等離子體處理裝置及其靜電卡盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理裝置內(nèi)的靜電卡盤技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在等離子體處理工藝過程中，常采用靜電卡盤(Electro Static Chuck,簡稱ESC)來固定、支撐及傳送基片(Wafer)等待加工件。靜電卡盤設(shè)置于反應(yīng)腔室中，其采用靜電引力的方式，而非機(jī)械方式來固定基片，可減少對基片產(chǎn)生的機(jī)械損失，并且使靜電卡盤與基片完全接觸，有利于熱傳導(dǎo)。反應(yīng)過程中，向反應(yīng)腔室通入反應(yīng)氣體，并對反應(yīng)腔施加射頻功率，通常射頻功率施加到靜電卡盤下方的導(dǎo)體基座上，射頻功率主要包括射頻源功率和射頻偏置功率，射頻源功率和射頻偏置功率共同作用，將反應(yīng)氣體電離生成等離子體，等離子體與基片進(jìn)行等離子體反應(yīng)，完成對基片的工藝處理。
[0003]靜電卡盤在固定支撐基片進(jìn)行等離子體刻蝕的同時(shí)還對基片進(jìn)行加熱，使其達(dá)到目標(biāo)溫度，確保等離子體與基片反應(yīng)的效率。為此，需要在靜電卡盤內(nèi)部設(shè)置加熱裝置，如加熱絲，通過對加熱絲供電，實(shí)現(xiàn)加熱絲對靜電卡盤的加熱?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于靜電卡盤的面積較大，在靜電卡盤快速升溫的同時(shí)，很難保證靜電卡盤各區(qū)域溫度的均一性，不同區(qū)域的溫度會有較明顯的差異甚至形成冷區(qū)和熱區(qū)，導(dǎo)致靜電卡盤對基片的加熱不均勻，這將對等離子體刻蝕的工藝效果帶來不良的影響。現(xiàn)有技術(shù)為了解決靜電卡盤加熱不均勻的技術(shù)問題，可以將加熱裝置分區(qū)控制，但在有些等離子體處理裝置中，只將加熱裝置分區(qū)控制并不能完全解決靜電卡盤溫度分布不均勻的問題。同時(shí)，由于制造工藝的影響，加熱裝置的加熱絲很難做到完全平直，如果加熱絲的表面不夠平坦可能導(dǎo)致熱量在靜電卡盤上傳遞的速度不同，造成靜電卡盤表面溫度分布不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種等離子體處理裝置，包括一真空反應(yīng)腔，所述真空反應(yīng)腔下方設(shè)置一支撐基片的靜電卡盤，所述靜電卡盤下方設(shè)置一基座，所述靜電卡盤包括內(nèi)部設(shè)置有直流電極的絕緣層，所述絕緣層下方設(shè)置一石墨導(dǎo)熱層，所述石墨導(dǎo)熱層下方設(shè)置加熱裝置。
[0005]優(yōu)選的，所述石墨導(dǎo)熱層的厚度小于等于1_。
[0006]優(yōu)選的，所述石墨下方熱噴涂一層涂層，所述加熱裝置置于所述涂層內(nèi)部。
[0007]優(yōu)選的，所述熱噴涂涂層的材料為氧化鋁、氧化釔中的一種或者其混合物。
[0008]優(yōu)選的，所述絕緣層和所述石墨導(dǎo)熱層之間設(shè)置黏結(jié)層。
[0009]優(yōu)選的，所述加熱裝置包括至少第一加熱裝置和第二加熱裝置，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置溫度獨(dú)立控制。
[0010]優(yōu)選的，所述石墨導(dǎo)熱層上設(shè)置若干小孔，所述小孔內(nèi)壁設(shè)置套筒。
[0011]優(yōu)選的，所述套筒材料為陶瓷材料，所述套筒頂端高于所述石墨導(dǎo)熱層上表面。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種靜電卡盤，所述靜電卡盤位于一基座上方，所述靜電卡盤包括內(nèi)部設(shè)置有直流電極的絕緣層，所述絕緣層下方設(shè)置一石墨導(dǎo)熱層，所述石墨導(dǎo)熱層下方設(shè)置加熱裝置，所述加熱裝置包括第一加熱裝置和第二加熱裝置，所述第一加熱裝置和所述第二加熱裝置溫度獨(dú)立控制。優(yōu)選的，所述石墨導(dǎo)熱層的厚度小于等于1_。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明公開了一種靜電卡盤及其所處的等離子體處理裝置，所述靜電卡盤包括絕緣層和位于絕緣層下方的石墨導(dǎo)熱層，加熱裝置設(shè)置于所述石墨導(dǎo)熱層下方，利用石墨材料良好的導(dǎo)熱性能，不僅能在垂直方向快速傳遞熱量，還能夠在水平方向?qū)崿F(xiàn)熱量的快速傳遞。