[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的靜電卡盤(pán)組件及半導(dǎo)體工藝設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010873403.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112002668A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/683
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/683;H01L21/67;C23C14/50
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專(zhuān)利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明公開(kāi)一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的靜電卡盤(pán)組件及半導(dǎo)體工藝設(shè)備，該靜電卡盤(pán)組件包括：冷卻盤(pán)、熱緩沖層、靜電卡盤(pán)；熱緩沖層設(shè)置于冷卻盤(pán)上，靜電卡盤(pán)設(shè)置于熱緩沖層上，靜電卡盤(pán)內(nèi)部設(shè)置有加熱件，冷卻盤(pán)內(nèi)設(shè)置有冷卻通道，熱緩沖層用于控制靜電卡盤(pán)和冷卻盤(pán)之間的熱傳遞速率，使高溫靜電卡盤(pán)具有熱傳遞的過(guò)渡區(qū)域，避免因?yàn)闇夭钸^(guò)大導(dǎo)致靜電卡盤(pán)碎裂，在靜電卡盤(pán)室溫和高溫狀態(tài)下時(shí)，水冷盤(pán)均可以長(zhǎng)通冷卻液，既可以應(yīng)用于普通高溫PVD工藝，又可以應(yīng)用于工藝放熱量大、工藝時(shí)間長(zhǎng)的高溫PVD工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的靜電卡盤(pán)組件及半導(dǎo)體工藝設(shè)備。

背景技術(shù)

等離子體設(shè)備廣泛用于當(dāng)今的半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、平板顯示等制作工藝中。在目前的等離子體設(shè)備中，通常使用靜電卡盤(pán)(Electrostatic Chuck，簡(jiǎn)寫(xiě)為ESC)來(lái)替代原有的機(jī)械卡盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程中晶片的夾持。靜電卡盤(pán)被廣泛應(yīng)用于集成電路(IC)制造設(shè)備中，如等離子刻蝕(ETCH)、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等，用于承載晶片，避免晶片在工藝過(guò)程中出現(xiàn)移動(dòng)或錯(cuò)位，并為晶片提供射頻偏壓和控制晶片表面的溫度。

在物理氣相沉積高溫工藝中，需要使用靜電卡盤(pán)來(lái)加熱晶片到一定的工藝溫度，并要求在高溫狀態(tài)下具有調(diào)節(jié)晶片溫度的能力，既可以加熱晶片，需要時(shí)也要能夠冷卻晶片。在某些物理氣相沉積高溫工藝中，由于工藝的膜厚要求大，工藝時(shí)間長(zhǎng)，促使工藝放熱量大，晶片在工藝過(guò)程中吸收的工藝熱量多，導(dǎo)致晶片溫度升高。如果靜電卡盤(pán)在高溫狀態(tài)下不具備溫度調(diào)節(jié)能力，則會(huì)受到工藝熱的影響，跟晶片一起被動(dòng)升溫，導(dǎo)致晶片溫度過(guò)高，超出最合適的工藝溫度范圍，從而影響鍍膜質(zhì)量。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種靜電卡盤(pán)。如圖1所示，該靜電卡盤(pán)包括：靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)101、水冷盤(pán)102、水冷管103、波紋管104。靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)內(nèi)部有加熱電極，靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)能夠自己加熱升溫。靜電卡盤(pán)能夠吸附晶片和加熱晶片，為了避免冷熱溫差導(dǎo)致靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)碎盤(pán)，在高溫工藝狀態(tài)下，水冷組件是不通冷卻水或冷卻液的，水冷組件的主要作用是在高溫靜電卡盤(pán)降溫過(guò)程中，靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)溫度降到安全范圍后，通水加速靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)降溫。

由于現(xiàn)有技術(shù)中高溫靜電卡盤(pán)在高溫狀態(tài)下不具備高溫溫度調(diào)節(jié)能力，高溫狀態(tài)下，水冷組件不能通水，靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)不能很快的帶走晶片吸收的工藝熱，工藝時(shí)間長(zhǎng)、工藝熱量大時(shí)，靜電卡盤(pán)陶瓷盤(pán)會(huì)被動(dòng)升溫。

因此，需要一種具備高溫調(diào)節(jié)能力的靜電卡盤(pán)及半導(dǎo)體工藝設(shè)備，既可以滿足普通的高溫PVD工藝，又可以滿足特殊的放熱量大、工藝時(shí)間長(zhǎng)的高溫PVD工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的靜電卡盤(pán)組件及反應(yīng)腔室，能夠使得靜電卡盤(pán)具備高溫調(diào)節(jié)能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備中的靜電卡盤(pán)組件，包括：冷卻盤(pán)、熱緩沖層、靜電卡盤(pán)；

所述熱緩沖層設(shè)置于所述冷卻盤(pán)上，所述靜電卡盤(pán)設(shè)置于所述熱緩沖層上，所述靜電卡盤(pán)內(nèi)部設(shè)置有加熱件，所述冷卻盤(pán)內(nèi)設(shè)置有冷卻通道，所述熱緩沖層用于控制所述靜電卡盤(pán)和所述冷卻盤(pán)之間的熱傳遞速率。

優(yōu)選地，所述熱緩沖層包括交替疊置的至少一個(gè)耐熱基板和至少一個(gè)密封絕熱環(huán)。

優(yōu)選地，所述熱緩沖層的最上層為所述耐熱基板，該耐熱基板與所述靜電卡盤(pán)的下表面接觸，所述熱緩沖層的最下層為所述密封絕熱環(huán)，所述密封絕熱環(huán)與所述冷卻盤(pán)的上表面接觸。

優(yōu)選地，位于所述熱緩沖層的最上層的耐熱基板與所述靜電卡盤(pán)的下表面之間形成有背壓冷卻空腔，所述熱緩沖層的最下層的密封絕熱環(huán)與所述冷卻盤(pán)的上表面之間形成有底層冷卻空腔。