靜電卡盤及反應腔室的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微電子加工技術領域，具體地，涉及一種靜電卡盤及反應腔室。
【背景技術】
[0002]在半導體加工領域，一般在真空反應腔室中，通過刻蝕(Etch)工藝或化學氣相沉積(CVD)工藝將反應材料形成在晶片表面。在此過程中，可通過機械夾持裝置或靜電卡盤(ESC)將晶片固定在真空反應腔室內特定的工位上，工藝氣體通過管路輸送到真空反應腔室之中，同時真空反應腔室中射頻電場(RF)將工藝氣體增能為等離子狀態。在半導體生產工藝中，卡盤可用于固定和支撐晶片，避免晶片在處理過程中出現移動或者錯位現象。卡盤可包括機械卡盤、真空卡盤或靜電卡盤等。靜電卡盤采用靜電引力來固定晶片，因此相對于機械卡盤和真空卡盤，其具有很多優勢。靜電卡盤減少了在使用機械卡盤時由于壓力、碰撞等原因造成的晶片破損的問題，增大了晶片的有效加工面積，減少了晶片表面腐蝕物顆粒的沉積，并且該靜電卡盤可以在真空工藝環境下工作。傳統的靜電卡盤的工作溫度一般在100C以內，隨著半導體工藝進入32-22納米技術帶后，高K柵介質和金屬柵電極MOS器件被引入IC生產工藝。為實現上述生產工藝，通常要求下電極的溫度在200°C以上，這對傳統的靜電卡盤來說是難以達到的，因此需要可以在高溫下工作的靜電卡盤來實現上述工藝。
[0003]專利TW201027661A1公開了一種高溫靜電卡盤，圖1為專利TW201027661A1中一種高溫靜電卡盤的結構示意圖，圖2為圖1中凸起部分的結構示意圖，如圖1和圖2所示，卡盤上部550A與卡盤下部550B相互疊置，且在二者之間形成有間隙G，該間隙G的尺寸范圍在20?1000微米，并且，在卡盤上部550A與卡盤下部550B之間的靠近中心的位置處設置有凸起部分503，其通過擴散連接方式與卡盤上部550A和卡盤下部550B連接，用以對二者之間的間隙進行密封，以及阻隔自卡盤上部550A產生的熱量傳遞到卡盤下部550B。
[0004]上述高溫靜電卡盤在實際應用中至少存在如下技術問題:
[0005]其一，由于卡盤上部550A和卡盤下部550B之間的間隙G比較小，在將凸起部分503通過擴散連接方式分別與卡盤上部550A和卡盤下部550B連接時，加工非常困難。
[0006]其二，為了避免加熱時卡盤上部550A與卡盤下部550B由于熱膨脹系數不同而引起的機械應力，凸起部分503的位置會盡量靠近卡盤中心，這會導致凸起部分503的中心孔較小，不利于卡盤上部550A內加熱線和靜電引力線等引線的引出。
【發明內容】
[0007]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種靜電卡盤及反應腔室，其能夠有效解決靜電卡盤在高溫階段的熱膨脹和隔熱問題，同時降低電卡盤的加工難度，便于卡盤內部引線的引出。
[0008]為實現本發明的目的而提供一種靜電卡盤，包括靜電卡盤組件、冷卻件、支撐隔熱件和密封隔熱件，其中:所述靜電卡盤組件位于所述冷卻件的上方，所述支撐隔熱件設置于所述靜電卡盤組件和所述冷卻件之間，用以支撐所述靜電卡盤組件；所述密封隔熱件采用波紋狀的環形薄壁結構，且設置在所述靜電卡盤組件和所述冷卻件之間，并環繞在所述支撐隔熱件的外側；所述密封隔熱件分別與所述靜電卡盤組件和所述冷卻件密封連接，所述密封隔熱件和所述支撐隔熱件之間形成有間隔空間，所述間隔空間用于引出所述靜電卡盤組件內部的引線。
[0009]其中，所述密封隔熱件與所述靜電卡盤組件之間通過擴散連接方式連接，所述密封隔熱件與所述冷卻件之間通過擴散方式連接。
[0010]優選的，所述密封隔熱件的上、下兩端采用平面結構。
