CN115410978B - 静电卡盘和半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明为静电卡盘和半导体工艺设备，提供一种承载装置和半导体工艺设备，承载装置包括用于承载待加工晶圆的吸附盘，以及设置在吸附盘底部的冷却部件和导热部件，导热部件位于吸附盘与冷却部件之间；冷却部件用于通过导热部件对吸附盘进行冷却；导热部件用于控制在冷却部件与吸附盘之间的热传导速率。本发明的方案可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题。

Description

静电卡盘和半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种静电卡盘和半导体工艺设备。

背景技术

静电卡盘(Electrostatic Chuck，ESC)在半导体工艺中用于吸附被加工物体，如晶圆、托盘等，被广泛应用于物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)工艺，刻蚀(etch)工艺，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺，以及离子注入工艺等等。静电卡盘的主要作用是在工艺过程中，吸附固定晶圆以及对晶圆进行加热或冷却，从而满足各种半导体工艺的需求。

静电卡盘的加热功能通常是通过在吸附盘中设置加热丝来实现，而冷却功能通常是通过在吸附盘下方设置一个水冷盘来实现。但是，在一些特殊的工艺中，静电卡盘既要加热晶圆，又要冷却晶圆，以PVD的Al沉积工艺为例，需要先通过温度控制单元控制加热丝的加热功率，以将静电卡盘加热至所需的工艺温度，然后通过机械手将晶圆传入到工艺腔室中，并放置于静电卡盘上；之后开始进行磁控溅射工艺，在此过程中，会有等离子体中的离子轰击晶圆表面，离子的动能会被转换为热能，这部分热量是非常高的，会导致晶圆温度超过工艺温度，在这种情况下，就需要静电卡盘除了具备加热功能外，同时还必须具备冷却功能，以保持晶圆在整个工艺过程期间都能维持在工艺温度之下。

但是，现有的静电卡盘存在因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而无法满足对静电卡盘有高温要求的工艺。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种静电卡盘和半导体工艺设备，其可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题。

为实现本发明的目的而提供一种承载装置，用于半导体设备中，包括用于承载待加工晶圆的吸附盘，以及设置在所述吸附盘底部的冷却部件和导热部件，所述导热部件位于所述吸附盘与所述冷却部件之间；

所述冷却部件用于通过所述导热部件对所述吸附盘进行冷却；

所述导热部件用于控制在所述冷却部件与所述吸附盘之间的热传导速率。

可选的，所述导热部件采用薄壁结构，通过设定所述薄壁结构的与传导热量相关的参数来控制所述热传导速率；

所述参数包括所述薄壁结构所包含的薄壁数量，和/或所述薄壁结构在所述吸附盘轴向上的尺寸，和/或所述薄壁结构在所述吸附盘径向上的横截面面积。

可选的，所述薄壁结构包括呈环状的传热本体和设置于所述传热本体上的至少一个薄壁环；所述薄壁环的一端与所述传热本体连接，所述薄壁环的另一端与所述吸附盘连接；

所述冷却部件与所述传热本体连接。

可选的，每个所述薄壁环与所述吸附盘连接的一端设置有环状凸台；所述环状凸台的径向宽度大于所述薄壁环的径向宽度。

可选的，在所述传热本体的底部设置有安装部，所述安装部上形成有安装槽；

所述冷却部件包括用于输送冷却媒介的冷却管，所述冷却管设置于所述安装槽中。

可选的，所述冷却部件包括与所述传热本体密封连接的环状盖板，以及在所述环状盖板的顶面与所述传热本体的底面之间形成的冷却通道，用于输送冷却媒介。

可选的，还包括匀热件，所述匀热件连接于所述吸附盘与所述导热部件之间，所述匀热件用于提高热传导的均匀性。

可选的，在所述匀热件与所述吸附盘之间设置有热界面材料层。

可选的，所述热界面材料层的材质包括石墨、石墨烯或者铝箔。

可选的，还包括固定部件和顶紧组件，其中，所述固定部件连接于所述吸附盘的底部，且与所述吸附盘的底部合围成一容纳空间；所述导热部件、所述冷却部件和所述顶紧组件均位于所述容纳空间中；

