静电吸盘、晶圆蚀刻装置以及晶圆温度控制装置
阅读：965发布：2020-05-12
专利汇可以提供静电吸盘、晶圆蚀刻装置以及晶圆温度控制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种静电 吸盘 、 晶圆 蚀刻装置和晶圆 温度 控制装置。根据 实施例 的静电吸盘包括： 固定板 ，其上固定有晶圆；静电板，其位于固定板下方并且被构造为产生静电 力 以将晶圆固定于固定板上；多个加热元件，其位于静电板下方，并且被分离以局部地控制静电板的温度；以及 冷却板 ，其位于多个分离的加热元件下方，并且被构造发散通过所述多个分离的加热元件传递的热量。，下面是静电吸盘、晶圆蚀刻装置以及晶圆温度控制装置专利的具体信息内容。
1.一种静电吸盘，包括：
固定板，其上固定有晶圆；
静电板，其位于所述固定板下方并且被构造为产生静电力以将所述晶圆固定于所述固定板上；
多个加热元件，其位于所述静电板下方，其中所述多个加热元件被分离以局部地控制所述静电板的温度；以及
冷却板，其位于多个分离的加热元件下方，并且被构造为发散通过所述多个分离的加热元件传递的热量。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述静电板包括挡热墙，所述挡热墙被构造为在所述静电板上局部地分布从所述多个分离的加热元件传递的热量。
3.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述多个分离的加热元件中的至少一个加热元件的上表面具有与所述晶圆上的单独的半导体芯片的面积相对应的面积。
4.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述多个分离的加热元件中的至少一个加热元件的上表面具有与所述晶圆上的2至10个单独的半导体芯片的面积相对应的面积。
5.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述多个分离的加热元件被单独地控制。
6.根据权利要求5所述的静电吸盘，其中，所述多个分离的加热元件包括热电元件、电阻加热器和电感加热器中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述静电板的材料包括金属基复合材料。
8.根据权利要求7所述的静电吸盘，其中，所述静电板的所述挡热墙形成为所述静电板内部的空腔。
9.根据权利要求7所述的静电吸盘，其中，所述静电板的所述挡热墙嵌入所述静电板中，并且
嵌入的挡热墙的材料具有比所述静电板的材料的热导率低的热导率。
10.根据权利要求8所述的静电吸盘，其中，所述挡热墙以径向形状或方位角形状形成。
11.根据权利要求7所述的静电吸盘，还包括：
上界面材料层,其位于所述静电板与所述多个分离的加热元件之间；以及下界面材料层,其位于所述冷却板与所述多个分离的加热元件之间。
12.根据权利要求11所述的静电吸盘，其中，所述上界面材料层的材料的热导率高于所述下界面材料层的材料的热导率。
13.一种晶圆蚀刻装置，包括：
处理室，其包括蚀刻晶圆的内部空间；
气体供应装置，其连接至所述处理室并且被构造为将蚀刻晶圆的处理气体供应至所述处理室的内部空间中；以及
静电吸盘，其位于所述处理室内并且被构造为固定待被所述处理气体蚀刻的晶圆，其中，所述静电吸盘包括：
固定板，其上固定有晶圆；
静电板，其位于所述固定板下方并且被构造为产生静电力以将所述晶圆固定于所述固定板上；
多个加热元件，所述多个加热元件位于所述静电板下方并且被分离以局部地控制所述静电板的温度；以及
冷却板，其位于多个分离的加热元件下方并且被构造为发散通过所述多个分离的加热元件传递的热量，
其中，所述静电板包括挡热墙，所述挡热墙被构造为在所述静电板上局部地分布从所述多个分离的加热元件传递的热量。
14.根据权利要求13所述的晶圆蚀刻装置，其中，所述多个分离的加热元件中的至少一个加热元件的上表面具有与所述晶圆上的单独的半导体芯片的面积相对应的面积，或者具有与所述晶圆上的2至10个单独的半导体芯片的面积相对应的面积。
15.根据权利要求14所述的晶圆蚀刻装置，其中，所述多个分离的加热元件被单独地控制。
16.根据权利要求15所述的晶圆蚀刻装置，其中，所述静电板的所述挡热墙形成为所述静电板内部的空腔。
