CN108060406B - 遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法。该遮挡压盘组件包括：遮挡压盘以及移动部件，遮挡压盘面向基座的一侧包括边缘部；移动部件用于使遮挡压盘在第一位置和第二位置之间移动；其中，在第一位置时，边缘部与基座承载的待加工件的边缘区域接触，且遮挡压盘在基座的支撑面上的投影完全覆盖待加工件在基座的支撑面上的投影；在第二位置时，在垂直于基座的支撑面的方向上，遮挡压盘与基座的支撑面不重叠。从而可以使晶片表面全部沉积上薄膜，又可以通入背吹气体对晶片进行有效冷却，提高产能。

Description

遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在衬底表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜及分子束外延等。目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜，还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
物理气相沉积装置本身的性能直接影响所沉积的膜层的质量和产率等。随着对于各种器件膜层精度、质量以及产率的要求不断提高，对于物理气相沉积装置本身性能的改进有着持续的推动力。
发明内容
根据本公开的一个实施例提供一种遮挡压盘组件，包括：
遮挡压盘，所述遮挡压盘面向基座的一侧包括边缘部；以及
移动部件，用于使所述遮挡压盘在第一位置和第二位置之间移动；
其中，在所述第一位置时，所述边缘部可与所述基座承载的待加工件的边缘区域接触，且所述遮挡压盘在所述基座的支撑面上的投影完全覆盖所述待加工件在所述基座的支撑面上的投影；在所述第二位置时，在垂直于所述基座的支撑面的方向上，所述遮挡压盘与所述基座的支撑面不重叠。
在一些示例中，所述遮挡压盘与所述移动部件活动连接，使得所述遮挡压盘能沿垂直于所述基座的支撑面的方向相对所述移动部件移动。
在一些示例中，所述移动部件包括：
旋转轴；
旋转臂，与所述旋转轴相连，被配置为在所述旋转轴的驱动下围绕所述旋转轴旋转，所述遮挡压盘连接到所述旋转臂面向所述基座的一侧。
在一些示例中，所述旋转臂上设有竖直贯通的定位孔，所述遮挡盘背离所述基座的一侧依次设置有连接部和定位部，所述定位部与所述定位孔配合，使所述遮挡压盘可吊挂在所述旋转臂上。
在一些示例中，所述定位孔被配置为其内径从上到下逐渐减小，所述定位部的形状与所述定位孔的形状相配合，所述连接部的外径不大于所述定位孔的最小内径。
在一些示例中，所述定位孔为圆台形孔，所述定位部为与所述定位孔配合的圆台形，所述连接部为圆柱形。
在一些示例中，所述边缘部被配置为沿所述遮挡压盘的边缘周向分布的突出部，所述突出部朝向所述基座突出。
在一些示例中，所述突出部被配置为沿所述遮挡压盘的周向连续设置。
在一些示例中，所述突出部被配置为沿所述遮挡压盘的周向间断设置。
本公开的另一个实施例提供一种半导体加工装置，包括腔室，所述腔室包括所述基座和如上任一遮挡压盘组件；
所述基座内设有背吹管路，所述背吹管路被配置为通入背吹气体；
所述基座具有所述支撑面，所述支撑面被配置为支撑所述待加工件，所述基座被配置为可沿垂直于所述支撑面的方向移动。
在一些示例中，所述遮挡压盘在第二位置时，所述支撑面上的所述待加工件背离所述基座的整个表面暴露于所述腔室的工艺环境。
本公开的另一个实施例提供一种半导体加工方法，采用如上所述的半导体加工装置，包括工艺处理步骤和冷却步骤，其中，
所述工艺处理步骤包括：使所述遮挡压盘保持在所述第二位置，对所述待加工件的整个表面进行工艺处理；
所述冷却步骤包括：停止工艺处理，将所述遮挡压盘从所述第二位置移动到所述第一位置，对所述待加工件进行背吹冷却。
在一些示例中，所述冷却步骤中将所述遮挡压盘从所述第二位置移动到所述第一位置之后，进一步包括：控制所述基座的升降高度，当所述边缘部接触所述待加工件的边缘后，继续升高所述基座，使所述遮挡压盘相对所述移动部件向上移动。
在一些示例中，所述工艺处理包括物理气相沉积工艺。
对于本公开实施例的遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法，可以使晶片表面全部沉积上薄膜，又可以通入背吹气体对晶片进行有效冷却，提高产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为遮挡盘转入腔室的示意图；
图2为遮挡盘从腔室移出的示意图；
