CN103646840A

CN103646840A - 用于离子注入机预冷腔的晶片固定装置

Info

Publication number: CN103646840A
Application number: CN201310631466.7A
Authority: CN
Inventors: 严骏; 裴雷洪
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明涉及一种晶片固定装置，用于将晶片固定于离子注入机的预冷腔中，包括：绝缘层，其为固定装置表面层；基体，位于绝缘层下方并支撑绝缘层，基体中设有至少一冷却液流道，用于注入冷却液对晶片进行冷却；固定环，设于绝缘层上方，用于对晶片施加一向下压力以将晶片固定于固定装置上；驱动装置，用于带动固定环向下运动以将晶片压迫于固定装置上，以及带动固定环向上运动以供取下或安装晶片。其允许向晶片背面通入更大气压的气体，有利于提高晶片冷却效率，且结构简单、故障率降低，避免了ESC直流电压可能对晶片产生的损伤。

Description

用于离子注入机预冷腔的晶片固定装置

技术领域

本发明涉及半导体加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于离子注入机遇冷腔的晶片固定装置。

背景技术

离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。

离子注入机中设有一预冷腔用来对晶片进行冷却，在预冷腔中常采用静电卡盘（Electro Static Chuck，简称ESC）来固定、支撑及传送晶片等待加工件。静电卡盘设置于反应腔室中，其采用静电引力的方式，而非机械方式来固定晶片，可减少对晶片可能的机械损失。

如图1所示，现有的静电卡盘通常包括绝缘层20和设于绝缘层20下方的基体10，绝缘层20中设置有直流电极（附图未示出），该直流电极外接直流电源，对晶片40施加静电引力。基体10中设有冷却液流道101，用于注入冷却液对与静电卡盘直接接触的晶片40进行冷却。静电卡盘还具有一气体流道30，自底部贯通静电卡盘向晶片40背面与绝缘层20之间吹送气体，使得晶片40均匀地降温。

但有时，上述静电卡盘对晶片的吸附效果不佳，在背面气体压力过高情况下容易脱片，导致该机构故障率较高；另外，较高的ESC电压会对晶片产生一定程度的损伤。

因此，业内需要一种可靠、能承受较高气压的晶片固定装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶片固定装置。

为实现上述目的，本发明一技术方案如下：

一种晶片固定装置，用于将晶片固定于离子注入机的预冷腔中，包括：绝缘层，其为固定装置表面层；基体，位于绝缘层下方并支撑绝缘层，基体中设有至少一冷却液流道，用于注入冷却液对晶片进行冷却；固定环，设于绝缘层上方，用于对晶片施加一向下压力以将晶片固定于固定装置上；驱动装置，用于带动固定环向下运动以将晶片压迫于固定装置上，以及带动固定环向上运动以供取下或安装晶片。

优选地，固定环包括一环体和至少一凸部，环体内径略大于晶片半径，凸部自环体内侧向其中心凸起，用于将晶片压迫于固定装置上。

优选地，凸部为多个，均匀分布于环体上。

优选地，驱动装置还包括一压力调节单元，用于调节固定环施加于晶片的压力。

本发明还提供一种离子注入机，包括预冷腔，预冷腔中设有如上所述的晶片固定装置，用于将晶片固定于预冷腔中进行冷却工艺。

本发明提供的晶片固定装置，用于将晶片压迫固定于预冷腔中，一方面，在背面气体压力较高情况下晶片也不会脱落，从而允许向晶片背面通入更大气压的气体，有利于提高晶片冷却效率，另一方面，其去除了吸附晶片所用的直流回路，结构简单、故障率降低，并避免了ESC直流电压可能对晶片产生的损伤。

附图说明

图1示出现有技术中静电卡盘结构示意图；

图2A-2B示出本发明一实施例提供的晶片固定装置在固定环抬起和落下时的示意图；

图3示出本发明实施例中提供的固定环俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图2A、图2B所示，本发明一实施例提供的晶片固定装置，用于将晶片40固定于离子注入机的预冷腔中，其包括：绝缘层20，其为晶片固定装置的表面层；基体10，位于绝缘层20下方并支撑绝缘层20，基体10中设有一冷却液流道101，用于注入冷却液对晶片40进行冷却；气体流道30，其自底部贯通晶片固定装置，用于向晶片40背面与绝缘层20之间吹送气体；以及，固定环50，设于绝缘层20上方，用于对晶片40施加一向下压力以将晶片固定于该晶片固定装置上；驱动装置60，用于带动固定环50向下运动以将晶片压迫于该晶片固定装置上，以及带动固定环50向上运动以供取下或安装晶片。

