承载装置以及半导体加工设备的制造方法
承载装置以及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种承载装置以及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]在制造集成电路(1C)和微机电系统(MEMS)的工艺过程中，特别是在实施等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等的工艺过程中，常使用承载装置来承载及加热晶片等被加工工件，为晶片提供直流偏压并且控制晶片表面的温度。
[0003]图1为典型的承载装置的结构示意图。如图1所示，承载装置包括静电卡盘11和边缘组件。其中，静电卡盘11用于采用静电吸附的方式将晶片12固定在其上表面上，并且在静电卡盘11内设置有温控装置，用以控制晶片12的温度。边缘组件环绕设置在静电卡盘11的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环13、基环14和绝缘环15，其中，绝缘环15固定在安装固定件16上，用于支撑静电卡盘11，并且绝缘环15采用绝缘材料制作，用以实现静电卡盘11与安装固定件16电绝缘。聚焦环13和基环14均环绕在静电卡盘11的周围，聚焦环13用于形成能够将等离子体限制在其内部的边界；基环14用于支撑聚焦环13，并保护静电卡盘11的外周壁不被等离子体刻蚀。
[0004]上述承载装置在实际应用中不可避免地存在以下问题:
[0005]进入32-22纳米技术代以后，高K栅介质和金属栅电极M0S器件被引入集成电路生产工艺，晶片间的晶体管栅极长度的均匀性(3 σ )由45nm节点时的3nm减小到32nm节点的1.56nm，这意味着对工艺均匀性的要求大大提高。然而，由于受到静电卡盘物理尺寸的限制，静电卡盘内的温控装置无法对晶片靠近其边缘处的温度进行控制，从而造成晶片边缘区域和中心区域的温度不均匀，因此，单纯依靠静电卡盘来控制晶片温度，无法满足32-22纳米技术的对晶片边缘区域和中心区域的工艺均匀性的要求。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种承载装置以及半导体加工设备，其可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
[0007]为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括静电卡盘、中心温控单元和边缘组件，其中，所述中心温控单元设置在所述静电卡盘内，用以调节所述被加工工件的中心区域温度；所述边缘组件环绕在所述静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；所述承载装置还包括边缘温控单元，所述边缘温控单元设置在所述边缘组件内，用以采用热交换的方式调节所述被加工工件的边缘区域温度。
[0008]其中，所述边缘温控单元包括设置在所述边缘组件内、且沿所述静电卡盘的周向环绕设置的热交换通道，通过向所述热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节所述被加工工件的边缘区域温度。
[0009]优选的，所述热交换通道设置在所述基环内，且具有入流口和出流口 ；在所述基环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下贯穿所述绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述基环和柱状延伸部的两个通道构成；在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0010]优选的，在所述绝缘环内设置有通孔；所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述通孔检测所述基环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。
[0011]优选的，所述基环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。
[0012]优选的，所述热交换通道设置在所述聚焦环内，且具有入流口和出流口 ；在所述聚焦环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下依次贯穿所述基环和绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述聚焦环和柱状延伸部的两个通道构成；在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0013]优选的，在所述基环和绝缘环内分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔；所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述第一通孔和第二通孔检测所述聚焦环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。
[0014]优选的，所述聚焦环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。
[0015]优选的，通过对所述上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得所述热交换通道；或者，通过对所述上部环体和下部环体进行一次烧结，而获得所述热交换通道。
[0016]优选的，所述承载装置还包括中心检测单元和控制单元，其中，所述中心检测单元用于检测所述静电卡盘的温度，用作所述被加工工件的中心区域温度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于接收由所述边缘检测单元发送而来的所述被加工工件的边缘区域温度，和由所述中心检测单元发送而来的所述被加工工件的中心区域温度，并计算所述边缘区域温度与所述中心区域温度的差值，且根据该差值向所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元发送控制信号，所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元根据所述控制信号对所述边缘区域温度和/或所述中心区域温度进行补偿。
[0017]优选的，所述边缘检测单元包括接触式温度传感器或非接触式温度传感器。
[0018]优选的，所述热交换通道的内侧侧壁与所述静电卡盘的外周壁的径向间距小于等于 3mm η
[0019]优选的，所述入流口和出流口沿所述热交换通道的径向对称设置。
