[发明专利]静电吸盘装置及包括该静电吸盘装置的等离子体处理装置

说明书

本发明涉及一种静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置，其包括静电吸盘及基座。静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，多孔塞的靠近冷却气体孔的一侧设置第一凹部，聚合物材料填充第一凹部及粘合多孔塞和冷却通道的内壁。本发明通过在冷却气体孔对应基座的侧壁所形成凹部填充聚合物材料，以实现极大地提高短期制造可靠性和长期化学侵蚀的可靠性，从而防止冷却气体孔和/或容纳升降销的通孔过早产生电压击穿现象。

技术领域

本发明涉及半导体领域的装置，特别涉及一种用以吸附晶圆的静电吸盘装置以及包括该静电吸盘装置的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体制造过程中，多以静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置作为支撑和吸附晶圆等工件的媒介，因此静电吸盘装置的品质及寿命极为重要。

ESC装置是反应离子蚀刻机中最关键的部件之一。该技术的进步需要更高的功率、更高的偏置电压和/或更高的温度。这些不断增加的苛刻条件将增加引发点燃等离子体、电压击穿或电弧放电的可能性，这将导致ESC装置的损坏，甚至可能会产生该部件的灾难性故障。而，为了防止电弧放电，现今已应用了各种方法来减少在ESC装置中点燃等离子体的可能性，并且在仍可能点燃等离子体的情况下也增强了对击穿电压的抵抗力。

其中，氦气孔和容纳升降销的通孔是ESC装置中的两个关键区域。由于潜在的暴露金属接地路径或弱击穿电阻，氦气孔和容纳升降销的通孔的孔壁以及ESC装置中的ESC和基座之间结合处易受等离子点燃和电压击穿的影响。对于这些孔，可以应用氧化铝涂层和多孔陶瓷以避免大空腔，并且覆盖非介电的金属ESC基座以防止电压击穿。

然，由于制造精度或缺陷限制(例如等离子喷涂氧化铝涂层上的缺陷，或是反复的热膨胀和温度循环后的收缩引起的氧化铝涂层处的微裂纹)，以及长时间使用后，对材料产生侵蚀，导致上述所提到的方式仍无法有效解决现有问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)装置，用以解决前述背景技术中所面临的问题。

为了达到上述目的，本发明的第一技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，多孔塞的靠近冷却气体孔的一侧具有第一凹部，使得多孔塞与冷却通道的内壁形成间隙，第一凹部填充聚合物材料，聚合物材料与多孔塞和冷却通道的内壁粘合。

优选地，基座对应静电吸盘的一面可具有氧化铝涂层，聚合物材料与多孔塞、冷却通道的内壁以及氧化铝涂层的侧面粘合。

优选地，静电吸盘与基座之间可通过硅系树脂连结。

优选地，聚合物材料可为丙烯酸系树脂材料、硅系树脂材料或环氧系树脂材料。

优选地，第一凹部具有上端部分和下端部分，下端部分的截面面积小于上端部分的截面面积。

为了达到上述目的，本发明的第二技术方案是提供一种静电吸盘装置，包括静电吸盘及基座。静电吸盘具有上表面和下表面，静电吸盘的上表面用以吸附晶圆。基座的上表面与静电吸盘的下表面连结，静电吸盘中具有贯通静电吸盘的冷却气体孔，基座具有与冷却气体孔相对应的冷却通道，在冷却通道的靠近冷却气体孔的一端设置多孔塞，冷却通道的靠近冷却气体孔的一端具有第二凹部，第二凹部填充有聚合物材料，聚合物材料与多孔塞以及冷却通道的第二凹部的内壁粘合。