TW201735215A - 靜電卡盤機構以及半導體加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供的靜電卡盤機構以及半導體加工裝置。該靜電卡盤機構包括基座、邊緣元件、主體靜電加熱層和邊緣靜電加熱層，其中，基座包括用於承載晶片的承載面，以及環繞在承載面周圍、且位於晶片邊緣處的臺階面，且臺階面低於承載面。邊緣組件包括聚焦環、基環和絕緣環，聚焦環環繞設置在臺階面上；絕緣環設置在基座底部，並支撐基座。主體靜電加熱層設置在承載面上，用以靜電吸附晶片，並能調節晶片的溫度。邊緣靜電加熱層設置在臺階面上，用以靜電吸附聚焦環，並能調節聚焦環的溫度。本發明提供的靜電卡盤機構以及半導體加工裝置，可以單獨地調節晶片中心區域和邊緣區域的溫度，從而可以實現對晶片邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。

Description

靜電卡盤機構以及半導體加工裝置
本發明涉及半導體裝置製造領域，具體地，涉及一種靜電卡盤機構以及半導體加工裝置。
在製造積體電路和微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System，簡稱MEMS）的製程過程中，特別是在實施電漿蝕刻、物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，簡稱PVD）、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）等的製程過程中，常使用靜電卡盤來承載及加熱晶片等被加工工件，且該靜電卡盤還為晶片等被加工工件提供直流偏壓並且控制被加工工件表面的溫度。
第1圖為典型的靜電卡盤機構的結構示意圖。如第1圖所示，靜電卡盤機構包括靜電卡盤8和邊緣元件。其中，靜電卡盤8用於採用靜電吸附的方式將晶片5固定在其上表面上，並且在靜電卡盤8內設置有加熱器，用以控制晶片5的溫度。邊緣組件包括由上而下依次疊置的聚焦環6、基環7和絕緣環9，其中，絕緣環9固定在安裝固定件10上，用於支撐靜電卡盤8。聚焦環6和基環7均環繞在靜電卡盤8的周圍，聚焦環6用於形成能夠將電漿限制在其內部的邊界；基環7用於支撐聚焦環6，並保護靜電卡盤8的外周壁不被電漿蝕刻。
上述靜電卡盤機構在實際應用中不可避免地存在以下問題： 進入28-20奈米技術代以後，高K柵介電質和金屬柵電極MOS裝置被引入積體電路生產製程，晶片間的電晶體柵極長度的均勻性（3σ）由45nm節點的3nm 減小到32nm節點的1.56nm，這意味著對蝕刻均勻性的要求大大提高。然而，由於受到靜電卡盤8的物理尺寸的限制，靜電卡盤8內的加熱器無法對晶片5靠近其邊緣處的溫度進行控制（由於晶片5的直徑略大於靜電卡盤8的外徑，加熱器無法控制晶片5的週邊不與靜電卡盤8相接觸的部分的溫度），從而造成晶片5的邊緣區域和中心區域的溫度不均勻，無法滿足28-20奈米技術的對晶片5的邊緣區域和中心區域的蝕刻均勻性的要求。
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種靜電卡盤機構以及半導體加工裝置，可以單獨地調節晶片中心區域和邊緣區域的溫度，從而可以實現對晶片邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。
