CN103668101A

CN103668101A - 沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置

Info

Publication number: CN103668101A
Application number: CN201210354063.8A
Authority: CN
Inventors: 吉金林; 乐天贵; 陆雁华
Original assignee: Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: CN103668101B

Abstract

本发明提供一种沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置，属于薄膜沉积技术领域。该晶圆固定装置，其包括：定位环、压片环和用于压片环弹性地固定在所述定位环上弹性固定部件；其中，在所述压片环的相向于所述晶圆的表面上设置有多个压片点，所述压片点作用于所述晶圆的上表面以使其相对沉积成膜装置的内腔的工作台固定。使用该晶圆固定装置可以降低碎片风险并减少“粘片”现象。

Description

沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置

技术领域

本发明属于薄膜沉积技术领域，涉及沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置。

背景技术

在半导体制造技术领域，广泛使用各种沉积成膜技术在晶圆（Wafer）构图形成各种薄膜层，以制造形成包含复杂电路的芯片。其中，薄膜沉积过程中必然需要使用沉积成膜装置，例如，PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）成膜装置、CVD（Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积）成膜装置。在成膜（即薄膜形成）的过程中，通常需要将晶圆固定定位在诸如加热器（Heater）的工作台之上进行薄膜沉积，因此，在沉积成膜装置中，通常使用晶圆固定装置。

图1所示为现有技术的晶圆固定装置的结构示意图。晶圆固定装置10可以置于沉积成膜装置（例如磁控溅射成膜装置）的内部腔体中，其包括定位环13和压片环11，定位环13中间设置有直径大于晶圆900的直径的内圆孔，定位环13可以固定在加热器（图中未示出）上，晶圆900被限位地定位在该圆孔中，并且，进一步，通过压片环11作用于晶圆900的上表面，可以使晶圆900固定定位在加热器上，从而实施薄膜沉积工艺过程以在晶圆900的表面成膜。压片环11上同样设置有内圆孔，其直径可以基本等于或稍微大于晶圆900的直径，压片环11的内圆孔内边沿可以设置向内凸出设置的凸块111，凸块111作用在晶圆900的上表面的边沿，从而晶圆固定装置10将其固定定位。在成膜后需要开腔取出晶圆900时，可以通过沉积成膜装置中的顶杆（图中未示出）作用在压片环11的顶杆孔113上将其顶起离开晶圆900；在需要固定晶圆900时，顶杆带着压片环11朝向晶圆900运动以将凸块111作用在晶圆900的上表面边沿。并且，定位环13上还设置有若干陶瓷定位柱131，在固定定位晶圆900时，陶瓷定位柱131可以使压片环11相对定位环13定位准确，陶瓷定位柱131可以嵌入压片环11的下表面的槽（如图1中虚线所示意）中。

但是，图1所示的晶圆固定装置所固定的晶圆900用来沉积较厚的薄膜时（例如铝金属膜，其厚度通常达到1微米以上），晶圆900的表面、凸块111和压片环11上均形成了连续的较厚薄膜，其连接了凸块111和晶圆900，在顶起压片环11的时候，凸块111与晶圆900之间的薄膜不易断裂，因此，而产生“粘片”现象（也即晶圆粘附压片环）。这是沉积成膜过程中需要尽量避免的。

为避免“粘片”现象发生，通常采用增加维护沉积成膜装置的频率来实现，例如，经常开腔更新晶圆固定装置；或者采用多腔沉积成膜的方法来形成较厚的薄膜，例如，延迟晶圆成膜后的间隔冷却时间，避免粘片现象发生。这些方法必然会增加维护成本，降低沉积成膜装置的成膜效率。

中国专利申请号为CN201010161505.8、名称为“用于在沉积成膜中固定成膜基底的压块、沉积成膜方法”的中国专利中也提出解决“粘片”现象的装置和方法。

另外，图1所示的晶圆固定装置由于采用凸块111来刚性地作用在晶圆上，因此，在顶杆向下运动固定定位晶圆900的过程中，也容易导致晶圆900碎裂；并且，陶瓷定位柱131也可能异常滑落而砸碎晶圆900。因此，使用图1所示的晶圆固定装置10进行沉积成膜时也容易导致晶圆碎片风险提高。

