CN109712860B - 角度定位组件和工艺腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了角度定位组件和工艺腔室。所述角度定位组件，适用于工艺腔室，所述工艺腔室包括腔室本体、相对腔室本体可旋转的接地电极板以及设置在所述腔室本体内的基座，所述基座用于承载晶片，所述角度定位组件包括角度定位件，所述角度定位件与所述腔室本体固定连接，且能够用于限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度，以使得所述接地电极板在所述基座上的正投影能够完全覆盖所述晶片。该角度定位组件能够对接地电极板的水平旋转角度进行角度定位，以使得接地电极板的正投影能够完全覆盖住晶片，从而可以使得晶片上方的电场更加均匀，进而可以使得晶片上方所产生的等离子体更加均匀，提高晶片的加工良率，降低制作成本。

Description

角度定位组件和工艺腔室

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种角度定位组件和一种包括该角度定位组件的工艺腔室。

背景技术

等离子体设备广泛用于当今的半导体、太阳能电池、平板显示等制作工艺中。在目前的制造工艺中，已经使用等离子体设备类型有：直流放电型、电容耦合等离子体(CCP)型、电感耦合等离子体(ICP)型以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。目前这些类型的放电被广泛应用于物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀以及等离子体化学气相沉积(CVD)等。

在PVD工艺设备中，特别是对于IC(集成电路)、TSV(硅穿孔)以及Packaging(封装)制造工艺，一般会经过几个工艺过程。例如，如图1所示，为现有技术中PVD工艺流程图，主要包括去气、预清洗、Ta(N)沉积、Cu沉积四个工艺流程。预清洗工艺作为PVD工艺的一部分，一般的预清洗工艺，是将气体，如Ar(氩气)、He(氦气)等，激发为等离子体，利用等离子体的化学反应和物理轰击作用，对晶片或工件进行去杂质的处理，其目的是为了在沉积金属膜之前，清除晶片表面的污染物或沟槽和穿孔底部的残余物。预清洗工艺会明显提升接下来步骤所沉积膜的附着力、改善芯片的电气性能和可靠性。预清洗完成后的下一步骤就是通过溅射来沉积金属膜。

图2为现有预清洗工艺腔室的结构简图。该预清洗工艺腔室主要包括腔室本体210、接地电极板220、基座230、接地电极板固定盘240、接地电极板旋转轴250和升降结构260。其中，基座230用于放置需要进行工艺的晶片，升降机构260用于将晶片托起，使其高于基座230，便于晶片的传送。

如图3所示，接地电极板固定盘240和接地电极板220能够随接地电极板旋转轴250进行旋转，完成移入腔室本体210内(如图3a所示位置)和移出腔室本体210(如图3b所示位置)的动作。

当进行预清洗工艺时，由接地电极板旋转轴250带动接地电极板固定盘240和接地电极板220旋转进入腔室本体210中，并旋转至晶片或工件的正上方。将工艺气体，如Ar(氩气)，从腔室本体210的上部均匀引入腔室本体210。气体在接地电极板220与基座230之间所形成的电压作用下，被激发为等离子体，该等离子体会轰击晶片或工件的表面，实现对晶片或工件的预清洗，从而去除晶片或工件上的杂质。

如图4所示，接地电极板220在X方向完全可以通过其与接地电极板固定盘240之间所设置的定位销等结构，来保证X方向的定位精度。而在水平旋转方向(也即图4中的角度α方向)，则需要调试人员手动进行位置调节。

在实际使用时，对于角度a方向的定位，往往是通过调试人员的肉眼和直尺等粗糙的工具来实现水平旋转方向进行定位。显然，该种定位方式精度差，定位误差大。如图5所示，当接地电极板220没有精确旋转到晶片300的正上方时，会导致出现以下工艺缺陷：