图3为一种物理气相沉积装置的截面示意图；
图4为一种基座(无背吹管路)的示意图；
图5为另一种物理气相沉积装置的截面示意图；
图6A为根据本公开一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图6B为根据本公开一实施例的遮挡压盘组件的定位部脱离旋转臂/定位孔的截面示意图；
图7A为根据本公开一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图7B为根据本公开一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图8A为根据本公开另一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图8B为根据本公开另一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图8C为根据本公开另一实施例的遮挡压盘组件的截面示意图；
图9A为根据本公开一实施例的半导体加工装置的截面示意图(基座位于薄膜沉积的工艺位置)；
图9B为根据本公开一实施例的半导体加工装置的基座(具有背吹管路)的示意图；
图10为根据本公开一实施例的半导体加工方法中基座下降到遮挡压盘以下且遮挡压盘位于基座正上方的半导体加工装置的截面示意图；以及
图11为根据本公开一实施例的半导体加工方法中定位部脱离旋转臂/定位孔的半导体加工装置的截面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
下面就根据本发明公开的一些实施例进行进一步详细的说明。在本发明公开的说明书中，基座的支撑面可指基座的远离腔室底壁一侧的平面。将支撑面定义为这样的平面，可更好地说明其他部件与该支撑面的位置关系。另外，在基座安装在半导体加工装置时，其可以被配置为在沿垂直于该支撑面的方向上运动。在垂直于支撑面的方向上，从基座的支撑面的相反侧到支撑面的方向称为向“上”的方向，从支撑面到基座的支撑面的相反侧的方向称为向“下”的方向。由此，利用“上”和“下”、或者“顶”和“底”修饰的各种位置关系有了清楚的含义。例如，上表面、下表面、上升、下降、顶壁和底壁。又例如，对于待加工件的两个表面来讲，其背离基座的表面称为“上表面”，其面对基座的表面称为“下表面”。另外，在沿平行于所述支撑面的方向上，从所述基座的边缘指向中心的方向称为向“内”的方向，从所述基座中心指向边缘的方向称为向“外”的方向。因此，利用“内”和“外”修饰的相对位置关系也有了清楚的含义。例如，“内侧”和“外侧”。另外，需要注意的是，以上表示方位的术语仅仅是示例性的且表示各个部件的相位位置关系，对于本发明公开的各种装置或设备中的零件组合或整个装置或设备可以整体上旋转一定的角度。
在本发明公开中的待加工件例如可以是用于支撑待沉积晶片的托盘、也可以是单独的待沉积晶片或者是晶片贴附在托盘上的组合结构，根据本发明公开的实施例对此没有特别限制。
PVD工艺中，将包括惰性气体和反应气体的工艺气体供应到腔室内，并对靶材施加直流或射频功率，以激发等离子体并轰击靶材，被轰击溅射下来的靶材粒子落在晶片表面形成薄膜。靶材粒子在沉积到晶片表面的同时，也会沉积到腔室壁等部件上。为了防止溅射材料直接沉积到腔室壁等部件上，通常在PVD腔室内部增加工艺组件(Process Kit)对腔室内壁进行保护。为保证工艺结果，当工艺组件上的沉积膜达到一定厚度时，需要打开工艺腔室，对其中的工艺组件进行更换。
工艺腔室需要一直保持真空状态，只有更换靶材或者工艺组件时，才会将其打开，完成更换后，再将腔室恢复真空状态。而暴露在大气中的靶材会与大气发生反应，使其表面被氧化。因此在腔室恢复初期，靶材的表面存在缺陷，不能用于正常的工艺。通常，可采用遮挡盘(Shutter Disk)将基座遮住，然后进行高温老化(Burn in)工艺，使靶材表面的缺陷部分被溅射到遮挡盘上。待缺陷部分被溅射掉之后，将遮挡盘移走，即可进行正常工艺。
图1和图2分别示出了遮挡盘被移入腔室和移出腔室的示意图。图1为遮挡盘位于基座上方时的立体示意图；图2为遮挡盘从基座上方移开时的俯视示意图。如图1和图2所示，遮挡盘121位于遮挡盘托架122上，遮挡盘托架122设置在托架旋转轴123上，并可在托架旋转轴123的带动下围绕托架旋转轴123旋转。遮挡盘121可随托架122一起移入或移出腔室10。遮挡盘121移入腔室10后，位于基座124上方。图1中还示出了基座安装螺钉125。