有鉴于此，有必要提出一种新型的晶圆固定装置。

发明内容

本发明的目的之一在于，避免“粘片”现象。

本发明的又一目的在于，减小沉积成膜过程的碎片风险。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供一种沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置，其包括：

定位环，

压片环，和

用于压片环弹性地固定在所述定位环上弹性固定部件；

其中，在所述压片环的相向于所述晶圆的表面上设置有多个压片点，所述压片点作用于所述晶圆的上表面以使其相对沉积成膜装置的内腔的工作台固定。

按照本发明一实施例的晶圆固定装置，其中，所述定位环的内圆孔的直径大于所述晶圆的直径，所述压片环的外径小于所述定位环的内圆孔的直径，所述压片环对应于所述定位环的内圆孔弹性地固定。

进一步，所述压片环随所述定位环相对所述工作台可操作地上下运动。

进一步，所述定位环上设置有顶杆孔，通过顶杆作用于所述顶杆孔上，使所述晶圆固定装置相对于所述工作台可操作地上下运动。

按照本发明又一实施例的晶圆固定装置，其中，所述压片环相对所述定位环在上下左右方向上均具有一定偏移量。

在之前所述任一实施例的晶圆固定装置中，优选地，所述弹性固定部件可以为弹簧夹。

在之前所述任一实施例的晶圆固定装置中，优选地，所述压片点可以为半圆球形。

在之前所述任一实施例的晶圆固定装置中，优选地，所述压片点作用于所述晶圆的上表面的边沿部分。

在之前所述任一实施例的晶圆固定装置中，优选地，所述沉积成膜装置可以为磁控溅射装置。

在之前所述任一实施例的晶圆固定装置中，优选地，所述晶圆固定装置在沉积形成铝金属薄膜过程中被使用。

本发明的技术效果是，弹性固定部件的设置使压片环相对定位环弹性固定，从而使压片环与被其按压固定晶圆之间为相对的弹性接触，压片环可以相对晶圆作上下左右方向的微调，不容易发生碎片现象，并且，定位固定的稳定性好。同时，压片点的设置也不易导致压片点与晶圆之间被沉积的薄膜连接在一起，避免了“粘片”现象，因此，尤其适用于铝金属薄膜等较厚的沉积成膜过程中。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是现有技术的晶圆固定装置的结构示意图。

图2是按照本发明一实施例的晶圆固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

下面的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。描述中使用的方向性术语（例如“上”、“下”、“左”和“右”等）以及类似术语描述的各种实施方式的部件表示附图中示出的方向或者能被本领域技术人员理解的方向。这些方向性术语用于相对的描述和澄清，而不是要将任何实施例的定向限定到具体的方向或定向。

图2所示为按照本发明一实施例的晶圆固定装置的结构示意图。在该实施例中，晶圆固定装置20应用于沉积成膜装置中，例如，其置于磁控溅射装置的内腔中，沉积成膜装置的具体类型不受本发明实施例限制，例如，其还可以为CVD装置。晶圆固定装置20可以在沉积薄膜时将其固定定位在沉积成膜装置的内腔中的工作台（图中未示出）上，工作台具体地也可以为加热器，加热器承载晶圆时，其可以加热晶圆，使其满足沉积工艺参数要求，有利于薄膜沉积。

晶圆固定装置20包括定位环23、若干弹性固定部件22和压片环21。在该实施例中，定位环23的内圆孔232的直径大于晶圆的直径，晶圆（图中虚线圆所示）可以定位置于内圆孔232中；压片环21的外径小于定位环23的内圆孔232的孔径；弹性固定部件22可以为弹簧夹；如图2所示，四个弹簧夹安装于定位环23的内圆孔232的边沿，其另一端固定压片环21的外沿212，从而使压片环21相对于定位环23弹性地固定。由于使用了类似弹簧夹的弹性固定装置22，该弹性地固定是不完全同于现有技术图1中的二者之间的刚性固定，在压片环21按压作用于晶圆表面时，压片环21在一定的弹性力限制下，是可以相对定位环23在上下左右方向上发生一定偏移，因此，定位环23相对工作台固定的情况下，压片环21在上下左右方向上均具有一定的偏移量，这将大大有利于减小晶圆的碎片风险。

