[发明专利]静电吸附卡盘的循环液系统

说明书

本发明公开了一种静电吸附卡盘的循环液系统，该静电吸附卡盘的基体中包含冷却液循环水路。该循环液系统包括与所述冷却液循环水路连接的冷却机，所述冷却机配置为能够同时泵出不同温度的第一循环液和第二循环液，其中一种循环液经过所述冷却液循环水路循环时，另一种循环液在所述静电吸附卡盘外部循环。通过引入独立工作的两种温度循环液的双通道冷却机，使进入静电吸附卡盘基体进行温度稳定的循环液可以在两种温度的循环液之间切换，缩短了高低温工艺间循环液升降温的时间，实现了在不同温度工艺时对静电吸附卡盘的快速控温，并且能够避免由于静电吸附卡盘的加热功率过大导致静电吸附卡盘损坏。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，具体地，涉及一种静电吸附卡盘的循环液系统。

背景技术

本发明涉及半导体制造设备，在IC(集成电路)的制造工艺中，刻蚀机是必不可少的设备，其中ESC(静电吸附卡盘)是给wafer(晶圆)提供工艺时所需温度的关键部件，一片成品wafer质量的好坏与工艺时ESC温度的稳定性与均匀性是密不可分的。

ESC通过基体内部的循环液与自身的电加热层将温度稳定在所需值。随着半导体工业不断发展，更新制程的诞生，对刻蚀的工艺与效率要求越来越高，同一个腔室需要运行不同温度且温差较大的工艺，温度切换后的均匀性与切换的速度，直接影响了刻蚀后产品的质量与效率。

相关技术中静电吸附卡盘的循环液系统如图1所示。冷却液从冷却机 11泵出，通过冷却液进水管9进入件静电吸附卡盘7基体内部的冷却液循环水路6，然后再经过冷却液回水管10返回冷却机11，形成一个循环液的回路。在冷却机11的作用下，冷却液以恒定的温度在静电吸附卡盘7基体内部循环，将温度均匀地传递到静电吸附卡盘的陶瓷层2。同时静电吸附卡盘内部的加热层4通过热电偶12的温度反馈数据实时调节输出功率，对陶瓷层2进行加热，将温度传递到吸附于表面的晶圆1，使晶圆1达到工艺所需要的温度。循环液进液管9中的流量开关8可以监测是否有循环液进入静电吸附卡盘7基体，避免管路堵塞等状况下没有循环液流过，导致加热层4持续高功率加热损坏静电吸附卡盘。

冷却液在静电吸附卡盘加热过程中起到的作用是，通过冷却液在冷却液循环水路6中的循环，使加热层4工作时与其粘结的第一粘结层3、第二粘结层5以及陶瓷层2有一个合适的初始温度，避免加热层4工作时输出较高的功率，使温度过高导致的第一粘结层3和第二粘结层5胶层的失效与陶瓷层2的开裂，而且通过冷却液在冷却液循环水路6中的循环，陶瓷层2表面的加热温度更均匀。

该方案的缺点在于，静电吸附卡盘是通过单个冷却机提供的循环液进行稳定温度，当工艺需要将静电吸附卡盘顶部陶瓷面稳定在25℃的时候，冷却机需要提供大约5℃的循环液通入静电吸附卡盘进行温度的稳定。然而当工艺需要将静电吸附卡盘顶部陶瓷面稳定在80℃的时候，冷却机需要提供大约60℃的循环液通入静电吸附卡盘进行温度的稳定，如果继续使用5℃或较低温度的循环液对静电吸附卡盘进行温度的稳定，则需要静电吸附卡盘的电加热层输出较大的功率才可以将温度加热并稳定在80℃。局部的高温会导致粘结层的失效与陶瓷层的开裂，产生大量细小的污染物，造成腔室的损害以及晶圆的报废，而且设定温度与循环液温度温差过大不易于静电吸附卡盘温度的稳定。

此外，冷却机在正常使用时，冷却机的循环液从5℃上升并稳定在60℃大概需要16分钟，而从60℃下降并稳定在5℃需要9分钟。当腔室运行完低温工艺需要进行高温工艺，ESC需要等待16分钟将温度降到所需时间，温度变化的时间过长严重影响了机台的效率，而且冷却机频繁升温降温会影响冷却机使用寿命。

因此，亟需开发一种能够提高机台跑片效率、避免加热层功率过高的静电吸附卡盘的循环液系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了解决相关技术中的上述问题，本发明提出了一种静电吸附卡盘的循环液系统。