PVD技术主要采用静电卡盘(Electro Static Chuck，ESC)或机械卡盘对晶片进行支撑。在对晶片进行PVD工艺的过程中，晶片一般都会发热，真空中的热量很难传递出去。为了导出晶片中的热量，达到理想的温度，一般采用静电卡盘或者机械卡盘的方式加背压。
图3示出了一种直流磁控溅射装置1的截面示意图。该装置具有腔室本体100，腔室本体100围成腔室10。例如，腔室本体100可包括底壁1001和侧壁1002。腔室10内设有基座101，基座101可设置在底壁1001上。基座101可为承载晶片的机械卡盘。基座101上设置待加工件102。使用具有一定重量的压环(Cover Ring)103将待加工件102以机械的方式压在基座101上进行溅射工艺，屏蔽件104环绕在至少部分腔体的侧壁1002内且连接到腔体的侧壁1002，可被配置为支撑压环103。靶材105被密封在真空腔室本体100上，靶材105可放置在腔室10的顶部，并可与设置在腔室10外部的直流电源(图中未示出)连接，直流电源可向靶材105提供偏压。绝缘材料107和靶材105之间充满去离子水106，绝缘材料107可采用高绝缘性能的材料，例如包括玻璃纤维和树脂复合材料，进一步例如可采用G10。溅射时直流(DC)电源会施加偏压至靶材105，使其相对于接地的腔体本体100为负压，以致氩气放电而产生等离子体，可将带正电的氩离子吸引至负偏压的靶材105。当氩离子的能量足够高时，会使金属原子逸出靶材表面并沉积在待加工件102上。以上以通入氩气为例进行说明，也可以通入氮气等其他工艺气体。此种结构的装置可进行背吹，溅射时可通过位于基座101的中心的管道110通入一定量的气体，使待加工件102的热量通过气体热传导的方式传递给基座101。图3中还示出了磁控管108和驱动磁控管108运动的电机109。磁控管108设置在靶材105的上方，可在电机109的驱动下扫描靶材105的表面，从而将等离体子聚集在靶材105的下方。
但是在封装领域的PVD设备中，上述背吹冷却的方式，因为压环103压住待加工件102的边缘，从而，在沉积时，薄膜沉积不到待加工件102的边缘，会对后续工艺(如电镀)产生影响，该结构的应用有较大的局限性。而静电卡盘由于其高昂的成本及技术复杂性也无法大规模应用到封装领域的PVD设备中。
图4示出了一种无背吹基座装配结构图，这种无背吹基座结构可以使得晶片边缘沉积薄膜。基座126可包括基座主体1261、设置在基座主体1261上的顶板1262。图4中还示出了位于顶板1262边缘的限位环127。基座主体1261、顶板1262和限位环127可装配在一起以支撑限位晶片。正常工艺时候，晶片可放在顶板1262的上方。基座126是晶片的承载体。顶板1262为基座126最上面的零件，可通过螺钉固定在基座主体1261上。限位环127可通过螺钉固定在顶板1262上。
图5示出了无背吹的腔室结构示意图。基座116的边缘设置限位环127，腔室10内还包括屏蔽件104，屏蔽件104环绕在至少部分腔体的侧壁内且连接到腔体的侧壁，可被配置为支撑压环103。压环103可在基座126上升时被顶起，当基座126下降时，可位于屏蔽件104上。有关压环103的具体结构，将在其后做详细描述。在正常工艺过程中，待加工件102边缘无压环，能够全部沉积上薄膜。但是由于没有压环无法在晶片背面通入大量气体冷却晶片。使用中对于晶片的冷却则是靠下述方法实现：首先沉积一定厚度的薄膜，待加工件102温度上升后，直接往腔室内充入大量气体，使腔室压力达到1托甚至更高，保持一段时间，使晶片与顶板1262之间进行热交换，然后抽走气体，继续进行工艺，温度上升后重复充气-冷却-抽气的过程，如此循环来完成一定温度下的薄膜沉积。
在上述半导体加工方法中，充气冷却的冷却速度较慢，晶片背面的气体压力最多到1托，而且需要长时间的保持过程，使晶片充分冷却。若充到更高的压力，则充气和抽气过程要耗费更多时间，影响整体产能。而且该过程使腔室的真空冷凝泵负载过大，使真空泵再生周期缩短。
本公开的实施例给出一种可使得晶片全部区域沉积薄膜，并且有效冷却晶片，提高产能的遮挡压盘组件、半导体加工装置和方法。
图6A示出了本公开的实施例提供的一种遮挡压盘组件11，包括：
遮挡压盘113，遮挡压盘113面向基座116(图6A中未示出，可参照图10)的一侧包括边缘部1132；以及
移动部件1112，用于使遮挡压盘113在第一位置L1(图6A中未示出，可参照图10)和第二位置L2(图6A中未示出，可参照图10)之间移动；
