工藝腔室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠?qū)Ψ胖迷谄渲械木A進(jìn)行冷卻的工藝腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，等離子體設(shè)備廣泛用于當(dāng)今的半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、平板顯示等制作工藝中。在目前的制造工藝中，已經(jīng)使用等離子體設(shè)備有以下類型:直流放電，CCP(電容耦合等離子體)類型，ICP(電感耦合等離子體)類型以及ECR(電子回旋共振等離子體)等。目前這些類型被廣泛應(yīng)用于PVD (物理氣相沉積)，等離子體刻蝕以及等離子體CVD (化學(xué)氣相沉積)等。
[0003]在PVD工藝設(shè)備中，特別是對(duì)于IC (集成電路)、TSV (硅穿孔)、封裝制造工藝，需要進(jìn)入預(yù)清洗工藝腔室，預(yù)清洗完成后通過濺射來沉積金屬膜。
[0004]預(yù)清洗工藝作為PVD工藝的一部分，其目的是在沉積金屬膜之前，清除晶圓表面的污染物或溝槽和穿孔底部的殘余物。預(yù)清洗工藝會(huì)明顯提升沉積膜的附著力、改善芯片的電氣性能和可靠性。一般的預(yù)清洗工藝，是將氣體，如Ar (氬氣)、He (氦氣)等激發(fā)為等離子體，利用等離子體的化學(xué)反應(yīng)和物理轟擊作用，對(duì)晶圓或工件進(jìn)行去雜質(zhì)的處理。
[0005]在對(duì)晶圓進(jìn)行預(yù)清洗的過程中會(huì)發(fā)熱，在預(yù)清洗工藝腔室中，熱量很難傳遞出去。一般的工藝腔室中采用不加冷卻的機(jī)械式基座，不進(jìn)行冷卻。如果工藝速率越大，晶圓溫度越高，會(huì)導(dǎo)致晶圓變形。這樣只能縮短工藝時(shí)間，影響生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要提供一種能夠?qū)A進(jìn)行冷卻的工藝腔室。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種工藝腔室，包括上屏蔽、過渡板與腔體，所述過渡板固定在所述腔體中，所述上屏蔽固定在所述過渡板的內(nèi)側(cè)，還包括冷卻基座；
[0009]所述冷卻基座置于所述腔體中，并能夠在所述腔體內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)；
[0010]在所述冷卻基座中設(shè)置有氣體通道，所述氣體通道的開口位于所述冷卻基座的用于放置晶圓的表面。
[0011]作為一種可實(shí)施方式，在所述冷卻基座的內(nèi)部還設(shè)置有換熱介質(zhì)。
[0012]作為一種可實(shí)施方式，所述工藝腔室還包括下屏蔽；所述下屏蔽固定連接到所述過渡板上，所述下屏蔽位于所述晶圓的工藝位置處。
[0013]作為一種可實(shí)施方式，所述工藝腔室還包括下屏蔽；所述下屏蔽間接連接到所述過渡板上并能夠相對(duì)所述過渡板上下運(yùn)動(dòng)；
[0014]當(dāng)所述冷卻基座運(yùn)動(dòng)至與所述下屏蔽接觸的位置時(shí)，所述冷卻基座帶動(dòng)所述下屏
[0015]作為一種可實(shí)施方式，所述工藝腔室還包括至少兩個(gè)導(dǎo)向桿；所述導(dǎo)向桿的一端固定在所述過渡板上，所述下屏蔽通過所述導(dǎo)向桿連接在所述過渡板上。
[0016]作為一種可實(shí)施方式，所述下屏蔽包括第一環(huán)狀主體、第二環(huán)狀主體以及連接所述第一環(huán)狀主體和第二環(huán)狀主體的凹陷部，在所述第二環(huán)狀主體的外壁上設(shè)置有安裝部，在所述安裝部上設(shè)置有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向桿穿過所述導(dǎo)向孔將所述下屏蔽連接到所述過渡板上。
[0017]作為一種可實(shí)施方式，所述導(dǎo)向桿的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述導(dǎo)向桿均勻分布在所述過渡板上。
