专利名称：调节和固定基板温度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及调节和固定基板温度的装置，更具体地说，本发明 涉及一种设置有静电卡盘的调节和固定基板温度的装置，其中该静电 卡盘具有基体和嵌入该基体中以便加热基板的电阻加热器。
背景技术：
在诸如用于在基板(诸如玻璃基板或半导体基板等)上形成涂 层的涂布装置或用于使形成在基板上的涂层图案化的蚀刻装置等制 造装置中，设置有调节和固定基板温度的装置，以将吸附并固定在基 体上的基板的温度调节为预定温度(见图1)。
图1是示出根据常规技术的调节和固定基板温度的装置的横截 面图。
如图1所示，根据常规技术的调节和固定基板温度的装置300 包括静电卡盘301和底板302。静电卡盘301包括基体305、静电 电极306以及电阻加热器307。基体305布置在底板302上。基体305 包括用于将基板303放置在上面的基板放置表面305A。例如可以使 用陶瓷作为基体305的材料。
静电电极306为薄膜电极。静电电极306嵌入基体305中，位 于基板放置表面305A附近的位置。静电电极306是在被施加电压时 将基板303固定到基体305 (具体为基板放置表面305A)上的电极。
电阻加热器307嵌入基体305中，位于静电电极306下方的位 置。电阻加热器307由互连图案(未示出)形成。电阻加热器307 在被施加电压时发热，从而通过这种发热来加热基板放置表面305A (换句话说，经由基板放置表面305A加热基板303)。
底板302包括底板主体311和冷却机构312。底板主体311用于 支撑静电卡盘301。例如可以使用Al作为底板主体311的材料。冷却机构312包括管路314、冷却水导入部分315以及冷却水排出部 分316。管路314嵌入底板主体311中。管路314用于使冷却水循环。 流入管路314的冷却水使基体305冷却，从而调节基板放置表面305A 的温度。
冷却水导入部分315设置在底板主体311的下表面一侧。冷却 水导入部分315用于将冷却水引导入管路314中。冷却水排出部分 316设置在底板主体311的下表面一侧。冷却水排出部分316用于将 温度升高的冷却水排放到底板主体311的夕卜部(例如，见 JP-A-2005-26120)。
然而，由于被引导到冷却水导入部分315中的冷却水的温度的 影响，使得底板主体311在位于冷却水导入部分315附近的部分的温 度低于威板主体311在位于其他不同位置的部分的温度。因此，基板 303在位于冷却水导入部分315上方的部分的温度低于基板303在位 于其他不同位置的部分的温度。因此，在根据常规技术的调节和固定 基板温度的装置300中，出现的问题是无法将整个基板303加热到预 定温度。
另外，由于基体305的热量容易传递到底板302上，所以出现 的问题是要花费大量的时间将基板放置表面305A加热到预定温度。
另外，虽然可以考虑通过向电阻加热器307施加高电压来将基 板放置表面305A加热到预定温度，但是在这种情况下，高电流流入 电阻加热器307的电路，从而产生电阻加热器307损坏的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够在短时间内将整个基板加 热到预定温度的调节和固定基板温度的装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种调节和固定基板温度的装
置，包括
静电卡盘，包括基体，其具有用于将基板放置在上面的基板 放置表面；静电电极，其嵌入所述基体中；以及电阻加热器，其嵌入 所述基体中以便加热所述基板，
5底板，包括底板主体，其用于支撑所述静电卡盘；以及冷却 机构，其嵌入所述底板主体中以便使所述基体冷却，以及
隔热部分，其设置在所述底板主体的位于所述冷却机构与所述
静电卡盘之间的部分中。
根据本发明的第二方面，提供了根据第一方面所述的调节和固 定基板温度的装置，其中，
所述冷却机构包括管路，其用于使冷却水从中流动；以及冷 却水导入部分，其用于引导冷却水进入所述管路，并且
所述隔热部分布置成与所述冷却机构相对。
根据本发明的第三方面，提供了根据第一或第二方面所述的调 节和固定基板温度的装置，其中，