17.根据权利要求15所述的晶圆蚀刻装置，其中，所述静电板的所述挡热墙嵌入于所述静电板中，并且
嵌入的挡热墙的材料具有比所述静电板的材料的热导率低的热导率。
18.一种晶圆温度控制装置，包括：
静电板，其被构造为产生静电力以固定晶圆，以及
多个加热元件，所述多个加热元件位于所述静电板下方，并且被分离以局部地控制所述静电板的温度；
其中，所述静电板包括挡热墙，所述挡热墙被构造为在所述静电板上局部地分布从多个分离的加热元件传递的热量，并且
所述多个分离的加热元件被单独地控制。
19.根据权利要求18所述的晶圆温度控制装置，其中，所述静电板的所述挡热墙形成为所述静电板内部的空腔，以具有径向形状或方位角形状。
20.根据权利要求19所述的晶圆温度控制装置，其中，所述多个分离的加热元件中的至少一个加热元件的上表面具有与所述晶圆上的单独的半导体芯片的面积相对应的面积，或者具有与所述晶圆上的2至10个单独的半导体芯片的面积相对应的面积。
静电吸盘、晶圆蚀刻装置以及晶圆温度控制装置
技术领域
[0002] 本发明构思涉及一种静电吸盘和安装有该静电吸盘的晶圆蚀刻装置，并且更具体地，涉及一种能够控制固定在静电吸盘上的晶圆的温度的静电吸盘和安装有该静电吸盘的晶圆蚀刻装置。
背景技术
[0003] 随着形成在晶圆上的半导体芯片的临界尺寸(CD)减小，晶圆的蚀刻处理变得更加复杂。在蚀刻处理中，固定在静电吸盘上的晶圆上的半导体芯片的温度可以是不均匀的。因此，半导体芯片的性能可能彼此不同，并且可制造多个有缺陷的半导体芯片。
发明内容
[0004] 本发明构思提供了一种静电吸盘，其被构造为使形成在晶圆上的半导体芯片的性能均匀并有效地抑制半导体芯片的缺陷，并且本发明构思还提供了一种包括该静电吸盘的晶圆蚀刻装置。
[0005] 根据本发明构思的一方面，提供了一种静电吸盘，该静电吸盘包括：固定板，其上固定有晶圆；静电板，其位于固定板下方并且被构造为产生静电力以将晶圆固定于固定板上；多个加热元件，其位于静电板下方，并且被分离以局部地控制静电板的温度；以及冷却板，其位于多个分离的加热元件下方，并且被构造为发散通过所述多个分离的加热元件传递的热量。
[0006] 根据本发明构思的一方面，提供了一种晶圆蚀刻装置，该晶圆蚀刻装置包括：处理室，其包括蚀刻晶圆的内部空间；气体供应装置，其连接至处理室并且被构造为将蚀刻晶圆的处理气体供应至处理室的内部空间中以用于蚀刻；以及静电吸盘，其位于处理室内，并且被构造为固定待被处理气体蚀刻的晶圆，其中静电吸盘包括：固定板，其上固定有晶圆；静电板，其位于固定板下方并且被构造为产生静电力以将晶圆固定于固定板上；多个加热元件，其位于静电板下方，并且被分离以局部地控制静电板的温度；以及冷却板，其位于多个分离的加热元件下方，并且被构造为发散通过所述多个分离的加热元件传递的热量，其中，静电板包括挡热墙，所述挡热墙被构造为在静电板上局部地分布从所述多个分离的加热元件传递的热量。
[0007] 根据本发明构思的一方面，提供了一种晶圆温度控制装置，该晶圆温度控制装置包括：静电板，其被构造为产生静电力以固定晶圆，以及多个加热元件，其位于静电板下方，并且被分离以局部地控制静电板的温度；其中静电板还包括挡热墙，所述挡热墙被构造为在静电板上局部地分布从所述多个分离的加热元件传递的热量，并且所述多个分离的加热元件被单独地控制。附图说明
[0008] 将从下面结合附图的详细描述中更加清楚地理解本发明构思的实施例，图中：
[0009] 图1是根据实施例的静电吸盘的剖视图；
[0010] 图2是根据实施例的静电吸盘的构造的平面图；
[0011] 图3是根据实施例的多个加热元件的平面图；
[0012] 图4A和图4B是根据实施例的布置在晶圆下方的多个加热元件的平面图；
[0013] 图5是根据实施例的静电板的平面图；
[0014] 图6A和图6B是根据实施例的静电板的内部剖视图；
[0015] 图7A是示出其中未形成挡热墙的现有技术的静电板的温度分布的示图；
[0016] 图7B是示出根据实施例的其中形成有挡热墙的静电板的温度分布的示图；
[0017] 图8A是示出通过利用现有技术的静电吸盘蚀刻的半导体芯片的临界尺寸的曲线图；
[0018] 图8B是示出通过利用根据实施例的另一静电吸盘蚀刻的半导体芯片的临界尺寸的曲线图；