[0020]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，所述承载装置用于承载所述被加工工件，以及调节所述被加工工件的温度，所述承载装置采用了本发明提供的上述承载装置。
[0021]本发明具有以下有益效果:
[0022]本发明提供的承载装置，其通过在边缘组件内设置边缘温控单元，利用其采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘内的中心温控单元无法调节被加工工件的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明提供的承载装置仅是对边缘组件的结构进行了改进，而无需对静电卡盘进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置的设计开发成本，而且还便于对承载装置进行维护。
[0023]本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述承载装置，可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
【附图说明】
[0024]图1为典型的承载装置的结构示意图；
[0025]图2A为本发明第一实施例提供的承载装置的剖视图；
[0026]图2B为图2A中I区域的放大图；
[0027]图2C为图2A中沿A-A线的剖视图；
[0028]图2D为图2C中沿B-B方向的局部剖视图；
[0029]图3A为本发明第二实施例提供的承载装置在一个剖面上的局部剖视图；以及
[0030]图3B为本发明第二实施例提供的承载装置在另一个剖面上的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0031]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的承载装置以及半导体加工设备进行详细描述。
[0032]图2A为本发明第一实施例提供的承载装置的剖视图。图2B为图2A中I区域的放大图。请一并参阅图2A和图2B，承载装置100包括静电卡盘101、中心温控单元、边缘组件102和边缘温控单元。其中，静电卡盘101用于采用静电吸附的方式承载被加工工件
22。在本实施例中，中心温控单元包括设置在静电卡盘101内的冷却水道21，通 过向冷却水道21内通入冷却液，来调节被加工工件22的中心区域温度。需要说明的是，由于受到静电卡盘101物理尺寸的限制，中心温控单元无法对被加工工件22靠近其边缘处的温度进行控制，因此，上述被加工工件22的中心区域是指中心温控单元所能达到的温度调节范围。在实际应用中，中心温控单元还可以采用诸如冷却气管、铠装加热管等的其他温控装置，只要实现对被加工工件22的中心区域温度进行调节即可。
[0033]边缘组件102环绕在静电卡盘101的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环23、基环24和绝缘环25。其中，聚焦环23采用石英材料制作，其上表面通常略高于被加工工件22的上表面，以在被加工工件22的周边形成能够将等离子体限制在其内部的边界。基环24采用例如陶瓷等的绝缘材料制作，用于支撑聚焦环23，并保护静电卡盘101的外周壁不被等离子体刻蚀。绝缘环25固定在安装固定件27上，用于支撑静电卡盘101，并且绝缘环25采用例如A1203陶瓷等的绝缘材料制作，用以实现静电卡盘101与安装固定件27电绝缘。
[0034]边缘温控单元设置在边缘组件102内，用以采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，即，由边缘温控单元产生的热量通过边缘组件102自被加工工件22的边缘传递至其边缘区域；或者，边缘温控单元通过边缘组件102将被加工工件22边缘区域的热量吸收。需要说明的是，为了保证边缘组件102的热传导作用，聚焦环23和基环24的内周壁的形状和尺寸与静电卡盘101的外周壁的形状和尺寸相适配，以使二者能够相互接触，从而实现热量交换。
[0035]下面对本实施例所采用的边缘温控单元的结构进行详细描述。具体地，边缘温控单元包括设置在基环24内、且沿静电卡盘101的周向环绕设置的热交换通道241，通过向热交换通道241内通入热交换媒介，来实现调节被加工工件22的边缘区域温度。热交换媒介可以为热交换气体、冷却水和冷却液等等。热交换通道241具有入流口和出流口，热交换媒介自该入流口流入热交换通道241内，并沿交换通道241流动，最后自出流口流出。优选的，入流口和出流口沿热交换通道的径向对称设置，这使得流入热交换通道241内的热交换媒介被分成两个分路，且两个分路各自流经热交换通道241并到达出流口的路程相同，从而两个分路的流速大致相同，并能够在出流口处汇集并同时排出，进而可以实现均匀地进行热量交换。
[0036]在本实施例中，入流口和出流口的结构具体为:在基环24的下表面上分别形成有两个柱状延伸部242，两个柱状延伸部242竖直向下贯穿绝缘环25，并延伸至绝缘环25的下方分别与用于提供热交换媒介的媒介源103的输入管路和输出管路密封连接。并且，在基环24和两个柱状延伸部242内分别设置有两个通道243，两个通道243各自的上端竖直向上延伸至热交换通道241的底部，两个通道243各自的下端竖直向下依次贯穿基环24和柱状延伸部242，并分别与媒介源103的输入管路和输出管路相连通。此外，在每个柱状延伸部242的外周壁与绝缘环25的供该柱状延伸部242穿过的通孔之间设置有密封件26，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0037]借助两个柱状延伸部242，可以实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通，从而可以实现热交换媒介的循环流动。此外，借助柱状延伸部242，还可以使通道243在基环24与绝缘环25之间没有接缝，也就无需对基环24与绝缘环25之间的缝隙进行密封，从而可以简化承载装置100的结构。在实际应用中，柱状延伸部242与基环24可以采用一体成型的方式制作，或者，二者也可以分别进行制作，然后采用粘结、烧结等方式固定连接。
[0038]通过借助边缘温控单元采用热交换的方式调节被加工工件22的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘101内的中心温控单元无法调节被加工工件22的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件22边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明实施例提供的承载装置仅是对边缘组件102的结构进行了改进，而无需对静电卡盘101进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置100的设计开发成本，而且还便于对承载装置100进行维护。
