专利名称：卡盘及其制造方法、具有该卡盘的晶片处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种改进的卡盘及其制造方法，和具有该改进的卡盘的晶片处理设备。
背景技术：
等离子体加工技术是指在一定条件下将通入反应室的气体电离，产生包括正、负带电粒子和自由原子团的等离子体。其中，等离子体与基底发生物理及化学反应以得到所需要的半导体结构。随着半导体技术的进步，半导体芯片的线宽尺寸越来越小。这就要求半导体设备尤其是运行在等离子反应腔室内的关键零部件具有更高的精度，例如静电卡盘(ESC)。具体而言，静电卡盘用于使硅片保持在静止位置，并为硅片提供恒定均勻的温度。 图1为现有的静电卡盘100’的结构示意图。如图1所示，基座1’与薄膜加热器3’通过第一粘结层2’粘结在一起。基座1’的内部具有流体通道11’。在薄膜加热器3’的上方安装有勻热板4’。勻热板4’与陶瓷卡盘7’进一步通过第二粘结层6’粘结在一起。在采用硅胶将薄膜加热器3’和基座1’粘结在一起时，难免会出现个别粘结缺陷21’，如气泡缺陷等。由于上述粘结缺陷21’的存在，使得局部硅胶厚度减少，向基座1’冷却方向传递的热量增多，进而向陶瓷卡盘7’方向传递的热量减少，最终导致静电卡盘100’承载的硅片表面温度不均勻。而静电卡盘100’温度不均勻又会导致产品良率的降低。专利(申请号为200780032316，申请日为2007_08_24)公开了一种静电卡盘，在未粘结陶瓷卡盘之前，将勻热板上表面划分为若干个坐标网格，使用温度探针分别检测各网格的温度。如图2所示，若某网格的硅胶层存在气泡缺陷，探针检测到的该网格温度偏低， 则在勻热板表面使用激光钻孔等方式在该网格钻孔5’，以增大该网格的散热表面积以提高该网格温度。上述技术存在的缺点在对温度偏低的勻热板区域钻孔后，采用粘结剂在勻热板的上表面安装陶瓷卡盘。此时，粘结剂还是会流入勻流板表面的孔洞中，从而导致陶瓷卡盘和勻热板之间的粘结剂厚度不均勻，因此最终同样会导致静电卡盘工作过程中表面温度不均勻。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决现有技术中存在的技术缺陷之一，特别针对现有的卡盘表面温度不均勻的问题，从而提出了一种改进的卡盘，从而改善卡盘承载硅片表面的温度均勻性，进而提高产品良率。为达到上述目的，本发明一方面提出了一种卡盘，包括基座；薄膜加热器，所述薄膜加热器位于所述基座之上；勻热板，所述勻热板安装于所述薄膜加热器之上，其中，在所述勻热板上部分的单位网格中设有导热薄层，所述部分的单位网格为被测温度低于预设温度的单位网格；和卡盘本体，所卡盘本体位于具有所述导热薄层的勻热板之上。
根据本发明实施例的卡盘，通过在勻热板上的部分单位网格中设有导热薄层，以增加勻热板表面的导热性。根据本发明的一个实施例，所述导热薄层的厚度为2μπι ΙΟμπι。根据本发明的一个实施例，所述卡盘本体与具有所述导热薄层的勻热板之间设置有粘结层，且所述粘结层的厚度至少为100 μ m。由此，导热薄层很薄对后道工序粘结卡盘本体的粘结层厚度的影响几乎可以忽略，使得勻热板与卡盘本体之间的粘结层导热均勻，进而改善卡盘零件表面的温度均勻性， 提高产品的良品率。根据本发明的一个实施例，所述导热薄层为镀银层、镀金层或镀钼层。根据本发明的一个实施例，所述单位网格的面积为5mm2 100mm2。本发明另一方面提出了一种卡盘的制造方法，包括如下步骤提供基座；在所述基座之上形成薄膜加热器，并在所述薄膜加热器之上安装勻热板；在所述勻热板的上表面上划分多个单位网格；分别测量所述勻热板上每个单位网格对应的温度，并检测所述每个单位网格对应的被测温度是否低于预设温度；在所述被测温度低于所述预设温度的单位网格之上形成导热薄层；和在形成有所述导热薄层的勻热板之上形成卡盘本体。本发明实施例的卡盘的制造方法，通过在温度低于预设温度的勻热板的局部表面设置导热薄层，以增加勻热板表面的导热性。由于导热薄层的厚度对粘结卡盘本体的影响可以忽略，从而通过设置导热薄层可以改善勻热板与卡盘本体之间的粘结层的导热均勻性，进而改善卡盘表面的温度均勻性，提高产品的良品率。根据本发明的一个实施例，所述导热薄层的厚度为2-10 μ m。根据本发明的一个实施例，所述卡盘本体通过粘结剂所形成的粘结层与形成有所述导热薄层的勻热板粘结在一起，且所述粘结层的厚度至少为100 μ m。