為實現本發明的目的而提供一種靜電卡盤機構，包括基座和邊緣元件，其中，該基座包括用於承載晶片的承載面，以及環繞在該承載面周圍、且位於該晶片邊緣處的臺階面，且該臺階面低於該承載面；該邊緣組件包括聚焦環、基環和絕緣環，該聚焦環環繞設置在該臺階面上；該基環環繞該基座的外周壁而設置；該絕緣環設置在該基座底部，並支撐該基座；該靜電卡盤機構還包括主體靜電加熱層和邊緣靜電加熱層，其中，該主體靜電加熱層設置在該承載面上，用以靜電吸附該晶片，並能調節該晶片的溫度；該邊緣靜電加熱層設置在該臺階面上，用以靜電吸附該聚焦環，並能調節該聚焦環的溫度。
其中，該邊緣靜電加熱層包括由下而上依次設置的邊緣加熱層和邊緣絕緣層，其中，該聚焦環疊置在該邊緣絕緣層上，且在該邊緣絕緣層中設置有第一直流電極，通過向該第一直流電極通入直流電，而對該聚焦環產生靜電吸附力；該邊緣加熱層用於採用熱傳導的方式加熱該聚焦環。
其中，該主體靜電加熱層包括由下而上依次設置的主體加熱層和主體絕緣層，其中，該晶片疊置在該主體絕緣層上，且在該主體絕緣層中設置有第二直流電極，通過向該第二直流電極通入直流電，而對該晶片產生靜電吸附力；該主體加熱層用於採用熱傳導的方式加熱該晶片。
其中，該邊緣靜電加熱層包括邊緣絕緣層，該聚焦環疊置在該邊緣絕緣層上，且在該邊緣絕緣層中設置有第一直流電極，通過向該第一直流電極通入直流電，而對該聚焦環產生靜電吸附力；在該邊緣絕緣層中還設置有第一加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱該聚焦環。
其中，該主體靜電加熱層包括主體絕緣層，該晶片疊置在該主體絕緣層上，且在該主體絕緣層中設置有第二直流電極，通過向該第二直流電極通入直流電，而對該晶片產生靜電吸附力；在該主體絕緣層中還設置有第二加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱該晶片。
其中，對於上述任一方案提供的靜電卡盤機構，在該邊緣靜電加熱層中設置有第一通道，用以朝向該聚焦環與該邊緣靜電加熱層之間輸送熱交換氣體。
其中，對於上述任一方案提供的靜電卡盤機構，在該主體靜電加熱層中設置有第二通道，用以朝向該主體靜電加熱層上方輸送熱交換氣體。
其中，對於上述任一方案提供的靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構還包括射頻源，用於同時向該晶片和聚焦環提供射頻能量。
其中，對於上述任一方案提供的靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構還包括主體射頻源和邊緣射頻源，其中， 該主體射頻源用於向該晶片提供射頻能量；該邊緣射頻源用於向該聚焦環提供射頻能量。
其中，對於上述任一方案提供的靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構還包括邊緣溫度感測器、中心溫度感測器和溫控單元，其中，該邊緣溫度感測器設置在該基座內，且靠近該晶片的邊緣處，用以檢測該晶片的邊緣處的溫度，並發送至該溫控單元；該中心溫度感測器設置在該基座內，且靠近該晶片的中心處，用以檢測該晶片的中心處的溫度，並發送至該溫控單元；該溫控單元用於根據該邊緣處的溫度控制該邊緣靜電加熱層的工作狀態以控制該聚焦環的溫度，從而控制該晶片的邊緣處的溫度；以及根據該中心處的溫度控制該主體靜電加熱層的工作狀態，以控制該晶片的中心處的溫度。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括反應腔室和設置在其內的靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構用於承載晶片，以及調節該晶片的溫度，其中，該靜電卡盤機構採用了本發明上述任意一方案提供的靜電卡盤機構。