[0011]優選的，所述支撐隔熱件位于所述靜電卡盤組件的中間位置，所述密封隔熱件位于所述靜電卡盤組件的邊緣位置。
[0012]優選的，所述密封隔熱件采用合金材料制作。
[0013]優選的，所述支撐隔熱件通過螺紋連接方式與所述冷卻件連接。
[0014]優選的，所述支撐隔熱件采用環形結構。
[0015]其中，所述冷卻件上設置有通孔，所述通孔用于將所述靜電卡盤組件內部的引線自所述間隔空間引出。
[0016]其中，在所述冷卻件內設置有冷卻通道，通過向所述冷卻通道內通入冷卻液體或冷卻氣體來冷卻所述冷卻件。
[0017]作為另一個技術方案，本發明還提供一種反應腔室，在所述反應腔室內設置有靜電卡盤，用以采用靜電引力的方式承載被加工工件，所述靜電卡盤采用了本發明提供的上述靜電卡盤。
[0018]本發明具有以下有益效果:
[0019]本發明提供的靜電卡盤，其在靜電卡盤組件和冷卻件之間設置用于支撐靜電卡盤組件的支撐隔熱件，以及環繞在該支撐隔熱件的外側，且分別與靜電卡盤組件和冷卻件密封連接的密封隔熱件，其中，由于密封隔熱件采用波紋狀的環形薄壁結構，這使得其很容易發生形變，且對靜電卡盤組件的阻力較小，從而即使靜電卡盤組件的變形量較大，密封隔熱件也可以保證對靜電卡盤組件和冷卻件的密封，進而可以有效解決靜電卡盤在高溫階段的熱膨脹和隔熱問題。而且，由于支撐隔熱件只要能夠支撐靜電卡盤組件即可，而無需密封，這大大降低了加工的難度，從而可以降低加工成本。此外，借助在密封隔熱件和支撐隔熱件之間形成的間隔空間，可以增大靜電卡盤內部真空的空間，從而很容易將靜電卡盤組件內部的引線引出。
[0020]本發明提供的反應腔室，其通過采用本發明提供的上述靜電卡盤，不僅可以有效解決靜電卡盤在高溫階段的熱膨脹和隔熱問題，而且可以降低加工難度，從而可以降低加工成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為專利TW201027661A1中一種高溫靜電卡盤的結構示意圖；
[0022]圖2為圖1中凸起部分的結構示意圖；
[0023]圖3為本發明實施例提供的靜電卡盤的剖視圖；
[0024]圖4為圖3中支撐隔熱件的結構示意圖；
[0025]圖5為圖3中密封隔熱件的結構示意圖；以及
[0026]圖6為圖3中密封隔熱件的立體圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的進行詳細描述。
[0028]圖3為本發明實施例提供的靜電卡盤的剖視圖。請參閱圖3，該靜電卡盤包括:靜電卡盤組件、冷卻件14、支撐隔熱件13和密封隔熱件12。其中，靜電卡盤組件位于冷卻件14的上方，本實施例中，靜電卡盤組件包括:主體結構11、位于主體結構11內部的電極9和加熱部件10。主體結構11的材料為陶瓷，優選為氧化鋁陶瓷或者氮化鋁陶瓷。電極9和加熱部件10是通過印刷方式制成的。優選地，電極9的材料為Mo或者W，加熱部件10的材料為Mo。電極9用于在通電時產生靜電引力，該靜電引力可使被加工工件(圖中未示出)被吸附于主體結構11上，從而實現對被加工工件的固定。加熱部件10用于對主體結構11進行加熱，加熱溫度可以為200°C至450°C。由于主體結構11具有良好的導熱率，因此熱量可以通過主體結構11傳遞至被加工工件，從而達到對被加工工件加熱的目的。進一步地，靜電卡盤組件內還設置有氣體通道8，氣體通道8用于向被加工工件的下表面與主體結構11的上表面之間的間隙通入導熱氣體，該導熱氣體可以與被加工工件的各個位置之間進行熱交換，從而可以補償在被加工工件的各個位置之間存在的溫度差，進而可以提高被加工工件的溫度的均勻性，其中，導熱氣體采用惰性氣體，例如:氦氣或者氬氣。
[0029]支撐隔熱件13設置于靜電卡盤組件和冷卻件14之間，