[發明專利]承載裝置及等離子體加工設備

有效

• 申請號: 201310244395.5
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN104241184B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 侯玨
• 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
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/265
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 彭瑞欣,張天舒

技術領域

本發明屬于半導體設備制造領域，具體涉及一種承載裝置及等離子體加工設備。

背景技術

在集成電路的制造過程中，通常采用物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD）技術進行在晶片上沉積金屬層等材料的沉積工藝。隨著硅通孔（Through Silicon Via，以下簡稱TSV）技術的廣泛應用，PVD技術主要被應用于在硅通孔內沉積阻擋層和銅籽晶層。在進行工藝的過程中，通常需要在反應腔室內設置用于承載晶片的承載裝置，而且，由于晶片的溫度會因等離子體的轟擊迅速升高，這就需要承載裝置還能夠具有冷卻晶片的功能，以使置于其上的晶片能夠始終保持較低的溫度。

圖1為現有的PVD設備的剖視圖。如圖1所示，PVD設備包括反應腔室10，在反應腔室10內的頂部設置有靶材13，其與激勵電源（圖中未示出）電連接，并且在靶材13的上方設置有磁控管14及驅動該磁控管14旋轉的驅動源15；在反應腔室10內，且位于靶材13的下方設置有用于承載晶片1的承載裝置，該承載裝置包括基座4、基座驅動機構16、壓環2、內襯3和冷卻氣路5。其中，基座4設置在反應腔室10內，晶片1置于其承載面上；基座驅動機構16設置在基座4的底部，用以驅動基座4上升至工藝位置（如圖1中基座4所在的位置）或下降至裝卸位置；壓環2用于在基座4離開工藝位置時，由固定在反應腔室10的側壁上的內襯3支撐，而在基座4位于工藝位置時，壓環2借助自身重力壓住晶片1上表面的邊緣區域，以將晶片1固定在基座4的承載面上。冷卻氣路5設置在基座4內，并且冷卻氣路5的進氣端與冷卻氣源（圖中未示出）連通，冷卻氣路5的出氣端位于基座的承載面的中心處；而且，在基片1的下表面與基座4的承載面之間還設置有環形密封件6，用以使基片1的下表面與基座4的承載面之間形成密封空間。在進行工藝的過程中，由冷卻氣源提供的冷卻氣體（氬氣或氦氣）經由冷卻氣路5流入該密封空間內，并與晶片1進行熱交換，從而實現對晶片1的冷卻，以使其始終保持在較低的溫度。

上述PVD設備在實際應用中不可避免地存在以下問題：

其一，由于上述PVD設備的承載裝置采用氣體導熱的方式對晶片1進行冷卻，而氣體的熱傳導系數較低（導熱率通常在10^-2W/m·K），導致該承載裝置的冷卻效率較低。

其二，由于受到在機械制造的實現性方面的限制，冷卻氣路5的出氣端往往會僅設置在基座的承載面的中心處，這使得冷卻氣體在密封空間內的氣壓分布不均，導致冷卻氣體分別與晶片1的中心區域和邊緣區域的傳熱效率存在差異，從而造成晶片1的溫度不均，進而降低了工藝均勻性。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中存在的技術問題，提供了一種承載裝置及等離子體加工設備，其不僅冷卻效率高，而且可以實現對被加工工件的均勻冷卻，從而可以使被加工工件的溫度均勻。

為實現本發明的目的而提供一種承載裝置，其包括基座，用以承載被加工工件，所述承載裝置還包括冷卻單元，所述冷卻單元用于借助設置在所述基座的承載面上的冷卻層，實現對置于該冷卻層的表面上的被加工工件均勻冷卻。

其中，所述冷卻層在所述基座的承載面上的投影與所述基座的承載面重合。

其中，所述冷卻單元還包括冷卻氣路和冷卻氣源，其中，所述冷卻氣路設置在所述基座內，并且所述冷卻氣路的進氣端與所述冷卻氣源連通，所述冷卻氣路的出氣端位于所述基座的承載面的中心處；所述冷卻氣源用于向所述冷卻氣路提供冷卻氣體；并且所述冷卻層采用環形結構，環形結構的所述冷卻層在所述基座的承載面上的投影與所述基座的承載面的邊緣區域重合。

其中，所述冷卻氣體包括氬氣或氦氣。

其中，所述冷卻層采用粘貼的方式固定在所述基座的承載面上。

其中，所述冷卻層的導熱率在1W/m·K以上。

其中，所述冷卻層的硬度范圍在50～70HS。

其中，所述冷卻層是具有高導熱率的導熱材料。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種等離子體加工設備，包括反應腔室及設置在其內的承載裝置、固定裝置、裝卸裝置和機械手，其中，所述承載裝置用于承載被加工工件，所述固定裝置用于將被加工工件固定在所述承載裝置上；所述裝卸裝置與所述機械手配合使用，以將所述被加工工件移入所述反應腔室內，并將其置于所述承載裝置上，或自所述承載裝置上取出所述被加工工件，并將其移出反應腔室，所述承載裝置采用了本發明提供的上述承載裝置。