CN103681185B - 一种静电卡盘及等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电卡盘及等离子体处理装置，该静电卡盘用于等离子体处理装置中固定待加工件，其包括：第一绝缘层，用于承载所述待加工件；电极，位于所述第一绝缘层之中，用于连接一可控直流电源以产生静电力吸附待加工件；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层的下方；加热器，设置于所述第二绝缘层内，所述加热器产生的热量能够通过所述第二绝缘层传递至所述第一绝缘层来加热所述待加工件；基体，位于所述第二绝缘层的下方，用于支撑所述第一绝缘层以及第二绝缘层；其中，所述电极的厚度至少大于0.1mm，使所述第二绝缘层向所述第一绝缘层传递的热量均匀地散布至待加工件。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制程设备，尤其是对所负载待加工件实施等离子体处理的等离子体处理装置，具体地，涉及用于固定被实施等离子体处理的待加工件的静电卡盘以及具有该静电卡盘的等离子体处理装置。
背景技术
在半导体设备的制造过程中，例如蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理过程中，通常会利用等离子体对待加工件(晶片)进行处理。一般地，对于等离子体处理装置来说，作为生成等离子体的方式，大体上可分为利用电晕(glow)放电或者高频放电，和利用微波等方式。
例如，在高频放电方式的等离子体处理装置中，待加工件被置于静电卡盘之上，所述静电卡盘通过静电力来固定所述待加工件。在对待加工件进行等离子化处理的过程中，静电卡盘需要在纵向上向待加工件传递热量，为此目前的等离子体加工处理过程中会在陶瓷材料的第一绝缘层的下方添加第二绝缘层，在第二绝缘层中设置加热丝等进行加热。而在第二绝缘层进行加热的同时，静电卡盘对于传热的均匀性也有着很高的要求，如何使第一绝缘层下方的第二绝缘层对其上方的静电卡盘的第一绝缘层均匀加热成一个需要解决的问题。
所以，需要一个技术方案解决所述静电卡盘纵向传递热能的均匀性的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种静电卡盘及等离子体处理装置。
根据本发明的一个方面，提供一种静电卡盘，用于等离子体处理装置中固定待加工件，其包括：第一绝缘层，用于承载所述待加工件；电极，位于所述第一绝缘层之中，用于连接一可控直流电源以产生静电力吸附待加工件；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层的下方；加热器，设置于所述第二绝缘层内，所述加热器产生的热量能够通过所述第二绝缘层传递至所述第一绝缘层来加热所述待加工件；基体，位于所述第二绝缘层的下方，用于支撑所述第一绝缘层以及第二绝缘层；其特征在于，所述电极的厚度至少大于0.1mm，使所述第二绝缘层向所述第一绝缘层传递的热量均匀地散布至待加工件。
优选地，所述电极的厚度为1～2mm。
优选地，所述电极由钨材料制成。
优选地，其还包括：隔离粘结层，所述隔离粘结层由伸缩性材料制成，其设置于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间，用于适应所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间不同幅度的热膨胀。
优选地，所述隔离粘结层由硅胶制成，且厚度小于0.3mm。
优选地，所述加热器由一根或多根加热丝组成，所述一根或多根电加热丝均匀布置于所述第二绝缘层中。
优选地，所述加热器为一块加热板，其嵌于所述第二绝缘层中。
优选地，所述第二绝缘层由氧化铝材料制成，防止所述加热器中的交流电流流向所述基体。
优选地，所述第一绝缘层由陶瓷材料制成。
优选地，所述基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对所述静电卡盘进行冷却。
优选地，所述冷却液流道还连接一冷却装置，所述冷却装置向所述冷却液流道提供冷却液，以降低所述基体的温度。
根据本发明的另一个方面，还提供一种等离子体处理装置，用于对放置于其中的待加工件进行，其包括：对待加工件进行等离子体处理工艺的反应腔室；其特征在于，还包括：所述静电卡盘，置于所述反应腔室内部，用于夹持待加工件。
