静电卡盘加热方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种静电卡盘加热方法及系统。静电卡盘用于承载晶圆，其包括上下设置的绝缘层和基座，绝缘层中设有一加热器，用于通过对静电卡盘的加热来加热晶圆，基座中设有至少一冷却液流道，用于注入流体调节静电卡盘的温度，该方法包括如下步骤：以加热器将静电卡盘自第一温度加热至第二温度；向冷却液流道注入第一气体，第一气体经冷却液流道放热转化为第一流体，以将静电卡盘自第二温度加热至第三温度。本发明专利技术在使静电卡盘快速升温的同时，有效保证其各区域温度的均一性，从而使晶圆各区域温度均一，有利于等离子体刻蚀工艺的进行，提高了晶圆的制成良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体加工工艺，更具体地说，涉及一种静电卡盘加热方法及系统。
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(Electro Static 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绝缘层和基座，绝缘层中设有直流电极，该直流电极通电后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，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；基座上设有冷却液流道，其注入冷却液对静电卡盘进行冷却。现有技术中，在静电卡盘快速升温的同时，很难保证静电卡盘各区域温度的均一性，各区域的温度会有较明显的差异甚至形成冷区和热区，从而其对晶片的加热也是不均匀的，这将对等离子体刻蚀的工艺效果带来不良的影响。因此，在使静电卡盘快速升温的同时，保证其各区域温度的均一性，是本专利技术需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种静电卡盘加热方法，其在使静电卡盘快速升温的同时，保证其各区域温度的均一性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种静电卡盘加热方法，静电卡盘用于承载晶圆，其包括上下设置的绝缘层和基座，绝缘层中设有一加热器，用于通过对静电卡盘的加热来加热晶圆，基座中设有至少一冷却液流道，用于注入流体调节静电卡盘的温度，该方法包括如下步骤：a)、以加热器将静电卡盘自第一温度加热至第二温度；b)、向冷却液流道注入第一气体，第一气体经冷却液流道放热转化为第一流体，以将静电卡盘自第二温度加热至第三温度。优选地，第二温度与第一温度的差值远大于第三温度与第二温度的差值。本专利技术提供的静电卡盘加热方法，在使静电卡盘快速升温的同时，有效保证其各区域温度的均一性，从而使晶圆各区域温度均一，有利于等离子体刻蚀工艺的进行，提高了晶圆的制成良率。本专利技术的另一目的在于提供一种静电卡盘加热系统，其利于实现静电卡盘各区域温度的均一性。为实现上述目的，本专利技术的又一技术方案如下：一种静电卡盘加热系统，包括：静电卡盘，其包括上下设置的绝缘层和基座，绝缘层中设有一加热器用于将静电卡盘自第一温度加热至第二温度，基座中设有至少一冷却液流道；温控单元，用于向冷却液流道注入第一气体，第一气体经冷却液流道放热转化为第一流体，以将静电卡盘自第二温度加热至第三温度；第一导管，连接温控单元和冷却液流道，第一气体经第一导管注入冷却液流道；以及第二导管，第二导管连接冷却液流道和温控单元，第一流体经第二导管流向温控单元；温控单元将流向温控单元的第一流体转化为第一气体。本专利技术还公开了一种等离子体处理装置，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；静电卡盘加热系统，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加热方法流程示意图；图2示出本专利技术第二实施例的静电卡盘加热方法流程示意图；图3示出本专利技术第三实施例的静电卡盘加热方法流程示意图；图4示出本专利技术第四实施例的静电卡盘加热系统结构示意图。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。需要说明的是，本专利技术任一实施例提供的静电卡盘加热方法以及系统均用于对晶圆进行等离子体处理工艺，该工艺在一反应腔室中进行，静电卡盘设于反应腔室下部，用于承载晶圆。静电卡盘包括上下设置的绝缘层和基座，绝缘层中设有加热器，加热器通过对静电卡盘的加热来加热晶圆，促成晶圆与反应腔室中的等离子体进行反应，从而实现对晶圆的加工制造；基座中设有冷却液流道，其通常用于注入冷却液对静电卡盘进行冷却。在本专利技术中，通过向冷却液流道注入气体，通过气体的热传导或气体的液化来进一步加热静电卡盘。。如图1所示，本专利技术第一实施例的静电卡盘加热方法包括如下步骤：步骤S11、加热器将静电卡盘加热至第二温度。具体地，以静电卡盘中的加热器将静电卡盘自第一温度加热至第二温度。