其中，在第一位置L1时，边缘部1132可与基座116承载的待加工件102的边缘区域接触，且遮挡压盘113在基座116的支撑面11601(图6A中未示出，可参照图10)上的投影完全覆盖待加工件102在基座116的支撑面11601上的投影；在第二位置L2时，在垂直于基座116的支撑面11601的方向上，遮挡压盘113与基座116的支撑面11601不重叠。
本公开的实施例提供的一种遮挡压盘组件，可以使晶片表面全部沉积上薄膜，又可以通入背吹气体对晶片进行有效冷却，提高产能。
一个实施例中，如图6A所示，遮挡压盘组件11包括：
遮挡压盘113，可位于第一位置L1和第二位置L2(可参照图10和图11)，第一位置L1正对用于承载待加工件102的基座116，第二位置L2偏离基座116，遮挡压盘113面向基座116的一侧包括边缘部1132和位于边缘部1132内侧的凹陷部0113，遮挡压盘113被配置为在第一位置L1且边缘部1132接触待加工件102的边缘时，凹陷部0113不接触待加工件102；以及
移动部件1112，被配置为移动遮挡压盘113，使其从第一位置L1移动到第二位置L2，或者从第二位置L2移动到第一位置L1。
例如，正对基座可指位于基座正上方，偏离基座例如可指与基座不重叠，进一步例如，可指与基座的支撑面不重叠。例如，不重叠可指没有重叠面积(区域)。
如图6A所示，一些示例中，遮挡压盘组件11还包括连接结构1131，连接结构1131位于遮挡压盘113的凹陷部0113的相反侧，遮挡压盘113通过连接结构1131连接到移动部件1112。
如图6A所示，一些示例中，移动部件1112包括：
旋转轴111；
旋转臂112，与旋转轴111相连，被配置为在旋转轴111的驱动下围绕旋转轴111旋转；遮挡压盘113通过连接结构1131连接到旋转臂112。例如，遮挡压盘113连接到旋转臂112面向基座116的一侧。
如图6A所示，一些示例中，遮挡压盘113包括相对的第一表面11301和第二表面11302，第一表面11301比第二表面11302更靠近旋转臂112，遮挡压盘113的边缘部1132设在第二表面11302的边缘E，边缘部1132凸出于第二表面11302，边缘部1132相对于遮挡压盘113的边缘E内侧的中部区域CR沿从第一表面11301指向第二表面11302的方向D1凸出。例如，边缘部1132可为凸台，但不限于此，也可以为一表面，例如，为一环形平面。
如图6A所示，一些示例中，连接结构1131设置在第一表面11301上。
例如，可边缘部1132和第二表面11302形成凹陷部0113。例如，边缘部1132的内侧壁和第二表面11302形成凹陷部0113。凹陷部0113的形成利于保护晶片，以免损坏晶片的有效区域。例如，凹陷部0113可包括凹槽。
图6A示出了旋转臂的旋转方向，但旋转方向不限于图中所示。例如，边缘部1132向远离旋转臂112的方向凸出于第二表面11302。例如，边缘部1132可连续形成，沿着第二表面11302的边缘连续围绕一周。当然，边缘部1132也可不连续，例如，可包括围绕第二表面11302的边缘分散设置的多个子边缘部，多个子边缘部可位于一个圆周上，但不限于此，可依据第二表面的形状而定。例如，相邻子边缘部之间具有间隔。例如，边缘部1132为沿遮挡压盘113的边缘周向分布的突出部，突出部朝向基座116突出。例如，突出部沿遮挡压盘113的周向连续或者间断设置。
如图6A所示，边缘部1132具有被配置为与待加工件102(可参照图10)接触的表面11320，表面11320为平面。
本公开的实施例提供的遮挡压盘组件，既可以使晶片表面全部沉积上薄膜，又可以通入背吹气体对晶片进行有效冷却，提高产能。遮挡压盘集成了遮挡盘与压环的功能，既能当遮挡盘使用，也能够在冷却时当压环使用，从而能够在晶片与基座之间通入背吹气，提高冷却效率，还可以使得晶片全部区域沉积薄膜。
如图6A所示，在一些示例中，为了利于制作并利于减小遮挡压盘的占用空间，第一表面11301和第二表面11302可为平面，但不限于此。例如，第一表面11301和第二表面11302也可为曲面或弧面。
如图6A和6B所示，在一些示例中，遮挡压盘113与移动部件1112活动连接。例如，遮挡压盘113活动连接在旋转臂112上，从而使得遮挡压盘113可以相对于旋转臂112运动。例如，遮挡压盘113可相对于旋转臂112运动，例如，可沿从第一表面11301指向第二表面11302的方向D1上以及沿从第二表面11302指向第一表面11301的方向D2上相对于旋转臂112运动。活动连接的方式利于将遮挡压盘113的重量压在待加工件上。遮挡压盘113相对于旋转臂112运动例如包括遮挡压盘113向靠近旋转臂112的方向运动，或者遮挡压盘113向远离旋转臂112的方向运动。例如，遮挡压盘113可沿着竖直方向运动。例如，遮挡压盘113可沿着垂直于腔室底壁的方向运动。例如，遮挡压盘113可在垂直于基座116的支撑面11601(图6A中未示出，可参照图图9A和图9B)的方向上相对于移动部件1112(例如旋转臂112)运动。
