一种静电吸盘及等离子体反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种静电吸盘，包含：基座；设置在基座上的第一介电层，其为具有第一电阻率的有掺杂陶瓷材质，第一介电层内设有产生静电力的电极；第二介电层，设置在第一介电层上并覆盖第一介电层，且第二介电层为具有第二电阻率的无掺杂陶瓷材质；第二电阻率大于第一电阻率。本发明专利技术还提供一种等离子体反应装置。本发明专利技术的静电吸盘吸附力强，吸附力分布均匀，易解吸附，使用寿命长，颗粒物污染少，有效防止晶圆背面发生氦气打火，提高了晶圆加工成品率和生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种静电吸盘及等离子体反应装置


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种静电吸盘及等离子体反应装置。

技术介绍

[0002]在半导体器件的制造过程中，为了在晶圆上进行沉积、刻蚀等工艺，一般通过静电吸盘(Electrostatic chuck，简称ESC)来产生静电吸力，以实现在工艺过程中支撑、固定待处理的晶圆。
[0003]静电吸盘包含基座和设置在基座顶部的介电层。根据介电层的不同，静电吸盘主要分为CB(Coulomb库仑)型静电吸盘和J
‑
R(Johnsen
‑
Rahbek)型静电吸盘两种类型。CB型静电吸盘(简称为CB ESC)、J
‑
R型静电吸盘(简称为J
‑
R ESC)是以静电吸附为基本原理，通过对CB ESC、J
‑
R ESC内的电极施加外部直流电压后，产生对晶圆的静电吸附力来固定晶圆。
[0004]CB ESC的静电吸附力小，且需要在其电极上施加较高的直流电压；然而当施加的直流电压过高会易引起晶圆与CB ESC间氦气打火的问题。
[0005]J
‑
R ESC的漏电流大，停止对J
‑
R ESC的电极施加外部直流电压后，J
‑
R ESC表面仍有较多残余电荷，使得晶圆解吸附难度高；且J
‑
R ESC的粗糙表面易被侵蚀，容易造成颗粒物增多、使用老化、J
‑
R ESC表面粗糙度变差，使用寿命较短的问题。同时也会造成放置在J
‑
R ESC上的晶圆的温度不均匀、影响晶圆的加工精度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种静电吸盘及等离子体反应装置，通过将不同电阻率的介电层相结合，不仅能够提高静电吸盘的使用寿命，且无需施加较高的直流电压，能够防止晶圆背面发生氦气打火，同时吸附力强，吸附力分布均匀，并易于解吸附晶圆。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供一种静电吸盘，包含：
[0008]基座，
[0009]设置在所述基座上的第一介电层；所述第一介电层为具有第一电阻率的有掺杂陶瓷材质，第一介电层内设有产生静电力的电极；
[0010]设置在所述第一介电层上并覆盖第一介电层的第二介电层；所述第二介电层为具有第二电阻率的无掺杂陶瓷材质；第二电阻率大于第一电阻率。
[0011]优选的，第一介电层为有掺杂的AL2O3，其掺杂物包含Si、C、Mg，MgO，TiO2中的任一种或多种。
[0012]优选的，第二介电层为无掺杂的AL2O3。
[0013]优选的，第一介电层的电阻率为10
10
～10
12
Ω.cm。
[0014]优选的，第二介电层的电阻率大于10
14
Ω.cm。
[0015]优选的，所述第二介电层与晶圆接触的表面设有多个均匀或非均匀分布的凸起部；所述凸起部的高度范围为2～3um。
[0016]优选的，在第一、第二介电层之间还设有用于固定连接第一、第二介电层的黏接
层。
[0017]优选的，第一介电层的厚度为0.2～2mm。
[0018]优选的，第二介电层的厚度为0.01～0.5mm。
[0019]优选的，第一介电层具有0.6～0.8um的表面粗糙度；第二介电层具有0.1～0.2um的表面粗糙度。
[0020]优选的，第一介电层底部粘接基座顶部，第二介电层的外围向下延伸并完全覆盖第一介电层的外侧壁。
[0021]优选的，第一介电层嵌入设置在基座顶部，且第一介电层顶面与基座顶面平齐；第二介电层设置在基座上并完全覆盖第一介电层。
[0022]优选的，基座的外侧壁设有耐等离子体腐蚀的镀膜。
[0023]优选的，基座中设置有若干冷却管道，所述冷却管道包含氦气通道，通过所述氦气通道将氦气通至晶圆与第二介电层之间的间隙，且氦气通道避让所述凸起部。
