用于離子注入機(jī)預(yù)冷腔的晶片固定裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種晶片固定裝置，用于將晶片固定于離子注入機(jī)的預(yù)冷腔中，包括：絕緣層，其為固定裝置表面層；基體，位于絕緣層下方并支撐絕緣層，基體中設(shè)有至少一冷卻液流道，用于注入冷卻液對(duì)晶片進(jìn)行冷卻；固定環(huán)，設(shè)于絕緣層上方，用于對(duì)晶片施加一向下壓力以將晶片固定于固定裝置上；驅(qū)動(dòng)裝置，用于帶動(dòng)固定環(huán)向下運(yùn)動(dòng)以將晶片壓迫于固定裝置上，以及帶動(dòng)固定環(huán)向上運(yùn)動(dòng)以供取下或安裝晶片。其允許向晶片背面通入更大氣壓的氣體，有利于提高晶片冷卻效率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率降低，避免了ESC直流電壓可能對(duì)晶片產(chǎn)生的損傷。
【專利說(shuō)明】用于離子注入機(jī)預(yù)冷腔的晶片固定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種用于離子注入機(jī)遇冷腔的晶片固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]離子注入機(jī)是集成電路制造前工序中的關(guān)鍵設(shè)備，離子注入是對(duì)半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜的技術(shù)，其目的是改變半導(dǎo)體的載流子濃度和導(dǎo)電類型。離子注入與常規(guī)熱摻雜工藝相比可對(duì)注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴(kuò)散等方面進(jìn)行精確的控制，克服了常規(guī)工藝的限制，提高了電路的集成度、開(kāi)啟速度、成品率和壽命，降低了成本和功耗。離子注入機(jī)廣泛用于摻雜工藝，可以滿足淺結(jié)、低溫和精確控制等要求，已成為集成電路制造工藝中必不可少的關(guān)鍵裝備。
[0003]離子注入機(jī)中設(shè)有一預(yù)冷腔用來(lái)對(duì)晶片進(jìn)行冷卻，在預(yù)冷腔中常采用靜電卡盤(Electro Static Chuck，簡(jiǎn)稱ESC)來(lái)固定、支撐及傳送晶片等待加工件。靜電卡盤設(shè)置于反應(yīng)腔室中，其采用靜電引力的方式，而非機(jī)械方式來(lái)固定晶片，可減少對(duì)晶片可能的機(jī)械損失。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有的靜電卡盤通常包括絕緣層20和設(shè)于絕緣層20下方的基體10，絕緣層20中設(shè)置有直流電極(附圖未示出)，該直流電極外接直流電源，對(duì)晶片40施加靜電引力?；w10中設(shè)有冷卻液流道101，用于注入冷卻液對(duì)與靜電卡盤直接接觸的晶片40進(jìn)行冷卻。靜電卡盤還具有一氣體流道30，自底部貫通靜電卡盤向晶片40背面與絕緣層20之間吹送氣體，使得晶片40均勻地降溫。
[0005]但有時(shí)，上述靜電卡盤對(duì)晶片的吸附效果不佳，在背面氣體壓力過(guò)高情況下容易脫片，導(dǎo)致該機(jī)構(gòu)故障率較高；另外，較高的ESC電壓會(huì)對(duì)晶片產(chǎn)生一定程度的損傷。
[0006]因此，業(yè)內(nèi)需要一種可靠、能承受較高氣壓的晶片固定裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種晶片固定裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一技術(shù)方案如下:
[0009]一種晶片固定裝置，用于將晶片固定于離子注入機(jī)的預(yù)冷腔中，包括:絕緣層，其為固定裝置表面層；基體，位于絕緣層下方并支撐絕緣層，基體中設(shè)有至少一冷卻液流道，用于注入冷卻液對(duì)晶片進(jìn)行冷卻；固定環(huán)，設(shè)于絕緣層上方，用于對(duì)晶片施加一向下壓力以將晶片固定于固定裝置上；驅(qū)動(dòng)裝置，用于帶動(dòng)固定環(huán)向下運(yùn)動(dòng)以將晶片壓迫于固定裝置上，以及帶動(dòng)固定環(huán)向上運(yùn)動(dòng)以供取下或安裝晶片。
[0010]優(yōu)選地，固定環(huán)包括一環(huán)體和至少一凸部，環(huán)體內(nèi)徑略大于晶片半徑，凸部自環(huán)體內(nèi)側(cè)向其中心凸起，用于將晶片壓迫于固定裝置上。
[0011]優(yōu)選地，凸部為多個(gè)，均勻分布于環(huán)體上。
[0012]優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)裝置還包括一壓力調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)固定環(huán)施加于晶片的壓力。[0013]本發(fā)明還提供一種離子注入機(jī)，包括預(yù)冷腔，預(yù)冷腔中設(shè)有如上所述的晶片固定裝置，用于將晶片固定于預(yù)冷腔中進(jìn)行冷卻工藝。
[0014]本發(fā)明提供的晶片固定裝置，用于將晶片壓迫固定于預(yù)冷腔中，一方面，在背面氣體壓力較高情況下晶片也不會(huì)脫落，從而允許向晶片背面通入更大氣壓的氣體，有利于提高晶片冷卻效率，另一方面，其去除了吸附晶片所用的直流回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率降低，并避免了 ESC直流電壓可能對(duì)晶片產(chǎn)生的損傷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中靜電卡盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2A-2B示出本發(fā)明一實(shí)施例提供的晶片固定裝置在固定環(huán)抬起和落下時(shí)的示意圖；