步骤S12、向冷却液流道注入第一气体，第一气体在冷却液流道中放热转化为第一流体，并将静电卡盘自第二温度加热至第三温度。具体地，第一气体可在冷却液流道中液化，并散发热量，这些热量被静电卡盘吸收，从而使得静电卡盘自第二温度升至第三温度。进一步地，第二温度与第一温度的差值远大于第三温度与第二温度的差值。在一个具体的工艺过程中，需要在使晶圆快速升温的同时，保持晶圆各区域的温度均一性。根据该实施例，以加热器将静电卡盘自20摄氏度加热至80摄氏度，即第一温度为20摄氏度、第二温度为80摄氏度；再向冷却液流道注入第一气体，第一气体在其中液化以将静电卡盘自80摄氏度加热至90摄氏度，即第三温度为90摄氏度。该实施例提供的静电卡盘加热方法，首先以加热器对静电卡盘加热，以使其快速升温从而加热晶圆，在温度升到接近于第三温度的第二温度时，停止使用加热器加热静电卡盘；随后，基于气体液化会散发热量这一原理，以第一气体在冷却液流道中液化，从而再次加热静电卡盘，使其升温至第三温度。从第二温度升温至第三温度的过程，相对于从第一温度升温至第二温度的过程，较为缓慢，从而温度变化的坡度较小，在升温的同时有利于达成静电卡盘上表面各区域温度的均一性。根据本专利技术，晶圆在快速升温的同时，晶圆各区域保持了温度的均一性，从而有利于等离子体处理工艺的进行，提高了晶圆的制成良率。根据本实施例的另一具体实施方式，第一气体为温度较高的气体，其经过冷却液流道时变为温度较低的气体，通过热传导的方式进一步加热静电卡盘，使其从第二温度升至第三温度。可以理解，第一气体经过冷却液流道时也可能变为温度较低的气体与液化产生的液体的混合，通过热传导或气体液化的方式，将静电卡盘从第二温度加热至第三温度。如图2所示，本专利技术第二实施例的静电卡盘加热方法包括如下步骤：步骤S21、加热器将静电卡盘加热至第二温度。具体地，以静电卡盘中的加热器将静电卡盘自第一温度快速加热至第二温度。步骤S22、加热单元向冷却液流道注入第一气体，第一气体液化以加热静电卡盘。具体地，基于气体液化会散发热量这一原理，以一加热单元向冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电卡盘加热方法，所述静电卡盘用于承载晶圆，其包括上下设置的绝缘层和基座，所述绝缘层中设有一加热器，用于通过对所述静电卡盘的加热来加热所述晶圆，所述基座中设有至少一冷却液流道，用于注入流体调节所述静电卡盘的温度，该方法包括如下步骤：a)、以所述加热器将所述静电卡盘自第一温度加热至第二温度；b)、向所述冷却液流道注入第一气体，所述第一气体经所述冷却液流道放热转化为第一流体，以将所述静电卡盘自所述第二温度加热至第三温度。

【技术特征摘要】
1.一种静电卡盘加热方法，所述静电卡盘用于承载晶圆，其包括
上下设置的绝缘层和基座，所述绝缘层中设有一加热器，用于通过对所
述静电卡盘的加热来加热所述晶圆，所述基座中设有至少一冷却液流
道，用于注入流体调节所述静电卡盘的温度，该方法包括如下步骤：
a)、以所述加热器将所述静电卡盘自第一温度加热至第二温度；
b)、向所述冷却液流道注入第一气体，所述第一气体经所述冷却液
流道放热转化为第一流体，以将所述静电卡盘自所述第二温度加热至第
三温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二温度与所述
第一温度的差值远大于所述第三温度与所述第二温度的差值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)具体包括
步骤：
b1)、通过一加热单元向所述冷却液流道注入所述第一气体，所述
第一气体经所述冷却液流道释放热量并转化为所述第一流体，以加热所
述静电卡盘；
b2)、所述加热单元加热流向所述加热单元的所述第一流体以生成
所述第一气体，并循环通入所述冷却液流道；
b3)、重复执行所述步骤b1)、b2)，直至所述静电卡盘升温至所述
第三温度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)具体包括
步骤：
b1)、通过一降压单元向冷却液流道注入所述第一气体，所述第一
气体经所述冷却液流道释放热量并转化为所述第一流体，以加热所述静
电卡盘；
b2)、所述降压单元对所述第一流体降压以生成所述第一气体，并
循环通入所述冷却液流道；
b3)、重复执行所述步骤b1)、b2)，直至所述静电卡盘升温至所述

\t第三温度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b2)具体包括：
所述降压单元对所述第一流体降压以生成所述第一气体；以及，通过一
增压单元对所述第一气体增压后循环通入所述冷却液流道。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第
一流体包括温度较低的所述第一气体以及第一液体，所述第一液体由所
述第一气体液化而生成。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴狄，倪图强，左涛涛，
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