所述隔热部分是形成在所述底板主体中的空间。
根据本发明的第四方面，提供了根据第三方面所述的调节和固 定基板温度的装置，其中，
所述空间处于真空状态。
根据本发明的第五方面，提供了根据第三方面所述的调节和固 定基板温度的装置，其中，
将压力被调节为预定压力的惰性气体引导到所述空间中。
根据本发明的第六方面，提供了根据第五方面所述的调节和固 定基板温度的装置，其中， 所述惰性气体为氦气。
根据本发明的第七方面，提供了根据第一至第六方面中任一方 面所述的调节和固定基板温度的装置，还包括
匀热板，其设置在所述静电卡盘与所述底板之间。根据本发明的第八方面，提供了根据第一至第七方面中任一方 面所述的调节和固定基板温度的装置，还包括-
用于加热所述基板的加热器部分，其设置在所述底板主体的位 于所述隔热部分与所述冷却机构之间的部分中。
根据本发明，由于在底板主体的位于冷却机构与静电卡盘之间 的部分中设置有隔热部分，所以可以限制基体与底板主体之间的热量 传递，从而与常规技术相比，可以在更短的时间内将整个基板加热到 预定温度。
根据本发明，与常规技术相比可以，在更短的时间内将整个基 板加热到预定温度。
图1是示出根据常规技术的调节和固定基板温度的装置的横截面图。
图2是示出根据本发明第一实施例的调节和固定基板温度的装 置的横截面图。
图3是示出图2所示的电阻加热器的俯视图。
图4是示出根据本发明第一实施例的第一变型例的调节和固定 基板温度的装置的横截面图。
图5是示出根据本发明第一实施例的第二变型例的调节和固定 基板温度的装置的横截面图。
图6是示出根据本发明第二实施例的调节和固定基板温度的装 置的横截面图。
具体实施例方式
接下来，将参考附图描述本发明的示例性实施例。 (第一实施例)
图2是示出根据本发明第一实施例的调节和固定基板温度的装置的横截面图。
如图2所示，调节和固定基板温度的装置IO包括静电卡盘11、 底板12以及电源14至17。
静电卡盘ll包括基体21、静电电极22、电阻加热器23以及 电极31至38。基体21粘附在底板12上。基体21包括用于将基板 20放置在上面的基板放置表面21A。例如可以使用陶瓷作为基体21 的材料。在使用陶瓷作为基体21的材料的情况下，例如通过烧制多 个层叠的生坯板(未示出)来形成基体21。另外，例如可以使用玻 璃基板或半导体基板(例如，硅基板)作为基板20。
静电电极22为呈薄膜状的电极。静电电极22嵌入基体21中， 位于基板放置表面21A附近的位置。静电电极22与电极31和32连 接。静电电极22经由电极31和32与电源14电连接。静电电极22 通过在被电源14施加电压时所产生的静电力将基板20固定到基板放 置表面21A上。例如可以使用钨或钼作为静电电极22的材料。
图3是示出图2所示的电阻加热器的俯视图。
如图2和图3所示，电阻加热器23由第一电阻加热器41至第 三电阻加热器43组成。第一电阻加热器41至第三电阻加热器43嵌 入基体21中，位于静电电极22下方的位置。第一电阻加热器41至 第三电阻加热器43布置在同一平面上。第一电阻加热器41至第三电 阻加热器43与静电电极22电绝缘。
第一电阻加热器41嵌入基体21的中央部分。第一电阻加热器 41与电极33和34连接。第一电阻加热器41经由电极33和34与电 源15电连接。第一电阻加热器41在被电源15施加电压时发热。第 一电阻加热器41用于对基板放置表面21A的与基板20的中央部分 对应的位置进行加热。
第二电阻加热器42嵌入基体21的外周部分。第二电阻加热器 42与电极35和36连接。第二电阻加热器42经由电极35和36与电 源16电连接。第二电阻加热器42在被电源16施加电压时发热。第 二电阻加热器42用于对基板放置表面21A的与基板20的外周部分 对应的位置进行加热。
8第三电阻加热器43嵌入基体21中，位于第一电阻加热器41与 第二电阻加热器42之间。第三电阻加热器43与电极37和38连接。 第三电阻加热器43经由电极37和38与电源17电连接。第三电阻加 热器43在被电源17施加电压时发热。第三电阻加热器43用于对基 板放置表面21A的与基板20的中央部分和外周部分之间的部分对应 的位置进行加热。
