等离子体处理设备及其静电卡盘制造技术

本发明专利技术涉及一种静电卡盘，用于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，静电卡盘包括：第一绝缘层，待加工件被置于第一绝缘层之上；第二绝缘层，位于第一绝缘层下方，第二绝缘层内设有一加热器，用于产生热量通过第一绝缘层加热待加工件；基体，位于第二绝缘层下方，用于支撑第一绝缘层和第二绝缘层，基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对静电卡盘进行冷却；其中，静电卡盘至少还包括一隔热单元，设置于加热器下方，用于降低加热器产生的热量被冷却液带走的速度。其提高了加热器产生热量的利用率，使得待加工件快速升温。

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理设备及其静电卡盘
本专利技术涉及半导体加工工艺，更具体地说，涉及半导体加工工艺所用的一种等离子体处理设备及其静电卡盘。
技术介绍
在等离子体刻蚀或化学气相沉积等工艺过程中，常采用静电卡盘(ElectroStatic Chuck，简称ESC)来固定、支撑及传送晶片(Wafer)等待加工件。静电卡盘设置于反应腔室中，其采用静电引力的方式，而非机械方式来固定晶片，可减少对晶片可能的机械损失，并且使静电卡盘与晶片完全接触，有利于热传导。现有的静电卡盘通常包括第一绝缘层和基体，第一绝缘层中设置有直流电极，该直流电极对晶片施加静电引力。为使静电卡盘具有足够大的升温速度，进而提高晶片刻蚀的均匀性，第一绝缘层中还可以铺设一加热器，用以通过静电卡盘加热晶片。或者，加热器可以形成独立的一层，设置于第一绝缘层和基体之间，通过硅胶分别与第一绝缘层和基体粘接在一起。加热器通常为一组加热丝，盘成螺旋形，由一交流电源通过一电路供电。基体中通常包括多个冷却液流道，用于注入冷却液对静电卡盘进行冷却。然而，在加热器加热晶片的过程中，由于基体通常由铝制成，其热传导率较高，且第二绝缘层和基体之间仅以硅胶粘合，不能有效防止第二绝缘层散发的热量被冷却液通道中的冷却液带走，从而使第一绝缘层及晶片不能快速升温，影响等离子体处理的工艺效果。因此，研究人员期望研发出一种静电卡盘结构，其能减少加热器产生的热量向基体传导，降低热量被冷却液带走的速度，从而使固定于第一绝缘层上方的晶片快速升温。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种静电卡盘，其在通过第一绝缘层加热待加工件的过程中，有效减少加热器产生的热量向基体传导，从而使固定于第一绝缘层上方的待加工件快速升温。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种静电卡盘，用于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，静电卡盘包括:第一绝缘层，待加工件被置于第一绝缘层之上；第二绝缘层，位于第一绝缘层下方，第二绝缘层内设有一加热器，用于产生热量通过第一绝缘层加热待加工件；基体，位于第二绝缘层下方，用于支撑第一绝缘层和第二绝缘层，基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对静电卡盘进行冷却；其中，静电卡盘至少还包括一隔热单元，设置于加热器下方，用于降低加热器产生的热量被冷却液带走的速度。优选地，隔热单元为一独立的隔热层，由热传导系数不高于陶瓷的材料制成，设置于第二绝缘层和基体之间。优选地，隔热层内还设置有至少一条密封的隔热道。本专利技术的提供的静电卡盘，其通过在静电卡盘中设置一隔热单元，在加热器通过第一绝缘层加热待加工件的过程中，有效降低了加热器产生的热量被冷却液带走的速度，从而提高了加热器产生的热量的利用率，使固定于第一绝缘层上方的待加工件快速升温，既提高了等离子体处理工艺的效率，又提高了待加工件的加工均匀性。且该静电卡盘结构简单，成本低，易于普及。本专利技术还公开了一种等离子体处理设备，用于对放置在其中的待加工件进行等离子体处理工艺，包括:反应腔室，用于在其中进行等离子体处理工艺；和静电卡盘，位于反应腔室中，用于固定待加工件。【附图说明】图1示出本专利技术第一实施例的静电卡盘纵剖面示意图；图2示出本专利技术第二实施例的静电卡盘纵剖面示意图；图3示出本专利技术第三实施例的静电卡盘纵剖面示意图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术第一实施例提供一种静电卡盘，其包括如下部分:基体101、隔热层104、第二绝缘层102和第一绝缘层103，分别自下向上分层设置。具体地，基体101为静电卡盘底部，用于支撑其他部分，其内部设有多条冷却液流道1011，用于注入冷却液对整个静电卡盘进行冷却；隔热层104作为隔热单元设置于基体101上方，用于隔绝第二绝缘层102和基体101之间的热传导；第二绝缘层102设置于隔热层104上方，其内部设有一加热器1021，用于产生热量通过第一绝缘层103向上传导，以加热设置于第一绝缘层103上方的待加工件；第一绝缘层103为静电卡盘顶部，其内部铺设有一直流电极(附图未示出)，通电后产生吸附力以夹持待加工件。其中，第一绝缘层103的制成材料包括陶瓷；第二绝缘层102的制成材料包括氧化铝，并包覆住加热器1021 ;加热器1021为一组电阻丝，外接交流电源以产生热量，电阻丝由金属钨制成；隔热层104由热传导系数不高于陶瓷的材料制成，其将第二绝缘层102和基体101隔绝开来，能有效降低加热器1021产生的热量被冷却液流道1011中的冷却液带走的速度，从而提高了热量利用率，使设置于第一绝缘层上方的待加工件快速升温。