所述顶紧组件位于所述导热部件与所述固定部件之间，用于向所述导热部件施加朝向所述吸附盘的压力。

可选的，所述吸附盘的材质为陶瓷，所述固定部件的材质包括铁钴镍合金。

可选的，所述顶紧组件包括限位环和设置于所述限位环上的多个弹性件，且多个所述弹性件沿所述限位环的周向均匀分布；

所述限位环的顶面与所述导热部件的底面相接触；

多个所述弹性件设置于所述限位环与所述固定部件之间，用于通过产生弹性变形而向所述限位环施加朝向所述吸附盘的压力。

可选的，所述限位环的底面上形成有多个安装孔，多个所述弹性件一一对应地设置于多个所述安装孔中。

可选的，所述导热部件的材质包括不锈钢、钼或者镍基合金。

可选的，所述导热部件与所述匀热件的连接方式包括焊接、压接或者铆接。

可选的，所述冷却管与所述安装部的连接方式包括焊接、压接或者铆接。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室中的承载装置，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的承载装置，用于半导体设备中，其可以为静电卡盘装置，包括用于承载待加工晶圆的吸附盘，以及设置在吸附盘底部的冷却部件和导热部件，其冷却部件用于通过导热部件对吸附盘进行冷却，并通过导热部件控制在冷却部件与吸附盘之间的热传导速率，可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而可以适用于对静电卡盘有高温要求的工艺。

本发明提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明提供的上述承载装置，可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而可以适用于对静电卡盘有高温要求的工艺。

附图说明

图1为本发明实施例采用的吸附盘的结构图；

图2A为本发明实施例提供的承载装置的一种结构图；

图2B为本发明实施例提供的承载装置的另一种结构图；

图3为本发明实施例采用的冷却部件的一种立体剖面图；

图4为本发明实施例采用的冷却部件的另一种剖面图；

图5为本发明实施例采用的顶紧组件的结构图；

图6为本发明实施例提供的半导体工艺设备的结构图。

具体实施方式

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静电卡盘和半导体工艺设备进行详细描述。

请一并参阅图1和图2A，本发明实施例提供一种承载装置，用于半导体设备中，其可以为静电卡盘装置，包括吸附盘20和设置在该吸附盘20底部的冷却部件30。在一些可选的实施例中，吸附盘20的材质可以为绝缘材质，例如包括Al₂O₃、AlN、SiC等的陶瓷，由于AlN具有更高的热导率和更低的热膨胀系数，其更适合应用于高温工况中。或者，也可以为半导体材质，例如在陶瓷中掺杂金属氧化物。

为了实现较好的热传导，如图1所示，通常会在晶圆11和吸附盘20之间通入一定压力的背吹气体，在此基础上，为了实现较好的匀气效果，可以在吸附盘20的上表面设置一定数量的沟槽(图中未示出)和凸点24，用于提高背吹气体的匀热效果。但是，由于晶圆本身的重力并不足以维持背吹压力，这就需要通过晶圆11和吸附盘20之间的静电力，将晶圆11牢牢吸附在吸附盘20的表面。具体地，在吸附盘20中设置有直流电极22，该直流电极22与直流电源103电连接，直流电源103用于向直流电极22施加直流电压，产生能够将晶圆11吸附在吸附盘20表面上的静电力。根据吸附原理的不同，可以将静电卡盘的类型分为库伦型和J-R型，其中，对于库伦型静电卡盘，其吸附盘20的材质为绝缘材料，电阻比较大，在施加上述直流电压时，直流电极22和晶圆11上分别形成相反的静电电荷，从而可以通过库仑力将晶圆11吸附在吸附盘20的表面。对于J-R型静电卡盘，其吸附盘20的材质为半导体材料，内部电阻控制在了1×10⁸Ω.cm到1×10¹²Ω.cm的范围内，在施加上述直流电压时，静电电荷主要分布在晶圆11和介电层20的表面上。在较低的直流电压(例如300V-500V)下，就能产生较大的静电力，从而实现将晶圆11吸附在介电层20的表面。可选的，直流电极22的材质包括钼，钨，铂等的具备高熔点的金属。

