[发明专利]用于承载晶片的静电卡盘以及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种用于承载晶片的静电卡盘以及等离子体加工设备。

背景技术

在制造集成电路(IC)和微机电系统(MEMS)的工艺过程中，特别是在实施等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等的工艺过程中，常使用静电卡盘来固定、支撑及加热晶片等被加工工件。

图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图。如图1所示，等离子体加工设备包括反应腔室10，在反应腔室10内设置有静电卡盘。静电卡盘包括用于承载晶片15的卡盘本体11，卡盘本体11采用AL₂O₃或ALN等陶瓷材料制成。在卡盘本体11内设置有直流电极层12，直流电极层12与直流电源(图中未示出)连接，当直流电源向直流电极层12提供电能时，在直流电极层12与晶片15之间产生静电引力，从而将晶片15固定在卡盘本体11的上表面。而且，在卡盘本体11内设置有沿其厚度方向贯穿的热传导气体通孔，并在该热传导气体通孔的下端串接有与之连通的热传导气体输送管13。热传导气体输送管13的相对于热传导气体通孔的另一端与热传导气体源连接，由热传导气体源提供的氦气等热传导气体依次通过热传导气体输送管13和热传导气体通孔到达晶片15与卡盘本体11之间的间隙内，用以增加卡盘本体11与晶片15之间的热量交换，从而对晶片15的温度进行有效地调节。

此外，在卡盘本体11中还设置有热电偶14，其测量端设置在卡盘本体11的内部，用以检测卡盘本体11的温度，从而间接地获得晶片15的温度。但是，在实际应用中，卡盘本体11与晶片15之间往往存在温差，导致热电偶14所检测的晶片温度不准确，从而对工艺具有一定的不良影响。因此，如何通过热电偶与晶片直接接触实现对晶片温度的精确测量是本领域技术人员面临的一个问题。发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于承载晶片的静电卡盘以及等离子体加工设备，其可以在正常工艺过程中直接检测晶片的温度。

为实现本发明的目的而提供一种用于承载晶片的静电卡盘，包括用于承载晶片的卡盘本体，在所述卡盘本体内设有沿所述卡盘本体厚度方向贯穿的热传导气体通孔，热传导气体通过所述热传导气体通孔到达所述晶片与所述卡盘本体之间的间隙内；而且，在所述热传导气体通孔内设有用于测量所述晶片温度的热电偶，且所述热电偶的测量端与所述晶片的接触是借助所述热传导气体在所述热传导气体通孔内的压力向所述热电偶的测量端施加向上的作用力实现的。

其中，在所述热电偶的测量端设有肩部，所述肩部的外径小于所述热传导气体通孔的内径，并且，在所述热传导气体通孔内设有支撑部件，所述支撑部件通过所述肩部将所述热电偶设置在所述热传导气体通孔内。

其中，所述肩部与所述热传导气体通孔的内壁之间的间隙为0.05～0.1mm。

其中，所述支撑部件为弹簧，所述弹簧套设于所述热电偶的外侧，所述弹簧的内径小于所述肩部的外径。

其中，所述热传导气体包括氦气。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，其包括反应腔室和热传导气体管路，在所述反应腔室内设置有静电卡盘，其中，所述静电卡盘采用了本发明提供的上述静电卡盘，所述热传导气体管路用于向所述静电卡盘输送热传导气体。

其中，还包括温度调节单元和温度控制单元，所述温度控制单元用于根据所述热电偶获得的晶片的实时温度值控制所述温度调节单元对晶片的温度进行调节，以使晶片的温度达到工艺设定温度。

其中，所述温度调节单元包括设置在所述卡盘本体中的电阻丝和/或冷却剂通道。

其中，通入所述冷却剂通道中的冷却剂包括水或冷却液体。

其中，所述温度控制单元接收由所述热电偶获得的实时温度值，并判断所述实时温度值是否超出预设的晶片温度阈值，若所述实时温度值超出预设的所述晶片温度阈值，则增加所述冷却剂的流量和/或降低所述冷却剂的温度。

其中，所述热传导气体管路包括第一连接端口、第二连接端口和第三连接端口，其中，所述第一连接端口与所述热传导气体通孔连通；所述第二连接端口作为热传导气体的输入口与所述热传导气体源连通；所述第三连接端口作为所述热电偶的出线口以使所述热电偶的接线通过所述第三连接端口与终端连接。

本发明具有以下有益效果：