本發明具有以下有益效果： 本發明提供的靜電卡盤機構，其通過在基座的承載面上設置主體靜電加熱層來調節晶片的溫度；同時在基座的臺階面上設置邊緣靜電加熱層，來調節聚集環的溫度並進而調節晶片邊緣處的溫度，可以實現單獨地調節晶片中心區域和邊緣區域的溫度，從而可以實現對晶片邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。此外，主體靜電加熱層還可以靜電吸附晶片，從而實現對晶片的固定；同時，邊緣靜電加熱層還可以靜電吸附聚焦環，從而使聚焦環與邊緣靜電加熱層更貼合，進而提高對聚集環的熱傳遞效果。
本發明提供的半導體加工裝置，其通過採用本發明提供的上述靜電卡盤機構，可以單獨地調節晶片中心區域和邊緣區域的溫度，從而可以實現對晶片邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。
為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的靜電卡盤機構以及半導體加工裝置進行詳細描述。
第2圖為本發明實施例提供的靜電卡盤機構的剖視圖。第3圖為第2圖中I區域的放大圖。請一併參閱第2圖和第3圖，靜電卡盤機構包括基座11、邊緣元件、主體靜電加熱層17和邊緣靜電加熱層18。其中，基座11包括：用於承載晶片14的承載面111，以及環繞在該承載面111周圍、且位於晶片14邊緣處的臺階面112，且該臺階面112低於承載面111。也就是說，在基座11上表面的中心區域形成有凸台，該凸台的上表面用作承載晶片14的承載面111，而基座11上表面的邊緣區域，即環繞在凸台周邊的環形表面用作臺階面112。在一般情況下，晶片14的直徑略大於承載面111的直徑，從而晶片14邊緣處的一部分自承載面111的邊界伸出，而不與承載面111相接觸。
邊緣組件包括聚焦環12、基環13和絕緣環15，其中，聚焦環12環繞設置在上述臺階面112上，晶片14的邊緣處自承載面111的邊界伸出的部分疊置在該聚焦環12上，從而聚焦環12可以與晶片14的邊緣產生熱量傳遞。基環13環繞基座11的外周壁而設置，並且在豎直方向上位於聚焦環12和絕緣環15之間，用於支撐聚焦環12，並保護基座11的外周壁不被電漿蝕刻。絕緣環15設置在基座11底部，並固定在安裝固定件16上，用於支撐該基座11。聚焦環12、基環13和絕緣環15可以根據不同製程的要求選擇石英（SiO2 ）、陶瓷（Al2 O3 ）和碳化矽等的絕緣材料製作，且三者的材料可以相同或不同。
主體靜電加熱層17設置在承載面111上，用以靜電吸附晶片14，並能調節晶片14的溫度。在本實施例中，主體靜電加熱層17包括由下而上依次設置的主體加熱層173和主體絕緣層171，製程過程中，晶片14疊置在主體絕緣層171上，且在該主體絕緣層171中設置有第二直流電極172，該第二直流電極172與直流電源電連接，直流電源用於向第二直流電極172通入直流電，從而對晶片14產生靜電吸附力，以實現對晶片14的固定。主體加熱層173用於採用熱傳導的方式加熱晶片14，即將產生的熱量通過主體絕緣層171傳導至晶片14。主體加熱層173可以採用矽膠黏接的方式黏貼在承載面111上。
較佳地，在主體靜電加熱層17中設置有第二通道（圖中未示出），用以朝向主體靜電加熱層17上方輸送熱交換氣體。具體地，上述第二通道為對應地分別在主體加熱層173和主體絕緣層171中設置的貫穿二者厚度的通孔（圖中未示出），用以朝向晶片14的下表面與主體絕緣層171的上表面之間輸送熱交換氣體（例如氦氣等的惰性氣體），該熱交換氣體可以加速主體絕緣層171與晶片14之間的熱量傳遞，同時可以提高熱量傳遞的均勻性，從而可以提高加熱效率和加熱均勻性。