此外，为了使静电卡盘具备加热功能，在吸附盘20中设置有加热元件23，该加热元件23例如为加热丝，该加热元件23与交流电源109电连接。为了实现较好的温度均匀性，加热元件23通常均匀分布在吸附盘20中。

内部设置有直流电极22和加热元件23的吸附盘20的制作方式例如可以通过丝网印的方式将对应的图形印制在多个陶瓷流延片上，并通过静压工艺将这些陶瓷流延片制成内嵌上述直流电极22和加热元件23的陶瓷生坯，并进行烧结，制成吸附盘20。或者，也可以通过将预先制作好的直流电极22和加热元件23放入到配置好的陶瓷粉料中，然后进行热压烧结制成吸附盘20。在完成烧结后，如图2A和图2B所示，在吸附盘20的上表面加工形成匀气槽(图中未示出)、凸点等结构，在吸附盘20中加工形成用于供顶针穿过的多个通孔21，以及在吸附盘20的底部设置上述直流电极22和加热元件23的四个端子以及相应的引出线缆。

在一些特殊的工艺中，静电卡盘既要加热晶圆，又要冷却晶圆，以PVD的Al沉积工艺为例，需要先通过温度控制单元控制加热元件23的加热功率，以将吸附盘20加热至所需的工艺温度，然后通过机械手将晶圆传入到工艺腔室中，并放置于吸附盘20上；之后开始进行磁控溅射工艺，在此过程中，会有等离子体中的离子轰击晶圆表面，离子的动能会被转换为热能，这部分热量是非常高的，会导致晶圆温度超过工艺温度，在这种情况下，就需要静电卡盘除了具备加热功能外，同时还必须具备冷却功能，以保持晶圆在整个工艺过程期间都能维持在工艺温度之下。

对此，本发明实施例提供一种承载装置，用于半导体设备中，其可以为静电卡盘装置。具体地，如图2A所示，该承载装置包括用于承载待加工晶圆的吸附盘20，以及设置在吸附盘20底部的冷却部件33和导热部件32，导热部件32位于吸附盘20与冷却部件33之间；其中，冷却部件33用于通过导热部件32对吸附盘20进行冷却；导热部件32用于控制在冷却部件33与匀热件31之间的热传导速率。

通过将冷却部件33与导热部件32结合使用，可以在对吸附盘20进行冷却的基础上，控制在冷却部件33与吸附盘20之间的热传导速率，以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而可以适用于对静电卡盘有高温要求的工艺。

导热部件32用于控制在冷却部件33与吸附盘20之间的热传导速率，从而实现控制整个冷却组件30的传热能力。根据下述热传导公式可知：

其中，Q表示在冷却部件33与吸附盘20之间传导的热量；K表示导热部件32的热传导系数；A表示传热面积(即，导热部件32与吸附盘20的接触面积)；ΔT表示冷端与热端之间的温度差，冷端即为冷却部件33；热端即为吸附盘20。ΔL表示冷端与热端之间的距离，即，导热部件32在冷却部件33与吸附盘20之间的长度。

基于上述热传导公式可知，在导热部件32的材质一定的前提下，通过改变上述传热面积A和/或导热部件32在冷却部件33与吸附盘20之间的长度ΔL，可以实现热量Q的控制，从而实现对热传导速率的控制。在一些可选的实施例中，导热部件32采用薄壁结构，通过设定该薄壁结构的与热量Q相关的参数，来控制热传导速率。该参数包括上述薄壁结构所包含的薄壁数量，和/或上述薄壁结构在吸附盘20轴向上的尺寸(即，上述长度ΔL)，和/或上述薄壁结构在吸附盘20径向上的横截面面积(即，上述传热面积A)。具体地，如果需要增强冷却效果，则可以增加薄壁数量，和/或减小上述薄壁结构在吸附盘20轴向上的尺寸，和/或增大上述薄壁结构在吸附盘20径向上的横截面面积；反之，如果需要减弱冷却效果，则可以减少薄壁数量，和/或增大上述薄壁结构在吸附盘20轴向上的尺寸，和/或减小上述薄壁结构在吸附盘20径向上的横截面面积。

