CN111244021A - 卡盘基座及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种卡盘基座及半导体加工设备。卡盘基座用于半导体设备中承载待加工工件，其包括接合基环、绝缘环、边缘环、聚焦环及卡盘；其中，绝缘环环绕设置于固定平台外侧；边缘环环绕设置于绝缘环的外侧；接合基环设置于绝缘环及边缘环的顶部；聚焦环设置于接合基环的上部，且环绕承载卡盘的外周边缘；卡盘用于承载待加工工件，且接合基环用于对卡盘减振。本申请实施例实现了防止振动源对卡盘及卡盘上的待加工工件形成扰动及共振，从而可以防止在工艺周期内待加工工件发生错位或倾斜现象。

Description

卡盘基座及半导体加工设备
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种卡盘基座及半导体加工设备。
背景技术
目前，集成电路的刻蚀设备在进行工艺周期中晶圆的位置至关重要。在晶圆工艺周期中，刻蚀设备不断的进行抽空或抽水(Pump down/up)，分子泵及干泵连续高速运行，风冷水冷进行控温工作，电感耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma EmissionSpectrometer,ICP)装置激发活性粒子等工作状态，形成了多耦合态的振动源。晶圆在脱离卡盘静电吸附时，刻蚀设备形成的振动源会加负载到晶圆，造成晶圆错位甚至偏斜。晶圆发生错位及偏斜可能导致工艺完成后的晶圆无法达到刻蚀的要求，甚至使设备部件及晶圆损坏，增加了设备运行和维护成本。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种卡盘基座及半导体加工设备，用以解决现有技术存在的待加工工件错位及倾斜的技术问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种卡盘基座，用于半导体设备中承载待加工工件，包括接合基环、绝缘环、边缘环、聚焦环及卡盘；其中，所述绝缘环环绕设置于固定平台外侧；所述边缘环环绕设置于所述绝缘环的外侧；所述接合基环设置于所述绝缘环及边缘环的顶部；所述聚焦环设置于所述接合基环的上部，且环绕承载所述卡盘的外周边缘；所述卡盘用于承载待加工工件，且所述接合基环用于对所述卡盘减振。
于本申请的一实施例中，所述接合基环包括：第一基环、第二基环及减振组件；所述第一基环固定设置于所述绝缘环和所述边缘环上，所述第二基环层叠设置于所述第一基环上，且所述第二基环位于所述第一基环与所述聚焦环之间；多个所述减振组件设置于所述第一基环上，并且多个所述减振组件沿所述第一基环的周向间隔布置；多个所述减振组件穿过所述第二基环的顶面后与所述聚焦环的底面接触，所述减振组件用于吸收振动源产生的振动，并且能根据振动频率调节自身减振频率。
于本申请的一实施例中，所述减振组件包括阻尼器及节拍器；所述阻尼器用于吸收振动源产生的振动；所述节拍器与所述阻尼器一体化设计，且所述节拍器用于产生与所述阻尼器吸收的振动矢量相反的振动。
于本申请的一实施例中，所述阻尼器为可调节阻尼器。
于本申请的一实施例中，所述接合基环还包括冷却通道，所述冷却通道位于所述第一基环及所述第二基环之间，且所述冷却通道内流动有冷却液，用于对多个所述减振组件冷却。
于本申请的一实施例中，所述冷却通道环绕于多个所述减振组件的外周后串联设置。
于本申请的一实施例中，所述第一基环的顶面设有第一凹槽，所述第二基环的底面设有第二凹槽，所述第一凹槽及所述第二凹槽密封接合以形成所述冷却通道。
于本申请的一实施例中，所述第一基环的底面设置有环形凹槽，所述绝缘环顶部嵌设于所述环形凹槽中。
于本申请的一实施例中，多个所述减振组件均布于所述第一基环上，所述第一基环及所述第二基环外侧包覆有抗蚀层。
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体加工设备，包括工艺腔室及如第二个方面提供的卡盘基座。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例提供了一种卡盘基座及半导体加工设备。卡盘基座用于半导体设备中承载待加工工件，其包括接合基环、绝缘环、边缘环、聚焦环及卡盘；其中，绝缘环环绕设置于固定平台外侧；边缘环环绕设置于绝缘环的外侧；接合基环设置于绝缘环及边缘环的顶部；聚焦环设置于接合基环的上部，且环绕承载卡盘的外周边缘；卡盘用于承载待加工工件，且接合基环用于对卡盘减振。通过在卡盘基座上设置有接合基环，并且接合基环用于对卡盘进行减振，进而可以实现防止振动源对卡盘及卡盘上的待加工工件形成扰动及共振，从而可以防止在工艺周期内待加工工件发生错位或倾斜现象，进而不仅有效提高了待加工工件的工艺效果，而且还大幅提高了经济效益。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1A为本申请实施例提供的一种卡盘基座的结构示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种卡盘基座的局部放大示意图；
