[發(fā)明專利]用于處理晶圓的反應(yīng)裝置、靜電吸盤和晶圓溫度控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110379158.0
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN103137517A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何其旸;三重野文健;張翼英
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/683
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 孫寶海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于處理晶圓的反應(yīng)裝置、靜電吸盤(ElectroStatic?Chuck，ESC)和晶圓溫度控制方法。

背景技術(shù)

晶圓(Wafer)(例如，硅晶圓)是用來制造芯片的基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中最重要的材料。在晶圓上制作的芯片的最終質(zhì)量與開始制作時(shí)所采用的晶圓的質(zhì)量有直接關(guān)系。如果原始晶圓上有缺陷，那么最終芯片上也肯定會(huì)存在缺陷。對于可用于制造半導(dǎo)體器件的晶圓而言，需要滿足嚴(yán)格的材料和物理要求。

成本是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵因素。基于成本考慮，現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)中一方面減小晶圓上制造的器件的物理尺寸，另一方面擴(kuò)大晶圓的尺寸。上述兩個(gè)方向都可以用相似的成本生產(chǎn)更多的芯片。隨著晶圓尺寸也從5英寸(Inch)、8英寸，發(fā)展到現(xiàn)在的12英寸、18英寸，甚至下一代更大的尺寸，各種新的問題也不斷出現(xiàn)。

一致性控制(Uniformity?Control)是晶圓相關(guān)工藝中的一個(gè)重要問題。隨著晶圓尺寸變大，一致性控制變得更加關(guān)鍵，并且將成為工藝發(fā)展的主要挑戰(zhàn)。

ESC冷卻系統(tǒng)(Coolant?system)是用于晶圓溫度一致性控制的重要手段。現(xiàn)有的ESC冷卻系統(tǒng)是環(huán)狀(Ring?type)多帶(Multi-Zone)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)能夠?yàn)椴煌睦鋮s帶設(shè)置不同的溫度，以調(diào)整晶圓內(nèi)溫度一致性。該設(shè)計(jì)能較好地調(diào)整徑向(radial)溫度不一致性。但是，對于非徑向的溫度不一致性分布，現(xiàn)有的ESC設(shè)計(jì)不能很好地進(jìn)行一致性調(diào)整。圖1示出了現(xiàn)有的ESC設(shè)計(jì)對于溫度不一致性的調(diào)整結(jié)果。如圖1所示，該ESC設(shè)計(jì)可以調(diào)整徑向溫度分布不一致性，但對于非徑向部分不能很好地調(diào)整，溫度范圍(Range)甚至變得更大。此外，現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)的溫度控制精度不夠。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上問題提出本發(fā)明。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于吸引晶圓的靜電吸盤的技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種靜電吸盤，包括：用于支撐晶圓的絕緣層；和位于絕緣層中的半導(dǎo)體溫控模塊陣列。

優(yōu)選地，半導(dǎo)體溫控模塊陣列中各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的制冷/制熱開關(guān)和/或輸出功率能夠獨(dú)立控制。

優(yōu)選地，該靜電吸盤還包括：程控選擇器，與半導(dǎo)體溫控模塊陣列電連接，用于控制半導(dǎo)體溫控模塊陣列中各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的制冷/制熱開關(guān)和/或輸出功率。

優(yōu)選地，該靜電吸盤還包括：溫度探測器，用于探測吸附于靜電吸盤上的晶圓的不同位置的溫度；程控選擇器與溫度探測器相連，用于根據(jù)溫度探測器探測的溫度控制半導(dǎo)體溫控模塊陣列中每個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的制冷/制熱開關(guān)和/或輸出功率。

優(yōu)選地，溫度探測器以預(yù)定圖形分布于靜電吸盤上。

優(yōu)選地，半導(dǎo)體溫控模塊陣列為蜂窩狀、矩陣排列，或者線陣列。

優(yōu)選地，該靜電吸盤還包括：位于靜電吸盤上的流體冷卻系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于處理晶圓的反應(yīng)裝置，包括：腔室，在腔室內(nèi)用于支撐晶圓的上述靜電吸盤。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種晶圓溫度控制方法，包括：確定靜電吸盤中半導(dǎo)體溫控模塊陣列的各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的輸出參數(shù)，半導(dǎo)體溫控模塊陣列位于靜電吸盤的用于支撐晶圓的絕緣層中，輸出參數(shù)包括制冷/制熱開關(guān)和/或輸出功率；根據(jù)各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的輸出參數(shù)對半導(dǎo)體溫控模塊陣列中各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊進(jìn)行控制以便控制晶圓的溫度。

優(yōu)選地，半導(dǎo)體溫控模塊陣列中各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的制冷/制熱開關(guān)和/或輸出功率能夠獨(dú)立控制。

優(yōu)選地，該方法還包括：探測吸附于靜電吸盤上的晶圓的不同位置的溫度；根據(jù)晶圓的不同位置的溫度確定溫度補(bǔ)償圖；確定靜電吸盤中半導(dǎo)體溫控模塊陣列的各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的輸出參數(shù)包括：根據(jù)溫度補(bǔ)償圖確定靜電吸盤包括的半導(dǎo)體溫控模塊陣列中各個(gè)半導(dǎo)體溫控模塊的輸出參數(shù)。

優(yōu)選地，探測吸附于靜電吸盤上的晶圓的不同位置的溫度包括：探測吸附于靜電吸盤上的晶圓的預(yù)定圖形位置上的溫度。

優(yōu)選地，半導(dǎo)體溫控模塊陣列為蜂窩狀、矩陣排列，或者線陣列。

優(yōu)選地，該方法還包括：通過位于靜電吸盤上的流體冷卻系統(tǒng)結(jié)合半導(dǎo)體溫控模塊陣列控制晶圓的溫度。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過控制靜電吸盤上的半導(dǎo)體溫控模塊陣列能夠更精細(xì)地控制晶圓的溫度。

本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過獨(dú)立控制靜電吸盤上的半導(dǎo)體溫控模塊陣列，能夠改善晶圓溫度的非徑向不一致性。