图2A示出固定环50处于抬起状态下时晶片固定装置的结构示意图，此时可取下晶片、或安装一枚新的晶片，图2B示出固定环50处于落下状态下时晶片固定装置的结构示意图，此时晶片被压迫于晶片固定装置上。

具体地，如图3所示，固定环50包括一环体501和多个凸部502，环体501内径略大于晶片40半径，凸部502自环体501内侧向其中心凸起，在驱动装置60带动固定环50向下运动时，凸部502与晶片40边缘直接接触，并将晶片40压迫于该晶片固定装置上。

其中，凸部502为多个，例如为4个或6个，均匀分布于环体501上，从而可对晶片40施加均匀的压力，防止一侧的压力大、另一侧的压力小而造成晶片破损。

进一步改进地，驱动装置60还包括一压力调节单元，其可调节通过固定环50施加于晶片40上的压力。在通向晶片40背面的气体气压发生变化时，压力调节单元相应地调节固定环50施加于晶片40上的压力，使两者均衡，避免给晶片40带来机械损伤。

在利用固定环50将晶片40压迫于晶片固定装置之上时，驱动装置60负责固定环50的升降及对压紧力度的控制。

对晶片40进行降温的具体过程依次包括：固定环50升起、晶片40装入、固定环50降下压迫固定晶片40、向晶片40背面吹扫气体、经过设定的冷却时间后背面气体关闭、固定环50升起、取出晶片40。

在另一种改进实施方式中，固定环50整体由弹性材料制成，从而在压迫晶片40于晶片固定装置上时，可避免给晶片带来损伤。

该实施例提供的晶片固定装置，一方面，在背面气体压力较高情况下晶片也不会脱落，从而允许向晶片背面通入更大气压的气体，有利于提高晶片冷却效率，另一方面，其去除了吸附晶片所用的直流回路，结构简单、故障率降低，并避免了ESC直流电压可能对晶片产生的损伤。

可以理解，固定环50上的凸部设置为其他的结构，只要可将晶片40均匀地压迫于晶片固定装置之上，在晶片40可承受的压力范围之内，并使晶片40承受的压力尽量均匀，凸部可具有不同形式的变形设计，固定环也可以采用多种变形设计，例如采用无凸部的结构，均应落入本发明的保护范围。

本发明第二实施提供一种离子注入机，其包括公知的离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统、靶室组成以及预冷腔，其中，预冷腔中设有本发明上述实施例中提供的晶片固定装置，用于将晶片固定于预冷腔中进行冷却工艺。

该离子注入机可以更高效地对晶片降温，且结构获得简化、不易发生故障，适合在行业内推广应用。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种晶片固定装置，用于将晶片固定于离子注入机的预冷腔中，包括：

绝缘层，其为所述固定装置表面层；

基体，位于所述绝缘层下方并支撑所述绝缘层，所述基体中设有至少一冷却液流道，用于注入冷却液对所述晶片进行冷却；

固定环，设于所述绝缘层上方，用于对所述晶片施加一向下压力以将所述晶片固定于所述固定装置上；

驱动装置，用于带动所述固定环向下运动以将所述晶片压迫于所述固定装置上，以及带动所述固定环向上运动以供取下或安装所述晶片。

2.如权利要求2所述的晶片固定装置，其特征在于，所述固定环包括一环体和至少一凸部，所述环体内径略大于所述晶片半径，所述凸部自所述环体内侧向其中心凸起，用于将所述晶片压迫于所述固定装置上。

3.如权利要求3所述的晶片固定装置，其特征在于，所述凸部为多个，均匀分布于所述环体上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的晶片固定装置，其特征在于，所述晶片固定装置上还设有一气体流道，其自底部贯通所述固定装置，用于向所述晶片背面与绝缘层之间吹送气体。

5.如权利要求4所述的晶片固定装置，其特征在于，所述驱动装置还包括一压力调节单元，用于调节所述固定环施加于所述晶片的压力。

6.如权利要求4所述的晶片固定装置，其特征在于，所述固定环由弹性材料制成。

7.一种离子注入机，包括预冷腔，所述预冷腔中设有如权利要求1至3中任一项所述的晶片固定装置，用于将晶片固定于所述预冷腔中进行冷却工艺。