图2A为本申请实施例提供的一种接合基环的一视角的立体示意图；
图2B为本申请实施例提供的一种接合基环的另一视角的立体示意图；
图3A为本申请实施例提供的一种接合基环的剖视示意图；
图3B为本申请实施例提供的一种接合基环的局部剖视示意图；
图4为本申请实施例提供的一种接合基环的内部结构示意图；
图5A为本申请实施例提供的一种第一基环示出顶面的立体示意图；
图5B为本申请实施例提供的一种第一基环示出底面的立体示意图；
图5C为本申请实施例提供的一种第二基环示出底面的立体示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种卡盘基座，用于半导体设备中承载待加工工件，包括接合基环100、绝缘环200、边缘环300、聚焦环400及卡盘500；其中，绝缘环200环绕设置于固定平台600外侧；边缘环300环绕设置于绝缘环200的外侧；接合基环100设置于绝缘环200及边缘环300的顶部；聚焦环400设置于接合基环100的上部，且环绕承载卡盘500的外周边缘；卡盘500用于承载待加工工件，且接合基环100用于对卡盘500减振。
如图1A及图1B所示，绝缘环200环绕设置于固定平台600外侧，边缘环300环绕设置于绝缘环200的外侧，接合基环100设置于绝缘环200及边缘环300的顶部，聚焦环400设置于接合基环100的上部，并且环绕承载卡盘500的外周边缘；卡盘500用于承载待加工工件，该待加工工件例如可以是晶圆，但是本申请实施例并不以此为限。接合基环100可以对卡盘500进行减振，进而实现对待加工工件的进行减振。
本申请实施例通过在卡盘基座上设置有接合基环，并且接合基环通过聚焦环环绕并承载卡盘的边缘，卡盘用于承载待加工工件，接合基环用于对卡盘进行减振，进而可以实现防止振动源对卡盘及卡盘上的待加工工件形成扰动及共振，从而可以防止在工艺周期内待加工工件发生错位或倾斜现象，进而不仅有效提高了待加工工件的工艺效果，而且还大幅提高了经济效益。
于本申请的一实施例中，接合基环100包括：第一基环1、第二基环2及减振组件3；第一基环1固定设置于绝缘环200和边缘环300上，第二基环2层叠设置于第一基环1上，且第二基环2位于第一基环1与聚焦环400之间；多个减振组件3设置于第一基环1上，并且多个减振组件3沿第一基环1的周向间隔布置；多个减振组件3穿过第二基环2的顶面后与聚焦环400的底面接触，减振组件3用于吸收振动源产生的振动，并且能根据振动频率调节自身减振频率。
如图1A至图2B所示，第一基环1可以采用金属材质制成的环状结构，其可以固定设置于绝缘环200和边缘环300上，或者第一基环1的底面可以直接设置于固定平台600上，但是本申请实施例并不以此为限。第二基环2可以采用与第一基环1相同的材质及结构，并且第二基环2可以层叠的设置于第一基环1的上方，第二基环2的顶面可以用于通过聚焦环400承载卡盘500。第一基环1与第二基环2之间的连接方式可以采用多种方式，例如可以采用焊接、粘接或螺栓连接，本申请实施例并不以此为限。减振组件3具体的数量可以是四个，其可以沿周向设置于第一基环1的顶面上，并且可以穿过第二基环2的顶面后与聚焦环400的底面接触，减振组件3可以吸收工艺腔室内振动源产生的振动，并且还可以根据振动的频率调节自身减振频率，从而可以防止卡盘500上的待加工工件在工艺周期内会出现错位或者倾斜现象，进而有效提高待加工工件的工艺效果。采用上述设计，由于将两个基环层叠设置，并且在第一基环上设置有多个减振组件，多个减振组件穿过第二基环后通过聚焦环承载卡盘，以用于对卡盘进行减振。由于多个减振组件可以吸收振动并且可以根据振动频率调节自身的减振频率，因此可以实现防止振动源对卡盘及卡盘上的待加工工件形成扰动及共振，从而可以防止在工艺周期内待加工工件发生错位或倾斜现象，进而不仅有效提高了待加工工件的工艺效果，而且还大幅提高了经济效益。
需要说明的是，本申请实施例并不限定减振组件3的具体数量，只要其三个以上，且相互配合用于承载聚焦环400即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，减振组件3包括阻尼器31及节拍器32；阻尼器31用于吸收振动源产生的振动；节拍器32与阻尼器31一体化设计，且节拍器32用于产生与阻尼器31吸收的振动矢量相反的振动。可选地，阻尼器31为可调节阻尼器。
