专利名称：一种可均匀调节表面温度的基片承载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种调节等离子体刻蚀室内基片承载装置表面温度的技术领域。
背景技术：
在半导体器件的制造过程中，为了在基片上进行沉积、蚀刻等工艺处理时，一般通过静电吸盘(Electrostatic chuck,简称ESC)产生的静电力在处理期间对基片进行支撑及固定。静电吸盘通常位于等离子体处理腔室的底部，位于一基座的上方，一般包括在陶瓷介电层中埋设的电极；通过在该电极上施加直流，进而产生静电电荷来吸持介电层上放置的基片。在所述在瓷介电层的下方设置基座对其进行支撑；所述基座中设有热交换器(chiller),即通过开设若干通道，由其中流经的流体来加热或冷却所述静电吸盘的温度，进而控制基片的温度。常用的热交换器通常包括至少一个流体入口通道和一个流体出口通道，流体入口通道和流体出口通道间连接一流体源，所述流体源可以控制所述流体的温度和流体进出热交换器的速率。应用过程中，受静电吸盘温度的影响，流体入口通道和流体出口通道内部流体的温度不同，例如，当热交换器用来冷却静电吸盘时，入口通道处流体温度较低，热交换器由于对静电吸盘进行冷却，内部流体不断吸收静电吸盘上的热量，流体温度不断升高，至出口通道处时，流体温度通常会大大高于入口通道处温度，从而降低该处对静电吸盘的冷却效果，造成静电吸盘温度不均匀，从而会导致静电吸盘上方的基片刻蚀不均匀。
实用新型内容为了解决上述技 术问题，本实用新型提供一种可均匀调节表面温度的基片承载装置，所述装置包括一静电吸盘和用于支撑所述静电吸盘的基座；所述静电吸盘包括一陶瓷介电层，所述陶瓷介电层内埋设一电极，所述基座内部设有一热交换器，其特征在于所述热交换器包括一段入口通道、一段出口通道和位于所述入口通道和所述出口通道之间的一段中间通道，所述入口通道、出口通道和中间通道上表面到所述陶瓷介电层表面的垂直距离不完全相同。进一步的，所述热交换器的所述入口通道、中间通道和出口通道呈螺旋状结构，相对于所述陶瓷介电层从所述入口通道开始螺旋上升后又螺旋下降至所述出口通道。进一步的，所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离可以相等也可以为不相等。进一步的，所述热交换器呈螺旋状结构，包括一入口通道、一出口通道和一中间通道，所述中间通道到所述陶瓷介电层的距离小于所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离。进一步的，所述的中间通道位于同一平面内，所述中间通道到所述陶瓷介电层的距离小于所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离。进一步的，所述热交换器的所述入口通道、中间通道和出口通道一体制造或者分别制造后无缝连接。进一步的，所述入口通道、中间通道和出口通道的通道口横截面积一致。本实用新型公开了一种可均匀调节表面温度的基片承载装置。所述基片承载装置包括静电吸盘和位于所述静电吸盘下方的基座，在所述基座内部设置一热交换器，所述热交换器内部包括若干热交换通道，热交换通道内填充流体对所述静电吸盘进行冷却或加热，由于流体入口通道处温度可控，随着流体在热交换通道内对所述静电吸盘加热或冷却，流体的温度不断发生变化，通过调节热交换通道的不同位置到所述陶瓷介电层的距离，来控制所述热交换通道的流体对所述静电吸盘表面温度的影响大小，从而保证所述热交换器对所述静电吸盘的温度影响均匀。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1示出一种实施例中带热交换器的基片承载架横截面结构示意图；图2示出图1所述实施例的热交换器流体通道的立体结构示意图；图3示出另一种实施例中带热交换器的基片承载架横截面结构示意图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种可均匀调节表面温度的基片承载架。在所述基片承载架的基座内部设置一热交换器，所述热交换器内部包括若干热交换通道，热交换通道内填充流体对所述静电吸盘进行冷却或加热，本实用新型通过设置所述热交换通道的不同位置到所述陶瓷介电层的距离不完全相同，将对所述静电吸盘表面温度影响较大的位置距离设置为较大，来控制所述热交换通道的流体对所述静电吸盘表面温度的影响大小，从而保证所述热交换器对所述静电吸盘的温度影响均匀。
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
进行说明。图1为一种带热交换器的基片承载架结构示意图，根据图1所示，基片承载架包括静电吸盘30和位于静电吸盘30下方的基座50。静电吸盘30包括一陶瓷介电层40,陶瓷介电层40内埋设一电极20，在电极20上施加直流电源，进而产生静电电荷来吸持陶瓷介电层40上放置的基片60。基座50内部设有热交换器10，热交换器10包括若干通道，通道内填充流体，通过流体的流动来加热或冷却所述静电吸盘表面，从而控制基片的温度。热交换器10可以包括若干个热交换通道，每个热交换通道可以包括至少一个流体入口通道和一个流体出口通道，为便于描述，本实施例选择设置热交换器10为一个热交换通道，该热交换通道包括一个流体入口通道12和一个流体出口通道14。由于静电吸盘30上方的等离子体作用，会在静电吸盘30表面产生热量，过高的温度会导致基片处理的不稳定，影响基片刻蚀的均匀性。故本实施例中的热交换器10用于对静电吸盘30进行冷却，热交换器10内的流体为冷却液。热交换器10还包括位于入口通道12和出口通道14之间的中间通道16，中间通道16与入口通道12和出口通道14 一体制造或者分别制造然后实现无缝连接，本实施例采用一体制造的结构。