具有上述构造的电阻加热器23用于通过多个电阻加热器(在本 实施例的情况下为第一电阻加热器41至第三电阻加热器43)将基体 21的基板放置表面21A加热到预定温度。电阻加热器23能够将基体 21的基板放置表面21A加热到范围在250'C-30(TC的温度。
另外，虽然图2和图3简单地示出了第一电阻加热器41至第三 电阻加热器43，但是第一电阻加热器41至第三电阻加热器43分别 由互连图案形成。虽然描述了由图2和图3中的三个电阻加热器(第 一电阻加热器41至第三电阻加热器43)组成电阻加热器23的情况， 但是组成电阻加热器23的电阻加热器的数目可以为一个、两个、三 个或更多个。
电极31和32形成为穿过基体21的位于静电电极22下方的部 分。电极31与电源14的正极端子14A电连接。电极32与电源14 的负极端子14B电连接。例如可以使用鸨或钼作为电极31和32的 材料。
电极33和34形成为穿过基体21的位于第一电阻加热器41下 方的部分。电极33与电源15的正极端子15A电连接。电极34与电 源15的负极端子15B电连接。例如可以使用钨或钼作为电极33和 34的材料。
电极35和36形成为穿过基体21的位于第二电阻加热器42下 方的部分。电极35与电源16的正极端子16A电连接。电极36与电 源16的负极端子16B电连接。例如可以使用钨或钼作为电极35和 36的材料。
电极37和38形成为穿过基体21的位于第三电阻加热器43下 方的部分。电极37与电源17的正极端子17A电连接。电极38与电源17的负极端子17B电连接。例如可以使用钨或钼作为电极37和 38的材料。
底板12包括底板主体45、冷却机构46以及隔热部分47。底 板主体45设置在基体21的下表面21B—侧。底板主体45用于支撑 静电卡盘ll。可以使用金属作为底板主体45的材料。例如可以使用 Al作为用作底板主体45的材料的金属。
冷却机构46包括管路51、冷却水导入部分52以及冷却水排 出部分53。管路51嵌入底板主体45中。管路51用于使冷却水循环 (移动)。冷却机构46通过流入管路51的冷却水使基体21冷却， 从而将基板放置表面21A的温度调节为预定温度。
冷却水导入部分52设置在底板主体45的下表面45A —侧。冷 却水导入部分52与管路51连接成能够向管路51供应冷却水的状态。 冷却水导入部分52为用于引导冷却水进入管路51中的导入口。
冷却水排出部分53设置在底板主体45的下表面45A —侧。冷 却水排出部分53是用于将温度升高的冷却水排放到底板主体45外部 的排出口。
隔热部分47嵌入底板主体45中，位于静电卡盘11与冷却机构 46之间的位置。隔热部分47布置成与冷却机构46相对。隔热部分 47为形成在底板主体45内的空间。形成隔热部分47的空间处于真 空状态。隔热部分47的形状例如可以为圆柱形。在这种情况下，隔 热部分47的高度例如可以在2mm-5mm的范围内。
因此，利用上述这种构造可以限制基体21与底板主体45之间 的热量传递，在上述构造中，隔热部分47嵌入底板主体45的位于静 电卡盘11与冷却机构46之间的部分中，并且隔热部分47布置成与 冷却机构46相对。因此，与常规技术相比，可以在更短的时间内将 整个基板20加热到预定温度。
电源14包括正极端子14A和负极端子14B。正极端子14A与电 极31电连接，负极端子14B与电极32电连接。
电源15包括正极端子15A和负极端子15B。正极端子15A与电 极33电连接，负极端子15B与电极34电连接。
10电源16包括正极端子16A和负极端子16B。正极端子16A与电 极35电连接，负极端子16B与电极36电连接。
电源17包括正极端子17A和负极端子17B。正极端子17A与电 极37电连接，负极端子17B与电极38电连接。
根据本实施例的调节和固定基板温度的装置，由于隔热部分47 嵌入底板主体45的位于静电卡盘11与冷却机构46之间的部分中并 与冷却机构46相对，所以可以限制基体21与底板主体45之间的热 量传递。因此，与常规技术相比，可以在更短的时间内将整个基板 20加热到预定温度。
另外，在本实施例中，虽然描述了设置具有一个空间的隔热部 分47的情况，但是隔热部分47可以具有两个或更多个空间。隔热部 分47的形状不限于根据本实施例的隔热部分47的形状。
