[发明专利]等离子体处理设备及其静电卡盘

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工工艺，更具体地说，涉及半导体加工工艺所用的一种等离子体处理设备及其静电卡盘。

背景技术

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第一绝缘层和基座，第一绝缘层中设置有直流电极，该直流电极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，第一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。或者，加热器可以形成独立的一层，设置于第一绝缘层和基座之间，通过硅胶分别与第一绝缘层和基座粘接在一起。加热器通常为一组电阻丝，盘成螺旋形，由一交流电源通过一电路供电。

然而，一方面，由于第一绝缘层材料通常具有较低的热传导性、以及加热器中心部位的加热效果优于边缘部位，第一绝缘层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。

另一方面，加热器通过静电卡盘加热晶片时，静电卡盘会产生热膨胀，而因静电卡盘各部分材料的不同造成各部分具有不同的热膨胀系数；静电卡盘各部分不同幅度的热膨胀或热形变将会对静电卡盘造成损伤，使其产生裂纹、错位、脱落等现象。

因此，研究人员期望研发出一种静电卡盘结构，既能实现第一绝缘层的不同区域温度均一，又能减少因热膨胀而对静电卡盘产生的损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电卡盘，其在通过第一绝缘层加热待加工件的过程中，能使第一绝缘层的不同区域温度均匀，同时减少因静电卡盘各部分不同幅度的热膨胀而对静电卡盘产生的损伤。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种静电卡盘，用于等离子体处理设备的反应腔室中，用于固定待加工件，静电卡盘包括如下部分：第一绝缘层，待加工件被置于第一绝缘层之上；第二绝缘层，位于第一绝缘层下方，第二绝缘层内置有一加热器，用于产生热量通过第一绝缘层加热待加工件；基体，位于第二绝缘层下方，用于支撑第一绝缘层和第二绝缘层；其中，静电卡盘至少还包括一热传导层，设置于第一绝缘层和第二绝缘层之间，由热传导系数不低于铝的材料制成，用于使第二绝缘层产生的热量向第一绝缘层的不同区域均匀地传导。

优选地，静电卡盘还包括：第一隔离粘接层，由伸缩性材料制成，设置于热传导层和第一绝缘层之间，用于适应热传导层和第一绝缘层之间不同幅度的热膨胀。

优选地，静电卡盘还包括：第二隔离粘接层，由伸缩性材料制成，位于热传导层和第二绝缘层之间，用于适应热传导层和第二绝缘层之间不同幅度的热膨胀。

本发明的提供的静电卡盘，其通过在第一绝缘层和加热器之间设置一热传导层，在加热器通过第一绝缘层加热待加工件的过程中，使加热器产生的热量向第一绝缘层的不同区域均匀地传导，从而使第一绝缘层不同区域的温度均一，保证了等离子体处理工艺的工艺效果。同时，该静电卡盘还设置了第一、第二隔离粘接层，以适应静电卡盘各部分不同幅度的热膨胀，从而减少了因静电卡盘热膨胀或热形变而对其本身产生的损伤。且该静电卡盘结构简单，成本低，易于普及。

本发明还公开了一种等离子体处理设备，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；和静电卡盘，位于反应腔室中，用于固定待加工件。

附图说明

图1示出本发明第一实施例的静电卡盘纵剖面示意图；

图2示出本发明第二实施例的静电卡盘纵剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种静电卡盘，其包括如下部分：基体101、第二绝缘层102、热传导层1031和第一绝缘层104，分别自下向上分层设置。