[发明专利]静电吸盘的制造方法，静电吸盘及等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种静电吸盘的制造方法，静电吸盘以及包含该静电吸盘的等离子体处理装置。

背景技术

近年来，随着半导体制造工艺的发展，等离子体处理工艺被广泛应用于半导体元器件的制程中。上述制程，如沉积、刻蚀工艺等一般是在等离子体处理装置内进行。一般来说，等离子体处理装置包括腔室，用于将工艺气体从供气源提供至腔室内的气体喷淋头，以及固定、支撑基片的静电吸盘(Electrostatic chuck，简称ESC)。其中静电吸盘通常设置在等离子体处理装置的腔室底部，作为下电极与射频功率源连接，而在腔室顶部的气体喷淋头作为上电极与射频功率源或地连接。上下电极间形成射频电场，使被电场加速的电子等与通入处理腔室的蚀刻气体分子发生电离冲撞，产生由工艺气体形成的等离子体与基片进行反应，以进行所需的工艺制程。

其中，静电吸盘采用静电引力的方式来固定基片，现有技术中的静电吸盘包括主体部和基座，主体部和基座之间通过粘结剂如硅胶粘结，基座用来支撑主体部。主体部的材料例如为Al2O3、AlN等陶瓷材料，并可掺杂金属化合物(如TiO2)或含硅的化合物(如SiO2)，基座则一般采用铝等金属或金属合金材质制作而成。

然而，在进行等离子体处理工艺如等离子体刻蚀时，由于等离子体中的离子轰击性和工艺气体的腐蚀性，也使暴露于高密度高腐蚀性高活性的等离子体环境中的主体部材料及其掺杂物非常容易被腐蚀，造成主体部形貌、组成、性能(如表面粗糙度，表面电阻系数等)以及与基片间静电引力的变化，更严重的将直接导致静电吸盘的损坏报废。此外，主体部因等离子体腐蚀所产生的颗粒也很可能污染固定于其上的基片，从而导致工艺缺陷。

为解决这一问题，现有技术中通过在静电吸盘表面涂覆一层耐侵蚀涂层，以防止其被等离子体侵蚀。为了形成致密性较好的耐侵蚀涂层，一种做法是在静电吸盘表面采用等离子体增强型物理气相沉积(PEPVD)淀积氧化钇(Y₂O₃)或氧化钇/氧化铝(Y₂O₃/Al₂O₃)复合涂层。但是，在采用PEPVD淀积耐侵蚀涂层时，随着工艺时间的增长静电吸盘的温度容易超过100℃，将严重破坏主体部与基座之间粘结剂的粘结力，甚至会发生主体部从基座脱落，导致静电吸盘的损坏报废。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种耐等离子体侵蚀且性能较佳的静电吸盘的制造方法以及由该方法制造成的静电吸盘。

为达成上述目的，本发明提供一种静电吸盘的制造方法，包括以下步骤：

制造静电吸盘的主体部和基座，其中制造所述主体部的步骤包括：步骤S11：形成陶瓷基板及薄膜电极，所述薄膜电极嵌设于所述陶瓷基板中或形成于所述陶瓷基板的上方；步骤S12：在所述陶瓷基板及薄膜电极上沉积抗等离子侵蚀的保护层；以及步骤S13：图形化所述保护层的上表面以形成所述静电吸盘的主体部；以及

将所述主体部和所述基座连接为一体以形成所述静电吸盘。

优选的，所述保护层的材料选自陶瓷或IIIB族金属化合物或陶瓷及IIIB族金属化合物的组合物。

优选的，所述保护层的材料为氧化钇或氧化钇/氧化铝复合材料。

优选的，通过增强型等离子体物理沉积工艺形成所述保护层。

优选的，所述保护层的厚度为大于等于0.1毫米。

优选的，所述保护层包覆所述陶瓷基板的侧壁。

优选的，所述薄膜电极的材料为金属或金属合金，通过真空镀膜技术形成所述薄膜电极。

优选的，步骤12包括：

在所述陶瓷基板及薄膜电极上沉积多层薄膜结构，所述多层薄膜结构至少包括所述保护层和功能层，所述功能层用于调节所述静电吸盘的性能，所述保护层为所述多层薄膜结构的顶层。

优选的，所述薄膜电极嵌设于所述陶瓷基板中，所述多层薄膜结构自下而上包括所述功能层和所述保护层。

优选的，所述薄膜电极形成于所述陶瓷基板的上方，所述多层薄膜结构自下而上包含绝缘层、所述功能层和所述保护层。

优选的，所述功能层的材料为金属或金属合金。

优选的，通过真空镀膜技术形成所述功能层。

优选的，所述绝缘层的材料为陶瓷，通过热喷涂形成所述绝缘层。

优选的，通过增强型等离子体物理沉积工艺形成所述多层薄膜结构。

优选的，所述薄膜电极形成于所述陶瓷基板的上方，其中步骤S11包括：

形成所述陶瓷基板；