如图3A及图3B所示，阻尼器31可以采用鲁棒性阻尼，阻尼器31可以通过粘接的方式设置于第一基环1的顶面，其本身的顶部可以略低于第二基环2的顶面,阻尼器31用于吸收振动源产生的振动。节拍器32可以套设于阻尼器31的顶部，并且节拍器32的顶面可以略高于第二基环2的顶面,或者与第二基环2的顶面平齐，以用于通过聚焦环400承载卡盘500，节拍器32可以采用粘接的方式设置于阻尼器31顶部，但是本申请实施例并不以此为限。在实际应用时，阻尼器31可以用于当振动源产生振动冲击时，吸能及产生蠕变，尽量消弭振动源产生的机械晃动，而节拍器32与阻尼器31固连为一体，用于阻尼器31产生的速度及加速度叠加于聚焦环400上的待加工工件，这一产生的速度及加速度与振动源产生的冲击是矢量相反的，从而实现衰减振动源冲击的目的。采用上述设计，不仅可以有效防止加工工件的错位及倾斜，而且可以使得本申请实施例结构简单，从而有效降低了应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定减振组件3的具体实施方式，例如其可以采用其他类型的阻尼器31。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，还可以包括主控器及检测器，主控器与检测器及节拍器32电连接，主控器用于根据检测器检测到的振动频率，以调节节拍器32的速度及加速度。结合参照如图1所示，检测器(图中未示出)可以设置于固定平台600上，检测器可以收集所有振动源的信息，并且探测压力大小及振动程度，并且将上述信息均发送至主控器(图中未示出)内进行分析。主控器具体来说可以是下位机系统，主控器分析完毕之后，主控器可以启动阻尼器31不同工况，并且可以对应调节节拍器32速度及加速度，形成不同的阻尼作用。当振动扰动较大时，节拍器32最后赋予的速度及加速度较大、瞬时位移较大、调节能力较强及抗振动性较强；当振动扰动较小时，节拍器32最后赋予的速度及加速度较小、瞬时位移较小、调节能力较弱及抗振动性较弱。本申请实施例的接合基环100通过检测器检测执行反馈，并且其主控器可以采用现有的下位机,不仅可以便于实现，而且还可以形成一个闭环控制，将振动源对待加工工件扰动因素极大地消弭，因此不仅可以有效降低成本，而且可以有效提高本申请实施例的自动化程度。
需要说明的是，本申请实施例并不限定主控器及检测器的具体实施方式，例如主控器可以设置于工艺腔室的外侧，仅用于控制接合基环100使用。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图3A至图4所示，接合基环100还包括冷却通道4，冷却通道4位于第一基环1及第二基环2之间，且冷却通道4内流动有冷却液，用于对多个减振组件3冷却。可选地，冷却通道4环绕于多个减振组件3的外周后串联设置。具体来说，冷却通道4可以一体成型于第一基环1及第二基环2之间，或者冷却通道4也可以单独成型并设置于第一基环1及第二基环2之间。进一步的，冷却通道4可以分别环绕多个减振组件3，或者也可以环绕多个减振组件3后串联设置。采用上述设计不仅可以有效提高冷却效果，而且可以使得接合基环100结构简单易用，从而可以进一步降低应用及维护成本。另外，冷却通道4可以与一冷源(图中未示出)，冷源可以为冷却通道4提供冷却液，用于对多个减振组件3进行冷却。由于工艺腔室内的高温环境，设置冷却通道4可以有延长减振组件3的使用寿命，进而可以保证及延长本申请实施例的工况及使用寿命。
于本申请的一实施例中，如图4至图5C所示，第一基环1的顶面设有第一凹槽11，第二基环2的底面设有第二凹槽21，第一凹槽11及第二凹槽21密封接合以形成冷却通道4。第一基环1的顶面上可以开设有第一凹机槽，第一凹槽11可以绕第一基环1的周向呈圆环形结构，并且该圆环结构可以为非封闭结构，在该圆环结构的断开处的两端部可以分别为进液端及出液端。进一步的，多个减振组件3可以均设置于第一凹槽11内，并且第一凹槽11可以配合的减振组件3的尺寸开设，以使得冷却液可以直接对减振组件3进行冷却，进而可以进一步的提高本申请实施例冷却效果。第二基环2的底面上可以开设有第二凹槽21，第二凹槽21的设置方式可以采用与第一凹槽11相同的设置方式，第一凹槽11及第二凹槽21密封接合以形成冷却通道4。采用上述设计，由于冷却通道4直接形成于第一基环1及第二基环2上，因此使得本申请实施例不仅结构简单实用，而且还可以进一步降低应用及维护成本。
