温度可分区调控的静电吸盘制造技术

本实用新型专利技术涉及一种温度可分区调控的静电吸盘，在基座中设置有两套热交换器，对应为晶片中心和边缘区域的温度进行控制；并且，至少与晶片最边缘对应的静电吸盘分区内设置有加热体，使该加热体在介电层顶部、靠近晶片的位置布置。通过所述加热体灵活快速地提升晶片边缘的温度，在其他反应条件不变的情况下，能够使对晶片边缘进行刻蚀、沉积等反应的处理速率加快，从而抵消晶片径向上原先气体分布不均匀等造成的影响，最终在晶片的中心与边缘获得更均匀的加工效果。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种静电吸盘，特别涉及一种温度可分区调控的静电吸盘。
技术介绍
在半导体器件的制造过程中，为了在晶片上进行沉积、蚀刻等工艺处理时，一般通过静电吸盘(Electrostatic chuck，简称ESC)产生的静电力在处理期间对晶片进行支撑及固定。静电吸盘通常位于真空处理腔室的底部，一般包含在陶瓷介电层中埋设的电极； 通过在该电极上施加直流，进而产生静电电荷来吸持介电层上放置的晶片。在所述介电层的下方设置基座对其进行支撑；所述基座中设有热交换器(chiller)，即通过开设若干通道，由其中流经的流体来加热或冷却所述静电吸盘的温度，进而控制晶片的温度。然而，例如受到处理腔室内反应气体或等离子体的分布不均勻的影响，往往会使晶片表面上的不同区域具有不同的处理速率；对于沿晶片径向布置的不同区域，这种不均勻处理尤其明显，例如会使得晶片中心区域的处理速率较快，而晶片边缘区域的处理速率较慢，这样会导致晶片上不同区域形成的半导体器件的性能不同。现有技术常采用改变晶片边缘与中心区域的气体流量或或种类的分布来实现最终处理效果的均一性，但是这种方法要求进气口具有独立可调的多区气体分布器，而且从气体分布器到晶片加工表面经过气体扩散后这些气体流量或种类的差异也部分被减弱对最终处理效果的调试不理想，很难在现实的加工工艺中通过快速直接的调试获得理想的加工效果。现有技术也有通过调节电场在整个加工表面的分布来提高处理效果的均一性的，通过调节电场会造成等离子分布变化，但是对化学反应占主导的加工工艺实际影响不大也不能起到很好的调节作用。所以业内迫切需要能够通过其它方法来快速调节加工均一性的方法或装置。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种温度可分区调控的静电吸盘，在介电层内与晶片边缘对应的位置埋设了加热体，通过提高晶片边缘的温度来加快该区域的处理反应速率，从而抵消晶片径向不均勻处理的影响；与之配合，还在静电吸盘的基座中设置了两套热交换器，进一步实现对晶片中心及边缘区域温度的对应调整。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供一种温度可分区调控的静电吸盘，包含导热陶瓷材料制成的介电层，其固定设置在真空处理腔室底部的基座上；在所述介电层中埋设的电极上施加直流，从而产生静电力来吸持所述介电层上放置的晶片；在所述静电吸盘内还设置有加热体；所述加热体设置在所述介电层内，位于埋设电极之上；并且，所述加热体环绕所述介电层的边缘布置，从而与所述晶片的边缘位置相对应。对应在所述介电层及基座的中心设置第一分区，并在所述介电层及基座的边缘设置第二分区，使所述第二分区环绕在所述第一分区的外围并与其同圆心设置；所述第一分区及第二分区，与所述晶片的中心区域及边缘区域相对应；所述加热体设置在所述第二分区的介电层内。在所述基座(12)的第一分区和第二分区内，还分别设置有一套独立可控的热交换器；所述热交换器或加热体各自的开启或关闭，使第一分区、第二分区的温度分别得到调整，并进而对晶片中心区域及边缘区域的温度分别进行调整。所述基座内开设有若干通道，所述若干通道分别位于基座的第一分区、第二分区； 通过加热或冷却所述通道中的流体，来提高或降低设置相应分区的温度，从而对晶片相应区域的温度进行调整；对应不同区域开设的通道中的流体是独立控制的。