[发明专利]静电吸盘及其制作方法与等离子体处理装置

说明书

本发明提供一种静电吸盘及其制作方法以及可应用该静电吸盘的等离子体处理装置。其中，所述静电吸盘包括：基座；涂覆于所述基座上方的底部涂层，所述底部涂层至少包括两层涂层，该两层涂层具有不同的孔隙率；涂覆于所述底部涂层上方的电极层；涂覆于所述电极层上方的顶部涂层，所述顶部涂层中至少包括一个高致密耐等离子体刻蚀涂层。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种静电吸盘及其制作方法，还涉及一种可包含所述静电吸盘的等离子体处理装置。

背景技术

众所周知，静电吸盘(electrostatic chuck，简写为ESC)是等离子体处理装置(比如，等离子体刻蚀装置)的一个关键组件。由于常作为下电极与基片承载器而工作，静电吸盘应具备一些基本的材质性能与功能，比如，足够的硬度以应付基片在垂直方向上的吸附和解吸附移动过程中产生的摩擦磨损，高电阻率以保持电绝缘性能，材料结构稳定性以及对等离子体刻蚀的高抵抗力，良好的热传导性以维持基片温度的均匀性，等等。另外，静电吸盘应具有优良的电学及物理性能以提供以下工艺功能，比如，吸附/解吸附(chuck/de-chuck)，低泄漏电流(low leakage current)，以及高绝缘强度(dielectric strength)或者说高击穿电压(breakdown voltage，Vbd)。但是，现有的静电吸盘通常通过将陶瓷圆盘(ceramic puck)粘接至铝基座或阳极氧化铝基座而制成。陶瓷圆盘通常由氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)制成，以实现可控的静电吸盘功能，比如，吸附/解吸附，射频匹配(RFcoupling)等。当静电吸盘工作在卤族元素(比如，F、Cl)等离子体环境时，不管是陶瓷基(比如，Al₂O₃或AlN)还是整个组件都将遭受等离子体攻击，整个组件被等离子体腐蚀。等离子体腐蚀会改变陶瓷圆盘的表面形态(morphology)、化学组分(composition)与材料性质(比如，表面粗糙度、电阻等)，进而严重影响静电吸盘的使用功能，比如，漏电流(leakingcurrent)、基片背面氦气泄露速率(He leakage rate)、解吸附时间(de-chuck time)等等。在某些情景，比如，当薄陶瓷圆盘(通常厚度仅有1或2毫米)是通过粘接固定于基座时，它们间的粘接剂(adhesive)极容易被等离子体腐蚀掉，引起等离子体电弧(plasma arcing)或颗粒污染(particle contamination)，导致等离子体工艺恶化以及静电吸盘使用寿命受损。另外，当450毫米(mm)的基片(晶圆)被应用在等离子体反应腔(plasma chamber)，静电吸盘会变得极其昂贵，因为陶瓷圆盘的制作和组装会变得极其困难。