang等人的美国第6， 538， 872号专利披露了带有加热器的基板支撑单元的例子。
图1是显示现有的基板支撑单元的剖视图。 参看图l，基板支撑单元1包括绝缘层10、底座20和支撑部30，绝缘层10支撑基板S并具有内置的电极12 ;底座20设置在绝缘层10之下并具有内置的加热器22 ;支撑部30位于底座20之下用于支撑底座20。第一粘合层40置于绝缘层10和底座20之间；并且第二粘合层42置于底座20和支撑部30之间。此外，密封部件50置于支撑部30和腔室60之间以防止真空泄漏。 绝缘层10和底座20各自包括具有良好热传导特性的陶瓷材料。因此，加热器22产生的热量通过绝缘层10、底座20和支撑部30被传递到腔室60的外部。结果，放置于绝缘层10上的基板由于热量损失到腔室60的外部而加热不均匀。 此外，第一和第二粘合层40和42各自包括金属以及因此可能与处理基板的处理气体发生反应。该处理气体和第一或第二粘合层之间的反应可能产生金属杂质，并可能污染基板S。 支撑部30包含金属并具有与包含陶瓷材料的底座20不同的热膨胀系数。因此，当底座20和支撑部30被加热器22加热时，底座20和支撑部30会发生热变形。
支撑部30具有空腔32以通过它防止热量损失。然而，空腔32不足以防止热量传递到腔室60，并且通过支撑部30传递的热量会导致密封部件50的退化。结果，支撑部30和腔室60之间会发生真空泄漏。 总之，当使用基板支撑部处理该基板时，基板S由于热量通过支撑部30损失而导致加热不均匀；基板S会被金属杂质污染；由于底座20和支撑部30之间的热膨胀系数不同，底座20和支撑部30会发生热变形；或者由于密封部件50退化，支撑部30和腔室60之
间会发生真空泄漏。
发明内容
技术问题 本发明的实施例提供一种能够降低热量损失并能均匀加热基板的基板支撑单元。
此外，本发明的实施例提供了具有能够降低热量损失并能均匀加热基板的基板支 撑单元的基板处理装置。
技术方案 根据本发明的一个方面， 一种基板支撑单元，包括第一支撑部件，所述第一支撑部
件具有电极和加热器并且支撑基板；第二支撑部件，所述第二支撑部件设置在所述第一支
撑部件之下，以支撑所述第一支撑部件；以及缓冲部件，所述缓冲部件设置在所述第一支撑
部件和所述第二支撑部件之间，以在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间形成空气
间隙，从而减少所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的热量传递。 根据本发明的某些实施例，所述基板支撑单元还包括连接于所述第一支撑部件下
表面的管子。所述管子延伸通过所述第二支撑部件并且容纳将电力施加给所述电极和所述
加热器的电线。 根据本发明的某些实施例，所述基板支撑单元还包括设置在所述第二支撑部件和 所述管子之间的密封部件。此外，所述基板支撑单元还包括设置在所述第二支撑部件靠近 所述密封部件处以冷却所述密封部件的冷却线。 根据本发明的某些实施例，所述管子包括与所述第一支撑部件基本相同的材料。
根据本发明的某些实施例，所述基板支撑单元还包括设置在所述第二支撑部件中 以冷却所述第二支撑部件的冷却线。 根据本发明的某些实施例，所述第一支撑单元包括陶瓷材料。 根据本发明的某些实施例，所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的所述空 气间隙是约0. 1 约5mm。 根据本发明的某些实施例，所述缓冲部件和所述第一支撑部件之间的接触面积与 所述第一支撑部件的下表面面积的第一面积比是约0. 05 约0. 9。 根据本发明的某些实施例，所述缓冲部件具有约1 约30W/ (m *K)的热传递系数。
根据本发明的某些实施例，所述缓冲部件的材料选自Al203、Y203、ZnO、Si02中的任 何一种。这些材料可以单独或组合使用。 根据本发明的另一方面，一种基板处理装置，包括腔室、基板支撑单元、和气体供 应部。所述腔室提供处理基板空间，并且所述气体供应部将处理气体供应到所述基板上对 所述基板进行处理。所述基板支撑单元设置在所述腔室内，并包括第一支撑部件，所述第一 支撑部件具有电极和加热器并且支撑基板；第二支撑部件，所述第二支撑部件设置在所述 第一支撑部件之下，以支撑所述第一支撑部件；以及缓冲部件，所述缓冲部件设置在所述第 一支撑部件和所述第二支撑部件之间，以在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间形 成空气间隙，从而减少所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的热量传递；以及
