CN118263181A - 晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法；其中，晶片承载装置的基座包括主承载区域和***区域，主承载区域上设置有用于支撑晶片的静电卡盘，***区域用于支撑围绕着静电卡盘及晶片的聚焦环，主承载区域和***区域内分别设有可供控温介质流动的通道；主承载区域的通道和***区域的通道之间设有第一隔热部；主承载区域的通道内的控温介质，用于调整主承载区域的基座温度，进而调整晶片的温度；***区域的通道内的控温介质，用于调整***区域的基座温度，进而调整聚焦环的温度。本发明在聚焦环下方的基座内单独设置一路供控温介质流动的通道，可以更有效地调节晶片边缘的温度，并可以改善聚焦环的温度。

Description

晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法。

背景技术

等离子体处理装置中常采用静电卡盘(ESC)来支撑晶片，对静电卡盘进行承载的基座内布置有冷却液的流道和氦气的输送管路；通过等离子体对晶片进行刻蚀等工艺处理的过程中，利用输送到晶片背面的氦气，以及静电卡盘与基座之间的热传导作用，对晶片的温度高低和温度均匀性实现调控。然而，射频功率越高，晶片温度越高，且晶片温度分布越不均匀，存在晶片中间温度低，边缘温度高的情况。一般在静电卡盘边缘设置较高的气体压力和较低的冷却液温度来平衡这种不均匀性。

但是在较高的射频功率下，气体压力过高会在氦气孔处起弧甚至击穿。而静电卡盘的主体通常由陶瓷材料制成，如果边缘区域和中心区域的温差过大，可能由于热胀冷缩等作用导致静电卡盘破裂，因此会在分区控温时对静电卡盘中心和边缘的温差做一定的限制，而这会影响对晶片边缘温度调控的效果。

在刻蚀过程中，围绕在静电卡盘及晶片周边的聚焦环，温度也会升高，需要将热量通过其他部件间接传导到基座进行降温，但是这种方式效率较低。如果聚焦环的温度过高，会加剧晶片中心和边缘温度不均匀的情况，还会影响聚合物的分布，进而影响刻蚀效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法，在聚焦环下方的基座内单独设置一路供控温介质流动的通道，可以更有效地调节晶片边缘的温度，并可以改善聚焦环的温度。

本发明提供一种晶片承载装置，包括：

基座，其包括主承载区域和***区域，所述***区域围绕着主承载区域，所述主承载区域上设置有用于支撑晶片的静电卡盘，所述***区域用于支撑围绕着静电卡盘及晶片的聚焦环，所述主承载区域和***区域内分别设有可供控温介质流动的通道；

第一隔热部，设于所述主承载区域的通道和***区域的通道之间；

所述主承载区域的通道内的控温介质，用于调整主承载区域的基座温度，进而调整晶片的温度；所述***区域的通道内的控温介质，用于调整***区域的基座温度，进而调整聚焦环的温度。

可选地，所述主承载区域进一步包含中心区域和围绕所述中心区域的边缘区域，分别对应所述晶片的中心部位和边缘部位；

所述主承载区域的通道，包含位于所述中心区域内部的中心通道，和位于所述边缘区域内部的边缘通道；在所述中心通道和边缘通道内，控温介质可分别流动，且控温介质的温度可分别调整；所述中心通道和所述边缘通道之间设有第二隔热部；

所述基座的***区域围绕着所述边缘区域；所述第一隔热部位于所述***区域的通道与所述边缘通道之间。

可选地，所述基座上，中心区域具有第一温度，边缘区域具有第二温度，***区域具有第三温度；其中，第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度。

可选地，所述静电卡盘包含陶瓷盘和嵌入其中的电极，通过向所述电极施加直流电压来提供对晶片的静电吸附力；所述陶瓷盘连接在所述主承载区域的顶面。

可选地，所述基座内设有气体管路，其包含横向管路，和分别与所述横向管路连通的进气管路和出气管路；

所述进气管路一端连通横向管路，另一端连通到基座的底部并与外部的气源连接；多个出气管路各自有一端连通横向管路，另一端分别与所述静电卡盘开设的多个通气孔相连通；

所述气源提供冷却用的气体，通过气体管路及通气孔输送到静电卡盘顶面与晶片背面之间的空隙；所述气体包含氦气。

可选地，所述主承载区域的通道位于所述横向管路的上方或下方。

可选地，所述气体管路位于主承载区域的中心区域内；

所述中心区域内的中心通道，位于所述横向管路的上方或下方。

可选地，所述边缘通道的位置高于中心通道的位置，使边缘通道比中心通道更靠近于静电卡盘；或者，所述边缘通道的位置与中心通道的位置处在同一高度。

可选地，所述边缘通道的位置，高于***区域的通道的位置，使边缘通道比***区域的通道更靠近于静电卡盘；或者，所述边缘通道的位置与***区域的通道的位置处在同一高度。

