[發明專利]用于半導體晶片制造工藝的晶片承載裝置

有效

• 申請號: 201210014647.0
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN102593035A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 余振華;黃見翎
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/687
• 分類號: H01L21/687;H01L21/683;H01L21/67
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李琳;張龍哺

本申請是申請日為2009年8月7日、申請號為200910160323.6、發明名稱為“用于半導體晶片制造工藝的晶片承載裝置及加熱器”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及在半導體工藝期間用以承載半導體晶片的裝置，且特別涉及可于高熱應力工藝中維持均勻晶片溫度的晶片承載裝置(wafer?holding?apparatus)及方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)的制造一般包括許多需升高晶片溫度以進行所需步驟的工藝技術，例如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、干蝕刻(dry?etching)、或其他工藝技術。對于公知晶片承載裝置而言，通常會利用包括加熱裝置(heating?element)的靜電吸座(electrostatic?chunk)以將半導體晶片支撐于固定位置，并于各種工藝期間將產生自加熱裝置的熱能轉移至晶片。

圖1顯示公知用作晶片承載與加熱裝置的偶極型靜電吸座(dipole-type?electrostatic?chunk)10。靜電吸座10包括埋置于晶片支撐臺座(wafer?supporting?stage)中的一對或多對的電極12，晶片支撐臺座一般包括由熱傳導介電材料(例如導熱陶瓷)所制成的底座表面(mounting?surface)15。當于電極12之間施加交流電壓時，通常會于晶片基底18中誘發反極性電荷(reverse?polarity?charge)。因此，可使用產生于晶片基底與電極之間的力量將晶片基底18靜電吸引(electrostatically?attracted)至支撐臺座。也使用加熱電路以提供電力至支撐臺座而加熱靜電吸座10的底座表面15。底座表面15與承載于其上的晶片基底18之間接著發生熱能轉移，以使晶片基底18到達適于進行下一段工藝的所需溫度范圍。

然而，公知的靜電吸座具有下述問題。第一，在晶片制造工藝期間，例如CVD或摻雜(impurity?doping)工藝，半導體晶片可能被升溫至800℃或更高的溫度等級。在如此高溫范圍中進行工藝的晶片可能遭受重大的熱應力，其通常造成晶片弓起(bowing)或彎曲(warping)，如圖1所示。此問題造成晶片基底18于弓起或彎曲發生之處失去與底座表面15的直接緊靠接觸(direct?abutting?contact)。由底座表面15所產生的熱能中，有相當多部分會轉移至晶片與底座表面15接觸的位置，但不會轉移至晶片基底18的弓起或彎曲部分，造成晶片基底18中的溫度更為不均勻。

此外，就對電極12施加交流電壓的系統而言，當晶片被吸住時，電荷會累積于晶片基底18的背表面中，而所累積的電荷會使自吸座分離基底變得困難。再者，雖然通過交流電壓運行的靜電吸座對承載于其上的晶片基底施加一吸附力，但吸附力一般對晶片基底中由不均勻熱分布所產生的機械應力(mechanical?stress)不適應。結果，當累積于晶片基底中的機械應力超出臨界點(critical?point)時，晶片基底可能產生裂縫或毀壞。

再者，在半導體工藝領域中，增加晶片直徑的趨勢仍持續，以致力于增加半導體制造的產能，并抵消先進工藝技術中所需負擔的昂貴工藝設備成本。如上所述的不均勻熱分布可能于尺寸較大的晶片基底中產生更大的機械應力，其造成弓起或彎曲現象更趨嚴重。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明實施例提供一種用于半導體晶片制造工藝的晶片承載裝置，包括導熱層，設置于支撐基座上，導熱層耦接至加熱電路；多個孔洞，穿過導熱層及支撐基座；以及多個導熱支撐桿，耦接至加熱電路且延伸穿過孔洞并超出導熱層，每一導熱支撐桿具有頂端，用以與晶片直接接觸。

本發明另一實施例提供一種用于半導體晶片制造工藝的晶片承載裝置，包括導熱層，設置于支撐基座上，導熱層耦接至加熱電路；固定夾承載環，固定于支撐基座的邊緣上；多個晶片基底固定夾，連接至固定夾承載環；以及控制電路，耦接至晶片基底固定夾，使晶片基底固定夾夾緊或松開。

本發明又一實施例提供一種用于半導體晶片制造工藝的加熱器，包括導熱層，設置于支撐基座上，導熱層耦接至加熱電路；多個第一孔洞，穿過導熱層，多個第一孔洞分布于導熱層中靠近中心的內區，以及分布于導熱層中靠近邊緣的外區；第一真空源，連接至內區中的孔洞；以及第二真空源，連接至外區中的孔洞。

本發明能夠使晶片在制造過程中保持基底溫度均勻一致，不會造成弓起或彎曲現象產生，提高產品良率及降低制造成本。

附圖說明

圖1顯示公知的偶極型靜電吸座。