專利名稱：靜電卡盤和具有用于冷卻晶片的冷卻路徑的卡盤座的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及半導體器件制造設備，且更具體地涉及靜電卡盤和具有用于冷卻晶片的冷卻路徑的卡盤座(chuck base)。
背景技術(shù)：
在半導體器件制造設備例如干蝕刻器的反應室中安裝有卡盤，用于在一過程期間支撐半導體晶片。所述卡盤可以是靜電卡盤。該卡盤安裝在設置于卡盤的后表面處的卡盤座上。所述卡盤座用于支撐卡盤。該卡盤座提供有冷卻通道，用于維持卡盤的恒定溫度，以及因此均勻地冷卻定位于卡盤上的半導體晶片。
靜電卡盤使用靜電力固定晶片。為此目的，靜電卡盤具有用于產(chǎn)生靜電力或靜電吸附力的結(jié)構(gòu)，例如包括電極以及圍繞該電極的電介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)。為了增加晶片的產(chǎn)率，另一方面，在一過程例如蝕刻過程期間必須要求維持晶片對等離子體反應的恒常溫度。當整個晶片的溫度未均勻維持時，在蝕刻期間在晶片上產(chǎn)生缺陷如關鍵尺寸的不良分布。
靜電卡盤在其表面處提供有制冷劑通道例如氦(He)通道，用于冷卻晶片以維持晶片的恒定溫度。這種氦通道的形狀直接影響整個晶片的溫度分布。因此，已經(jīng)作出各種嘗試以改變氦通道的形狀，以實現(xiàn)晶片上的均勻溫度控制。
當前，電介質(zhì)膜通過涂覆電介質(zhì)材料而形成，其中設置有用于提供產(chǎn)生靜電力的必要的電功率的電極。通過涂覆電介質(zhì)材料而形成的電介質(zhì)膜具有相對大的厚度，以及由此，有必要將高直流電壓施加到電極以產(chǎn)生充分的靜電力。但是，應用此高直流電壓導致對形成在晶片上的半導體器件的損壞，這降低了晶片的產(chǎn)率。
另外，當施加高直流電壓時，由于靜電卡盤的邊緣部分處的起弧，陽極膜容易剝除。結(jié)果，靜電卡盤的服務壽命可能會減少，且可能在反應室中產(chǎn)生雜質(zhì)。
首先需要維持卡盤的恒定溫度以實現(xiàn)晶片上的均勻溫度控制。為了此目的已經(jīng)作出多種嘗試。例如，可以在卡盤座處提供冷卻通道以維持卡盤的恒定溫度，通過所述冷卻通道可均勻冷卻晶片。
形成在卡盤座處的冷卻通道的平面形狀和布置被考慮為均勻冷卻卡盤的參數(shù)。尤其，已經(jīng)設計了用于有效減小卡盤或晶片處的溫度偏差的對冷卻通道的平面形狀的改進。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到上面的問題作出本發(fā)明，本發(fā)明的一目標是提供一種靜電卡盤，具有能夠使安裝在卡盤上的晶片的溫度偏差最小化的冷卻通道，由此改進晶片中的關鍵尺寸的均勻性，且因此增加晶片的產(chǎn)率。
本發(fā)明的另一目標是提供一種卡盤座，具有能夠維持恒定卡盤溫度的新形的冷卻通道，從而有效地減小在卡盤或晶片處產(chǎn)生的溫度偏差并且有效地冷卻晶片。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上面的和其他目標可以通過靜電卡盤的提供而實現(xiàn)，該卡盤包括卡盤座，用于支撐晶片；電介質(zhì)膜，安裝在卡盤座上，所述電介質(zhì)膜具有電極，用于供給直流電壓以提供固定晶片所必需的靜電力，所述電極設置在電介質(zhì)膜中；以及冷卻通道，用于供給制冷劑到電介質(zhì)膜以控制所述晶片的溫度，該冷卻通道包括至少兩個第一冷卻通道部分，形成在對應于該晶片的邊緣部分的電介質(zhì)膜的表面處使得第一冷卻通道部分形成同心圓；第二冷卻通道部分形成在電介質(zhì)膜的表面處使得第一冷卻通道部分通過第二冷卻通道部分彼此連接；第一貫穿通道，貫通電介質(zhì)膜而形成，用于供給制冷劑到第一和第二冷卻通道部分；以及第二貫穿通道，貫通電介質(zhì)膜的中心而形成，用于供給制冷劑到晶片的中心。
優(yōu)選地，電介質(zhì)膜是電介質(zhì)片，包括電極設置在其間的堆疊的電介質(zhì)片部分，所述電介質(zhì)片被附著到卡盤同時被壓縮。