有益效果 根据上述本发明的实施例，第一支撑部件支撑基板以处理基板，并且具有加热器 以加热基板。第二支撑部件支撑第一支撑部件。缓冲部件设置在第一支撑部件和第二支撑 部件之间，并且可通过第一和第二支撑部件之间的缓冲部件形成空气间隙。
因此，通过该空气间隙减少了第一和第二支撑部件传递的热量，从而有效且均匀地加热了该基板。 管子连接于第一支撑部件的下表面并且延伸通过第二支撑部件。加热器通过延伸
通过管子的电线连接于电源。那样，通过使用管子，电线方便地连接于加热器。 此外，密封部件设置在第二支撑部件和管子之间，并且冷却线设置在第二支撑部
件中。结果，冷却线可减少由通过缓冲部件传递的热量而导致的第二支撑部件热变形和密
封部件退化。
当结合参看附图时，本发明的实施例及其详细说明将变得易于明白，其中
图1为现有的基板支撑单元的剖视图； 图2为根据本发明实施例的基板支撑单元的剖视图；以及
图3为带有图2所示基板支撑单元的基板处理装置的剖视图。
具体实施例方式
参见示出实施例的附图，下文将更详细地描述各种实施例。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。 应理解，当将元件或层称为在另一元件或层"上"或"连接至"另一元件或层之时，
其可为直接在另一元件或层上或直接连接至其它元件或层，或者存在居于其间的元件或
层。与此相反，当将元件称为"直接在另一元件或层上"、或"直接连接至"或另一元件或层
之时，并不存在居于其间的元件或层。整份说明书中相同标号是指相同的元件。如本文中
所使用的，用语"及/或"包括一或多个相关的所列项目的任何或所有组合。 应理解，尽管本文中使用第一、第二、第三等来描述多个元件、组件、区域、层及/
或部分，但这些元件、组件、区域、层及/或部分并不受这些用语的限制。这些用语仅用于使
一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区别开来。由此，下文所称之第一
元件、组件、区域、层或部分也可称为第二元件、组件、区域、层或部分，而不脱离本发明的教导。 与空间相关的表述，如"下"、"上"等，在本文中使用是为了容易地表述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。应理解，这些与空间相关的表述除图中所示方位之外，还意欲涵盖该设备在使用或工作中的不同方位。例如，若图中的该设备翻转，描述为在其它元件或部件"下方"或"之下"的设备则会确定为在其它元件或部件"之上"。由此，该示范性的表述"在...下方"可同时涵盖"在...上方"与"在...下方"两者。该设备可为另外的朝向(旋转90度或其它朝向)，并且本文中所使用的这些与空间相关的表述亦作相应的解释。 本文中所使用的表述仅用于描述特定的实施例，并且并不意欲限制本发明。如本文中所述的，单数形式的冠词意欲包括复数形式，除非其上下文明示。还应理解，当本说明书中使用表述"包括"之时，明确说明了存在所描述的部件、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它部件、整体、步骤、操作、元件、组件及/或它 们的组合。 除非另行详细说明，本文所使用的所有术语(包括科技术语)的意思与本技术领 域的技术人员所通常理解的一致。还应理解，诸如一般字典中所定义的术语应解释为与相 关技术领域中的意思一致，并且不应解释为理想化的或过度刻板的含义，除非在文中另有 明确定义。 对于本发明的实施例，本文中是参照本发明的理想化实施例(以及中间结构)的 示意剖视图来描述的。照此，预期会产生例如因制造工艺及/或公差而造成形状上的变化。 由此，本发明的实施例不应解释为将其限制成本文所示的特定区域形状，还应包括例如，因 制造而导致的形状偏差。例如，显示为矩形的植入区，通常具有圆形或曲线形的特征和/或 在其边缘形成植入密度的梯度，而非从植入区域到非植入区域的二元变化。类似的，通过植 入形成的埋入区会导致在该埋入区和发生植入的表面之间的区域中有一些植入。因此，图 中所示的区域的本质是示意性的，并且其形状并不意欲示出部件区域的精确形状，也不意 欲限制本发明的范围。
图2为阐示根据本发明实施例的基板支撑单元的剖视图。 参看图2，根据本发明实施例，支撑基板S的单元100可包括第一支撑部件110、第
二支撑部件120、缓冲部件130和管子140、密封部件150、冷却线160等。 第一支撑部件110为盘形。第一支撑部件110的尺寸等于或大于用于制造半导体
