[发明专利]一种等离子体装置

说明书

本发明提供一种等离子体装置，用于承载衬底的静电卡盘、聚焦环、绝缘环、加热环和导热件，静电卡盘固定在绝缘环的上表面上，导热件和加热环均采用导热材料制成，加热环套置在静电卡盘的侧壁外侧，且叠置在绝缘环上，在加热环中设置有内嵌加热器，导热件设置在静电卡盘的侧壁外侧且靠近静电卡盘的外侧壁，且导热件与加热环相接触，导热件通过热传导的方式将热量从加热环传导至衬底，以使导热件的热量对衬底的边缘区域进行加热。本发明提供等离子体装置，可以实现对衬底的边缘区域进行加热，因而可以提高衬底的温度均匀性，从而可以提高工艺质量。

技术领域

本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种等离子体装置。

背景技术

半导体加工设备是应用较广泛的加工设备，主要用于完成对基片等衬底进行等离子体刻蚀、物理气相沉积和化学气相沉积等工艺。在半导体加工设备进行工艺的反应腔室内通常设置有静电卡盘，用于承载衬底及加热衬底至工艺所需的温度。

图1为静电卡盘的结构示意图，请参阅图1，静电卡盘10包括由上至下依次叠置的绝缘层1、加热器2、隔热层3和基座4，并且，由上至下依次叠置的绝缘层1、加热器2和隔热层3在基座4上表面上形成一定厚度的加热凸台。其中，绝缘层1通常采用陶瓷材料制成或者陶瓷喷涂的方式制成，在绝缘层1内采用烧结或者喷涂的方式形成直流电极层，其与直流电源电连接，用以采用静电引力的方式将衬底吸附在绝缘层1上表面上；加热器2用于加热位于绝缘层1上表面上的衬底至工艺所需的温度；隔热层3用于防止加热器2产生的热量传导至基座4，且隔热层3和基座4之间采用诸如硅橡胶等高绝热材料制成的粘接件5粘接。

在实际应用中，静电卡盘设置在反应腔室内，图2为静电卡盘在反应腔室内的结构示意图。请参阅图2，包括绝缘环11、基环12和聚焦环13。其中，绝缘环11采用诸如陶瓷等绝缘材料制成，绝缘环11下表面叠置在用于支撑静电卡盘10的支撑体14上表面上，且二者相互固定；基座4下表面的边缘区域叠置在绝缘环11上表面的靠近其环孔的环形区域上，且二者相互固定；基环12套置在基座4的侧壁外侧，且其下表面叠置在绝缘环11上表面上；聚焦环13套置在加热凸台的侧壁外侧，且其下表面分别与基座4上表面和基环12上表面相叠置，基环12和聚焦环13均采用不与反应腔室内的工艺气体发生反应的材料制成，例如，石英材料，用于防止基座4上表面和外侧壁暴露在反应腔室的环境中。

然而，采用静电卡盘10对衬底进行加热在实际应用中不可避免的会存在以下问题：由于加热凸台的直径小于承载至其上表面的衬底的直径，这使得不能对衬底的边缘区域加热，更无法实现对衬底的边缘区域的温度进行控制，从而导致衬底温度均匀性差，尤其是衬底的边缘位置与其中心位置的温度差别较大，进而造成工艺质量差。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种等离子体装置，其可以实现对衬底的边缘区域进行加热，因而可以提高衬底的温度均匀性，从而可以提高工艺质量。

本发明提供一种等离子体装置，包括用于承载衬底的静电卡盘、聚焦环绝缘环、加热环和导热件，所述静电卡盘固定在所述绝缘环的上表面上，所述导热件和所述加热环均采用导热材料制成，其中所述加热环套置在所述静电卡盘的侧壁外侧，且叠置在所述绝缘环上，在所述加热环中设置有内嵌加热器，所述导热件设置在所述静电卡盘的侧壁外侧且靠近所述静电卡盘的外侧壁，且所述导热件与所述加热环相接触，所述导热件通过热传导的方式将热量从所述加热环传导至所述衬底，以使所述导热件的热量对所述衬底的边缘区域进行加热。

其中，在所述加热环内还设置有温度传感器，用于检测所述加热环的温度，根据检测的所述加热环的温度对所述衬底边缘区域的温度进行控制。

其中，所述温度传感器包括光纤测温传感器。

其中，所述聚焦环套置在所述导热件的侧壁外侧，且所述聚焦环叠置在所述加热环上，并且所述聚焦环采用不与所述等离子体装置所在的反应腔室内的工艺气体发生反应的材料制成。