[0024]本专利技术还提供一种等离子体反应装置，包括一等离子体反应腔，所述等离子体反应腔内底部设有如本专利技术所述的静电吸盘，通过所述静电吸盘吸附待加工的晶圆。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026]1)本专利技术的静电吸盘吸附力强，吸附力分布均匀，易解吸附晶圆，提高了晶圆加工的生产效率及晶圆成品率；
[0027]2)由于在第一介电层上覆盖有无掺杂的第二介电层，减少了颗粒污染物的产生，使得静电吸盘的吸附力和温度分布均匀，不仅进一步提高了晶圆加工的成品率，同时还提高了静电吸盘的使用寿命、降低了静电吸盘的维护和制造成本；
[0028]3)本专利技术中使用了有掺杂且低电阻率的第一介电层，通过第一介电层内的自由移动的电子，实现“抬高”静电吸盘的电极位置；并且由于第二介电层内无需设置电极，使得第二介电层可以具有一个较小的厚度，因而仅需在静电吸盘内的电极上施加很小的直流电压，也能够为晶圆提供足够的吸附力；
[0029]4)本专利技术的静电吸盘工作时仅需施加很小的直流电压，因而能够有效防止晶圆背面发生氦气打火，实现了安全生产，并进一步提高了晶圆加工的成品率。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0031]图1为实施例一中，本专利技术的静电吸盘所应用的等离子体反应装置示意图；
[0032]图1A、图2为实施例一中，本专利技术的静电吸盘结构示意图；
[0033]图3为仅使用高电阻率材质介电层的静电吸盘工作原理示意图；
[0034]图4为仅使用低电阻率材质介电层的静电吸盘工作原理示意图；
[0035]图5为实施例二中，本专利技术的静电吸盘结构示意图；
[0036]图6为实施例三中，本专利技术的静电吸盘结构示意图；
[0037]图7为通过氦气通道将导热气体通至晶圆与第二介电层之间的间隙示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]实施例一
[0040]图1示出本专利技术静电吸盘所应用的等离子体反应装置的结构示意图，图1中的等离子体反应装置为电容耦合等离子体(CCP)反应装置，本专利技术的静电吸盘同样适用于电感耦合型等离子体反应装置(ICP)。图1中的电容耦合等离子体反应装置是一种由施加在基座上的射频电源通过电容耦合的方式在反应腔内产生等离子体并用于刻蚀的设备。其包括真空反应腔100，真空反应腔包括由金属材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电吸盘，其特征在于，包含：基座，设置在所述基座上的第一介电层；所述第一介电层为具有第一电阻率的有掺杂陶瓷材质，第一介电层内设有产生静电力的电极；设置在所述第一介电层上并覆盖第一介电层的第二介电层；所述第二介电层为具有第二电阻率的无掺杂陶瓷材质；第二电阻率大于第一电阻率。2.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，第一介电层为有掺杂的AL2O3，其掺杂物包含Si、C、Mg，MgO，TiO2中的任一种或多种。3.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，第二介电层为无掺杂的AL2O3。4.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，第一介电层的电阻率为10
10
～10
12
Ω.cm。5.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，第二介电层的电阻率大于10
14
Ω.cm。6.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述第二介电层与晶圆接触的表面设有多个均匀或非均匀分布的凸起部；所述凸起部的高度范围为2～3um。7.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，在第一、第二介电层之间还设有用于固定连接第一、第二介电层的黏接层。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：叶如彬，吴昊，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：