当导热薄层的厚度位于上述区间时，导热薄层很薄对后道工序粘结卡盘本体的粘结层厚度的影响几乎可以忽略，使得勻热板与卡盘本体之间的粘结层导热均勻，进而改善卡盘零件表面的温度均勻性，提高产品的良品率。根据本发明的一个实施例，所述导热薄层为镀银层、镀金层或镀钼层。根据本发明的一个实施例，所述单位网格的面积为5mm2 100mm2。根据本发明的一个实施例，在所述勻热板的上表面划分网格之前还包括对所述基座、所述薄膜加热器和所述勻热板所形成卡盘的半成品进行加热，以使所述卡盘的半成品达到温度平衡。由此，当所述基座、薄膜加热器和勻热板达到温度平衡后，在所述勻热板的上表面划分网格。由此，通过对勻热板的上表面细分为多个区域，便于完整的探测勻热板表面上所有区域的温度，避免出现漏检的区域。本发明再一方面提出了一种晶片处理设备，包括反应室；如上所述的卡盘，所述卡盘设置于所述反应室内。本发明实施例提供的晶片处理设备通过采用如上所述的卡盘，改善卡盘零件表面的温度均勻性，提高产品的良品率。根据本发明的一个实施例，晶片处理设备进一步包括托盘，所述托盘可拆卸地设置在所述卡盘上。根据本发明的一个实施例，所述反应室用于对晶片进行等离子体处理。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为现有的卡盘的示意图；图2为现有的一种卡盘的局部示意图，其中在该卡盘的勻热板上设置调节孔；图3为根据本发明一个实施例的卡盘的结构示意图；图4为对图3中的卡盘的勻热板划分网格的示意图；图5为根据本发明一个实施例的卡盘的制造工艺流程图；图6为根据本发明一个实施例的晶片处理设备的示意图；和图7为根据本发明另一个实施例的晶片处理设备的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。为了更好的解释本发明，首先参考附图描述根据本发明实施例的卡盘。其中，图3 为根据本发明一个实施例的卡盘的结构示意图，图4为对图3中的卡盘的勻热板划分网格的示意图。如图3和图4所示，根据本发明实施例的卡盘100包括基座1、薄膜加热器3、勻热板4和卡盘本体7如图3所示，基座1位于卡盘100的最底部，其内部具有流体通道11。热传导介质可以通过流体通道11对卡盘100进行冷却。薄膜加热器3通过粘结剂粘结到基座1之上。 粘结剂在薄膜加热器3和基座1之间形成第一粘结层2。在薄膜加热器3上进一步安装有勻热板4，其中，勻热板4的部分单位区域上具有导热薄层5，其中该部分的单位网格为被测温度低于预设温度的单位网格。在本发明的一个实施例中，预设温度为预设的判断单位网格对应的第一粘结层2存在对应气泡缺陷的阈值温度。在上述导热薄层5之上通过粘结剂粘结有卡盘本体7。粘结剂在卡盘本体7与具有导热薄层5的勻热板4粘结之间形成第二粘结层6。卡盘本体7可以支撑并固定位于其上表面的待处理晶片，例如，卡盘本体7可以由陶瓷材料制成。在本发明的一个实施例中，粘结剂可以为硅胶。当然本领域技术人员可以理解的是，粘结剂还可采用其他材料。在本发明的一个实施例中，第二粘结层6的厚度至少为100 μ m。优选地，在本发明实施例中，在将基座1、薄膜加热器3和勻热板4组装完毕后，暂时先不粘结卡盘本体7。而是对上述基座1、薄膜加热器3和勻热板4通电加热，等待其达到温度平衡。为了检测卡盘100中存在粘结缺陷的位置，如气泡缺陷，在勻热板4的上表面上划分坐标网格，如图4所示。其中，坐标网格由多个单位网格组成。采用温度探针分别检测每个单位网格的温度。当探针探测到单位网格的温度低于预设温度时，则可以判断该单位网格对应的第一粘结层2存在气泡缺陷21。在本发明的一个实施例中，上述单位网格的面积可以为约5mm2 100mm2。通过在勻热板4的上表面划分坐标网格，细分为多个区域，可以完整地探测勻热板表面上所有区域的温度，从而可以避免漏检气泡缺陷的情况。在勻热板4上，对上述检测到温度低于预设温度的区域设置导热薄层5。该导热薄层5可以增大该区域的散热能力，从而提高该区域的温度。由于本发明实施例的导热薄层5的厚度非常薄，相对于100 μ m以上的第二粘结层6厚度来说其厚度可以忽略，因此在增加勻热板4局部表面的导热性的同时，不会对导热薄层5上的第二粘结层6的厚度产生影响。在本发明的一个优选实施例中，导热薄层的厚度为约2 μ m 10 μ m。通过设置该导热薄层5，使得勻热板4和卡盘本体7之间的第二粘结层6导热均勻，从而改善卡盘100的上表面的温度均勻性，进而进一步改善卡盘100上所承载的晶片的表面温度的均勻性。