邊緣靜電加熱層18設置在臺階面112上，用以靜電吸附聚焦環12，並能調節聚焦環12的溫度。在本實施例中，邊緣靜電加熱層18包括由下而上依次設置的邊緣加熱層183和邊緣絕緣層181，其中，聚焦環12疊置在邊緣絕緣層181上，邊緣加熱層183用於採用熱傳導的方式加熱聚焦環12，即將產生的熱量通過邊緣絕緣層181傳導至聚焦環12。由於晶片14的邊緣處自承載面111的邊界伸出的部分疊置在該聚焦環12上，聚焦環12可以與晶片14的邊緣產生熱量傳遞，因此，通過調節聚集環12的溫度，可以間接調節晶片14的邊緣處的溫度。而且，在該邊緣絕緣層181中設置有第一直流電極182，該第一直流電極182與直流電源電連接，直流電源用於向第一直流電極182通入直流電，從而對聚焦環12產生靜電吸附力，使聚焦環12與邊緣絕緣層181更貼合，進而可以提高對聚集環12的熱傳遞效果。邊緣加熱層183可以採用矽膠黏接的方式黏貼在臺階面112上。
較佳地，在邊緣靜電加熱層18中設置有第一通道（圖中未示出），用以朝向聚焦環12與邊緣靜電加熱層18之間輸送熱交換氣體。具體地，上述第一通道為對應地分別在邊緣加熱層183和邊緣絕緣層181中設置的貫穿二者厚度的通孔（圖中未示出），用以朝向聚焦環12的下表面與邊緣絕緣層181的上表面之間輸送熱交換氣體（例如氦氣等的惰性氣體），該熱交換氣體可以加速邊緣絕緣層181與聚焦環12之間的熱量傳遞，從而可以提高加熱效率。
借助上述主體靜電加熱層17和邊緣靜電加熱層18，可以實現單獨地調節晶片14中心區域（與承載面111相接觸的部分）和邊緣區域（自承載面111的邊界伸出的部分）的溫度，從而可以實現對晶片14邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。
較佳地，靜電卡盤機構還包括射頻源（圖中未示出），用於同時向晶片14和聚焦環12提供射頻能量，從而吸引電漿朝向晶片14的上表面運動。而且，由於在向晶片14引入射頻能量的同時，還向聚焦環12引入射頻能量，這可以增大晶片14有效電場的面積，從而可以提高製程均勻性。射頻源通常包括匹配器和射頻電源。
當然，在實際應用中，還可以採用不同的射頻源分別向晶片14和聚焦環12提供射頻能量，即，分別設置主體射頻源和邊緣射頻源，其中，主體射頻源用於向晶片14提供射頻能量；邊緣射頻源用於向聚焦環12提供射頻能量。借助主體射頻源和邊緣射頻源，可以根據不同的製程調試要求獨立地分別控制晶片14和聚焦環12的射頻能量大小，從而可以分別對晶片14中心區域和邊緣區域的電漿分佈進行控制，進而可以增加電漿的調整視窗，提高製程均勻性。
較佳地，靜電卡盤機構還包括邊緣溫度感測器、中心溫度感測器和溫控單元，以上各附圖中均未示出，其中，邊緣溫度感測器設置在基座11內，且靠近晶片14的邊緣處，用以檢測晶片14的邊緣處的溫度，並將檢測結果發送至溫控單元。中心溫度感測器設置在基座11內，且靠近晶片14的中心處，用以檢測晶片14的中心處的溫度，並將檢測結果發送至溫控單元。溫控單元用於根據邊緣處的溫度控制邊緣靜電加熱層18的工作狀況以控制聚焦環12的溫度，從而控制晶片14的邊緣處的溫度；以及根據中心處的溫度控制主體靜電加熱層17的工作狀況，以控制晶片14的中心處的溫度。借助上述邊緣溫度感測器、中心溫度感測器和溫控單元，可以分別對晶片14中心區域和邊緣區域的溫度進行精確控制，從而可以進一步提高晶片14的溫度均勻性，進而可以提高製程均勻性。
