[发明专利]静电卡盘及半导体加工设备

说明书

本发明提供一种静电卡盘及半导体加工设备，该静电卡盘中，气道结构包括环形气道、主气道组和次气道组，其中，环形气道位于靠近卡盘本体的上表面的边缘处，用以在其内侧限定形成热交换区域；主气道组环绕在中心进气孔周围，次气道组环绕在主气道组周围；主气道组分别与中心进气孔和次气道组相连通，且设置为能够提高将中心进气孔流出的背吹气体输送至次气道组的速度；次气道组分别与主气道组和环形气道相连通，且设置为能够使背吹气体在热交换区域的不同位置处分布均匀。本发明提供的静电卡盘及半导体加工设备，其可以在保证背吹气压达到稳定性和均匀性要求的前提下，有效缩短背吹气体的通气时间，从而可以提高设备产能。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种静电卡盘及半导体加工设备。

背景技术

静电卡盘(Electrostatic Chuck，简称ESC)用于采用静电吸附的方式承载晶圆，避免晶圆在工艺过程中出现移动或错位。在工艺过程中，还需要向静电卡盘与晶圆之间的间隙通入一定压力的背吹气体，用于提高静电卡盘对晶圆的传热能力，避免真空绝热，从而可以提高静电卡盘对晶圆温度的控制能力；此外，静电卡盘还可以为晶圆提供射频偏压。

静电卡盘通常被放置于真空腔室，以物理气相沉积(Physical VaporDeposition，简称PVD)设备为例，当晶圆被传送至PVD设备的真空腔室中并被放置于静电卡盘上时，真空腔室处于本底真空状态(本底真空度通常在10^-8Torr或10^-9Torr量级)。此时，晶圆与静电卡盘之间处于真空绝热的状态，静电卡盘无法实现对晶圆的控温，需要向二者之间的间隙通入背吹气体并保持一定气压(例如1-20Torr)，背吹气体能够在静电卡盘与晶圆之间进行热传递，以实现静电卡盘的控温能力。

静电卡盘可分为库仑型和迥斯热背型(Johnsen-Rahbek effect，简称J-R型)两类，库仑型静电卡盘的工作原理是利用在电极与晶圆之间产生的静电引力对晶圆产生吸附作用，而J-R型静电卡盘的工作原理是利用在静电卡盘的上表面与晶圆之间产生的静电引力对晶圆产生吸附作用。为了提高热传递效率，通常在静电卡盘的上表面上设置气道，有助于背吹气体通过气道扩散至晶圆的不同位置处，但是，由于上述库仑型静电卡盘中的电极距离晶圆较近，导致电极上方的介电层的厚度较薄，无法设置上述气道，而J-R型静电卡盘中的电极距离晶圆较远，电极上方的介电层较厚，可以制作气道。

但是，对于J-R型静电卡盘，现有的气道结构需要通入背吹气体较长时间(100s以上)，才能使背吹气压的稳定性和均匀性达到工艺要求，才能开始进行PVD工艺，而PVD工艺的时间一般仅在20-100s范围内，导致设备产能较低，无法应用于工业生产。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种静电卡盘及半导体加工设备，其可以在保证背吹气压达到稳定性和均匀性要求的前提下，有效缩短背吹气体的通气时间，从而可以提高设备产能。

为实现本发明的目的而提供一种静电卡盘，应用于半导体加工设备中，包括卡盘本体，所述卡盘本体的上表面设置有凸点结构、中心进气孔和气道结构，其中，所述凸点结构位于所述卡盘本体的上表面的非气道区域中，用于承载晶圆，且所述凸点结构的承载面与所述卡盘本体的上表面之间具有预设间距；

所述气道结构包括环形气道、主气道组和次气道组，其中，所述环形气道位于所述卡盘本体的上表面的边缘处，用以在其内侧限定形成热交换区域；所述主气道组和次气道组均分布在所述热交换区域中，且所述主气道组环绕在所述中心进气孔周围，所述次气道组环绕在所述主气道组周围；

所述主气道组分别与所述中心进气孔和所述次气道组相连通，且设置为能够提高将所述中心进气孔流出的背吹气体输送至所述次气道组的速度；

所述次气道组分别与所述主气道组和所述环形气道相连通，且设置为能够使所述背吹气体在所述热交换区域的不同位置处分布均匀。