一种等离子体处理腔室及其基台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子体处理腔室及其基台。
【背景技术】
[0002] 等离子处理腔室利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基 片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气 体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体， 以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离 子平板进行加工。
[0003] 等离子体处理腔室中包括一腔体，腔体下方设置有一用于放置基片的基台，基台 中设置有温度调节装置用于对系统以及基片的温度进行控制。其中，所述温度调节装置包 括设置于基台基体的冷却液供应系统以及设置于基体以上的加热器层。在某些制程中，对 温度调节装置的冷却液供应层和加热器层有明确的温差要求，有时达到50摄氏度及以上。
[0004] 因此，如何将基台中的冷却液供应层以及加热器层的温度差维持在制程所需范 围，又能不浪费资源和能量，是业内急待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 针对【背景技术】中的上述问题，本发明提出了一种等离子体处理腔室及其基台。
[0006] 本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室的基台，其中，所述基台包 括：
[0007] 基台基体，其中设置有冷却液通道；
[0008] 基台基体的上层结构包括：第二绝缘层，其中设置有加热器；以及直接设置于该 第二绝缘层之上的第一绝缘层，其中设置有静电电极；
[0009] 其中，在所述基台基体的所述冷却液通道上表面所在平面与所述第二绝缘层下表 面之间的材料层中设置有若干空洞。
[0010] 进一步地，所述基台基体和所述第二绝缘层之间还包括一温度隔离层，在该温度 隔离层中设置有若干空洞。
[0011] 进一步地，所述基台基体中位于所述冷却液通道之上的区域设置有若干空洞。
[0012] 进一步地，所述基台基体是由金属钛制成的。
[0013] 进一步地，所述基台基体中的至少冷却液通道上表面以下的区域是由金属钛制成 的。
[0014] 进一步地，所述温度隔离层的主体是由金属钛制成的。
[0015] 进一步地，所述温度隔离层中至少其不包括若干空洞的区域是由金属钛制成的。
[0016] 进一步地，所述空洞的体积范围占所述冷却液通道上表面与所述第二绝缘层下表 面之间的材料层总体积的30%到90%。
[0017] 进一步地，所述冷却液通道还通过若干管道外接有一冷却液循环装置，所述冷却 液循环装置用于循环提供冷却液。
[0018] 进一步地，所述加热器还外接有一电源装置。
[0019] 进一步地，所述直流电极还外界有一直流电源。
[0020] 本发明第二方面提供了一种等离子体处理腔室，其中，所述等离子体进一步地，所 述基台基体是由金属钛制成的。
[0021] 进一步地，所述基台基体中的至少冷却液通道上表面以下的区域是由金属钛制成 的。
[0022] 进一步地，所述温度隔离层的主体是由金属钛制成的。
[0023] 进一步地，所述温度隔离层中至少其不包括若干空洞的区域是由金属钛制成的。
[0024] 本发明提供的一种等离子体处理腔室及其基台能够极大地增加基台中的基体中 冷却液通道和第二绝缘层中内嵌的加热器之间的温度差，以满足制程所需。
【附图说明】
[0025] 图1是等离子体处理腔室的结构示意图；
[0026] 图2是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的基台的结构示意图；
[0027] 图3是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的基台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0029] 要指出的是，"半导体工艺件"、"晶圆"和"基片"这些词在随后的说明中将被经常 互换使用，在本发明中，它们都指在处理反应室内被加工的工艺件，工艺件不限于晶圆、衬 底、基片、大面积平板基板等。为了方便说明，本文在实施方式说明和图示中将主要以"基 片"为例来作示例性说明。
[0030] 图1示出了等离子体处理腔室的结构示意图。等离子体处理腔室100具有一个处 理腔体(未示出），处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁102基本上垂直，处理腔体内具 有相互平行设置的上电极和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域P，该 区域P将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在基台106上方放置待要加工的基片W， 该基片W可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其 中，所述基台106上设置有静电夹盘用于夹持基片W。反应气体从气体源103中被输入至 处理腔体内的气体喷淋头109, 一个或多个射频电源104可以被单独地施加在下电极上或 同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电 极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的 处理区域P内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气 体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体 内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电 的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片 加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室100的合适的某个位置处设置有排气区域，排 气区域与外置的排气装置(例如真空泵105)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体 及副产品气体抽出腔室。其中，等离子体约束环107用于将等离子体约束于处理区域P内。 腔室侧壁102上连接有接地端，其中设置有一电阻108。
[0031] 图2是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的基台的结构示意图。如 图1所示，基台106包括一基体1061，在所述基体1061中设置有若干冷却液通道1062用于 降低基台106以及其上放置的基片W的温度。其中，冷却液通道1062下接一冷却液循环装 置(未示出），冷却液循环装置用于循环向设置于基台主体1061中的冷却液通道1062提供 冷却液体。基台106的最上层设置了一层第一绝缘层1063,其中内嵌有静电电极1064。其 中，所述静电电极1064外接有一静电电源(未不出），用于产生静电吸附力从而将基片W夹 持于第一绝缘层1063上方进行制程。在该第一绝缘层1063下方设置有第二绝缘层1066， 其中内嵌有加热器1065。加热器1065由金属制成，有可能是一整片式结构，也可以是若干 基本处于同一平面上的小金属薄片。加热器1065外接电源装置，从而在通电的情况下发热 使得基台106以及其上放置的基片W的问题得到提升。因此，基台106的温度调节装置由 冷却液循环通道1062以及加热器1065构成，前者用于降温，后者用于升温，两者共同作用， 协同控制基台106及其上放置的基片W的温度。
[0032] 前文已述及，在某些特定制程中，制程需要基台106中的基体1061中冷却液通道 1062上表面所在平面和第二绝缘层1066中内嵌的加热器1065下表面之间的温度差达到一 定数值，例如大于50°C。
[0033] 热量公式为：
[0034]
[0035] 其中，Q为热量，A为常数系数，K为热导率，Ax和基体1061中冷却液通道1062 和第二绝缘层1066中内嵌的加热器1065之间的材料厚度有关，而AT则表示基体1061中 冷却液通道1062和第二绝缘层1066中内嵌的加热器1065之间的温度差。
[0036] 热量Q不能改变，因为为了基体1061中冷却液通道1062和第二绝缘层1066中内 嵌的加热器1065之间的温度差而导致热能消耗过高是得不偿失的。因此，在热量Q和A不 变的情况下，能够改变的只有AX和K。由于AX和基体1061中冷却液通道1062和第二 绝缘层1066中内嵌的加热器1065之间的材料厚度有关，由于等离子体处理腔室内部的真 空空间有限，因此不可能增加基体1061中冷却液通道1062和第二绝缘层1066中内嵌的加 热器1065之间的材料厚度来增加Ax，从而拉大AT。因此要提高基体1061中冷却液通道 1062和第二绝缘层1066中内嵌的加热器1065之间的温度差AT，只能改变热导率K。
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