[發明專利]機械卡盤

有效

• 申請號: 201610223449.3
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN107287573B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張璐
• 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: C23C14/50
• 分類號: C23C14/50
• 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

本發明提供的機械卡盤，其包括用于承載晶片的基座以及卡環組件，卡環組件包括卡環、絕緣環和遮擋環，其中，卡環用于固定晶片。絕緣環設置在卡環上，用于支撐遮擋環，遮擋環用于遮擋卡環的上表面?？ōh包括環狀本體，該環狀本體采用絕緣材料制作；在環狀本體的內周壁上設置有壓緊部，用以壓住晶片上表面的邊緣區域；壓緊部采用金屬材料制作。本發明提供的機械卡盤，其可以減少在遮擋環上的射頻能量損耗，從而不僅可以提高射頻效率，避免打火現象，而且還可以減少等離子體對遮擋環的轟擊，從而可以降低遮擋環的溫度，進而避免卡環因溫度過高產生形變。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體地，涉及一種機械卡盤。

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 VaporDeposition，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。在進行硅通孔的沉積工藝時，通常采用機械卡盤對硅片進行固定。

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1，在反應腔室1內的頂部設置有靶材4，其與激勵電源(圖中未示出)電連接，并且在靶材4的上方設置有磁控管5及驅動該磁控管5旋轉的驅動源6。在反應腔室1內，且位于靶材4的下方設置有機械卡盤，該機械卡盤包括用于承載晶片10的基座9以及卡環組件。其中，基座9是可升降的，其可以上升至工藝位置(如圖1中基座9所在的位置)或下降至裝卸位置，并且基座9與射頻電源12電連接，用以向基座9加載負偏壓，以吸引等離子體。卡環組件包括壓環8、絕緣層13和遮擋件14，其中，如圖2所示，為現有卡環組件的俯視圖?？ōh8具有多個壓爪，多個壓爪沿其周向間隔、且均勻分布。在基座9位于工藝位置時，各個壓爪壓住晶片10上表面的邊緣區域，以將晶片10固定在基座9上。在基座9離開工藝位置時，卡環8由固定在反應腔室1的側壁上的內襯7支撐。

絕緣層13采用陶瓷或石英材料制作，用以使卡環8的部分上表面與等離子體相隔離，從而可以減少在卡環8上的射頻能量損耗，進而可以在相同射頻功率的條件下，提高基座9的負偏壓。遮擋件14設置在絕緣層13上，用于起到遮擋作用，以避免絕緣層13被鍍上金屬薄膜之后與卡環8導通，而且還可以減少濺射金屬對卡環8的轟擊所產生的熱量，從而可以防止晶片10與卡環8相接觸部分的溫度過高。

上述機械卡盤在實際應用中不可避免地存在以下問題：

其一，由于卡環8與晶片10之間電導通，在卡環8上也加載有直流偏壓，而卡環8與遮擋件14之間相當于一個電容，等離子體會對遮擋件14產生轟擊，從而在遮擋件14上產生射頻能量損耗，進而降低了射頻效率。因此，需要向基座9輸入更高的射頻功率才能達到工藝要求，但是這會造成晶片10上的射頻電壓過高，容易產生打火現象。

其二，等離子體轟擊遮擋件14會使其溫度升高，而卡環8的溫度會隨之迅速升高，在經過多次工藝之后，卡環8容易因溫度過高而產生形變，容易造成晶片10的位置偏離和打火等后果。

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，提出了一種機械卡盤，其可以減少在遮擋環上的射頻能量損耗，從而不僅可以提高射頻效率，避免打火現象，而且還可以減少等離子體對遮擋環的轟擊，從而可以降低遮擋環的溫度，進而避免卡環因溫度過高產生形變。

為實現本發明的目的而提供一種機械卡盤，包括用于承載晶片的基座以及卡環組件，所述卡環組件包括卡環、絕緣環和遮擋環，其中，所述卡環用于固定所述晶片；所述絕緣環設置在所述卡環上，用于支撐所述遮擋環，所述遮擋環用于遮擋所述卡環的上表面，所述卡環包括環狀本體，所述環狀本體采用絕緣材料制作；并且，在所述環狀本體的內周壁上設置有壓緊部，用以壓住所述晶片上表面的邊緣區域；所述壓緊部采用金屬材料制作。

優選的，所述壓緊部包括多個壓爪，所述多個壓爪沿所述環狀本體的周向間隔分布。