[0039]优选的，如图2B所示，热交换通道241的内侧侧壁与静电卡盘101的外周壁的径向间距D不大于3_，以提高热传递速度，保证温度调节的可控性。
[0040]图2C为图2A中沿A-A线的剖视图。图2D为图2C中沿B_B方向的局部剖视图。请一并参阅图2C和图2D，在本实施例中，在绝缘环25内设置有通孔251，用以作为检测基环24温度的检测孔。而且，承载装置100还包括边缘检测单元104，该边缘检测单元104用于通过通孔251检测基环25的温度，并将该温度用作被加工工件22的边缘区域温度发送出去。在本实施例中，边缘检测单元104采用非接触式温度传感器，例如红外温度传感器，其具体安装方式为:将该红外温度传感器插入通孔251内，并使其探头与基环25的下表面相对设置。在实际应用中，边缘检测单元104也可以采用接触式温度传感器，例如贴片式温度传感器，在安装贴片式温度传感器时，只要使其通过通孔251与基环25的下表面相接触即可。
[0041]优选的，承载装置100还包括中心检测单元和控制单元。其中，中心检测单元用于检测静电卡盘101的温度，并将其用作被加工工件22的中心区域温度发送至控制单元；同时，上述边缘检测单元104检测基环25的温度，并将该温度用作被加工工件22的边缘区域温度发送至控制单元。控制单元用于接收由边缘检测单元发送而来的被加工工件22的边缘区域温度，和由中心检测单元发送而来的被加工工件22的中心区域温度，并计算该边缘区域温度与中心区域温度的差值，且根据该差值向中心温控单元和/或边缘温控单元104发送控制信号，中心温控单元和/或边缘温控单元104根据该控制信号对边缘区域温度和/或中心区域温度进行补偿，从而可以使被加工工件22边缘区域的温度和中心区域的温度趋于均匀，进而可以提高工艺均匀性。由此，本发明实施例提供的承载装置100可以对被加工工件22的温度实现精确控制。
[0042]下面对基环24及其内的热交换通道241的加工方式进行详细描述。具体地，基环24优选由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在该上部环体的下表面上形成有环形凹槽，该环形凹槽在上部环体与下部环体对接时，与该下部环体的上表面形成用作热交换通道241的封闭通道。或者，在下部环体的上表面上形成有环形凹槽，环形凹槽在上部环体与下部环体对接时，与上部环体的下表面形成用作热交换通道241的封闭通道。也就是说，基环24采用上下分体式结构，且其两个分体的对接面可以设置在热交换通道241的上端面或下端面，这样，可以便于对基环24的内部结构，S卩，对热交换通道241及其入流口和出流口进行加工。此外，基环24可以采用以下两种方式制作:第一种方式为:通过对上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得热交换通道241。这里，二次烧结的目的是可以降低热交换通道241的加工难度。当然，也可以仅对上部环体和下部环体进行一次烧结，一次性地获得热交换通道241。
[0043]需要说明的是，在本实施例中，通过借助两个柱状延伸部242，而实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以省去两个柱状延伸部，而仅通过在基环和绝缘环上分别对应地设置两个通孔，来实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通。在这种情况下，媒介源103的输入管路和输出管路应直接与绝缘环上的通孔密封对接。而且，还需要在基环和绝缘环之间进行密封处理，以保证热交换媒介不会自二者之间的间隙泄漏出去。
[0044]图3A为本发明第二实施例提供的承载装置在一个剖面上的局部剖视图。请参阅图3A，本实施例提供的承载装置200与上述第一实施例相比，其区别仅在于:热交换通道231设置在聚焦环23中。承载装置200的其他结构和功能与上述第一实施例中的承载装置100相同，在此不再赘述。下面仅对设置在聚焦环23中的热交换通道231的具体实现方式进行详细描述。
[0045]具体地，在聚焦环23的下表面上分别形成有两个柱状延伸部232，两个柱状延伸部232竖直向下依次贯穿基环24和绝缘环25，并延伸至绝缘环25的下方分别与用于提供热交换媒介的媒介源103的输入管路和输出管路密封连接。并且，在聚焦环23、基环24和两个柱状延伸部232内分别设置有两个通道233，两个通道233各自的上端竖直向上延伸至热交换通道231的底部，两个通道233各自的下端竖直向下依次贯穿聚焦环23、基环24和柱状延伸 部232，并分别与媒介源103的输入管路和输出管路相连通。此外，在每个柱状延伸部232的外周壁与绝缘环25的供该柱状延伸部232穿过的通孔之间设置有密封件26，用以对二者之间的间隙进行密封。通过将热交换通道231设置在聚焦环23中，可以使其更靠近被加工工件22的边缘，从而可以进一步提高热交换速度，进而可以提高温度调节的可控性。
[0046]图3B为本发明第二实施例提供的承载装置在另一个剖面上的局部剖视图。请参阅图3B，在基环24和绝缘环25内分别设置有同轴的第一通孔244和第二通孔251，用以作为检测聚焦环23温度的检测孔。而且，承载装置200还包括边缘检测单元104，边缘检测单元104用于通过第一通孔244和第二通孔251检测聚焦环23的温度，并用作被加工工件22的边缘区域温度发送至控制单元。
[0047]此外，与上述第一实施例中基环的制作方式相类似的，聚焦环23也可以由相互对接的上部环体和下部环体构成，且将其两个分体的对接面设置在热交换通道231的上端面或下端面。而且，聚焦环23的制作方式与基环24的制作方式相类似，由于基环24的制作方式在上述第一实施例中已有了详细的描述，在此不再重复描述。
[0048]需要说明的是，在上述第一、第二实施例中，均是通过在边缘组件102内设置热交换通道，并通过向热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节被加工工件22的边缘区域温度。但是本发明并不局限于此，在实际应用中，边缘温控单元还可以采用其他任意温控装置，来实现与边缘组件102的热交换，从而间接调节被加工工件22的边缘区域温度。
[0049]综上所述，本发明上述各个实施例提供的承载装置，其通过在边缘组件内设置边缘温控单元，利用其采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘内的中心温控单元无法调节被加工工件的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明实施例提供的承载装置仅是对边缘组件的结构进行了改进，而无需对静电卡盘进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置的设计开发成本，而且还便于对承载装置进行维护。