在加工加熱裝置時(shí)，由于制作工藝的限制，很難實(shí)現(xiàn)加熱裝置表面的完全平坦，不平坦的加熱裝置會造成靜電卡盤加熱不均勻，影響刻蝕效果。本發(fā)明通過在加熱裝置上方設(shè)置一層石墨導(dǎo)熱層，利用石墨材料良好的導(dǎo)熱性能，將熱量快速的在水平方向上傳遞，彌補(bǔ)了加熱裝置表面不平坦對靜電卡盤可能造成的溫度影響，降低了加熱裝置的加工難度，保證了刻蝕工藝的順利進(jìn)行。
【附圖說明】
[0014]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(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)將會變得更明顯:
[0015]如下附圖構(gòu)成了本說明書的一部分，和說明書一起列舉了不同的實(shí)施例，以解釋和闡明本發(fā)明的宗旨。以下附圖并沒有描繪出具體實(shí)施例的所有技術(shù)特征，也沒有描繪出部件的實(shí)際大小和真實(shí)比例。
[0016]圖1示出本發(fā)明所述等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2示出本發(fā)明所述靜電卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3示出另一實(shí)施例的靜電卡盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4a和圖4b示出所述石墨導(dǎo)熱層內(nèi)設(shè)通孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明公開了一種等離子體處理裝置及其靜電卡盤，為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0021]本發(fā)明所述的技術(shù)方案適用于電容耦合型等離子體處理裝置或電感耦合型等離子體處理裝置，以及其他使用靜電卡盤加熱待處理基片溫度的等離子體處理裝置。示例性的，圖1示出本發(fā)明所述等離子體處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；所述等離子體處理裝置為電容耦合型等離子體處理裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明揭示的技術(shù)方案不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動做出的變形均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]圖1示出電容耦合型等離子體處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括一大致為圓柱形的真空反應(yīng)腔100，真空反應(yīng)腔100內(nèi)設(shè)置上下對應(yīng)的上電極150和下電極110，上電極150連接氣體供應(yīng)裝置130，上電極150同時(shí)作為反應(yīng)氣體均勻進(jìn)入等離子體反應(yīng)腔的氣體分布板；下電極110連接射頻功率源170，其上方支撐靜電卡盤120，靜電卡盤120用于支撐基片140。本實(shí)施例所述等離子體反應(yīng)室的工作原理為，上電極150和下電極110在射頻功率的作用下對注入等離子體反應(yīng)腔100的氣體進(jìn)行解離，生成等離子體160，等離子體160對基片140進(jìn)行物理轟擊或化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對基片140的加工處理。反應(yīng)后的副產(chǎn)物和未用盡的氣體通過抽氣泵180排出等離子體反應(yīng)腔100。
[0023]圖2示出本發(fā)明所述靜電卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，靜電卡盤120設(shè)于基座110上方，用于承載基片140。靜電卡盤120包括絕緣層121，絕緣層內(nèi)部設(shè)置有直流電極125，直流電極連接直流電源(圖中未示出)，直