優(yōu)選地，接近電介質(zhì)膜的中心的第一冷卻通道部分的內(nèi)部部分被設置在對應于距電介質(zhì)膜的周邊最多不超過晶片直徑1/4的距離內(nèi)。
優(yōu)選地，第二冷卻通道部分的數(shù)量是8，且其數(shù)量等于第二冷卻通道部分數(shù)量的第一貫穿通道分別被鄰近于第二冷卻通道部分與第一冷卻通道部分的外部部分之間的連接連接到第二冷卻通道部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種卡盤座，用于支撐和冷卻其上定位晶片的卡盤。該卡盤座包括座體，用于支撐其上定位晶片的卡盤；以及冷卻通道，用于冷卻卡盤，該冷卻通道包括彎曲部分，其在卡盤座的表面下從卡盤座的中心向外延伸，該彎曲部分與卡盤相對，呈十字形狀；以及圓形部分，連接到彎曲部分，該圓形部分以圍繞該十字形部分的圓的形狀而形成。
優(yōu)選地，該卡盤座還包括連接部分，設置在十字形部分的一端以及圓形部分的一端之間，用于連接該十字形部分和該圓形部分，由此所述冷卻通道在十字形部分的另一端開始，以及在圓形部分的另一端結(jié)束。
優(yōu)選地，座體提供有四個第一通孔，用于將晶片定位在卡盤上的提升針插入穿過通孔，且冷卻通道被彎曲使得四個第一通孔被設置在十字形部分和圓形部分之間，且十字形部分圍繞第一通孔延伸。
優(yōu)選地，座體提供有第二通孔，用于向卡盤提供產(chǎn)生靜電力所必需的電功率，且冷卻通道被彎曲使得該十字形部分圍繞第二通孔的內(nèi)部部分而延伸。


本發(fā)明的上面的目標、特征以及其他優(yōu)點將根據(jù)下面的結(jié)合附圖的詳細描述而被更清楚地理解，在附圖中圖1是示意地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的前表面的平面圖；圖3是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的后表面的平面圖；圖4是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的截面圖；圖5是圖3的A部分的放大的平面圖，示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座；圖6是示意性地示出圖3的B部分處的連接的截面圖；圖7是示意性地示出圖2的提升孔的截面圖；圖8和9是平面和截面圖，分別示意性地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的片形電介質(zhì)膜，該片形電介質(zhì)膜被附著到卡盤座同時被壓縮；圖10是圖8的C部分的放大的平面圖，示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的片形壓制的電介質(zhì)膜。
圖11是截面圖，示意性地示出圖8的C部分處的連接；圖12是平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冷卻通道的第一修改；圖13是平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冷卻通道的第二修改；圖14是平面圖，示意性地示出圖13的E部分；
圖15是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座；圖16是平面圖，示意性地示出形成在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座處的冷卻通道的平面形狀；以及圖17是沿圖2的線A-A’取的截面圖，示出形成在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座處的冷卻通道的平面形狀。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤在圖1到圖14中示意性地示出。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的結(jié)構(gòu)；參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤包括卡盤座200，用于支撐在其上執(zhí)行蝕刻過程的晶片100。在卡盤座200下可以設置卡盤體(未示出)，用于支撐卡盤座200。