[0050]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，该承载装置用于承载被加工工件，以及调节被加工工件的温度。并且，承载装置采用了本发明上述各个实施例提供的承载装置。
[0051]本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明上述各个实施例提供的承载装置，可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
[0052]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种承载装置，包括静电卡盘、中心温控单元和边缘组件，其中，所述中心温控单元设置在所述静电卡盘内，用以调节所述被加工工件的中心区域温度；所述边缘组件环绕在所述静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；其特征在于，所述承载装置还包括边缘温控单元，所述边缘温控单元设置在所述边缘组件内，用以采用热交换的方式调节所述被加工工件的边缘区域温度。2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述边缘温控单元包括设置在所述边缘组件内、且沿所述静电卡盘的周向环绕设置的热交换通道，通过向所述热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节所述被加工工件的边缘区域温度。3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道设置在所述基环内，且具有入流口和出流口； 在所述基环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下贯穿所述绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述基环和柱状延伸部的两个通道构成； 在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，在所述绝缘环内设置有通孔； 所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述通孔检测所述基环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。5.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述基环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。6.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道设置在所述聚焦环内，且具有入流口和出流口 ； 在所述聚焦环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下依次贯穿所述基环和绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述聚焦环和柱状延伸部的两个通道构成； 在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，在所述基环和绝缘环内分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔； 所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述第一通孔和第二通孔检测所述聚焦环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。8.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述聚焦环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。9.根据权利要求5或8所述的承载装置，其特征在于，通过对所述上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得所述热交换通道；或者， 通过对所述上部环体和下部环体进行一次烧结，而获得所述热交换通道。10.根据权利要求4或7所述的承载装置，其特征在于，所述承载装置还包括中心检测单元和控制单元，其中， 所述中心检测单元用于检测所述静电卡盘的温度，用作所述被加工工件的中心区域温度，并将其发送至所述控制单元； 所述控制单元用于接收由所述边缘检测单元发送而来的所述被加工工件的边缘区域温度，和由所述中心检测单元发送而来的所述被加工工件的中心区域温度，并计算所述边缘区域温度与所述中心区域温度的差值，且根据该差值向所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元发送控制信号，所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元根据所述控制信号对所述边缘区域温度和/或所述中心区域温度进行补偿。11.根据权利要求4或7所述的承载装置，其特征在于，所述边缘检测单元包括接触式温度传感器或非接触式温度传感器。12.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道的内侧侧壁与所述静电卡盘的外周壁的径向间距小于等于3mm。13.根据权利要求3或6所述的承载装置，其特征在于，所述入流口和出流口沿所述热交换通道的径向对称设置。14.一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，所述承载装置用于承载所述被加工工件，以及调节所述被加工工件的温度，其特征在于，所述承载装置采用了权利要求1-13任意一项所述的承载装置。
【专利摘要】本发明提供的承载装置以及半导体加工设备，包括静电卡盘、中心温控单元、边缘温控单元和边缘组件，其中，中心温控单元设置在静电卡盘内，用以调节被加工工件的中心区域温度；边缘组件环绕在静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；边缘温控单元设置在边缘组件内，用以采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度。本发明提供的承载装置，其可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
【IPC分类】H01L21/683, H01L21/67
【公开号】CN105489527
【申请号】CN201410484756
【发明人】郑友山, 彭宇霖
【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