现有的静电卡盘还存在因水冷盘与静电卡盘之间的温差过大而导致静电卡盘受热不均的问题，这不仅会造成吸附盘在高温状态下碎裂，而且还会影响工艺均匀性。为了解决该问题，在另一些可选的实施例中，如图2B所示，承载装置还包括匀热件31，该匀热件31连接于吸附盘20与导热部件32之间，匀热件31用于提高传导热量的均匀性。通过在吸附盘20与导热部件32之间设置匀热件31，可以提高传导热量的均匀性，从而可以解决现有技术中因水冷盘与静电卡盘之间的温差过大而导致静电卡盘受热不均的问题，提高工艺均匀性。需要说明的是，在设置上述匀热件31的情况下，上述热传导公式中的冷端与热端之间的温度差ΔT中的热端即为匀热件31，其温度接近吸附盘20的温度。在实际应用中，可以根据具体需要选择是否设置上述匀热件31。下面均以设置有匀热件31为例，对本发明实施例提供的静电卡盘进行详细描述。

上述薄壁结构可以有多种，例如，如图3所示，上述薄壁结构包括呈环状的传热本体321和一个或多个薄壁环322，例如，图3中示出了三个薄壁环322，在薄壁环322为多个时，多个薄壁环322相互嵌套，且间隔设置；每个薄壁环322的一端与传热本体321连接，每个薄壁环322的另一端与匀热件31连接；冷却部件33与传热本体321连接。上述薄壁环322的径向厚度小于轴向长度，以构成薄壁结构。

如果需要增强冷却效果，则可以增加薄壁环322的数量(例如3个或4个)，和/或减小薄壁环322在吸附盘20轴向上的尺寸，和/或增大薄壁环322在吸附盘20径向上的横截面面积；反之，如果需要减弱冷却效果，则可以减少薄壁环322的数量(例如1个或2个)，和/或增大薄壁环322在吸附盘20轴向上的尺寸，和/或减小薄壁环322在吸附盘20径向上的横截面面积。

在一些可选的实施例中，每个薄壁环322与匀热件31连接的一端设置有环状凸台323，该环状凸台323与匀热件31连接；环状凸台323的径向宽度大于薄壁环322的径向宽度。借助环状凸台323，既可以增大薄壁环322与匀热件31的接触面积，又可以提高薄壁环322的强度，从而可以提高对匀热件31的支撑稳定性。可选的，环状凸台323可以相对于薄壁环322的内周面凸出，也可以相对于薄壁环322的外周面凸出，还可以相对于薄壁环322的内周面和外周面均凸出。在薄壁环322为多个时，不同的薄壁环322上的环状凸台323的凸出方向可以相同，也可以不同。

可选的，导热部件(即，薄壁环322)的材质包括不锈钢、钼或者镍基合金等的热导率较低，耐温性能较好的金属材料。进一步可选的，为了防止导热部件32在高温条件下发生氧化，可以在导热部件32的表面设置保护层，例如在导热部件32的表面镀镍。该保护层的厚度范围例如为10μm-30μm。

在一些可选的实施例中，在传热本体321的底部设置有安装部324，该安装部324上形成有安装槽324a；并且，冷却部件33包括用于输送冷却媒介的冷却管，该冷却管设置于安装槽324a，并保证与安装槽324a的表面接触良好。这样，冷却管中的冷却媒介可以通过上述导热部件32和匀热件31对吸附盘20进行冷却。为了实现冷却均匀性，可选的，冷却管可以沿传热本体321的周向呈环状缠绕。可选的，冷却管的两端分别与两个外接管路34(图中仅示出了一个)连接，两个外接管路34用于向冷却管中通入冷却媒介，并回收冷却管中的冷却媒介，从而实现冷却媒介的循环流动。可选的，冷却媒介可以是冷却水、冷却液或者冷却气体等等，冷却媒介的温度范围例如为20℃-30℃。可选的，上述冷却管与安装部324的连接方式包括焊接、压接或者铆接等等。