[0019] 图9是根据实施例的晶圆温度控制装置的剖视图；
[0020] 图10是根据实施例的包括静电吸盘的晶圆蚀刻装置的内部的剖视图；以及[0021] 图11是示出利用根据实施例的晶圆蚀刻装置的晶圆蚀刻方法的流程图。
具体实施方式
[0022] 下文中，现在将参照附图详细描述本发明构思的实施例。
[0023] 图1是根据实施例的静电吸盘(ESC)100的剖视图。图2是根据实施例的ESC 100的元件的平面图。
[0024] 参照图1和图2，根据实施例的ESC 100包括固定板11、静电板12、多个加热元件13和冷却板14。
[0025] 晶圆10可附着和固定于ESC 100的固定板11的上表面。固定板11可提供平坦表面，使得晶圆10可强附着于固定板11的上表面。由于固定板11需要承受在晶圆蚀刻处理期间产生的高温等离子体，因此固定板11可包括热变形小的材料。另外，固定板11可包括非导电材料，以保护晶圆10不受施加于静电板12上的高电压影响。稍后将描述的晶圆10可通过位于固定板11下方的静电板12的静电力而附着于固定板11。因此，固定板11可形成为具有足够小的厚度，以不减小静电板12的静电力。固定板11可具有圆形或盘形。
[0027] 静电板12可电连接至图10中的ESC电力装置1030。通过从ESC电力装置1030施加的电力(例如，直流电压)，在静电板12与晶圆10之间可产生静电力。晶圆10可通过静电力强附着于位于静电板12上的固定板11的上表面。因此，静电板12可包括具有良好电导率的材料。
[0028] 静电板12可接收所述多个加热元件13产生的热量。可单独控制对稍后将描述的所述多个加热元件13进行加热或冷却。静电板12可将从所述多个加热元件13接收到的热量局部传递至固定板11以加热或冷却固定板11。另外，静电板12可接收通过在晶圆蚀刻处理中产生的高温等离子体而加热的固定板11的热量，并且将所述热量传递至冷却板14以冷却固定板11。因此，静电板12可包括具有良好热导率和/或热变形小的材料。
[0029] 为了防止在所述多个加热元件13中产生的热量由于静电板12的高热导率而均匀地分布于静电板12的表面上，静电板12还可包括挡热墙12a。由于静电板12可包括挡热墙12a，因此可控制静电板12的表面上的局部温度控制。
[0030] 静电板12可具有圆形或盘形，并且挡热墙12a可以以径向形状或方位角形状(an azimuthal shape)形成在静电板12上。将参照图5至图6B更详细地描述静电板12和静电板12上的挡热墙12a。
[0031] ESC 100可包括所述多个加热元件13。所述多个加热元件13可位于静电板12下方。所述多个加热元件13可分离地形成以控制静电板12的局部温度控制。所述多个加热元件13的上表面可形成为各种面积。在一个实施例中，所述多个加热元件13中的至少一个可以具有与晶圆10上的单独的半导体芯片的面积相对应的上表面。所述多个加热元件13的上表面可形成为对应于单独的半导体芯片的面积，使得可以控制安装在固定板11上的晶圆10上的多个半导体芯片的单独的温度。然而，所述多个加热元件13的上表面的面积不限于此，而是可形成为各种面积。在实施例中，所述多个加热元件13可以具有与晶圆10上的单独的半导体芯片的面积的2倍至10倍相对应的上表面。
[0032] 所述多个加热元件13可放热以局部加热静电板12，并且可吸热以局部冷却静电板12。另外，所述多个加热元件13可接收通过晶圆蚀刻处理中的高温等离子体加热的固定板
11的热量，以及将所述热量传递至冷却板14。因此，所述多个加热元件13可包括热导率良好的材料。
11的热量，以及将所述热量传递至冷却板14。因此，所述多个加热元件13可包括热导率良好的材料。
[0033] 在实施例中，所述多个加热元件13可包括热电元件、电阻加热器和电感加热器。然而，所述多个加热元件13不限于此，而是可包括其它加热或吸热装置。
[0034] 所述多个加热元件13可被单独地控制以在静电板12中局部地分布热量。所述多个加热元件13可通过诸如分时复用控制、矩阵复用控制等的各种方法来单独地控制。另外，可使用一簇中彼此邻近的加热元件13的控制方法来简化对所述多个加热元件13的控制。
