CN105702610A - 晶片承载装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶片承载装置，包括承载基体和温度监测单元，其中，承载基体具有用于承载晶片的承载面，且在该承载面上设置有背吹进气口，用于向在承载面与晶片下表面之间形成的背吹空间输送背吹气体；并且，在该背吹进气口内的顶部还设置有用于起到分流和匀流作用的绝缘部件；温度监测单元包括温度传感器，该温度传感器设置在背吹进气口内，用以检测晶片的实时温度，并将该实时温度发送出去。本发明提供的晶片承载装置，其可以实时监测晶片在背吹进气口处的温度是否出现异常状态，从而可以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

Description

晶片承载装置

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种晶片承载装置。

背景技术

目前，静电卡盘(ElectroStaticChuck，ESC)已被广泛的应用于集成电路(IC)制造工艺过程中，例如等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等工艺，其采用静电引力的方式将晶片(Wafer)固定在反应腔室内，以避免晶片在工艺过程中出现移动或错位，且为晶片提供偏压以及控制晶片表面的温度。

图1为现有的半导体加工设备的结构示意图。如图1所示，该半导体加工设备为PVD设备，且包括反应腔室10，在其顶部设置有靶材15，靶材15与直流电源16电连接；并且，在该反应腔室10内设置有静电卡盘11。其中，在该静电卡盘11内设置有沿其厚度方向贯穿的背吹进气口12，并在该背吹进气口12的下端串接有背吹气体输送管13，背吹气体(例如氦气)依次通过背吹气体输送管13和背吹进气口12到达在晶片14下表面与静电卡盘11上表面之间形成的背吹空间内，用以增加静电卡盘11与晶片14之间的热量交换，从而对晶片14的温度进行有效地调节，同时保证晶片14的温度均匀性和一致性。针对某些工艺的需求，例如填孔工艺，通常需要晶片上施加一个负偏压来吸引等离子体，以提高薄膜的台阶覆盖率。然而，在进行这些工艺过程中，可能会出现以下现象，即：一定的RF能量会馈入到晶片14的下表面与静电卡盘11的上表面之间，此时在静电卡盘11上表面上的背吹进气口12处满足空心阴极放电的条件，产生打火现象(Arcing)，致使在晶片14下表面产生发黑的圆圈，影响工艺的正常进行，而且在产生打火现象的状况下长时间工艺甚至会损坏静电卡盘11。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶片承载装置，其可以实时监测晶片在背吹进气口的温度是否出现异常状态，从而可以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

为实现本发明的目的而提供一种晶片承载装置，包括承载基体，所述承载基体具有用于承载晶片的承载面，且在该承载面上设置有背吹进气口，用于向在所述承载面与所述晶片下表面之间形成的背吹空间输送背吹气体；在所述背吹进气口内还设置有用于起到分流和匀流作用的绝缘部件，并且，所述晶片承载装置还包括温度监测单元，所述温度监测单元包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述背吹进气口内，用以检测所述晶片的实时温度，并将该实时温度发送出去。

优选的，所述温度传感器包括接触式温度传感器，所述接触式温度传感器的检测端面高于所述绝缘部件的上表面，用以与所述晶片的下表面相接触。

优选的，所述接触式温度传感器的检测端面与所述绝缘部件的上表面之间的高度差的取值范围在0.2～0.5mm。

优选的，所述温度监测单元还包括控制单元和提示单元，其中，所述控制单元用于接收由所述温度传感器发送而来的实时温度，判断该实时温度是否超过预设的安全阈值，并根据判断结果向所述提示单元发送控制信号；所述提示单元根据所述控制信号进行相应的提示。

优选的，所述绝缘部件包括互为同心环、且相互间隔的至少两个环体，每相邻的两个环体为一组环体组，在所有的环体组中，其中至少一组环体组中的两个环体之间连接有多个隔离件，所述多个隔离件沿所述环体的周向均匀分布，用以将相邻两个环体之间的环形空间等分成多个子空间；其中，最外侧的所述环体固定在所述背吹进气口的内壁上；所述温度传感器位于最内侧的所述环体内，且与该环体固定连接。

优选的，所述温度传感器的外周壁与最内侧的所述环体的内周壁相配合。

优选的，所述绝缘部件为具有中心孔的柱状体，所述柱状体固定在所述背吹进气口的内壁上；并且，在所述柱状体内，且环绕在所述中心孔的外围均匀分布有多个通气孔，每个通气孔分别与所述背吹进气口和所述背吹空间相连通；所述温度传感器位于所述中心孔内。