在本发明的一个实施例中，导热薄层5可以为镀银层、镀金层或镀钼层。当然在本发明的其他实施例中，导热薄层5还可为其他化合物材料层。本领域技术人员可以理解的， 还可以选择其他材料作为导热薄层5，但是基于本发明的目的对导热薄层5的等同替换等均应包含在本发明的保护范围之内。本发明实施例的卡盘100，通过在勻热板4的局部表面设置导热薄层5，以增加勻热板表面的导热性。由于第二粘结层6的厚度为100 μ m以上，从而导热薄层5的厚度对粘结卡盘本体 7的第二粘结层6的厚度的影响可以忽略，因此可以改善第二粘结层6的导热均勻性，进而改善卡盘零件表面的温度均勻性，提高产品的良品率。下面结合图3-5描述上述卡盘100的制造方法的工艺流程。如图5所示，该方法包括如下步骤SlOl 提供基座1，在基座1之上形成薄膜加热器3，并在薄膜加热器3之上安装勻热板4。具体地，在基座1之上通过粘结剂粘结薄膜加热器3，其中，粘结剂可以为硅胶。硅胶在基座1和薄膜加热器3之间形成第一粘结层2。在薄膜加热器3上进一步安装勻热板 4。S102 在勻热板的上表面上划分坐标网格。在SlOl中安装勻热板之后，先将基座1、薄膜加热器3和勻热板4通电加热，等待其达到温度平衡后，再在勻热板4的上表面划分坐标网格。如图4所示，坐标网格由多个单位网格组成。S103 分别测量勻热板上每个单位网格对应的温度，并检测每个单位网格对应的温度是否低于预设温度。根据S102中划分的坐标网格，采用温度探针分别检测每个单位网格的温度，判断其是否低于预设温度。其中，预设温度为预设的判断单位网格对应的第一粘结层2存在气泡缺陷的阈值温度。S104 在温度低于预设温度的单位网格之上形成导热薄层。当探针探测到单位网格的温度低于预设温度时，则可以判断该单位网格之下对应的第一粘结层2存在气泡缺陷21。在本发明的一个实施例中，上述单位网格的面积可以为约5mm2 100mm2。通过在勻热板4的上表面划分坐标网格，细分为多个单位网格，可以完整地探测勻热板表面上所有区域的温度，从而可以避免漏检气泡缺陷的情况。在勻热板4上，对上述检测到温度低于预设温度的区域上形成导热薄层5。该导热薄层5可以增大该区域的散热面积，从而提高该区域的温度。由于导热薄层5的厚度很薄， 因此在增加勻热板4局部表面的导热性的同时，不会对导热薄层5上的第二粘结层6的厚度(一般为100 μ m以上)有影响。在本发明的一个实施例中，导热薄层的厚度为约2μπι ΙΟμπι。通过设置该导热薄层5，使得勻热板4和卡盘本体7之间的第二粘结层导热均勻。 从而改善卡盘100的上表面的温度均勻性，进而改善卡盘100上所承载的晶片的表面温度的均勻性，提高产品的良品率。在本发明的一个实施例中，导热薄层5可以为镀银层、镀金层或镀钼层。当然，本领域技术人员可以理解的，当导热薄层5实施为其他导热材料时，上述导热薄层5也落入本发明的保护范围之内。S105 在形成导热薄层5的勻热板4之上形成卡盘本体7。在S104中形成导热薄层5的勻热板4上通过粘结剂粘结卡盘本体7。其中，粘结剂可以为硅胶。硅胶在导热薄层5和卡盘本体7之间形成第二粘结层6。根据本发明实施例的卡盘制造方法，通过设置该导热薄层5，使得勻热板4和卡盘本体7之间的第二粘结层6导热均勻。从而改善卡盘100的上表面的温度均勻性，进而改善卡盘100上所承载的晶片的表面温度的均勻性，提高产品的良品率。下面参考图6描述具有卡盘100的晶片处理设备1000的示意图。如图6所示，晶片处理设备1000包括卡盘100和反应室200。上述反应室200可以用于对晶片400进行等离子体处理。CN 102456604 A说明书6/6 页具体而言，卡盘100容纳在反应室200内，在卡盘100的上表面放置有待处理的晶片400。卡盘100可以固定并支撑上述晶片400。等离子体处理时，对放置在卡盘100上的晶片400通过反应室200进行刻蚀工艺。在本发明的其他实施例中，还可采用托盘以固定并支撑晶片。如图7所示，根据本发明实施例的晶片处理设备1000包括上述卡盘100、反应室200、托盘300。上述反应室200 可以用于对晶片400进行等离子体处理。具体而言，卡盘100容纳在反应室200内，托盘300可移除地设置在卡盘100上，待处理的晶片400可以进一步放置在托盘300上。通过托盘300固定、支撑并传送晶片400。当反应室200对晶片400进行等离子体处理时，放置有晶片400的托盘300进入反应室200，即晶片400通过托盘300被传送至反应室200进行工艺处理。