[0035] 所述多个加热元件13可包括诸如钨(W)、铜(Cu)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、镍铬合金(Ni-Cr合金)的金属，或者还可包括诸如碳化钨(WC)、碳化钼(MoC)、氮化钛(TiN)的导电陶瓷等。
[0036] 所述多个加热元件13可电连接至图10中的加热器电力装置1040和图10中的控制器1050。所述多个加热元件13可通过加热器电力装置1040的电力(例如，交流电压)产生热量或吸收热量。所述多个加热元件13可具有相对于中心轴线的同心图案或螺旋图案。
[0037] ESC 100可包括冷却板14。冷却板14可位于所述多个加热元件13下方。冷却板14可将通过所述多个加热元件13接收的热量释放至外部。由于冷却板14的冷却作用，在产生高温等离子体的晶圆蚀刻处理中固定板11上的晶圆10可以不损坏。另外，由于冷却板14的冷却作用，可保护位于ESC 100下方的多个机械装置免受高温影响。
[0038] 冷却板14可设有冷却水在其中流动的冷却通道14a。例如，冷却水可包括水、乙二醇、硅油、液态聚四氟乙烯或水和乙二醇的混合物。冷却通道14a可具有相对于冷却板14的中心轴线的同心结构或螺旋管结构。冷却通道14a可电连接至图10中的温度控制装置1070和图10中的控制器1050。可通过温度控制装置1070和控制器1050来调节流过冷却通道14a的冷却水的流率和温度。
[0039] ESC 100可包括上界面材料层15和下界面材料层16。具体地说，ESC 100可包括上界面材料层15和下界面材料层16，上界面材料层15位于静电板12与所述多个加热元件13之间，下界面材料层16位于所述多个加热元件13与冷却板14之间。
[0040] 上界面材料层15可位于所述多个加热元件13上方，以稳定地支承静电板12。上界面材料层15可用作所述多个加热元件13与静电板12之间的电绝缘体，以保护所述多个加热元件13免受被施加至静电板12的高电压影响。
[0041] 上界面材料层15可将所述多个加热元件13产生的热量传递至静电板12。另外，上界面材料层15可将被加热的静电板12的热量传递至所述多个加热元件13。因此，上界面材料层15可包括具有高传热系数的各种材料。上界面材料的形状可与所述多个加热元件13的形状基本相同，因此上界面材料层15可相对于中心轴线按照同心图案或螺旋图案来形成。
[0042] 下界面材料层16可位于所述多个加热元件13下方，以将所述多个加热元件13稳定地固定于冷却板14上。另外，下界面材料层16可将从被加热的静电板12接收到热量的加热元件13的热量传递至冷却板14。因此，下界面材料层16可包括具有高传热系数的各种材料。
[0043] 在所述多个加热元件13中产生的热量可在布置了静电板12的向上方向上流动，或者也可在布置了冷却板14的向下方向上流动。在所述多个加热元件13中产生的热量控制静电板12的表面的温度，因此，需要在布置了静电板12的向上方向上更多地流动。因此，上界面材料层15的热阻可小于下界面材料层16的热阻。在实施例中，上界面材料层15的材料的热传递系数可大于下界面材料层16的材料的热传递系数。另外，当上界面材料层15的热传递系数与下界面材料层16的热传递系数相同时，由下界面材料层16形成的高度可大于由上界面材料层15形成的高度。
[0044] ESC 100的元件可通过连接件17牢固地固定。虽然图1中未示出，但是在实施例中，可在连接件17中形成连接凹槽，并且可在ESC 100的元件的侧部上形成突出单元。ESC 100的元件的突出单元可配合至连接件17的连接凹槽中，因此，ESC 100的元件可牢固地固定至连接件17。另外，ESC 100的元件可通过诸如螺栓和螺母的连接元件固定至连接件17。
[0045] ESC 100的固定板11和静电板12的一部分可暴露于外部，并且所述多个加热元件13和冷却板14可由连接件17覆盖而不暴露于外部。
[0046] 晶圆蚀刻装置内的等离子体浓度可能是不均匀的，因此，在蚀刻处理期间固定在现有技术的ESC上的晶圆的温度可不均匀。晶圆的不均匀的温度可使得半导体芯片的临界尺寸(critical dimension)不均匀，因此，半导体芯片的性能可不同，并且可产生一定数量的有缺陷的半导体芯片。
