CN101345204A - 被处理体的保持装置及其温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被处理体的保持装置及其温度控制方法，包括绝缘层、铝基座，绝缘层与铝基座之间设有电加热器层，所述电加热器层包括两圈或多圈电加热器。绝缘层上设有两个或多个氦气区域，每个氦气区域设有单独的氦气进气口。通过多圈电加热器对被处理体的保持装置的温度进行分区控制，并通过多个氦气区域对被处理体的保持装置上的晶片的温度进行分区控制，可有效提高等离子体刻蚀的刻蚀均匀性，主要应用于半导体晶片加工工艺中，如刻蚀、PVD工艺等。

Description

被处理体的保持装置及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种半导体晶片加工技术，尤其涉及一种晶片加工设备的被处理体的保持装置及其温度控制方法。

背景技术

在集成电路(IC)制造工艺过程中，特别是刻蚀、物理气相沉积(PVD)及化学气相沉积(CVD)过程中，一般使用被处理体的保持装置(Electro Static Chuck简称ESC)来固定、支撑及传送晶片(Wafer)，避免晶片在工艺过程中出现移动或错位现象。被处理体的保持装置采用静电引力的方式来固定晶片，与传统的机械卡盘和真空吸盘比较具有很多优点。被处理体的保持装置减少了在使用传统卡盘的过程中，由于压力、碰撞等机械原因对晶片造成的不合修复的损伤；由于采用静电吸引没用机械固定，增大了晶片的有效加工面积；减少了由于机械碰撞产生的颗粒污染；由于被处理体的保持装置与晶片完全接触更加有力于进行热传导；并且克服了真空吸盘的致命缺陷，可以在高真空反应腔室中使用。

在半导体工艺过程中，等离子体刻蚀工艺对温度非常敏感，温度控制非常严格，需要精确控制温度(±1℃)，温度均匀性直接影响刻蚀均匀性。在等离子体刻蚀工艺中，晶片四周的温度比中心处温度高，四周温度高是导致晶片边缘刻蚀速率高的重要原因。因此，需要对被处理体的保持装置的中心和四周采用不同的温度控制。

如图1、图2所示，现有技术中的被处理体的保持装置包括铝基座16，铝基座16的上方是绝缘层14，直流电极层埋藏在绝缘层14中，被处理体的保持装置就是利用直流电极层与晶片之间产生的静电引力达到固定晶片的目的。

上述现有技术中，被处理体的保持装置的温控***主要包括温控设备(Chiller)和氦气供给***，铝基座16上分布有Chiller进口3、Chiller出口4及氦气入口5，绝缘层14外圈有氦气沟道1及氦气沟道1上均布的氦气孔2。Chiller对被处理体的保持装置进行精确温度控制，精度一般控制在±1℃；氦气为惰性气体，用来提高晶片与被处理体的保持装置的热传导，达到冷却晶片的目的。氦气由氦气孔2进入氦气沟道1，均匀分布的氦气孔2使氦气在氦气沟道中均匀分布。

上述现有技术至少存在以下缺点：

温控设备单一，不能对被处理体的保持装置的中心和四周分别进行温度控制，更不能对被处理体的保持装置进行分区控制，致使被处理体的保持装置的绝缘层中心和边缘温度接近，不能达到满意的刻蚀均匀性，边缘刻蚀速率较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以对被处理体的保持装置分区进行温度控制的被处理体的保持装置及其温度控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的被处理体的保持装置，包括绝缘层、铝基座，所述的绝缘层与铝基座之间设有电加热器层，所述电加热器层包括多圈电加热器。

本发明的被处理体的保持装置的温度控制方法，通过所述电加热器层的多圈电加热器对被处理体的保持装置的温度进行分区控制。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的被处理体的保持装置及其温度控制方法，由于绝缘层与铝基座之间设有电加热器层，电加热器层包括多圈电加热器。可以通过所述多圈电加热器对被处理体的保持装置的温度进行分区控制。主要应用于半导体晶片加工工艺中。

附图说明

图1为现有技术中被处理体的保持装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的被处理体的保持装置具体实施例一的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明的被处理体的保持装置具体实施例一中的电加热器层的结构示意图；

图6为本发明的被处理体的保持装置具体实施例二的氦气沟道的布置示意图。

具体实施方式

本发明的被处理体的保持装置，其较佳的具体实施例一如图3、图4、图5所示，包括绝缘层14、铝基座16，绝缘层14的上方可设置晶片17，所述的绝缘层14与铝基座16之间设有电加热器层15，所述电加热器层15包括多圈电加热器。