所述加热体是由电阻加热元件制成；所述电阻加热元件上施加的电源功率一定时，其温度升高的幅度与加热时间成正比；若加热时间一定时，升温幅度与电源功率成正比。所述加热体是由钨丝绕制形成的加热线圈。所述静电吸盘包括一个位于上表面的散热区，散热区包括多个位于静电吸盘上表面的气体流通通道，所述加热体环绕着静电吸盘的散热区。与现有技术相比，本技术所述温度可分区调控的静电吸盘，其优点在于本技术设置有两套热交换器，对应为晶片中心和边缘区域的温度进行控制；并且至少在对应晶片最边缘的分区内设置有所述加热体，通过所述加热体灵活快速地提升晶片边缘的温度，在其他反应条件不变的情况下，能够使对晶片边缘进行刻蚀、沉积等反应的处理速率加快，从而抵消晶片径向上原先气体分布不均勻等造成的影响，最终在晶片的中心与边缘获得更均勻的加工效果。附图说明图1是本技术所述温度可分区调控的静电吸盘的结构示意图；图2是本技术所述静电吸盘的俯视图。具体实施方式以下结合附图说明本技术的具体实施方式。配合参见图1、图2所示，本技术所述的静电吸盘，包含导热陶瓷材料制成的介电层11，其设置在真空处理腔室底部的一个基座12上。所述基座12是边缘为阶梯状的圆盘结构；所述介电层11的面积等于或略小于放置在该介电层11上的晶片50的面积。在所述介电层11中埋设的电极60上施加直流，从而产生静电电荷来吸持所述晶片50。在介电层11及基座12上对应划分了若干分区，例如可以是沿径向划分第一分区 21和第二分区22，所述第二分区22环绕在所述第一分区21的外围并与其同圆心设置；所述第一分区21及第二分区22，与静电吸盘上晶片50的中心区域51及边缘区域52相对应。在基座12的第一、第二分区21和22内各自设置了一套独立可控的热交换器 (chiller)31、32。所述热交换器可以是开设在所述基座12中的若干通道，通过加热或冷却该通道中的流体，来提高或降低静电吸盘相应分区的温度，从而能够对晶片50中心及边缘区域的温度分别进行调整。在所述静电吸盘的介电层11内部还设置有加热体40，其可以是环绕该介电层11边缘设置的若干匝加热线圈。由钨丝等电阻加热元件制成的所述加热线圈上，若施加的电源功率一定时，温度升高的幅度与加热时间成正比；若加热时间一定时，升温幅度与电源功率成正比。在其他实施例中，所述静电吸盘的分区数量可以不限于上述两个，例如可以是在静电吸盘上沿径向同圆心布置有更多分区。或者，在所述静电吸盘上也可以依照其他方式进行分区。在不同分区中相应配置热交换器或加热体或两者的组合；通过独立控制所述热交换器或加热体各自的开启或关闭，或者通过独立控制热交换器中导热流体的流量都能够对分区温度分别进行调整。优选的，至少在对应晶片最边缘的分区内设置有所述加热体；相比该分区内热交换器的布置位置，使所述加热体在水平方向上更靠近晶片的边缘。由于在竖直方向上，所述加热体比所述热交换器更靠近所述晶片，对于其边缘区域的温度提升速度更快，也更灵活。 在现有电容耦合型(CCP)的等离子处理腔中由于物理结构的原因在施加高频射频电场后产生的等离子分布是中间部分大于边缘部分浓度的，为了获得均一的处理效果需要在气体流量，反应物种类，或者温度等方面作补偿性修正。现有技术由于静电吸盘都不含有加热体所以无法在温度上进行修正，要获得均一的处理效果需要在其它方面作很大的让步才能获得。本技术在静电吸盘的上边缘位置添加了一个加热体可以有效的实现对晶片表面温度的大幅度调节，低成本且有效的改进了对晶片加工的均勻性。现有技术静电吸盘固定晶片的上表面中间区域包括多个冷却气体如氦气(He)的通道以导出晶片上多余的热量，如果在中间区域埋入加热装置的话产生的热量直接被这些导热的氦气带走了，无法实现本技术的专利技术目的。所以现有技术没有对静电吸盘的表面温度进行区别控制。本技术认识到这一被忽视的可控制盲区提出了在静电吸盘边缘的上表面设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·皮尔斯，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：