一種等離子體處理腔室及其基臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理腔室及其基臺。
【背景技術(shù)】
[0002] 等離子處理腔室利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基 片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣 體，然后再對該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來激發(fā)和維持等離子體， 以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對半導(dǎo)體基片和等離 子平板進(jìn)行加工。
[0003] 等離子體處理腔室中包括一腔體，腔體下方設(shè)置有一用于放置基片的基臺，基臺 中設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)裝置用于對系統(tǒng)以及基片的溫度進(jìn)行控制。其中，所述溫度調(diào)節(jié)裝置包 括設(shè)置于基臺基體的冷卻液供應(yīng)系統(tǒng)以及設(shè)置于基體以上的加熱器層。在某些制程中，對 溫度調(diào)節(jié)裝置的冷卻液供應(yīng)層和加熱器層有明確的溫差要求，有時達(dá)到50攝氏度及以上。
[0004] 因此，如何將基臺中的冷卻液供應(yīng)層以及加熱器層的溫度差維持在制程所需范 圍，又能不浪費資源和能量，是業(yè)內(nèi)急待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對【背景技術(shù)】中的上述問題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理腔室及其基臺。
[0006] 本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理腔室的基臺，其中，所述基臺包 括：
[0007] 基臺基體，其中設(shè)置有冷卻液通道；
[0008] 基臺基體的上層結(jié)構(gòu)包括：第二絕緣層，其中設(shè)置有加熱器；以及直接設(shè)置于該 第二絕緣層之上的第一絕緣層，其中設(shè)置有靜電電極；
[0009] 其中，在所述基臺基體的所述冷卻液通道上表面所在平面與所述第二絕緣層下表 面之間的材料層中設(shè)置有若干空洞。
[0010] 進(jìn)一步地，所述基臺基體和所述第二絕緣層之間還包括一溫度隔離層，在該溫度 隔離層中設(shè)置有若干空洞。
[0011] 進(jìn)一步地，所述基臺基體中位于所述冷卻液通道之上的區(qū)域設(shè)置有若干空洞。
[0012] 進(jìn)一步地，所述基臺基體是由金屬鈦制成的。
[0013] 進(jìn)一步地，所述基臺基體中的至少冷卻液通道上表面以下的區(qū)域是由金屬鈦制成 的。
[0014] 進(jìn)一步地，所述溫度隔離層的主體是由金屬鈦制成的。
[0015] 進(jìn)一步地，所述溫度隔離層中至少其不包括若干空洞的區(qū)域是由金屬鈦制成的。
[0016] 進(jìn)一步地，所述空洞的體積范圍占所述冷卻液通道上表面與所述第二絕緣層下表 面之間的材料層總體積的30%到90%。
[0017] 進(jìn)一步地，所述冷卻液通道還通過若干管道外接有一冷卻液循環(huán)裝置，所述冷卻 液循環(huán)裝置用于循環(huán)提供冷卻液。
[0018] 進(jìn)一步地，所述加熱器還外接有一電源裝置。
[0019] 進(jìn)一步地，所述直流電極還外界有一直流電源。
[0020] 本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理腔室，其中，所述等離子體進(jìn)一步地，所 述基臺基體是由金屬鈦制成的。
[0021] 進(jìn)一步地，所述基臺基體中的至少冷卻液通道上表面以下的區(qū)域是由金屬鈦制成 的。
[0022] 進(jìn)一步地，所述溫度隔離層的主體是由金屬鈦制成的。
[0023] 進(jìn)一步地，所述溫度隔離層中至少其不包括若干空洞的區(qū)域是由金屬鈦制成的。
[0024] 本發(fā)明提供的一種等離子體處理腔室及其基臺能夠極大地增加基臺中的基體中 冷卻液通道和第二絕緣層中內(nèi)嵌的加熱器之間的溫度差，以滿足制程所需。
【附圖說明】
[0025] 圖1是等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的等離子體處理腔室的基臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的等離子體處理腔室的基臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行說明。
[0029] 要指出的是，"半導(dǎo)體工藝件"、"晶圓"和"基片"這些詞在隨后的說明中將被經(jīng)常 互換使用，在本發(fā)明中，它們都指在處理反應(yīng)室內(nèi)被加工的工藝件，工藝件不限于晶圓、襯 底、基片、大面積平板基板等。為了方便說明，本文在實施方式說明和圖示中將主要以"基 片"為例來作示例性說明。
