壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備制造技術

本發(fā)明專利技術提供的壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備，其應用在預清洗腔室中，在該預清洗腔室內設置有基座，該基座包括用于承載晶片的承載面。壓環(huán)用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，從而實現(xiàn)對所述晶片的固定；并且，通過向承載面與晶片的下表面之間輸送冷卻氣體，來冷卻晶片。并且，壓環(huán)包括負重體和絕緣體，其中，負重體采用金屬制作，以在輸送冷卻氣體時，使壓環(huán)的整體重量足以承受承載面與晶片下表面之間的氣壓。絕緣體包覆負重體，以避免等離子體轟擊負重體。本發(fā)明專利技術提供的壓環(huán)，其可以避免晶片的溫度過高，從而不僅可以保證晶片質量，而且還可以縮短在完成預清洗工藝之后需要冷卻晶片的時間，進而可以提高設備產能。

Press ring, pre cleaning chamber and semiconductor processing equipment

The invention provides a press ring, a pre cleaning chamber and a semiconductor processing equipment, which are applied in a pre cleaning chamber, wherein a base is provided in the chamber of the pre cleaning chamber, and the base comprises a bearing surface for carrying the wafer. The pressure ring for using the edge region of the surface gravity on the wafer, so as to achieve the wafer is fixed; and, through the conveying cooling gas to the surface between the bearing surface and the wafer to wafer cooling. In addition, the pressure ring comprises a load bearing body and an insulator, wherein the load bearing body is made of metal so that the overall weight of the pressing ring is sufficient to bear the air pressure between the bearing surface and the lower surface of the wafer when the cooling gas is transported. Insulators are coated to load bodies to avoid plasma bombardment of weight-bearing bodies. The pressure ring provided by the invention, which can prevent the wafer temperature is too high, which can not only ensure the quality of the chip, but also can shorten the time to cooling the wafer after completing the pre cleaning process, which can improve the equipment capacity.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備
本專利技術涉及半導體制造
，具體地，涉及一種壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備。
技術介紹
預清洗技術已被廣泛地應用在半導體制備工藝中，特別是對于集成電路、硅穿孔等制造工藝。預清洗的目的是去除晶圓表面上的沾污和雜質，以有利于后續(xù)沉積工藝的有效進行，保證集成電路器件的整體性能。常用的預清洗腔室通常采取電感耦合等離子體(ICP)加工設備，其基本原理是利用射頻電源產生的高壓交變電場，將工藝氣體(例如氬氣、氦氣、氫氣和氧氣等)激發(fā)形成等離子體，該等離子體中具有高反應活性或高能量的離子，這些離子通過化學反應或物理轟擊作用，對工件表面進行雜質的去除。圖1為現(xiàn)有的預清洗腔室的剖視圖。圖2為現(xiàn)有的承載裝置的剖視圖。請一并參閱圖1和圖2，預清洗腔室由反應腔體1、環(huán)形支撐件2和穹頂狀的絕緣頂蓋4限定而成，在絕緣頂蓋4的外側環(huán)繞設置有線圈3，線圈3依次與第一匹配器5和第一射頻電源6電連接，用以激發(fā)預清洗腔室內的工藝氣體形成等離子體。