[0047] 因此，本发明构思的ESC 100可包括可单独地控制其温度的多个加热元件13。另外，由于其上形成挡热墙12a的静电板12的形状，在所述多个加热元件13中产生的热量可局部地分布于静电板12上。因此，尽管晶圆蚀刻装置内的等离子体浓度不均匀，包括本发明构思的ESC 100的晶圆蚀刻装置也可局部地控制固定于ESC 100上的晶圆的温度，因此，半导体芯片的性能可以是均匀的，并且可防止产生有缺陷的半导体芯片。
[0048] 图3是根据实施例的所述多个加热元件13的平面图。图4A和图4B是根据实施例的布置在晶圆下方的所述多个加热元件13的平面图。
[0049] 参照图3，单独的加热元件31可彼此分开。单独的加热元件31可相对于中心轴线按照同心图案布置。然而，单独的加热元件31的布置方式不限于同心图案，并且单独的加热元件31可按照螺旋图案布置。在单独的加热元件31之间可形成空的空间。单独的加热元件31之间的空的空间填有低热导率的材料，从而单独的加热元件31可牢固地彼此固定。在实施例中，在单独的加热元件31之间填充的材料可包括低热导率的陶瓷。
[0050] 参照图4A，单独的加热元件31可以具有与形成在晶圆10上的一个半导体芯片C的面积相对应的上表面。另外，参照图4B，单独的加热元件31可以具有与2个或更多个半导体芯片C相对应的上表面。例如，所述多个加热元件13中的一些加热元件13可形成为其上表面的面积大小对应于2个至10个半导体芯片C的面积，并且所述多个加热元件13中的剩余加热元件13可以具有大小与一个半导体芯片C的面积相对应的上表面。
[0051] 参照图4A，单独的加热元件31可按照阵列布置于在晶圆10上形成的单独的半导体芯片C下方。参照图4B，形成为上表面的面积大小与多个半导体芯片的面积对应的单独的加热元件31可按照阵列布置于在晶圆10上形成的所述多个半导体芯片C的下部中。
[0052] 单独的加热元件31可按照阵列布置于在晶圆10上形成的半导体芯片C的下方，并且因此，可被单独地控制。因此，可在晶圆10的蚀刻处理中控制形成在晶圆10上的多个半导体芯片C的单独的温度。因此，在蚀刻处理之后生产的半导体芯片C的性能可以是均匀的，并且可抑制有缺陷半导体芯片的产生。
[0053] 所述多个加热元件13可包括热电元件。热电元件可利用帕尔帖效应执行吸热和放热。具体地说，热电元件可包括两种金属。当两种金属的端部连接并且电流流动时，一种金属可根据电流方向执行吸热，而另一种金属可执行放热。热电元件可根据电流方向在吸热与放热之间切换，并且可根据电流的量控制吸热的量和放热的量。
[0054] 所述多个加热元件13可为电阻加热器。电阻加热器可包括直接电阻加热器，其通过电流流动至待加热对象来直接加热所述对象。另外，电阻加热器可包括间接电阻加热器，其通过辐射和传导在电流通过加热元件时产生的热量来间接加热待加热对象。
[0055] 所述多个加热元件13也可为电感加热器。电感加热器可根据电流量的变化、通过利用磁通量的变化来调节电感值。电感加热器可在控制电流量来调节电感值的同时控制电感加热器的热量值。
[0056] 所述多个加热元件13中的每一个可电连接至加热器电力装置1040和控制器1050，从而被单独地控制。
[0057] 另外，可通过分时复用控制的方法来控制所述多个加热元件13。所述多个加热元件13中的一些可共享电连接至控制器1050的控制信号路径。控制器1050可划分通过共享的控制信号路径的多个控制信号的时间，并且将划分的控制信号独立地传递至所述多个加热元件13。在通过分时复用控制方法独立地控制所述多个加热元件13的同时，可简化控制器1050的构造。
[0058] 另外，可通过矩阵复用控制方法来控制所述多个加热元件13。矩阵复用控制方法可将所述多个加热元件13看作矩阵的元素。矩阵的同一行中的多个加热元件13可共享行控制信号路径，矩阵的同一列中的多个加热元件13可共享列控制信号路径。控制器1050可通过行控制信号路径和列控制信号路径，将多个控制信号传递至多个加热元件13。因此，所述多个加热元件13可被独立地控制，并且被构造为控制所述多个加热元件13的控制器1050的构造可得到简化。
[0059] 所述多个加热元件13不限于上述分时复用控制和矩阵复用控制方法，而是可按照各种方法来单独地控制。
[0060] 图5是根据实施例的静电板12的平面图。
[0061] 参照图5，静电板12可形成为圆形板。静电板12可包括支承功能、静电功能和热分布功能。