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
【公告号】WO2016041519A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种承载装置以及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]在制造集成电路(1C)和微机电系统(MEMS)的工艺过程中，特别是在实施等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等的工艺过程中，常使用承载装置来承载及加热晶片等被加工工件，为晶片提供直流偏压并且控制晶片表面的温度。
[0003]图1为典型的承载装置的结构示意图。如图1所示，承载装置包括静电卡盘11和边缘组件。其中，静电卡盘11用于采用静电吸附的方式将晶片12固定在其上表面上，并且在静电卡盘11内设置有温控装置，用以控制晶片12的温度。边缘组件环绕设置在静电卡盘11的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环13、基环14和绝缘环15，其中，绝缘环15固定在安装固定件16上，用于支撑静电卡盘11，并且绝缘环15采用绝缘材料制作，用以实现静电卡盘11与安装固定件16电绝缘。聚焦环13和基环14均环绕在静电卡盘11的周围，聚焦环13用于形成能够将等离子体限制在其内部的边界；基环14用于支撑聚焦环13，并保护静电卡盘11的外周壁不被等离子体刻蚀。
[0004]上述承载装置在实际应用中不可避免地存在以下问题:
[0005]进入32-22纳米技术代以后，高K栅介质和金属栅电极M0S器件被引入集成电路生产工艺，晶片间的晶体管栅极长度的均匀性(3 σ )由45nm节点时的3nm减小到32nm节点的1.56nm，这意味着对工艺均匀性的要求大大提高。然而，由于受到静电卡盘物理尺寸的限制，静电卡盘内的温控装置无法对晶片靠近其边缘处的温度进行控制，从而造成晶片边缘区域和中心区域的温度不均匀，因此，单纯依靠静电卡盘来控制晶片温度，无法满足32-22纳米技术的对晶片边缘区域和中心区域的工艺均匀性的要求。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种承载装置以及半导体加工设备，其可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
[0007]为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括静电卡盘、中心温控单元和边缘组件，其中，所述中心温控单元设置在所述静电卡盘内，用以调节所述被加工工件的中心区域温度；所述边缘组件环绕在所述静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；所述承载装置还包括边缘温控单元，所述边缘温控单元设置在所述边缘组件内，用以采用热交换的方式调节所述被加工工件的边缘区域温度。
[0008]其中，所述边缘温控单元包括设置在所述边缘组件内、且沿所述静电卡盘的周向环绕设置的热交换通道，通过向所述热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节所述被加工工件的边缘区域温度。
[0009]优选的，所述热交换通道设置在所述基环内，且具有入流口和出流口 ；在所述基环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下贯穿所述绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述基环和柱状延伸部的两个通道构成；在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0010]优选的，在所述绝缘环内设置有通孔；所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述通孔检测所述基环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。
[0011]优选的，所述基环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。
[0012]优选的，所述热交换通道设置在所述聚焦环内，且具有入流口和出流口 ；在所述聚焦环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下依次贯穿所述基环和绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述聚焦环和柱状延伸部的两个通道构成；在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0013]优选的，在所述基环和绝缘环内分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔；所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述第一通孔和第二通孔检测所述聚焦环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。
[0014]优选的，所述聚焦环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。
[0015]优选的，通过对所述上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得所述热交换通道；或者，通过对所述上部环体和下部环体进行一次烧结，而获得所述热交换通道。
[0016]优选的，所述承载装置还包括中心检测单元和控制单元，其中，所述中心检测单元用于检测所述静电卡盘的温度，用作所述被加工工件的中心区域温度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于接收由所述边缘检测单元发送而来的所述被加工工件的边缘区域温度，和由所述中心检测单元发送而来的所述被加工工件的中心区域温度，并计算所述边缘区域温度与所述中心区域温度的差值，且根据该差值向所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元发送控制信号，所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元根据所述控制信号对所述边缘区域温度和/或所述中心区域温度进行补偿。
[0017]优选的，所述边缘检测单元包括接触式温度传感器或非接触式温度传感器。
[0018]优选的，所述热交换通道的内侧侧壁与所述静电卡盘的外周壁的径向间距小于等于 3mm η