在卡盤座200上形成電介質(zhì)膜400。通常，電介質(zhì)膜400可以通過陽極化處理形成。但是在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，制造成片形的附加電介質(zhì)片被附著到卡盤座200的表面同時被壓縮。在所示實施例中，電介質(zhì)片包括第一電介質(zhì)片部分401和堆疊在第一電介質(zhì)片部分401上的第二電介質(zhì)片部分402，當然電介質(zhì)片可以包括多個堆疊的電介質(zhì)片部分。
在第一電介質(zhì)片部分401和第二電介質(zhì)片部分402之間設置薄電極300。結(jié)果，電極300提供在電介質(zhì)膜400中。電極300可以是由導電金屬材料如銅(Cu)、鋁(Al)或鉬(Mo)制造的。替換地，這種導電金屬材料可以涂覆在第一電介質(zhì)片部分401上。
在通過附著和壓縮電介質(zhì)片形成電介質(zhì)膜400的情況中，有可能以具有優(yōu)良電介質(zhì)特性的電介質(zhì)材料形成電介質(zhì)片，并且因此實現(xiàn)更優(yōu)良的電介質(zhì)特性。還是在通過附著和壓縮電介質(zhì)片形成電介質(zhì)膜400的情況中，有可能均勻地減少整個電介質(zhì)膜400的厚度，尤其是電極300和晶片100之間的第二電介質(zhì)片部分402的厚度。結(jié)果，盡管低直流電壓(V)被施加到電極300，也可以充分產(chǎn)生靜電吸附力。
如果電介質(zhì)膜400的厚度是大約1.3mm，第一電介質(zhì)片部分401的厚度是大約0.7mm，其相對較大，并且第二電介質(zhì)片部分402的厚度是大約0.3mm，其相對較小。結(jié)果是，電極300的厚度是大約0.3mm。
低直流電壓(V)的施加減少了發(fā)生起弧的可能性，并且防止電介質(zhì)膜400由于這樣的起弧或陽極化膜被剝離而損壞，并且因此防止靜電卡盤的服務壽命降低。另外，有效地防止在反應室中產(chǎn)生雜質(zhì)。
另外，低直流電壓(V)的施加減少了第二電介質(zhì)片部分402中的電荷，并且因此可以更平滑地將晶片100從卡盤座200分離。具體地，當晶片100被迅速分離時凈電荷總計為零，并且因此晶片100可以無滑動或無損壞地被分離。
低直流電壓(V)的施加在防止火花放電中是很有利的，該火花放電可能會在分離晶片100時在反應室中在較低壓力例如幾mTorr下產(chǎn)生。
在靜電卡盤的電介質(zhì)膜400的表面處形成用于冷卻晶片100的冷卻通道500。冷卻通道500供給氦(He)作為制冷劑到后表面100，用于冷卻晶片100以控制晶片100的溫度，這將在后面詳細描述。傳統(tǒng)類型的冷卻通道導致晶片的中心部分和邊緣部分之間的溫度差，并且因此難于控制裝置的關鍵尺寸。本發(fā)明提出新型冷卻通道500，其能夠在整個晶片100上實現(xiàn)均勻溫度分布，并且因此使溫度偏差最小化。
盡管圖1中沒有示出，形成在電介質(zhì)膜400的表面處的用于向冷卻通道500供給氦(He)作為制冷劑的路徑包括通孔(未示出)，其從卡盤座200延伸到冷卻通道500。但是，控制晶片100的溫度基本取決于形成在電介質(zhì)膜400的表面處的冷卻通道500的形狀，并且因此，下面將參照附圖詳細描述冷卻通道500。
圖2到6示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座，并且圖8到11示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的片形電介質(zhì)膜，該片形電介質(zhì)膜附著到卡盤座同時被壓縮。