需要說明的是，在本實施例中，邊緣靜電加熱層18由邊緣加熱層183和邊緣絕緣層181組成，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，邊緣靜電加熱層還可以僅設置一層邊緣絕緣層，聚焦環疊置在該邊緣絕緣層上，且在邊緣絕緣層中設置有第一直流電極，通過向該第一直流電極通入直流電，而對聚焦環產生靜電吸附力。而且，在邊緣絕緣層中還設置有第一加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱聚焦環。也就是說，採用邊緣絕緣層內嵌加熱元件的方式實現對聚焦環的溫度調節。上述結構的邊緣靜電加熱層可以採用燒結的方法進行加工製造。
在這種情況下，較佳地，上述第一通道為在邊緣絕緣層中設置的貫穿其厚度的通孔，用以朝向聚焦環的下表面與邊緣絕緣層的上表面之間輸送熱交換氣體，從而加速邊緣絕緣層與聚焦環之間的熱量傳遞，從而可以提高加熱效率。
還需要說明的是，在本實施例中，主體靜電加熱層17由主體加熱層173和主體絕緣層171組成，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，主體靜電加熱層還可以僅設置一層主體絕緣層，晶片疊置在該主體絕緣層上，且在主體絕緣層中設置有第二直流電極，通過向第二直流電極通入直流電，而對晶片產生靜電吸附力。而且，在主體絕緣層中還設置有第二加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱晶片。也就是說，採用主體絕緣層內嵌加熱元件的方式實現對晶片的溫度調節。上述結構的主體靜電加熱層可以採用燒結的方法進行加工製造。
在這種情況下，較佳地，上述第二通道為在主體絕緣層中設置的貫穿其厚度的通孔，用以朝向主體絕緣層的上方輸送熱交換氣體，即，朝向晶片的下表面與主體絕緣層的上表面之間輸送熱交換氣體，從而加速邊緣絕緣層與聚焦環之間的熱量傳遞，從而可以提高加熱效率。
下面結合第4圖詳細說明本發明實施例提供的靜電卡盤機構的溫度調節系統。
如第4圖所示，本發明實施例提供的靜電卡盤機構，包括基座11、環繞基座11設置的聚焦環12。為了便於描述，將與設置聚焦環12的位置相對應的區域稱為聚焦環區域A1，將與設置晶片的位置相對應的區域稱為晶片區域A2，聚焦環區域A1環繞晶片區域A2設置。
本實施例中，在聚焦環區域A1中，靜電卡盤機構還包括第一加熱層53、第一加熱元件（圖中未示出）、第一加熱連接元件64。其中，第一加熱層53環繞基座11設置且位於聚焦環12的下方；第一加熱元件設置在第一加熱層53中，用以採用將電能轉換為熱能的方式對聚焦環12進行加熱，第一加熱連接元件64貫穿基座11並與第一加熱層53連接，用以向第一加熱層53輸入第一電加熱信號，以供第一加熱層53將第一電加熱信號轉化為熱能。
其中，靜電卡盤機構還包括第一靜電層54、第一直流電極51和第一直流電極連接元件65。該第一靜電層54環繞基座11設置，且位於聚焦環12和第一加熱層53之間；第一直流電極51設置在第一靜電層54中；第一直流電極連接元件65貫穿基座11和第一加熱層53，並與第一靜電層54中的第一直流電極51連接。第一直流電極連接元件65用於向第一直流電極51輸入第一直流電壓，第一直流電極51能夠在該第一直流電壓控制下形成電場，以使第一靜電層54能夠通過靜電吸附的方式將聚焦環12吸附於其上，而對聚焦環12進行固定。
其中，靜電卡盤機構還包括第一勻熱板55。該第一勻熱板55採用熱傳導能力好的材料製成，其環繞基座11設置且與第一加熱層53的上表面相接觸，即，第一勻熱板55位於第一加熱層53和第一靜電層54之間。由於聚焦環12上各位置處的溫度並不相同，借助具備良好熱傳導性能的第一勻熱板55，能夠使聚焦環12上不同位置處之間的溫度連續過渡，趨於均勻。
