[發明專利]壓環、預清洗腔室及半導體加工設備

有效

• 申請號: 201510922012.4
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN106876315B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 徐奎;李冬冬;陳鵬
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/687
• 分類號: H01L21/687;H01L21/67
• 代理公司: 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726
• 代理人: 左文;段志慧

本發明提供的壓環、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。壓環用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區域，從而實現對所述晶片的固定；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。本發明提供的壓環，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。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體地，涉及一種壓環、預清洗腔室及半導體加工設備。

背景技術

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為現有的預清洗腔室的剖視圖。圖2為現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8，當晶片9置于基座7上時，該絕緣環8環繞在晶片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。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種壓環、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。

為實現本發明的目的而提供一種壓環，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；所述壓環用于利用自身重力壓住晶片上表面的邊緣區域，從而實現對所述晶片的固定；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。

優選的，所述絕緣體為環體，所述負重體嵌在所述絕緣體內。

優選的，所述負重體為環體，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。