[0030] 圖1示出了等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。等離子體處理腔室100具有一個處 理腔體(未示出），處理腔體基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁102基本上垂直，處理腔體內(nèi)具 有相互平行設(shè)置的上電極和下電極。通常，在上電極與下電極之間的區(qū)域為處理區(qū)域P，該 區(qū)域P將形成高頻能量以點燃和維持等離子體。在基臺106上方放置待要加工的基片W， 該基片W可以是待要刻蝕或加工的半導(dǎo)體基片或者待要加工成平板顯示器的玻璃平板。其 中，所述基臺106上設(shè)置有靜電夾盤用于夾持基片W。反應(yīng)氣體從氣體源103中被輸入至 處理腔體內(nèi)的氣體噴淋頭109, 一個或多個射頻電源104可以被單獨地施加在下電極上或 同時被分別地施加在上電極與下電極上，用以將射頻功率輸送到下電極上或上電極與下電 極上，從而在處理腔體內(nèi)部產(chǎn)生大的電場。大多數(shù)電場線被包含在上電極和下電極之間的 處理區(qū)域P內(nèi)，此電場對少量存在于處理腔體內(nèi)部的電子進(jìn)行加速，使之與輸入的反應(yīng)氣 體的氣體分子碰撞。這些碰撞導(dǎo)致反應(yīng)氣體的離子化和等離子體的激發(fā)，從而在處理腔體 內(nèi)產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)氣體的中性氣體分子在經(jīng)受這些強(qiáng)電場時失去了電子，留下帶正電 的離子。帶正電的離子向著下電極方向加速，與被處理的基片中的中性物質(zhì)結(jié)合，激發(fā)基片 加工，即刻蝕、淀積等。在等離子體處理腔室100的合適的某個位置處設(shè)置有排氣區(qū)域，排 氣區(qū)域與外置的排氣裝置(例如真空泵105)相連接，用以在處理過程中將用過的反應(yīng)氣體 及副產(chǎn)品氣體抽出腔室。其中，等離子體約束環(huán)107用于將等離子體約束于處理區(qū)域P內(nèi)。 腔室側(cè)壁102上連接有接地端，其中設(shè)置有一電阻108。
[0031] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的等離子體處理腔室的基臺的結(jié)構(gòu)示意圖。如 圖1所示，基臺106包括一基體1061，在所述基體1061中設(shè)置有若干冷卻液通道1062用于 降低基臺106以及其上放置的基片W的溫度。其中，冷卻液通道1062下接一冷卻液循環(huán)裝 置(未示出），冷卻液循環(huán)裝置用于循環(huán)向設(shè)置于基臺主體1061中的冷卻液通道1062提供 冷卻液體?；_106的最上層設(shè)置了一層第一絕緣層1063,其中內(nèi)嵌有靜電電極1064。其 中，所述靜電電極1064外接有一靜電電源(未不出），用于產(chǎn)生靜電吸附力從而將基片W夾 持于第一絕緣層1063上方進(jìn)行制程。在該第一絕緣層1063下方設(shè)置有第二絕緣層1066， 其中內(nèi)嵌有加熱器1065。加熱器1065由金屬制成，有可能是一整片式結(jié)構(gòu)，也可以是若干 基本處于同一平面上的小金屬薄片。加熱器1065外接電源裝置，從而在通電的情況下發(fā)熱 使得基臺106以及其上放置的基片W的問題得到提升。因此，基臺106的溫度調(diào)節(jié)裝置由 冷卻液循環(huán)通道1062以及加熱器1065構(gòu)成，前者用于降溫，后者用于升溫，兩者共同作用， 協(xié)同控制基臺106及其上放置的基片W的溫度。
[0032] 前文已述及，在某些特定制程中，制程需要基臺106中的基體1061中冷卻液通道 1062上表面所在平面和第二絕緣層1066中內(nèi)嵌的加熱器1065下表面之間的溫度差達(dá)到一 定數(shù)值，例如大于50°C。
[0033] 熱量公式為：
[0034]
[0035] 其中，Q為熱量，A為常數(shù)系數(shù)，K為熱導(dǎo)率，Ax和基體1061中冷卻液通道1062 和第二絕緣層1066中內(nèi)嵌的加熱器1065之間的材料厚度有關(guān)，而AT則表示基體1061中 冷卻液通道1062和第二絕緣層1066中內(nèi)嵌的加熱器1065之間的溫度差。
[0036] 熱量Q不能改變，因為為了基體1061中冷卻液通道1062和第二絕緣層1066中內(nèi) 嵌的加熱器1065之間的溫度差而導(dǎo)致熱能消耗過高是得不償失的。因此，在熱量Q和A不 變的情況下，能夠改變的只有AX和K。由于AX和基體1061中冷卻液通道1062和第二 絕緣層1066中內(nèi)嵌的加熱器1065之間的材料厚度有關(guān)，由于等離子體處理腔室內(nèi)部的真 空空間有限，因此不可能增加基體1061中冷卻液通道1062和第二絕緣層1066中內(nèi)嵌的加 熱器1065之間的材料厚度來增加Ax，從而拉大AT。因此要提高基體1061中冷卻液通道 1062和第二絕緣層1066中內(nèi)嵌的加熱器1065之間的溫度差A(yù)T，只能改變熱導(dǎo)率K。
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