于本申请的一实施例中，如图5B所示，第一基环1的底面设置有环形凹槽5，环形凹槽5的径向尺寸与绝缘环200的径向尺寸相同。环形凹槽5可以是凹设于第一基环1底面的圆环形凹槽，并且环形凹槽5可以与第一基环1同心设置。在实际应用时，该环形凹槽5可以容纳绝缘环200的顶部边缘，并且环形凹槽5的径尺寸可以与绝缘环200的径向尺寸相同，从而可以进一步的提高减振的效果。但是本申请实施例并不限定环形凹槽5的具体实施方式，例如环形凹槽5也可以采用非连续的凹槽，而绝缘环200顶部配合设置有凸块，同样可以实现上述功能。环形凹槽5与绝缘环200的顶部配合可以实现第一基环1的径向定位。环形凹槽5相对于现有技术来说增加了针对振动源冲击的硬容差，当振动源冲击特别大时，该环形凹槽5可以限定绝缘环200振动区域，产生机械硬互锁，避免产生振动波及效应，衰减一定比例的振动源冲击，从而进一步提高本申请实施例的接合基环100的减振效果。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，多个减振组件3均布于第一基环1上，第一基环1及第二基环2外侧包覆有抗蚀层。由于多个减振组件3均布于第一基环1上，可以实现对聚焦环400的均匀支撑，从而可以进一步的提高减振效果。第一基环1及第二基环2外侧可以包括有陶瓷喷涂的抗蚀层，但是本申请实施例对于抗蚀层的具体材质并不进行限定。由于设置了抗蚀层，可以有效提高第一基环1及第二基环2的使用寿命，进而可以确保本申请实施例的工况及使用寿命。
基于相同的发明构思，本申请实施例提供了一种半导体加工设备，包括工艺腔室及如上述实施例提供的卡盘基座。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过在卡盘基座上设置有接合基环，并且接合基环通过聚焦环环绕并承载卡盘的边缘，卡盘用于承载待加工工件，接合基环用于对卡盘进行减振，进而可以实现防止振动源对卡盘及卡盘上的待加工工件形成扰动及共振，从而可以防止在工艺周期内待加工工件发生错位或倾斜现象，进而不仅有效提高了待加工工件的工艺效果，而且还大幅提高了经济效益。
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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种卡盘基座，用于半导体设备中承载待加工工件，其特征在于，包括接合基环、绝缘环、边缘环、聚焦环及卡盘；其中，
所述绝缘环环绕设置于固定平台外侧；
所述边缘环环绕设置于所述绝缘环的外侧；
所述接合基环设置于所述绝缘环及边缘环的顶部；
所述聚焦环设置于所述接合基环的上部，且环绕承载所述卡盘的外周边缘；
所述卡盘用于承载待加工工件，且所述接合基环用于对所述卡盘减振。
2.如权利要求1所述的卡盘基座，其特征在于，所述接合基环包括：第一基环、第二基环及减振组件；
所述第一基环固定设置于所述绝缘环和所述边缘环上，所述第二基环层叠设置于所述第一基环上，且所述第二基环位于所述第一基环与所述聚焦环之间；
多个所述减振组件设置于所述第一基环上，并且多个所述减振组件沿所述第一基环的周向间隔布置；多个所述减振组件穿过所述第二基环的顶面后与所述聚焦环的底面接触，所述减振组件用于吸收振动源产生的振动，并且能根据振动频率调节自身减振频率。
3.如权利要求2所述的卡盘基座，其特征在于，所述减振组件包括阻尼器及节拍器；
所述阻尼器用于吸收振动源产生的振动；
所述节拍器与所述阻尼器一体化设计，且所述节拍器用于产生与所述阻尼器吸收的振动矢量相反的振动。
4.如权利要求3所述的卡盘基座，其特征在于，所述阻尼器为可调节阻尼器。
5.如权利要求2所述的卡盘基座，其特征在于，所述接合基环还包括冷却通道，所述冷却通道位于所述第一基环及所述第二基环之间，且所述冷却通道内流动有冷却液，用于对多个所述减振组件冷却。
6.如权利要求5所述的卡盘基座，其特征在于，所述冷却通道环绕于多个所述减振组件的外周后串联设置。
7.如权利要求6所述的卡盘基座，其特征在于，所述第一基环的顶面设有第一凹槽，所述第二基环的底面设有第二凹槽，所述第一凹槽及所述第二凹槽密封接合以形成所述冷却通道。
8.如权利要求2所述的卡盘基座，其特征在于，所述第一基环的底面设置有环形凹槽，所述绝缘环顶部嵌设于所述环形凹槽中。
9.如权利要求2至8的任一所述的卡盘基座，其特征在于，多个所述减振组件均布于所述第一基环上，所述第一基环及所述第二基环外侧包覆有抗蚀层。
10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括工艺腔室及如权利要求1至9的任一所述的卡盘基座。
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