相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：
本发明通过加厚了第一绝缘层中原来起到释放静电力吸附上方的待加工件的电极，使第一绝缘层中的电极在同样起到吸附作用的同时，由于电极厚度增厚，增加了热量透过电极传递到待加工件的时间，使整个电极的温度更为均匀后对待加工件进行加热。
其次，电极采用导热性能较好的钨材料制成，其从第二绝缘层吸收到的热量能够快速地散布至整个电极，因此对待加工件的加热也更为均匀，保证了等离子体处理工艺的工艺效果。
此外，该静电卡盘还设置了由伸缩性材料制成的隔离粘结层，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而对其本身产生的损伤。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明的第一实施例的静电卡盘的纵截面结构示意图；
图2示出根据本发明的第一实施例的静电卡盘的电极的横截面结构示意图；以及
图3示出根据本发明的第二实施例的静电卡盘的纵截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术内容进行进一步地说明：
图1示出了根据本发明的第一实施例的静电卡盘的纵截面结构示意图。图2示出了根据本发明的第一实施例的静电卡盘的电极5的横截面结构示意图。在图1和图2所示的第一实施例中，静电卡盘用于等离子体处理装置中夹持待加工件，其包括用于承载待加工件的第一绝缘层1、位于第一绝缘层1之中的电极2、位于第一绝缘层1下方的第二绝缘层3、设置于第二绝缘层中的加热器4、用于支撑第一绝缘层1和第二绝缘层3的基体5。
更具体地，第一绝缘层1用于承载待加工件，第一绝缘层1位于第二绝缘层3的上方，第一绝缘层1的下表面与第二绝缘层3的上表面相贴。优选地，第一绝缘层1由陶瓷材料制成，且第一绝缘层1的横截面为圆形。
电极2位于第一绝缘层之中，其用于连接一可控直流电源7以产生静电力吸附待加工件。更具体地，电极2嵌入第一绝缘层1之中，其中，电极2可以为由钨材料制成的圆盘形，其设置于第一绝缘层1之中，且电极2的横截面面积小于第一绝缘层1的横截面面积，电极2所产生的静电力均匀地分布于整个第一绝缘层1。
更为具体地，电极2的厚度至少大于0.1mm。优选地，在本实施例中，由于电极2的厚度为1～2mm，可使整个电极的温度更为均匀后向待加工件进行加热，因此对待加工件的加热也更为均匀。并且电极2采用钨材料，其导热性能较好，配合电极2的厚度能够将吸收到的热量快速地散布至整个电极2。使电极2在产生静电力吸附待加工件的同时能够将第二绝缘层3向第一绝缘层1传递的热量均匀地散布至待加工件。
进一步地，本领域技术人员理解，在不同变化例中，电极2的厚度可以根据实际的需要(如反应腔室的尺寸等)进行更换与调整，以满足加工工艺中各种不同的工作要求。
第二绝缘层3位于第一绝缘层1和基体5之间，第二绝缘层3的上表面与第一绝缘层1的下表面相贴，第二绝缘层3的下表面与基体5的上表面相贴。第二绝缘层3内部还包括一加热器4，加热器4产生的热量能够通过第二绝缘层3传递至第一绝缘层1来加热待加工件。优选地，在本实施例中，第二绝缘层3的横截面为圆形，其横截面面积与第一绝缘层1相一致。第二绝缘层3可以由氧化铝材料制成，第二绝缘层3起电绝缘的作用，以防止加热器4中的交流电流向基体1。
进一步地，加热器4嵌入第二绝缘层3之中，其连接一交流电源6，通过电加热使加热器4释放热量。更具体地，在本实施例中，优选地，加热器4为一根加热丝，加热丝呈螺旋形均匀布置于第二绝缘层3之中，对外释放热量。而在一个变化例中，加热丝也可以由多根加热丝组成，多根加热丝呈多个等间距的同心圆，分布于第二绝缘层3之中。更进一步地，在另一个变化例中，加热器4也可以是一块加热板，加热板的形状尺寸与第二绝缘层3相适应，其嵌入第二绝缘层3中纵向对第二绝缘层3传递热量。本领域技术人员理解，这些变化例均可以结合图1所示实施例予以实现，其并不影响本发明的实质内容，此处不予赘述。
基体5位于第二绝缘层3的下方，用于支撑第一绝缘层1以及第二绝缘层3。具体地，基体5优选地由铝制成，其横截面呈圆形。更具体地，基体5包括至少一个冷却液流道51，冷却液流道51用于注入冷却液对静电卡盘进行冷却。冷却液流道51设置于基体1的内部，其还连接一冷却装置，冷却装置向冷却液流道51提供冷却液，冷却液流道51则容纳冷却介质，以降低基体5的温度。
