静电吸盘及其制作方法与等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种静电吸盘及其制作方法以及可应用该静电吸盘的等离子体处理装置。其中，所述静电吸盘包括：基座；涂覆于所述基座上方的底部涂层，所述底部涂层至少包括两层涂层，该两层涂层具有不同的孔隙率；涂覆于所述底部涂层上方的电极层；涂覆于所述电极层上方的顶部涂层，所述顶部涂层中至少包括一个高致密耐等离子体刻蚀涂层。

Electrostatic sucker and its manufacturing method and plasma treatment device

The invention provides an electrostatic sucker and a manufacturing method thereof, and a plasma processing device which can be applied to the electrostatic sucker. Among them, the electrostatic suction disc includes a base, a base coating coated above the base, and at least two layers of coating, the two layer coating has different porosity; the electrode coating is coated above the bottom coating; the top coating is coated above the electrode layer, and the top coating is in the top coating. Less includes a high density plasma resistant etching coating.

【技术实现步骤摘要】
静电吸盘及其制作方法与等离子体处理装置
本专利技术涉及半导体加工
，具体涉及一种静电吸盘及其制作方法，还涉及一种可包含所述静电吸盘的等离子体处理装置。
技术介绍
众所周知，静电吸盘(electrostaticchuck，简写为ESC)是等离子体处理装置(比如，等离子体刻蚀装置)的一个关键组件。由于常作为下电极与基片承载器而工作，静电吸盘应具备一些基本的材质性能与功能，比如，足够的硬度以应付基片在垂直方向上的吸附和解吸附移动过程中产生的摩擦磨损，高电阻率以保持电绝缘性能，材料结构稳定性以及对等离子体刻蚀的高抵抗力，良好的热传导性以维持基片温度的均匀性，等等。另外，静电吸盘应具有优良的电学及物理性能以提供以下工艺功能，比如，吸附/解吸附(chuck/de-chuck)，低泄漏电流(lowleakagecurrent)，以及高绝缘强度(dielectricstrength)或者说高击穿电压(breakdownvoltage，Vbd)。但是，现有的静电吸盘通常通过将陶瓷圆盘(ceramicpuck)粘接至铝基座或阳极氧化铝基座而制成。陶瓷圆盘通常由氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)制成，以实现可控的静电吸盘功能，比如，吸附/解吸附，射频匹配(RFcoupling)等。当静电吸盘工作在卤族元素(比如，F、Cl)等离子体环境时，不管是陶瓷基(比如，Al2O3或AlN)还是整个组件都将遭受等离子体攻击，整个组件被等离子体腐蚀。等离子体腐蚀会改变陶瓷圆盘的表面形态(morphology)、化学组分(composition)与材料性质(比如，表面粗糙度、电阻等)，进而严重影响静电吸盘的使用功能，比如，漏电流(leakingcurrent)、基片背面氦气泄露速率(Heleakagerate)、解吸附时间(de-chucktime)等等。在某些情景，比如，当薄陶瓷圆盘(通常厚度仅有1或2毫米)是通过粘接固定于基座时，它们间的粘接剂(adhesive)极容易被等离子体腐蚀掉，引起等离子体电弧(plasmaarcing)或颗粒污染(particlecontamination)，导致等离子体工艺恶化以及静电吸盘使用寿命受损。另外，当450毫米(mm)的基片(晶圆)被应用在等离子体反应腔(plasmachamber)，静电吸盘会变得极其昂贵，因为陶瓷圆盘的制作和组装会变得极其困难。为克服上述缺陷，改善静电吸盘的组分(composition)、结构(structure)及功能的稳定性，耐腐蚀陶瓷材料(plasmaresistantceramics)，会以等离子体喷涂(plasmasprayorPS)涂层，被应用于静电吸盘的制作。直接在基座上涂覆等离子体喷涂层(PScoatings)来形成静电吸盘，一个明显的优点是：可避免陶瓷圆盘与基座之间的粘接剂的使用，防止电弧诱发损伤。然而，利用等离子体喷涂形成的耐等离子体腐蚀涂层，比如，氧化钇(Y2O3)或氟化钇(YF3)等，也存在一些材质的缺陷，比如，这些等离子体喷涂层(PScoatings)具有多孔和裂缝的结构(porousandcrackedstructure)，硬度低于硅晶圆(softerthanSiwafer)，容易引起颗粒和金属污染，导致刻蚀工艺发生偏移现象。为提高硬度，可利用等离子体喷涂氧化铝(简称PS氧化铝，或PSAl2O3)制作陶瓷圆盘。事实上，PS氧化铝静电吸盘在等离子体反应腔(plasmachamber)中的应用已有相当长的时间，但仍存在一些质量缺陷。首先，氧化铝易受包含卤族元素(F、Cl等)的等离子体腐蚀，在气孔附近(aroundgasholes)引起等离子体电弧(plasmaarcing)，并在等离子体刻蚀工艺中引入颗粒与金属污染(比如，Al或AlF3)。另外，如果增加PS氧化铝沉积在铝基座上厚度，涂层形成后易于开裂或者在等离子体刻蚀工艺中产生裂隙，这限制PS氧化铝静电吸盘拥有稳定的高击穿电压，导致其不能被应用于高功率等离子体刻蚀工艺。根据最新的先进涂层技术的发展与应用，利用诸如等离子体增强物理气相沉积(plasmaenhancedphysicalvapourdeposition，PEPVD)工艺沉积致密高硬度陶瓷涂层(denseandhardceramiccoatings)是解决上述颗粒和金属污染的有效途径。但是，沉积PEPVD涂层来制作静电吸盘也有它自身的技术局限性。这是因为，PEPVD涂层是在等离子体与载能离子交互作用下(plasmaandenergeticioninteractions)形成，所制备的涂层致密(dense)但存在结构应力(structuralstress)。这应力随涂层生长而增加，会减弱界面结合强度(interfacialstrength)，引起涂层裂缝或分层(coatingcrackordelamination)。因此，有必要提供一种具有以下性质或功能的静电吸盘：(1)没有电弧放电问题(arcingissues)；(2)可被应用于高功率或高温等离子体刻蚀环境；以及(3)具有稳定的化学组分(composition)与组织结构(structure)，以在等离子体工艺中维持稳定正常的静电吸盘功能而不引入颗粒与金属污染。
技术实现思路
本专利技术公开一种静电吸盘，包括：基座；涂覆于所述基座上方的底部涂层，所述底部涂层至少包括两层涂层，该两层涂层具有不同的孔隙率；涂覆于所述底部涂层上方的电极层；涂覆于所述电极层上方的顶部涂层，所述顶部涂层中至少包括一个高致密耐等离子体刻蚀涂层。可选的，所述底部涂层包括第一涂层、第二涂层与第三涂层，其中，所述第一涂层涂覆于所述基座的上表面，所述第二涂层涂覆于第一涂层的上表面，所述第三涂层涂覆于所述第二涂层的上表面。可选的，所述第二涂层的孔隙率大于所述第一涂层、所述第三涂层的孔隙率。可选的，所述第二涂层的孔隙率大于8％，所述第一涂层、第三涂层的孔隙率小于5％。可选的，所述第一涂层的孔隙率大于所述第二涂层的孔隙率，所述第二涂层的孔隙率大于所述第三涂层的孔隙率。可选的，所述第一涂层的孔隙率大于10％，所述第二涂层的孔隙率在6％至8％区间，所述第三涂层的孔隙率小于5％。可选的，所述第一、二、三涂层的材质相同或不同。可选的，所述电极层为金属涂层。可选的，所述顶部涂层为单层膜结构或多层膜结构。可选的，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层为无疏松、无裂纹缺陷的高致密陶瓷涂层。可选的，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层位于所述静电吸盘的最外层。可选的，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层为高致密的等离子体增强物理气相沉积涂层。可选的，所述顶部涂层包覆所述电极层、所述底部涂层与所述基座的侧面。可选的，所述电极层和所述底部涂层的平坦度在100微米以内。可选的，所述电极层和所述底部涂层的平坦度在20微米以内。可选的，相邻层之间的平行度在100微米以内。可选的，相邻层之间的平行度在20微米以内。可选的，所述基座由金属或合金制成。本专利技术还公开一种静电吸盘的制作方法，包括：提供基座；在所述基座上依次沉积形成至少两层涂层，所述至少两层涂层具有不同的孔隙率，并共同构成底部涂层；在所述底部涂层的每一层形成后，对其进行平坦化处理，而后进行粗糙化处理；在所述底部涂层上涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电吸盘，包括：基座；涂覆于所述基座上方的底部涂层，所述底部涂层至少包括两层涂层，该两层涂层具有不同的孔隙率；涂覆于所述底部涂层上方的电极层；涂覆于所述电极层上方的顶部涂层，所述顶部涂层中至少包括一个高致密耐等离子体刻蚀涂层。

