专利名称：静电夹盘和包含所述静电夹盘用于处理衬底的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理衬底的设备，且更特定来说，涉及静电夹盘和包含所述静 电夹盘用于处理衬底的设备。
背景技术：
一般来说，半导体装置或平板显示器装置的制造工艺包含各种步骤。举例来说，存 在用于在衬底上沉积薄膜的薄膜沉积步骤，用于形成暴露或覆盖薄膜的所需部分的感光 材料图案并使用所述感光材料图案蚀刻所述薄膜以形成所需薄图案的蚀刻步骤，用于将 离子注入所需部分和衬底上的离子注射步骤，用于从衬底移除杂质的清洁步骤以及用于 检测衬底上薄图案的缺陷的检测步骤。作为衬底的晶片用于半导体装置。在最佳条件下 在腔室中处理上述步骤。
在半导体装置的制造工艺中，广泛使用用于处理衬底的设备，其中离开成为等离子 体状态的反应气体用于在衬底上形成或蚀刻薄膜。用于处理衬底的设备包含具有反应空 间的腔室、使用反应气体形成等离子体的等离子体电极、支撑衬底的静电夹盘等等。静 电夹盘使用静电力将衬底固定在其上，并使用其中的加热器将衬底加热为处理温度。
图1是用于处理衬底的包含根据现有技术的静电夹盘的设备的示意横截面图，且图 2是根据现有技术的静电夹盘的横截面图。图3是根据现有技术的静电夹盘中的加热器 的平面图。
图1和2中，设备10包含具有反应腔室的腔室12、设置在腔室12中的静电夹盘 16、在静电夹盘16上的气体分配板18、将反应气体提供到气体分配板18中的气体提供 管20，以及通过其排出腔室12中的反应气体和颗粒的排出管22。腔室12的反应空间 相对于外部是气密的。衬底14设置在静电夹盘16上。反应气体从气体分配板18喷射 到静电夹盘16上的衬底14上。
静电夹盘16包含基于铝的材料的主体24、与主体24组合且设置在主体24上的绝 缘板26、直流电极28以及在直流电极28下的加热器30。直流电极28和加热器30设 置在绝缘板26中。绝缘板26由基于陶瓷的材料形成。主体24包含中心部分24a和边缘部分24b,边缘部分24b具有小于中心部分24a的厚度,使得主体24具有台阶状差异。 主体24的边缘部分24b与杯形环34组合。杯形环34由基于陶瓷的材料形成。等离子 体区由于杯形环34而扩展到衬底14的外部区域中，使得均匀的等离子体沉积到衬底14 上。加热器30包含外部加热器42和内部加热器44。
衬底14设置在静电夹盘16的绝缘板26上。基于钨的材料的直流电极28连接到直 流电源36,使得产生静电力。衬底14通过静电力稳定地固定在静电夹盘16上。射频(RF) 电源38连接到静电夹盘16的主体24,且腔室12连接到接地。由此，静电夹盘16的主 体24与腔室12电绝缘。用于匹配阻抗以提供最大功率的匹配器40设置在RF电源38 与静电夹盘16的主体24之间。
参看图3，具有线圈形状的加热器30设置在静电夹盘16中。内部加热器44设置在 外部加热器42内。当薄膜沉积到衬底14上或蚀刻衬底14上的薄膜时，衬底14由加热 器30加热到处理温度。
包含上述静电夹盘16的设备10如下驱动。首先，通过门(未图示)将衬底14传 送到腔室12内并设置在静电夹盘16的绝缘板26上。接着，通过直流电极28产生的静 电力将衬底14稳定地固定在绝缘板26上。排出腔室12的反应空间中的气体，使得腔 室12的反应空间具有真空状态。通过气体分配板18将反应气体喷射在衬底14上，且 同时通过RF电源40将RF功率施加于静电夹盘16中。通过施加于静电夹盘16中的 RF功率，RF电场产生于静电夹盘16与腔室12之间。通过RF电场加速的电子与中性 气体碰撞，使得产生包含离子和游离基的等离子体。由此，薄膜沉积到衬底14上或蚀 刻衬底14上的薄膜。
