一种等离子体反应室及其静电夹盘制造技术

本发明专利技术提供一种等离子体反应室及其静电夹盘，将所述静电夹盘的加热层分为两个或两个以上的加热区，每个加热区包括独立控制的加热丝，通过将相邻加热区的加热丝设置在上下错置的不同平面内，增加了相邻加热丝间的距离，避免了相邻加热丝距离过近造成的局部区域温度过高，且会对相邻区域的温度造成影响，不能实现不同加热区的独立控制的问题，提高了静电夹盘的温度均匀性和静电夹盘多个加热区之间的独立控制温度的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体反应室及其静电夹盘
本专利技术涉及半导体加工工艺，更具体地说，涉及一种静电夹盘加热方法及系统。
技术介绍
在等离子体刻蚀或化学气相沉积等工艺过程中，常采用静电夹盘（ElectroStaticChuck，简称ESC）来固定、支撑及传送基片(Wafer)等待加工件。静电夹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基片，可减少对基片可能的机械损失，并且使静电夹盘与基片完全接触，有利于热传导。现有的静电夹盘通常包括绝缘层和加热层，绝缘层中设有直流电极，该直流电极通电后对基片施加静电引力；为使静电夹盘具有足够大的升温速度，进而提高基片刻蚀的均匀性，绝缘层下方设置一加热层，加热层中铺设加热丝，用以通过静电夹盘加热基片；加热层下方设置一基座，基座上设有冷却液流道，其注入冷却液对静电夹盘进行冷却。现有技术中，由于静电夹盘的面积较大，在静电夹盘快速升温的同时，很难保证静电夹盘各区域温度的均一性，不同区域的温度会有较明显的差异甚至形成冷区和热区，导致静电夹盘对基片的加热不均匀，这将对等离子体刻蚀的工艺效果带来不良的影响。现有技术为了解决静电夹盘加热不均匀的技术问题，提出将加热层分区控制的方案，采用将加热层分为若干独立控制的加热区实现对加热区的均匀控制，然而由于相邻加热区之间的接触紧密，导致相邻加热区之间的温度互相干扰，影响不同加热区之间温度的独立控制。因此，在使静电夹盘快速升温的同时，减少相邻加热区之间的温度互相影响，提供温度均匀的静电夹盘，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等离子体反应室及其静电夹盘，所述等离子体反应室包括一反应腔室，所述反应腔室下方设置一静电夹盘和支撑所述静电夹盘的基座，所述静电夹盘包括一绝缘层和设置于所述绝缘层下方的加热层，所述加热层包括第一加热区和第二加热区，所述第一加热区和第二加热区内分别设置相互独立的加热丝，所述第一加热区内的加热丝和第二加热区内的加热丝位于不同的平面内。进一步的，所述加热层还包括第三加热区，所述第三加热区内设置加热丝，所述相邻加热区内的加热丝位于不同平面内。优选的，所述相邻加热区之间设置绝缘隔板，所述绝缘隔板的高度大于等于零。优选的，所述绝缘层和所述加热层之间通过硅胶层粘结，所述相邻加热区之间的绝缘隔板为硅胶绝缘隔板，所述硅胶绝缘隔板与所述绝缘层和所述加热层间的硅胶层一体设置。优选的，所述绝缘隔板末端到所述基座上表面的距离小于所述绝缘隔板两侧加热区内电阻丝到所述基座上表面的距离。优选的，所述第二加热区环绕所述第一加热区设置，所述第三加热区环绕所述第二加热区设置，所述第二加热区的加热丝位于靠近所述硅胶层的平面内，所述第一加热区和第三加热区的加热丝位于靠近所述基座的平面内。优选的，所述第二加热区环绕所述第一加热区设置，所述第三加热区环绕所述第二加热区设置，所述第二加热区的加热丝位于靠近所述基座的平面内，所述第一加热区和第三加热区的加热丝位于靠近所述硅胶层的平面内。优选的，所述每个加热区内设置一测温元件。优选的，所述的等离子体反应室为电容耦合型等离子体反应室或电感耦合型等离子体反应室。进一步的，本专利技术还公开了一种静电卡盘，包括一绝缘层和设置于所述绝缘层下方的加热层，所述加热层包括第一加热区和第二加热区，所述第一加热区和第二加热区内分别设置相互独立的加热丝，所述第一加热区内的加热丝和第二加热区内的加热丝位于不同的平面内。本专利技术的优点在于：本专利技术提供一种等离子体反应室及其静电夹盘，将所述静电夹盘的加热层分为两个或两个以上的加热区，每个加热区包括独立控制的加热丝，通过将相邻加热区的加热丝设置在上下错置的不同平面内，增加了相邻加热丝间的距离，解决了相邻加热丝距离过近造成的局部区域温度过高，且对相邻区域的温度造成影响，不能实现不同加热区的独立控制的问题，提高了静电夹盘的温度均匀性和静电夹盘多个加热区之间的独立控制温度的能力。附图说明图1示出本专利技术等离子体反应室结构示意图；图2示出本专利技术所述静电夹盘及其下方基座结构示意图；图3示出本专利技术另一实施例所述静电夹盘及其下方基座结构示意图；图4示出本专利技术所述静电夹盘的温度控制系统示意图。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。