图4是示出根据本发明第一实施例的第一变型例的调节和固定 基板温度的装置的横截面图。在图4中，对于与根据第一实施例的调 节和固定基板温度的装置10的部件相同的部件，使用相同的附图标 记表示。
如图4所示，除了在根据本实施例的调节和固定基板温度的装 置10的构造中另外设置匀热板61以外，根据本实施例的第一变型例 的调节和固定基板温度的装置60与调节和固定基板温度的装置10 具有相同的构造。
匀热板61布置在静电卡盘11的下表面与底板12的上表面之间。 利用粘合剂将匀热板61粘附到静电卡盘ll和底板12上。匀热板61 为用于使电阻加热器23所加热的整个基板20的温度大致均匀化的部 件。例如可以使用铝作为匀热板61的材料。在使用铝作为匀热板61 的材料的情况下，例如可以将匀热板61的厚度设定为2mm。
因此，利用上述这种构造可以尽可能降低受电阻加热器23加热 的整个基板20的温度的非均匀性，在上述构造中，将匀热板61设置 在其中嵌有静电电极22和电阻加热器23的静电卡盘11与具有隔热 部分47的底板12之间。另外，根据本实施例的第一变型例的调节和 固定基板温度的装置60能够获得与根据本实施例的调节和固定基板温度的装置IO相同的优点。
图5是示出根据本发明第一实施例的第二变型例的调节和固定 基板温度的装置的横截面图。在图5中，对于与根据第一实施例的调
节和固定基板温度的装置io的部件相同的部件，用相同的附图标记 表示。
如图5所示，除了在根据本实施例的调节和固定基板温度的装 置10的构造中另外设置加热器部分66以外，根据本发明第一实施例 的第二变型例的调节和固定基板温度的装置65与调节和固定基板温 度的装置IO具有相同的构造。
加热器部分66嵌入底板主体45的位于隔热部分47与冷却机构 46之间的部分中。加热器部分66用于与电阻加热器23 —起将基板 20加热到预定温度。例如可以使用带护套的加热器作为.加热器部分 66，其中该带护套的加热器包括 一对端子、与该对端子连接的加热 器(例如，镍铬电热丝)以及用于包覆该加热器的金属外管。例如可 以使用铜、不锈钢、钛等作为金属外管的材料。例如可以使用筒式加 热器、板式加热器等其他加热器来代替带护套的加热器。
因此，利用上述这种构造可以将基板放置表面21A加热到范围 大约为45CTC-50(TC的温度(换句话说，可以将基板20加热到范围 为450'C-500'C的温度)，在上述构造中，加热器部分66嵌入底板 主体45的位于隔热部分47与冷却机构46之间的部分中。因此，例 如在将调节和固定基板温度的装置65设置在CVD (化学气相沉积) 装置或PVD (物理气相沉积)装置中的情况下，可以在温度范围大 约为45(TC-50(TC的处理条件下在基板20的整个表面上形成良好的 涂层(例如，钨涂层)。另外，根据本实施例的第二变型例的调节和 固定基板温度的装置65能够获得与根据本实施例的调节和固定基板 温度的装置IO相同的优点。 (第二实施例)
图6是示出根据本发明第二实施例的调节和固定基板温度的装 置的横截面图。
如图6所示，除了用底板81代替设置在根据第一实施例的调节和固定基板温度的装置10中的底板12并且还另外设置惰性气体供应
管路82和惰性气体供应装置83以外，根据第二实施例的调节和固定 基板温度的装置80与调节和固定基板温度的装置10具有相同的构 造。
除了在底板12的构造(见图2)中进一步设置有惰性气体供应 管路85以外，底板81与底板12具有相同的构造。
惰性气体供应管路85嵌入底板主体45中。惰性气体供应管路 85的一个端部与隔热部分47连接，另一个端部与设置在底板81外 部的惰性气体供应管路82连接。惰性气体供应管路85是用于将惰性 气体经由惰性气体供应管路82供应到隔热部分47 (空间)的管路， 其中该惰性气体由惰性气体供应装置83供应并且其压力是经过调节 的。
惰性气体供应管路82布置在底板81的外部。惰性气体供应管 路82的一个端部与惰性气体供应管路85连接，另一个端部与惰性气 体供应装置83连接。惰性气体供应管路82是用于将惰性气体转送到 惰性气体供应管路85中的管路，其中该惰性气体由惰性气体供应装 置83供应并且其压力是经过调节的。
