一種支撐裝置以及等離子刻蝕設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種支撐裝置以及包括該支撐裝置的等離子刻蝕設備。
【背景技術】
[0002]在集成電路(IC)和微機電系統(tǒng)(MEMS)的制造工藝過程中，特別是在實施等離子刻蝕(ETCH)、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)等的制造工藝過程中，常常用靜電卡盤來支撐、固定、加熱以及傳送基片等被加工工件，為基片提供直流偏壓并且控制基片表面的溫度。
[0003]圖1為典型的支撐裝置的組成結構圖。如圖1所示，靜電卡盤包括由上至下依次疊置的絕緣層1、加熱層2、隔熱層3和基座4。其中，絕緣層I采用Al2O3或AlN等陶瓷材料制成，并且在絕緣層I中設置有直流電極層(圖中未示出)，直流電極層與直流電源電連接后在直流電極層與基片之間產(chǎn)生靜電引力，從而將基片等被加工工件固定在絕緣層I的頂部；加熱層2用于對基片等被加工工件進行加熱；隔熱層3采用硅橡膠等高絕緣材料制成，以阻擋由加熱層2產(chǎn)生的熱量向基座4傳導，從而可以減少加熱層2的熱量損失，進而提高靜電卡盤的加熱效率；基座4與射頻電源連接，用以在基片等被加工工件上生成射頻偏壓。
[0004]靜電卡盤的外圍結構包括聚焦環(huán)6。聚焦環(huán)6設置在靜電卡盤外周緣的臺階上，圍繞在靜電卡盤的外側，其上表面略低于靜電卡盤的上表面，避免靜電卡盤受到工藝氣體的腐蝕，對靜電卡盤起到保護作用，聚焦環(huán)6由防腐蝕材料制成。
[0005]隨著基片尺寸的增大，基片表面中心區(qū)域的溫度場與晶片邊緣區(qū)域的溫度場的不均勻越來越明顯，不均勻分布的溫度場導致了基片5的中心區(qū)域以及邊緣區(qū)域的刻蝕的不均勻性。
[0006]因此，如何使得基片的中心區(qū)域與邊緣區(qū)域溫度場均勻一致成為本領域亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0007]鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種承載裝置以及等離子刻蝕設備，其能夠對基片的邊緣區(qū)域進行有效的溫度控制，使得中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的溫度均勻性提高，從而提高了工藝的均勻性，降低了工藝成本。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，提供一種支撐裝置，所述支撐裝置包括靜電卡盤和環(huán)繞所述靜電卡盤設置的聚焦環(huán)，其中，所述靜電卡盤形成為從下至上橫截面積依次減小的三級臺階狀，所述靜電卡盤的第二級臺階內設置有加熱件，所述聚焦環(huán)包括上環(huán)體和設置在所述上環(huán)體下方的下環(huán)體，所述上環(huán)體的內徑大于所述下環(huán)體上部的內徑，所述下環(huán)體的內壁形狀與所述靜電卡盤的第二級臺階的形狀相配合。
[0009]優(yōu)選地，所述下環(huán)體的上表面不高于所述靜電卡盤的上表面。
[0010]優(yōu)選地，所述聚焦環(huán)形成為一體式結構。
[0011]優(yōu)選地，所述下環(huán)體包括上臺階部和位于所述上臺階部下方的下臺階部，所述上臺階部與所述下臺階部互相獨立，所述上臺階部的一部分支撐在所述靜電卡盤的第二級臺階的上表面上，所述下臺階部環(huán)繞所述靜電卡盤的第二級臺階的側面設置，且所述上臺階部與所述上環(huán)體形成為一體。
[0012]優(yōu)選地，所述下環(huán)體包括相互獨立的環(huán)形本體和所述凸出部，所述環(huán)形本體環(huán)繞所述靜電卡盤的第二級臺階的側壁設置，所述凸出部位于所述環(huán)形本體的內壁上且朝向所述聚焦環(huán)的中心軸線凸出，所述凸出部支撐在所述靜電卡盤的第二級臺階的頂面上，所述環(huán)形本體與所述上環(huán)體形成為一體。
[0013]優(yōu)選地，制成所述凸出部的材料與制成所述靜電卡盤最上方的一級臺階的材料相同。
[0014]優(yōu)選地，所述靜電卡盤的第二級臺階內從下至上依次設置有絕緣層、所述加熱件和隔離層。
[0015]優(yōu)選地，所述加熱件的直徑大于待處理的基片的直徑。
[0016]優(yōu)選地，還包括基環(huán)和絕緣環(huán)，所述基環(huán)設置在所述絕緣環(huán)上方并且環(huán)繞在所述靜電卡盤的最下方的一級臺階的外側，所述聚焦環(huán)設置在所述基環(huán)上方，所述絕緣環(huán)設置在所述靜電卡盤下方。
[0017]作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種等離子刻蝕設備，該等離子刻蝕設備包括反應腔室和設置在所述反應腔室內的支撐裝置，其中，所述支撐裝置本發(fā)明所提供的上述支撐裝置。
[0018]本發(fā)明通過將靜電卡盤設置為從下至上橫截面積依次減小的三級臺階狀、并將聚焦環(huán)的下環(huán)體設置為與靜電卡盤的第二級臺階相配合可以使得在不影響支撐裝置使用壽命的條件下，很有效的對基片外圍區(qū)域的溫度進行控制，提高基片外圍區(qū)域與中心區(qū)域溫度的均勻性，從而可以使得包括所述承載裝置的反應腔室內的帶電粒子(例如，等離子體)能夠均勻地分布在基片的中心區(qū)域和基片的外圍區(qū)域，以實現(xiàn)對基片的均勻刻蝕，提高工藝的均勻性。并且本發(fā)明所提供的支撐裝置結構簡單，便于維護。