可选地，所述聚焦环与基座的***区域之间设有绝缘环；所述绝缘环设置于***区域上，所述聚焦环设置于绝缘环上；所述基座的***区域经由绝缘环与所述聚焦环进行热交换。

可选地，所述基座的***区域设有环状的台阶，所述台阶的顶面低于所述主承载区域的顶面，所述聚焦环及绝缘环设置于所述台阶上。

可选地，所述聚焦环的上部环绕晶片和静电卡盘，所述聚焦环的下部环绕所述基座的主承载区域的边缘区域；

所述聚焦环的下部的内侧表面，与所述边缘区域的外缘接触，通过两者之间的热交换来进一步调整所述聚焦环的温度；

或者，所述聚焦环的下部的内侧表面与所述边缘区域内的边缘通道之间设有第三隔热部；其中，所述第三隔热部与第一隔热部是一个整体的隔热部件，或者是两个相互独立的隔热部件。

可选地，任意一个隔热部包含开设在基座内的隔热槽；所述隔热槽内部是真空的或是与大气连通的。

可选地，所述控温介质是液体；通过调整各通道内控温介质的温度，使通道所在区域的基座温度相应升高或降低。

本发明提供一种等离子体处理装置，包括：反应腔；以及，

上述任意一项所述的晶片承载装置，其位于所述反应腔内，所述晶片承载装置用于承载晶片。

可选地，所述等离子体处理装置是电容耦合型等离子体处理装置或电感耦合型等离子体处理装置。

本发明提供一种对晶片的温度控制方法，将晶片放置到上述任意一种晶片承载装置上，由静电卡盘对晶片进行支撑；聚焦环围绕着静电卡盘及晶片；所述静电卡盘和聚焦环分别设置在基座的主承载区域和***区域；

反应气体注入等离子体处理装置的反应腔，并形成为等离子体，来对晶片进行处理；

控制温度可独立调整的多路控温介质，分别在主承载区域的通道和***区域的通道内流动；

其中，通过在所述主承载区域的通道内流动的控温介质，调整主承载区域的基座温度，主承载区域经由静电卡盘与晶片进行热交换，来调整晶片的温度；通过在所述***区域的通道内流动的控温介质，调整***区域的基座温度，利用***区域与聚焦环的热交换，来调整聚焦环的温度。

可选地，调整晶片的温度时，进一步包含：

在温度可独立调整的多路控温介质中，控制两路控温介质分别在主承载区域的中心通道和边缘通道内流动，用以分别调整主承载区域的中心区域和边缘区域的基座温度；

所述中心区域和边缘区域经由静电卡盘与晶片进行热交换，来分别调整晶片中心部位和边缘部位的温度；

以及，控制冷却用的气体，经由基座内设置的气体管路及静电卡盘上的通气孔，输送到静电卡盘顶面与晶片背面之间的空隙，对晶片进行冷却；所述冷却用的气体包含氦气。

可选地，所述基座的***区域形成有环状的台阶，所述台阶上放置有绝缘环，所述聚焦环放置在所述绝缘环上，所述聚焦环的上部环绕晶片和静电卡盘，聚焦环的下部环绕基座的边缘区域；

所述聚焦环的下部的内侧表面与所述主承载区域的边缘通道之间设有隔热部时，所述基座的***区域经由绝缘环与聚焦环进行热交换，对聚焦环的温度进行调整；

或者，所述聚焦环的下部的内侧表面与基座的边缘区域的外缘接触，且所述聚焦环的下部的内侧表面与边缘通道之间没有隔热部时，基座的边缘区域与聚焦环下部的内侧表面进行热交换，且基座的***区域经由绝缘环与聚焦环进行热交换，对聚焦环的温度进行调整。