其中，靜電卡盤機構還包括第一氣體通道56。該第一氣體通道56貫穿第一加熱層53、第一勻熱板55和第一靜電層54，用於將熱交換氣體輸送至聚焦環12的下表面（即背面），從而在聚焦環12的下表面形成氣體層，通過熱交換氣體良好的熱傳導性，保持聚焦環12的溫度與基座11的溫度一致，即通過增加聚焦環12與第一靜電層54之間的熱交換能力，有效的控制聚焦環12的溫度。較佳地，熱交換氣體為氦氣。當然，熱交換氣體的種類並不侷限於此，還可以採用其他氣體，只要能夠達到使聚焦環12與第一靜電層54之間進行熱交換的目的即可，在此不再贅述。
其中，靜電卡盤機構還包括第一控溫單元（圖中未示出）。該第一控溫單元包括第一檢測模組57和第一控制模組（圖中未示出），第一檢測模組57用於檢測聚焦環12的當前溫度，並將其發送至第一控制模組；第一控制模組用於根據聚焦環12的當前溫度對聚焦環12的溫度進行控制。具體地，第一檢測模組57從基座11的底部貫穿基座11、第一加熱層53和第一勻熱板55，並與第一靜電層54接觸，以此檢測聚焦環12的當前溫度，並借助第一控制模組而對聚焦環12的溫度進行控制。較佳地，第一檢測模組57為熱電偶。當然，第一檢測模組57並不侷限於此，還可以採用其他測溫元件，在此不再贅述。
本實施例，在晶片區域A2中，靜電卡盤機構還包括第二加熱層59、第二加熱元件（圖中未示出）和第二加熱連接元件66。其中，第二加熱層59設置在基座11的中間凸起部分上；第二加熱元件設置在第二加熱層59中，用以採用將電能轉換為熱能的方式對置於基座11上的晶片進行加熱；第二加熱連接元件66貫穿基座11並與第二加熱層59連接，用以向第二加熱層59輸入第二電加熱信號，以供第二加熱層59將第二加熱信號轉化為熱能，從而對位於第二加熱層59上的晶片進行加熱。
其中，靜電卡盤機構還包括第二靜電層60。該第二靜電層60設置在第二加熱層59上，且在第二靜電層60中設置有第二直流電極101，第二直流電極101能夠在電壓控制下形成電場，以使第二靜電層60能夠通過靜電吸附的方式將晶片吸附於其上。
其中，靜電卡盤機構還包括第二直流電極連接元件67。該第二直流電極連接元件67貫穿基座11和第二加熱層59，並與第二靜電層60中的第二直流電極101連接。第二直流電極連接元件67向第二直流電極101輸入第二直流電壓，以使第二直流電極101能夠在該第二直流電壓的控制下形成電場，以供第二靜電層60吸附晶片。
其中，靜電卡盤機構還包括第二勻熱板61；第二勻熱板61與第二加熱層59的上表面相接觸，即，第二勻熱板61位於第二加熱層59和第二靜電層60之間。由於晶片上各位置處的溫度並不相同，借助具備良好熱傳導性能的第二勻熱板61，能夠使晶片上不同位置處之間的溫度進行連續過渡，趨於均勻。
其中，靜電卡盤機構還包括第二控溫單元（圖中未示出）。第二控溫單元包括第二檢測模組62和第二控制模組（圖中未示出），第二檢測模組62用於檢測晶片的當前溫度，並將其發送至第二控制模組；第二控制模組用於根據晶片的當前溫度對晶片的溫度進行控制。具體地，第二檢測模組62從基座11的底部貫穿基座11、第二加熱層59和第二勻熱板61，並與第二靜電層60接觸，以此檢測晶片的當前溫度，並借助第二控制模組而對晶片的溫度進行控制。較佳地，第二檢測模組62為熱電偶。當然，第二檢測模組62並不侷限於此，還可以採用其他測溫元件，在此不再贅述。
其中，靜電卡盤機構還包括第二氣體通道58。該第二氣體通道58從基座11的底部貫穿基座11，以將熱交換氣體引入至晶片的下表面（即背面），從而在晶片的下表面形成氣體層，通過熱交換氣體良好的熱傳導性，保持晶片的溫度與靜電卡盤機構的溫度一致，即通過增加晶片與第二靜電層60之間的熱交換能力，有效的控制晶片的溫度。較佳地，熱交換氣體為氦氣。當然，熱交換氣體的種類並不侷限於此，還可以採用其他氣體。