[0019]优选的，所述入流口和出流口沿所述热交换通道的径向对称设置。
[0020]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，所述承载装置用于承载所述被加工工件，以及调节所述被加工工件的温度，所述承载装置采用了本发明提供的上述承载装置。
[0021]本发明具有以下有益效果:
[0022]本发明提供的承载装置，其通过在边缘组件内设置边缘温控单元，利用其采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘内的中心温控单元无法调节被加工工件的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明提供的承载装置仅是对边缘组件的结构进行了改进，而无需对静电卡盘进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置的设计开发成本，而且还便于对承载装置进行维护。
[0023]本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述承载装置，可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
【附图说明】
[0024]图1为典型的承载装置的结构示意图；
[0025]图2A为本发明第一实施例提供的承载装置的剖视图；
[0026]图2B为图2A中I区域的放大图；
[0027]图2C为图2A中沿A-A线的剖视图；
[0028]图2D为图2C中沿B-B方向的局部剖视图；
[0029]图3A为本发明第二实施例提供的承载装置在一个剖面上的局部剖视图；以及
[0030]图3B为本发明第二实施例提供的承载装置在另一个剖面上的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0031]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的承载装置以及半导体加工设备进行详细描述。
[0032]图2A为本发明第一实施例提供的承载装置的剖视图。图2B为图2A中I区域的放大图。请一并参阅图2A和图2B，承载装置100包括静电卡盘101、中心温控单元、边缘组件102和边缘温控单元。其中，静电卡盘101用于采用静电吸附的方式承载被加工工件
22。在本实施例中，中心温控单元包括设置在静电卡盘101内的冷却水道21，通 过向冷却水道21内通入冷却液，来调节被加工工件22的中心区域温度。需要说明的是，由于受到静电卡盘101物理尺寸的限制，中心温控单元无法对被加工工件22靠近其边缘处的温度进行控制，因此，上述被加工工件22的中心区域是指中心温控单元所能达到的温度调节范围。在实际应用中，中心温控单元还可以采用诸如冷却气管、铠装加热管等的其他温控装置，只要实现对被加工工件22的中心区域温度进行调节即可。
[0033]边缘组件102环绕在静电卡盘101的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环23、基环24和绝缘环25。其中，聚焦环23采用石英材料制作，其上表面通常略高于被加工工件22的上表面，以在被加工工件22的周边形成能够将等离子体限制在其内部的边界。基环24采用例如陶瓷等的绝缘材料制作，用于支撑聚焦环23，并保护静电卡盘101的外周壁不被等离子体刻蚀。绝缘环25固定在安装固定件27上，用于支撑静电卡盘101，并且绝缘环25采用例如A1203陶瓷等的绝缘材料制作，用以实现静电卡盘101与安装固定件27电绝缘。
[0034]边缘温控单元设置在边缘组件102内，用以采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，即，由边缘温控单元产生的热量通过边缘组件102自被加工工件22的边缘传递至其边缘区域；或者，边缘温控单元通过边缘组件102将被加工工件22边缘区域的热量吸收。需要说明的是，为了保证边缘组件102的热传导作用，聚焦环23和基环24的内周壁的形状和尺寸与静电卡盘101的外周壁的形状和尺寸相适配，以使二者能够相互接触，从而实现热量交换。
[0035]下面对本实施例所采用的边缘温控单元的结构进行详细描述。具体地，边缘温控单元包括设置在基环24内、且沿静电卡盘101的周向环绕设置的热交换通道241，通过向热交换通道241内通入热交换媒介，来实现调节被加工工件22的边缘区域温度。热交换媒介可以为热交换气体、冷却水和冷却液等等。热交换通道241具有入流口和出流口，热交换媒介自该入流口流入热交换通道241内，并沿交换通道241流动，最后自出流口流出。优选的，入流口和出流口沿热交换通道的径向对称设置，这使得流入热交换通道241内的热交换媒介被分成两个分路，且两个分路各自流经热交换通道241并到达出流口的路程相同，从而两个分路的流速大致相同，并能够在出流口处汇集并同时排出，进而可以实现均匀地进行热量交换。
[0036]在本实施例中，入流口和出流口的结构具体为:在基环24的下表面上分别形成有两个柱状延伸部242，两个柱状延伸部242竖直向下贯穿绝缘环25，并延伸至绝缘环25的下方分别与用于提供热交换媒介的媒介源103的输入管路和输出管路密封连接。并且，在基环24和两个柱状延伸部242内分别设置有两个通道243，两个通道243各自的上端竖直向上延伸至热交换通道241的底部，两个通道243各自的下端竖直向下依次贯穿基环24和柱状延伸部242，并分别与媒介源103的输入管路和输出管路相连通。此外，在每个柱状延伸部242的外周壁与绝缘环25的供该柱状延伸部242穿过的通孔之间设置有密封件26，用以对二者之间的间隙进行密封。
[0037]借助两个柱状延伸部242，可以实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通，从而可以实现热交换媒介的循环流动。此外，借助柱状延伸部242，还可以使通道243在基环24与绝缘环25之间没有接缝，也就无需对基环24与绝缘环25之间的缝隙进行密封，从而可以简化承载装置100的结构。在实际应用中，柱状延伸部242与基环24可以采用一体成型的方式制作，或者，二者也可以分别进行制作，然后采用粘结、烧结等方式固定连接。
[0038]通过借助边缘温控单元采用热交换的方式调节被加工工件22的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘101内的中心温控单元无法调节被加工工件22的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件22边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明实施例提供的承载装置仅是对边缘组件102的结构进行了改进，而无需对静电卡盘101进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置100的设计开发成本，而且还便于对承载装置100进行维护。