如上提到，通过静电夹盘16的主体24中的加热器30将衬底14加热到处理温度。 独立地驱动外部加热器42与内部加热器44，使得可独立控制静电夹盘16的中心部分中 的温度和静电夹盘16的边缘部分中的温度。然而，由于加热器30靠近绝缘板26的顶 部表面，且绝缘板26的陶瓷材料具有相对低的热传导性，因此难以均匀地控制绝缘板 26的顶部表面上的温度。因此，静电夹盘16在静电夹盘16的顶部表面处具有温度偏差。 另外，加热器30的线圈图案引起温度偏差。由于温度偏差引起对薄膜在衬底14上的沉 积过程或衬底14上薄膜的蚀刻过程的不良影响，因此产物由于温度偏差而具有劣化的 质量。
发明内容
因此，本发明是针对一种静电夹盘和用于处理衬底的包含所述静电夹盘的设备，其
5实质上排除了由于现有技术的限制和缺点而带来的一个或一个以上问题。
本发明的目的是提供一种能够均匀地加热衬底的静电夹盘和用于处理衬底的包含 所述静电夹盘的设备。
本发明的额外特征和优点将在随后的描述内容中陈述，且将从描述中部分地明白， 或可通过实践本发明而了解其。通过书面描述及其权利要求书中特定指出的结构以及附 图，将实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点且根据本发明的目的，如所实施和广义上描述， 一种用于 处理衬底的设备的静电夹盘包含主体；绝缘板，其附接到所述主体的顶部表面上，其 中所述衬底设置在所述绝缘板上；电极，其在所述绝缘板中；温度控制单元，其包含在 所述电极下和所述绝缘板中的加热单元和冷却单元；以及热传导单元，其设置在所述电 极与所述温度控制单元之间。
在另一方面中， 一种用于处理衬底的设备包含腔室，其具有反应空间；静电夹盘， 其上设置有所述衬底，所述静电夹盘定位在所述反应空间中，所述静电夹盘包括主体； 绝缘板，其附接到所述主体的顶部表面上，其中所述衬底设置在所述绝缘板上；电极， 其在所述绝缘板中；温度控制单元，其包含在所述电极下和所述绝缘板中的加热单元和 冷却单元；以及热传导单元，其设置在所述电极与所述温度控制单元之间；以及气体分 配板，其在所述静电夹盘上方。
应了解，上述一般描述和以下具体实施方式
是示范性和解释性的，且旨在提供对所 主张权利的本发明的进一步解释。
包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中且构成本说明书的 一部分，
本发明的实施例且连同描述一起用以解释本发明的原理。图中-图1是用于处理衬底的包含根据现有技术的静电夹盘的设备的示意横截面图。 图2是根据现有技术的静电夹盘的横截面图。 图3是根据现有技术的静电夹盘中的加热器的平面图。 图4是用于处理衬底的包含根据本发明的静电夹盘的设备的示意横截面图。 图5是根据本发明的静电夹盘的横截面图。 图6是根据本发明的静电夹盘的分解透视图。
具体实施例方式
现详细参考优选实施例，附图中说明其实例。
6图4是用于处理衬底的包含根据本发明的静电夹盘的设备的示意横截面图，且图5 是根据本发明的静电夹盘的横截面图。图6是根据本发明的静电夹盘的分解透视图。
图4到图6中，设备110包含具有反应腔室的腔室112、设置在腔室112中的静电 夹盘116、在静电夹盘116上的气体分配板118、将反应气体提供到气体分配板118中的 气体提供管120，以及通过其排出腔室112中的反应气体和微粒的排出管122。
