[发明专利]卡盘及其制造方法、具有该卡盘的晶片处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种改进的卡盘及其制造方法，和具有该改进的卡盘的晶片处理设备。

背景技术

等离子体加工技术是指在一定条件下将通入反应室的气体电离，产生包括正、负带电粒子和自由原子团的等离子体。其中，等离子体与基底发生物理及化学反应以得到所需要的半导体结构。

随着半导体技术的进步，半导体芯片的线宽尺寸越来越小。这就要求半导体设备尤其是运行在等离子反应腔室内的关键零部件具有更高的精度，例如静电卡盘(ESC)。

具体而言，静电卡盘用于使硅片保持在静止位置，并为硅片提供恒定均匀的温度。图1为现有的静电卡盘100’的结构示意图。如图1所示，基座1’与薄膜加热器3’通过第一粘结层2’粘结在一起。基座1’的内部具有流体通道11’。在薄膜加热器3’的上方安装有匀热板4’。匀热板4’与陶瓷卡盘7’进一步通过第二粘结层6’粘结在一起。在采用硅胶将薄膜加热器3’和基座1’粘结在一起时，难免会出现个别粘结缺陷21’，如气泡缺陷等。由于上述粘结缺陷21’的存在，使得局部硅胶厚度减少，向基座1’冷却方向传递的热量增多，进而向陶瓷卡盘7’方向传递的热量减少，最终导致静电卡盘100’承载的硅片表面温度不均匀。而静电卡盘100’温度不均匀又会导致产品良率的降低。

专利(申请号为200780032316，申请日为2007-08-24)公开了一种静电卡盘，在未粘结陶瓷卡盘之前，将匀热板上表面划分为若干个坐标网格，使用温度探针分别检测各网格的温度。如图2所示，若某网格的硅胶层存在气泡缺陷，探针检测到的该网格温度偏低，则在匀热板表面使用激光钻孔等方式在该网格钻孔5’，以增大该网格的散热表面积以提高该网格温度。

上述技术存在的缺点：在对温度偏低的匀热板区域钻孔后，采用粘结剂在匀热板的上表面安装陶瓷卡盘。此时，粘结剂还是会流入匀流板表面的孔洞中，从而导致陶瓷卡盘和匀热板之间的粘结剂厚度不均匀，因此最终同样会导致静电卡盘工作过程中表面温度不均匀。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决现有技术中存在的技术缺陷之一，特别针对现有的卡盘表面温度不均匀的问题，从而提出了一种改进的卡盘，从而改善卡盘承载硅片表面的温度均匀性，进而提高产品良率。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种卡盘，包括：基座；薄膜加热器，所述薄膜加热器位于所述基座之上；匀热板，所述匀热板安装于所述薄膜加热器之上，其中，在所述匀热板上部分的单位网格中设有导热薄层，所述部分的单位网格为被测温度低于预设温度的单位网格；和卡盘本体，所卡盘本体位于具有所述导热薄层的匀热板之上。

根据本发明实施例的卡盘，通过在匀热板上的部分单位网格中设有导热薄层，以增加匀热板表面的导热性。

根据本发明的一个实施例，所述导热薄层的厚度为2μm～10μm。

根据本发明的一个实施例，所述卡盘本体与具有所述导热薄层的匀热板之间设置有粘结层，且所述粘结层的厚度至少为100μm。

由此，导热薄层很薄对后道工序粘结卡盘本体的粘结层厚度的影响几乎可以忽略，使得匀热板与卡盘本体之间的粘结层导热均匀，进而改善卡盘零件表面的温度均匀性，提高产品的良品率。

根据本发明的一个实施例，所述导热薄层为镀银层、镀金层或镀铂层。

根据本发明的一个实施例，所述单位网格的面积为5mm²～100mm²。

本发明另一方面提出了一种卡盘的制造方法，包括如下步骤：

提供基座；

在所述基座之上形成薄膜加热器，并在所述薄膜加热器之上安装匀热板；

在所述匀热板的上表面上划分多个单位网格；

分别测量所述匀热板上每个单位网格对应的温度，并检测所述每个单位网格对应的被测温度是否低于预设温度；

在所述被测温度低于所述预设温度的单位网格之上形成导热薄层；和

在形成有所述导热薄层的匀热板之上形成卡盘本体。

本发明实施例的卡盘的制造方法，通过在温度低于预设温度的匀热板的局部表面设置导热薄层，以增加匀热板表面的导热性。由于导热薄层的厚度对粘结卡盘本体的影响可以忽略，从而通过设置导热薄层可以改善匀热板与卡盘本体之间的粘结层的导热均匀性，进而改善卡盘表面的温度均匀性，提高产品的良品率。

根据本发明的一个实施例，所述导热薄层的厚度为2-10μm。