在另一些可选的实施例中，如图4所示，冷却部件33还可以包括与传热本体321密封连接的环状盖板331，以及在该环状盖板331的顶面与传热本体321的底面之间形成的冷却通道332，用于输送冷却媒介。例如，可以在传热本体321的底面上形成冷却凹道，该冷却凹道与环状盖板331的顶面构成上述冷却通道332。可选的，冷却通道332可以沿传热本体321的周向呈环状延伸。可选的，冷却通道332的两端分别与两个外接管路34(图中仅示出了一个)连接，两个外接管路34用于向冷却通道332中通入冷却媒介，并回收冷却通道332中的冷却媒介，从而实现冷却媒介的循环流动。可选的，上述环状盖板331与传热本体321的连接方式例如为诸如钎焊、电子束、激光等的焊接方式。

在一些可选的实施例中，匀热件31例如为环状平板。可选的，导热部件32与匀热件31的连接方式包括焊接、压接或者铆接等等。匀热件31的作用是防止在导热部件32和吸附盘20之间的水平界面位置产生较大的温差，从而可以防止吸附盘20碎裂，同时可以提高吸附盘20的温度均匀性。匀热件31的材质例如采用热导性能较好的金属、陶瓷、或者复合材料，金属例如采用Al、Cu等；陶瓷例如采用AlN、SiC等；复合材料例如采用铝基碳化硅等。如果匀热件31采用金属，为了实现匀热件31和导热部件32能够可靠接触，二者可以采用诸如钎焊、电子束等焊接方式连接。可选的，为了防止匀热件31高温氧化，可以在匀热件31上设置保护层，例如可以在匀热件31上镀镍，保护层的厚度范围例如为10μm-30μm。如果匀热件31为陶瓷或复合材料，可以通过钎焊等的方式将匀热件31和导热部件32固定在一起。

可选的，图4中示出的薄壁环322为两个。在这种情况下，在匀热件31的底面还设置有定位凸部311，其设置于两个薄壁环322之间，用于限定匀热件31的位置。

在一些可选的实施例中，在匀热件31与吸附盘20之间设置有热界面材料层(图中未示出)。由于匀热件31和吸附盘20采用的是不同种材料，故两者拥有不同的热膨胀系数，不能通过焊接等方式直接固定，在这种情况下，通过在匀热件31与吸附盘20之间设置有热界面材料层，其在压力条件下具备一定的形变能力，以填充匀热件31与吸附盘20之间的空隙，从而可以使二者始终接触良好，保证匀热件31与吸附盘20之间的热传导。可选的，上述热界面材料层采用耐高温、导热性能良好且能够在压力条件下具备一定的形变能力的材料制作，例如石墨、石墨烯或者铝箔。

在一些可选的实施例中，如图2B和图5所示，为了保证导热部件32和匀热件31与吸附盘20之间始终保持良好接触，以能够使热界面材料层充分填充匀热件31与吸附盘20之间的空隙，静电卡盘还包括固定部件40和顶紧组件41，其中，固定部件40连接于吸附盘20的底部，且与吸附盘20的底部合围成一容纳空间42；匀热件31、导热部件32、冷却部件33和顶紧组件41均位于容纳空间42中；顶紧组件41位于导热部件32的底面与固定部件40的与容纳空间42相对的顶面之间，用于向导热部件32施加朝向吸附盘20的压力，即，将导热部件32和匀热件31顶紧在吸附盘20的底部，从而可以保证导热部件32和匀热件31与吸附盘20之间始终保持良好接触，以确保实现冷却组件30与吸附盘20之间的充分导热。

顶紧组件41的结构可以有多种，在一些可选的实施例中，如图5所示，顶紧组件41包括限位环41a和设置于限位环41a上的多个弹性件41b，且多个弹性件41b沿限位环41a的周向均匀分布，这样，可以在圆周方向上均匀地向导热部件32施加压力，从而可以使导热部件32及其上方的各个部件均匀受力。限位环41a的顶面与导热部件32的底面相接触，多个弹性件41b设置于限位环41a与固定部件40之间，用于通过产生弹性变形而向限位环41a施加朝向吸附盘20的压力，借助多个弹性件41b，可以保证始终将导热部件32和匀热件31顶紧在吸附盘20的底部。可选的，弹性件41b为弹簧，其在限位环41a与固定部件40之间处于压缩状态。限位环41a的材质可以采用诸如不锈钢、钛等的能够耐受高温的金属。可选的，为了防止弹性件41b在长期高温的情况下发生弹性失效，弹性件41b的材质可以采用耐高温的合金，例如，镍基合金等。