静电夹盘116包含基于铝的材料的主体124、与主体124组合且设置在主体124上 的绝缘板126、直流电极128、在直流电极128下的加热器130以及设置在直流电极128 与加热器130之间的热传导板150。直流电极128、加热器130和热传导板150设置在 绝缘板126中。绝缘板126由基于陶瓷的材料形成，且附接到主体124的顶部表面上。 主体124包含中心部分124a和边缘部分124b,边缘部分124b具有小于中心部分124a 的厚度，使得主体124具有台阶状差异。主体124的边缘部分124b与杯形环134组合。 杯形环134由基于陶瓷的材料形成。等离子体区由于杯形环134而扩展到衬底114的外 部区域中，使得均匀的等离子体沉积到衬底114上。作为加热器130的替代，可形成使 加热衬底114的加热材料流过的第一路径(未图示)。可进一步形成使冷却衬底114的 制冷材料通过的第二路径(未图示)。加热器130以及第一路径和第二路径中的一者可 称为温度控制单元。
衬底114设置在静电夹盘116的绝缘板126上。基于钨的材料的直流电极128连接 到直流电源136,使得产生静电力。衬底114通过静电力稳定地固定在静电夹盘116上。 射频(RF)电源138连接到静电夹盘116的主体124,且腔室112连接到接地。由此， 静电夹盘116的主体124与腔室112电绝缘。用于匹配阻抗以提供最大功率的匹配器140 设置在RF电源138与静电夹盘116的主体124之间。
参看图7，具有线圈形状的加热器130设置在静电夹盘116中。加热器130包含外 部加热器142和内部加热器144。即，内部加热器144设置在外部加热器142内。当将 薄膜沉积到衬底114上或蚀刻衬底114上的薄膜时，衬底114由加热器130加热到处理 温度。
由于绝缘板126由具有相对低的热传导性的基于陶瓷的材料形成，且外部加热器 142和内部加热器144中的每一者具有线圈形状，因此在绝缘板126的顶部表面中可能 存在温度偏差。温度偏差可产生于线圈之间。然而在本发明中，为了均匀地扩散来自外 部加热器142和内部加热器144的热量，将热传导板150设置在外部加热器142和内部 加热器144中的每一者与直流电极128之间。热传导板150包含具有高热传导性和低热 膨胀率的材料。热传导板150的材料可包含金属材料或金属合金。举例来说，热传导板150的材料包含铝、钨、镍、铝合金、钨合金和镍合金中的一者。
热传导板150是具有大约0,01 mm到大约0.5 nun厚度的薄板。热传导板150与直 流电极128间隔开大约0.5 mm的距离。热传导板150完全覆盖有绝缘板126的基于陶 瓷的材料，使得热传导板150与直流电极128电绝缘。热传导板150具有板形状以改善 热传导性质。然而，热传导板150可依据要求而具有网形状。衬底114通过热传导板150 而均匀或快速地加热或冷却。
包含上述静电夹盘116的设备110如下驱动。首先，通过门(未图示)将衬底114 传送到腔室112内并设置在静电夹盘116的绝缘板126上。接着，通过直流电极128产 生的静电力将衬底114稳定地固定在绝缘板126上。排出腔室112的反应空间中的气体， 使得腔室112的反应空间具有真空状态。通过气体分配板118将反应气体喷射在衬底114 上，且同时通过RF电源140将RF功率施加于静电夹盘116中。通过施加于静电夹盘 116中的RF功率，RF电场产生于静电夹盘116与腔室112之间。通过RF电场加速的 电子与中性气体碰撞，使得产生包含离子和游离基的等离子体。由此，薄膜沉积到衬底 114上或蚀刻衬底114上的薄膜。
如上文提及，通过静电夹盘116的主体124中的加热器130将衬底114加热到处理 温度。独立地驱动外部加热器142与内部加热器144,使得可独立地控制静电夹盘116 的中心部分中的温度和静电夹盘116的边缘部分中的温度。来自加热器130的热量由于 邻近于加热器130的热传导板150而均匀地扩散，使得绝缘板126上的衬底114被均匀 地加热。由此，在薄膜沉积过程和薄膜蚀刻过程中存在改进的性质，使得生产具有改进 的质量。