[0018]作為一種可實(shí)施方式，所述導(dǎo)向桿的另一端為階梯狀。
[0019]作為一種可實(shí)施方式，所述第一環(huán)狀主體的內(nèi)徑小于放置在所述冷卻基座上的晶圓的直徑。
[0020]作為一種可實(shí)施方式，所述第一環(huán)狀主體的內(nèi)徑與所述晶圓的直徑的差值至多為3毫米。
[0021]作為一種可實(shí)施方式,所述第一環(huán)狀主體的內(nèi)邊緣為斜面,所述斜面的傾斜度為15度至30度。
[0022]作為一種可實(shí)施方式，當(dāng)所述冷卻基座運(yùn)動(dòng)至工藝位置時(shí)，所述上屏蔽位于所述下屏蔽的凹陷部?jī)?nèi)，所述上屏蔽與所述下屏蔽的凹陷部的外側(cè)壁之間的間隙至多為5毫米。
[0023]作為一種可實(shí)施方式，所述通入冷卻基座的氣體的壓強(qiáng)的計(jì)算公式為:
[0024]P= (m X g) S ；
[0025]其中，P為通入所述冷卻基座中的氣體的壓強(qiáng)，m為所述下屏蔽的質(zhì)量，g為重力加速度，S為晶圓與通入所述冷卻基座的氣體的接觸面積。
[0026]作為一種可實(shí)施方式，所述下屏蔽由金屬材料、絕緣材料或金屬材料和絕緣材料的復(fù)合材料制成。
[0027]作為一種可實(shí)施方式，所述工藝腔室為預(yù)清洗工藝腔室、刻蝕腔室、濺射腔室或LED設(shè)備。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的工藝腔室采用了背壓冷卻的冷卻方式，在冷卻基座中設(shè)置了氣體通道，通過從氣體通道中通入氣體對(duì)放置在冷卻基座上的晶圓進(jìn)行冷卻，在工藝過程中產(chǎn)生的熱量被及時(shí)傳遞到冷卻基座上，避免晶圓的溫度過高導(dǎo)致晶圓變形或揮發(fā)出雜質(zhì)；從而可使用較高的刻蝕速率，且不必不增加工藝時(shí)間，提高了加工效率。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的工藝腔室的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為圖1所示的工藝腔室中晶圓運(yùn)動(dòng)至工藝位置時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為圖1所TJK的工藝腔室中冷卻基座通入壓縮氣體的TJK意圖；
[0032]圖4為圖1所不的工藝腔室的下屏敝的俯視不意圖；
[0033]圖5為圖4所示的下屏蔽的A-A剖視示意圖；
[0034]圖6為圖1所TJK的工藝腔室中下屏敝與晶圓的配合關(guān)系TJK意圖；
[0035]圖7為圖1所示的工藝腔室中晶圓在工藝位置時(shí)下屏蔽與上屏蔽的配合關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為了解決晶圓冷卻的問題，提出了一種新的工藝腔室來實(shí)現(xiàn)晶圓的冷卻。
[0037]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0038]參見圖1，本發(fā)明提供一種工藝腔室100包括石英蓋110、腔體120、過渡板130、上屏蔽140、下屏蔽150與冷卻基座160，其中過渡板130置于石英蓋110與腔體120之間，過渡板130的中間設(shè)置通孔，石英蓋110覆蓋在通孔上；上屏蔽140固定在過渡板130上。
[0039]石英蓋110與腔體120通過通孔連通，成為一個(gè)封閉的空間。工藝腔室100具有可以抽真空的封閉空間，可用于半導(dǎo)體設(shè)備中的預(yù)清洗腔室(Preclean)，半導(dǎo)體設(shè)備中的刻蝕(ETCH)設(shè)備，PVD設(shè)備中的Cu、Ti等濺射腔室，或者用于LED設(shè)備中，使用范圍廣泛。