在预设的工艺时间条件下，则会出现：A区域(没有被接地电极板220覆盖到的晶片300表面区域)表面，因去除不彻底存在杂质残留；B区域(被接地电极板220覆盖到的晶片300表面区域)表面，杂质去除比较彻底，无残留。而如果增加工艺时间，则会出现：A区域表面，其杂质去除比较彻底，无残留；B区域表面，因去除过度损坏底层晶片层。

因此，如何设计一种使得接地电极板在工艺腔室内实现准确角度定位的定位组件成为本领域亟待解决的技术问题。

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，提出了一种角度定位组件和一种包括该角度定位组件的工艺腔室。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种角度定位组件，适用于工艺腔室，所述工艺腔室包括腔室本体、相对腔室本体可旋转的接地电极板以及设置在所述腔室本体内的基座，所述基座用于承载晶片，所述角度定位组件包括角度定位件，所述角度定位件与所述腔室本体固定连接，且能够用于限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度，以使得所述接地电极板在所述基座上的正投影能够完全覆盖所述晶片。

优选地，所述基座的横截面呈圆形，所述角度定位件呈弧形结构，该弧形结构的凸出方向背离所述基座中心；所述角度定位件包括朝向所述基座中心的内弧形侧壁以及背离所述基座中心的外弧形侧壁，所述内弧形侧壁能够与所述接地电极板接触，以限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度。

优选地，当所述角度定位件的内弧形侧壁与所述接地电极板接触时，所述角度定位件的内弧形侧壁、所述接地电极板以及所述基座的圆心同心。

优选地，所述角度定位组件还包括角度定位底板和连接件，所述连接件的一端与所述角度定位件连接，所述连接件的另一端与所述角度定位底板连接，所述角度定位底板用于与所述腔室本体固定连接。

优选地，所述角度定位组件还包括两个第一定位件和两个第一紧固件，所述角度定位底板的形状与所述角度定位件的形状相适配，所述连接件的一端通过其中一个所述第一定位件和其中一个所述第一紧固件与所述角度定位件固定连接，所述连接件的另一端通过另外一个所述第一定位件和另外一个所述第一紧固件与所述角度定位底板固定连接，以使得所述角度定位件的内弧形侧壁和所述角度定位底板的内弧形侧壁的圆心同心。

优选地，所述角度定位组件还包括至少一个第二定位件和至少一个第二紧固件，所述角度定位底板用于通过所述第二定位件和所述第二紧固件与所述腔室本体固定连接，以使得所述角度定位底板的内弧形侧壁与所述基座的圆心同心。

优选地，所述角度定位组件还包括呈弧形的缓冲件，所述缓冲件包括朝向所述基座中心的内弧形缓冲侧壁以及背离所述基座中心的外弧形缓冲侧壁，所述外弧形缓冲侧壁与所述角度定位件的内弧形侧壁贴合，所述内弧形缓冲侧壁能够与所述接地电极板贴合，以限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度。

优选地，所述缓冲件由非金属材料制作形成。

优选地，所述缓冲件沿圆周方向各处的径向厚度均相同，且所述缓冲件的所述内弧形缓冲侧壁的直径与所述接地电极板的直径相同。

本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，所述工艺腔室包括腔室本体、相对腔室本体可旋转的接地电极板以及设置在所述腔室本体内的基座，所述基座用于承载晶片，所述工艺腔室还包括上述的角度定位组件。

本发明的角度定位组件，能够对接地电极板的水平旋转角度进行角度定位，以使得接地电极板的正投影能够完全覆盖住晶片，从而可以使得晶片上方的电场更加均匀，进而可以使得晶片上方所产生的等离子体更加均匀，提高晶片的加工良率，降低制作成本。

本发明的工艺腔室，具有上述结构的角度定位组件，因此，能够对接地电极板的水平旋转角度进行角度定位，以使得接地电极板的正投影能够完全覆盖住晶片，从而可以使得晶片上方的电场更加均匀，进而可以使得晶片上方所产生的等离子体更加均匀，提高晶片的加工良率，降低制作成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中PVD工艺流程图；

