[发明专利]静电卡盘装置及其温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域的温度控制技术，特别是涉及一种用 于等离子体处理设备的静电卡盘装置，以及一种静电卡盘的温度控制 方法。

背景技术

等离子体处理设备(例如刻蚀机)中静电卡盘的应用已经越来越 广泛，静电卡盘的主要作用是保持固定和支撑晶片等待加工件，避免 待加工件在工艺过程中出现位移。

静电卡盘采用静电引力来固定待加工件，相对于以前采用的机械 卡盘和真空卡盘，具有很多优势。例如，静电卡盘可以减少在使用机 械卡盘时由于压力、碰撞等原因造成的待加工件的破损，可以增大待 加工件的有效加工面积，可以减少待加工件表面腐蚀物颗粒的沉积， 并可以在真空环境下正常工作。

众所周知，加工件的温度控制对于工艺过程的顺利完成来说十分 重要，由于静电卡盘与加工件相接触，可以通过控制静电卡盘的温度 来实现对加工件温度的控制。因此，对静电卡盘的温度进行快速而准 确的控制显得十分重要。

典型的静电卡盘包括基体以及固定于基体之上的静电模块，基体 之中具有冷却介质腔体，可以通过冷却通道向冷却介质腔体之中输入 冷却介质，并通过冷却机(Chiller)使上述冷却介质保持较低的温度， 以此实现静电卡盘温度的降低，进而降低待加工件的温度。可以在静 电卡盘中同时设置加热器，静电卡盘以及待加工件温度的升高通过上 述加热器实现。

不同的工艺流程甚至是同一工艺流程的不同工艺步骤对加工件 的温度要求各不相同，有时需要在较短的时间内迅速地大幅改变加工 件的温度，这对于静电卡盘温度的快速调整提出了较高的要求。

实际工作过程中，如果冷却机的冷却介质温度设定较低，必然会 要求升温过程中加热器的功率大幅增加，同时延长升温时间；如果冷 却机的冷却介质温度设定较高，在需要较大幅度降低待加工件温度(例 如需要降低20摄氏度)的场合温度梯度较小，需要等待较长时间以使 静电卡盘的温度被冷却到设定值。因此，目前多数等离子体处理设备 的静电卡盘难以迅速、大幅改变温度，延长了工艺过程，制约了生产 效率的提高，有时也会导致工艺质量的下降。

因此，如何快速、大幅改变静电卡盘的温度，是本领域技术人员 目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电卡盘装置，其静电卡盘的温度可以 快速、大幅改变。本发明的另一目的是提供一种静电卡盘的温度控制 方法，能够快速、大幅改变静电卡盘的温度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种静电卡盘装置，其静电卡 盘的基体之中具有冷却介质腔体，所述静电卡盘装置进一步包括能够 向所述冷却介质腔体提供冷却介质的第一冷却通道、第二冷却通道， 以及选择所述第一冷却通道和所述第二冷却通道之一与所述冷却介质 腔体相连通的通道切换装置；所述第一冷却通道、所述第二冷却通道 中的冷却介质存在温差。

进一步，所述第一冷却通道、所述第二冷却通道中冷却介质的温 差范围为20℃至30℃。

进一步，所述第一冷却通道中冷却介质的温度范围为0℃至30℃， 所述第二冷却通道中的冷却介质的温度范围为20℃至50℃。

进一步，所述静电卡盘装置进一步包括至少一个附加冷却通道， 所述第一冷却通道、所述第二冷却通道以及各所述附加冷却通道中冷 却介质的温度均不相同；所述通道切换装置选择所述第一冷却通道、 所述第二冷却通道以及各所述附加冷却通道中的一者与所述介质腔体 相连通。

进一步，所述静电卡盘装置进一步包括控制器，预定条件成就时 所述控制器通过所述通道切换装置选择不同的冷却通道与所述冷却介 质腔体相连通。

本发明还提供一种等离子体处理设备，包括上述任一项所述的静 电卡盘装置。