压环、预清洗腔室及半导体加工设备制造技术

本发明专利技术提供的压环、预清洗腔室及半导体加工设备，其应用在预清洗腔室中，在该预清洗腔室内设置有基座，该基座包括用于承载晶片的承载面。压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向承载面与晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却晶片。并且，压环包括负重体和绝缘体，其中，负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使压环的整体重量足以承受承载面与晶片下表面之间的气压。绝缘体包覆负重体，以避免等离子体轰击负重体。本发明专利技术提供的压环，其可以避免晶片的温度过高，从而不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。

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.

【技术实现步骤摘要】
压环、预清洗腔室及半导体加工设备
本专利技术涉及半导体制造
，具体地，涉及一种压环、预清洗腔室及半导体加工设备。
技术介绍
预清洗技术已被广泛地应用在半导体制备工艺中，特别是对于集成电路、硅穿孔等制造工艺。预清洗的目的是去除晶圆表面上的沾污和杂质，以有利于后续沉积工艺的有效进行，保证集成电路器件的整体性能。常用的预清洗腔室通常采取电感耦合等离子体(ICP)加工设备，其基本原理是利用射频电源产生的高压交变电场，将工艺气体(例如氩气、氦气、氢气和氧气等)激发形成等离子体，该等离子体中具有高反应活性或高能量的离子，这些离子通过化学反应或物理轰击作用，对工件表面进行杂质的去除。图1为现有的预清洗腔室的剖视图。图2为现有的承载装置的剖视图。请一并参阅图1和图2，预清洗腔室由反应腔体1、环形支撑件2和穹顶状的绝缘顶盖4限定而成，在绝缘顶盖4的外侧环绕设置有线圈3，线圈3依次与第一匹配器5和第一射频电源6电连接，用以激发预清洗腔室内的工艺气体形成等离子体。而且，在预清洗腔室内还设置有用于承载晶片9的基座7，基座7依次与第二匹配器10和第二射频电源11电连接，用以在晶片9上产生偏压，从而吸引等离子体朝向晶片9运动，以去除晶片9表面上的杂质。此外，在基座7的边缘处设置有绝缘环8，当晶片9置于基座7上时，该绝缘环8环绕在晶片9周围，且顶端高于晶片9的上表面，以防止晶片9移动。另外，通过向基座7内通入冷却水对基座7进行冷却，从而间接冷却晶片9。然而，由于基座7与晶片9之间无传热介质，而晶片9的温度会在预清洗的过程中迅速上升，导致工艺后晶片的温度仍然较高(在某一刻蚀工艺条件下，刻蚀测得晶片中心与边缘的温度为149℃)。过高的晶片温度会产生以下问题：其一，在目前的半导体封装领域中，晶片的材质为PI、PBO或者BCB等的聚合物，在进行预清洗工艺时，高能离子的轰击会破坏聚合物内的C键，导致在高温条件下晶片的化学性质不稳定，极易形成碳化合物而释放出来，并附着在金属表面，影响晶片质量。其二，由于后续的沉积工艺对晶片的温度要求比较苛刻，这就需要在完成预清洗工艺之后，先冷却晶片之后再进行沉积工艺，从而造成设备产能较低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种压环、预清洗腔室及半导体加工设备，其可以避免晶片的温度过高，从而不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。为实现本专利技术的目的而提供一种压环，应用在预清洗腔室中，在所述预清洗腔室内设置有基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面；所述压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却所述晶片；所述压环包括负重体和绝缘体，其中，所述负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使所述压环的整体重量足以承受所述承载面与所述晶片下表面之间的气压；所述绝缘体包覆所述负重体，以避免等离子体轰击所述负重体。优选的，所述绝缘体为环体，所述负重体嵌在所述绝缘体内。优选的，所述负重体为环体，且与所述绝缘体同心设置；或者，所述负重体由多个块状体组成，且沿所述绝缘体的周向间隔分布。优选的，所述绝缘体还包括沿其周向间隔分布的多个压爪，所述多个压爪叠置在所述晶片的边缘区域。优选的，所述压爪的内径自下而上逐渐增大。优选的，所述负重体为环体，所述绝缘体为壳体，且嵌套在所述负重体的外环表面和上表面；在所述负重体的内环表面上喷涂绝缘层。优选的，所述负重体为环体，所述绝缘体为分别喷涂在所述负重体的外环表面、上表面和内环表面上的绝缘层。优选的，所述负重体还包括沿其周向间隔分布的多个压爪，所述多个压爪叠置在所述晶片的边缘区域。优选的，所述压爪的内径自下而上逐渐增大。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种预清洗腔室，包括设置在其内的基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面，还包括压环，所述压环采用了本专利技术提供的上述的压环，用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却所述晶片。优选的，所述预清洗腔室还包括绝缘环，所述绝缘环环绕在所述基座的边缘处，用以遮挡所述基座的外周壁与所述压环的内环面之间的间隙；所述绝缘环的上表面不高于所述承载面。优选的，所述预清洗腔室还包括冷却气路，所述冷却气路设置在所述基座内，用于向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种半导体加工设备，包括预清洗腔室，在所述预清洗腔室的顶部设置有线圈，通过向所述线圈加载射频功率，来激发所述预清洗腔室内的反应气体形成等离子体，其特征在于，所述预清洗腔室采用了本专利技术提供的上述预清洗腔室，并且，通过向所述基座加载射频偏压，而使所述等离子体朝向所述晶片运动。优选的，所述半导体加工设备包括物理气相沉积设备。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的压环，其包括负重体和绝缘体，该负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使压环的整体重量足以承受承载面与晶片下表面之间的气压；绝缘体包覆负重体，以避免等离子体轰击负重体。通过将上述压环应用在预清洗腔室中，用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，可以实现对晶片的固定，从而在向基座的承载面和晶片的下表面之间输送冷却气体时，可以保证晶片与基座的相对位置固定，从而可以实现对晶片的冷却，避免晶片的温度过高，以在保证晶片质量的同时，缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而提高设备产能。本专利技术提供的预清洗腔室，其通过采用本专利技术提供的压环，可以避免晶片的温度过高，从而不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。本专利技术提供的半导体加工设备，其通过采用本专利技术提供的预清洗腔室，不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。附图说明图1为现有的预清洗腔室的剖视图；图2为现有的压环的剖视图；图3为本专利技术实施例提供的压环的安装示意图；图4A为本专利技术实施例采用的一种压环的剖视图；图4B为图4A中压环的仰视图；图5A为本专利技术实施例采用的另一种压环的剖视图；图5B为图5A中压环的仰视图；图6A为本专利技术实施例提供的预清洗腔室的剖视图；以及图6B为图6A中基座和压环的安装示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的压环、预清洗腔室及半导体加工设备进行详细描述。图3为本专利技术实施例提供的压环的安装示意图。请参阅图3，压环22应用在预清洗腔室(图中未示出)中，该预清洗腔室用于采用刻蚀工艺去除晶片表面的杂质，其包括基座21和冷却气路24。其中，基座21包括用于承载晶片23的承载面(基座21的上表面)。冷却气路24设置在基座21内，用于向基座21的承载面与晶片23的下表面之间输送冷却气体，该冷却气体可以用作晶片23与基座21的传热介质，其可以采用氩气或者氦气等等。进一步说，冷却气路24的上端位于基座21的承载面上，冷却气路24的下端竖直向下贯穿基座21，并与气源的管路(图中未示出)的连接。当进行预清洗工艺时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压环，其特征在于，应用在预清洗腔室中，在所述预清洗腔室内设置有基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面；所述压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却所述晶片；所述压环包括负重体和绝缘体，其中，所述负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使所述压环的整体重量足以承受所述承载面与所述晶片下表面之间的气压；所述绝缘体包覆所述负重体，以避免等离子体轰击所述负重体。