而且，在預清洗腔室內還設置有用于承載晶片9的基座7，基座7依次與第二匹配器10和第二射頻電源11電連接，用以在晶片9上產生偏壓，從而吸引等離子體朝向晶片9運動，以去除晶片9表面上的雜質。此外，在基座7的邊緣處設置有絕緣環(huán)8，當晶片9置于基座7上時，該絕緣環(huán)8環(huán)繞在晶片9周圍，且頂端高于晶片9的上表面，以防止晶片9移動。另外，通過向基座7內通入冷卻水對基座7進行冷卻，從而間接冷卻晶片9。然而，由于基座7與晶片9之間無傳熱介質，而晶片9的溫度會在預清洗的過程中迅速上升，導致工藝后晶片的溫度仍然較高(在某一刻蝕工藝條件下，刻蝕測得晶片中心與邊緣的溫度為149℃)。過高的晶片溫度會產生以下問題：其一，在目前的半導體封裝領域中，晶片的材質為PI、PBO或者BCB等的聚合物，在進行預清洗工藝時，高能離子的轟擊會破壞聚合物內的C鍵，導致在高溫條件下晶片的化學性質不穩(wěn)定，極易形成碳化合物而釋放出來，并附著在金屬表面，影響晶片質量。其二，由于后續(xù)的沉積工藝對晶片的溫度要求比較苛刻，這就需要在完成預清洗工藝之后，先冷卻晶片之后再進行沉積工藝，從而造成設備產能較低。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一，提出了一種壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備，其可以避免晶片的溫度過高，從而不僅可以保證晶片質量，而且還可以縮短在完成預清洗工藝之后需要冷卻晶片的時間，進而可以提高設備產能。為實現(xiàn)本專利技術的目的而提供一種壓環(huán)，應用在預清洗腔室中，在所述預清洗腔室內設置有基座，所述基座包括用于承載晶片的承載面；所述壓環(huán)用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，從而實現(xiàn)對所述晶片的固定；并且，通過向所述承載面與所述晶片的下表面之間輸送冷卻氣體，來冷卻所述晶片；所述壓環(huán)包括負重體和絕緣體，其中，所述負重體采用金屬制作，以在輸送冷卻氣體時，使所述壓環(huán)的整體重量足以承受所述承載面與所述晶片下表面之間的氣壓；所述絕緣體包覆所述負重體，以避免等離子體轟擊所述負重體。優(yōu)選的，所述絕緣體為環(huán)體，所述負重體嵌在所述絕緣體內。優(yōu)選的，所述負重體為環(huán)體，且與所述絕緣體同心設置；或者，所述負重體由多個塊狀體組成，且沿所述絕緣體的周向間隔分布。優(yōu)選的，所述絕緣體還包括沿其周向間隔分布的多個壓爪，所述多個壓爪疊置在所述晶片的邊緣區(qū)域。優(yōu)選的，所述壓爪的內徑自下而上逐漸增大。優(yōu)選的，所述負重體為環(huán)體，所述絕緣體為殼體，且嵌套在所述負重體的外環(huán)表面和上表面；在所述負重體的內環(huán)表面上噴涂絕緣層。優(yōu)選的，所述負重體為環(huán)體，所述絕緣體為分別噴涂在所述負重體的外環(huán)表面、上表面和內環(huán)表面上的絕緣層。優(yōu)選的，所述負重體還包括沿其周向間隔分布的多個壓爪，所述多個壓爪疊置在所述晶片的邊緣區(qū)域。優(yōu)選的，所述壓爪的內徑自下而上逐漸增大。作為另一個技術方案，本專利技術還提供一種預清洗腔室，包括設置在其內的基座，所述基座包括用于承載晶片的承載面，還包括壓環(huán)，所述壓環(huán)采用了本專利技術提供的上述的壓環(huán)，用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，從而實現(xiàn)對所述晶片的固定；并且，通過向所述承載面與所述晶片的下表面之間輸送冷卻氣體，來冷卻所述晶片。優(yōu)選的，所述預清洗腔室還包括絕緣環(huán)，所述絕緣環(huán)環(huán)繞在所述基座的邊緣處，用以遮擋所述基座的外周壁與所述壓環(huán)的內環(huán)面之間的間隙；所述絕緣環(huán)的上表面不高于所述承載面。優(yōu)選的，所述預清洗腔室還包括冷卻氣路，所述冷卻氣路設置在所述基座內，用于向所述承載面與所述晶片的下表面之間輸送冷卻氣體。作為另一個技術方案，本專利技術還提供一種半導體加工設備，包括預清洗腔室，在所述預清洗腔室的頂部設置有線圈，通過向所述線圈加載射頻功率，來激發(fā)所述預清洗腔室內的反應氣體形成等離子體，其特征在于，所述預清洗腔室采用了本專利技術提供的上述預清洗腔室，并且，通過向所述基座加載射頻偏壓，而使所述等離子體朝向所述晶片運動。優(yōu)選的，所述半導體加工設備包括物理氣相沉積設備。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供的壓環(huán)，其包括負重體和絕緣體，該負重體采用金屬制作，以在輸送冷卻氣體時，使壓環(huán)的整體重量足以承受承載面與晶片下表面之間的氣壓；絕緣體包覆負重體，以避免等離子體轟擊負重體。