[发明专利]压环、预清洗腔室及半导体加工设备

说明书

本发明提供的压环、预清洗腔室及半导体加工设备，其应用在预清洗腔室中，在该预清洗腔室内设置有基座，该基座包括用于承载晶片的承载面。压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向承载面与晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却晶片。并且，压环包括负重体和绝缘体，其中，负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使压环的整体重量足以承受承载面与晶片下表面之间的气压。绝缘体包覆负重体，以避免等离子体轰击负重体。本发明提供的压环，其可以避免晶片的温度过高，从而不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种压环、预清洗腔室及半导体加工设备。

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。

图1为现有的预清洗腔室的剖视图。图2为现有的承载装置的剖视图。请一并参阅图1和图2，预清洗腔室由反应腔体1、环形支撑件2和穹顶状的绝缘顶盖4限定而成，在绝缘顶盖4的外侧环绕设置有线圈3，线圈3依次与第一匹配器5和第一射频电源6电连接，用以激发预清洗腔室内的工艺气体形成等离子体。而且，在预清洗腔室内还设置有用于承载晶片9的基座7，基座7依次与第二匹配器10和第二射频电源11电连接，用以在晶片9上产生偏压，从而吸引等离子体朝向晶片9运动，以去除晶片9表面上的杂质。此外，在基座7的边缘处设置有绝缘环8，当晶片9置于基座7上时，该绝缘环8环绕在晶片9周围，且顶端高于晶片9的上表面，以防止晶片9移动。

另外，通过向基座7内通入冷却水对基座7进行冷却，从而间接冷却晶片9。然而，由于基座7与晶片9之间无传热介质，而晶片9的温度会在预清洗的过程中迅速上升，导致工艺后晶片的温度仍然较高(在某一刻蚀工艺条件下，刻蚀测得晶片中心与边缘的温度为149℃)。过高的晶片温度会产生以下问题：

其一，在目前的半导体封装领域中，晶片的材质为PI、PBO或者BCB等的聚合物，在进行预清洗工艺时，高能离子的轰击会破坏聚合物内的C键，导致在高温条件下晶片的化学性质不稳定，极易形成碳化合物而释放出来，并附着在金属表面，影响晶片质量。

其二，由于后续的沉积工艺对晶片的温度要求比较苛刻，这就需要在完成预清洗工艺之后，先冷却晶片之后再进行沉积工艺，从而造成设备产能较低。

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，提出了一种压环、预清洗腔室及半导体加工设备，其可以避免晶片的温度过高，从而不仅可以保证晶片质量，而且还可以缩短在完成预清洗工艺之后需要冷却晶片的时间，进而可以提高设备产能。

为实现本发明的目的而提供一种压环，应用在预清洗腔室中，在所述预清洗腔室内设置有基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面；所述压环用于利用自身重力压住晶片上表面的边缘区域，从而实现对所述晶片的固定；并且，通过向所述承载面与所述晶片的下表面之间输送冷却气体，来冷却所述晶片；所述压环包括负重体和绝缘体，其中，所述负重体采用金属制作，以在输送冷却气体时，使所述压环的整体重量足以承受所述承载面与所述晶片下表面之间的气压；所述绝缘体包覆所述负重体，以避免等离子体轰击所述负重体。

优选的，所述绝缘体为环体，所述负重体嵌在所述绝缘体内。

优选的，所述负重体为环体，且与所述绝缘体同心设置；或者，所述负重体由多个块状体组成，且沿所述绝缘体的周向间隔分布。