图3示出了根据本发明的第二实施例的静电卡盘的纵截面结构示意图。具体地，在图3所示第二实施例中，与第一实施例不同之处在于：第一绝缘层4与第二绝缘层2之间还设有一隔离粘结层8。隔离粘结层8由伸缩性材料制成，优选地，由硅胶制成，其厚度小于0.3mm。隔离粘结层8用于适应第一绝缘层1与第二绝缘层3之间不同幅度的热膨胀，并且还起到粘结第一绝缘层1与第二粘结层3的作用。
本发明的静电卡盘可以应用于用于对待加工件进行等离子体处理工艺的等离子体处理装置，等离子体处理装置包括一反应腔室和本发明第一实施例或第二实施例的静电卡盘。等离子体处理工艺在反应腔室中进行，待加工件被吸附于静电卡盘之上，一起置于反应腔室中。
等离子体处理装置通过使静电卡盘的第一绝缘层中的电极的厚度增加，从而令电极在起到释放静电力的同时能对待加工件进行均匀地加热，从而等离子体处理工艺效果得到了提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (12)
1.一种静电卡盘，用于等离子体处理装置中固定待加工件，该静电卡盘包括：
第一绝缘层，用于承载所述待加工件；
电极，位于所述第一绝缘层之中，用于连接一可控直流电源以产生静电力吸附待加工件；
第二绝缘层，位于所述第一绝缘层的下方；
加热器，设置于所述第二绝缘层内，所述加热器产生的热量能够通过所述第二绝缘层传递至所述第一绝缘层来加热所述待加工件；
基体，位于所述第二绝缘层的下方，用于支撑所述第一绝缘层以及第二绝缘层；
其特征在于，所述电极的厚度至少大于1mm，使所述第二绝缘层向所述第一绝缘层传递的热量均匀地散布至该待加工件。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述电极的厚度为1～2mm。
3.根据权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，所述电极由钨材料制成。
4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，其还包括：
隔离粘结层，所述隔离粘结层由伸缩性材料制成，其设置于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间，用于适应所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间不同幅度的热膨胀。
5.根据权利要求4所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔离粘结层由硅胶制成，且厚度小于0.3mm。
6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述加热器由一根或多根加热丝组成，所述一根或多根电加热丝均匀布置于所述第二绝缘层中。
7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述加热器为一块加热板，其嵌于所述第二绝缘层中。
8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述第二绝缘层由氧化铝材料制成，防止所述加热器中的交流电流流向所述基体。
9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述第一绝缘层由陶瓷材料制成。
10.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述基体包括至少一个冷却液流道，用于注入冷却液对所述静电卡盘进行冷却。
11.根据权利要求10所述的静电卡盘，其特征在于，所述冷却液流道还连接一冷却装置，所述冷却装置向所述冷却液流道提供冷却液，以降低所述基体的温度。
12.一种等离子体处理装置，用于对放置于其中的待加工件进行等离子处理工艺，其包括：
对待加工件进行等离子体处理工艺的反应腔室；
其特征在于，还包括：
如权利要求1至11中任一项所述的静电卡盘，置于所述反应腔室内部，用于夹持待加工件。
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