[发明专利]一种基片支撑台及其制造方法

说明书

一种基片支撑台，包括：静电夹盘、加热器和基座，静电夹盘安装到加热器上方，加热器固定到基座上表面；其中所述基座内包括冷却液流通管道；所述加热器包括加热元件用于产生热量，还包括位于加热元件上方的上绝缘材料层和位于加热元件下方的下绝缘材料层，所述下绝缘材料层底面固定到所述基座上表面，其特征在于：所述下绝缘材料层厚度大于1mm，下绝缘材料层中包括至少一金属层将下绝缘材料层分隔为多个绝缘材料子层。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于等离子处理器反应腔内的基片支撑台。

背景技术

等离子处理器被广泛应用在半导体工业内，用来对待处理基片进行高精度的加工如等离子刻蚀、化学气相沉积（CVD）等。等离子处理器包括一个反应腔，反应腔内底部具有一个基片支撑台用来放置并固定住基片。支撑台除了固定基片还需要对基片进行温度控制，所以需要能够带走等离子处理中产生的热量，同时支撑台还连接有射频电源，通过调节射频电源的输出功率来调节基片上的处理效果。所以基片支撑台是一个等离子处理器中核心的、多功能的装置，对基片的处理效果具有重大的影响。

随着半导体工业的发展，越来越多的等离子处理工艺被开发出来，各个工艺需要最佳温度参数不同，经常在同一个反应腔中需要对一片基片进行连续的多个工艺处理，在不同的工艺步骤中需要快速的切换其对应的最佳温度。为了实现快速变温的需要，现有机制在基片支撑台结构设计成如图1所示的结构，包括基座10，基座10内开设有用于冷却液流通的冷却液管道11以带走热量，基座上包括加热器，加热器由上下两层绝缘材料23、21和位于绝缘材料层之间的加热元件如电阻丝29组成，加热器上绝缘材料层上表面通过硅胶层32与上方的静电夹盘30结合固定。其中基座一般由金属制成如铝合金制成，电连接到至少一个射频电源。绝缘材料层21、23通常由陶瓷材料如AL₂O₃，AlN，Y₂O₃ 等制成。在温度切换过程中如果需要降温则关闭加热的功率输出，由下方冷却液管道内的冷却液全力带走热量，在升温过程中加热器接受电功率产生大量热，冷却液也需要一直流通以带走上方加热器以及处理过程中等离子体和射频电源产生的热量。所以加热过程中加热器产生的热量会大量的直接被下方的基座10带走，并没有向上到达静电夹盘30上的基片。为了减少这种热量损耗也加快升温过程，需要在加热元件29和下方冷却液管道11之间具有更低的热导率，比如基座10采用具有更低热导率的金属材料钛（约20W/m.k）或者使得加热元件29下方的绝缘材料层21更厚。但是这两个方案都有问题：钛材料过于昂贵，其价格超出铝合金材料(导热系数170W/m.k)的4倍；绝缘材料层21厚度增加到超出1mm厚度时，由于下方铝合金和绝缘材料层的热膨胀系数差异过大，在频繁的温度改变过程中很快绝缘材料层21就会碎裂失效。所以现有技术中绝缘材料层21的厚度一般都在0.5-1mm之间，这样小的厚度还导致在整个平面上绝缘材料层厚度的不均匀性很难控制，因为绝缘材料层通常是喷涂的，表面粗糙度很大，常见工艺加工形成的公差都会带来绝缘材料层厚度不均匀。对于0.5mm厚的材料层来说不同部位绝缘材料厚度差达到25um时，就可以使得不同区域之间的厚度差可以达到5%，位于基片支撑台上方的基片温度也会相应的受影响而很难获得均一的温度分布。所以业内需要一种新的方法或装置解决在基片支撑台，能够快速的改变基片的温度，同时还需要能使得基片的温度更均匀。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种基片支撑台包括：静电夹盘、加热器和基座，静电夹盘安装到加热器上方，加热器固定到基座上表面；其中所述基座内包括冷却液流通管道；所述加热器包括加热元件用于产生热量，还包括位于加热元件上方的上绝缘材料层和位于加热元件下方的下绝缘材料层，所述下绝缘材料层底面固定到所述基座上表面，其特征在于：所述下绝缘材料层厚度大于1mm，下绝缘材料层中包括至少一金属层将下绝缘材料层分隔为多个绝缘材料子层。其中多个绝缘材料子层厚度小于1mm，以防止绝缘材料层在温度变化过程中破裂，较佳的厚度绝缘材料子层厚度小于0.5mm大于0.2mm。

其中本发明的金属层最佳选择为网格状，基座由铝合金制成。