可选地，通过调整不同通道内控温介质的温度，使所述基座上的中心区域具有第一温度，边缘区域具有第二温度，***区域具有第三温度，对晶片的中心部位、边缘部位和聚焦环分别进行冷却，并且，所述第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度。

与现有技术相比，本发明技术方案提供的晶片承载装置、等离子体处理装置及其温度控制方法，至少具有以下的效果：

本发明实现了一种新的多区控温方式，所述基座包括中心区域、包围中心区域的边缘区域以及包围边缘区域的***区域，所述基座的中心区域和边缘区域的上方用于支撑晶片，所述***区域设置在晶片的***，所述基座的***区域用于承载聚焦环，在所述基座的***区域新增一可供控温介质流动的通道，通过控制***区域通道内介质的温度，能够有效地控制其上方聚焦环的温度。

由于聚焦环的温度会影响晶片边缘的温度，因而对于晶片边缘的温度，本发明不仅通过边缘区域通道内的介质温度进行调节，还可以通过***区域通道内介质的温度来间接调节。考虑到安全性，不能使所述静电卡盘不同部位的温度差过大，则本发明可以在确保静电卡盘边缘和中心区域温差处在安全阈值的情况下，利用位于静电卡盘范围之外、可对介质温度独立控制的***区域，进一步调控晶片边缘的温度，以缩小晶片边缘部位与中心部位的温度差，有利于改善晶片温度的均匀性。因此，本发明可以实现对晶片边缘更灵活有效且温度设定范围更广的调节，还可以保护静电卡盘，避免因热胀冷缩等作用导致其破裂的风险。

不同示例中，可以通过对主承载区域的中心通道、边缘通道、***区域的通道的位置进行合理设置，来调节相邻通道之间温度的影响、或者调节不同通道对晶片温度的影响。本发明可以有效地平衡晶片中心部位和边缘部位温度分布不均匀的情况，改善刻蚀效果。本发明实现了对聚焦环温度的调控，提高了对聚焦环进行冷却的能力和效率，这对于高功率条件下的存储器件的刻蚀很有必要。

附图说明

图1是本发明的晶片承载装置的结构示意图；

图2是本发明的晶片承载装置中，一个分区的通道更靠近静电卡盘时的结构示意图；

图3是本发明的晶片承载装置的晶片承载装置中，两个分区的通道更靠近静电卡盘时的结构示意图；

图4是图2所示晶片承载装置设置聚焦环时的结构示意图；

图5是图2所示晶片承载装置设置第三隔热部时的结构示意图；

图6是本发明中对晶片承载装置的三个分区在俯视方向下的示意图；

图7是本发明的等离子体处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

配合参见图1、图4、图6所示，本发明提供的一种晶片承载装置，设有基座111，其包括主承载区域100和围绕着所述主承载区域100的***区域400；其中，主承载区域100上设置有用于支撑晶片700(见图4)的静电卡盘500，***区域400用于支撑聚焦环800(见图4)，所述聚焦环800围绕着静电卡盘500及晶片700；主承载区域100和***区域400内分别设有可供控温介质流动的通道；在主承载区域100的通道(如通道210、310)内循环流动的控温介质，用于调整主承载区域100的基座温度，进而调整晶片700的温度；在***区域400的通道410内循环流动的控温介质，用于调整***区域400的基座温度，进而调整聚焦环800的温度；在主承载区域100的通道(图示为通道310)和***区域400的通道410之间设置有第一隔热部610，避免这两个区域100和400的基座温度相互影响。

所述静电卡盘500包含陶瓷盘和嵌入其中的电极(未示出)，通过向所述电极施加直流电压来提供对晶片700的静电吸附力；所述陶瓷盘通过粘合层510连接在基座111的主承载区域100的顶面。通过静电卡盘500、和输送到静电卡盘500与晶片700背面的热传导气体，在晶片700和基座111的主承载区域100之间传导热量，因而，对主承载区域100的基座温度进行调整时，可以对晶片700的温度实现调整。

所述聚焦环800与基座111的***区域400之间设有绝缘环900(见图4)；绝缘环900位于基座111***区域400的顶面，聚焦环800(见图4)进一步设置在绝缘环900上；所述绝缘环900可以在基座111的***区域400与聚焦环800之间传导热量。在对***区域400的基座温度进行调整时，可以对聚焦环800的温度实现调整。