优选的，所述温度传感器的外周壁与所述中心孔的孔壁相配合。

优选的，所述通气孔的直径的取值范围在2～3mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的晶片承载装置，其通过在背吹进气口内设置温度传感器，可以在保证不影响工艺过程和结果的前提下，在线检测晶片的实时温度，并将该实时温度发送出去，从而可以及时获知晶片在该背吹进气口处的温度是否出现异常状态，进而可以及时地进行相应的处理，以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

附图说明

图1为现有的半导体加工设备的结构示意图；

图2A为本发明实施例提供的晶片承载装置的剖视图；

图2B为图2A中I区域的放大图；

图2C为本实施例所采用的一种绝缘部件的俯视图；

图3A为本实施例所采用的另一种绝缘部件的俯视图；以及

图3B为图3A中绝缘部件的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的晶片承载装置进行详细描述。

图2A为本发明实施例提供的晶片承载装置的剖视图。请参阅图2A，晶片承载装置包括承载基体21，该承载基体21具有用于承载晶片26的承载面211，当晶片26置于该承载面211上时，在晶片26的下表面与承载面211的上表面之间具有竖直间隙，该竖直间隙可通过密封圈密封形成背吹空间212。同时，在该承载面211上设置有背吹进气口22，该背吹进气口22贯穿承载基体21的厚度，用以向背吹空间212输送背吹气体，用以增加承载基体21与晶片26之间的热量交换，从而对晶片26的温度进行有效地调节，同时保证晶片26的温度均匀性和一致性。

此外，在背吹进气口22内的顶部还设置有绝缘部件23，用于起到分流和匀流作用，从而可以减小发生打火现象的概率。该绝缘部件23的结构具体为：图2B为图2A中I区域的放大图。图2C为本实施例所采用的一种绝缘部件的俯视图。请一并参阅图2B和图2C，在本实施例中，绝缘部件23包括互为同心环、且相互间隔的两个环体(231，232)，在两个环体(231，232)之间形成分别与背吹进气口22和背吹空间212相连通的环形空间；并且，在两个环体(231，232)之间还连接有四个隔离件233，四个隔离件233沿环体的周向均匀分布，用以将上述环形空间等分成四个子空间234；其中，外侧的环体231固定在背吹进气口22的内壁上；在内侧的环体232内还设置有温度传感器24，该温度传感器24与该环体232固定连接。

由于上述温度传感器24位于背吹进气口22内，其可以检测晶片的实时温度，并将该实时温度发送出去，从而可以及时获知晶片在该背吹进气口22处的温度是否出现异常状态，进而可以及时地进行相应的处理，以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

在本实施例中，温度传感器24为接触式温度传感器，例如贴片式热电偶。如图2B所示，该接触式温度传感器的检测端面242高于绝缘部件23的上表面，用以保证在将晶片26放置于承载面211上时，检测端面242能够与晶片26的下表面相接触，从而可以实时地、直接地检测晶片26在背吹进气口22处的温度，而不会影响工艺的正常进行。此外，上述接触式温度传感器的连线241通过背吹进气口22延伸至承载基体21的外部，并与相应的终端连接。优选的，接触式温度传感器的检测端面242与绝缘部件23的上表面之间的高度差的取值范围在0.2～0.5mm。

当然，在实际应用中，温度传感器还可以采用非接触式温度传感器，在这种情况下，该非接触式温度传感器无需与晶片的下表面相接触，而仅需朝向晶片的下表面发射和接收光信号，即可实现对晶片在背吹进气口处的温度进行检测。同样的，非接触式温度传感器的连线也通过背吹进气口延伸至承载基体的外部。

优选的，温度监测单元还包括控制单元和提示单元，其中，上述温度传感器可以将检测获得的实时温度发送至控制单元；该控制单元用于接收来自温度传感器的实时温度，并判断该实时温度是否超过预设的安全阈值，并根据判断结果向提示单元发送控制信号；提示单元根据该控制信号进行相应的提示，即，借助提示单元，将判断结果提示给操作人员。这里，可以采用多种方式实现上述提示操作，例如，利用图像、声音、振动以及闪光等方式中的一种或几种方式的组合均可，操作人员可以根据该提示及时获知该背吹进气口处的温度是否出现异常状态，进而可以及时地进行相应的处理，以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

