等離子體處理腔室及其靜電夾盤的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤的制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 等離子處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基 片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣 體，然后再對該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來激發(fā)和維持等離子體， 以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對半導(dǎo)體基片和等離 子平板進(jìn)行加工。
[0003] 等離子體處理腔室中包括一基臺，基臺上方放置著待處理的基片?；_上方設(shè)置 有一個靜電夾盤，靜電夾盤用于夾持基片。靜電夾盤上層的絕緣層中內(nèi)嵌了一個直流電極， 直流電極連接有一直流電源。當(dāng)基片制程開始之前，直流電源施加于直流電極，使得直流電 極產(chǎn)生一吸附力，將基片夾持于基臺之上。而當(dāng)制程結(jié)束以后，關(guān)閉施加于直流電極上的直 流電源，從而解除基片和靜電夾盤之間的吸附力，機(jī)械手從腔室外部伸入腔室內(nèi)，并將基片 順利移除出腔室。
[0004] 直流電極一般是內(nèi)嵌于靜電夾盤的絕緣層里，并且直流電極層一般非常薄。而直 流電極和直流電源之間必須有金屬連接，在靜電夾盤內(nèi)部一般是設(shè)置金屬線作為連接線。 但是厚度很薄的直流電極很容易在設(shè)置金屬線的過程中產(chǎn)生破裂。
[0005] 本發(fā)明正是基于此提出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對【背景技術(shù)】中的上述問題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理腔室及其靜電夾盤 的制造方法。
[0007] 本發(fā)明的第一方面提供了一種等離子體處理腔室的靜電夾盤的制造方法，其中， 所述制造方法包括如下步驟：
[0008] 提供一陶瓷基底；
[0009] 在所述陶瓷基底上打若干通孔，所述通孔用于容納金屬連接線；
[0010] 提供若干金屬連接線，將若干金屬連接線分別鑲嵌入所述陶瓷基底的所述若干通 孔之中；
[0011] 在真空環(huán)境中利用擴(kuò)散焊加熱鑲嵌了金屬連接線的陶瓷基底，使得所述金屬連接 線和通孔焊接在一起；
[0012] 將直流電極層置于所述陶瓷基底之上；
[0013] 在放置了直流電極層的陶瓷基底之上涂覆抗腐蝕層。
[0014] 進(jìn)一步地，所述制造方法還包括如下步驟：在真空環(huán)境中利用擴(kuò)散焊加熱鑲嵌了 金屬連接線的陶瓷基底至〇. 5到0. 7倍金屬連接線的熔點值，再持續(xù)加熱5到10分鐘使得 所述金屬連接線和通孔焊接在一起。
[0015] 進(jìn)一步地，所述通孔的直徑和金屬連接線的直徑相同。
[0016] 進(jìn)一步地，所述金屬連接線的熱膨脹率遠(yuǎn)大于陶瓷基底和直流電極層。
[0017] 進(jìn)一步地，所述金屬連接線的材料包括：銅、銀、鋁、金。
[0018] 進(jìn)一步地，所述陶瓷基底的材料包括氧化鋁。
[0019] 進(jìn)一步地，所述直流電極的材料包括鎢。
[0020] 進(jìn)一步地，所述制造方法還包括如下步驟：利用真空沉積或者印刷的方法將直流 電極層置于所述陶瓷基底之上。
[0021] 進(jìn)一步地，所述抗腐蝕層的材料包括氧化釔或氮化釔。
[0022] 進(jìn)一步地，所述抗腐蝕層是由物理氣相沉積或等離子體噴涂來涂覆的。
[0023] 進(jìn)一步地，所述制造方法還包括如下步驟：在所述金屬連接線下方鏈接軟金屬連 接線。
[0024] 本發(fā)明第二方面還提供了一種等離子體處理腔室的的制造方法，其特征在于，所 述制造方法包括本發(fā)明第一方面所述的靜電夾盤的制造方法。
[0025] 本發(fā)明提供的等離子體處理腔室及其靜電夾盤的制造方法，能夠順利地在直流電 極層以下的靜電夾盤區(qū)域設(shè)置金屬連接線，不會對直流電極層造成破壞，以便于后續(xù)在靜 電夾盤的頂層涂覆抗腐蝕層。
【附圖說明】
[0026] 圖1是等離子體處理腔室及升舉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2 (a)~2 (d)是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的等離子體處理腔室的靜電夾盤制 造的工藝流程圖；