如图6B所示，例如，从第一表面11301指向第二表面11302的方向D1可为从第一表面11301的中心指向第二表面11302的中心的方向，从第二表面11302指向第一表面11301的方向D2可为从第二表面11302的中心指向第一表面11301的中心的方向。
如图6B所示，在一些示例中，旋转臂112包括定位孔1120，例如，定位孔1120可竖直贯通旋转臂112。连接结构1131穿过定位孔1120并可沿定位孔1120的中心线0112的方向移动。该种设置方式可简化结构，并易于制作。
如图6B所示，在一些示例中，为了实现定位和活动连接，给出了一种简便的连接方式，连接结构1131可包括定位部11311，定位部11311包括尺寸大于定位孔1120的最小直径的部分，定位部11311被配置为使遮挡压盘113悬挂在旋转臂112上。例如，连接结构113/定位部11311可通过焊接、卡扣、螺钉连接等方式连接在遮挡压盘113上。例如，如图6B所示，在一些示例中，定位孔1120包括圆台形定位孔，圆台形定位孔的顶面比底面更靠近第一表面11301，圆台形定位孔的顶面的面积小于底面的面积，定位部11311包括圆台形定位部，圆台形定位孔的斜面相对于定位孔1120的中心线0112的角度与圆台形定位部的斜面相对于定位孔1120的中心线0112的角度相同。相同的倾斜角度利于定位部11311脱离旋转臂112/定位孔1120，也利于遮挡压盘113在回落时定位在定位孔中，遮挡压盘113位置能够唯一，压住晶片时能使其压住晶片的边缘，不压偏。从而，在下次背吹时，利于遮挡压盘113准确的旋转到基座116的正上方。在一些示例中，定位孔的形状与定位部的形状相同。
如图6B所示，在一些示例中，连接结构1131还包括分别与定位部11311和遮挡压盘113(例如，遮挡压盘113的第一表面11301)相连的连接部11312。从而，使得第一表面11301与旋转臂112之间具有间隔，可利于定位部11311脱离旋转臂112/定位孔1120以使得遮挡压盘113的重量压在待加工件上。当然，本公开的实施例中，也可以不设置连接部11312。例如，连接部11312的横向(平行于第一或第二表面的方向)最大尺寸小于定位孔的最小直径。
如图6B所示，在一些示例中，遮挡盘113背离基座116的一侧依次设置有连接部11312和定位部11311，定位部11311与定位孔1120配合，使遮挡压盘113可吊挂在旋转臂112上。
如图6B所示，在一些示例中，定位孔1120的内径从上到下逐渐减小，定位部11311的形状与定位孔1120的形状相配合，连接部11312的外径不大于定位孔1120的最小内径。
如图6B所示，在一些示例中，定位孔1120为圆台形孔，定位部11311为与定位孔1120配合的圆台形，连接部11312为圆柱形。
如图6B所示，在一些示例中，为了利于遮挡压盘113在静止或旋转时保持平衡，连接结构1131可位于遮挡压盘113的中心线上，例如，连接结构1131可位于第一表面11301的中心位置处。
如图7A所示，在一些示例中，第二表面11302可以为凹面，第二表面11302朝向靠近旋转臂的方向凹陷。
如图7B所示，在一些示例中，第二表面11302为凹面，第二表面11302朝向靠近旋转臂112的方向凹陷。边缘部1132凸出于第二表面11302。边缘部1132相对于遮挡压盘113的边缘E内侧的中部区域CR沿从第一表面11301指向第二表面11302的方向凸出。边缘部1132围绕的区域形成凹陷部0113。边缘部1132具有被配置为与待加工件102(可参照图10)接触的表面11320，表面11320为平面。
需要说明的是，遮挡压盘113的形状不限于上述示例列举的情形，例如，还可以包括含有凹陷部和边缘部的锥形盘等，只要其具有凹陷部和边缘部，可起到遮挡盘的遮挡和压环的将待加工件102压在基座116上的作用即可。
例如，如图8A所示，也可以使得定位部在定位部落在定位孔中时具有低于定位孔的斜面，同样也可以使得第一表面11301与旋转臂112之间具有间隔。
例如，如图8B所示，连接结构1131悬挂在旋转臂上时，定位部也可以位于旋转臂112远离遮挡压盘113的表面上，同样也可以使得第一表面11301与旋转臂112之间具有间隔。例如，定位部11311和连接部11312可以形成“T”字形的结构。
