CN211605123U - 一种静电吸盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种静电吸盘，包括本体，所述本体上设有同心的中心圆形区域、内环形区域及外环形区域；所述中心圆形区域上设有若干用于冷却气体通过的第一气孔；所述内环形区域的外围设有若干用于冷却气体通过的第二气孔。通过在静电吸盘的内部区域增设用于冷却的氦气孔，使得静电吸盘对晶圆的温度控制更加精细，晶圆表面的温度冷却更加均匀，提高了蚀刻均一性。

Description

一种静电吸盘

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路加工技术领域，特别涉及一种静电吸盘。

背景技术

电感耦合等离子体刻蚀是晶圆加工的重要工艺，它是在等离子体存在的条件下，以平面曝光后得到的光刻图形作掩模，通过溅射、化学反应、辅助能量离子(或电子)与模式转换等方式，精确可控地除去衬底表面上一定深度的薄膜物质而留下不受影响的沟槽边壁上的物质的加工过程。在造成等离子体刻蚀缺陷的众多因素中，一个可能微小但是有时却很致命的因素经常被忽略，那就是静电吸盘背面氦气冷却系统。

在刻蚀设备中，静电吸盘(Electrostatic chuck，简称ESC)是用于固定晶圆和控制晶圆温度的重要部件，它通过绝缘层产生的静电力吸附固定晶圆，并通过绝缘层槽道中的冷却气体(即氦气)和基座中的循环冷却液使晶圆表面保持在设定温度。目前，一般的ESC对晶圆冷却的均匀性较差，从而导致晶圆蚀刻的均一性不理想。

因而，现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种静电吸盘，旨在解决现有静电吸盘对晶圆冷却均匀性效果不佳导致晶圆蚀刻均匀性效果差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种静电吸盘，包括本体，所述本体上设有同心的中心圆形区域、内环形区域及外环形区域；所述中心圆形区域上设有若干用于冷却气体通过的第一气孔；所述内环形区域的外围设有若干用于冷却气体通过的第二气孔。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述中心圆形区域上还对称设置有若干销孔；所述销孔与所述第一气孔间隔设置。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述第一气孔到所述中心圆形区域的圆心的距离为第一距离，所述销孔到所述中心圆形区域的圆心的距离为第二距离，所述第一距离小于所述第二距离。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述第一气孔的个数为3-8个。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述第一气孔的孔径大于或等于所述第二气孔的孔径。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述第二气孔呈环形分布在所述内环形区域外围。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述外环形区域上设置有两个以所述中心圆形区域圆心为对称中心的吸盘定位孔。

可选地，所述的静电吸盘，其中，进入所述第一气孔的冷却气体压力小于进入所述第二气孔的冷却气体压力。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述中心圆形区域的高度等于所述内环形区域的高度。

可选地，所述的静电吸盘，其中，所述外环形区域的高度低于所述内环形区域的高度。

有益效果：本实用新型所提供的静电吸盘，通过在静电吸盘的内部区域增设用于冷却的氦气孔，使得静电吸盘对晶圆的温度控制更加精细，晶圆表面的温度冷却更加均匀，提高了蚀刻均一性。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式提供的静电吸盘的正视图。

图2为现有技术中的静电吸盘对晶圆进行冷却的氦气扩散示意图。

图3为本实用新型一实施方式提供的静电吸盘对晶圆进行冷却的氦气扩散示意图。

附图标记说明：

10静电吸盘；11本体；12中心圆形区域；13内环形区域；14外环形区域；120第一气孔；130第二气孔；121销孔；140吸盘定位孔；141ESC 固定螺丝；01晶圆；02氦气在晶圆表面的扩散。

具体实施方式

本实用新型提供一种静电吸盘，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施方式对本实用新型作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本实用新型所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1，本实用新型所提供的静电吸盘10包括，本体11，所述本体11上设有同心的中心圆形区域12、内环形区域13及外环形区域14；所述中心圆形区域12上设有若干用于冷却气体通过的第一气孔120；所述内环形区域13的外围设有若干用于冷却气体通过的第二气孔130。

一般地，电感耦合等离子体刻蚀机所使用的静电吸盘，下置氦气管路，制程时通过通用外围设备控制器(Universal Peripheral Controller简称UPC)控制流量和压力提供氦气，用于对晶圆进行冷却降温。由于氦气孔仅设置在静电吸盘(中环)的外围一圈，冷却时靠近氦气孔的位置温度下降较快，而远离氦气孔的区域(如晶圆的中心区域)温度下降较慢，导致整个晶圆的整体的温度均匀性较差，不利于蚀刻。

为了解决上述问题，本实施方式在静电吸盘的中间区域增设氦气孔，增加冷却气体的接入量，使晶圆的周围区域及内部区域冷却步调一致，提升整个晶圆冷却的均匀性。

所述中心圆形区域12上还对称设置有若干销孔121；所述销孔121与所述第一气孔120间隔设置。

具体地，在中心圆形区域12上设置销孔(Pin hole)121，用于提供销升降空间(销升起时机械手可以取放晶圆，销降下后晶圆贴于ESC表面)。作为举例，所述销孔设置为四个，均匀分布在ESC中心圆形区域12的周围。第一气孔120设置在圆周方向上相邻的两个销孔之间。容易理解的，当第一气孔120设置为四个的时候，相邻的两个销孔之间均设置一个第一气孔 120。