器件或平板显示器的基板S的尺寸。第一支撑部件110用于支撑基板S。 第一支撑部件110可包括烧结陶瓷。可用于烧结陶瓷的陶瓷材料的例子包括
A1203、 Y203、 Zr02、 A1C、 TiN、 A1N、 TiC、 MgO、 CaO、 Ce02、 Ti02、 BxCy、 BN、 Si02、 SiC、 YAG、莫来石、
Al&等。这些陶瓷材料可单独或结合使用。 电极112和加热器114可设置在第一支撑部件110之中。 如图2所示，电极112可靠近第一支撑部件110的上表面设置。根据本实施例，采 用一个电极112。例如，电极112可连接于直流(DC)电源。在这种情况下，用于保持基板S 的静电力通过电极112产生。或者，电极112可连接于高频电源。在这种情况下，在真空腔 室60中产生的用于处理基板S的等离子可以通过电极112传导到基板S。此外，电极112 可以同时连接于直流电源和高频电源。直流电源和高频电源可单独地或者组合地连接于电 极112。在这种情况下，可以选择性地对电极112施加直流电和高频电。
根据本发明的另一实施例，可采用两个电极112。例如，电极112包括第一电极和 第二电极。第一和第二电极可以彼此不连接，并可分别连接至不同的直流电源。例如，对第 一电极施加正电，并对第二电极施加负电。 同时，高频电源可包括带滤波器，诸如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带 阻滤波器。 电极112可包括具有较低电阻和较低热膨胀系数的材料。可用于电极112的材料 包括鸨(W)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)或其合金。 加热器114可设置在第一支撑部件110中电极112的下方。加热器114可连接到 电源并用于加热基板S。基板被加热到250 350°C 。 加热器114可包括具有较低电阻的材料。可用于加热器114的材料包括钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)或其合金。 第二支撑部件120为盘形并设置在第一支撑部件110之下。第二支撑部件120可包括金属。 缓冲部件130设置在第一支撑部件110和第二支撑部件120之间。特别地，缓冲部件130可设置在第二支撑部件120并可部分地支撑第一支撑部件110。第一支撑部件110通过缓冲部件130与第二支撑部件120隔开。或者，缓冲部件130包括多个支撑第一支撑部件110的块。缓冲部件130的设置减少了第一支撑部件110和第二支撑部件120之间的热量传递。 缓冲部件130与第一支撑部件110和第二支撑部件120形成局部接触。特别地，第一支撑部件110和缓冲部件130之间的接触面积与第一支撑部件110的下表面面积的第一面积比为约0. 05 约0. 9。 如上所述，因为第二支撑部件120没有与第一支撑部件110直接接触，并且缓冲部件130与第一支撑部件110形成局部接触，第一支撑部件110和第二支撑部件120之间的热量传递被减少。结果，减少了通过第二支撑部件120而损失的热量。
同时，缓冲部件130与第二支撑部件120之间的接触面积与第二支撑部件120的上表面面积的第二面积比也为约0. 05 约0. 9。 当第一面积比小于约0. 05，难以让缓冲部件130稳固地支撑住第一支撑部件，而
当第一面积比大于约0. 9，难以有效地减少通过第二支撑部件120损失的热量。 此外，当第二比例小于0. 05，第一支撑部件110和缓冲部件130不稳固，而当第二
面积比大于约0. 9，难以有效地减少通过第二支撑部件120损失的热量。 同时，因为第一支撑部件110与第二支撑部件120隔开，在第一支撑部件110和第
二支撑部件120之间形成空气间隙132。空气间隙132可以减少第一支撑部件110和第二
支撑部件120之间的热量传递，并且减少了通过第二支撑部件120而损失的热量。 第一支撑部件110和第二支撑部件120之间的空气间隙132可为约0. 1 约5mm。 当空气间隙132小于0. lmm时，不能有效减少第一支撑部件110和第二支撑部件
120之间的热量传递。此外，当空气间隙大于约5mm时，第一支撑部件110和第二支撑部件
120之间的热量传递能有效减少，但增加了基板支撑单元100的尺寸。 第一支撑部件110和第二支撑部件120可具有第一凹槽和第二凹槽。考虑到第一支撑部件110和缓冲部件130的热膨胀，第一凹槽的宽度相对于缓冲部件130的宽度可以有约0. 2% 约1%的公差。此外，考虑到第二支撑部件120和缓冲部件130的热膨胀，第二凹槽的宽度相对于缓冲部件130的宽度可以有约0. 2% 约2%的公差。