具體的，圖2是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的前表面的平面圖；圖3是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的后表面的平面圖；圖4是示意地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的卡盤座的截面圖；圖5是圖3的A部分的放大的平面圖；圖6是示意性地示出圖3的B部分處的連接的截面圖；圖7是示意性地示出圖2的提升孔的截面圖；圖8和9是平面和截面圖，分別示意性地示出構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的靜電卡盤的片形電介質(zhì)膜，該片形電介質(zhì)膜被附著到卡盤座同時被壓縮。圖10是圖8的C部分的放大的平面圖，并且圖11是示意性地示出圖8的C部分處的連接的截面圖。
首先參見圖2到7，卡盤座200是由鋁制造的，并且被構(gòu)造成使得在面對晶片100的卡盤座200的前表面210與卡盤座200的邊緣部分230之間形成臺階，如圖2和4中所示?？ūP座200的前表面210使其邊緣根據(jù)晶片100的形狀而成形。此時，卡盤座200的前表面210被形成為使得前表面210的寬度比水100的寬度略窄。例如，如果晶片100的直徑是200mm，卡盤座200的前表面210的直徑是大約196.1mm。
邊緣部分230提供有多個通孔231，通過它插入卡盤座200的固定元件例如螺栓。整個邊緣部分230被陽極化成使得絕緣膜覆蓋該邊緣部分。但是，卡盤座200的前表面210被保持為裸的。電介質(zhì)膜400被附著到前表面210同時被壓縮，如圖8到11中所示。
如圖2、3和4中所示，卡盤座200具有多個通孔。具體地，卡盤座200具有通過孔211的電源連接，通過該孔插入用于供給直流電壓到設置在電介質(zhì)膜400中的電極300的引入線(未示出)。另外，卡盤座200具有提升孔213，通過它插入用于分離晶片100的提升針(未示出)。在所示出的實施例中，提升孔213的數(shù)量是4個，所以可以使用4針提升器。
參見圖7，氣孔203連接到提升孔213。氣孔203是通過卡盤座200連接到提升孔213的通孔。氣孔203用于解決當晶片100向上和向下移動時由于空氣的充滿導致的提升針不能平滑操作的問題。換句話說，空氣平滑流過氣孔203，并且因此提升針被平滑操作。結(jié)果，晶片100平滑地向上和向下移動。
參見圖2、3和4，卡盤座200具有多個例如8個第一供給通孔215，用于向形成在電介質(zhì)膜400的表面處的冷卻通道500供給氦作為制冷劑。第一供給通孔215與形成在電介質(zhì)膜400處的第一貫穿通道對準，這將在下面詳細描述。第一供給通孔215形成在與晶片100的邊緣對應的卡盤座200的不同位置處，使得第一供給通孔215一起形成同心圓。另外，第一供給通孔217形成在與晶片100的中心對應的卡盤座200的位置處。第一供給通孔217與形成在電介質(zhì)膜400處的第二貫穿通道對準，這將在下面詳細描述。
參見圖3和4，卡盤座200在其后表面250處提供有槽形分配通道251，用于向第一供給通孔215和第二供給通孔217同時分配氦作為制冷劑。分配通道251是在其中部彼此相交的徑向槽，如圖3所示。
第二供給通孔217連接到分配通道251的相交部分，如圖5中所示，該圖5是圖3的A部分的放大的平面圖。另外，第一供給通孔215分別連接到分配通道251的端部。
結(jié)果，氦通過分配通道251同時分配到第一供給通孔215和第二供給通孔217。
參見圖8到11，電介質(zhì)膜400以堆疊的片的形狀形成，使得電極300設置在電介質(zhì)膜400中。如圖8中所示，電介質(zhì)膜400的形狀對應于卡盤座200的形狀。電介質(zhì)膜400提供有提升孔413，其分別與形成在卡盤座200處的提升孔213對準，使得提升針可以插入電介質(zhì)膜400的提升孔413中。在所示實施例中，提升孔413的數(shù)量是四個，所以可以使用四針提升器。
