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