例如，如图8C所示，连接结构113也可以为图8A和图8B的结合。连接结构113的结构不限于图中示出的结构，只要起到连接/活动连接的作用即可。
如图9A所示，本公开的实施例还提供一种半导体加工装置。例如，半导体加工装置可为物理气相沉积装置。例如，半导体加工装置包括腔室10，腔室10包括基座116和上述任一遮挡压盘组件11。
如图9A所示，基座116内设有背吹管路110，背吹管路110被配置为通入背吹气体；基座116具有支撑面11601，支撑面11601被配置为支撑待加工件102，基座116被配置为可沿垂直于支撑面11601的方向移动。例如，可为基座116配置升降机构以使得基座116可沿垂直于支撑面11601的方向移动。本公开的实施例附图中，省略了可以使得基座沿垂直于支撑面11601的方向移动的升降机构。
需要说明的是，背吹管路110可根据需要设置，不限于图中所示，可实现背吹即可。背吹管路中可以通入冷却气体，本公开的实施例以通入冷却气体为例，当然，也可以通入加热气体，可根据需要设置。
需要说明的是，本公开的实施例提供的遮挡压盘组件不限于应用在PVD设备，也可以应用在其他半导体制造工艺中。
如图9A所示，在一些示例中，半导体加工装置还包括位于腔室10的一侧并与腔室10连通的挡盘库010，遮挡压盘组件11还被配置为可使遮挡压盘113移动至挡盘库010。从而，当不需要遮挡压盘113位于基座上方时，可将其移动至挡盘库010中，以进行薄膜沉积。例如，遮挡压盘113位于挡盘库010中时，可为位于第二位置L2。
如图9A所示，基座116边缘可设置限位环127，限位环127设置在基座116上。限位环127可被配置为限制待加工件102在平行于支撑面11601的平面内的位置，例如，限位环127靠近放置在基座116上的待加工件102的部分可为台阶形，以利于限定待加工件102。在待加工件102放置在限位环127中时，待加工件102的远离基座116的表面被完全暴露，也就是说，限位环127并没有任何部分遮盖在晶片的上方。从而，利于在晶片全部区域沉积薄膜。
如图9A所示，在一些示例中，半导体加工装置还包括压环103，限位环127的上表面一环形区域与压环103相接触，从而由靶材105、屏蔽件104、压环103和待加工件102围成一区域，等离子体在此区域产生。压环与屏蔽件等起到了形成相对密闭的反应环境并防止沉积物污染腔室内壁的作用。例如，压环103的内径大于待加工件102的直径，且小于限位环127的外径。当压环103压在限位环127上，可使得压环103和屏蔽件104之间的间隙的数值在限定范围内以在压环103被顶起时更利于等离体子的密封。
在图9B所示的示例中，示出了基座116和限位环127的立体示意图。基座116可包括基座主体1161、设置在基座主体1161上的顶板1162。图9B中还示出了位于顶板1162边缘的限位环127。基座主体1161、顶板1162和限位环127可装配在一起以支撑限位晶片。正常工艺时候，晶片可放在顶板1162的上方。基座116是晶片的承载体。顶板1162为基座116最上面的零件，可通过螺钉固定在基座主体1161上。限位环127可通过螺钉固定在顶板1162上。
本公开的实施例中，定位部11311脱离旋转臂112可利于将遮挡压盘113的重量压在待加工件上。定位部11311脱离旋转臂112后，将使遮挡压盘113比脱离前更靠近旋转臂112，并且在基座116下降后，遮挡压盘113可通过连接结构113连接在旋转臂112上，例如，可通过定位部11311悬挂在旋转臂112上。例如，遮挡压盘113可沿着定位孔1120的中心线0112的方向运动。即使在脱离状态，连接结构113至少一部分位于旋转臂112的定位孔1120中，以利于遮挡压盘113回落至定位孔1120上或回落至定位孔1120中。
本公开的实施例还提供一种半导体加工方法，可应用上述任一半导体加工装置，但不限于此。该半导体加工方法包括如下工艺处理步骤和冷却步骤。
工艺处理步骤包括：使遮挡压盘113保持在第二位置L2，对待加工件102的整个表面进行工艺处理；
冷却步骤包括：停止工艺处理，将遮挡压盘113从第二位置L2移动到第一位置L1并使边缘部1132与基座116承载的待加工件102的边缘区域接触，对待加工件102进行背吹冷却。
例如，冷却步骤中将遮挡压盘113从第二位置L2移动到第一位置L1之后，进一步包括：控制基座116的升降高度，当边缘部1132接触待加工件102的边缘后，继续升高基座116，使遮挡压盘113相对移动部件1112向上移动一定距离。
例如，工艺处理包括物理气相沉积工艺。
