一種等離子體處理裝置及靜電卡盤與靜電卡盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工工藝，更具體地說，涉及一種靜電卡盤技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在等離子體刻蝕或化學(xué)氣相沉積等工藝過程中，常采用靜電卡盤(ElectroStatic Chuck，簡稱ESC)來固定、支撐及傳送基片(Wafer)等待加工件。靜電卡盤設(shè)置于反應(yīng)腔室中，其采用靜電引力的方式，而非機械方式來固定基片，可減少對基片可能的機械損失，并且使靜電卡盤與基片完全接觸，有利于熱傳導(dǎo)。
[0003]現(xiàn)有的靜電卡盤通常包括絕緣層和加熱層及支撐所述絕緣層和所述加熱測層的金屬基座，絕緣層中設(shè)有直流電極，該直流電極通電后對基片施加靜電引力；為使靜電卡盤具有足夠大的升溫速度，進而提高基片刻蝕的均勻性，絕緣層下方設(shè)置一加熱層，加熱層中設(shè)有加熱裝置，用以提高靜電卡盤表面的溫度，實現(xiàn)對基片的加熱目的；加熱層下方的金屬基座內(nèi)設(shè)有冷卻液流道，其注入冷卻液對靜電卡盤進行冷卻。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，由于靜電卡盤的面積較大，在靜電卡盤快速升溫的同時，很難保證靜電卡盤各區(qū)域溫度的均一性，不同區(qū)域的溫度會有較明顯的差異甚至形成冷區(qū)和熱區(qū)，導(dǎo)致靜電卡盤對基片的加熱不均勻，這將對等離子體刻蝕的工藝效果帶來不良的影響。現(xiàn)有技術(shù)為了解決靜電卡盤加熱不均勻的技術(shù)問題，可以將加熱層分區(qū)控制，但在有些等離子體處理裝置中，只將加熱層分區(qū)控制并不能完全解決靜電卡盤溫度分布不均勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種等離子體處理裝置，包括一真空反應(yīng)腔，所述真空反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置一支撐固定基片的靜電卡盤，所述靜電卡盤包括一金屬基座，其特征在于:所述金屬基座包括一上表面，所述上表面至少位于兩個水平面內(nèi)；
[0006]所述金屬基座上方設(shè)置加熱裝置，所述加熱裝置包括至少第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件，所述第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件分別位于所述金屬基座上表面的不同水平面上方；
[0007]所述加熱裝置上方設(shè)置導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板包括位于所述第一加熱區(qū)元件上方的第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和位于第二加熱區(qū)元件上方的第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板，所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板的上表面位于不同水平面內(nèi)；
[0008]一陶瓷絕緣層位于所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方，所述陶瓷絕緣層用于支撐固定所述基片優(yōu)選的，所述陶瓷絕緣層包括與所述基片接觸的上表面和與所述導(dǎo)熱板接觸的下表面，所述陶瓷絕緣層的下表面包括若干具有一定高度的凸起，所述凸起之間形成若干縫隙。
[0009]優(yōu)選的，所述凸起位于所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方的所述陶瓷絕緣層的下表面上，和/或位于所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方的所述陶瓷絕緣層的下表面上。所述凸起可以位于整個陶瓷絕緣層的下表面，也可以部分的位于陶瓷絕緣層的下表面，起作用在于使得陶瓷絕緣層的下表面和所述導(dǎo)熱板之間形成一定高度的距離。以便在所述陶瓷絕緣層和所述導(dǎo)熱板之間設(shè)有粘膠材料，所述粘膠材料填充于所述縫隙之間，所述凸起的高度等于所述粘膠材料厚度。通過設(shè)定所述凸起的高度，可以方便的定義陶瓷絕緣層的下表面和所述導(dǎo)熱板之間的距離，進而控制所述粘膠材料的厚度。
[0010]優(yōu)選的，所述粘膠材料為硅膠、含氟聚合物中的一種或兩種。
[0011]優(yōu)選的，所述加熱裝置和所述導(dǎo)熱板之間設(shè)置絕緣層，不同加熱區(qū)對應(yīng)的所述絕緣層厚度相同或不相同。
[0012]優(yōu)選的，所述加熱裝置和所述金屬基座之間設(shè)置絕緣層，不同加熱區(qū)對應(yīng)的所述絕緣層厚度相同或不相同。
[0013]優(yōu)選的，第一加熱區(qū)元件和所述第二加熱區(qū)元件之間設(shè)置隔熱槽，所述隔熱槽內(nèi)設(shè)置真空或隔熱材料。所述隔熱槽可以實現(xiàn)所述第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件的溫度不互相干擾，能更好地進行獨立的溫度控制。