压片环21用于相向于晶圆按压地作用于晶圆的上表面，使其被按置地固定在工作台上，因此，在压片环21的下表面上，即相向于晶圆的表面上，设置有多个压片点211，压片点211的具体数量不是限制性的，其可以设置在压片环21的内孔边沿或内孔边沿附近，从而使压片点211作用于晶圆的上表面的边沿部分。压片环21的内圆孔使该晶圆固定装置20整体不影响晶圆的薄膜沉积。

具体地，压片点211可以为半圆球形，例如，直径约为1mm的半圆球形，其作用于晶圆的面积小，形成点状接触，压片点211可以不限于为如图2所示的9个。并且，在成膜过程中，即使在铝金属膜等厚膜沉积过程中，厚的薄膜基本不会连续地形成在压片点211和其作用的晶圆之间，即使在压片环21被拉起分离，也不会出现“粘片”现象。

晶圆固定装置20整体是可以相对于沉积成膜装置的工作台上下运动的，在该实施例中，通过顶杆作用于该晶圆固定装置20来上下运动，具体地，在定位环23上对应于顶杆设置有若干顶杆孔231，顶杆作用于顶杆孔231，从而使压片环21随定位环23相对工作台可操作地上下运动。

在晶圆需要固定在工作台（例如加热器）上进行薄膜沉积时，首先晶圆固定装置20通过顶杆被顶起，晶圆（图2中虚线圆所示）置于预定位置；然后，晶圆固定装置20向下运动，定位环23首先定位固定在工作台上，晶圆置于该定位环23的中间，压片环21的压片点211也按压作用于晶圆的上表面的边沿，由于弹性固定部件可以提供一定的弹性缓冲余量，因此，压片环21与晶圆之间的固定也是弹性固定，避免了压片点211对晶圆的机械刚性硬接触，压片环21可以相对晶圆作上下左右方向的微调，因此，不容易发生碎片现象，并且有利于修正定位，多个压片点的设置也保证了定位固定的稳定性。进一步，该晶圆固定装置20相对晶圆固定装置10减少使用了陶瓷定位柱，也进一步有利于减小碎片风险。

在薄膜沉积完成后需要取出晶圆时，晶圆固定装置20可以整体地被顶杆向上顶起，此时，由于压片点211置于压片环21的下表面上，并且二者之间的作用面积小，因此，即使是较厚的金属薄膜沉积，也不易导致压片点211与晶圆之间被沉积的薄膜连接在一起，从而可以避免晶圆随压片环21一起抬起，也即避免了“粘片”现象发生。

因此，本发明实施例的晶圆固定装置20尤其适用于厚膜（例如，厚度大于3.0微米）沉积成膜过程，例如，铝金属薄膜的沉积成膜。

以上例子主要说明了本发明的晶圆固定装置。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种沉积成膜装置中所使用的晶圆固定装置，其特在于，包括：

定位环，

压片环，和

用于压片环弹性地固定在所述定位环上的弹性固定部件；

2. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述定位环的内圆孔的直径大于所述晶圆的直径，所述压片环的外径小于所述定位环的内圆孔的直径，所述压片环对应于所述定位环的内圆孔弹性地固定。

3. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述压片环随所述定位环相对所述工作台可操作地上下运动。

4. 如权利要求3所述的晶圆固定装置，其特在于，所述定位环上设置有顶杆孔，通过顶杆作用于所述顶杆孔上，使所述晶圆固定装置相对于所述工作台可操作地上下运动。

5. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述压片环相对所述定位环在上下左右方向上均具有一定偏移量。

6. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述弹性固定部件为弹簧夹。

7. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述压片点为半圆球形。

8. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述压片点作用于所述晶圆的上表面的边沿部分。

9. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述沉积成膜装置为磁控溅射装置。

10. 如权利要求1所述的晶圆固定装置，其特在于，所述晶圆固定装置在沉积形成铝金属薄膜过程中被使用。