冷卻通道500形成在電介質(zhì)膜400的上表面處，用于控制晶片100的溫度即冷卻晶片100。冷卻通道500包括至少兩個槽形第一冷卻通道部分501和503，其設置在對應于晶片100的邊緣部分的電介質(zhì)膜400上使得第一冷卻通道部分501和503形成同心圓。在第一冷卻通道部分501和503之間設置多個第二冷卻通道部分505，其被沿徑向布置使得第一冷卻通道部分501和503通過第二冷卻通道部分505彼此連接。整個電介質(zhì)膜400的厚度僅為大約1.3mm，并且因此第一冷卻通道部分501和503和/或第二冷卻通道部分505的每個以具有大約0.1mm的深度和大約1mm的寬度的槽形形成。
電介質(zhì)膜400提供有第一貫穿通道515，其貫通電介質(zhì)膜400而形成，用于向第一冷卻通道部分501和503和第二冷卻通道部分505供給氦作為制冷劑。第一貫穿通道515分別與形成在卡盤座200處的第一供給通孔215對準。在對應于晶片100的中心的電介質(zhì)膜400的位置處形成有第二貫穿通道517，用于將氦作為制冷劑注入到晶片100的后表面。第一和第二貫穿通道515和517的每個直徑大約0.5mm。
在具有上述構(gòu)造的冷卻通道500中，第一和第二冷卻通道部分501和505鄰近晶片100的邊緣部分而設置。換句話說，冷卻通道500被構(gòu)造成使得與晶片100的中心部分相比相對大部分的制冷劑被供給到晶片100的邊緣部分。尤其地，冷卻通道500被構(gòu)造成使得僅有從第二貫穿通道517注入的作為制冷劑的氦被供給到晶片100的中心部分。結(jié)果，同心布置的第一冷卻通道部分501和503或為連接通道的第二冷卻通道部分505不延伸到晶片100的中心部分。
例如，冷卻通道500被構(gòu)造成使得第一冷卻通道部分501和503的內(nèi)部部分，即第一冷卻通道部分501，設置在對應于距晶片100的周邊最多不超過晶片直徑1/4的距離內(nèi)。如果晶片100的直徑是200mm，第一內(nèi)部冷卻通道部分501距離晶片100的周邊或電介質(zhì)膜400的周邊大約38mm。實際地，第一冷卻通道部分501的位置可以與提升孔413或電介質(zhì)膜400或晶片100的周邊相鄰設置。
如果冷卻通道500與晶片100的邊緣部分相鄰設置，可以有效控制晶片100的邊緣部分處的溫度。當進行干蝕刻過程時，在晶片100的邊緣部分的溫度偏差比在晶片100的中心部分大。但是，根據(jù)本發(fā)明，氦流動穿過的冷卻通道501、503和505被同心地設置在對應于晶片100的邊緣部分的電介質(zhì)膜400的位置處，從而有效地防止這樣的溫度偏差。
氦可以通過第二通道517和第一通道515同時注入，這是通過提供形成在卡盤座200的后表面250處的分配通道251而實現(xiàn)的，如上面參照圖3所述。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的冷卻通道500的形狀可以進行多種修改。然而，在所有的修改中，同心布置的冷卻通道和連接通道與晶片的邊緣部分相鄰而設置。
圖12是平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冷卻通道的第一修改。
參見圖12，修改的冷卻通道與如圖8中所示的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的冷卻通道的不同之處在于對應于第一冷卻通道501和503的第一冷卻通道的布置被改變。如圖12中所示，修改的冷卻通道的第一內(nèi)部冷卻通道501’被設置在提升孔413之外。換句話說，第一內(nèi)部冷卻通道501’與電介質(zhì)膜400的周邊或晶片100的周邊相鄰而設置。例如，第一冷卻通道501’距離電介質(zhì)膜400的周邊大約22mm。
圖13是平面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的冷卻通道的第二修改。圖14是平面圖，示意性地示出圖13的E部分。
