CN107305853A - 反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反应腔室，包括基座、基座升降机构、机械压环和支撑件，其中，基座用于承载晶片。基座升降机构用于驱动基座上升至工艺位置或者下降至装卸位置。机械压环用于在基座位于工艺位置时将晶片固定在基座上。支撑件用于在基座离开工艺位置时支撑机械压环。机械压环包括由上而下依次设置的遮挡环、压环和定位环，压环用于在基座位于工艺位置时，压住晶片上表面的边缘区域。定位环与支撑件相互配合，以使二者的位置相对固定。遮挡环用于遮挡压环和定位环暴露在反应腔室中的表面。本发明提供的反应腔室，其不仅可以避免机械压环的温度过高，还可以降低机械压环与基座之间的位置偏差，从而可以使晶片受力均匀，降低了碎片或卡滞的风险。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种反应腔室。
背景技术
预清洗技术已被广泛地应用在半导体制备工艺中，特别是对于集成电路、硅穿孔等制造工艺。预清洗的目的是去除晶圆表面上的沾污和杂质，以有利于后续沉积工艺的有效进行，保证集成电路器件的整体性能。
常用的预清洗腔室通常采取电感耦合等离子体(ICP)加工设备，其基本原理是利用射频电源产生的高压交变电场，将工艺气体(例如氩气、氦气、氢气和氧气等)激发形成等离子体，该等离子体中具有高反应活性或高能量的离子，这些离子通过化学反应或物理轰击作用，对工件表面进行杂质的去除。
现有的一种预清洗腔室包括基座、基座升降机构、机械压环和压环支撑柱，其中，基座用于承载晶片；基座升降机构用于驱动基座上升至工艺位置进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放片操作。机械压环用于在基座位于工艺位置时利用自身重力将晶片固定在基座上。压环支撑柱包括至少三个，且环绕在基座的周围用于在基座离开工艺位置时支撑机械压环。上述机械压环为单个环体，且具有多个压爪，均匀地压住晶片上表面的边缘区域。
但是，在实际应用中，由于基座与机械压环之间会存在安装偏差，导致当压环被基座顶起之后很难均匀地压住晶片，一旦晶片受力不均，往往会出现碎片或卡滞情况。而且，由于在工艺过程中机械压环因受到离子持续轰击而快速升温，高温的机械压环也会对晶片造成损伤。
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，提出了一种反应腔室，其不仅可以避免机械压环的温度过高，还可以降低机械压环与基座之间的位置偏差，从而可以使晶片受力均匀，降低了碎片或卡滞的风险。
为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括基座、基座升降机构、机械压环和支撑件，其中，所述基座用于承载晶片；所述基座升降机构用于驱动所述基座上升至工艺位置或者下降至装卸位置；所述机械压环用于在所述基座位于所述工艺位置时将所述晶片固定在所述基座上；所述支撑件用于在所述基座离开所述工艺位置时支撑所述机械压环；所述机械压环包括由上而下依次设置的遮挡环、压环和定位环，其中，所述压环用于在所述基座位于所述工艺位置时，压住所述晶片上表面的边缘区域；所述定位环与所述支撑件相互配合，以使二者的位置相对固定；所述遮挡环用于遮挡所述压环和所述定位环暴露在所述反应腔室中的表面。
优选的，所述定位环采用金属材料制作，用以作为所述压环的配重，增大所述压环的重量。
优选的，所述金属材料包括不锈钢。
优选的，所述压环采用金属材料制作。
优选的，在所述压环暴露在所述反应腔室中的表面喷涂有绝缘材料；或者，在所述压环暴露在所述反应腔室中的表面进行阳极氧化处理。
优选的，所述遮挡环采用绝缘材料制作；或者，所述遮挡环采用金属材料制作，且在所述遮挡环的外表面喷涂绝缘材料或者进行阳极氧化处理。
优选的，所述压环与所述定位环利用螺钉固定连接。
优选的，所述支撑件包括至少三个支撑柱，且环绕设置在所述基座的周围；在所述定位环的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有定位孔，所述定位孔在所述基座离开所述工艺位置时，与所述支撑柱相配合。
优选的，所述反应腔室还包括衬环，用于保护所述反应腔室的内壁不被等离子体刻蚀；所述衬环的下端具有环形支撑部，所述环形支撑部用作所述支撑件；在所述定位环的底部，且与所述环形支撑部相对应的位置处设置有环形凹槽，所述环形凹槽在所述基座离开所述工艺位置时，与所述环形支撑部相配合。
