静电卡盘组件和具有它的等离子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种静电卡盘组件，包括：静电卡盘；固定架，所述固定架安装在所述静电卡盘上；温度传感器，所述温度传感器设在所述固定架上且与所述静电卡盘的上表面相对，所述温度传感器的下端面与所述静电卡盘的上表面相距预定距离。根据本发明专利技术的静电卡盘组件，通过采用非接触式的测温方法，即温度传感器的下端面与静电卡盘的上表面间隔开，因此减少了测温过程中产生的颗粒污染，避免对静电卡盘二次污染，延长了静电卡盘的使用寿命，同时，通过设置固定架对温度传感器进行固定，与传统手持温度计的测温方式相比，避免操作者手持操作时产生的测量误差，从而提高了温度传感器测温精准度。本发明专利技术还公开了一种具有上述静电卡盘组件的等离子装置。

Electrostatic chuck assembly and plasma device having the same

The invention discloses an electrostatic chuck assembly includes electrostatic chuck; fixing frame, the fixing frame is arranged on the electrostatic chuck; the temperature sensor, the temperature sensor is arranged on the fixed frame and opposite to the upper surface of the electrostatic chuck, the temperature sensor of the lower end of the the electrostatic chuck on the surface at a predetermined distance. According to the electrostatic chuck assembly of the invention, by adopting the method of non-contact temperature measurement, the lower end of the electrostatic chuck temperature sensor on the surface spaced, thus reducing the particulate pollution generated in the process of temperature measurement, to avoid pollution two electrostatic chuck extended the electrostatic chuck's life, at the same time, by setting a fixed frame of the temperature sensor are fixed, and the traditional handheld thermometer temperature measurement way compared to avoid measurement errors when the operator hand operation, thereby improving the accuracy of temperature measurement. The invention also discloses a plasma device with the electrostatic chuck assembly.