所述控温介质是流体，例如是液体。对任意一个通道来说，将其中的控温介质的温度升高或降低，可以让该通道所在区域的基座温度相应的升高或降低。示例地，各通道内流动的均是冷却液。同时，各通道内分别流动的控温介质，其温度是可以独立调整的；如有需要，对不同通道内控温介质的流速、流量等参数也可以独立调整。因此，实现了对主承载区域100和***区域400的基座温度的独立控制，从而在对聚焦环800温度和对晶片700温度分别调整时更加灵活。

一些示例中，所述基座111的主承载区域100进一步包含中心区域200(见图1)和围绕所述中心区域200的边缘区域300(见图1)，分别对应晶片700的中心部位和边缘部位。所述主承载区域100的通道，进一步包含位于所述中心区域200内部的中心通道210，和位于所述边缘区域300内部的边缘通道310；中心通道210和边缘通道310内的控温介质分别流动，且控温介质的温度(或流量、流速等参数)可以分别调整，来对中心区域200和边缘区域300的基座温度进行独立控制，进而通过静电卡盘500的热传导，实现对晶片700的中心部位和边缘部位的分区调温。在中心通道210和边缘通道310之间设有第二隔热部620，避免中心区域200和边缘区域300的基座温度相互影响；基座111上，***区域400围绕着所述主承载区域100的边缘区域300；第一隔热部610位于***区域400的通道410与边缘通道310之间，避免***区域400和边缘区域300的基座温度相互影响。图6示意性地提供了一个俯视方向的截面，来表示***区域400、边缘区域300、中心区域200以及第一隔热部610、第二隔热部620的分布情况，其中省略了各区域内部的通道或输送热传导气体的管路等部件。

示例地，所述静电卡盘500的直径与整个主承载区域100的直径大致相同；主承载区域100的中心区域200上方对应静电卡盘500的中心部位，其上方进一步对应晶片700的中心部位；基座111的边缘区域300上方对应静电卡盘500的边缘部位，其上方进一步对应晶片700的边缘部位。不同的示例中，晶片700的直径大于静电卡盘500的直径，晶片700的外边界超出静电卡盘500的外边界(如图4)；或者，晶片700的直径等于静电卡盘500的直径，两者的外边界齐平(未示出)；或者，晶片700的直径小于静电卡盘500的直径，则晶片700的外边界的投影落在静电卡盘500的中心部位和边缘部位之间(未示出)；这些情况下，都可以在主承载区域100的边缘区域300的基座温度调整时，经由静电卡盘500的边缘部位(及热传导气体)来传导热量，对晶片700的边缘部位进行温度调控。

同时，由于***区域400及其中的通道在静电卡盘500的范围之外，而聚焦环800的温度可以通过***区域400的基座温度独立控制，因此，在通过静电卡盘500(及其与晶片700背面的热传导气体)对晶片700温度进行调控的基础上，聚焦环800围绕着晶片700(与晶片700外边界可以接触或者留有间隙)并通过两者之间的热交换，来对晶片700边缘部位的温度做进一步调整。

这样对晶片700边缘部位与中心部位温度一致性的调控，不再仅仅依赖于分别调整边缘通道310和中心通道210内介质的温度进行控制，还可以利用***区域400通道内的介质温度对晶片边缘温度的调节作用来实现(通过控制聚焦环800的温度间接影响晶片700边缘部位的温度)。例如，晶片700中心部位的温度100℃，边缘部位的温度120℃，不再是仅通过降低边缘通道310内的介质温度来缩小这20℃的温度差，而是可以将10℃的温度差通过调整边缘通道310内的介质温度实现，另外10℃的温度差通过调整***区域400通道内的介质温度来实现，由此可以缩小晶片边缘部位与中心部位的温度差，改善晶片700温度的均匀性，从而能够防止碎片。

并且，即使考虑热胀冷缩等因素，通过控制中心区域200和边缘区域300的基座温度的温差，来将静电卡盘500中心部位和边缘部位之间的温差限制在安全阈值时，本发明也可以利用***区域300介质温度的独立调节作用，来提供一种对晶片700边缘温度灵活有效，且温度调节范围更广的控制手段，而不至于使静电卡盘500的陶瓷盘有破裂的风险。