[0062] 具体地说，静电板12可机械地和牢固地将固定板11支承在静电板12的上表面上。固定板11和静电板12可通过连接元件牢固地连接。
[0063] 另外，静电板12可电连接至ESC电力装置1030，并且可在静电板12与ESC电力装置1030之间设置开关。当接通开关时，直流可从ESC电力装置1030施加至静电板12。因此，可在静电板12与晶圆10之间产生静电力。晶圆10可通过静电力强力地附着于位于静电板12上的固定板11。因此，静电板12可包括电导率良好的材料。
[0064] 静电板12可接收在上述多个加热元件13中产生的热量，并且将所述热量传递至静电板12上的固定板11，以加热固定板11。另外，静电板12可将通过高温等离子体加热的固定板11的热量传递至多个加热元件13，以冷却固定板11。因此，静电板12的材料可包括热导率良好和热变形小的材料。
[0065] 从单独可控的所述多个加热元件13产生的热量可在热导率良好的静电板12上快速消散，从而静电板12的上表面的温度可以是均匀的。在蚀刻处理中，当静电板的上表面的温度均匀时，晶圆10上的半导体芯片的局部温度控制可变得困难。
[0066] 因此，本发明构思的静电板12还可包括挡热墙51和52。具体地说，静电板12可包括径向挡热墙51和方位挡热墙52。径向挡热墙51可形成为从圆形的静电板12的中央在所有方向上向外扩散。另外，径向挡热墙51可形成为围绕圆形的静电板12的中央同心形状。
[0067] 径向挡热墙51可抑制在方位角方向上从所述多个加热元件13传递至静电板12的热量的扩散，并且方位挡热墙52可抑制在径向方向上从所述多个加热元件13传递至静电板12的热量的扩散。
[0068] 具体地说，传递至静电板12的热量可被捕获在由径向挡热墙51和方位挡热墙52形成的空间中，并且可抑制热量扩散到由彼此邻近的另一径向挡热墙51和方位挡热墙52形成的空间中。因此，在所述多个加热元件13中产生的热量可在静电板12上传递和局部分布。因此，在利用包括静电板12的ESC 100的晶圆蚀刻处理中，尽管处理室中的等离子体浓度不均匀，也可局部地控制晶圆的温度。因此，晶圆上的半导体芯片的性能可以是均匀的，并且可抑制有缺陷半导体芯片的产生。稍后将参照图6A和图6B详细描述包括挡热墙51和52的静电板12。
[0069] 如上所述，静电板12可包括具有高热导率、高电导率和低热变形的材料。在实施例中，本发明构思的静电板12的材料可为金属基复合材料(MMC)。MMC可为包括至少两种或更多种不同类型的材料的复合材料。MMC的材料之一可为金属，而其他材料可为陶瓷或有机化合物。陶瓷或有机化合物可用作MMC中的增强剂并且填充在MMC内。将被填入MMC中的增强剂可改变诸如磨损性能、摩擦系数、热传导质量和金属基强度的物理特性。在实施例中，作为本发明构思的静电板12的材料的MMC可以是碳纤维嵌入铝基中的结构。另外，碳纤维可涂布有镍或钛以防止与铝基发生化学反应。
[0070] 由于MMC的特性，静电板12可具有良好的热导率和良好的电导率。另外，由于MMC的增强剂的特性，静电板12可变形较小，并且具有大的强度。
[0071] 图6A和图6B是根据实施例的静电板12的内部剖视图。
[0072] 参照图6A，本发明构思的实施例的静电板12的第一挡热墙61可形成为静电板12内的空腔。另外，与图6A不同，静电板12的第一挡热墙61可形成为静电板12下部中的沟槽。
[0073] 形成为静电板12内的空腔的第一挡热墙61可用作传热阻件,其防止从所述多个加热元件13产生和传递的热量在静电板12中快速扩散。
[0074] 参照图6B，本发明构思的实施例的静电板12的第二挡热墙62可包括嵌入于静电板12中的分离的材料。另外，与图6B不同，静电板12的第二挡热墙62可与形成在静电板12的下部中的凹槽组合，并且第二挡热墙62的一部分可从静电板12的下部暴露于外部。
[0075] 静电板12的第二挡热墙62可用作传热阻件，其防止从所述多个加热元件13产生和传递的热量在静电板12中快速扩散。因此，第二挡热墙62的材料可包括热导率比静电板12材料的热导率低的材料。在实施例中，第二挡热墙62可包括具有低热导率和低热变形的陶瓷材料。
[0076] 现在将参照图7A至图8B详细描述包括第一挡热墙61和第二挡热墙62的静电板12的效果。