如图9A所示，对待加工件102远离基座116的支撑面11601的整个表面进行薄膜沉积。例如，此时，遮挡压盘113可位于偏离基座的位置(例如，位于第二位置L2)。例如，遮挡压盘113在第二位置L2时，支撑面11601上的待加工件102背离基座116的整个表面暴露于腔室的工艺环境。
停止沉积薄膜，如图10所示，移动遮挡压盘113，使其从偏离基座116的位置移动到正对基座116的位置(例如，位于第一位置L1)。遮挡压盘113面向基座116的一侧包括边缘部1132和位于边缘部1132内侧的凹陷部0113，如图11所示，并使边缘部1132接触待加工件102的边缘以将待加工件102压在基座116上，且凹陷部0113不接触待加工件102。
边缘部1132将待加工件102压在基座116上后，在待加工件102的靠近基座116的表面一侧引入背吹气体。
如图10所示，为了利于实现遮挡压盘的压环功能，遮挡压盘组件11被配置为可使遮挡压盘113旋转至待加工件102的正上方并可使边缘部1132位于待加工件102的边缘。例如，遮挡压盘113移动至待加工件102的正上方时，可为位于第一位置L1。
在一些示例中，移动遮挡压盘113，使其从偏离基座116的位置移动到正对基座116的位置，并使边缘部1132接触待加工件102的边缘以将待加工件102压在基座116上包括：
如图10所示，将基座116以及其上的待加工件102下降；
如图10所示，移动遮挡压盘113至正对基座116的位置(例如，第一位置L1)，以使遮挡压盘113位于待加工件102的正上方；
如图11所示，将基座116以及其上的待加工件102上升，以使边缘部1132接触待加工件102的边缘并将待加工件102压在基座116上。
在一些示例中，将待加工件102压在基座116上包括：继续升高基座116以及其上的待加工件102，以使得遮挡压盘113的重量压在基座116上。例如，连接结构活动连接到旋转臂上时，可以使得定位部11311脱离旋转臂112/定位孔1120，以使得遮挡压盘113的重量完全压在基座116上。
在一些示例中，加工方法还包括：背吹完成后，将基座116以及其上的待加工件102下降(例如，从图9A的状态变化为图10的状态)，再移动遮挡压盘113，使其从正对基座116的位置移动到偏离基座116的位置。
在一些示例中，加工方法还包括在更换腔室内的工艺组件后进行高温老化工艺时，利用遮挡压盘遮挡待加工件。
一些示例中，该加工方法包括：
将基座116以及其上的待加工件102下降；
在旋转轴111的带动下使得旋转臂112围绕旋转轴111旋转，以将遮挡压盘113旋转到待加工件102的正上方；
将基座116以及其上的待加工件102上升，使边缘部1132接触待加工件102的边缘并且使遮挡压盘113压在待加工件102上；
向背吹管路110内通入背吹气体。
例如，遮挡压盘113压在待加工件102上以避免向背吹管路110内通入背吹气体时吹动或吹飞待加工件102。例如，可使得遮挡压盘113的全部重量压在待加工件102上。例如，遮挡压盘113可处于脱离旋转臂112的状态，或者，也可以处于即将脱离还未脱离旋转臂112的状态。
在一些示例中，背吹完成后，将基座116以及其上的待加工件102下降以使得遮挡压盘113悬挂定位在旋转臂112上，再将遮挡压盘113移动到挡盘库010。
在一些示例中，该方法还包括在更换腔室10内的工艺组件(例如更换腔室内的屏蔽件104、盖板108和限位环117至少之一)后进行高温老化工艺时，利用遮挡压盘113遮挡待加工件102。从而，遮挡压盘113可集成压环和遮挡盘的功能，提升装置的性能并简化装置结构。
以上介绍了根据本公开实施例的半导体加工加工方法中有关冷却过程的步骤，而沉积薄膜等其他步骤则可以参考常规物理气相沉积操作步骤。为了更加清楚地介绍根据本公开实施例的半导体加工方法，下面更详细地介绍适用于该装置的半导体加工方法示例。
沉积薄膜：待加工件102在进行工艺时，基座116支撑待加工件102上升至工艺位置(如图9A所示)，限位环127限制待加工件102的左右位置，压环103用来挡住溅射出的靶材(例如金属)进入腔室气体部位，被溅射材料靶材105放置在腔室10上方，此时遮挡压盘113、旋转臂7都随着旋转轴111的转动转入挡盘库010中。
上述薄膜沉积工艺过程中，无法向背吹管路110中通入背吹气，否则会将待加工件102吹飞或是吹动，薄膜沉积过程中，待加工件102的温度很快升高，当到达温度上限时，需要对晶片进行冷却。
背吹冷却：如图10所示，将基座116下降，待加工件102随着基座116下降到低位，随后将遮挡压盘113转入到待加工件102上方。基座116可下降到遮挡压盘113的边缘部所在平面以下，以避免旋转臂转至基座116上方时影响待加工件102。