所述聚焦环800也围绕着静电卡盘500(与静电卡盘500的外边界可以接触或留有间隙)。可以通过聚焦环800与静电卡盘500之间的热交换，来对静电卡盘500的边缘温度进行调控，或对聚焦环800的温度进行调控(如一部分热量通过静电卡盘500间接传导到基座111主承载区域100的边缘区域300)；又或者，也可以增大聚焦环800与静电卡盘500之间的间隙，或在间隙内设置某些隔热的部件等，以减少或避免两者温度相互影响。

一些示例中，基座111的***区域400的顶面低于主承载区域100的顶面，这样在基座111的***区域400形成有环状的台阶，通过所述台阶对聚焦环800及绝缘环900进行支撑。所述聚焦环800的上部环绕着晶片700和静电卡盘500，聚焦环800的下部环绕着主承载区域100的边缘区域300；如图4所示，聚焦环800下部的内侧表面与所述边缘区域300的外缘直接接触，可以通过两者之间的热交换进一步调整聚焦环800的温度；或者，如图5所示，在聚焦环800下部的内侧表面与所述边缘区域300内的边缘通道310之间设有第三隔热部630，则可以避免两者温度相互影响；其中，所述第三隔热部630与第一隔热部610可以是一个整体的隔热部件(未示出)，或者是两个相互独立的隔热部件(图5)。上述第一、第二、第三隔热部610、620、630中的任意一个，包含开设在基座111内的隔热槽；所述隔热槽内部是真空的或是与大气连通的。

可以理解到，基座111***区域400的顶面形状可以根据实际需要设计。例如图4在基座111的***区域400形成两级台阶101和102(在图2、图3标注)，其中的台阶101处于内侧，台阶102处于外侧，台阶101比台阶102更靠近于边缘区域300；聚焦环800及绝缘环900设置在台阶101上；本例的台阶102顶面没有被覆盖，如果需要可以在台阶102上设置边缘环组件的其他部件；或者可以在其他示例中，改变绝缘环900的底面形状，使其来与两个台阶101、102的形状相匹配(聚焦环800的底面形状可以相应调整或不做调整)。又例如，图5在基座111的***区域400形成一级台阶103，而绝缘环900及聚焦环800并未覆盖台阶103的全部顶面；如果需要，台阶103上留出的位置，可以用来设置边缘环组件的其他部件。上述作为示例，不是对***区域400或聚焦环800等部件形状的限制。

所述基座111内设有气体管路，用于传输热传导气体。本例的气体管路包含横向管路130(见图1)，和分别与横向管路130连通的进气管路120和出气管路140；进气管路120一端连通横向管路130，另一端连通到基座111的底部并与外部的气源110(图7)连接；多个出气管路140各自有一端连通横向管路130，另一端分别与静电卡盘500开设的多个通气孔150相连通。通过气体管路及通气孔150，将气源110提供的热传导气体，输送到静电卡盘500顶面与晶片700背面之间的空隙；示例的热传导气体是冷却用的气体，所述气体包含氦气。

图1的示例中，主承载区域100的中心通道210位于横向管路130的下方，所述主承载区域100的边缘通道310和所述***区域400的通道410，与所述中心通道210大致在同一高度，三者的位置均低于横向管路130。图2的示例中，主承载区域100的中心通道210仍位于横向管路130的下方，所述***区域400的通道410与中心通道210大致在同一高度，两者的位置均低于横向管路130；而所述边缘通道310的位置高于中心通道210的位置，使边缘通道310比中心通道210更靠近于静电卡盘500。图3的示例中，主承载区域100的中心通道210位于横向管路130的上方，所述边缘通道310与中心通道210大致在同一高度，两者的位置均高于横向管路130，而所述***区域400的通道410的位置低于所述边缘通道310及中心通道210的位置。

图1～图3中，所述气体管路均位于主承载区域100的中心区域200内；所述中心区域200内的中心通道210，位于所述横向管路130的上方或下方。边缘通道310与中心通道210的高度可以一致或不一致；***区域400的通道410与中心通道210的高度可以一致或不一致；边缘通道310与***区域400的通道410的高度可以一致或不一致。可以理解到，上文描述仅为示例，不是对气体管路的数量、分布情况、各通道所在位置的限制。