參見圖13和14，修改的冷卻通道與如圖8中所示的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的冷卻通道的不同之處在于對應于第一冷卻通道501和503的外部第一冷卻通道503的外部第一冷卻通道被最大限度地鄰近于電介質(zhì)膜400的周邊而設置。具體地，修改的冷卻通道的外部第一冷卻通道503’距離電介質(zhì)膜400的周邊大約1mm或更少，如圖5中所示。設置外部第一冷卻通道503’的位置是晶片100上基本不形成器件的部分，即對應于距晶片的周邊大約3mm寬度的部分。外部第一冷卻通道503’被設置在上面提到的部分，即邊緣排除部分，從而更有效地實現(xiàn)溫度控制。
圖15是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座。圖16是平面圖，示意性地示出形成在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座處的冷卻通道的平面形狀；以及圖17是沿圖2的線A-A’取的截面圖，示出形成在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座處的冷卻通道的平面形狀。
參見圖15，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的卡盤座600設置在卡盤700的后表面處，其安裝在半導體器件制造過程中使用的室設備，例如等離子體干蝕刻設備的處理室中。卡盤700可以是靜電卡盤。具體地，卡盤700設置在卡盤座600上，包括由鋁氧化物(Al2O3)制造的薄膜和在該薄膜下設置的用于產(chǎn)生靜電力的電極。替換地，卡盤700可以通過螺栓-螺母接合固定地安裝在卡盤座600上。
定位在卡盤700上的半導體晶片800的溫度在過程的進程中可能會增加，并且因此卡盤700的溫度可能會增加。這樣的溫度增加大大地影響該過程，并且作為結(jié)果可能導致非所需的缺陷，如不一致的關鍵尺寸。因此，需要用于對溫度增加進行控制或補償以保持晶片800或卡盤700的恒定溫度的冷卻單元。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供形成在卡盤座600處的充當冷卻單元的冷卻通道。
參見圖7和8，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的卡盤座600包括用于支撐卡盤700的座體(見圖15)。在與卡盤700的后表面相對的卡盤座600座體的上表面601之下的座體中提供冷卻通道610。冷卻通道610不鄰近卡盤座600的下表面603而是鄰近卡盤座600的上表面601提供的原因在于要更有效地向卡盤700傳熱。結(jié)果卡盤700被更有效地冷卻，并且因此定位在卡盤700上的半導體晶片被更有效地冷卻。
可以通過在卡盤座600的座體的上表面601處形成槽并且在該槽上放置蓋部分619使該槽被蓋部分619覆蓋而形成冷卻通道610。該蓋部分619被放置在該槽上，然后通過焊接被固定到卡盤座600的座體的上表面。結(jié)果，該槽被密封，并且因此防止制冷劑例如去除礦物質(zhì)的水流出冷卻通道610或流到卡盤座600上。
冷卻通道610被設置在卡盤座的寬闊區(qū)域之上使得卡盤700的整個區(qū)域以及半導體晶片800的整個區(qū)域可以通過冷卻通道610被有效并且均勻地冷卻。具體地，冷卻通道610以彎曲的形狀形成在卡盤座600的上表面601之下使得冷卻通道610在卡盤座的寬闊區(qū)域之上延伸。
例如，冷卻通道610包括彎曲的部分即十字形部分611，其從卡盤座600的上表面601的中心以十字的形狀向外延伸，如圖16中所示。十字形部分611是以十字的形狀彎曲的冷卻通道610的部分。另外，冷卻通道610包括圓形部分615，其以圍繞十字形部分611的圓的形狀而形成。圓形部分615連接到十字形部分611，使得圓形部分615與十字形部分611相通。