优选的，所述反应腔室用于预清洗腔室、物理气相沉积腔室或者等离子体刻蚀腔室。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的反应腔室，其通过采用组合式机械压环，即：由上而下依次设置的遮挡环、压环和定位环，可以具有如下优势：
其一，借助定位环与支撑件相互配合，以使二者的位置相对固定，可以使压环与基座的位置相对固定，从而在经过第一次的位置调试(首先调试压环与基座的相对位置，再使压环与定位环固定连接)之后，后续无需再对压环的位置进行调试，即可实现压环和基座的对中，从而可以降低机械压环与基座之间的位置偏差，使晶片受力均匀，降低了碎片或卡滞的风险。
其二，借助遮挡环遮挡压环和定位环暴露在反应腔室中的表面，不仅可以防止压环和定位环暴露在反应腔室中的表面被溅射而污染晶片，而且可以防止晶片上溅射出的物质污染压环和定位环，从而可以减少压环和定位环的更换频率和安装调试的次数。此外，遮挡环还可以起到隔热的作用，避免压环的温度过高对晶片造成损伤。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的反应腔室的剖视图；
图2为图1中I区域的放大图；以及
图3为本发明第二实施例提供的反应腔室的剖视图。
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反应腔室进行详细描述。
图1为本发明第一实施例提供的反应腔室的剖视图。图2为图1中I区域的放大图。请一并参阅图1和图2，反应腔室1包括基座2、基座升降机构3、机械压环5和支撑件4，其中，基座2用于承载晶片6。基座升降机构3用于驱动基座4上升至工艺位置E进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放片操作。机械压环5用于在基座2位于工艺位置E时将晶片6固定在基座2上。支撑件4用于在基座2离开工艺位置时支撑机械压环5。进一步说，当基座4上升至工艺位置E的过程中，基座4顶起机械压环5，使之离开支撑件4，从而机械压环5利用自身重力压住晶片6上表面的边缘区域，进而实现对晶片6的固定。当基座4离开工艺位置E，即朝向装卸位置下降时，机械压环5下落至支撑件4上。
本实施例提供的机械压环5采用组合式结构，具体包括由上而下依次设置的遮挡环51、压环52和定位环53，其中，压环52用于在基座2位于工艺位置E时，压住晶片6上表面的边缘区域，以起到固定晶片6的作用。压环52的具体结构可以为一个环体，且在该环体的内侧设置有多个压爪，多个压爪均匀地压住晶片6上表面的边缘区域。或者，也可以省去压爪，利用环体的下表面靠近其内边沿的部分压住晶片6上表面的边缘区域。
定位环53与支撑件4相互配合，以使二者的位置相对固定，即，当定位环53安装在支撑件4上时，定位环53的位置即固定不变。在本实施例中，支撑件4包括至少三个支撑柱，且环绕设置在基座2的周围。在此基础上，在定位环53的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有定位孔531，如图2所示，该定位孔531在基座2离开工艺位置E时，与支撑柱相配合，从而限定了定位环53的位置。这样，在安装压环52，并对其位置进行第一次调试时，可以先将压环52放置在定位环53上，但不将压环52与定位环53固定连接，而是使基座2上升至工艺位置，然后调试压环52与基座2的相对位置，使压环52均匀地压住晶片6上表面的边缘区域。然后，基座2复位，最后将压环52与定位环53固定连接，从而完成对压环52的位置调试。由于定位环53相对于支撑件4的位置固定不变，因此，后续无需再对压环52的位置进行调试，即可实现压环52和基座2的对中，从而可以降低机械压环5与基座2之间的位置偏差，使晶片6受力均匀，降低了碎片或卡滞的风险。
在实际应用中，压环52与定位环53可以利用螺钉固定连接。
优选的，定位环53采用诸如不锈钢等的金属材料制作，用以作为压环52的配重，增大压环52的重量，从而可以提高机械压环5的压紧效果。
遮挡环51用于遮挡压环52和定位环53暴露在反应腔室1中的表面。这不仅可以防止压环52和定位环53暴露在反应腔室1中的表面被溅射而污染晶片6，而且可以防止晶片6上溅射出的物质污染压环52和定位环53，从而可以减少压环52和定位环53的更换频率和安装调试的次数。此外，遮挡环51还可以起到隔热的作用，避免压环52的温度过高对晶片6造成损伤。
遮挡环51可以采用诸如石英或陶瓷等的绝缘材料制作；或者，也可以采用金属材料制作，且在遮挡环51的外表面喷涂陶瓷等的绝缘材料或者进行阳极氧化处理形成绝缘的氧化层。