【附圖說明】
[0019]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0020]圖1為現(xiàn)有技術中支撐裝置的結構示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明第一種實施方式的支撐裝置的結構示意圖；
[0022]圖3為圖2中所示的支撐裝置中的靜電卡盤的示意圖；
[0023]圖4為圖2中所示的支撐裝置中的聚焦環(huán)的示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明第二種實施方式的支撐裝置的結構示意圖；
[0025]圖6為圖5中所示的支撐裝置中的聚焦環(huán)的示意圖；
[0026]圖7為本發(fā)明第三種實施方式的支撐裝置的結構示意圖；以及
[0027]圖8為圖7中所示的支撐裝置中的聚焦環(huán)的示意圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]1-絕緣層；2_加熱層；3_隔熱層；4-基座；5-基片；6_聚焦環(huán)；6a_上環(huán)體；6b_下環(huán)體Wb1-上臺階部；6132:下臺階部；6b 3-環(huán)形本體；6b4:凸起部；7_基環(huán)；9_絕緣環(huán)；10:加熱模塊；11:第三級臺階；12:第二級臺階。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0031]作為本發(fā)明的一個方面，提供一種支撐裝置。如圖2至圖8所示，該支撐裝置包括靜電卡盤和聚焦環(huán)6，其中，所述靜電卡盤形成為從下至上橫截面積依次減小的三級臺階狀(分別是形成為第一級臺階的基座4、第二級臺階12和位于第二級臺階上方的第三級臺階11)，所述靜電卡盤的第二級臺階12內設置有加熱件2，聚焦環(huán)6包括上環(huán)體6a和設置在該上環(huán)體6a下方的下環(huán)體6b，上環(huán)體6a的內徑大于下環(huán)體6b的上部的內徑，下環(huán)體6b的形狀與靜電卡盤的第二級臺階12的形狀相配合(換言之，下環(huán)體6b的內壁形成為內徑從上至下逐漸增加的臺階狀)。
[0032]由于下環(huán)體6b的形狀與靜電卡盤的第二級臺階12的形狀相配合，因此，下環(huán)體6b的上部支撐在靜電卡盤的第二級臺階12的上表面上。
[0033]當?shù)诙壟_階12內的加熱件2發(fā)熱時，將熱量傳遞給第三級臺階11和聚焦環(huán)6的下環(huán)體6b上支撐在第二級臺階12的上表面的部分。第三級臺階11和下環(huán)體6b上支撐在第二級臺階12的上表面的部分分別對基片5中心區(qū)域和外圍區(qū)域進行加熱，可以使得基片5的中心區(qū)域、基片5的外圍區(qū)域以及基片5的外圍區(qū)域溫度均勻一致，從而可以使得包括所述承載裝置的反應腔室內的帶電粒子(例如，等離子體)能夠均勻地分布在基片5的中心區(qū)域和基片5的外圍區(qū)域，以實現(xiàn)對基片5的均勻刻蝕。
[0034]如上文中所述，聚焦環(huán)的上環(huán)體6a的內徑大于下環(huán)體6b的上部的內徑，上環(huán)體6a用于將帶電粒子(例如，等離子體)聚集在上環(huán)體對應的區(qū)域內，下環(huán)體6b用于使得基片5的中心區(qū)域和基片5的外圍區(qū)域的溫度更加均勻。
[0035]在利用本發(fā)明所提供的支撐裝置對基片進行加熱時，可以使該基片的外圍區(qū)域與中心區(qū)域的溫度更加均勻。
[0036]在本發(fā)明中，對下環(huán)體6b上支撐于靜電卡盤的第二級臺階12上的部分的高度并沒有特殊的限制，優(yōu)選地，下環(huán)體6b上表面可以略低于靜電卡盤的上表面。并且，對下環(huán)體6b上支撐于靜電卡盤的第二級臺階12上的部分的具體結構也沒有限制，下環(huán)體6b上支撐于靜電卡盤的第二級臺階12上的部分可以是間隔布置的塊狀，也可以使環(huán)狀。為了使基片的外圍區(qū)域受熱更加均勻，優(yōu)選地，下環(huán)體6b上支撐于靜電卡盤的第二級臺階12上的部分為環(huán)狀。
[0037]在利用本發(fā)明所提供的支撐裝置進行等離子刻蝕工藝時，將基片5放置靜電卡盤的上端面上(即，靜電卡盤的第三級臺階11的上端面上)。為了防止在進行等離子刻蝕工藝時，等離子體對靜電卡盤造成腐蝕，優(yōu)選地，靜電卡盤的第三級臺階11的直徑可以略小于待處理的基片5的直徑。當基片5設置在靜電卡盤的上端面上時，基片5的邊緣延伸超過靜電卡盤的第三級臺階11的邊緣，且位于聚焦環(huán)6的下環(huán)體6b上方。
[0038]作為本發(fā)明的第一種實施方式，如圖2和圖4所示，所述支撐裝置中的聚焦環(huán)6可以為一體式結構。如圖2中的靜電卡盤的聚焦環(huán)所示，聚焦環(huán)6的上環(huán)體6a和下環(huán)體6b為一個整體。可以采用一體成型工藝形成上述聚焦環(huán)6。例如，