[发明专利]一种静电吸盘除静电时的氦气压力控制系统及方法

说明书

本发明提供一种静电吸盘除静电时的氦气压力控制系统及方法，包括以下步骤：通过第一阀组控制第一背面冷却气体压力控制器与第一气体管路断开连接，以及控制第一压力控制器连接第一气体管路；通过第二阀组控制第二背面冷却气体压力控制器与第二气体管路断开连接，以及控制第二压力控制器连接第二气体管路；通过第三阀组和第四阀组控制分子泵对两气体管路进行抽气；通过两压力控制器控制两气体管路中的压力；有益效果：通过平衡反应腔体内的压力与气体管路中的压力，避免反应生成物接触静电吸盘的表面，减少了污染源，从而可以减少晶圆缺陷，延长真空腔体维护周期。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种静电吸盘除静电时的氦气压力控制系统及方法。

背景技术

静电吸盘(Electrostatic chuck，E-chuck)是用于晶圆固定和温度控制的重要部件。通过其表面绝缘层产生的静电力吸附并固定晶圆。然后，通过绝缘层槽道中的冷却气体和基座中的循环冷却液使晶圆表面稳定在一预定温度。

在理想情况下，晶圆与绝缘层是完全的面接触，两者属于固体传热的范畴。但是现实中两个平面因为粗糙度的问题，不可能实现完全的面接触，其实际接触面积大约在5％～10％。这就使得两者的接触行为从面接触转化为点接触，从而产生了接触间隙。

由于静电吸盘的工作环境为真空，所以其间隙中的真空热传导系数非常低。为增强间隙内的散热效果，工程中，常将具有良好传热性能的氦气作为传热媒介通入到间隙中，增强对晶圆的冷却作用。为了使氦气均匀分布，通常会在静电吸盘绝缘层上加工出用以分散气体的槽道。

现有技术中晶圆与静电吸盘绝缘层之间的传热方式主要有三种：槽道中的连续流体，间隙中的自由分子区和点对点的固体接触传热，即晶圆上离子轰击、化学反应热量通过连续流体、自由分子区和固体接触传热传递到静电吸盘上，然后再通过静电吸盘基座中循环冷却作用将热量带走。

目前的静电吸盘设计都没有考虑在除静电过程中真空腔体内压力与静电吸盘背面的氦气管路中压力的平衡问题。两侧压力的不平衡会在工艺过程中形成如图1所示的环状颗粒物污染晶圆。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种静电吸附盘除静电时的氦气压力控制系统，其中，包括：

反应腔体，为一圆柱形结构；

静电吸盘，设置于所述反应腔体底部；

第一气体管路，连接所述静电吸盘；

第二气体管路，连接所述静电吸盘；

第一压力控制单元，通过一第一阀组连接所述第一气体管路，所述第一压力控制单元包括第一背面冷却气体压力控制器和第一压力控制器；

第二压力控制单元，通过一第二阀组连接所述第二气体管路，所述第二压力控制单元包括第二背面冷却气体压力控制器和第二压力控制器；

冷却气体源，分别连接所述第一压力控制单元和所述第二压力控制单元；

分子泵，通过一第三阀组连接所述第一气体管路，以及通过一第四阀组连接所述第二气体管路。

其中，所述分子泵还连接一干泵，所述干泵通过所述第三阀组连接所述第一气体管路，以及通过所述第四阀组连接所述第二气体管路。

其中，所述第一阀组包括第一阀门和第二阀门，所述第一阀门连接所述第一背面冷却气体压力控制器，所述第二阀门连接所述第一压力控制器。

其中，所述第二阀组包括第三阀门和第四阀门，所述第三阀门连接所述第二背面冷却气体压力控制器，所述第四阀门连接所述第二压力控制器。

其中，所述第三阀组包括第五阀门和第六阀门，所述第五阀门连接所述分子泵，所述第六阀门连接所述干泵。