一種靜電卡盤及等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種靜電卡盤及等離子體處理裝置，該靜電卡盤用于等離子體處理裝置中固定待加工件，其包括：第一絕緣層，用于承載所述待加工件；電極，位于所述第一絕緣層之中，用于連接一可控直流電源以產(chǎn)生靜電力吸附待加工件；第二絕緣層，位于所述第一絕緣層的下方；加熱器，設(shè)置于所述第二絕緣層內(nèi)，所述加熱器產(chǎn)生的熱量能夠通過(guò)所述第二絕緣層傳遞至所述第一絕緣層來(lái)加熱所述待加工件；基體，位于所述第二絕緣層的下方，用于支撐所述第一絕緣層以及第二絕緣層；其中，所述電極的厚度至少大于0.1mm，使所述第二絕緣層向所述第一絕緣層傳遞的熱量均勻地散布至待加工件。
【專利說(shuō)明】一種靜電卡盤及等離子體處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制程設(shè)備，尤其是對(duì)所負(fù)載待加工件實(shí)施等離子體處理的等離子體處理裝置，具體地，涉及用于固定被實(shí)施等離子體處理的待加工件的靜電卡盤以及具有該靜電卡盤的等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體設(shè)備的制造過(guò)程中，例如蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理過(guò)程中，通常會(huì)利用等離子體對(duì)待加工件(晶片)進(jìn)行處理。一般地，對(duì)于等離子體處理裝置來(lái)說(shuō)，作為生成等離子體的方式，大體上可分為利用電暈(glow)放電或者高頻放電，和利用微波等方式。
[0003]例如，在高頻放電方式的等離子體處理裝置中，待加工件被置于靜電卡盤之上，所述靜電卡盤通過(guò)靜電力來(lái)固定所述待加工件。在對(duì)待加工件進(jìn)行等離子化處理的過(guò)程中，靜電卡盤需要在縱向上向待加工件傳遞熱量，為此目前的等離子體加工處理過(guò)程中會(huì)在陶瓷材料的第一絕緣層的下方添加第二絕緣層，在第二絕緣層中設(shè)置加熱絲等進(jìn)行加熱。而在第二絕緣層進(jìn)行加熱的同時(shí)，靜電卡盤對(duì)于傳熱的均勻性也有著很高的要求，如何使第一絕緣層下方的第二絕緣層對(duì)其上方的靜電卡盤的第一絕緣層均勻加熱成一個(gè)需要解決的問(wèn)題。
[0004]所以，需要一個(gè)技術(shù)方案解決所述靜電卡盤縱向傳遞熱能的均勻性的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種靜電卡盤及等離子體處理裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種靜電卡盤，用于等離子體處理裝置中固定待加工件，其包括:第一絕緣層，用于承載所述待加工件；電極，位于所述第一絕緣層之中，用于連接一可控直流電源以產(chǎn)生靜電力吸附待加工件；第二絕緣層，位于所述第一絕緣層的下方；加熱器，設(shè)置于所述第二絕緣層內(nèi)，所述加熱器產(chǎn)生的熱量能夠通過(guò)所述第二絕緣層傳遞至所述第一絕緣層來(lái)加熱所述待加工件；基體，位于所述第二絕緣層的下方，用于支撐所述第一絕緣層以及第二絕緣層；其特征在于，所述電極的厚度至少大于0.1mm，使所述第二絕緣層向所述第一絕緣層傳遞的熱量均勻地散布至待加工件。
[0007]優(yōu)選地，所述電極的厚度為I?2mm。
[0008]優(yōu)選地，所述電極由鎢材料制成。
[0009]優(yōu)選地，其還包括:隔離粘結(jié)層，所述隔離粘結(jié)層由伸縮性材料制成，其設(shè)置于所述第一絕緣層與所述第二絕緣層之間，用于適應(yīng)所述第一絕緣層與所述第二絕緣層之間不同幅度的熱膨脹。
[0010]優(yōu)選地，所述隔離粘結(jié)層由硅膠制成，且厚度小于0.3mm。
[0011]優(yōu)選地，所述加熱器由一根或多根加熱絲組成，所述一根或多根電加熱絲均勻布
置于所述第二絕緣層中。[0012]優(yōu)選地，所述加熱器為一塊加熱板，其嵌于所述第二絕緣層中。
[0013]優(yōu)選地，所述第二絕緣層由氧化鋁材料制成，防止所述加熱器中的交流電流流向所述基體。
[0014]優(yōu)選地，所述第一絕緣層由陶瓷材料制成。
[0015]優(yōu)選地，所述基體包括至少一個(gè)冷卻液流道，用于注入冷卻液對(duì)所述靜電卡盤進(jìn)行冷卻。
[0016]優(yōu)選地，所述冷卻液流道還連接一冷卻裝置，所述冷卻裝置向所述冷卻液流道提供冷卻液，以降低所述基體的溫度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種等離子體處理裝置，用于對(duì)放置于其中的待加工件進(jìn)行，其包括:對(duì)待加工件進(jìn)行等離子體處理工藝的反應(yīng)腔室；其特征在于，還包括:所述靜電卡盤，置于所述反應(yīng)腔室內(nèi)部，用于夾持待加工件。
[0018]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明通過(guò)加厚了第一絕緣層中原來(lái)起到釋放靜電力吸附上方的待加工件的電極，使第一絕緣層中的電極在同樣起到吸附作用的同時(shí)，由于電極厚度增厚，增加了熱量透過(guò)電極傳遞到待加工件的時(shí)間，使整個(gè)電極的溫度更為均勻后對(duì)待加工件進(jìn)行加熱。