图2为现有技术中预清洗工艺腔室的结构示意图；

图3a为现有技术中接地电极板移入工艺腔室示意图；

图3b为现有技术中接地电极板移出工艺腔室示意图；

图4为现有技术中接地电极板的定位示意图；

图5为现有技术中接地电极板与晶片不同心的预清洗结果示意图；

图6为本发明中角度定位组件的结构示意图；

图7为本发明中角度定位组件的剖视图；

图8为本发明中角度定位组件中的角度定位件和缓冲件的剖视图；

图9a为本发明中当接地电极板位于腔室本体外时，其与角度定位组件的位置示意图；

图9b为本发明中当接地电极板位于腔室本体内时，其与角度定位组件的位置示意图；

图10为本发明中角度定位组件与基座及晶片位置俯视图；

图11为本发明中角度定位组件与接地电极板位置俯视图。

附图标记说明

100：角度定位组件

110：角度定位件；

111：内弧形侧壁；

112：外弧形侧壁；

120：角度定位底板；

130：连接件；

140：第一定位件；

150：第一紧固件；

160：第二定位件；

170：第二紧固件；

180：缓冲件；

181：内弧形缓冲侧壁；

182：外弧形缓冲侧壁；

200：工艺腔室；

210：腔室本体；

220：接地电极板；

230：基座；

240：接地电极板固定盘；

250：接地电极板旋转轴；

260：升降机构；

300：晶片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图6、图7和图9所示，本发明的第一方面，涉及一种角度定位组件100，适用于工艺腔室200，例如，该工艺腔室200可以是预清洗工艺腔室或刻蚀工艺腔室等等。为了便于说明，下文均以该工艺腔室200为预清洗工艺腔室为例进行说明，但是本发明并不以此为限。

其中，如图9a所示，该工艺腔室200包括腔室本体210、相对腔室本体210可旋转的接地电极板220、接地电极板固定盘240以及设置在腔室本体210内的基座230，该基座230用于承载晶片300。其中，如图9所示，接地电极板220处于接地电极板固定盘240的正下方，并且，该接地电极板220通过接地电极板固定盘240与腔室本体210连接，接地电极板固定盘240能够随接地电极板220一起旋转。也就是说，该接地电极板220和接地电极板固定盘240能够一起旋入腔室本体210内，以便在晶片300上方产生电场，以利用该电场激发形成等离子体，从而可以利用等离子体对晶片300进行预清洗。当预清洗完毕后，可以将接地电极板220和接地电极板固定盘240一起旋出腔室本体210外，以便将预清洗完毕的晶片300从腔室本体210内取出。

其中，上述角度定位组件100包括角度定位件110，该角度定位件110与腔室本体210固定连接，且能够用于限定接地电极板220相对腔室本体210的水平旋转角度，以使得接地电极板220在基座230上的正投影能够完全覆盖晶片300。

也就是说，在将接地电极板220和接地电极固定盘240一起旋转进入到腔室本体210内时，通过上述的角度定位组件100，也就是角度定位件110，其能够限定接地电极板220相对腔室本体210的水平旋转角度。也就是说，可以参考图4所示，接地电极板220在水平方向(也就是图4中的α方向)旋转的自由度被限定，当该接地电极板220在水平旋转至与角度定位件110接触时，该接地电极板220便不能够继续旋转，从而可以实现将接地电极板220在水平方向进行角度定位。而此时，接地电极板220在基座230上的正投影能够完全覆盖住晶片300，从而可以使得晶片300上方的电场更加均匀，也就是说，可以使得晶片300上方所产生的等离子体更加均匀，进而可以提高晶片300的加工良率，降低制作成本。

本实施例结构的角度定位组件100，能够对接地电极板220的水平旋转角度进行角度定位，以使得接地电极板220在基座230上的正投影能够完全覆盖住晶片300，从而可以使得晶片300上方的电场更加均匀，进而可以使得晶片300上方所产生的等离子体更加均匀，提高晶片300的加工良率，降低制作成本。