[0077] 图7A是示出其中未形成挡热墙的静电板的温度分布的示图。图7B是示出形成有挡热墙的静电板的温度分布的示图。
[0078] 参照图7A，在其中未形成挡热墙的静电板12的表面上，从所述多个加热元件13传递的热量可通过静电板12的高热导率而快速扩散。因此，可能难以对位于静电板12上的晶圆10上的多个半导体芯片进行局部温度控制。
[0079] 参照图7B，尽管静电板12的热导率高，从所述多个加热元件13传递的热量也可在本发明构思的形成有挡热墙12a的静电板12的表面上、通过形成在静电板中的挡热墙12a而局部分散。因此，可对位于静电板12上的晶圆上的半导体芯片进行单独的温度控制。
[0080] 图8A是示出通过利用现有技术的ESC蚀刻的半导体芯片的临界尺寸的曲线图。图8B是示出通过利用根据本发明构思的另一ESC蚀刻的半导体芯片的临界尺寸的曲线图。
[0081] 在图8A和图8B的曲线图中，水平轴表示半导体芯片与晶圆的中央相距的距离，单位是毫米(mm)，竖直轴表示已经历蚀刻处理的半导体芯片的临界尺寸(CD)，单位是纳米(nm)。图8A和图8B的曲线图上的各点示出了经历蚀刻处理的半导体芯片，所述蚀刻处理在距离水平轴的晶圆的中央的距离处具有竖直轴的CD。
[0082] 参照图8A，通过利用现有技术的ESC蚀刻的半导体芯片的CD根据与晶圆的中央相距的距离是不均匀的。另外，即使与晶圆的中央相距的距离相同，通过利用现有技术的ESC蚀刻的半导体芯片的CD也不均匀。通过利用现有技术的ESC蚀刻的半导体芯片的性能可能是不均匀的，并且利用现有技术的ESC可能生产一定数量的有缺陷的半导体芯片。
[0083] 参照图8B，通过利用本发明构思的ESC 100蚀刻的半导体芯片的CD根据与晶圆的中央相距的距离可以是均匀的。另外，即使与晶圆的中央相距的距离相同，半导体芯片的CD也可以是均匀的。影响因素是本发明构思的ESC 100包括为了对静电板12进行局部温度控制而分离的所述多个加热元件13，另外，静电板12包括挡热墙12a，其被构造为在静电板12的上表面上对从所述多个加热元件13接收到的热量进行局部分布。通过利用本发明构思的ESC 100蚀刻的半导体芯片的性能可以是均匀的，并且当使用本发明构思的ESC 100时，还可抑制生产有缺陷的半导体芯片。
[0084] 图9是根据实施例的晶圆温度控制装置900的剖视图。
[0085] 晶圆温度控制装置900可包括：静电板12，其被构造为产生静电力以固定晶圆；以及多个加热元件13，所述多个加热元件13是分离的并位于静电板12下方。
[0086] 晶圆温度控制装置900的静电板12可包括挡热墙12a，其被构造为对从静电板12上的分离的多个加热元件13传递的热量进行局部分布。静电板12的技术特征可与参照图1至图6B描述的那些基本相同，因此将省略对其的详细描述。
[0087] 上述晶圆温度控制装置900的分离的多个加热元件13可被单独地控制并且其热量值可彼此不同。另外，分离的多个加热元件13中的至少一个的上表面可以具有与晶圆上的单独的半导体芯片的面积相对应的面积，并且也可具有与2至10个半导体芯片的面积相对应的面积。分离的多个加热元件13的技术特征可与参照图1至图4B描述的那些基本相同，因此将省略对其的详细描述。
[0088] 晶圆温度控制装置900可以对静电板12上的分离的多个加热元件13产生的热量进行局部分布，从而可局部控制位于静电板12上的晶圆的温度。
[0089] 晶圆温度控制装置900可被包括在图1中描述的ESC 100的构造中，并且可用于在晶圆蚀刻处理中对晶圆进行局部温度控制。然而，晶圆温度控制装置900不限于此，并且晶圆温度控制装置900可用于需要对晶圆进行局部温度控制的各种领域中。在实施例中，晶圆温度控制装置900可被包括在测试晶圆上的半导体芯片的性能的半导体性能测试设备中。晶圆温度控制装置900可在半导体性能测试中分别控制晶圆上的多个半导体芯片的温度。
[0090] 图10是根据实施例的包括ESC 100的晶圆蚀刻装置1000的内部的剖视图。
[0091] 参照图10，晶圆蚀刻装置1000可包括安装有晶圆10的ESC 100、包括内部空间以蚀刻晶圆10的处理室1001、被构造为将处理气体注入处理室1001内的气体注射单元1002、以及被构造为将等离子体提供至被供应至处理室1001的处理气体的等离子体产生单元1003。