进一步地，隔热层104内设置有一条或多条密封的隔热道1041，以强化隔热层104的隔热效果，减少第二绝缘层102和基体101之间的热传导。进一步地，隔热层104由如下材料的一种或多种制成:陶瓷、氧化铝、塑料和真空隔热材料。进一步地，隔热道1041在垂直于基体101水平面的纵截面上成多层设置，以进一步强化隔热层104的隔热效果。进一步地，隔热道1041内部为真空。此外，在平行于基体101水平面的横截面上，隔热道1041可以为均匀分布，也可以为非均匀分布，均可以实现本专利技术的技术效果。但通常，加热器1021为一组盘成螺旋形的电阻丝，其中心部的加热效果优于边缘部的加热效果，相应地，相同时间内第二绝缘层102中心区域向基体101传导的热量高于其边缘区域；对此，根据本实施例，在平行于基体101水平面的横截面上，设置隔热道1041在中心部的密度大于其在边缘部的密度。进一步地，隔热道1041为螺旋形，自静电卡盘的中心部向边缘部延伸，类同于电阻丝的布局方式，从而有针对性地减少第二绝缘层102和基体101之间的热传导，故可作为本专利技术的最佳实施方式。应理解，螺旋形隔热道内圈和外圈的径向间隔均应大于5mm。如图2所示，本专利技术第二实施例提供的静电卡盘为在上述第一实施例的基础上改进而来。其自下而上包括:基体101、第二绝缘层102和第一绝缘层103。隔热单元设置于基体101中，具体为一条或多条密封的隔热道1012，位于冷却液流道1011上方，其内部抽成真空，其同样是为了降低加热器1021产生的热量被冷却液流道1011中的冷却液带走的速度。如图3所示，本专利技术第三实施例提供的静电卡盘为在上述第一实施例的基础上改进而来。其自下而上包括:基体101、第二绝缘层102和第一绝缘层103。隔热单元设置于第二绝缘层102中，具体为一条或多条密封的隔热道1022，位于加热器1021下方，其作用与前述实施例中相同。本领域技术人员理解，隔热单元在基体101和第二绝缘层102之间形成一隔热层、或是设置于基体101中、或是设置于第二绝缘层102的加热器1021下方，均不影响本专利技术的实施效果。类似地，隔热道为一条或多条，在横截面上均匀分布或非均匀分布，隔热道呈螺旋形、同心圆，隔热道为纵向或横向分布的多个槽，隔热道为多个独立的孔，抑或为其他结构或呈其他形状，以及隔热道在纵截面上成单层或多层分布，均不影响本专利技术的实施效果，从而均落入本专利技术的保护范围。本专利技术第四实施例(附图未示出)提供一种等离子体处理设备，用于对衬底进行等离子体处理工艺，该处理设备包括一反应腔室和本专利技术第一、第二或第三实施例公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电卡盘，用于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，所述静电卡盘包括：第一绝缘层，所述待加工件被夹持于所述第一绝缘层之上；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层下方，所述第二绝缘层内设有一加热器，用于产生热量通过所述第一绝缘层加热所述待加工件；基体，位于所述第二绝缘层下方，用于支撑所述第一绝缘层和第二绝缘层，所述基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对所述静电卡盘进行冷却；其特征在于，所述静电卡盘至少还包括一隔热单元，设置于所述加热器下方，用于降低所述加热器产生的热量被所述冷却液带走的速度。

【技术特征摘要】
1.一种静电卡盘，用于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，所述静电卡盘包括: 第一绝缘层，所述待加工件被夹持于所述第一绝缘层之上； 第二绝缘层，位于所述第一绝缘层下方，所述第二绝缘层内设有一加热器，用于产生热量通过所述第一绝缘层加热所述待加工件； 基体，位于所述第二绝缘层下方，用于支撑所述第一绝缘层和第二绝缘层，所述基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对所述静电卡盘进行冷却； 其特征在于，所述静电卡盘至少还包括一隔热单元，设置于所述加热器下方，用于降低所述加热器产生的热量被所述冷却液带走的速度。2.如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热单元为一独立的隔热层，由热传导系数不高于陶瓷的材料制成，设置于所述第二绝缘层和所述基体之间。3.如权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热层内还设置有至少一条密封的隔热道。4. 如权利要求3所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热层由如下材料的任一种制成: -陶瓷； -氧化铝； -真空隔热材料。5.如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热单元为至少一条密封的隔热道，设置于所述第二绝缘层中，位于所述加热器下方。6.如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热单元为至少一条密封的隔热道，设置于所述基体中。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：左涛涛，吴狄，周宁，倪图强，王洪青，
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：