本专利技术所述的技术方案适用于电容耦合型等离子体反应室或电感耦合型等离子体反应室，以及其他使用静电夹盘加热待处理基片温度的等离子体反应室。示例性的，图1示出本专利技术所述等离子体反应室结构示意图；所述等离子体反应室为电容耦合型等离子体反应室，本领域技术人员通过本专利技术揭示的技术方案不经过创造性的劳动做出的变形均属于本专利技术的保护范围。图1示出一种等离子体反应室结构示意图，包括一大致为圆柱形的反应腔100，反应腔100内设置上下对应的上电极140和下电极120，上电极140连接反应气体源，同时作为反应气体均匀进入反应腔的分布板；下电极120连接射频功率源160，同时用做支撑静电夹盘的基座，下电极120上方设置一静电夹盘110。上电极140和下电极120同时作用，对进入反应腔的的反应气体进行解离，产生等离子体及其他活性自由基，从而实现对基片的加工处理。图2示出本专利技术所述静电夹盘及其下方基座的结构示意图。如图2所示，静电夹盘110设于基座120上方，用于承载基片200。静电夹盘110包括上下设置的绝缘层112和加热层114，绝缘层112和加热层114的材料通常为陶瓷材料，绝缘层112和加热层114之间通过绝缘的硅胶层113粘结固定。绝缘层112内埋设直流电极111，直流电极111通电后对基片施加静电引力，将基片200固定在静电夹盘上方。加热层114中设有加热丝，加热丝通过对静电夹盘110来加热基片200，促成基片与反应腔室中的等离子体进行反应，从而实现对基片的加工制造；基座120中设有冷却液流道125，其通常用于注入冷却液对静电夹盘进行冷却。本专利技术所述的静电夹盘110的加热层114包括至少第一加热区116和第二加热区117，本实施例中还包括第三加热区118，所述第二加热区117环绕所述第一加热区116设置，所述第三加热区118环绕所述第二加热区117设置。第一加热区116、第二加热区117和第三加热区118内分别设置加热丝126、加热丝127和加热丝128，不同加热区的加热丝相互独立，从而实现不同加热区间温度的独立控制，相邻加热区之间可以设置绝缘隔板115进行隔热，绝缘隔板115的材料可以为硅胶，从而更好地实现不同加热区之间温度的独立控制；尽管在不同加热区之间设置硅胶绝缘隔板，由于硅胶绝缘隔板115的厚度有限，相邻加热区之间的加热丝仍然会对彼此加热区温度造成影响，如果相邻的加热丝距离过近，会导致加热丝间的区域温度过热，加热层114的温度不均匀，同时导致不同加热区的温度不能有效地独立控制。为了解决上述技术问题，本专利技术将相邻加热区的加热丝放置在不同平面内，即将相邻加热区的加热丝上下错置，尽可能的增大相邻加热区的加热丝间的距离，从而避免加热丝距离过近造成的加热丝附近区域温度激增，影响静电夹盘的温度均匀。在本实施例中，将第一加热区116的加热丝126和第三加热区118的加热丝128放置在尽可能靠近基座120的平面内，将第二加热区117的加热丝127放置在尽可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体反应室，包括一反应腔室，所述反应腔室下方设置一静电夹盘和支撑所述静电夹盘的基座，所述静电夹盘包括一绝缘层和设置于所述绝缘层下方的加热层，所述加热层包括第一加热区和第二加热区，所述第一加热区和第二加热区内分别设置相互独立的加热丝，其特征在于：所述第一加热区内的加热丝和第二加热区内的加热丝位于不同的平面内。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体反应室，包括一反应腔室，所述反应腔室下方设置一静电夹盘和支撑所述静电夹盘的基座，所述静电夹盘包括一绝缘层和设置于所述绝缘层下方的加热层，所述加热层包括第一加热区和第二加热区，所述第一加热区和第二加热区内分别设置相互独立的加热丝，其特征在于：所述第一加热区内的加热丝和第二加热区内的加热丝位于不同的平面内，相邻加热区之间设置绝缘隔板，所述绝缘隔板的高度大于零，所述绝缘层和所述加热层之间通过硅胶层粘结，相邻加热区之间的绝缘隔板为硅胶绝缘隔板。2.根据权利要求1所述的等离子体反应室，其特征在于：所述加热层还包括第三加热区，所述第三加热区内设置加热丝，相邻加热区内的加热丝位于不同平面内。3.根据权利要求2所述的等离子体反应室，其特征在于：所述硅胶绝缘隔板与所述绝缘层和所述加热层间的硅胶层一体设置。4.根据权利要求3所述的等离子体反应室，其特征在于：所述绝缘隔板末端到所述基座上表面的距离小于所述绝缘隔板两侧加热区内电阻丝到所述基座上表面的距离。5.根据权利要求3所述的等离子体反应室，其特征在于：所述第二加热区环绕所述第一加热区设置，所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：左涛涛，吴狄，张亦涛，彭帆，
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