通過將上述壓環(huán)應用在預清洗腔室中，用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，可以實現(xiàn)對晶片的固定，從而在向基座的承載面和晶片的下表面之間輸送冷卻氣體時，可以保證晶片與基座的相對位置固定，從而可以實現(xiàn)對晶片的冷卻，避免晶片的溫度過高，以在保證晶片質量的同時，縮短在完成預清洗工藝之后需要冷卻晶片的時間，進而提高設備產能。本專利技術提供的預清洗腔室，其通過采用本專利技術提供的壓環(huán)，可以避免晶片的溫度過高，從而不僅可以保證晶片質量，而且還可以縮短在完成預清洗工藝之后需要冷卻晶片的時間，進而可以提高設備產能。本專利技術提供的半導體加工設備，其通過采用本專利技術提供的預清洗腔室，不僅可以保證晶片質量，而且還可以縮短在完成預清洗工藝之后需要冷卻晶片的時間，進而可以提高設備產能。附圖說明圖1為現(xiàn)有的預清洗腔室的剖視圖；圖2為現(xiàn)有的壓環(huán)的剖視圖；圖3為本專利技術實施例提供的壓環(huán)的安裝示意圖；圖4A為本專利技術實施例采用的一種壓環(huán)的剖視圖；圖4B為圖4A中壓環(huán)的仰視圖；圖5A為本專利技術實施例采用的另一種壓環(huán)的剖視圖；圖5B為圖5A中壓環(huán)的仰視圖；圖6A為本專利技術實施例提供的預清洗腔室的剖視圖；以及圖6B為圖6A中基座和壓環(huán)的安裝示意圖。具體實施方式為使本領域的技術人員更好地理解本專利技術的技術方案，下面結合附圖來對本專利技術提供的壓環(huán)、預清洗腔室及半導體加工設備進行詳細描述。圖3為本專利技術實施例提供的壓環(huán)的安裝示意圖。請參閱圖3，壓環(huán)22應用在預清洗腔室(圖中未示出)中，該預清洗腔室用于采用刻蝕工藝去除晶片表面的雜質，其包括基座21和冷卻氣路24。其中，基座21包括用于承載晶片23的承載面(基座21的上表面)。冷卻氣路24設置在基座21內，用于向基座21的承載面與晶片23的下表面之間輸送冷卻氣體，該冷卻氣體可以用作晶片23與基座21的傳熱介質，其可以采用氬氣或者氦氣等等。進一步說，冷卻氣路24的上端位于基座21的承載面上，冷卻氣路24的下端豎直向下貫穿基座21，并與氣源的管路(圖中未示出)的連接。當進行預清洗工藝時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓環(huán)，其特征在于，應用在預清洗腔室中，在所述預清洗腔室內設置有基座，所述基座包括用于承載晶片的承載面；所述壓環(huán)用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，從而實現(xiàn)對所述晶片的固定；并且，通過向所述承載面與所述晶片的下表面之間輸送冷卻氣體，來冷卻所述晶片；所述壓環(huán)包括負重體和絕緣體，其中，所述負重體采用金屬制作，以在輸送冷卻氣體時，使所述壓環(huán)的整體重量足以承受所述承載面與所述晶片下表面之間的氣壓；所述絕緣體包覆所述負重體，以避免等離子體轟擊所述負重體。

【技術特征摘要】
1.一種壓環(huán)，其特征在于，應用在預清洗腔室中，在所述預清洗腔室內設置有基座，所述基座包括用于承載晶片的承載面；所述壓環(huán)用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區(qū)域，從而實現(xiàn)對所述晶片的固定；并且，通過向所述承載面與所述晶片的下表面之間輸送冷卻氣體，來冷卻所述晶片；所述壓環(huán)包括負重體和絕緣體，其中，所述負重體采用金屬制作，以在輸送冷卻氣體時，使所述壓環(huán)的整體重量足以承受所述承載面與所述晶片下表面之間的氣壓；所述絕緣體包覆所述負重體，以避免等離子體轟擊所述負重體。2.根據(jù)權利要求1所述的壓環(huán)，其特征在于，所述絕緣體為環(huán)體，所述負重體嵌在所述絕緣體內。3.根據(jù)權利要求2所述的壓環(huán)，其特征在于，所述負重體為環(huán)體，且與所述絕緣體同心設置；或者，所述負重體由多個塊狀體組成，且沿所述絕緣體的周向間隔分布。4.根據(jù)權利要求2或3所述的壓環(huán)，其特征在于，所述絕緣體還包括沿其周向間隔分布的多個壓爪，所述多個壓爪疊置在所述晶片的邊緣區(qū)域。5.根據(jù)權利要求4所述的壓環(huán)，其特征在于，所述壓爪的內徑自下而上逐漸增大。6.根據(jù)權利要求1所述的壓環(huán)，其特征在于，所述負重體為環(huán)體，所述絕緣體為殼體，且嵌套在所述負重體的外環(huán)表面和上表面；在所述負重體的內環(huán)表面上噴涂絕緣層。7.根據(jù)權利要求1所述的壓環(huán)，其特征在于，所述負重體為環(huán)體，所述絕緣體為分別噴涂在所述負重體的外環(huán)表面、上表面和內環(huán)表面上的絕緣層。8.根據(jù)權利要求6或7所述的壓環(huán)，其...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：徐奎，李冬冬，陳鵬，
申請(專利權)人：北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11