一种晶片夹持系统及应用该夹持系统的半导体处理设备技术方案

本发明专利技术公开了一种晶片夹持系统，用于在半导体加工／处理过程中固定被加工／处理的半导体器件其包括：夹持工具、围绕夹持工具而设置的可动基环、以及置于可动基环之上且围绕夹持工具而设置的聚焦环。该晶片夹持系统还设置有包括第一调节部和第二调节部的升降调节组件，第一调节部和第二调节部相互配合而使可动基环相对于夹持工具可连续地升降，以带动聚焦环连续升降，从而可连续地调整聚焦环上表面和夹持工具上表面之间的间距。此外，本发明专利技术还提供一种应用上述晶片夹持系统的半导体处理设备。本发明专利技术提供的晶片夹持系统及半导体处理设备能够对聚焦环上表面和夹持工具上表面之间的间距进行连续精确地调节，可以提高产品良率。同时，本发明专利技术还便于加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，更具体地，涉及一种用于半导体 加工/处理工艺的晶片夹持系统。此外，本专利技术还涉及一种应用该晶 片夹持系统的半导体处理设备。
技术介绍
在集成电路(IC)制造工艺过程中，特别是等离子刻蚀(ETCH)、 物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等工艺过程中，为了固 定、支撑及传送晶片(Wafer)等被加工器件，避免被加工器件出现 移动或错位现象，往往使用静电卡盘(Electro Static Chuck，简称 ESC)或者机械夹具等晶片夹持装置。其中，静电卡盘利用静电引力来固定晶片等被加工器件，其可 分为库仑和Johnson-Rahbek两种类型。由于静电卡盘是采用静电引 力的方式而不是传统的机械方式来固定晶片等被加工器件，因此，其 可以减少传统机械方式中因压力、碰撞等机械原因而对晶片等被加工 器件所造成的不可修复的损伤，以及减少因机械碰撞而产生的颗粒污 染。另外，采用静电卡盘还可以增大晶片等被加工器件的有效加工面 积，并且使静电卡盘与晶片等被加工器件完全接触，从而更加有利于 进行热传导。上述静电卡盘等晶片夹持装置通常置于诸如等离子体反应装置的 半导体加工/处理装置的反应腔室中，并且该静电卡盘还配置有诸如聚 焦环、基环和绝缘环等外围相关部件。通常，静电卡盘呈阶梯状，所 述基环置于静电卡盘的台阶上并环绕着所述静电卡盘，所述聚焦环置 于所述基环上，所述绝缘环环绕在所述基环和/或所述聚焦环的外围。 这样，在反应腔室中对晶片等半导体器件进行刻蚀/沉积等加工处理 时，反应生成的聚合物有可能会沉积在暴露于反应腔室内的上述各个5部件的表面上，这些表面也包括上述静电卡盘等晶片夹持装置及其外 围相关部件。请参阅图1，其中示出了现有技术中常见的静电卡盘系统。该静 电卡盘系统包括静电卡盘l，其上部为陶瓷层部分，下部为铝基体部 分，在本图中为了简化说明而未示出这两部分的分界线，在陶瓷层部 分内部嵌有由丝网印刷或淀积钨等金属材料而形成的电极层2，在铝基 体内通常设有水槽(图未示)，以便对静电卡盘上的晶片3进行温度 控制；基环4，其设置在静电卡盘1的台阶部分，并环绕着静电卡盘l 的侧面；聚焦环5，其呈台阶状，并置于基环4之上而直接与反应腔室 内部的等离子体接触，用以在对晶片3进行定位的同时对静电卡盘的 表面进行保护；以及隔离环6，其通常由石英或合成材料等抗等离子体 强的材料制成，用以对静电卡盘的侧面形成保护。在静电卡盘系统工作时，向电极层2通以交流电或直流电，以在 电极层2上聚集电荷，同时使位于静电卡盘上表面的晶片3的背面聚 集相反电荷，这样，借助于正负电荷之间的相互吸引而形成所谓的静 电引力。请参阅图2，在静电卡盘系统的局部放大图中可以清楚的看到 聚焦环5的台阶部分与晶片3背面预留有间隙A。预留间隙A的原因在 于正常工作状态下，反应腔室内部温度较高，而聚焦环5材料本身 在较高温度下容易受热膨胀，这种情况下，如果聚焦环5的台阶部分 与晶片3背面之间没有间隙或者间隙较小，则受热膨胀后的聚焦环5 会把晶片3顶起，这将会降低静电卡盘的吸引力。然而，在实际工艺过程中，反应生成的聚合物常常会脱落，因此， 在存在上述间隙的情况下，脱落的聚合物会淀积在间隙内，进而可能 会淀积在静电卡盘的上表面，从而影响静电卡盘的吸引效果，妨碍静 电卡盘正确地保持晶片。更严重的是，前述淀积层会导致电荷分布不 均匀，这将影响晶片的加工结果，特别是在工艺完成后晶片被举起的 时候，容易出现晶片粘片或破碎的问题，从而降低了产品良率。