需要说明的是，对于角度定位件110的具体结构并没有作出限定，例如，该角度定位件110可以是一个呈柱形的定位柱，当接地电极板220旋转至与该定位柱接触时，可以实现对该接地电极板220的角度定位。当然，该角度定位件110还可以是其他的能够实现角度定位的结构，在此不作一一列举，其只要满足当接地电极板220水平旋转一定的角度后，将其固定住即可，实现角度定位。

优选地，如图6、图7和图8所示，上述基座230的横截面呈圆形，上述的角度定位件110呈弧形结构，该弧形结构的凸出方向背离基座230中心。其中，该角度定位件110包括朝向基座230中心的内弧形侧壁111以及背离基座230中心的外弧形侧壁112，内弧形侧壁111能够与接地电极板220接触，以限定接地电极板220相对腔室本体210的水平旋转角度。

也就是说，在将接地电极板220旋转进入到腔室本体210内时，其中的角度定位件110的内弧形侧壁111能够与接地电极板220接触。特别地，当接地电极板220也呈圆形时，该接地电极板220能够与角度定位件110的内弧形侧壁111贴合，从而实现了接地电极板220的精准水平旋转角度定位，提高晶片300的加工良率。

本实施例结构的角度定位组件100，是角度定位件110的一种具体结构。呈弧形结构的角度定位件110，其能够更好地与接地电极板220保持接触，可以使得接地电极板220相对腔室本体210能够实现更加精准得水平旋转角度定位。另外，弧形结构的角度定位件110，可以与接地电极板220实现面接触，因此，能够有效避免应力集中的现象发生，从而能够保护接地电极板220和角度定位件110，提高其使用寿命。

优选地，如图6和图9b所示，当角度定位件110的内弧形侧壁111与接地电极板220接触时，角度定位件110的内弧形侧壁111、接地电极板220以及基座230的圆心同心。

本实施例结构的角度定位组件100，其角度定位件110与基座230同心设置。因此，利用该角度定位件110，可以实现对接地电极板220在水平旋转角度方向的定位，使得该接地电极板220的圆心与基座230的圆心同心，从而可以使得接地电极板220的圆心与晶片300的圆心同心，进而可以提高对晶片300的加工制作良率，降低制作成本。

优选地，如图6、图7和图8所示，上述角度定位组件100还包括角度定位底板120和连接件130。该连接件130的一端与角度定位件110连接，连接件130的另一端与角度定位底板120连接，该角度定位底板120用于与腔室本体210固定连接。

也就是说，上述的角度定位件110通过连接件130和角度定位底板120实现与腔室本体210的固定连接。因此，本实施例结构的角度定位组件100，可以进一步地提高接地电极板220的角度定位的准确度，从而可以进一步地提高对晶片300的加工制作良率，降低制作成本。

优选地，如图6和图7所示，上述角度定位组件100还包括两个第一定位件140和两个第一紧固件150。其中，上述角度定位底板120的形状与角度定位件110的形状相适配，也就是说，该角度定位底板120也呈弧形结构，应当理解的是，该角度定位底板120的尺寸可以与角度定位件110的尺寸相同或者略有差别。上述连接件130的一端通过其中一个第一定位件140和其中一个第一紧固件150与角度定位件110固定连接，连接件130的另一端通过另外一个第一定位件140和另外一个第一紧固件150与角度定位底板120固定连接，以使得角度定位件110的内弧形侧壁111和角度定位底板120的内弧形侧壁的圆心同心。

需要说明的是，对于第一定位件140的具体结构并没有作出限定，例如，该第一定位件140可以是定位销。再例如，上述的连接件130的两端可以分别设置有凹槽，角度定位件110和角度定位底板120上可以设置有凸出部，凸出部和凹槽共同形成第一定位件140，将凸出部设置在凹槽中，以实现角度定位件110和角度定位底板120的定位。