用于允許制冷劑通過其而引入到冷卻通道610的出入口(inlet andoutlet port)617被形成為使得出入口617彼此相對。具體地，出入口617之一被設置在十字形部分611的一端處，并且因此，冷卻通道610從設置在十字形部分611的所述端的出入口617處開始。另外，另一出入口617設置在圓形部分615的一端處，并且因此，冷卻通道610在設置在圓形部分615的所述端的出入口617處結(jié)束。結(jié)果，冷卻通道610從設置在十字形部分611的所述端的出入口617處開始延伸到設置在圓形部分615的所述端的出入口617。冷卻通道610還可以包括設置在十字形部分611的另一端和圓形部分615的另一端之間的連接部分613，用于連接十字形部分611和圓形部分615。此時，優(yōu)選地是兩個出入口617彼此相對同時連接部分613設置在兩個出入口617之間。
冷卻通道610的圓形部分615以圓形沿著卡盤座的周邊設置，而冷卻通道610的十字形部分611設置在圓形部分615內(nèi)部?？ūP座600一般提供有多個通孔621和625。例如，用于在卡盤700上定位半導體晶片800或從卡盤700移除半導體晶片800的提升針(未示出)通過卡盤座600和卡盤700支撐半導體晶片800。結(jié)果，第一通孔621形成在卡盤座600處使得提升針可以分別插入通過第一通孔621。
第一通孔621的數(shù)量對應于提升針的數(shù)量。在所示的本發(fā)明實施例中，提升針的數(shù)量是四個使得半導體晶片800可以穩(wěn)定地定位在卡盤座上，并且因此，四個第一通孔121被如圖2中所示而設置。
要求冷卻通道110不在第一通孔121上延續(xù)而是冷卻通道110在卡盤座的寬闊區(qū)域上延伸。結(jié)果，第一通孔121被設置在冷卻通道110的十字形部分111和圓形部分115之間，并且因此冷卻通道110的十字形部分111被彎曲使得十字形部分111圍繞第一通孔121延伸。
當卡盤700是圖15中所示的靜電卡盤時，卡盤座600的座體提供有用于供給電功率到電極的第二通孔625，該電極產(chǎn)生靜電力。由于提供第二通孔625用于供給電功率到電極，要求冷卻通道610不在第二通孔625上延續(xù)。結(jié)果，冷卻通道610被彎曲使得冷卻通道610圍繞第二通孔625延伸。具體地，冷卻通道610被彎曲成十字形狀使得第二通孔625設置在冷卻通道610的十字形部分611內(nèi)部，如圖16中所示。
除冷卻通道610之外，用于卡盤座600和卡盤700之間的連接例如螺栓-螺母連接的多種結(jié)構(gòu)如螺母型槽可以提供在卡盤座600的上表面601處。另外，用于卡盤座600和室之間的連接的多種結(jié)構(gòu)如螺母型槽可以提供在卡盤座600的下表面603處。另外，卡盤座600可以在其上表面601的中心部分處提供有氦供給孔，用于供給氦(He)到晶片800的后表面。
如從上面的描述明顯的，作為制冷劑的氦通過其流動的冷卻通道被設置在根據(jù)本發(fā)明的對應于晶片的邊緣部分的靜電卡盤處。結(jié)果本發(fā)明具有更有效地控制晶片的邊緣部分的溫度的效果當執(zhí)行干蝕刻過程時，晶片的邊緣部分的溫度偏差比在晶片的中心部分處大。但是，根據(jù)本發(fā)明，這樣的溫度偏差被補償，并且因此有效防止了溫度偏差的發(fā)生。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電介質(zhì)膜通過附著和壓縮電介質(zhì)片而形成。結(jié)果有可能以具有優(yōu)良電介質(zhì)特性的電介質(zhì)材料形成電介質(zhì)片，并且因此實現(xiàn)更優(yōu)良的電介質(zhì)特性。另外，有可能均勻地減少電極和晶片之間的第二電介質(zhì)片部分的厚度。因此，盡管低直流電壓(V)施加到電極，也可以充分產(chǎn)生靜電吸附力。結(jié)果，本發(fā)明具有防止靜電卡盤或晶片由于起弧被損壞的效果，顯著增加靜電卡盤的服務壽命，并且可觀地增加晶片的產(chǎn)率。
在根據(jù)本發(fā)明的卡盤座中，冷卻通道設置在卡盤座的上表面下，而冷卻通道被彎曲使得冷卻通道在卡盤座的寬闊區(qū)域上延伸。結(jié)果，設置在卡盤座上的卡盤的整個區(qū)域被更有效地并且均勻地冷卻，并且因此，定位在卡盤上的晶片的整個區(qū)域被更有效地并且均勻地冷卻。結(jié)果，本發(fā)明具有有效防止在晶片或卡盤處發(fā)生溫度偏差、并且保持晶片或卡盤的恒定溫度的效果。尤其，冷卻通道包括十字形部分和圍繞該十字形部分設置的圓形部分，并且因此在卡盤或晶片的整個區(qū)域上實現(xiàn)更均勻的溫度控制。