另外，淀积在上述间隙内的聚合物可能会进入到晶片背面的氦气 沟道，从而直接影响氦气的背吹效果；同时也会使作为温控气体的氦6气由晶片背面泄漏，从而降低晶片表面的温度分布不均匀，并最终降 低产品良率。为避免上述问题，现有技术中通常采用干法清洗技术来除去上述 聚合物的沉淀物，具体地，可以将氧气注入反应腔室内，并激发等离 子体，使氧气与淀积的聚合物发生反应，以此来清除上述淀积在反应 腔室内的聚合物。然而在实际应用中，上述干法清洗技术存在这样的缺陷其一， 需要在实际工艺过程之外另外实施上述干法清洗过程，因此降低了系 统的生产效率；其二，在上述干法清洗过程中，通入反应腔室内的氧 气不仅会与前述聚合物发生反应以将其清除掉，而且也会侵蚀反应腔 室内的部件(例如，较为昂贵的静电卡盘的上表面就会在干法清洗过 程中遭受到氧气的侵蚀)，从而降低这些部件的使用寿命。为此，人们一直试图寻求一种减少聚合物在反应腔室内淀积的方 法。例如，专利号为"03822266.3"、专利技术名称为"具有减少基片上 聚合物沉积部件的等离子体装置以及减少聚合物沉积的方法"的中国 专利文献中就公开了这样一种方法。在该方法中，通过为静电卡盘设 置一种高度可调的基环来减少聚合物的沉积。请参阅图3，上述专利中所采用的基环(连接环)106由旋转环 110和静止环112组成。其中，静止环112的上表面由不同高度的台阶 116构成，旋转环110的下表面设置有3个与静止环112的台阶116相 配合的凸块114。这样，转动旋转环110可以使其上的三个凸块114与 静止环112的不同台阶116相配合，从而可以调整上述基环106的总 体高度，进而可以根据实际需要而改变位于基环106上的聚焦环同晶 片之间的垂直间隙，以便减少前述聚合物在反应腔室内的淀积。尽管现有技术中提供的高度可调基环能够根据实际需要而改变位 于基环上的聚焦环同晶片之间的垂直间隙，进而可以减小前述聚合物 在反应腔室内的淀积，但是在实际应用中，其不可避免地存在下述缺 陷其一，由于现有技术中提供的基环的静止环上的台阶高度非连 续变化，这使得在基环高度调节过程中，其高度变化呈阶跃变化而非7连续的。然而在通常的静电卡盘系统中，聚焦环与晶片之间的垂直间 隙较小，基环高度呈阶跃变化将使得聚焦环与晶片之间的垂直间隙变 得更不容易控制。其二，若要使基环高度能够微量调节，则需要将静止环的台阶 高度变化量设置得较小，这样将使加工变得困难，进而导致成本增加。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种晶片夹持系统以及应用 该晶片夹持系统的半导体处理设备，其能够对聚焦环上表面和夹持工 具上表面之间的间距进行连续调节，并且调整精度较高，从而可以提 高产品良率。同时，本专利技术提供的晶片夹持系统还便于加工。为此，本专利技术提供了一种晶片夹持系统，用于在半导体加工/处理 过程中固定被加工/处理的半导体器件，其包括夹持工具、围绕所述 夹持工具而设置的可动基环、以及置于所述可动基环之上且围绕所述夹 持工具而设置的聚焦环。所述晶片夹持系统还设置有包括第一调节部和 第二调节部的升降调节组件，所述第一调节部和第二调节部相互配合而使所述可动基环相对于所述夹持工具可连续地升降，以带动所述聚焦环 连续升降，从而可连续地调整所述聚焦环上表面和所述夹持工具上表面之间的间距。其中，所述第一调节部包括斜长槽和/或调节柱，相应地，所述第 二调节部包括与所述第一调节部相互配合的调节柱和/或斜长槽，所述 调节柱嵌入所述斜长槽内，进行升降调节时，所述斜长槽相对于所述调 节柱而上下运动，以使所述可动基环相对于所述夹持工具而可连续地升 降。其中，所述第一调节部和第二调节部为相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶片夹持系统，用于在半导体加工／处理过程中固定被加工／处理的半导体器件，其包括：夹持工具、围绕所述夹持工具而设置的可动基环、以及置于所述可动基环之上且围绕所述夹持工具而设置的聚焦环，其特征在于，所述晶片夹持系统还设置有包括第一调节部和第二调节部的升降调节组件，所述第一调节部和第二调节部相互配合而使所述可动基环相对于所述夹持工具可连续地升降，以带动所述聚焦环连续升降，从而可连续地调整所述聚焦环上表面和所述夹持工具上表面之间的间距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张小昂，
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：11[中国|北京]