缓冲部件130可包括具有抗热震性及较低热传导系数的材料。例如，缓冲部件130可具有约1 约30W/(m'K)的热传递系数。因此，减少了通过缓冲部件130和第二支撑部件130而损失的热量。 当缓冲部件130的热传递系数超过约30W/ (m *K)时，不能充分减少通过缓冲部件130和第二支撑部件130而损失的热量。 可用于缓冲部件130的材料的例子包括石英、A1203、 Y203、 ZnO、 Si02等。这些材料可单独或结合使用。 缓冲部件130和空气间隙132可减少从加热器114传递到第二支撑部件120的热量，并从而可减少通过第二支撑部件120损失的热量。 管子140连接于第一支撑部件110的下表面并可延伸通过第二支撑部件120。管 子140可包括基本与第一支撑部件110相同的陶瓷材料。 管子140可使用陶瓷粘合剂通过烧结处理结合到第一支撑部件110，或者使用金 属填料通过铜焊处理结合到第一支撑部件110.因此，当基板支撑单元100设置在真空室60 中处理基板S时，可防止第一支撑部件110和管子140之间的真空泄漏。
此夕卜，因为管子140是空心的、可以减少通过管子140损失的热量。
尽管图中未示，但用于将电力施加到电极112和加热器114上的电线可容纳在管 子140中，并通过管子140连接到电极112和加热器114。此外，管子140内设有测量第一 支撑部件110的温度传感器(未示出)以及连接于该温度传感器的信号线。因而，电线可 方便地通过管子140连接于电极112和加热器114，并且温度传感器可方便地通过管子140 安装在第一支撑部件110上。 密封部件150包括第一密封部件152和第二密封部件154。 第一密封部件152可设置在第二支撑部件120和管子140之间。因此，可防止第二 支撑部件120和管子140之间的真空泄漏。第二密封部件154可设置在第二支撑部件120 和真空室60之间。因此，可防止第二支撑部件120和真空室60之间的真空泄漏。第一和 第二密封部件152、 154可包括，例如，0形圈。
冷却线160包括第一冷却线162和第二冷却线164。 第一冷却线162设置在第二支撑部件120中以冷却第二支撑部件120。特别地，第 一冷却线162设置在第二支撑部件120中靠近缓冲部件130处。设置第一冷却线162以防 止第二支撑部件120由通过缓冲部件130传递的热量而引起变形。 第二冷却线164设置在第二支撑部件120中靠近第一密封部件152处。设置第二 冷却线164以防止第一密封部件152由通过管子140传递的热量而引起变形。
例如，第一冷却线162和第二冷却线164可单独设置。或者，第一冷却线162和第 二冷却线164可以相互连接。 图3为阐示具有如图2所示基板支撑单元的基板处理装置的剖视图。 参看图3，处理基板S的装置200包括腔室210、基板支撑单元220、保护部件230、
气体供应部240等。 腔室210提供处理基板S的空间。腔室210具有穿通形成在腔室210下部的排气 口 212，从而将副产品及/或处理气体排出。此外，腔室210具有穿通形成在腔室210下部 的中央部的开口 214。开口 214可用作与基板支撑单元220相连的电线及/或信号线的通 道。 基板支撑单元220设置在腔室210中。特别地，基板支撑单元220设置在腔室210 的下部从而覆盖住开口 214。基板支撑单元220包括第一支撑部件、第二支撑部件、缓冲部 件、管子、密封部件、冷却线等。 对第一支撑部件、第二支撑部件、缓冲部件、管子、密封部件、冷却线更为详细的说 明将省略，因为这些元件与已参考图2所说明的第一支撑部件110、第二支撑部件120、缓冲 部件130、管子140、密封部件150、冷却线160相似。 保护部件230具有环形并覆盖住基板支撑单元220的侧面。保护部件230防止用于处理基板S的处理气体渗入基板支撑单元220，从而保护基板支撑单元220。保护部件230包括不与处理气体反应的陶瓷材料。 气体供应部240将处理气体供应到腔室210中，对由基板支撑单元220支撑的基板S进行处理。例如，气体供应部240包括设置在腔室210中基板支撑单元220上方的喷淋头。该喷淋头可连接于高频电源，以从处理气体中生成等离子。处理气体的例子包括在基板S上形成层的源气体、对基板S上的层进行蚀刻的蚀刻气体、清洗基板S及/或腔室210内表面的清洗气体。
产业应用性 根据上述本发明的实施例，第一支撑部件支撑基板以处理基板，并且具有加热器
以加热基板。第二支撑部件支撑第一支撑部件。缓冲部件设置在第一支撑部件和第二支撑
部件之间，并且可通过第一和第二支撑部件之间的缓冲部件形成空气间隙。 因此，通过该空气间隙减少了第一和第二支撑部件传递的热量，从而有效且均匀