本實施例中，第一氣體通道56和第二氣體通道58是相通的，即第一氣體通道56和第二氣體通道58具有相同的氣體入口，第一氣體通道56用於將來自氣體入口的熱交換氣體引至聚焦環12的下表面，以對聚焦環12的溫度進行控制，第二氣體通道58用於將來自氣體入口的熱交換氣體引至晶片的下表面，以對晶片的溫度進行控制。將第一氣體通道56和第二氣體通道58設置為連通的，可簡化第一氣體通道56和第二氣體通道58的結構。
其中，靜電卡盤機構還包括熱媒流動通道63。該熱媒流動通道63設置在基座11內，且同時分佈於聚焦環區域A1和晶片區域A2內。熱媒流動通道63內可通入熱媒流體，熱媒流體用於維持基座11的基礎溫度。該熱媒流動通道63連接有熱媒進出口68；用於將熱媒流體通入或引出熱媒流動通道63。
其中，靜電卡盤機構還包括射頻電極輸入端69。該射頻電極輸入端69與基座11連接，在製程過程中，射頻電極輸入端69能夠將射頻能量引入靜電卡盤機構中。
本實施例提供的靜電卡盤機構中，環繞基座11設置有聚焦環12，並且環繞基座11且在聚焦環12的下方設置有第一加熱層53，在第一加熱層53中設置有第一加熱元件，該第一加熱元件經由貫穿基座11的第一加熱連接元件64而與外部電源連接，以便利用電能生成熱能而對聚焦環12進行加熱。利用對聚焦環12進行獨立加熱，可以更加精確地對聚焦環12的溫度進行控制，從而減小晶片邊緣區域與晶片中心區域的溫度差異。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種半導體加工裝置，其包括反應腔室和設置在其內的靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構用於承載晶片，以及調節晶片的溫度。該靜電卡盤機構採用了本發明上述實施例提供的靜電卡盤機構。
本發明實施例提供的半導體加工裝置，其通過採用本發明上述實施例提供的靜電卡盤機構，可以單獨地調節晶片中心區域和邊緣區域的溫度，從而可以實現對晶片邊緣區域和中心區域之間的溫度差異進行補償，進而可以提高製程均勻性。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。。
5、14‧‧‧晶片 6、12‧‧‧聚焦環 7、13‧‧‧基環 8‧‧‧靜電卡盤 9、15‧‧‧絕緣環 10、16‧‧‧固定件 11‧‧‧基座 17‧‧‧主體靜電加熱層 18‧‧‧邊緣靜電加熱層 111‧‧‧承載面 112‧‧‧臺階面 171‧‧‧主體絕緣層 172、182‧‧‧直流電極 173‧‧‧主體加熱層 181‧‧‧邊緣絕緣層 183‧‧‧邊緣加熱層 I‧‧‧區域
第1圖為典型的靜電卡盤機構的結構示意圖； 第2圖為本發明實施例提供的靜電卡盤機構的剖視圖； 第3圖為第2圖中I區域的放大圖；以及 第4圖為本發明實施例提供的靜電卡盤機構的局部剖面結構示意圖。
11‧‧‧基座
12‧‧‧聚焦環
13‧‧‧基環
14‧‧‧晶片
15‧‧‧絕緣環
16‧‧‧固定件
17‧‧‧主體靜電加熱層
18‧‧‧邊緣靜電加熱層
I‧‧‧區域

Claims (11)

  1. 一種靜電卡盤機構，包括一基座和一邊緣元件，其中，該基座包括用於承載晶片的承載面，以及環繞在該承載面周圍、且位於該晶片邊緣處的臺階面，且該臺階面低於該承載面；該邊緣組件包括聚焦環、基環和絕緣環，該聚焦環環繞設置在該臺階面上；該基環環繞該基座的外周壁而設置；該絕緣環設置在該基座底部，並支撐該基座；其特徵在於，該靜電卡盤機構還包括主體靜電加熱層和邊緣靜電加熱層，其中， 該主體靜電加熱層設置在該承載面上，用以靜電吸附該晶片，並能調節該晶片的溫度； 該邊緣靜電加熱層設置在該臺階面上，用以靜電吸附該聚焦環，並能調節該聚焦環的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該邊緣靜電加熱層包括由下而上依次設置的邊緣加熱層和邊緣絕緣層，其中， 該聚焦環疊置在該邊緣絕緣層上，且在該邊緣絕緣層中設置有第一直流電極，通過向該第一直流電極通入直流電，而對該聚焦環產生靜電吸附力； 該邊緣加熱層用於採用熱傳導的方式加熱該聚焦環。