[0039]优选的，如图2B所示，热交换通道241的内侧侧壁与静电卡盘101的外周壁的径向间距D不大于3_，以提高热传递速度，保证温度调节的可控性。
[0040]图2C为图2A中沿A-A线的剖视图。图2D为图2C中沿B_B方向的局部剖视图。请一并参阅图2C和图2D，在本实施例中，在绝缘环25内设置有通孔251，用以作为检测基环24温度的检测孔。而且，承载装置100还包括边缘检测单元104，该边缘检测单元104用于通过通孔251检测基环25的温度，并将该温度用作被加工工件22的边缘区域温度发送出去。在本实施例中，边缘检测单元104采用非接触式温度传感器，例如红外温度传感器，其具体安装方式为:将该红外温度传感器插入通孔251内，并使其探头与基环25的下表面相对设置。在实际应用中，边缘检测单元104也可以采用接触式温度传感器，例如贴片式温度传感器，在安装贴片式温度传感器时，只要使其通过通孔251与基环25的下表面相接触即可。
[0041]优选的，承载装置100还包括中心检测单元和控制单元。其中，中心检测单元用于检测静电卡盘101的温度，并将其用作被加工工件22的中心区域温度发送至控制单元；同时，上述边缘检测单元104检测基环25的温度，并将该温度用作被加工工件22的边缘区域温度发送至控制单元。控制单元用于接收由边缘检测单元发送而来的被加工工件22的边缘区域温度，和由中心检测单元发送而来的被加工工件22的中心区域温度，并计算该边缘区域温度与中心区域温度的差值，且根据该差值向中心温控单元和/或边缘温控单元104发送控制信号，中心温控单元和/或边缘温控单元104根据该控制信号对边缘区域温度和/或中心区域温度进行补偿，从而可以使被加工工件22边缘区域的温度和中心区域的温度趋于均匀，进而可以提高工艺均匀性。由此，本发明实施例提供的承载装置100可以对被加工工件22的温度实现精确控制。
[0042]下面对基环24及其内的热交换通道241的加工方式进行详细描述。具体地，基环24优选由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在该上部环体的下表面上形成有环形凹槽，该环形凹槽在上部环体与下部环体对接时，与该下部环体的上表面形成用作热交换通道241的封闭通道。或者，在下部环体的上表面上形成有环形凹槽，环形凹槽在上部环体与下部环体对接时，与上部环体的下表面形成用作热交换通道241的封闭通道。也就是说，基环24采用上下分体式结构，且其两个分体的对接面可以设置在热交换通道241的上端面或下端面，这样，可以便于对基环24的内部结构，S卩，对热交换通道241及其入流口和出流口进行加工。此外，基环24可以采用以下两种方式制作:第一种方式为:通过对上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得热交换通道241。这里，二次烧结的目的是可以降低热交换通道241的加工难度。当然，也可以仅对上部环体和下部环体进行一次烧结，一次性地获得热交换通道241。
[0043]需要说明的是，在本实施例中，通过借助两个柱状延伸部242，而实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以省去两个柱状延伸部，而仅通过在基环和绝缘环上分别对应地设置两个通孔，来实现将热交换通道241与媒介源103的输入管路和输出管路连通。在这种情况下，媒介源103的输入管路和输出管路应直接与绝缘环上的通孔密封对接。而且，还需要在基环和绝缘环之间进行密封处理，以保证热交换媒介不会自二者之间的间隙泄漏出去。
[0044]图3A为本发明第二实施例提供的承载装置在一个剖面上的局部剖视图。请参阅图3A，本实施例提供的承载装置200与上述第一实施例相比，其区别仅在于:热交换通道231设置在聚焦环23中。承载装置200的其他结构和功能与上述第一实施例中的承载装置100相同，在此不再赘述。下面仅对设置在聚焦环23中的热交换通道231的具体实现方式进行详细描述。
[0045]具体地，在聚焦环23的下表面上分别形成有两个柱状延伸部232，两个柱状延伸部232竖直向下依次贯穿基环24和绝缘环25，并延伸至绝缘环25的下方分别与用于提供热交换媒介的媒介源103的输入管路和输出管路密封连接。并且，在聚焦环23、基环24和两个柱状延伸部232内分别设置有两个通道233，两个通道233各自的上端竖直向上延伸至热交换通道231的底部，两个通道233各自的下端竖直向下依次贯穿聚焦环23、基环24和柱状延伸 部232，并分别与媒介源103的输入管路和输出管路相连通。此外，在每个柱状延伸部232的外周壁与绝缘环25的供该柱状延伸部232穿过的通孔之间设置有密封件26，用以对二者之间的间隙进行密封。通过将热交换通道231设置在聚焦环23中，可以使其更靠近被加工工件22的边缘，从而可以进一步提高热交换速度，进而可以提高温度调节的可控性。
[0046]图3B为本发明第二实施例提供的承载装置在另一个剖面上的局部剖视图。请参阅图3B，在基环24和绝缘环25内分别设置有同轴的第一通孔244和第二通孔251，用以作为检测聚焦环23温度的检测孔。而且，承载装置200还包括边缘检测单元104，边缘检测单元104用于通过第一通孔244和第二通孔251检测聚焦环23的温度，并用作被加工工件22的边缘区域温度发送至控制单元。
[0047]此外，与上述第一实施例中基环的制作方式相类似的，聚焦环23也可以由相互对接的上部环体和下部环体构成，且将其两个分体的对接面设置在热交换通道231的上端面或下端面。而且，聚焦环23的制作方式与基环24的制作方式相类似，由于基环24的制作方式在上述第一实施例中已有了详细的描述，在此不再重复描述。
[0048]需要说明的是，在上述第一、第二实施例中，均是通过在边缘组件102内设置热交换通道，并通过向热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节被加工工件22的边缘区域温度。但是本发明并不局限于此，在实际应用中，边缘温控单元还可以采用其他任意温控装置，来实现与边缘组件102的热交换，从而间接调节被加工工件22的边缘区域温度。
[0049]综上所述，本发明上述各个实施例提供的承载装置，其通过在边缘组件内设置边缘温控单元，利用其采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度，可以弥补设置在静电卡盘内的中心温控单元无法调节被加工工件的边缘区域温度的缺陷，实现对被加工工件边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，从而可以提高工艺均匀性。另外，本发明实施例提供的承载装置仅是对边缘组件的结构进行了改进，而无需对静电卡盘进行任何改进，从而不仅可以降低承载装置的设计开发成本，而且还便于对承载装置进行维护。