[0020]其次，電極采用導(dǎo)熱性能較好的鎢材料制成，其從第二絕緣層吸收到的熱量能夠快速地散布至整個(gè)電極，因此對(duì)待加工件的加熱也更為均勻，保證了等離子體處理工藝的工藝效果。
[0021]此外，該靜電卡盤還設(shè)置了由伸縮性材料制成的隔離粘結(jié)層，以適應(yīng)靜電卡盤各部分不同幅度的熱膨脹，從而減少了因靜電卡盤熱膨脹而對(duì)其本身產(chǎn)生的損傷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的靜電卡盤的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的靜電卡盤的電極的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的靜電卡盤的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步地說(shuō)明:
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的靜電卡盤的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的靜電卡盤的電極5的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1和圖2所示的第一實(shí)施例中，靜電卡盤用于等離子體處理裝置中夾持待加工件，其包括用于承載待加工件的第一絕緣層1、位于第一絕緣層I之中的電極2、位于第一絕緣層I下方的第二絕緣層3、設(shè)置于第二絕緣層中的加熱器4、用于支撐第一絕緣層I和第二絕緣層3的基體5。
[0028]更具體地，第一絕緣層I用于承載待加工件，第一絕緣層I位于第二絕緣層3的上方，第一絕緣層I的下表面與第二絕緣層3的上表面相貼。優(yōu)選地，第一絕緣層I由陶瓷材料制成，且第一絕緣層I的橫截面為圓形。
[0029]電極2位于第一絕緣層之中，其用于連接一可控直流電源7以產(chǎn)生靜電力吸附待加工件。更具體地，電極2嵌入第一絕緣層I之中，其中，電極2可以為由鎢材料制成的圓盤形，其設(shè)置于第一絕緣層I之中，且電極2的橫截面面積小于第一絕緣層I的橫截面面積，電極2所產(chǎn)生的靜電力均勻地分布于整個(gè)第一絕緣層I。
[0030]更為具體地，電極2的厚度至少大于0.1mm0優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，由于電極2的厚度為I?2_，可使整個(gè)電極的溫度更為均勻后向待加工件進(jìn)行加熱，因此對(duì)待加工件的加熱也更為均勻。并且電極2采用鎢材料，其導(dǎo)熱性能較好，配合電極2的厚度能夠?qū)⑽盏降臒崃靠焖俚厣⒉贾琳麄€(gè)電極2。使電極2在產(chǎn)生靜電力吸附待加工件的同時(shí)能夠?qū)⒌诙^緣層3向第一絕緣層I傳遞的熱量均勻地散布至待加工件。
[0031]進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不同變化例中，電極2的厚度可以根據(jù)實(shí)際的需要(如反應(yīng)腔室的尺寸等)進(jìn)行更換與調(diào)整，以滿足加工工藝中各種不同的工作要求。
[0032]第二絕緣層3位于第一絕緣層I和基體5之間，第二絕緣層3的上表面與第一絕緣層I的下表面相貼，第二絕緣層3的下表面與基體5的上表面相貼。第二絕緣層3內(nèi)部還包括一加熱器4，加熱器4產(chǎn)生的熱量能夠通過(guò)第二絕緣層3傳遞至第一絕緣層I來(lái)加熱待加工件。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，第二絕緣層3的橫截面為圓形，其橫截面面積與第一絕緣層I相一致。第二絕緣層3可以由氧化鋁材料制成，第二絕緣層3起電絕緣的作用，以防止加熱器4中的交流電流向基體I。
[0033]進(jìn)一步地，加熱器4嵌入第二絕緣層3之中，其連接一交流電源6，通過(guò)電加熱使加熱器4釋放熱量。更具體地，在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，加熱器4為一根加熱絲，加熱絲呈螺旋形均勻布置于第二絕緣層3之中，對(duì)外釋放熱量。而在一個(gè)變化例中，加熱絲也可以由多根加熱絲組成，多根加熱絲呈多個(gè)等間距的同心圓，分布于第二絕緣層3之中。更進(jìn)一步地，在另一個(gè)變化例中，加熱器4也可以是一塊加熱板，加熱板的形狀尺寸與第二絕緣層3相適應(yīng)，其嵌入第二絕緣層3中縱向?qū)Φ诙^緣層3傳遞熱量。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，這些變化例均可以結(jié)合圖1所示實(shí)施例予以實(shí)現(xiàn)，其并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，此處不予贅述。
[0034]基體5位于第二絕緣層3的下方，用于支撐第一絕緣層I以及第二絕緣層3。具體地，基體5優(yōu)選地由鋁制成，其橫截面呈圓形。更具體地，基體5包括至少一個(gè)冷卻液流道51，冷卻液流道51用于注入冷卻液對(duì)靜電卡盤進(jìn)行冷卻。冷卻液流道51設(shè)置于基體I的內(nèi)部，其還連接一冷卻裝置，冷卻裝置向冷卻液流道51提供冷卻液，冷卻液流道51則容納冷卻介質(zhì)，以降低基體5的溫度。