[0028] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的等離子體處理腔室的基臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行說明。
[0030] 要指出的是，"半導(dǎo)體工藝件"、"晶圓"和"基片"這些詞在隨后的說明中將被經(jīng)常 互換使用，在本發(fā)明中，它們都指在處理反應(yīng)室內(nèi)被加工的工藝件，工藝件不限于晶圓、襯 底、基片、大面積平板基板等。為了方便說明，本文在實施方式說明和圖示中將主要以"基 片"為例來作示例性說明。
[0031] 圖1示出了等離子體處理腔室及升舉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。等離子體處理腔室100 具有一個處理腔體(未示出），處理腔體基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁102基本上垂直，處 理腔體內(nèi)具有相互平行設(shè)置的上電極和下電極。通常，在上電極與下電極之間的區(qū)域為處 理區(qū)域P，該區(qū)域P將形成高頻能量以點燃和維持等離子體。在基臺106上方放置待要加工 的基片W，該基片W可以是待要刻蝕或加工的半導(dǎo)體基片或者待要加工成平板顯示器的玻 璃平板。其中，所述基臺106用于夾持基片W。反應(yīng)氣體從氣體源103中被輸入至處理腔體 內(nèi)的氣體噴淋頭109, 一個或多個射頻電源104可以被單獨(dú)地施加在下電極上或同時被分 別地施加在上電極與下電極上，用以將射頻功率輸送到下電極上或上電極與下電極上，從 而在處理腔體內(nèi)部產(chǎn)生大的電場。大多數(shù)電場線被包含在上電極和下電極之間的處理區(qū)域 P內(nèi)，此電場對少量存在于處理腔體內(nèi)部的電子進(jìn)行加速，使之與輸入的反應(yīng)氣體的氣體分 子碰撞。這些碰撞導(dǎo)致反應(yīng)氣體的離子化和等離子體的激發(fā)，從而在處理腔體內(nèi)產(chǎn)生等離 子體。反應(yīng)氣體的中性氣體分子在經(jīng)受這些強(qiáng)電場時失去了電子，留下帶正電的離子。帶 正電的離子向著下電極方向加速，與被處理的基片中的中性物質(zhì)結(jié)合，激發(fā)基片加工，即刻 蝕、淀積等。在等離子體處理腔室100的合適的某個位置處設(shè)置有排氣區(qū)域，排氣區(qū)域與外 置的排氣裝置(例如真空泵105)相連接，用以在處理過程中將用過的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣 體抽出腔室。其中，等離子體約束環(huán)107用于將等離子體約束于處理區(qū)域P內(nèi)。腔室側(cè)壁 102上連接有接地端，其中設(shè)置有一電阻108。
[0032] 眾所周知，靜電夾盤（ESC, electrostatic chuck)是等離子體處理腔室中的核心 組件。由于靜電夾盤是作為下電極和基片的承載物，其必然是硬性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的，以防止在 產(chǎn)品制程過程中等離子體轟擊和基片磨損。然而，現(xiàn)有技術(shù)的靜電夾盤大多形成于黏合固 體陶瓷圓盤于陽極化的鋁基底上。靜電夾盤的陶瓷圓盤通常由Al 2O3或AlN制成，并且包含 一些金屬和基于硅的混合物，例如Ti02、SiO 2等。當(dāng)靜電夾盤在包含鹵族元素(例如F、Cl 等）等離子體的環(huán)境下運(yùn)作時，靜電夾盤的陶瓷基(Al2O3或A1N)和包含的其他成分都將受 到等離子體的轟擊，然而其中包含的其他成分將在相對更高的腐蝕速率下被侵蝕。因此，等 離子體腐蝕會改變靜電夾盤表面的形態(tài)、成分和陶瓷基的特性(表面粗糙度、電阻系數(shù)等)， 并且進(jìn)一步導(dǎo)致靜電夾盤的功能的改變，例如漏電流，氦氣泄露速率、去夾持時間等。
[0033] 為了穩(wěn)定靜電夾盤的成分、結(jié)構(gòu)和特性，現(xiàn)有技術(shù)通常在靜電夾盤表面涂覆或者 封裝抗等離子體腐蝕的材料，以防止靜電夾盤被等離子體腐蝕。然而，在靜電夾盤上用等 離子體噴涂（plasma spray, PS)的方式涂覆抗腐蝕層并不可取，這是因為等離子體噴涂例 如Y203的抗腐蝕層具有氣孔并且結(jié)構(gòu)上易碎，并且Y2O 3的抗腐蝕層比硅晶片軟，這樣會 導(dǎo)致制程中產(chǎn)生顆粒污染?，F(xiàn)有技術(shù)中也會在靜電夾盤的陶瓷圓盤上利用物理氣相沉積 (plasma enhanced physical vapour deposition，PEPVD)沉積致密堅硬的等離子體抗腐 蝕層，例如Y2O3或者Y 2O3Al2O3混合。然而，直接在靜電夾盤表面上沉積在技術(shù)上有限制