[0092] 现有技术的晶圆蚀刻装置的处理室内部形成为高温环境，并且处理室内部的高温热量可不均匀地分布，使得固定于处理室内部的ESC上的晶圆的温度可以是不均匀。晶圆的温度不均匀可使得半导体芯片的性能不均匀，并且有缺陷的半导体芯片的产量可增加。为了解决该问题，晶圆蚀刻装置1000可包括上述本发明构思的ESC 100。ESC 100的发明构思可与参照图1至图9描述的基本相同，因此将省略对其的详细描述。
[0093] 等离子体产生单元1003可电连接至射频电力装置1010。射频电力装置1010可输出适于产生等离子体的射频(RF)功率，并且将RF功率传输至等离子体产生单元1003。射频电力装置1010可由控制器1050控制。
[0094] 气体供应装置1020可通过气体注射单元1002将处理气体注射至处理室1001中。通过气体供应装置1020而被注射至处理室1001中的处理气体可为蚀刻气体，并且也可为保护晶圆10上的待蚀刻图案的保护气体。
[0095] 晶圆蚀刻装置1000还可包括门1004，其被构造为提供晶圆10的行进路径以将晶圆10安装在处理室1001中的ESC 100上。
[0096] 另外，晶圆蚀刻装置1000可包括泵1005。泵1005可以调节处理室1001内的空气量，以控制处理室1001内的压强。
[0097] ESC 100的静电板12可电连接至ESC电力装置1030。通过从ESC电力装置1030施加的功率(例如，直流电压)在静电板12与晶圆10之间产生静电力，从而晶圆10牢固地附着于ESC 100。
[0098] ESC 100的所述多个加热元件13可电连接至加热器电力装置1040。加热器电力装置1040可根据控制器1050的命令来控制功率，因此，可调节所述多个加热元件13的热量值。
[0099] ESC 100的下基底(未示出)可电连接至偏置电力装置1060。射频功率可从偏置电力装置1060施加至ESC 100的下基底，并且ESC100的下基底可用作电极，其被构造为产生等离子体。
[0100] ESC 100的冷却板14的冷却通道14a可连接至温度控制装置1070和控制器1050。在冷却通道14a中循环的冷却水的流率和温度可通过温度控制装置1070和控制器1050来调节。
[0101] 包括本发明构思的ESC 100的晶圆蚀刻装置1000可产生在晶圆蚀刻处理中所需的等离子体P。具体地说，处理气体可从气体供应装置1020被供应至处理室1001中，并且处理气体可在处理室1001中分散。通过流向等离子体产生单元1003的电流在等离子体产生单元1003周围产生磁场，其中磁场可被供应至处理室1001。通过磁场的时间变化可在处理室
1001内部产生感应电场，并且通过感应电场加速的电子可与处理气体的分子或原子碰撞，以产生等离子体P。附着于ESC 100上的晶圆10的表面可通过利用等离子体P而被蚀刻。
1001内部产生感应电场，并且通过感应电场加速的电子可与处理气体的分子或原子碰撞，以产生等离子体P。附着于ESC 100上的晶圆10的表面可通过利用等离子体P而被蚀刻。
[0102] 图11是示出利用根据实施例的晶圆蚀刻装置的晶圆蚀刻方法的流程图。
[0104] 当在本发明构思的ESC 100上安装晶圆10时，可执行对处理室1001内的压强和ESC 100的温度的设置(S120)。处理室1001的压强和ESC 100的温度可在等离子体处理过程中灵活变化。
[0105] 然后，可执行将处理气体注射至处理室1001内(S140)。上述处理气体可从气体供应装置1020排放，并且通过气体注射单元1002供应至处理室1001中。
[0106] 然后，可执行使处理室1001内的处理气体变为等离子体状态以蚀刻晶圆10(S160)。上述注入处理室1001中的处理气体可通过等离子体产生单元1003变为等离子体状态。由于ESC 100的构造包括静电板12，静电板12包括本发明构思的多个加热元件13和挡热墙12a，因此可在蚀刻处理中局部控制晶圆10的温度(S160)。
[0107] 在蚀刻晶圆10之后，可执行从处理室1001卸载被蚀刻的晶圆10(S180)。
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