在等离子体刻蚀工艺过程中，由于多方因素的影响，晶片中心与边缘的温度存在差役，严重影响刻蚀速率和刻蚀均匀性。铝基座16通过内嵌水道的方式，通过Chiller进口3和Chiller出口4与温控设备(Chiller)相连进行温控，但是，Chiller一般只能对被处理体的保持装置进行恒温控制。

本发明在实施温控设备控温的同时增加电加热器层15，电极热器层15可分成外圈电加热器18和内圈电加热器19，通过分别对内外圈加热器输入功率进行控制，从而在Chiller控温的基础上实现被处理体的保持装置对晶片17的分区控温，以满足刻蚀工艺对温度的需求。其中电加热器层15可采用两种方式加工，第一种：电加热器15与铝基座16通过硅粘结剂粘接固定，陶瓷绝缘层14与电加热器层15之间也是硅粘接剂粘接，两处必须保证真空密封。第二种：电加热器层与陶瓷绝缘层14一起烧结而成，最后与铝基座16通过硅粘接剂粘接，保证真空密封。

所述的被处理体的保持装置中，电加热器层15可以包括包括2、3、4圈电加热器，或多圈电加热器。

所述的绝缘层上设有多个氦气区域，每个氦气区域设有单独的氦气进气口。可以设2、3、4个氦气区域，或多个氦气区域。

氦气为常用惰性气体，通入的氦气可有效增强被处理体的保持装置对晶片17的热传导，通过对氦气压力的控制可以调节热传导的效率。可以在所述的绝缘层14上设有中心氦气区域和边缘氦气区域，相应的在铝基座16上安装中心氦气进口12和边缘氦气进口13，氦气通过中心氦气进口12、中心氦气孔7进入中心氦气沟道6；氦气通过边缘氦气进口13、边缘氦气孔9进入边缘氦气沟道8。氦气在氦气沟道内充分均匀分布，实现对晶片17的分区温控。

上述的每个氦气区域包括至少一圈氦气沟道，可以是2、3、4圈氦气沟道，所述氦气沟道的底部设有多个氦气孔，氦气孔与氦气进口相通。

具体实施例二如图6所示，内圈氦气沟道20和外圈氦气沟道21可以改成双圈结构，此种方式扩大了分区控温的面积。可以根据实际工艺情况对氦气沟道结构进行更改，有利于提高刻蚀均匀性。

本发明的上述的被处理体的保持装置的温度控制方法，通过所述电加热器层的多圈电加热器对被处理体的保持装置的温度进行分区控制。

还可以通过所述绝缘层上的多个氦气区域对被处理体的保持装置上的晶片的温度进行分区控制。

电加热器层与分区氦气的组合控温方式应用于被处理体的保持装置，可有效提高等离子体刻蚀的刻蚀均匀性，主要应用于半导体晶片加工工艺中，如刻蚀、PVD工艺等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种被处理体的保持装置，包括绝缘层、铝基座，其特征在于，所述的绝缘层与铝基座之间设有电加热器层，所述电加热器层包括多圈电加热器。

2、根据权利要求1所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述电加热器层包括2-4圈电加热器。

3、根据权利要求2所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述电加热器层包括2圈电加热器。

4、根据权利要求1所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述的绝缘层上设有多个氦气区域，每个氦气区域设有单独的氦气进气口。

5、根据权利要求4所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述的绝缘层上设有2-4个氦气区域。

6、根据权利要求5所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述的绝缘层上设有2个氦气区域，分别为中心氦气区域和边缘氦气区域。

7、根据权利要求4、5或6所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述的每个氦气区域包括至少一圈氦气沟道，所述氦气沟道的底部设有多个氦气孔。

8、根据权利要求7所述的被处理体的保持装置，其特征在于，所述的每个氦气区域包括2圈氦气沟道。

9、一种权利要求7所述的被处理体的保持装置的温度控制方法，其特征在于，通过所述电加热器层的多圈电加热器对被处理体的保持装置的温度进行分区控制。

10、根据权利要求9所述的被处理体的保持装置的温度控制方法，其特征在于，通过所述绝缘层上的多个氦气区域对被处理体的保持装置上的晶片的温度进行分区控制。

Images