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被處理體的保持裝置及其溫度控制方法

文檔序號:3244978閱讀:262來源:國知局
專利名稱:被處理體的保持裝置及其溫度控制方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種半導體晶片加工技術,尤其涉及一種晶片加工設備的被處理體的保持 裝置及其溫度控制方法。
背景技術
在集成電路(IC)制造工藝過程中,特別是刻蝕、物理氣相沉積(PVD)及化學氣相 沉積(CVD)過程中, 一般使用被處理體的保持裝置(Electro Static Chuck簡稱ESC)來 固定、支撐及傳送晶片(Wafer),避免晶片在工藝過程中出現(xiàn)移動或錯位現(xiàn)象。被處理體 的保持裝置采用靜電引力的方式來固定晶片,與傳統(tǒng)的機械卡盤和真空吸盤比較具有很多 優(yōu)點。被處理體的保持裝置減少了在使用傳統(tǒng)卡盤的過程中,由于壓力、碰撞等機械原因 對晶片造成的不合修復的損傷;由于采用靜電吸引沒用機械固定,增大了晶片的有效加工 面積;減少了由于機械碰撞產(chǎn)生的顆粒污染;由于被處理體的保持裝置與晶片完全接觸更 加有力于進行熱傳導;并且克服了真空吸盤的致命缺陷,可以在高真空反應腔室中使用。
在半導體工藝過程中,等離子體刻蝕工藝對溫度非常敏感,溫度控制非常嚴格,需要 精確控制溫度(±rc),溫度均勻性直接影響刻蝕均勻性。在等離子體刻蝕工藝中,晶片 四周的溫度比中心處溫度高,四周溫度高是導致晶片邊緣刻蝕速率高的重要原因。因此, 需要對被處理體的保持裝置的中心和四周采用不同的溫度控制。
如圖l、圖2所示,現(xiàn)有技術中的被處理體的保持裝置包括鋁基座16,鋁基座16的上方 是絕緣層14,直流電極層埋藏在絕緣層14中,被處理體的保持裝置就是利用直流電極層與 晶片之間產(chǎn)生的靜電引力達到固定晶片的目的。
上述現(xiàn)有技術中,被處理體的保持裝置的溫控系統(tǒng)主要包括溫控設備(Chiller)和 氦氣供給系統(tǒng),鋁基座16上分布有Chiller進口3、 Chiller出口4及氦氣入口5,絕緣層14外 圈有氦氣溝道1及氦氣溝道1上均布的氦氣孔2。 Chiller對被處理體的保持裝置進行精確溫 度控制,精度一般控制在土rc;氦氣為惰性氣體,用來提高晶片與被處理體的保持裝置的 熱傳導,達到冷卻晶片的目的。氦氣由氦氣孔2進入氦氣溝道1,均勻分布的氦氣孔2使氦氣 在氦氣溝道中均勻分布。
上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點
溫控設備單一,不能對被處理體的保持裝置的中心和四周分別進行溫度控制,更不能 對被處理體的保持裝置進行分區(qū)控制,致使被處理體的保持裝置的絕緣層中心和邊緣溫度 接近,不能達到滿意的刻蝕均勻性,邊緣刻蝕速率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以對被處理體的保持裝置分區(qū)進行溫度控制的被處理體的 保持裝置及其溫度控制方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的被處理體的保持裝置,包括絕緣層、鋁基座,所述的絕緣層與鋁基座之間設 有電加熱器層,所述電加熱器層包括多圈電加熱器。
本發(fā)明的被處理體的保持裝置的溫度控制方法,通過所述電加熱器層的多圈電加熱器 對被處理體的保持裝置的溫度進行分區(qū)控制。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出,本發(fā)明所述的被處理體的保持裝置及其溫度 控制方法,由于絕緣層與鋁基座之間設有電加熱器層,電加熱器層包括多圈電加熱器。可 以通過所述多圈電加熱器對被處理體的保持裝置的溫度進行分區(qū)控制。主要應用于半導體 晶片加工工藝中。


圖l為現(xiàn)有技術中被處理體的保持裝置的結構示意圖2為圖1的俯視圖3為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例一的結構示意圖4為圖3的俯視圖5為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例一中的電加熱器層的結構示意圖; 圖6為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例二的氦氣溝道的布置示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的被處理體的保持裝置,其較佳的具體實施例一如圖3、圖4、圖5所示,包括 絕緣層14、鋁基座16,絕緣層14的上方可設置晶片17,所述的絕緣層14與鋁基座16之間設 有電加熱器層15,所述電加熱器層15包括多圈電加熱器。
在等離子體刻蝕工藝過程中,由于多方因素的影響,晶片中心與邊緣的溫度存在差 役,嚴重影響刻蝕速率和刻蝕均勻性。鋁基座16通過內(nèi)嵌水道的方式,通過Chiller進口3和Chiller出口4與溫控設備(Chiller)相連進行溫控,但是,Chiller—般只能對被處理 體的保持裝置進行恒溫控制。