上述动作完成后，如图11所示，使基座116上升，待加工件102随着基座116上升后，顶起遮挡压盘113，使遮挡压盘113脱离旋转臂102(定位部脱离旋转臂102)。例如，遮挡压盘1131的重量可大于晶片面积乘以其下方气体的压力，例如，可为7托以内的压力，但不限于此。边缘部1132围绕的区域形成凹陷部0113，只有边缘(边缘部1132的表面11320)接触待加工件102，第二表面11302不接触待加工件102，以利保护待加工件102。此时遮挡压盘113的重量压在待加工件102上，从背吹管路110往待加工件102背面通入背吹气体，能够快速冷却待加工件102。
冷却完成后，停止通入气体，使基座116载着待加工件102下降，遮挡压盘113也随着基座116下降，直到遮挡压盘113悬挂在旋转臂102上(如图10所示)，例如，定位部11311(例如，顶端的圆台)落入旋转臂112的定位孔1120中，随后将遮挡压盘113转入挡盘库010中，将基座116再次上升至工艺位置(如图9A)，继续薄膜沉积工艺。如此循环工艺-冷却-工艺的流程。
有以下几点需要说明：
(1)本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本发明公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (12)

1.一种遮挡压盘组件，包括：
遮挡压盘，所述遮挡压盘面向基座的一侧包括边缘部；以及
移动部件，用于使所述遮挡压盘在第一位置和第二位置之间移动；
其中，在所述第一位置时，所述边缘部可与所述基座承载的待加工件的边缘区域接触，且所述遮挡压盘在所述基座的支撑面上的投影完全覆盖所述待加工件在所述基座的支撑面上的投影；在所述第二位置时，在垂直于所述基座的支撑面的方向上，所述遮挡压盘与所述基座的支撑面不重叠；
所述移动部件包括：
旋转轴；
旋转臂，与所述旋转轴相连，被配置为在所述旋转轴的驱动下围绕所述旋转轴旋转，所述遮挡压盘连接到所述旋转臂面向所述基座的一侧，
所述旋转臂上设有竖直贯通的定位孔，所述遮挡压盘背离所述基座的一侧依次设置有连接部和定位部，所述定位部与所述定位孔配合，使所述遮挡压盘可吊挂在所述旋转臂上。
2.根据权利要求1所述的遮挡压盘组件，其中，所述遮挡压盘与所述移动部件活动连接，使得所述遮挡压盘能沿垂直于所述基座的支撑面的方向相对所述移动部件移动。
3.根据权利要求1所述的遮挡压盘组件，其中，所述定位孔被配置为其内径从上到下逐渐减小，所述定位部的形状与所述定位孔的形状相配合，所述连接部的外径不大于所述定位孔的最小内径。
4.根据权利要求3所述的遮挡压盘组件，其中，所述定位孔为圆台形孔，所述定位部为与所述定位孔配合的圆台形，所述连接部为圆柱形。
5.根据权利要求1所述的遮挡压盘组件，其中，所述边缘部被配置为沿所述遮挡压盘的边缘周向分布的突出部，所述突出部朝向所述基座突出。
6.根据权利要求5所述的遮挡压盘组件，其中，所述突出部被配置为沿所述遮挡压盘的周向连续设置。
7.根据权利要求5所述的遮挡压盘组件，其中，所述突出部被配置为沿所述遮挡压盘的周向间断设置。
8.一种半导体加工装置，包括腔室，所述腔室包括所述基座和如权利要求1-7任一项所述的遮挡压盘组件；
所述基座内设有背吹管路，所述背吹管路被配置为通入背吹气体；
所述基座具有所述支撑面，所述支撑面被配置为支撑所述待加工件，所述基座被配置为可沿垂直于所述支撑面的方向移动。
9.根据权利要求8所述的半导体加工装置，其中，所述遮挡压盘在第二位置时，所述支撑面上的所述待加工件背离所述基座的整个表面暴露于所述腔室的工艺环境。
10.一种半导体加工方法，采用如权利要求8所述的半导体加工装置，包括工艺处理步骤和冷却步骤，其中，
所述工艺处理步骤包括：使所述遮挡压盘保持在所述第二位置，对所述待加工件的整个表面进行工艺处理；
所述冷却步骤包括：停止工艺处理，将所述遮挡压盘从所述第二位置移动到所述第一位置，并使所述边缘部与所述基座承载的待加工件的边缘区域接触，对所述待加工件进行背吹冷却。
11.根据权利要求10所述的半导体加工方法，其中，所述冷却步骤中将所述遮挡压盘从所述第二位置移动到所述第一位置之后，进一步包括：控制所述基座的升降高度，当所述边缘部接触所述待加工件的边缘后，继续升高所述基座，使所述遮挡压盘相对所述移动部件向上移动。
12.根据权利要求10所述的半导体加工方法，其中，所述工艺处理包括物理气相沉积工艺。
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