[发明专利]具有用于冷却晶片的冷却路径的卡盘座

说明书

本申请是申请日为2004年12月22日的、申请号为200480038585.0(国际申请号为PCT/KR2004/003387)及发明名称为“静电卡盘和具有冷却晶片的冷却路径的卡盘座”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造设备，且更具体地涉及静电卡盘和具有用于冷却晶片的冷却路径的卡盘座(chuck base)。

背景技术

在半导体器件制造设备例如干蚀刻器的反应室中安装有卡盘，用于在一过程期间支撑半导体晶片。所述卡盘可以是静电卡盘。该卡盘安装在设置于卡盘的后表面处的卡盘座上。所述卡盘座用于支撑卡盘。该卡盘座提供有冷却通道，用于维持卡盘的恒定温度，以及因此均匀地冷却定位于卡盘上的半导体晶片。

静电卡盘使用静电力固定晶片。为此目的，静电卡盘具有用于产生静电力或静电吸附力的结构，例如包括电极以及围绕该电极的电介质膜的结构。为了增加晶片的产率，另一方面，在一过程例如蚀刻过程期间必须要求维持晶片对等离子体反应的恒常温度。当整个晶片的温度未均匀维持时，在蚀刻期间在晶片上产生缺陷如关键尺寸的不良分布。

静电卡盘在其表面处提供有制冷剂通道例如氦(He)通道，用于冷却晶片以维持晶片的恒定温度。这种氦通道的形状直接影响整个晶片的温度分布。因此，已经作出各种尝试以改变氦通道的形状，以实现晶片上的均匀温度控制。

当前，电介质膜通过涂覆电介质材料而形成，其中设置有用于提供产生静电力的必要的电功率的电极。通过涂覆电介质材料而形成的电介质膜具有相对大的厚度，以及由此，有必要将高直流电压施加到电极以产生充分的静电力。但是，应用此高直流电压导致对形成在晶片上的半导体器件的损坏，这降低了晶片的产率。

另外，当施加高直流电压时，由于静电卡盘的边缘部分处的起弧，阳极膜容易剥除。结果，静电卡盘的服务寿命可能会减少，且可能在反应室中产生杂质。

首先需要维持卡盘的恒定温度以实现晶片上的均匀温度控制。为了此目的已经作出多种尝试。例如，可以在卡盘座处提供冷却通道以维持卡盘的恒定温度，通过所述冷却通道可均匀冷却晶片。

形成在卡盘座处的冷却通道的平面形状和布置被考虑为均匀冷却卡盘的参数。尤其，已经设计了用于有效减小卡盘或晶片处的温度偏差的对冷却通道的平面形状的改进。

发明内容

因此，考虑到上面的问题作出本发明，本发明的一目标是提供一种静电卡盘，具有能够使安装在卡盘上的晶片的温度偏差最小化的冷却通道，由此改进晶片中的关键尺寸的均匀性，且因此增加晶片的产率。

本发明的另一目标是提供一种卡盘座，具有能够维持恒定卡盘温度的新形的冷却通道，从而有效地减小在卡盘或晶片处产生的温度偏差并且有效地冷却晶片。

根据本发明的一个方面，上面的和其他目标可以通过静电卡盘的提供而实现，该卡盘包括：卡盘座，用于支撑晶片；电介质膜，安装在卡盘座上，所述电介质膜具有电极，用于供给直流电压以提供固定晶片所必需的静电力，所述电极设置在电介质膜中；以及冷却通道，用于供给制冷剂到电介质膜以控制所述晶片的温度，该冷却通道包括：至少两个第一冷却通道部分，形成在对应于该晶片的边缘部分的电介质膜的表面处使得第一冷却通道部分形成同心圆；第二冷却通道部分形成在电介质膜的表面处使得第一冷却通道部分通过第二冷却通道部分彼此连接；第一贯穿通道，贯通电介质膜而形成，用于供给制冷剂到第一和第二冷却通道部分；以及第二贯穿通道，贯通电介质膜的中心而形成，用于供给制冷剂到晶片的中心。

优选地，电介质膜是电介质片，包括电极设置在其间的堆叠的电介质片部分，所述电介质片被附着到卡盘同时被压缩。

优选地，接近电介质膜的中心的第一冷却通道部分的内部部分被设置在对应于距电介质膜的周边最多不超过晶片直径1/4的距离内。

优选地，第二冷却通道部分的数量是8，且其数量等于第二冷却通道部分数量的第一贯穿通道分别邻近于在第二冷却通道部分与第一冷却通道部分的外部部分之间的连接而连接到第二冷却通道部分。

根据本发明的另一方面，提供一种卡盘座，用于支撑和冷却其上定位晶片的卡盘。该卡盘座包括：座体，用于支撑其上定位晶片的卡盘；以及冷却通道，用于冷却卡盘，该冷却通道包括：弯曲部分，其在卡盘座的表面下从卡盘座的中心向外延伸，该弯曲部分与卡盘相对，呈十字形状；以及圆形部分，连接到弯曲部分，该圆形部分以围绕该十字形部分的圆的形状而形成。