[0035]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的靜電卡盤的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，在圖3所示第二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例不同之處在于:第一絕緣層4與第二絕緣層2之間還設(shè)有一隔離粘結(jié)層8。隔離粘結(jié)層8由伸縮性材料制成，優(yōu)選地，由硅膠制成，其厚度小于
0.3mm。隔離粘結(jié)層8用于適應(yīng)第一絕緣層I與第二絕緣層3之間不同幅度的熱膨脹，并且還起到粘結(jié)第一絕緣層I與第二粘結(jié)層3的作用。
[0036]本發(fā)明的靜電卡盤可以應(yīng)用于用于對(duì)待加工件進(jìn)行等離子體處理工藝的等離子體處理裝置，等離子體處理裝置包括一反應(yīng)腔室和本發(fā)明第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的靜電卡盤。等離子體處理工藝在反應(yīng)腔室中進(jìn)行，待加工件被吸附于靜電卡盤之上，一起置于反應(yīng)腔室中。
[0037]等離子體處理裝置通過(guò)使靜電卡盤的第一絕緣層中的電極的厚度增加，從而令電極在起到釋放靜電力的同時(shí)能對(duì)待加工件進(jìn)行均勻地加熱，從而等離子體處理工藝效果得到了提高。
[0038]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電卡盤，用于等離子體處理裝置中固定待加工件，該靜電卡盤包括: 第一絕緣層，用于承載所述待加工件； 電極，位于所述第一絕緣層之中，用于連接一可控直流電源以產(chǎn)生靜電力吸附待加工件； 第二絕緣層，位于所述第一絕緣層的下方； 加熱器，設(shè)置于所述第二絕緣層內(nèi)，所述加熱器產(chǎn)生的熱量能夠通過(guò)所述第二絕緣層傳遞至所述第一絕緣層來(lái)加熱所述待加工件； 基體，位于所述第二絕緣層的下方，用于支撐所述第一絕緣層以及第二絕緣層； 其特征在于，所述電極的厚度至少大于0.1mm,使所述第二絕緣層向所述第一絕緣層傳遞的熱量均勻地散布至該待加工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述電極的厚度為I?2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電卡盤，其特征在于，所述電極由鎢材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，其還包括: 隔離粘結(jié)層，所述隔離粘結(jié)層由伸縮性材料制成，其設(shè)置于所述第一絕緣層與所述第二絕緣層之間，用于適應(yīng)所述第一絕緣層與所述第二絕緣層之間不同幅度的熱膨脹。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電卡盤，其特征在于，所述隔離粘結(jié)層由硅膠制成，且厚度小于0.3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述加熱器由一根或多根加熱絲組成，所述一根或多根電加熱絲均勻布置于所述第二絕緣層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述加熱器為一塊加熱板，其嵌于所述第二絕緣層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述第二絕緣層由氧化鋁材料制成，防止所述加熱器中的交流電流流向所述基體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述第一絕緣層由陶瓷材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電卡盤，其特征在于，所述基體包括至少一個(gè)冷卻液流道，用于注入冷卻液對(duì)所述靜電卡盤進(jìn)行冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電卡盤，其特征在于，所述冷卻液流道還連接一冷卻裝置，所述冷卻裝置向所述冷卻液流道提供冷卻液，以降低所述基體的溫度。
12.—種等離子體處理裝置，用于對(duì)放置于其中的待加工件進(jìn)行，其包括: 對(duì)待加工件進(jìn)行等離子體處理工藝的反應(yīng)腔室； 其特征在于，還包括: 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤，置于所述反應(yīng)腔室內(nèi)部，用于夾持待加工件。
【文檔編號(hào)】H01J37/20GK103681185SQ201210316678
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】左濤濤, 張亦濤, 吳狄, 周寧 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司