工業(yè)可應用性本發(fā)明應用于使用具有用于支撐晶片的靜電卡盤和該靜電卡盤下設置的卡盤座的反應室的工業(yè)領域。
權(quán)利要求
1.一種靜電卡盤包括卡盤座，用于支撐晶片；電介質(zhì)膜，安裝在所述卡盤座上，所述電介質(zhì)膜具有電極，用于提供直流電壓以提供固定所述晶片所必需的靜電力，所述電極設置在所述電介質(zhì)膜中；以及冷卻通道，用于向所述電介質(zhì)膜提供制冷劑以控制所述晶片的溫度，所述冷卻通道包括至少兩個第一冷卻通道部分，形成在對應于所述晶片的邊緣部分的所述電介質(zhì)膜的表面處，使得所述第一冷卻通道部分形成同心圓；第二冷卻通道部分，形成在所述電介質(zhì)膜的表面處使得所述第一冷卻通道部分通過所述第二冷卻通道部分彼此連接；第一貫穿通道，穿過所述電介質(zhì)膜而形成，用于將所述制冷劑提供到所述第一和第二冷卻通道部分；以及第二貫穿通道，穿過所述電介質(zhì)膜的中心而形成，用于將所述制冷劑提供到所述晶片的中心。
2.如權(quán)利要求1的卡盤，其中所述電介質(zhì)膜是電介質(zhì)片，包括其間設置所述電極的堆疊的電介質(zhì)片部分，所述電介質(zhì)片附著到所述卡盤座同時被壓縮。
3.如權(quán)利要求1的卡盤，其中鄰近所述電介質(zhì)膜的中心的所述第一冷卻通道部分的內(nèi)部部分設置在對應于距所述電介質(zhì)膜的周邊最多不超過晶片直徑1/4的距離內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1的卡盤，其中所述第二冷卻通道部分的數(shù)量是八個，以及數(shù)量等于所述第二冷卻通道部分數(shù)量的所述第一貫穿通道被分別鄰近所述第二冷卻通道部分與所述第一冷卻通道部分的外部部分之間的連接連接到第二冷卻通道部分。
5.一種卡盤座，包括座體，用于支撐其上定位晶片的卡盤；以及冷卻通道，用于冷卻所述卡盤，所述冷卻通道包括彎曲部分，其在卡盤座的表面下從卡盤座的中心向外延伸，所述彎曲部分與所述卡盤相對，呈十字形狀；以及圓形部分，連接到所述彎曲部分，該圓形部分形成為圍繞所述十字形部分的圓形。
6.如權(quán)利要求5的座，還包括連接部分，設置在所述十字形部分的一端以及所述圓形部分的一端之間，用于連接該十字形部分和該圓形部分，從而所述冷卻通道在十字形部分的另一端開始，而在圓形部分的另一端結(jié)束。
7.如權(quán)利要求5的座，其中所述座體提供有四個第一通孔，將所述晶片定位在所述卡盤上的提升針插入穿過所述第一通孔，以及所述冷卻通道被彎曲使得所述四個第一通孔被設置在所述十字形部分和所述圓形部分之間，且所述十字形部分圍繞所述第一通孔延伸。
8.如權(quán)利要求5的座，其中所述座體提供有第二通孔，用于將產(chǎn)生靜電力所必需的電功率提供給卡盤，以及所述冷卻通道被彎曲使得所述十字形部分圍繞所述第二通孔的內(nèi)部部分而延伸。
全文摘要
在此公開一種靜電卡盤，具有在其表面處形成的冷卻通道。靜電卡盤包括卡盤座，用于支撐晶片；安裝在卡盤座上的電介質(zhì)膜，其具有電極，用于供給直流電壓以提供固定晶片所必需的靜電力，所述電極設置在電介質(zhì)膜中；以及冷卻通道，用于向電介質(zhì)膜提供制冷劑以控制晶片的溫度。所述冷卻通道包括至少兩個第一冷卻通道部分，形成在對應于晶片邊緣部分的電介質(zhì)膜的表面處使得第一冷卻通道部分形成同心圓，第二冷卻通道部分形成在電介質(zhì)膜的表面處使得第一冷卻通道部分通過第二冷卻通道部分彼此連接，第一貫穿通道，貫通電介質(zhì)膜而形成，用于將制冷劑提供到第一和第二冷卻通道部分，以及第二貫穿通道，貫通電介質(zhì)膜的中心而形成，用于將制冷劑提供到晶片的中心。
文檔編號H01L21/00GK1898782SQ200480038585
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者樸熙龍, 金珍泰, 李圭夏, 樸寬泰, 吳尚瑛, 張輝坤 申請人:自適應等離子體技術(shù)公司