[0050]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，该承载装置用于承载被加工工件，以及调节被加工工件的温度。并且，承载装置采用了本发明上述各个实施例提供的承载装置。
[0051]本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明上述各个实施例提供的承载装置，可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
[0052]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种承载装置，包括静电卡盘、中心温控单元和边缘组件，其中，所述中心温控单元设置在所述静电卡盘内，用以调节所述被加工工件的中心区域温度；所述边缘组件环绕在所述静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；其特征在于，所述承载装置还包括边缘温控单元，所述边缘温控单元设置在所述边缘组件内，用以采用热交换的方式调节所述被加工工件的边缘区域温度。2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述边缘温控单元包括设置在所述边缘组件内、且沿所述静电卡盘的周向环绕设置的热交换通道，通过向所述热交换通道内通入热交换媒介，来实现调节所述被加工工件的边缘区域温度。3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道设置在所述基环内，且具有入流口和出流口； 在所述基环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下贯穿所述绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述基环和柱状延伸部的两个通道构成； 在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，在所述绝缘环内设置有通孔； 所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述通孔检测所述基环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。5.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述基环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。6.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道设置在所述聚焦环内，且具有入流口和出流口 ； 在所述聚焦环的下表面上分别形成有两个柱状延伸部，所述两个柱状延伸部竖直向下依次贯穿所述基环和绝缘环，所述入流口和出流口分别由自所述热交换通道的底部竖直向下依次贯穿所述聚焦环和柱状延伸部的两个通道构成； 在每个柱状延伸部与所述绝缘环之间设置有密封件，用以对二者之间的间隙进行密封。7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，在所述基环和绝缘环内分别设置有同轴的第一通孔和第二通孔； 所述承载装置还包括边缘检测单元，所述边缘检测单元用于通过所述第一通孔和第二通孔检测所述聚焦环的温度，用作所述被加工工件的边缘区域温度，并将其发送出去。8.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述聚焦环由相互对接的上部环体和下部环体构成，且在所述上部环体的下表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述下部环体的上表面形成用作所述热交换通道的封闭通道；或者，在所述下部环体的上表面上形成有环形凹槽，所述环形凹槽在所述上部环体与下部环体对接时，与所述上部环体的下表面形成用作所述热交换通道的封闭通道。9.根据权利要求5或8所述的承载装置，其特征在于，通过对所述上部环体和下部环体先分别进行一次烧结，后一起进行二次烧结，而获得所述热交换通道；或者， 通过对所述上部环体和下部环体进行一次烧结，而获得所述热交换通道。10.根据权利要求4或7所述的承载装置，其特征在于，所述承载装置还包括中心检测单元和控制单元，其中， 所述中心检测单元用于检测所述静电卡盘的温度，用作所述被加工工件的中心区域温度，并将其发送至所述控制单元； 所述控制单元用于接收由所述边缘检测单元发送而来的所述被加工工件的边缘区域温度，和由所述中心检测单元发送而来的所述被加工工件的中心区域温度，并计算所述边缘区域温度与所述中心区域温度的差值，且根据该差值向所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元发送控制信号，所述中心温控单元和/或所述边缘温控单元根据所述控制信号对所述边缘区域温度和/或所述中心区域温度进行补偿。11.根据权利要求4或7所述的承载装置，其特征在于，所述边缘检测单元包括接触式温度传感器或非接触式温度传感器。12.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述热交换通道的内侧侧壁与所述静电卡盘的外周壁的径向间距小于等于3mm。13.根据权利要求3或6所述的承载装置，其特征在于，所述入流口和出流口沿所述热交换通道的径向对称设置。14.一种半导体加工设备，其包括反应腔室和设置在其内的承载装置，所述承载装置用于承载所述被加工工件，以及调节所述被加工工件的温度，其特征在于，所述承载装置采用了权利要求1-13任意一项所述的承载装置。
【专利摘要】本发明提供的承载装置以及半导体加工设备，包括静电卡盘、中心温控单元、边缘温控单元和边缘组件，其中，中心温控单元设置在静电卡盘内，用以调节被加工工件的中心区域温度；边缘组件环绕在静电卡盘的外周壁上，且包括由上而下依次叠置的聚焦环、基环和绝缘环；边缘温控单元设置在边缘组件内，用以采用热交换的方式调节被加工工件的边缘区域温度。本发明提供的承载装置，其可以调节被加工工件的边缘区域温度，从而可以实现对晶片边缘区域和中心区域之间的温度差异进行补偿，进而可以提高工艺均匀性。
【IPC分类】H01L21/683, H01L21/67
【公开号】CN105489527
【申请号】CN201410484756
【发明人】郑友山, 彭宇霖
【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
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
【公告号】WO2016041519A1
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