[发明专利]用于半导体晶片制造工艺的晶片承载装置及加热器

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体工艺期间用以承载半导体晶片的装置，且特别涉及 可于高热应力工艺中维持均匀晶片温度的晶片承载装置(wafer holding apparatus)及方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)的制造一般包括许多需升高晶片温度以进行所需步 骤的工艺技术，例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、干蚀刻(dry etching)、或其他工艺技术。对于公知晶片承载装置而言，通常会利用包括加 热装置(heating element)的静电吸座(electrostatic chunk)以将半导体晶片支撑 于固定位置，并于各种工艺期间将产生自加热装置的热能转移至晶片。

图1显示公知用作晶片承载与加热装置的偶极型静电吸座(dipole-type electrostatic chunk)10。静电吸座10包括埋置于晶片支撑台座(wafer supporting stage)中的一对或多对的电极12，晶片支撑台座一般包括由热传导介电材料 (例如导热陶瓷)所制成的底座表面(mounting surface)15。当于电极12之间施 加交流电压时，通常会于晶片基底18中诱发反极性电荷(reverse polarity charge)。因此，可使用产生于晶片基底与电极之间的力量将晶片基底18静 电吸引(electrostatically attracted)至支撑台座。也使用加热电路以提供电力至 支撑台座而加热静电吸座10的底座表面15。底座表面15与承载于其上的晶 片基底18之间接着发生热能转移，以使晶片基底18到达适于进行下一段工 艺的所需温度范围。

然而，公知的静电吸座具有下述问题。第一，在晶片制造工艺期间，例 如CVD或掺杂(impurity doping)工艺，半导体晶片可能被升温至800℃或更 高的温度等级。在如此高温范围中进行工艺的晶片可能遭受重大的热应力， 其通常造成晶片弓起(bowing)或弯曲(warping)，如图1所示。此问题造成晶 片基底18于弓起或弯曲发生之处失去与底座表面15的直接紧靠接触(direct abutting contact)。由底座表面15所产生的热能中，有相当多部分会转移至晶 片与底座表面15接触的位置，但不会转移至晶片基底18的弓起或弯曲部分， 造成晶片基底18中的温度更为不均匀。

此外，就对电极12施加交流电压的系统而言，当晶片被吸住时，电荷 会累积于晶片基底18的背表面中，而所累积的电荷会使自吸座分离基底变 得困难。再者，虽然通过交流电压运行的静电吸座对承载于其上的晶片基底 施加一吸附力，但吸附力一般对晶片基底中由不均匀热分布所产生的机械应 力(mechanical stress)不适应。结果，当累积于晶片基底中的机械应力超出临 界点(critical point)时，晶片基底可能产生裂缝或毁坏。

再者，在半导体工艺领域中，增加晶片直径的趋势仍持续，以致力于增 加半导体制造的产能，并抵消先进工艺技术中所需负担的昂贵工艺设备成 本。如上所述的不均匀热分布可能于尺寸较大的晶片基底中产生更大的机械 应力，其造成弓起或弯曲现象更趋严重。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种用于半导 体晶片制造工艺的晶片承载装置，包括导热层，设置于支撑基座上，导热层 耦接至加热电路；多个孔洞，穿过导热层及支撑基座；以及多个导热支撑杆， 耦接至加热电路且延伸穿过孔洞并超出导热层，每一导热支撑杆具有顶端， 用以与晶片直接接触。

本发明另一实施例提供一种用于半导体晶片制造工艺的晶片承载装置， 包括导热层，设置于支撑基座上，导热层耦接至加热电路；固定夹承载环， 固定于支撑基座的边缘上；多个晶片基底固定夹，连接至固定夹承载环；以 及控制电路，耦接至晶片基底固定夹，使晶片基底固定夹夹紧或松开。

本发明又一实施例提供一种用于半导体晶片制造工艺的加热器，包括导 热层，设置于支撑基座上，导热层耦接至加热电路；多个第一孔洞，穿过导 热层，多个第一孔洞分布于导热层中靠近中心的内区，以及分布于导热层中 靠近边缘的外区；第一真空源，连接至内区中的孔洞；以及第二真空源，连 接至外区中的孔洞。

本发明能够使晶片在制造过程中保持基底温度均匀一致，不会造成弓起 或弯曲现象产生，提高产品良率及降低制造成本。

附图说明