所属领域的技术人员将明白，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可对具有髙气 体传导率的设备做出各种修改和变化。因此，希望本发明涵盖对本发明的修改和变化， 只要其属于所附权利要求书及其等效物的范围内。
权利要求
1. 一种用于处理衬底的设备的静电夹盘，其包括主体；绝缘板，其附接到所述主体的顶部表面上，其中所述衬底设置在所述绝缘板上；电极，其在所述绝缘板中；温度控制单元，其包含所述电极下和所述绝缘板中的加热单元和冷却单元；以及热传导单元，其设置在所述电极与所述温度控制单元之间。
2. 根据权利要求1所述的静电夹盘，其中所述热传导单元由金属材料或金属合金形 成。
3. 根据权利要求l所述的静电夹盘，其中所述热传导单元由铝、钨、镍、铝合金、钩 合金和镍合金中的一者形成。
4. 根据权利要求1所述的静电夹盘，其中所述热传导单元具有大约0.01 mm到大约 0.05 mm的厚度。
5. 根据权利要求l所述的静电夹盘，其中所述热传导单元与所述电极间隔开大约0.5 mm的距离。
6. 根据权利要求1所述的静电夹盘，其中所述加热单元包含加热器，且所述冷却单元 包含所述绝缘板中的路径，且其中制冷材料流过所述路径。
7. 根据权利要求1所述的静电夹盘，其中所述主体由基于铝的材料形成且所述绝缘板 由基于陶瓷的材料形成。
8. 根据权利要求l所述的静电夹盘，其中所述热传导单元与所述电极电绝缘。
9. 根据权利要求1所述的静电夹盘，其中所述热传导单元具有板形状和网形状中的一 者。
10. —种用于处理衬底的设备，其包括腔室，其具有反应空间；静电夹盘，其上设置有所述衬底，所述静电夹盘定位在所述反应空间中，所述静 电夹盘包括 主体；绝缘板，其附接到所述主体的顶部表面上，其中所述衬底设置在所述绝缘板上; 电极，其在所述绝缘板中；温度控制单元，其包含所述电极下和所述绝缘板中的加热单元和冷却单元；以及热传导单元，其设置在所述电极与所述温度控制单元之间；以及 气体分配板，其在所述静电夹盘上方。
11. 根据权利要求10所述的设备，其中所述热传导单元由金属材料或金属合金形成。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中所述热传导单元由铝、钩、镍、铝合金、钩合 金和镍合金中的一者形成。
13. 根据权利要求10所述的设备，其中所述热传导单元具有大约0.01 nun到大约0.05 mm的厚度。
14. 根据权利要求10所述的设备，其中所述热传导单元与所述电极间隔开大约0.5 mm 的距离。
15. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述加热单元包含加热器，且所述冷却单元包 含所述绝缘板中的路径，且其中制冷材料流过所述路径。
16. 根据权利要求10所述的设备，其中所述主体由基于铝的材料形成且所述绝缘板由 基于陶瓷的材料形成。
17. 根据权利要求10所述的设备，其中所述热传导单元与所述电极电绝缘。
18. 根据权利要求10所述的设备，其中所述热传导单元具有板形状和网形状中的一者。
全文摘要
本发明涉及一种静电夹盘和包含所述静电夹盘用于处理衬底的设备。揭示一种用于处理衬底的设备的静电夹盘，其包含主体；绝缘板，其附接到所述主体的顶部表面上，其中所述衬底设置在所述绝缘板上；电极，其在所述绝缘板中；温度控制单元，其包含所述电极下和所述绝缘板中的加热单元和冷却单元；以及热传导单元，其设置在所述电极与所述温度控制单元之间。本发明的目的是提供一种能够均匀地加热衬底的静电夹盘和用于处理衬底的包含所述静电夹盘的设备。
文档编号H01L21/67GK101471277SQ20081017168
公开日2009年7月1日 申请日期2008年10月23日 优先权日2007年12月27日
发明者南昌吉 申请人:周星工程股份有限公司