地加热了该基板。 管子连接于第一支撑部件的下表面并且延伸通过第二支撑部件。加热器通过延伸
通过管子的电线连接于电源。那样，通过使用管子，电线方便地连接于加热器。 此外，密封部件设置在第二支撑部件和管子之间，并且冷却线设置在第二支撑部
件中。结果，冷却线可减少由通过缓冲部件传递的热量而导致的第二支撑部件热变形和密
封部件退化。 尽管已经描述了本发明的实施例，应理解本发明不应当限于这些实施例，本领域技术人员可以在下文所要求保护的本发明的精神和范围内作出各种各样的变化和修正。
权利要求
一种基板支撑单元，包括第一支撑部件，所述第一支撑部件具有电极和加热器并且支撑基板；第二支撑部件，所述第二支撑部件设置在所述第一支撑部件之下，以支撑所述第一支撑部件；以及缓冲部件，所述缓冲部件设置在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间，以在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间形成空气间隙，从而减少所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的热量传递。
2. 如权利要求1所述的基板支撑单元，还包括连接于所述第一支撑部件下表面的管子，所述管子延伸通过所述第二支撑部件并且容纳将电力施加给所述电极和所述加热器的电线。
3. 如权利要求2所述的基板支撑单元，还包括设置在所述第二支撑部件和所述管子之间的密封部件。
4. 如权利要求3所述的基板支撑单元，还包括设置在所述第二支撑部件靠近所述密封部件处以冷却所述密封部件的冷却线。
5. 如权利要求2所述的基板支撑单元，其中所述管子包括与所述第一支撑部件基本相同的材料。
6. 如权利要求1所述的基板支撑单元，还包括设置在所述第二支撑部件中以冷却所述第二支撑部件的冷却线。
7. 如权利要求1所述的基板支撑单元，其中所述第一支撑单元包括陶瓷材料。
8. 如权利要求1所述的基板支撑单元，其中所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的所述空气间隙是约0. 1 约5mm。
9. 如权利要求1所述的基板支撑单元，其中所述缓冲部件和所述第一支撑部件之间的接触面积与所述第一支撑部件的下表面面积的第一面积比是约0. 05 约0. 9。
10. 如权利要求1所述的基板支撑单元，其中所述缓冲部件具有约1 约30W/(m K)的热传递系数。
11. 如权利要求l所述的基板支撑单元，其中所述缓冲部件的材料选自AlA、Y^、ZnO、Si02中的任何一种。
12. —种基板处理装置，包括提供处理基板空间的腔室；设置在所述腔室内的基板支撑单元，所述基板支撑单元包括第一支撑部件，所述第一支撑部件具有电极和加热器并且支撑基板；第二支撑部件，所述第二支撑部件设置在所述第一支撑部件之下，以支撑所述第一支撑部件；以及缓冲部件，所述缓冲部件设置在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间，以在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间形成空气间隙，从而减少所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的热量传递；以及将处理气体供应到所述基板上对所述基板进行处理的气体供应部。
全文摘要
一种基板处理装置的基板支撑单元，包括第一支撑部件、第二支撑部件、缓冲部件和管子。所述第一支撑部件具有内置的电极和加热器并且支撑基板。所述第二支撑部件设置在所述第一支撑部件之下，以支撑所述第一支撑部件。所述缓冲部件设置在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间，以在所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间形成空气间隙，从而减少所述第一支撑部件和所述第二支撑部件之间的热量传递。所述管子连接于所述第一支撑部件下表面。此外，所述管子延伸通过所述第二支撑部件并且容纳将电力施加给所述电极和所述加热器的电线。
文档编号H05K7/20GK101796898SQ200880106176
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月27日 优先权日2007年9月5日
发明者曹尚范, 朴明河, 朴重现, 郑炳晋 申请人:高美科株式会社