[0014]優(yōu)選的，所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板厚度為相同或不相同，二者之間為連續(xù)或不連續(xù)設(shè)置。所述導(dǎo)熱板的厚度是影響熱量傳遞的重要參數(shù)，不同加熱區(qū)的導(dǎo)熱板可以根據(jù)不同加熱區(qū)對應(yīng)的所述陶瓷絕緣層上表面所需的升溫快慢進行厚度調(diào)節(jié)。
[0015]優(yōu)選的，所述加熱裝置為加熱絲或加熱材料涂層。所述加熱裝置可以采用噴涂的方式將加熱材料固定在所述金屬基座上表面，也可以采用通過粘性絕緣層將加熱絲固定在金屬基座上表面。
[0016]優(yōu)選的，所述金屬基座內(nèi)部設(shè)置若干冷卻渠道，所述冷卻渠道位于不同水平面內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱板的材料為金屬材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)。
[0018]優(yōu)選的，所述金屬基座上表面的不同水平面的高度差大于等于2mm。
[0019]進一步的，本申請還公開了一種靜電卡盤，所述靜電卡盤包括一金屬基座，所述金屬基座包括一上表面，所述上表面位于至少兩個水平面內(nèi)；
[0020]所述金屬基座上方設(shè)置加熱裝置，所述加熱裝置包括至少第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件，所述第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件通過絕緣層分別坐落于所述上表面的不同水平面上并形成第一加熱區(qū)上表面和第二加熱區(qū)上表面；
[0021]所述加熱裝置上方設(shè)置導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板包括位于所述第一加熱區(qū)元件上方的第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和位于第二加熱區(qū)元件上方的第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板，所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板的上表面位于不同水平面內(nèi)；
[0022]一陶瓷絕緣層位于所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方，所述陶瓷絕緣層包括一上表面和一下表面，所述上表面用于支撐固定所述基片，所述下表面至少位于兩個水平面內(nèi)。
[0023]優(yōu)選的，所述陶瓷絕緣層下表面設(shè)置若干具有一定高度的凸起，所述凸起之間形成若干縫隙。
[0024]優(yōu)選的，所述凸起位于所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方的所述陶瓷絕緣層的下表面上，和/或位于所述第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板上方的所述陶瓷絕緣層的下表面上。
[0025]優(yōu)選的，所述陶瓷絕緣層和所述導(dǎo)熱板之間設(shè)有粘膠材料，所述粘膠材料填充于所述縫隙之間，所述凸起的高度等于所述粘膠材料厚度。
[0026]優(yōu)選的，所述加熱裝置為加熱絲或加熱材料涂層。
[0027]優(yōu)選的，第一加熱區(qū)元件和所述第二加熱區(qū)元件之間設(shè)置隔熱槽，所述隔熱槽內(nèi)設(shè)置真空或隔熱材料。
[0028]進一步的，本發(fā)明還公開了一種制作靜電卡盤的方法，包括下列步驟:
[0029]制作一金屬基座，在所述金屬基座內(nèi)設(shè)置冷卻渠道，將金屬基座的上表面設(shè)置在至少兩個水平面內(nèi)；
[0030]在所述金屬基座的上表面放置或噴涂一層絕緣層，在所述絕緣層上放置或噴涂一層加熱裝置，所述加熱裝置位于所述金屬基座上表面的不同水平面上，并在不同水平面上形成至少第一加熱區(qū)元件和第二加熱區(qū)元件；
[0031]在所述加熱裝置上方放置或噴涂一層絕緣層并在所述絕緣層上設(shè)置導(dǎo)熱板，所述導(dǎo)熱板至少包括位于第一加熱區(qū)元件上方的第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和位于第二加熱區(qū)元件上方的第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板，所述第一加熱區(qū)導(dǎo)熱板和第二加熱區(qū)導(dǎo)熱板厚度為相同或不相同；并形成不在同一水平面上的導(dǎo)熱板上表面；
[0032]在所述導(dǎo)熱板上方設(shè)置支撐基片的陶瓷絕緣層，設(shè)置所述陶瓷絕緣層上表面支撐所述基片，設(shè)置所述陶瓷絕緣層下表面位于不同水平面內(nèi)。
[0033]優(yōu)選的，所述陶瓷絕緣層下表面設(shè)置若干凸起，所述凸起具有相同的高度，所述凸起間形成若干縫隙，在所述陶瓷絕緣層和所述導(dǎo)熱板間填充粘膠材料，所述粘膠材料填充在所述凸起間的縫隙