[0040]冷卻基座160置于腔體120中，并在腔體120內(nèi)作上下直線運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中冷卻基座160的底部設(shè)置動(dòng)力機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)冷卻基座160上下運(yùn)動(dòng)，其中在冷卻基座160中設(shè)置有氣體通道180，氣體通道180的一端開口位于冷卻基座160放置晶圓200的表面。在刻蝕工藝的預(yù)清洗是采用等離子體的化學(xué)反應(yīng)和物理轟擊，對(duì)晶圓或工件進(jìn)行去雜質(zhì)的處理的方式，等離子體刻蝕的速率越高，晶圓或工件的溫度就會(huì)越高，晶圓或工件的溫度過高又會(huì)導(dǎo)致晶圓或工件(如鍵合片)的變形；而且晶圓或工件的溫度過高會(huì)導(dǎo)致一些晶圓或工件(如鍵合片)揮發(fā)出雜質(zhì)。為了達(dá)到較高的刻蝕速率，同時(shí)不增加工藝時(shí)間，本實(shí)施例中增加背壓冷卻，即在冷卻基座中設(shè)置了氣體通道。在工藝過程中通過氣體通道180向冷卻基座160中通入氣體，結(jié)合圖3所示，本實(shí)施例中冷卻基座160的底部的下表面設(shè)置中心管路180，壓縮氣體進(jìn)入晶圓或工件與冷卻基座160之間，壓縮氣體可為氬氣，壓縮氣體將工藝過程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳遞到冷卻基座160上，從而對(duì)晶圓進(jìn)行冷卻。
[0041]較佳的，作為一個(gè)較佳的實(shí)施例，本實(shí)施例中在所述冷卻基座160的內(nèi)部還設(shè)置有換熱介質(zhì)。冷卻基座160中通入換熱介質(zhì)，用于工藝過程中的降溫冷卻。壓縮氣體將工藝過程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳遞到冷卻基座160上，冷卻基座160通過其中的換熱介質(zhì)的循環(huán)，把熱量散發(fā)出來。本實(shí)施例中采用在冷卻基座160中通入冷卻循環(huán)水的方式，還可以采用其他的低溫冷卻循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行降溫冷卻。
[0042]較佳的，作為一個(gè)較佳的實(shí)施例，本實(shí)施例中的下屏蔽150通過螺紋連接或螺釘連接固定連接到所述過渡板上，此時(shí)所述下屏蔽150位于所述晶圓200的工藝位置處。晶圓200放置在冷卻基座160上，冷卻基座160帶動(dòng)晶圓200向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)晶圓200運(yùn)動(dòng)至工藝位置上時(shí)，晶圓200與下屏蔽150接觸，下屏蔽150壓緊晶圓200。這樣設(shè)置下屏蔽具有兩個(gè)功能，一個(gè)是屏蔽作用，另一個(gè)是對(duì)晶圓產(chǎn)生壓緊作用。這樣可以避免晶圓移位。
[0043]較佳的，作為另一個(gè)較佳的實(shí)施例，參見圖2，本實(shí)施例中的下屏蔽150間接連接到所述過渡板130上并能夠相對(duì)所述過渡板130上下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)所述冷卻基座160運(yùn)動(dòng)至與所述下屏蔽150接觸的位置時(shí)，所述冷卻基座160帶動(dòng)所述下屏蔽150運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中對(duì)現(xiàn)有的下屏蔽進(jìn)行了改進(jìn)，將下屏蔽設(shè)置為可上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，同樣的，本實(shí)施例中的下屏蔽150 —方面與上屏蔽140組合起來，起屏蔽作用，將加工空間與晶圓的背壓冷卻裝置100的其他位置隔絕，避免等離子體的四處擴(kuò)散。另一方面本實(shí)施例中的下屏蔽還可以對(duì)放置在基座上的晶圓產(chǎn)生壓緊作用，避免在對(duì)晶圓進(jìn)