一種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)明涉及半導(dǎo)體加工工藝，更具體地說，涉及一種靜電卡盤加熱技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在等離子體刻蝕或化學(xué)氣相沉積等工藝過程中，常采用靜電卡盤(ElectroStatic 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，可減少對基片可能的機(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)。
[0003]現(xiàn)有的靜電卡盤通常包括絕緣層和加熱層，絕緣層中設(shè)有直流電極，該直流電極通電后對基片施加靜電引力；為使靜電卡盤具有足夠大的升溫速度，進(jìn)而提高基片刻蝕的均勻性，絕緣層下方設(shè)置一加熱層，加熱層中設(shè)有加熱裝置，用以通過靜電卡盤加熱基片；加熱層下方設(shè)置一基座，基座上設(shè)有冷卻液流道，其注入冷卻液對靜電卡盤進(jìn)行冷卻。
[0004]現(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，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?，F(xiàn)有技術(shù)為了解決靜電卡盤加熱不均勻的技術(shù)問題，可以將加熱層分區(qū)控制，但在有些等離子體處理裝置中，只將加熱層分區(qū)控制并不能完全解決靜電卡盤溫度分布不均勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種靜電卡盤，包括一內(nèi)置直流電極的絕緣層和位于絕緣層下方的導(dǎo)熱層，所述導(dǎo)熱層包括第一導(dǎo)熱區(qū)域和第二導(dǎo)熱區(qū)域，所述第二導(dǎo)熱區(qū)域環(huán)繞所述第一導(dǎo)熱區(qū)域設(shè)置，所述第一導(dǎo)熱區(qū)域和所述第二導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度不同。
[0006]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層的第一導(dǎo)熱區(qū)域下方設(shè)置第一加熱裝置，所述導(dǎo)熱層的第二導(dǎo)熱區(qū)域下方設(shè)置第二加熱裝置。
[0007]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層材質(zhì)為鋁或鋁合金或氮化鋁。
[0008]優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度大于所述第二導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度。
[0009]優(yōu)選的，所述第一導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度小于所述第二導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度。
[0010]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層還包括第三導(dǎo)熱區(qū)域，所述第三導(dǎo)熱區(qū)域環(huán)繞所述第二導(dǎo)熱區(qū)域設(shè)置，所述第三導(dǎo)熱區(qū)域下方設(shè)置第三加熱裝置。
[0011]優(yōu)選的，所述第三導(dǎo)熱區(qū)域所在導(dǎo)熱層的厚度與所述第一導(dǎo)熱區(qū)域和第二導(dǎo)熱區(qū)域所在導(dǎo)熱層厚度為相同或不相同。
[0012]優(yōu)選的，所述加熱裝置包括加熱絲和包裹所述加熱絲的絕緣層。
[0013]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種等離子體處理裝置，包括一真空反應(yīng)腔室，所述真空反應(yīng)腔室下方設(shè)置一靜電卡盤和支撐所述靜電卡盤的基座，其特征在于:所述靜電卡盤包括一內(nèi)置直流電極的絕緣層和位于絕緣層下方的導(dǎo)熱層，所述導(dǎo)熱層包括第一導(dǎo)熱區(qū)域和第二導(dǎo)熱區(qū)域，所述第二導(dǎo)熱區(qū)域環(huán)繞所述第一導(dǎo)熱區(qū)域設(shè)置，所述第一導(dǎo)熱區(qū)域和所述第二導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度不同。
[0014]優(yōu)選的，所述加熱裝置和所述基座之間設(shè)置金屬材料或陶瓷材料形成的支撐層。
[0015]優(yōu)選的，所述的等離子體處理裝置為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。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置及其靜電卡盤，所述靜電卡盤包括絕緣層和設(shè)置在絕緣層下方的導(dǎo)熱層，所述導(dǎo)熱層下方設(shè)置加熱裝置，所述導(dǎo)熱層包括第一導(dǎo)熱區(qū)域和第二導(dǎo)熱區(qū)域，所述第二導(dǎo)熱區(qū)域環(huán)繞所述第一導(dǎo)熱區(qū)域設(shè)置，所述第一導(dǎo)熱區(qū)域和所述第二導(dǎo)熱區(qū)域所在的導(dǎo)熱層厚度不同，由于導(dǎo)熱層厚度不同，其傳導(dǎo)熱的速度不同，實(shí)現(xiàn)對靜電卡盤部分區(qū)域快速升溫或降溫，以達(dá)到與其他區(qū)域溫度均勻或具有一定溫度差的目的，本發(fā)明提供了一種分區(qū)控制靜電卡盤溫度的方案，實(shí)現(xiàn)了除調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱電源外的另一種調(diào)節(jié)方案，可以與調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱電源協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)靜電卡盤的溫度控制。
【附圖說明】
[0017]圖1示出本發(fā)明等離子體反應(yīng)室結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2示出本發(fā)明所述靜電卡盤及其下方基座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3示出本發(fā)明另一實(shí)施例所述靜電卡盤及其下方基座結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)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反應(yīng)室或電感耦合型等離子體反應(yīng)室，以及其他使用靜電卡盤加熱待處理基片溫度的等離子體反應(yīng)室。示例性的，圖1示出本發(fā)明所述等離子體反應(yīng)室結(jié)構(gòu)示意圖；所述等離子體反應(yīng)室為電容耦合型等離子體反應(yīng)室，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示出一種等離子體反應(yīng)室結(jié)構(gòu)示意圖,包括一大致為圓柱形的反應(yīng)腔100,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)明所述靜電卡盤及其下方基座的結(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?；?10中設(shè)有冷卻液流道115，其通常用于注入冷卻液對靜電卡盤進(jìn)行冷卻。靜電卡盤120包括絕緣層121和設(shè)置于絕緣層121下方的導(dǎo)熱層122，絕緣層121內(nèi)部埋設(shè)直流電極124，直流電極連接一直流電源(圖中未示出)，直流電源作用于直流電極124在靜電卡盤120表面產(chǎn)生靜電吸力，用于固定基片140。絕緣層121下方設(shè)置導(dǎo)熱層122，導(dǎo)熱層122的材料可以為金屬材料或陶瓷材料，如鋁或氧化鋁，也可以為氮化鋁等材料。本實(shí)施例中導(dǎo)熱層122包括第一導(dǎo)熱區(qū)域1221和環(huán)繞所述第一導(dǎo)熱區(qū)域的第二導(dǎo)熱區(qū)域1222，所述導(dǎo)熱層122下方設(shè)置加熱裝置125，所述加熱裝置125和基座110之間還包括一支撐層123，所述支撐層123的材料可以為金屬材料或陶瓷材料，其可以與導(dǎo)熱層材料相同，也可以不相同。真空反應(yīng)腔100通過靜電卡盤120來加熱基片140，促成基片與反應(yīng)腔室中的等離子體進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對基片的加工制造。對應(yīng)于第一導(dǎo)熱區(qū)域1221和第二導(dǎo)熱區(qū)域1222，其下方的加熱裝置125包括至少第一加熱裝置1251和第二加熱裝置1252。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，基片的尺寸越來越大，用于支撐固定基片140的靜電卡盤120的尺寸也越來越大,隨著靜電卡盤尺寸的變大,靜電卡盤的溫度均勻與否就成了控制刻蝕工藝能否順利進(jìn)行關(guān)鍵因素。在本實(shí)施例中，將所述加熱裝置設(shè)置為獨(dú)立控制溫度的第一加熱裝置1251和第二加熱裝置1252，第二加熱裝置1252環(huán)繞所述第一加熱裝置1251設(shè)置。
[0024]由圖2可以看出，導(dǎo)熱層1