本發(fā)明在實施溫控設備控溫的同時增加電加熱器層15,電極熱器層15可分成外圈電加 熱器18和內(nèi)圈電加熱器19,通過分別對內(nèi)外圈加熱器輸入功率進行控制,從而在Chiller控 溫的基礎上實現(xiàn)被處理體的保持裝置對晶片17的分區(qū)控溫,以滿足刻蝕工藝對溫度的需 求。其中電加熱器層15可采用兩種方式加工,第一種電加熱器15與鋁基座16通過硅粘結 劑粘接固定,陶瓷絕緣層14與電加熱器層15之間也是硅粘接劑粘接,兩處必須保證真空密 封。第二種電加熱器層與陶瓷絕緣層14一起燒結而成,最后與鋁基座16通過硅粘接劑粘 接,保證真空密封。
所述的被處理體的保持裝置中,電加熱器層15可以包括包括2、 3、 4圈電加熱器,或 多圈電加熱器。
所述的絕緣層上設有多個氦氣區(qū)域,每個氦氣區(qū)域設有單獨的氦氣進氣口??梢栽O 2、 3、 4個氦氣區(qū)域,或多個氦氣區(qū)域。
氦氣為常用惰性氣體,通入的氦氣可有效增強被處理體的保持裝置對晶片17的熱傳 導,通過對氦氣壓力的控制可以調節(jié)熱傳導的效率??梢栽谒龅慕^緣層14上設有中心氦 氣區(qū)域和邊緣氦氣區(qū)域,相應的在鋁基座16上安裝中心氦氣進口12和邊緣氦氣進口13,氦 氣通過中心氦氣進口12、中心氦氣孔7進入中心氦氣溝道6;氦氣通過邊緣氦氣進口13、邊 緣氦氣孔9進入邊緣氦氣溝道8。氦氣在氦氣溝道內(nèi)充分均勻分布,實現(xiàn)對晶片17的分區(qū)溫 控。
上述的每個氦氣區(qū)域包括至少一圈氦氣溝道,可以是2、 3、 4圈氦氣溝道,所述氦氣 溝道的底部設有多個氦氣孔,氦氣孔與氦氣進口相通。
具體實施例二如圖6所示,內(nèi)圈氦氣溝道20和外圈氦氣溝道21可以改成雙圈結構,此 種方式擴大了分區(qū)控溫的面積。可以根據(jù)實際工藝情況對氦氣溝道結構進行更改,有利于 提高刻蝕均勻性。
本發(fā)明的上述的被處理體的保持裝置的溫度控制方法,通過所述電加熱器層的多圈電 加熱器對被處理體的保持裝置的溫度進行分區(qū)控制。
還可以通過所述絕緣層上的多個氦氣區(qū)域對被處理體的保持裝置上的晶片的溫度進行 分區(qū)控制。
電加熱器層與分區(qū)氦氣的組合控溫方式應用于被處理體的保持裝置,可有效提高等離 子體刻蝕的刻蝕均勻性,主要應用于半導體晶片加工工藝中,如刻蝕、PVD工藝等。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都 應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種被處理體的保持裝置,包括絕緣層、鋁基座,其特征在于,所述的絕緣層與鋁基座之間設有電加熱器層,所述電加熱器層包括多圈電加熱器。
2、 根據(jù)權利要求l所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述電加熱器層包括2 一4圈電加熱器。
3、 根據(jù)權利要求2所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述電加熱器層包括2 圈電加熱器。
4、 根據(jù)權利要求l所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述的絕緣層上設有多 個氦氣區(qū)域,每個氦氣區(qū)域設有單獨的氦氣進氣口。
5、 根據(jù)權利要求4所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述的絕緣層上設有2 一4個氦氣區(qū)域。
6、 根據(jù)權利要求5所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述的絕緣層上設有2 個氦氣區(qū)域,分別為中心氦氣區(qū)域和邊緣氦氣區(qū)域。
7、 根據(jù)權利要求4、 5或6所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述的每個氦氣 區(qū)域包括至少一圈氦氣溝道,所述氦氣溝道的底部設有多個氦氣孔。
8、 根據(jù)權利要求7所述的被處理體的保持裝置,其特征在于,所述的每個氦氣區(qū)域包 括2圈氦氣溝道。
9、 一種權利要求7所述的被處理體的保持裝置的溫度控制方法,其特征在于,通過所 述電加熱器層的多圈電加熱器對被處理體的保持裝置的溫度進行分區(qū)控制。
10、 根據(jù)權利要求9所述的被處理體的保持裝置的溫度控制方法,其特征在于,通過 所述絕緣層上的多個氦氣區(qū)域對被處理體的保持裝置上的晶片的溫度進行分區(qū)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種被處理體的保持裝置及其溫度控制方法,包括絕緣層、鋁基座,絕緣層與鋁基座之間設有電加熱器層,所述電加熱器層包括兩圈或多圈電加熱器。絕緣層上設有兩個或多個氦氣區(qū)域,每個氦氣區(qū)域設有單獨的氦氣進氣口。通過多圈電加熱器對被處理體的保持裝置的溫度進行分區(qū)控制,并通過多個氦氣區(qū)域對被處理體的保持裝置上的晶片的溫度進行分區(qū)控制,可有效提高等離子體刻蝕的刻蝕均勻性,主要應用于半導體晶片加工工藝中,如刻蝕、PVD工藝等。
文檔編號C23C14/50GK101345204SQ20071011910
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權日2007年7月13日
發(fā)明者彭宇霖 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
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