卡盘及反应腔室的制作方法

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种卡盘及反应腔室。

背景技术：

静电卡盘(Electro Static Chuck，简称ESC)广泛的应用于集成电路(IC)制造工艺过程中，特别是等离子刻蚀(ETCH)工艺，用于在反应腔室内固定、支撑晶圆(Wafer)，并且控制晶圆表面的温度。

现有的静电卡盘包括基座、设置在该基座上的加热器层和设置在该加热器层上的绝缘层，其中，在该绝缘层中内嵌有直流电极，用于对晶圆进行吸附。加热器层用于加热晶圆。在基座中设置有冷却通道，通过向该冷却通道中通入冷却水，来调节基座的温度，从而间接控制晶圆的温度。

此外，上述静电卡盘还包括多个沿基座的轴向依次贯穿基座、加热器层和绝缘层的通孔。其中，一部分通孔(至少三个)用于供顶针通过，使顶针能够自绝缘层顶起晶圆或者将晶圆传递至绝缘层上。另一部分通孔(至少一个)用作传输背吹气体的通道，以将背吹气体传输至晶圆与绝缘层之间的间隙中，以提高晶圆与绝缘层之间的热交换效率。

现有的静电卡盘在实际应用中不可避免地存在以下问题：

上述加热器层暴露在上述通孔中的部分会受到等离子体的腐蚀，导致静电卡盘的温度控制性能受到影响。为此，通常在加热器层暴露在通孔中的部分覆盖有粘接剂层，以避免加热器层直接暴露于腔室中，但是这又会有这样的问题：粘接剂层的厚度不宜过大，否则会因粘接剂层所在位置缺失加热器层而导致局部温度异常。而随着量产的进行，较薄的粘接剂层会被等离子体和残留的气体腐蚀，导致粘接剂层对加热器层的保护作用失效，而且被腐蚀的粘接剂会产生颗粒，造成腔室颗粒污染。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种卡盘及反应腔室，其可以保护加热器层不被等离子体腐蚀，同时避免了粘接剂被腐蚀而导致的颗粒污染。

为实现本实用新型的目的而提供一种卡盘，包括基座、设置在所述基座上的加热器层和设置在所述加热器层上的绝缘层，还包括多个沿所述基座的轴向依次贯穿所述基座、加热器层和绝缘层的通孔，用以供顶针或者背吹气体通过，还包括设置在每个所述通孔中的环形保护件，所述环形保护件覆盖所述加热器层暴露在所述通孔中的部分，用于保护所述加热器层不被等离子体腐蚀。

优选的，所述环形保护件包括环体，且在所述环体的一端设置有向外延伸的环形凸缘，其中，所述环体环绕设置在所述通孔中，且覆盖所述加热器层暴露在所述通孔中的部分和至少一部分所述基座暴露在通孔中的部分；

所述环形凸缘设置在所述绝缘层与所述加热器层之间。

优选的，所述环形凸缘的外径与所述通孔的直径的差值的取值范围在4～10mm。

优选的，所述环体的靠近所述基座的一端与所述基座的底面之间的间距的取值范围在5-10mm。

优选的，在所述环形保护件的内表面覆盖有抗腐蚀层。

优选的，所述抗腐蚀层所采用的材料包括Y₂O₃或者YF₃。

优选的，所述环形保护件所采用的材料包括Al₂O₃、AlN、SiC或者Y₂O₃。

优选的，所述环形保护件覆盖所述加热器层的厚度的取值范围在0.5～2mm。

优选的，所述加热器层包括加热层和设置在所述加热层上的匀热层，并且在所述加热层与所述匀热层之间以及所述加热层和所述匀热层的整个外表面均设置有粘接层；

所述环形保护件覆盖所述粘接层暴露在所述通孔中的部分。

作为另一个技术方案，本实用新型还提供一种反应腔室，在反应腔室内设置有本实用新型提供的上述卡盘。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的卡盘，其通过在沿基座的轴向依次贯穿基座、加热器层和绝缘层的每个通孔中设置环形保护件，该环形保护件覆盖加热器层暴露在通孔中的部分，可以保护加热器层不被等离子体腐蚀，从而可以提高卡盘的使用寿命；同时，环形保护件还可以避免加热器层中的粘接剂被腐蚀，从而可以减少颗粒污染，进而提高生产效率。

本实用新型提供的反应腔室，其通过设置有上述卡盘，不仅可以提高卡盘的使用寿命；而且还可以减少颗粒污染，从而提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的卡盘的局部剖视图；

图2为本实用新型实施例采用的环形保护件的立体图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的卡盘及反应腔室进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的卡盘，其用于在反应腔室内固定、支撑晶圆，并且控制晶圆表面的温度。该卡盘例如为静电卡盘或者机械卡盘。具体地，卡盘包括基座1、设置在该基座1上的加热器层2和设置在该加热器层2上的绝缘层3，其中，该基座1可以为铝基座，且在该铝基座中设置有冷却通道，通过向该冷却通道中通入冷却水来冷却铝基座，从而间接控制晶圆的温度。