通过对主承载区域100的中心通道210、边缘通道310、***区域400的通道410的位置进行合理设置，可以调节相邻通道之间温度的影响、或者调节不同通道对晶片700温度的影响。例如，在图2中，边缘通道310比中心通道210更接近静电卡盘500，也就更接近晶片700，其对晶片700边缘部位温度的调节能够更快速地体现，由此可以来平衡气体管路或通气孔150主要设置在中心区域200，热传导气体更快作用于晶片700中心部位的情况。又例如，在图3中，所述中心通道210高于横向管路130，可以减少因热传导气体传输对气体管路附近基座温度造成的影响。又例如，比对图1、图2，图1的边缘通道310与***区域400的通道410之间基本被第一隔热部610隔开；图2的边缘通道310与***区域400的通道410之间，可以通过绝缘环900、聚焦环800及边缘区域300暴露的外缘等部件间接传导热量，实现对***区域400和/或边缘区域300的温度调节。

示例地，经过温度调节，使基座111上，中心区域200具有第一温度，边缘区域300具有第二温度，***区域400具有第三温度；其中，第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度。所述第一、第二、第三温度是指相应区域的基座温度，可以根据实际情况设置其各自的温度及相互之间的温度间隔。

如图7所示，本发明提供一种等离子体处理装置，包括：反应腔120；上文所述的任意一种晶片承载装置位于所述反应腔120内，所述晶片承载装置用于承载晶片700。所述等离子体处理装置用于提供射频能量，将反应气体解离成等离子体来对晶片进行工艺处理。外部的第一气源122，用于提供反应气体及辅助气体，第一气源122通过输送管路123输送到位于反应腔120内顶部的气体喷淋头124，进而被引入到气体喷淋头124与晶片承载装置之间的空间。等离子体处理装置还设有对反应腔120抽真空的抽气泵125。图7示意性地表示了等离子体处理装置的结构，在此是以电容耦合型等离子体处理装置为例进行说明的，实际上不做限定，也可以为电感耦合型等离子体处理装置。示例的等离子体处理装置，是一种可以在高功率条件下，通过等离子体进行存储器件的刻蚀的装置。

所述晶片承载装置位于反应腔120内的底部；箭头105表示在工艺处理过程中，由等离子体对晶片700和聚焦环800温度的影响；提供热传导气体(如冷却用气体)的气源110，称其为第二气源；装置161、162、163分别是为***区域400的通道410、主承载区域100的边缘通道310和中心通道210提供控温介质的装置，所述装置161、162、163对通道410、310、210内的控温介质是分别输送的，对温度等参数也可以独立控制。

本发明提供一种对晶片的温度控制方法，将晶片700放置到上文所述任意一种晶片承载装置上，由静电卡盘500对晶片700进行支撑；聚焦环800围绕着静电卡盘500及晶片700；所述静电卡盘500和聚焦环800分别设置在基座111的主承载区域100和***区域400。反应气体注入等离子体处理装置的反应腔120内，形成为等离子体，用来对晶片700进行相应的工艺处理，例如刻蚀。

控制温度可独立调整的多路控温介质，分别在主承载区域100的通道和***区域400的通道410内流动。其中，通过在主承载区域100的通道内流动的控温介质，调整主承载区域100的基座温度，主承载区域100经由静电卡盘500(及输送到晶片700背面的热传导气体)与晶片700进行热交换，来调整晶片700的温度；通过在***区域400的通道410内流动的控温介质，调整***区域400的基座温度，利用***区域400与聚焦环800的热交换，来调整聚焦环800的温度。

一些示例中，调整晶片700的温度时，进一步在温度可独立调整的多路控温介质中，控制两路控温介质分别在主承载区域100的中心通道210和边缘通道310内流动，用以分别调整主承载区域100的中心区域200和边缘区域300的基座温度；所述中心区域200和边缘区域300经由静电卡盘500与晶片700进行热交换，来分别调整晶片700中心部位和边缘部位的温度。控制热传导气体，例如冷却用的气体(如氦气)，经由基座111内设置的气体管路及静电卡盘500上的通气孔150，输送到静电卡盘500顶面与晶片700背面之间的空隙，对晶片700进行冷却。