在一些可选的实施例中，为了实现对弹性件41b的限位，如图5所示，限位环41a的底面上形成有多个安装孔41c，多个弹性件41b一一对应地设置于多个安装孔41c的底面与固定部件40的与容纳空间42相对的顶面之间。

在一些可选的实施例中，由于需要静电卡盘位于工艺腔室在竖直方向上的不同位置，如传片位、工艺位等，这就要求静电卡盘是可升降的，且在升降过程中不能破坏工艺腔室的真空，为此，如图2A和图2B所示，在静电卡盘底部设置有波纹管50，其内部嵌套有升降轴51，该升降轴51的上端与静电卡盘连接，下端穿过工艺腔室的底壁，并延伸至工艺腔室的外部，以能够与外部的升降驱动源连接，升降轴51是中空的，上述直流电极22和加热元件23的引出线缆以及上述外接管路34均可以穿过升降轴51，并延伸至工艺腔室的外部。

波纹管50是可伸缩的，其上端与静电卡盘密封连接，下端与工艺腔室的底壁通过法兰52和密封圈53密封连接，从而可以使波纹管50内侧与工艺腔室外部连通的大气空间与工艺腔室内位于波纹管50外侧的真空空间相隔离，从而保证工艺腔室能够保持真空状态。波纹管50与静电卡盘密封连接的方式有多种，

在一些可选的实施例中，波纹管50可以与上述固定部件40密封连接，例如采用诸如电子束焊、激光焊等的焊接方式密封连接。波纹管50的材质通常为金属，而吸附盘20的材质为陶瓷，二者的热膨胀系数相差较大，例如吸附盘20为AlN陶瓷时，其热膨胀系数通常在4.7×10^-6/℃左右，而波纹管50为不锈钢时，其热膨胀系数在15×10^-6/℃左右，在这种情况下，如果将不锈钢直接钎焊在AlN陶瓷上，由于两者热膨胀系数差距较大，在焊接完成，并冷却到低温时产生的应力会导致吸附盘20发生碎裂。为了避免该问题的发生，可选的，固定部件40的材质可以采用铁钴镍合金(也称为KOVAR)，其热膨胀系数和陶瓷更为接近，其与吸附盘20密封连接(例如钎焊)不会发生上述吸附盘20发生碎裂的问题，并通过将波纹管50与上述固定部件40密封连接，来实现波纹管50与静电卡盘的连接。

在一些可选的实施例中，为了避让顶针，使其能够穿过通孔21，上述固定部件40与吸附盘20连接的位置位于通孔21的内侧，即，连接位置所在圆周的直径小于通孔21所在圆周的直径。

综上所述，本发明实施例提供的承载装置，其冷却部件用于依次通过导热部件和匀热件对吸附盘进行冷却，并结合使用导热部件控制在冷却部件与匀热件之间传导的热量大小，可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而可以适用于对静电卡盘有高温要求的工艺。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体工艺设备，以图6所示的PVD设备为例，其包括工艺腔室100和设置在工艺腔室100中的承载装置101，该承载装置101采用本发明上述实施例提供的承载装置。

具体地，上述PVD设备还包括设置于工艺腔室100顶部的靶材104、设置于靶材104上方的磁控管106、进气装置108和抽真空装置107，其中，靶材104与直流电源105电连接；进气装置108包括进气管路和设置于该进气管路上的流量控制阀和通断阀。在进行PVD工艺前，需要通过抽真空装置107将工艺腔室100抽气达到高真空状态。然后，通过进气装置108向工艺腔室100内通入一定压力的工艺气体，工艺气体可以是氩气等的惰性气体，其流量是由安装在腔室上的质量流量计来控制的，其开关是通过流量控制阀来实现。另外，静电卡盘中的直流电极和加热元件的引出线缆以及冷却部件的外接管路均可以穿过升降轴延伸至工艺腔室的外部，其中，加热元件的引出线缆与外部的交流电源109电连接；直流电极的引出线缆与外部的直流电源103电连接；冷却部件的外接管路与热交换器102连接。