优选的，由于受到遮挡环51的保护，压环52可以采用金属材料制作，从而可以提高压环52的机械强度，进而可以避免压环52碎裂。进一步优选的，在压环52暴露在反应腔室1中的表面喷涂有绝缘材料；或者，在压环52暴露在反应腔室1中的表面进行阳极氧化处理，以防止自压环52溅射出的金属污染晶片6。
图3为本发明第二实施例提供的反应腔室的剖视图。请参阅图3，本实施例提供的反应腔室与上述第一实施例相比，其区别仅在于：支撑件的结构不同。
具体地，反应腔室1还包括衬环，用于保护反应腔室1的内壁不被等离子体刻蚀。该衬环由相互嵌套的上衬环7和下衬环8组成，且上衬环7位于下衬环8的内侧。其中，下衬环8的下端具有环形支撑部81，该环形支撑部81用作支撑件，在基座2离开工艺位置E时支撑机械压环5。环形支撑部81的具体结构如图3所示，其自下衬环8的下端向其内侧弯曲形成“倒钩状”。在此基础上，在定位环53的底部，且与环形支撑部81相对应的位置处设置有环形凹槽，该环形凹槽在基座2离开工艺位置E时，与环形支撑部81相配合，这同样可以限定定位环53的位置。
需要说明的是，在实际应用中，反应腔室可以用于预清洗腔室进行工艺，或者用于物理气相沉积腔室进行沉积或溅射工艺，或者用于等离子体刻蚀腔室进行刻蚀工艺。
综上所述，本发明提供的反应腔室，其通过采用组合式机械压环，不仅可以避免机械压环的温度过高，还可以降低机械压环与基座之间的位置偏差，从而可以使晶片受力均匀，降低了碎片或卡滞的风险。
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 (10)
1.一种反应腔室，包括基座、基座升降机构、机械压环和支撑件，其中，所述基座用于承载晶片；所述基座升降机构用于驱动所述基座上升至工艺位置或者下降至装卸位置；所述机械压环用于在所述基座位于所述工艺位置时将所述晶片固定在所述基座上；所述支撑件用于在所述基座离开所述工艺位置时支撑所述机械压环；其特征在于，所述机械压环包括由上而下依次设置的遮挡环、压环和定位环，其中，
所述压环用于在所述基座位于所述工艺位置时，压住所述晶片上表面的边缘区域；
所述定位环与所述支撑件相互配合，以使二者的位置相对固定；
所述遮挡环用于遮挡所述压环和所述定位环暴露在所述反应腔室中的表面。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述定位环采用金属材料制作，用以作为所述压环的配重，增大所述压环的重量。
3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述金属材料包括不锈钢。
4.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述压环采用金属材料制作。
5.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，在所述压环暴露在所述反应腔室中的表面喷涂有绝缘材料；或者，
在所述压环暴露在所述反应腔室中的表面进行阳极氧化处理。
6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述遮挡环采用绝缘材料制作；或者，
所述遮挡环采用金属材料制作，且在所述遮挡环的外表面喷涂绝缘材料或者进行阳极氧化处理。
7.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述压环与所述定位环利用螺钉固定连接。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑件包括至少三个支撑柱，且环绕设置在所述基座的周围；
在所述定位环的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有定位孔，所述定位孔在所述基座离开所述工艺位置时，与所述支撑柱相配合。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括衬环，用于保护所述反应腔室的内壁不被等离子体刻蚀；所述衬环的下端具有环形支撑部，所述环形支撑部用作所述支撑件；
在所述定位环的底部，且与所述环形支撑部相对应的位置处设置有环形凹槽，所述环形凹槽在所述基座离开所述工艺位置时，与所述环形支撑部相配合。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室用于预清洗腔室、物理气相沉积腔室或者等离子体刻蚀腔室。
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