【技术实现步骤摘要】
静电卡盘组件和具有它的等离子装置
本专利技术涉及半导体设备制造领域，尤其是涉及一种静电卡盘组件和具有它的等离子装置。
技术介绍
等离子装置广泛地应用于集成电路或MEMS器件的制造工艺中。其中一个显著的用途就是电感耦合等离子体（InductiveCoupledPlasma，ICP）装置。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和衬底相互作用使材料表面发生各种物理和化学反应,从而改变材料表面的性能。等离子体装置在半导体制造方面能够完成多种工艺，如各向异性、等向性刻蚀和化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）等。在基于半导体装置的制造中，可以将多层材料交替的沉积到衬底表面并从衬底表面刻蚀该多层材料。静电卡盘（ElectroStaticChuck，ESC）广泛的应用于集成电路制造工艺过程中，特别是等离子刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等工艺，用于在等离子反应室内固定、支撑及传送晶片，为晶片提供直流偏压并且控制晶片表面的温度。为了获得良好的工艺效果，需对晶片表面的温度进行合理的控制，因此时刻获得静电卡盘的温度信息就变得尤为重要。图1（a）和图1（b）示出了一种用于测量静电卡盘温度的装置。如图1（a）所示，等离子反应室包括真空反应腔1’和位于真空反应腔1’正下方的静电卡盘3’。通常，静电卡盘3’采用内嵌式的加热器来实现对衬底（衬底通过静电引力固定在静电卡盘的正上方）的温度控制，静电卡盘3’根据工艺一般需要分为2-4个区域，每个区域单独进行温度控制,每个区域均设置静电卡盘温度传感器，安装调试新静电卡盘3’时，必须对静电卡盘3’的温度传感器进行校准。一般情况下，使用手持型表面温度计2’对静电卡盘3’的温度传感器进行温度测量，并通过温度传感器自身的软件进行校准来达到精确控温的目的。同时，在进行静电卡盘3’的研发过程中，常常需要测量静电卡盘3’盘面温度的均匀性，也可以通过表面温度计2’测量静电卡盘3’盘面多个点的温度来实现。如图1（b）所示，静电卡盘3’的盘面可以根据要求，划分为不同的测量点（如图1（b）中所示的圆点）并使用表面温度计2’进行温度测量。但是，上述用表面温度及计2’的测温方法具有下面四个缺点：1）表面温度计2’必须与静电卡盘3’相互接触才能实现测温功能，表面温度计2’的探针较硬，在测量工程中必然损坏静电卡盘3’的盘面，严重影响静电卡盘3’的寿命；2）表面温度计2’与静电卡盘3’接触，势必将表面温度计2’的颗粒带到静电卡盘3’的盘面上，导致工艺过程中颗粒严重超标；3）表面温度计2’一般采用手持操作，不同操作者按压表面温度计2’的力量不同导致温度计的读数不同，同时在测量过程中由于操作者的抖动也将造成温度计2’读数的差异，从而使测量数据具有一定的偏差；4）每个测量点的位置不能精确控制，导致测量时温度的重复性差。图2示出了另一种用于测量静电卡盘温度的装置，该测温装置是在真空启辉条件下，使用TCWafer2”对静电卡盘3’真实使用环境下温度的测量，由于测量方式为无线通信形式，可以在工艺全流程下测量静电卡盘3’的温度情况，测量温度精度高。但是，上述测量装置具有如下两个缺点：1）由于采用无线测量的方式，因此TCWafer2”必需使用电池供电，而在等离子体状态下，TCWafer2”受到离子轰击及化学腐蚀，导致TCWafer2”的传感器及电池的寿命非常短，一般为2-3个RF(RadioFrequency)小时，同时TCWafer2”必需结合自身的软件系统使用，从而导致TCWafer2”的使用成本过高；2）TCWafer2”要求设备系统的稳定性非常高，整个测量过程中不能出现问题，否则可能损坏TCWafer2”，进一步增加使用成本。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种静电卡盘组件，所述静电卡盘组件采用非接触式测温方式，用于在工艺进行中测量卡盘的温度，进而控制卡盘的温度，从而控制基片的加热均匀，其测量精度高，使用寿命长，且成本低。本专利技术的另一个目的在于提出一种具有上述静电卡盘组件的等离子装置。根据本专利技术第一方面实施例的静电卡盘组件，包括：静电卡盘；固定架，所述固定架安装在所述静电卡盘上；温度传感器，所述温度传感器设在所述固定架上且与所述静电卡盘的上表面相对，所述温度传感器的下端面与所述静电卡盘的上表面相距预定距离。根据本专利技术实施例的静电卡盘组件，通过采用非接触式的测温方法，即温度传感器的下端面与静电卡盘的上表面间隔开，因此减少了测温过程中产生的颗粒污染，避免对静电卡盘二次污染，延长了静电卡盘的使用寿命，降低使用成本，同时，通过设置固定架对温度传感器进行固定，与传统手持温度计的测温方式相比，避免操作者手持操作时产生的测量误差，从而提高了温度传感器对静电卡盘进行温度测量时的精准度和重复性。此外，测温环境对温度传感器的工作影响较小，从而降低了温度传感器对静电卡盘组件工作稳定性的要求，使温度传感器的测温过程简单易行，同时大大降低静电卡盘组件的成本。另外，根据本专利技术实施例的静电卡盘组件还具有如下附加技术特征：在本专利技术的一个实施例中，所述固定架通过定位销安装在所述静电卡盘上。通过设置定位销，从而可将固定架精确地定位在静电卡盘上，确保温度传感器对静电卡盘的位置相对精度，保证测温位置的重复性，从而提高温度传感器的测温精度以及重复性。在本专利技术的一个实施例中，所述定位销沿所述静电卡盘的周向均匀分布。由此，使静电卡盘和固定架之间的定位更加精确、牢靠。可选地，所述固定架的横截面为U形。有利地，所述温度传感器为红外测温探头。通过设置红外测温探头对静电卡盘进行温度测量，测温过程中红外测温探头可始终与静电卡盘隔开，即不与静电卡盘的上表面接触，因此可有效避免红外测温探头污染静电卡盘，从而延长静电卡盘的使用寿命，节约成本。在本专利技术的一个实施例中，所述温度传感器可拆卸且可上下移动地安装在所述固定架上。由此，在测温过程中，可上下调节温度传感器的下端面与静电卡盘的上表面之间的高度差，保证测温过程中温度传感器所处高度的一致性，减少测温误差，且当温度传感器意外损坏后，可方便地从固定架上拆卸并更换新的温度传感器，方便实用。在本专利技术的一个实施例中，所述温度传感器螺纹连接在所述固定架上。在本专利技术的一个实施例中，所述温度传感器为多个且所述多个温度传感器在所述固定架上排列在多个同心圆上。通过将多个温度传感器在固定架上的排列方式设置为多个同心圆形式，由此使多个温度传感器可对静电卡盘上更多的温度待测点进行准确的测量，从而可更好地获得静电卡盘的温度数据，对相关设备控制、调节静电卡盘的温度以获得更好的工艺效果提供准确的温度数据。在本专利技术的另一个实施例中，所述温度传感器为多个且所述多个温度传感器均匀分布在所述静电卡盘的上方。根据本专利技术实施例的静电卡盘组件，具有如下三个优点：1）采用非接触式测温方式，避免对静电卡盘的污染，提高静电卡盘的使用周期；2）温度传感器对静电卡盘组件工作环境稳定性的要求不高，简单易行；3）温度传感器测温精度高，重复性好，且成本低，同时还可根据工艺要求灵活设置温度传感器的排列形式。根据本专利技术第二方面实施例的等离子装置，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电卡盘组件，其特征在于，包括：静电卡盘；固定架，所述固定架安装在所述静电卡盘上；和温度传感器，所述温度传感器设在所述固定架上且与所述静电卡盘的上表面相对，所述温度传感器的下端面与所述静电卡盘的上表面相距预定距离。

【技术特征摘要】
1.一种静电卡盘组件，其特征在于，包括：静电卡盘；固定架，所述固定架安装在所述静电卡盘上；和温度传感器，所述温度传感器设在所述固定架上且与所述静电卡盘的上表面相对，所述温度传感器的下端面与所述静电卡盘的上表面相距预定距离，所述温度传感器可拆卸且可上下移动地安装在所述固定架上。2.根据权利要求1所述的静电卡盘组件，其特征在于，所述固定架通过定位销安装在所述静电卡盘上。3.根据权利要求2所述的静电卡盘组件，其特征在于，所述定位销沿所述静电卡盘的周向均匀分布。4.根据权利要求1所述的静电卡盘组件，其特征在于，所述固定架的横截面为U形。5.根据权利要求1所述的静电卡盘组件，其特征在于，所述温度传感器为红外测温探头。6.根据权利要求1所述的静电卡盘组件，其特征在于，所述温...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宇霖，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：