【技术特征摘要】
1.一种压环，其特征在于，应用在预清洗腔室中，在所述预清洗腔室内设置有基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面；所述压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却所述晶片；所述压环包括负重体和绝缘体，其中，所述负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使所述压环的整体重量足以承受所述承载面与所述晶片下表面之间的气压；所述绝缘体包覆所述负重体，以避免等离子体轰击所述负重体。2.根据权利要求1所述的压环，其特征在于，所述绝缘体为环体，所述负重体嵌在所述绝缘体内。3.根据权利要求2所述的压环，其特征在于，所述负重体为环体，且与所述绝缘体同心设置；或者，所述负重体由多个块状体组成，且沿所述绝缘体的周向间隔分布。4.根据权利要求2或3所述的压环，其特征在于，所述绝缘体还包括沿其周向间隔分布的多个压爪，所述多个压爪叠置在所述晶片的边缘区域。5.根据权利要求4所述的压环，其特征在于，所述压爪的内径自下而上逐渐增大。6.根据权利要求1所述的压环，其特征在于，所述负重体为环体，所述绝缘体为壳体，且嵌套在所述负重体的外环表面和上表面；在所述负重体的内环表面上喷涂绝缘层。7.根据权利要求1所述的压环，其特征在于，所述负重体为环体，所述绝缘体为分别喷涂在所述负重体的外环表面、上表面和内环表面上的绝缘层。8.根据权利要求6或7所述的压环，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐奎，李冬冬，陈鹏，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11