优选的，温度传感器24的外周壁与内侧的环体232的内周壁相配合，以避免背吹气体进入温度传感器24与环体232之间，干扰温度传感器24的温度检测。当然，在实际应用中，温度传感器24的外周壁与内侧的环体232的内周壁之间也可以是间隙配合，只要自二者之间的间隙流过的背吹气体不会影响温度传感器的检测精度即可。

需要说明的是，在本实施例中，环体的数量为两个，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，环体的数量还可以为三个或四个以上，多个环体互为同心环、且相互间隔；并且，每相邻的两个环体为一组环体组，在所有的环体组中，其中至少一组环体组中的两个环体之间连接有多个隔离件，多个隔离件沿环体的周向均匀分布，用以将相邻两个环体之间的环形空间等分成多个子空间。此外，隔离件的数量可以根据具体情况设置为两个、三个或者四个以上。

作为上述实施例的一个变型实施例，图3A为本实施例所采用的另一种绝缘部件的俯视图。图3B为图3A中绝缘部件的剖视图。请一并参阅图3A和图3B，绝缘部件25为柱状体，其固定在背吹进气口22的内壁上，且具有中心孔251；并且，在该柱状体内，且环绕在该中心孔251的外围均匀分布有多个通气孔252，每个通气孔252分别与背吹进气口22和背吹空间212相连通，这同样可以实现起到分流和匀流作用。优选的，通气孔252的直径的取值范围在2～3mm。在实际应用中，绝缘部件还可以采用其他任意结构，只要其可以实现分流和匀流的功能即可。

优选的，如图3B所示，温度传感器24的外周壁与中心孔251的孔壁相配合，以避免背吹气体进入温度传感器24与绝缘部件25之间，干扰温度传感器24的温度检测。

综上所述，本发明实施例提供的晶片承载装置，其通过在背吹进气口处设置温度传感器，可以在保证不影响工艺过程和结果的前提下，在线检测该背吹进气口处的实时温度，并将该实时温度发送出去，从而可以及时获知该背吹进气口处的温度是否出现异常状态，进而可以及时地进行相应的处理，以避免晶片承载装置被损坏，保证工艺顺利进行。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种晶片承载装置，包括承载基体，所述承载基体具有用于承载晶片的承载面，且在该承载面上设置有背吹进气口，用于向在所述承载面与所述晶片下表面之间形成的背吹空间输送背吹气体；其特征在于，在所述背吹进气口内还设置有用于起到分流和匀流作用的绝缘部件，并且，所述晶片承载装置还包括温度监测单元，

所述温度监测单元包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述背吹进气口内，用以检测所述晶片的实时温度，并将该实时温度发送出去。

2.根据权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，所述温度传感器包括接触式温度传感器，

所述接触式温度传感器的检测端面高于所述绝缘部件的上表面，用以与所述晶片的下表面相接触。

3.根据权利要求2所述的晶片承载装置，其特征在于，所述接触式温度传感器的检测端面与所述绝缘部件的上表面之间的高度差的取值范围在0.2～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的晶片承载装置，其特征在于，所述温度监测单元还包括控制单元和提示单元，其中，

所述控制单元用于接收由所述温度传感器发送而来的实时温度，判断该实时温度是否超过预设的安全阈值，并根据判断结果向所述提示单元发送控制信号；

所述提示单元根据所述控制信号进行相应的提示。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的晶片承载装置，其特征在于，所述绝缘部件包括互为同心环、且相互间隔的至少两个环体，每相邻的两个环体为一组环体组，在所有的环体组中，其中至少一组环体组中的两个环体之间连接有多个隔离件，所述多个隔离件沿所述环体的周向均匀分布，用以将相邻两个环体之间的环形空间等分成多个子空间；其中，

最外侧的所述环体固定在所述背吹进气口的内壁上；

所述温度传感器位于最内侧的所述环体内，且与该环体固定连接。

6.根据权利要求5所述的晶片承载装置，其特征在于，所述温度传感器的外周壁与最内侧的所述环体的内周壁相配合。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的晶片承载装置，其特征在于，所述绝缘部件为具有中心孔的柱状体，所述柱状体固定在所述背吹进气口的内壁上；并且，在所述柱状体内，且环绕在所述中心孔的外围均匀分布有多个通气孔，每个通气孔分别与所述背吹进气口和所述背吹空间相连通；

所述温度传感器位于所述中心孔内。

8.根据权利要求7所述的晶片承载装置，其特征在于，所述温度传感器的外周壁与所述中心孔的孔壁相配合。

9.根据权利要求7所述的晶片承载装置，其特征在于，所述通气孔的直径的取值范围在2～3mm。