【技术特征摘要】
1.一种静电吸盘，包括：基座；涂覆于所述基座上方的底部涂层，所述底部涂层至少包括两层涂层，该两层涂层具有不同的孔隙率；涂覆于所述底部涂层上方的电极层；涂覆于所述电极层上方的顶部涂层，所述顶部涂层中至少包括一个高致密耐等离子体刻蚀涂层。2.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述底部涂层包括第一涂层、第二涂层与第三涂层，其中，所述第一涂层涂覆于所述基座的上表面，所述第二涂层涂覆于第一涂层的上表面，所述第三涂层涂覆于所述第二涂层的上表面。3.如权利要求2所述的静电吸盘，其特征在于，所述第二涂层的孔隙率大于所述第一涂层、所述第三涂层的孔隙率。4.如权利要求3所述的静电吸盘，其特征在于，所述第二涂层的孔隙率大于8％，所述第一涂层、第三涂层的孔隙率小于5％。5.如权利要求2所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一涂层的孔隙率大于所述第二涂层的孔隙率，所述第二涂层的孔隙率大于所述第三涂层的孔隙率。6.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一涂层的孔隙率大于10％，所述第二涂层的孔隙率在6％至8％区间，所述第三涂层的孔隙率小于5％。7.如权利要求2所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一、二、三涂层的材质相同或不同。8.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述电极层为金属涂层。9.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述顶部涂层为单层膜结构或多层膜结构。10.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层为无疏松、无裂纹缺陷的高致密陶瓷涂层。11.如权利要求10所述的静电吸盘，其特征在于，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层位于所述静电吸盘的最外层。12.如权利要求11所述的静电吸盘，其特征在于，所述高致密耐等离子体刻蚀涂层为高致密的等离子体增强物理气相沉积涂层。13.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述顶部涂层包覆所述电极层、所述底部涂层与所述基座的侧面。14.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述电极层和所述底部涂层的平坦度在100微米以内。15.如权利要求14所述的静电吸盘，其特征在于，所述电极层和所述底部涂层的平坦度在20微米以内。16.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，相邻层之间的平行度在100微米以内。17.如权利要求16所述的静电吸盘，其特征在于，相邻层之间的平行度在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺小明，陈星建，郭盛，段蛟，倪图强，尹志尧，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31