在实际应用中，本发明实施例提供的半导体工艺设备还可以应用于刻蚀(etch)工艺，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺，以及离子注入工艺等等。

本发明实施例提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明实施例提供的上述承载装置，可以解决现有技术中因水冷盘的冷却速度过高而导致静电卡盘无法上升至较高的温度的问题，从而可以适用于对静电卡盘有高温要求的工艺；同时还可以解决现有技术中因水冷盘与静电卡盘之间的温差过大而导致静电卡盘受热不均的问题，提高工艺均匀性。

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。

Claims (15)

1.一种承载装置，用于半导体设备中，其特征在于，包括用于承载待加工晶圆的吸附盘，设置在所述吸附盘中的直流电极和加热元件，以及设置在所述吸附盘底部的所述直流电极的引出线缆、冷却部件和导热部件，

所述导热部件位于所述吸附盘与所述冷却部件之间；

所述冷却部件用于通过所述导热部件对所述吸附盘进行冷却；

所述导热部件用于控制在所述冷却部件与所述吸附盘之间的热传导速率，以避免所述承载装置的冷却速度过高；

所述导热部件采用薄壁结构，通过设定所述薄壁结构的与传导热量相关的参数来控制所述热传导速率；

所述参数包括所述薄壁结构所包含的薄壁数量，和/或所述薄壁结构在所述吸附盘轴向上的尺寸，和/或所述薄壁结构在所述吸附盘径向上的横截面面积；

所述薄壁结构包括呈环状的传热本体和设置于所述传热本体上的至少一个薄壁环；所述薄壁环的一端与所述传热本体连接，所述薄壁环的另一端与所述吸附盘连接；

所述冷却部件与所述传热本体连接。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，每个所述薄壁环与所述吸附盘连接的一端设置有环状凸台；所述环状凸台的径向宽度大于所述薄壁环的径向宽度。

3.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，在所述传热本体的底部设置有安装部，所述安装部上形成有安装槽；

所述冷却部件包括用于输送冷却媒介的冷却管，所述冷却管设置于所述安装槽中。

4.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述冷却部件包括与所述传热本体密封连接的环状盖板，以及在所述环状盖板的顶面与所述传热本体的底面之间形成的冷却通道，用于输送冷却媒介。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，还包括匀热件，所述匀热件连接于所述吸附盘与所述导热部件之间，所述匀热件用于提高热传导的均匀性。

6.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，在所述匀热件与所述吸附盘之间设置有热界面材料层。

7.根据权利要求6所述的承载装置，其特征在于，所述热界面材料层的材质包括石墨、石墨烯或者铝箔。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的承载装置，其特征在于，还包括固定部件和顶紧组件，其中，所述固定部件连接于所述吸附盘的底部，且与所述吸附盘的底部合围成一容纳空间；所述导热部件、所述冷却部件和所述顶紧组件均位于所述容纳空间中；

所述顶紧组件位于所述导热部件与所述固定部件之间，用于向所述导热部件施加朝向所述吸附盘的压力。

9.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，所述吸附盘的材质为陶瓷，所述固定部件的材质包括铁钴镍合金。

10.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，所述顶紧组件包括限位环和设置于所述限位环上的多个弹性件，且多个所述弹性件沿所述限位环的周向均匀分布；

所述限位环的顶面与所述导热部件的底面相接触；

多个所述弹性件设置于所述限位环与所述固定部件之间，用于通过产生弹性变形而向所述限位环施加朝向所述吸附盘的压力。

11.根据权利要求10所述的承载装置，其特征在于，所述限位环的底面上形成有多个安装孔，多个所述弹性件一一对应地设置于多个所述安装孔中。

12.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述导热部件的材质包括不锈钢、钼或者镍基合金。

13.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，所述导热部件与所述匀热件的连接方式包括焊接、压接或者铆接。

14.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述冷却管与所述安装部的连接方式包括焊接、压接或者铆接。

15.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室中的承载装置，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-14任意一项所述的承载装置。