进一步需要说明的是，对于第一紧固件150的具体结构并没有作出限定，例如，该第一紧固件150可以是螺钉、螺栓等螺纹结构。当然，该第一紧固件150还可以是其他的紧固结构，在此不作限定。

本实施例结构的角度定位组件100，利用两个第一定位件140实现将角度定位件110和角度定位底板120进行定位，能够使得角度定位件110的内弧形侧壁111和角度定位底板120的内弧形侧壁的圆心同心，可以进一步地提高接地电极板220的水平旋转角度定位的准确度，从而可以进一步地提高对晶片300的加工制作良率，降低制作成本。

优选地，如图6和图7所示，上述角度定位组件100还包括至少一个第二定位件160和至少一个第二紧固件170。其中，上述的角度定位底板120用于通过第二定位件160和第二紧固件170与腔室本体210固定连接，以使得角度定位底板120的内弧形侧壁与基座230的圆心同心。

本实施例结构的角度定位组件100，利用第二定位件160实现将角度定位底板120在腔室本体210上进行定位，使得该角度定位底板120的内弧形侧壁与基座230的圆心同心。这样，由于角度定位件110与角度定位底板120之间通过两个第一定位件140实现定位，使得角度定位件110的内弧形侧壁与角度定位底板120的内弧形侧壁的圆心同心，因此，该角度定位件110的内弧形侧壁的圆心便实现与基座230的圆心同心。可以进一步地提高接地电极板220的水平旋转角度定位的准确度，从而可以进一步地提高对晶片300的加工制作良率，降低制作成本。

优选地，如图8和图10所示，上述角度定位组件100还包括呈弧形的缓冲件180。其中，该缓冲件180包括朝向基座230中心的内弧形缓冲侧壁181以及背离基座230中心的外弧形缓冲侧壁182，外弧形缓冲侧壁182与角度定位件110的内弧形侧壁111贴合，内弧形缓冲侧壁181能够与接地电极板220贴合，以限定接地电极板220相对腔室本体210的水平旋转角度。

本实施例结构的角度定位组件100，在将接地电极板220从腔室本体210外旋入到腔室本体210内与角度定位组件100接触时，由于角度定位组件100设置有缓冲件180，因此，可以避免接地电极板220与角度定位组件100之间产生过大的冲击力，起到缓冲的作用，从而可以避免接地电极板220与角度定位件110间的直接动态接触而产生杂质，进而可以提高晶片300的加工良率，降低制作成本。

需要说明的是，对于缓冲件180的具体制作材料并没有作出限定，优选地，考虑到接地电极板220和角度定位件110一般为金属材质，因此，该缓冲件180可以由非金属材料制作形成，例如，其可以由树脂材料所制作形成，当然，也可以采取其他种类的非金属制作材料。

优选地，如图8所示，上述缓冲件180沿圆周方向各处的径向厚度a均相同。更优选地，如图10和图11所示，该缓冲件180的内弧形缓冲侧壁181的直径与接地电极板220的直径相同(如图10和图11所示，两者直径均为ФD)。

这样，当需要对晶片300进行处理时，例如，对晶片300进行预清洗工艺，可以将接地电极板220从腔室本体210外部向腔室本体210内部的方向旋转，如图10和图11所示，当接地电极板220旋转至与角度定位组件100接触时，由于缓冲件180的内弧形缓冲侧壁181的直径与接地电极板220的直径相同，因此，接地电极板220会与缓冲件180的内弧形缓冲侧壁181贴合，从而可以使得接地电极板220相对腔室本体210能够实现更加精准的水平旋转角度定位，使得接地电极板220恰好位于晶片300的正上方，也就是说，可以使得接地电极板220、内弧形缓冲侧壁181、基座230和晶片300的圆心同心，从而可以进一步地提高晶片300的加工良率，降低制作成本。