进一步地，为了更好的对晶圆中间区域进行降温，第一气孔120到所述中心圆形区域12的圆心的距离为第一距离，所述销孔121到所述中心圆形区域的圆心的距离为第二距离，所述第一距离小于所述第二距离，也即是说，第一气孔120到中心区域圆心的距离更近。

在一种实施方式中，当第一气孔120和销孔121均为四个时，销孔121 设置在圆周方向上两个相邻的销孔121连线的中点上。同等条件下，每个第一气孔120中通过的氦气扩散到晶圆的区域是相同的，保证冷却的均匀性。需要说明的是中心圆形区域12的面积可以根据具体的设备尺寸进行设定，销孔121的直径也可以根据实际需要进行设置，在此不做限制。

在一种实施方式中，第一气孔120的个数可以是3个、4个、6个、8 个等。容易理解的，当第一气孔120设置个数较少，少于3个的时候，对于中心圆形区域的降温均匀性效果有限，而当多于8个时，增加了静电吸盘的加工难度，同时也不利于对每个气孔所通入的氦气流量以及压力的控制，不利于工厂生产。

在一种实施方式中，第二气孔130呈环形分布在所述内环形区域外围。作为举例，所述第二气孔可以设置为64个。

进一步，由于增设第一气孔120的目的是为了提升降温的均匀性，可以将第一气孔120的直径设置为大于或等于设置在内环形区域13外围的第二气孔130的直径。作为举例，所述第一气孔120和第二气孔130的直径可以设置为3mm，当然也可以将第一气孔的直径设为5mm，第二气孔的直径设为3mm。请结合图2和3，如图2所示，当仅设置有第二气孔时，用于冷却的气体如氦气02需要从边缘向晶圆01的中心区域扩散开来，在氦气扩散的过程中，晶圆表面的温度的变化是不均匀的(晶圆上靠近第二气孔的区域温度改变速率大于晶圆中心区域温度改变速率)。如图3所示，当在静电吸盘的中心圆形区域上增设第一气孔后，氦气在晶圆表面扩散的方式，由原来的从两端向中间区域扩散，变成从两端向中间区域扩散的同时，从中间区域向两边扩散，从而使得氦气在晶圆的表面扩散较为同步，晶圆的不同区域温度改变速率相近，提升冷却均匀性。需要说明的是，由于中心圆形区域12的高度和内环区域13的高度相同，因此在图3中仅指示出内环形区域13。用02示意出氦气在晶圆表面的扩散。

在本实施方式中，可以通过控制冷却气体的进入压力，来调整控制冷却进程。比如可以控制进入第一气孔120的冷却气体的压力，使其小于进入第二气孔130中冷却气的压力。可以避免第一气孔中的氦气在扩散时影响第二气孔中的氦气的扩散。

在一种实施方式中，外环形区域14上设置有两个以所述中心圆形区域圆心为对称中心的吸盘定位孔140。设置吸盘定位孔140对ESC进行定位，可以防止ESC装错位置。

在一种实施方式中，外环形区域14上均匀内置ESC固定螺丝孔141、陶瓷螺丝孔及定位孔，高度低于内环形区域和中心圆形区域。通过螺丝将 ESC固定至处理室本体上，防止松动和泄漏。

进一步，所述中心圆形区域的高度等于所述内环形区域的高度，中心圆形区域和内环形区域的表面光滑，共同承载晶圆。

综上所述，本实用新型所提供的一种静电吸盘，包括本体，所述本体上设有同心的中心圆形区域、内环形区域及外环形区域；所述中心圆形区域上设有若干用于冷却气体通过的第一气孔；所述内环形区域的外围设有若干用于冷却气体通过的第二气孔。通过在静电吸盘的内部区域增设用于冷却的氦气孔，使得静电吸盘对晶圆的温度控制更加精细，晶圆表面的温度冷却更加均匀，提高了蚀刻均一性。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种静电吸盘，其特征在于，包括本体，所述本体上设有同心的中心圆形区域、内环形区域及外环形区域；所述中心圆形区域上设有若干用于冷却气体通过的第一气孔；所述内环形区域的外围设有若干用于冷却气体通过的第二气孔。

2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述中心圆形区域上还对称设置有若干销孔；所述销孔与所述第一气孔间隔设置。

3.根据权利要求2所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一气孔到所述中心圆形区域的圆心的距离为第一距离，所述销孔到所述中心圆形区域的圆心的距离为第二距离，所述第一距离小于所述第二距离。

4.根据权利要求2所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一气孔的个数为3-8个。

5.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一气孔的孔径大于或等于所述第二气孔的孔径。

6.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述第二气孔呈环形分布在所述内环形区域外围。

7.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述外环形区域上设置有两个以所述中心圆形区域的圆心为对称中心的吸盘定位孔。

8.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，进入所述第一气孔的冷却气体压力小于进入所述第二气孔的冷却气体压力。

9.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述中心圆形区域的高度等于所述内环形区域的高度。

10.根据权利要求9所述的静电吸盘，其特征在于，所述外环形区域的高度低于所述内环形区域的高度。

Images