一些示例中，所述基座111的***区域400形成有环状的台阶，所述台阶上放置有绝缘环900，所述聚焦环800放置在所述绝缘环900上，所述聚焦环800的上部环绕晶片700和静电卡盘500，聚焦环800的下部环绕基座111的边缘区域300；所述聚焦环800的下部的内侧表面与所述主承载区域100的边缘通道310之间设有隔热部时，所述基座111的***区域400经由绝缘环900与聚焦环800进行热交换，对聚焦环800的温度进行调整。

或者，所述聚焦环800的下部的内侧表面与基座111的边缘区域300的外缘接触，且所述聚焦环800的下部的内侧表面与边缘通道310之间没有隔热部时，基座111的边缘区域300与聚焦环800下部的内侧表面进行热交换，且基座111的***区域400经由绝缘环900与聚焦环800进行热交换，对聚焦环800的温度进行调整。

示例地，通过调整不同通道内控温介质的温度，使所述基座111上的中心区域200具有第一温度，边缘区域300具有第二温度，***区域400具有第三温度；向各通道施加的控温介质，是用来对晶片700的中心部位、边缘部位和聚焦环800分别进行冷却的介质，可以使所述第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度，温度的具体数值根据工艺处理的要求来确定并调整。

综上所述，本发明提供的等离子体处理装置及其中的晶片承载装置和温度控制方法，实现了多区控温，在聚焦环800下方的基座111内设置了一个新的区域，为其单独设置一路供控温介质流动、且控温介质的温度可独立调整的通道410，从而更灵活、有效地调节晶片700边缘的温度，并有效地改善聚焦环800的温度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种晶片承载装置，其特征在于，包括：

基座，其包括主承载区域和***区域，所述***区域围绕着主承载区域，所述主承载区域上设置有用于支撑晶片的静电卡盘，所述***区域用于支撑围绕着静电卡盘及晶片的聚焦环，所述主承载区域和***区域内分别设有可供控温介质流动的通道；

第一隔热部，设于所述主承载区域的通道和***区域的通道之间；

所述主承载区域的通道内的控温介质，用于调整主承载区域的基座温度，进而调整晶片的温度；所述***区域的通道内的控温介质，用于调整***区域的基座温度，进而调整聚焦环的温度。

2.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述主承载区域进一步包含中心区域和围绕所述中心区域的边缘区域，分别对应所述晶片的中心部位和边缘部位；

所述主承载区域的通道，包含位于所述中心区域内部的中心通道，和位于所述边缘区域内部的边缘通道；在所述中心通道和边缘通道内，控温介质可分别流动，且控温介质的温度可分别调整；所述中心通道和所述边缘通道之间设有第二隔热部；

所述基座的***区域围绕着所述边缘区域；所述第一隔热部位于所述***区域的通道与所述边缘通道之间。

3.如权利要求2所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述基座上，中心区域具有第一温度，边缘区域具有第二温度，***区域具有第三温度；其中，第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度。

4.如权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述静电卡盘包含陶瓷盘和嵌入其中的电极，通过向所述电极施加直流电压来提供对晶片的静电吸附力；所述陶瓷盘连接在所述主承载区域的顶面。

5.如权利要求2所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述基座内设有气体管路，其包含横向管路，和分别与所述横向管路连通的进气管路和出气管路；

所述进气管路一端连通横向管路，另一端连通到基座的底部并与外部的气源连接；多个出气管路各自有一端连通横向管路，另一端分别与所述静电卡盘开设的多个通气孔相连通；

所述气源提供冷却用的气体，通过气体管路及通气孔输送到静电卡盘顶面与晶片背面之间的空隙；所述气体包含氦气。

6.如权利要求5所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述主承载区域的通道位于所述横向管路的上方或下方。

7.如权利要求5所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述气体管路位于主承载区域的中心区域内；

所述中心区域内的中心通道，位于所述横向管路的上方或下方。

8.如权利要求2或5或7所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述边缘通道的位置高于中心通道的位置，使边缘通道比中心通道更靠近于静电卡盘；或者，所述边缘通道的位置与中心通道的位置处在同一高度。

9.如权利要求8所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述边缘通道的位置，高于***区域的通道的位置，使边缘通道比***区域的通道更靠近于静电卡盘；或者，所述边缘通道的位置与***区域的通道的位置处在同一高度。

10.如权利要求2所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述聚焦环与基座的***区域之间设有绝缘环；所述绝缘环设置于***区域上，所述聚焦环设置于绝缘环上；所述基座的***区域经由绝缘环与所述聚焦环进行热交换。