而且，卡盘还包括多个沿基座1的轴向依次贯穿基座1、加热器层2和绝缘层3的通孔6，用以供顶针或者背吹气体通过。在实际应用中，用于供顶针通过的通孔6为至少三个，且沿基座1的周向对称分布。顶针设置在卡盘的下方，且可升降，在传片过程中，顶针能够穿过通孔6，并自绝缘层3顶起晶圆，或者通过下降将晶圆传递至绝缘层3上。用于供背吹气体通过的通孔可以为一个或多个，该通孔用于将背吹气体输送至晶圆与绝缘层3之间的间隙中，以提高晶圆与绝缘层3之间的热交换效率，同时提高晶圆的温度均匀性。

加热器层2用于加热晶圆。在本实施例中，该加热器层2包括加热层22和设置在该加热层22上的匀热层21，其中，加热层22用于提供热能，例如在该加热层22中设置有加热丝。匀热层21用于将来自加热层22的热量均匀地传导至绝缘层3，以提高晶圆的温度均匀性。并且，在加热层22与匀热层21之间以及加热层22和匀热层21的整个外表面均设置有粘接层4，该粘接层4所采用的材料例如为粘接剂，用于避免加热层22和匀热层21暴露在通孔6中的部分被等离子体腐蚀。

但是，随着量产的进行，较薄的粘接层4会被等离子体和残留的气体腐蚀，导致粘接层4对加热器层2的保护作用失效，而且被腐蚀的粘接层4会产生颗粒，造成腔室颗粒污染。为此，在每个通孔6中设置有环形保护件，该环形保护件覆盖粘接层4暴露在通孔6中的部分，从而可以避免粘接层4被腐蚀，从而可以减少颗粒污染，进而提高生产效率。当然，在实际应用中，有了环形保护件的存在，可以不设置粘接层4，而环形保护件直接覆盖加热器层2暴露在通孔6中的部分，用于保护加热器层2不被等离子体腐蚀。环形保护件所采用的材料可以包括Al₂O₃、AlN、SiC或者Y₂O₃等耐腐蚀材料。优选的，环形保护件覆盖加热器层2的厚度的取值范围在0.5～2mm，以在有效保护加热器层2的同时，保证顶针能够顺利通过。

具体地，上述环形保护件包括环体51，且在该环体51的一端设置有向外延伸的环形凸缘52，其中，环体51环绕设置在通孔6中，且覆盖粘接层4暴露在通孔6中的部分和至少一部分基座1暴露在通孔6中的部分。环形凸缘52设置在绝缘层3与粘接层4之间，用于实现环形保护件的固定。优选的，该环形凸缘52的外径D与通孔6的直径d的差值的取值范围在4～10mm，这可以在保证环形保护件的固定的同时，避免因环形凸缘52的外径过大，而造成环形凸缘52所在位置处的温度受到影响。

通过使环体51覆盖至少一部分基座1暴露在通孔6中的部分，即，环体51的靠近基座1的一端(图1中环体51的下端)低于加热器层2与基座1之间的间隙，可以避免等离子体自该间隙腐蚀加热器层2与基座1。优选的，环体51的靠近基座1的一端与基座1的底面之间的间距H的取值范围在5-10mm，以保证能够有效屏蔽等离子体进入上述间隙。

优选的，环形环体51径向厚度和环形凸缘52的轴向厚度的取值范围在0.5～2mm，以在有效保护加热器层2的同时，保证顶针能够顺利通过。

优选的，在环形保护件的内表面(即，暴露在通孔6中的表面)覆盖有抗腐蚀层(图中未示出)，用于进一步增强环形保护件的耐腐蚀性。该抗腐蚀层所采用的材料包括Y₂O₃或者YF₃等耐腐蚀材料，且可以采用喷涂的方式设置在环形保护件的内表面。

综上所述，本实用新型实施例提供的卡盘，其通过在沿基座1的轴向依次贯穿基座1、加热器层2和绝缘层3的每个通孔6中设置环形保护件，该环形保护件覆盖加热器层2暴露在通孔6中的部分，可以保护加热器层2不被等离子体腐蚀，从而可以提高卡盘的使用寿命；同时，环形保护件还可以避免加热器层2中的粘接层4被腐蚀，从而可以减少颗粒污染，进而提高生产效率。

作为另一个技术方案，本实用新型实施例还提供一种反应腔室，在该反应腔室内设置有本实用新型实施例提供的上述卡盘。

本实用新型实施例提供的反应腔室，其通过设置有本实用新型实施例提供的上述卡盘，不仅可以提高卡盘的使用寿命；而且还可以减少颗粒污染，从而提高生产效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。