中间通道16与入口通道12和出口通道14的横截面面积大小相等，流体通道粗细均匀。热交换器10的入口通道12、中间通道16和出口通道14呈螺旋状排布。冷却液由入口通道12进入中间通道16后在中间通道16内流通，流通过程中冷却液不断带走静电吸盘的热量，同时冷却液自身的温度不断升高。由于吸收了静电吸盘大量的热量，当冷却液到达出口通道14时，温度相对于入口通道12处的冷却液温度有了较大幅度的上升，故出口通道14处冷却液对静电吸盘的冷却效果降低，从而导致出口通道14处对应的静电吸盘温度较高，造成整个静电吸盘的温度不均勻，影响基片的刻蚀效果。热交换器的入口通道12和出口通道14可以互换，根据实际需要安排入口通道和出口通道的位置，本实施例的热交换器10的入口通道12、中间通道16和出口通道14呈螺旋状排布，故本实施例设置入口通道12位于热交换器的边缘位置，出口通道14位于热交换器的中间位置。图2示出本实施例的热交换器流体通道的立体结构示意图，为了便于理解，该立体结构示意图对热交换器的其他部分不予描述，只画出了流体通道的结构示意图。本实施例中热交换器10包括入口通道12、中间通道16和出口通道14，热交换器10呈螺旋状排布，且整个热交换器10不在同一平面内。热交换器10从入口通道12开始，相对于陶瓷介电层40呈螺旋上升后又螺旋下降的趋势，对静电吸盘表面温度影响最大的入口通道12和出口通道14距离静电吸盘表面距离最大，从而减小对静电吸盘表面温度的影响，同理，中间通道16靠近入口通道12和出口通道14的两端对静电吸盘表面的温度影响也较大，其距陶瓷介电层40的距离也较大。通过采用该实施例所述结构的热交换器，能均衡的调整静电吸盘的温度，实现基片的均匀处理。在另外的实施例中，如图3所示的基片承载架结构示意图，本实施例采用的热交换器10用于对静电吸盘进行冷却，热交换器10内的流体为冷却液。热交换器10包括入口通道12、出口通道14和位于二者之间的中间通道16，中间通道16与入口通道12和出口通道14 一体制造或者分别制造然后实现无缝连接，本实施例采用分别制造然后实现无缝连接的结构。在实际应用中， 热交换器10的入口通道12和出口通道14对静电吸盘表面的温度影响最大，为了减小热交换器10的入口通道12和出口通道14对静电吸盘表面的温度影响，同时为了降低制造热交换器的难度和成本，可以将热交换器10的中间通道16设置在同一平面内，将热交换器10的入口通道12和出口通道14设置为距离陶瓷介电层40较远的位置。热交换器10的入口通道12和出口通道14与中间通道16的两端实现平滑的无缝连接，使冷却液在热交换器10内无阻碍的移动并且不会发生泄漏。本实施例的其他技术特征同上述实施例。由于影响静电吸盘表面温度的因素有多种，如受到处理腔室内反应气体或等离子体的分布不均匀的影响，往往会使静电吸盘表面上的不同区域具有不同的温度；在另外的实施例中，为了调整所述静电吸盘表面的温度均匀或者有一定的差值，可以根据具体的反应腔室状况，设置热交换器10的热交换管道的不同位置到陶瓷介电层40的距离大小不同来实现。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种可均匀调节表面温度的基片承载装置，所述装置包括一静电吸盘和用于支撑所述静电吸盘的基座；所述静电吸盘包括一陶瓷介电层，所述陶瓷介电层内埋设一电极，所述基座内部设有一热交换器，其特征在于所述热交换器包括一段入口通道、一段出口通道和位于所述入口通道和所述出口通道之间的一段中间通道，所述入口通道、出口通道和中间通道上表面到所述陶瓷介电层表面的垂直距离不完全相同。
2.根据权利要求1所述的基片承载装置，其特征在于所述热交换器的所述入口通道、中间通道和出口通道呈螺旋状结构，相对于所述陶瓷介电层从所述入口通道开始螺旋上升后又螺旋下降至所述出口通道。
3.根据权利要求2所述的基片承载装置，其特征在于所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离相等。
4.根据权利要求2所述的基片承载装置，其特征在于所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离不相等。
5.根据权利要求1所述的基片承载装置，其特征在于所述热交换器呈螺旋状结构，包括一入口通道、一出口通道和一中间通道，所述中间通道到所述陶瓷介电层的距离小于所述入口通道和所述出口通道到所述陶瓷介电层的距离。
6.根据权利要求5所述的基片承载装置，其特征在于所述的中间通道位于同一平面内。
7.根据权利要求1所述的基片承载装置，其特征在于所述热交换器的所述入口通道、中间通道和出口通道一体制造或者分别制造后无缝连接。
8.根据权利要求7所述的基片承载装置，其特征在于所述入口通道、中间通道和出口通道的通道口横截面积一致。
专利摘要本实用新型公开了一种可均匀调节表面温度的基片承载装置。所述基片承载装置包括一静电吸盘和位于静电吸盘下方的基座，在所述基座内部设置一热交换器，所述热交换器内部包括若干热交换通道，热交换通道内填充流体对所述静电吸盘进行冷却或加热，本实用新型通过设置所述热交换通道的不同位置到所述陶瓷介电层的距离不完全相同，将对所述静电吸盘温度影响较大的位置距离设置为较大，来控制所述热交换通道的流体对所述静电吸盘表面温度的影响大小，从而保证所述热交换器对所述静电吸盘的温度影响均匀。
文档编号H01L21/683GK202905683SQ20122048302
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者左涛涛, 吴狄, 彭帆, 王正友 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司