惰性气体供应装置83布置在底板81的外部，并且与惰性气体 供应管路82连接。惰性气体供应装置83是用于将惰性气体经由惰性 气体供应管路82和85供应到隔热部分47的装置，其中该惰性气体 的压力被调节为预定压力。例如可以使用氦气或氩气作为由惰性气体 供应装置83供应的惰性气体。
因此，利用上述这种构造可以在短时间内有效地将基体21 (具 体为基板放置表面21A)加热到预定温度，在上述构造中，例如使用 氦气作为惰性气体并且将压力被调节为低压(例如，范围为 10Pa-100Pa的预定压力)的氦气供应到隔热部分47。另外，例如， 利用如下构造可以在短时间内有效地将基体21 (具体为基板放置表 面21A)加热到预定温度，即将压力被调节为高压(例如，范围为 10,000Pa-100，000Pa的预定压力)的氦气供应到隔热部分47并且使 冷却水流入冷却机构46。
13根据本实施例的调节和固定基板温度的装置，由于将压力被调
节为低压(例如，范围为10Pa-100Pa的预定压力)的氦气供应到隔 热部分47,所以可以在短时间内有效地将基体21 (具体为基板放置 表面21A)加热到预定温度。因此，与常规技术相比，可以在更短的 时间内将整个基板20加热到预定温度。
另外，在根据本实施例的调节和固定基板温度的装置80中，可 以在静电卡盘11与底板81之间设置如图4所示的匀热板61。此外， 还可以在底板主体45的位于冷却机构46与隔热部分47之间的部分 中设置如图5所示的加热器部分66。此外，匀热板61与加热器部分 66可以相互组合。
虽然已经详细描述了本发明的示例性实施例，但是本发明不限 于这些具体实施例，而是可以在不脱离权利要求书所限定的本发明范 围的情况下，进行各种修改和变型。
本发明可适用于设置有静电卡盘的调节和固定基板温度的装 置，其中该静电卡盘具有基体和嵌入该基体以便加热基板的电阻加热 器。
权利要求
1. 一种调节和固定基板温度的装置，包括静电卡盘，包括基体，其具有用于将基板放置在上面的基板放置表面；静电电极，其嵌入所述基体中；以及电阻加热器，其嵌入所述基体中以便加热所述基板，底板，包括底板主体，其用于支撑所述静电卡盘；以及冷却机构，其嵌入所述底板主体中以便使所述基体冷却，以及隔热部分，其设置在所述底板主体的位于所述冷却机构与所述静电卡盘之间的部分中。
2. 根据权利要求1所述的调节和固定基板温度的装置，其中，所述冷却机构包括管路，其用于使冷却水从中流动；以及冷却水导入部分，其用于引导冷却水进入所述管路，并且所述隔热部分布置成与所述冷却机构相对。
3. 根据权利要求1所述的调节和固定基板温度的装置，其中，所述隔热部分是形成在所述底板主体中的空间。
4. 根据权利要求3所述的调节和固定基板温度的装置，其中，所述空间处于真空状态。
5. 根据权利要求3所述的调节和固定基板温度的装置，其中，将压力被调节为预定压力的惰性气体引导到所述空间中。
6. 根据权利要求5所述的调节和固定基板温度的装置，其中，所述惰性气体为氦气。
7. 根据权利要求1所述的调节和固定基板温度的装置，还包括:匀热板，其设置在所述静电卡盘与所述底板之间。
8.根据权利要求1所述的调节和固定基板温度的装置，还包括用于加热所述基板的加热器部分，其设置在所述底板主体的位于所述隔热部分与所述冷却机构之间的部分中。
全文摘要
本发明涉及一种调节和固定基板温度的装置(10)，包括静电卡盘(11)，其设置有基体(21)、嵌入所述基体(21)中的静电电极(22)以及嵌入所述基体(21)中以便加热所述基板(20)的电阻加热器(23)，所述基体(21)具有用于将基板(20)放置在上面的基板放置表面(21A)；以及底板(12)，其设置有用于冷却所述静电卡盘(11)的冷却机构(46)并且支撑所述静电卡盘(11)，其中在底板主体(45)的位于所述冷却机构(46)与所述静电卡盘(11)之间的部分中设置有隔热部分(47)。
文档编号H01L21/00GK101465285SQ20081018647
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者儿山智昭, 玉川晃树, 米仓宽 申请人:新光电气工业株式会社