本发明的第二方面，如图9a所示，提供了一种工艺腔室200，该工艺腔室200主要包括腔室本体210、相对腔室本体210可旋转的接地电极板220以及设置在腔室本体210内的基座230，基座230用于承载晶片300，工艺腔室200还包括上述的角度定位组件100。

本实施例结构的工艺腔室200，具有上述结构的角度定位组件100，因此，能够对接地电极板220水平旋转角度进行角度定位，以使得接地电极板220的正投影能够完全覆盖住晶片300，从而可以使得晶片300上方的电场更加均匀，进而可以使得晶片300上方所产生的等离子体更加均匀，提高晶片300的加工良率，降低制作成本。

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)

1.一种角度定位组件，适用于工艺腔室，所述工艺腔室包括腔室本体、相对腔室本体可旋转的接地电极板以及设置在所述腔室本体内的基座，所述基座用于承载晶片，其特征在于，所述角度定位组件包括角度定位件，所述角度定位件与所述腔室本体固定连接，且能够用于限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度，以使得所述接地电极板在所述基座上的正投影能够完全覆盖所述晶片；其中，

所述基座的横截面呈圆形，所述角度定位件呈弧形结构，该弧形结构的凸出方向背离所述基座中心。

2.根据权利要求1所述的角度定位组件，其特征在于，所述角度定位件包括朝向所述基座中心的内弧形侧壁以及背离所述基座中心的外弧形侧壁，所述内弧形侧壁能够与所述接地电极板接触，以限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度。

3.根据权利要求2所述的角度定位组件，其特征在于，当所述角度定位件的内弧形侧壁与所述接地电极板接触时，所述角度定位件的内弧形侧壁、所述接地电极板以及所述基座的圆心同心。

4.根据权利要求2所述的角度定位组件，其特征在于，所述角度定位组件还包括角度定位底板和连接件，所述连接件的一端与所述角度定位件连接，所述连接件的另一端与所述角度定位底板连接，所述角度定位底板用于与所述腔室本体固定连接。

5.根据权利要求4所述的角度定位组件，其特征在于，所述角度定位组件还包括两个第一定位件和两个第一紧固件，所述角度定位底板的形状与所述角度定位件的形状相适配，所述连接件的一端通过其中一个所述第一定位件和其中一个所述第一紧固件与所述角度定位件固定连接，所述连接件的另一端通过另外一个所述第一定位件和另外一个所述第一紧固件与所述角度定位底板固定连接，以使得所述角度定位件的内弧形侧壁和所述角度定位底板的内弧形侧壁的圆心同心。

6.根据权利要求5所述的角度定位组件，其特征在于，所述角度定位组件还包括至少一个第二定位件和至少一个第二紧固件，所述角度定位底板用于通过所述第二定位件和所述第二紧固件与所述腔室本体固定连接，以使得所述角度定位底板的内弧形侧壁与所述基座的圆心同心。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的角度定位组件，其特征在于，所述角度定位组件还包括呈弧形的缓冲件，所述缓冲件包括朝向所述基座中心的内弧形缓冲侧壁以及背离所述基座中心的外弧形缓冲侧壁，所述外弧形缓冲侧壁与所述角度定位件的内弧形侧壁贴合，所述内弧形缓冲侧壁能够与所述接地电极板贴合，以限定所述接地电极板相对所述腔室本体的水平旋转角度。

8.根据权利要求7所述的角度定位组件，其特征在于，所述缓冲件由非金属材料制作形成。

9.根据权利要求7所述的角度定位组件，其特征在于，所述缓冲件沿圆周方向各处的径向厚度均相同，且所述缓冲件的所述内弧形缓冲侧壁的直径与所述接地电极板的直径相同。

10.一种工艺腔室，所述工艺腔室包括腔室本体、相对腔室本体可旋转的接地电极板以及设置在所述腔室本体内的基座，所述基座用于承载晶片，其特征在于，所述工艺腔室还包括权利要求1至9中任意一项所述的角度定位组件。

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