载有晶片400的托盘300进入反应室200后，放置在卡盘100上进行刻蚀工艺。等离子体处理后，载有晶片 400的托盘300从卡盘200上离开，并进一步离开反应室200。根据本发明实施例的本晶片处理设备1000通过采用如上所述的卡盘100，改善卡盘零件表面的温度均勻性，通过导热性进一步改善了工艺时位于卡盘上方的载有晶片的托盘以及晶片的温度均勻性，提高产品的良品率。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种卡盘，其特征在于，包括基座；薄膜加热器，所述薄膜加热器位于所述基座之上；勻热板，所述勻热板安装于所述薄膜加热器之上，其中，在所述勻热板上部分的单位网格中设有导热薄层，所述部分的单位网格为被测温度低于预设温度的单位网格；和卡盘本体，所卡盘本体位于具有所述导热薄层的勻热板之上。
2.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述导热薄层的厚度为2μ m 10 μ m。
3.如权利要求1或2所述的卡盘，其特征在于，所述卡盘本体与具有所述导热薄层的勻热板之间设置有粘结层，且所述粘结层的厚度至少为100 μ m。
4.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述导热薄层为镀银层、镀金层或镀钼层。
5.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述单位网格的面积为5mm2 100mm2。
6.一种卡盘的制造方法，其特征在于，包括如下步骤 提供基座；在所述基座之上形成薄膜加热器； 在所述薄膜加热器之上安装勻热板； 在所述勻热板的上表面上划分多个单位网格；分别测量所述勻热板上每个单位网格对应的温度，并检测所述每个单位网格对应的被测温度是否低于预设温度；在所述被测温度低于所述预设温度的单位网格之上形成导热薄层；和在形成有所述导热薄层的勻热板之上形成卡盘本体。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述导热薄层的厚度为2-10μ m。
8.如权利要求6或7所述的卡盘，其特征在于，所述卡盘本体通过粘结剂所形成的粘结层与形成有所述导热薄层的勻热板粘结在一起，且所述粘结层的厚度至少为100 μ m。
9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述导热薄层为镀银层、镀金层或镀钼层。
10.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述单位网格的面积为5mm2 IOOmm20
11.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述勻热板的上表面划分网格之前还包括对所述基座、薄膜加热器和勻热板所形成卡盘的半成品进行加热，以使所述卡盘的半成品达到温度平衡。
12.—种晶片处理设备，其特征在于，包括反应室；如权利要求1-5中任一项所述的卡盘，所述卡盘设置于所述反应室内。
13.如权利要求12所述的晶片处理设备，其特征在于，进一步包括托盘，所述托盘可拆卸地设置在所述卡盘上。
14.如权利要求12所述的晶片处理设备，其特征在于，所述反应室用于对晶片进行等离子体处理。
全文摘要
本发明公开了一种卡盘，包括基座；薄膜加热器，位于所述基座之上的薄膜加热器；匀热板，安装于所述薄膜加热器之上的匀热板，其中，在所述匀热板上部分的单位网格中设有导热薄层，所述部分的单位网格为被测温度低于预设温度的单位网格；和卡盘本体，位于具有所述导热薄层的匀热板之上。本发明还公开了一种制作上述卡盘的方法以及具有上述卡盘的晶片处理设备。根据本发明的卡盘，通过在匀热板的局部表面设置导热薄层，以增加匀热板表面的导热性。由于导热薄层的厚度对粘结卡盘本体的粘结层的厚度的影响可以忽略，从而可以改善匀热板与卡盘本体之间的粘结层的导热均匀性，进而改善卡盘零件表面的温度均匀性，提高产品的良品率。
文档编号H01L21/00GK102456604SQ201010521098
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者康明阳 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司