11.如权利要求10所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述基座的***区域设有环状的台阶，所述台阶的顶面低于所述主承载区域的顶面，所述聚焦环及绝缘环设置于所述台阶上。

12.如权利要求11所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述聚焦环的上部环绕晶片和静电卡盘，所述聚焦环的下部环绕所述基座的主承载区域的边缘区域；

所述聚焦环的下部的内侧表面，与所述边缘区域的外缘接触，通过两者之间的热交换来进一步调整所述聚焦环的温度；

或者，所述聚焦环的下部的内侧表面与所述边缘区域内的边缘通道之间设有第三隔热部；其中，所述第三隔热部与第一隔热部是一个整体的隔热部件，或者是两个相互独立的隔热部件。

13.如权利要求1或2或12所述的晶片承载装置，其特征在于，

任意一个隔热部包含开设在基座内的隔热槽；所述隔热槽内部是真空的或是与大气连通的。

14.如权利要求1或2所述的晶片承载装置，其特征在于，

所述控温介质是液体；

通过调整各通道内控温介质的温度，使通道所在区域的基座温度相应升高或降低。

15.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：

反应腔；

如权利要求1至权利要求14任一项所述的晶片承载装置，其位于所述反应腔内，所述晶片承载装置用于承载晶片。

16.如权利要求15所述的等离子体处理装置，其特征在于，

所述等离子体处理装置是电容耦合型等离子体处理装置或电感耦合型等离子体处理装置。

17.一种对晶片的温度控制方法，其特征在于，

将晶片放置到权利要求15～16中任意一项所述等离子体处理装置的晶片承载装置上，由静电卡盘对晶片进行支撑；聚焦环围绕着静电卡盘及晶片；所述静电卡盘和聚焦环分别设置在基座的主承载区域和***区域；反应气体注入等离子体处理装置的反应腔，并形成为等离子体，来对晶片进行处理；

控制温度可独立调整的多路控温介质，分别在主承载区域的通道和***区域的通道内流动；

其中，通过在所述主承载区域的通道内流动的控温介质，调整主承载区域的基座温度，主承载区域经由静电卡盘与晶片进行热交换，来调整晶片的温度；

通过在所述***区域的通道内流动的控温介质，调整***区域的基座温度，利用***区域与聚焦环的热交换，来调整聚焦环的温度。

18.如权利要求17所述的温度控制方法，其特征在于，

调整晶片的温度时，进一步包含：

在温度可独立调整的多路控温介质中，控制两路控温介质分别在主承载区域的中心通道和边缘通道内流动，用以分别调整主承载区域的中心区域和边缘区域的基座温度；

所述中心区域和边缘区域经由静电卡盘与晶片进行热交换，来分别调整晶片中心部位和边缘部位的温度；

以及，控制冷却用的气体，经由基座内设置的气体管路及静电卡盘上的通气孔，输送到静电卡盘顶面与晶片背面之间的空隙，对晶片进行冷却；

所述冷却用的气体包含氦气。

19.如权利要求18所述的温度控制方法，其特征在于，

所述基座的***区域形成有环状的台阶，所述台阶上放置有绝缘环，所述聚焦环放置在所述绝缘环上，所述聚焦环的上部环绕晶片和静电卡盘，聚焦环的下部环绕基座的边缘区域；

所述聚焦环的下部的内侧表面与所述主承载区域的边缘通道之间设有隔热部时，所述基座的***区域经由绝缘环与聚焦环进行热交换，对聚焦环的温度进行调整；

或者，所述聚焦环的下部的内侧表面与基座的边缘区域的外缘接触，且所述聚焦环的下部的内侧表面与边缘通道之间没有隔热部时，基座的边缘区域与聚焦环下部的内侧表面进行热交换，且基座的***区域经由绝缘环与聚焦环进行热交换，对聚焦环的温度进行调整。

20.如权利要求18或19所述的温度控制方法，其特征在于，

通过调整不同通道内控温介质的温度，使所述基座上的中心区域具有第一温度，边缘区域具有第二温度，***区域具有第三温度，对晶片的中心部位、边缘部位和聚焦环分别进行冷却，并且，所述第一温度高于第二温度、第二温度高于第三温度。