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該主體靜電加熱層包括由下而上依次設置的主體加熱層和主體絕緣層，其中， 該晶片疊置在該主體絕緣層上，且在該主體絕緣層中設置有第二直流電極，通過向該第二直流電極通入直流電，而對該晶片產生靜電吸附力； 該主體加熱層用於採用熱傳導的方式加熱該晶片。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該邊緣靜電加熱層包括邊緣絕緣層，該聚焦環疊置在該邊緣絕緣層上，且在該邊緣絕緣層中設置有第一直流電極，通過向該第一直流電極通入直流電，而對該聚焦環產生靜電吸附力； 在該邊緣絕緣層中還設置有第一加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱該聚焦環。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該主體靜電加熱層包括主體絕緣層，該晶片疊置在該主體絕緣層上，且在該主體絕緣層中設置有第二直流電極，通過向該第二直流電極通入直流電，而對該晶片產生靜電吸附力； 在該主體絕緣層中還設置有第二加熱元件，用於採用熱傳導的方式加熱該晶片。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，在該邊緣靜電加熱層中設置有第一通道，用以朝向該聚焦環與該邊緣靜電加熱層之間輸送熱交換氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，在該主體靜電加熱層中設置有第二通道，用以朝向該主體靜電加熱層上方輸送熱交換氣體。
  8. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該靜電卡盤機構還包括射頻源，用於同時向該晶片和聚焦環提供射頻能量。
  9. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該靜電卡盤機構還包括主體射頻源和邊緣射頻源，其中， 該主體射頻源用於向該晶片提供射頻能量； 該邊緣射頻源用於向該聚焦環提供射頻能量。
  10. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述的靜電卡盤機構，其特徵在於，該靜電卡盤機構還包括邊緣溫度感測器、中心溫度感測器和溫控單元，其中， 該邊緣溫度感測器設置在該基座內，且靠近該晶片的邊緣處，用以檢測該晶片的邊緣處的溫度，並發送至該溫控單元； 該中心溫度感測器設置在該基座內，且靠近該晶片的中心處，用以檢測該晶片的中心處的溫度，並發送至該溫控單元； 該溫控單元用於根據該邊緣處的溫度控制該邊緣靜電加熱層的工作狀態以控制該聚焦環的溫度，從而控制該晶片的邊緣處的溫度；以及根據該中心處的溫度控制該主體靜電加熱層的工作狀態，以控制該晶片的中心處的溫度。
  11. 一種半導體加工裝置，其包括一反應腔室和設置在其內的一靜電卡盤機構，該靜電卡盤機構用於承載晶片，以及調節該晶片的溫度，其特徵在於，該靜電卡盤機構採用了申請專利範圍第1項至第10項任一項所述的靜電卡盤機構。
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