[0017]圖3示出本發(fā)明實(shí)施例中提供的固定環(huán)俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖2A、圖2B所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的晶片固定裝置，用于將晶片40固定于離子注入機(jī)的預(yù)冷腔中，其包括:絕緣層20，其為晶片固定裝置的表面層；基體10，位于絕緣層20下方并支撐絕緣層20，基體10中設(shè)有一冷卻液流道101，用于注入冷卻液對(duì)晶片40進(jìn)行冷卻；氣體流道30，其自底部貫通晶片固定裝置，用于向晶片40背面與絕緣層20之間吹送氣體；以及，固定環(huán)50，設(shè)于絕緣層20上方，用于對(duì)晶片40施加一向下壓力以將晶片固定于該晶片固定裝置上；驅(qū)動(dòng)裝置60，用于帶動(dòng)固定環(huán)50向下運(yùn)動(dòng)以將晶片壓迫于該晶片固定裝置上，以及帶動(dòng)固定環(huán)50向上運(yùn)動(dòng)以供取下或安裝晶片。
[0020]圖2A示出固定環(huán)50處于抬起狀態(tài)下時(shí)晶片固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)可取下晶片、或安裝一枚新的晶片，圖2B示出固定環(huán)50處于落下?tīng)顟B(tài)下時(shí)晶片固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，此時(shí)晶片被壓迫于晶片固定裝置上。
[0021]具體地，如圖3所示，固定環(huán)50包括一環(huán)體501和多個(gè)凸部502，環(huán)體501內(nèi)徑略大于晶片40半徑，凸部502自環(huán)體501內(nèi)側(cè)向其中心凸起，在驅(qū)動(dòng)裝置60帶動(dòng)固定環(huán)50向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸部502與晶片40邊緣直接接觸，并將晶片40壓迫于該晶片固定裝置上。
[0022]其中，凸部502為多個(gè)，例如為4個(gè)或6個(gè)，均勻分布于環(huán)體501上，從而可對(duì)晶片40施加均勻的壓力，防止一側(cè)的壓力大、另一側(cè)的壓力小而造成晶片破損。
[0023]進(jìn)一步改進(jìn)地，驅(qū)動(dòng)裝置60還包括一壓力調(diào)節(jié)單元，其可調(diào)節(jié)通過(guò)固定環(huán)50施加于晶片40上的壓力。在通向晶片40背面的氣體氣壓發(fā)生變化時(shí)，壓力調(diào)節(jié)單元相應(yīng)地調(diào)節(jié)固定環(huán)50施加于晶片40上的壓力，使兩者均衡，避免給晶片40帶來(lái)機(jī)械損傷。
[0024]在利用固定環(huán)50將晶片40壓迫于晶片固定裝置之上時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置60負(fù)責(zé)固定環(huán)50的升降及對(duì)壓緊力度的控制。
[0025]對(duì)晶片40進(jìn)行降溫的具體過(guò)程依次包括:固定環(huán)50升起、晶片40裝入、固定環(huán)50降下壓迫固定晶片40、向晶片40背面吹掃氣體、經(jīng)過(guò)設(shè)定的冷卻時(shí)間后背面氣體關(guān)閉、固定環(huán)50升起、取出晶片40。
[0026]在另一種改進(jìn)實(shí)施方式中，固定環(huán)50整體由彈性材料制成，從而在壓迫晶片40于晶片固定裝置上時(shí)，可避免給晶片帶來(lái)?yè)p傷。
[0027]該實(shí)施例提供的晶片固定裝置，一方面，在背面氣體壓力較高情況下晶片也不會(huì)脫落，從而允許向晶片背面通入更大氣壓的氣體，有利于提高晶片冷卻效率，另一方面，其去除了吸附晶片所用的直流回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率降低，并避免了 ESC直流電壓可能對(duì)晶片產(chǎn)生的損傷。
[0028]可以理解，固定環(huán)50上的凸部設(shè)置為其他的結(jié)構(gòu)，只要可將晶片40均勻地壓迫于晶片固定裝置之上，在晶片40可承受的壓力范圍之內(nèi)，并使晶片40承受的壓力盡量均勻，凸部可具有不同形式的變形設(shè)計(jì)，固定環(huán)也可以采用多種變形設(shè)計(jì)，例如采用無(wú)凸部的結(jié)構(gòu)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]本發(fā)明第二實(shí)施提供一種離子注入機(jī)，其包括公知的離子源、質(zhì)量分析器、加速器、四級(jí)透鏡、掃描系統(tǒng)、靶室組成以及預(yù)冷腔，其中，預(yù)冷腔中設(shè)有本發(fā)明上述實(shí)施例中提供的晶片固定裝置，用于將晶片固定于預(yù)冷腔中進(jìn)行冷卻工藝。
[0030]該離子注入機(jī)可以更高效地對(duì)晶片降溫，且結(jié)構(gòu)獲得簡(jiǎn)化、不易發(fā)生故障，適合在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。
[0031]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種晶片固定裝置，用于將晶片固定于離子注入機(jī)的預(yù)冷腔中，包括: 絕緣層，其為所述固定裝置表面層； 基體，位于所述絕緣層下方并支撐所述絕緣層，所述基體中設(shè)有至少一冷卻液流道，用于注入冷卻液對(duì)所述晶片進(jìn)行冷卻； 固定環(huán)，設(shè)于所述絕緣層上方，用于對(duì)所述晶片施加一向下壓力以將所述晶片固定于所述固定裝置上； 驅(qū)動(dòng)裝置，用于帶動(dòng)所述固定環(huán)向下運(yùn)動(dòng)以將所述晶片壓迫于所述固定裝置上，以及帶動(dòng)所述固定環(huán)向上運(yùn)動(dòng)以供取下或安裝所述晶片。
2.如權(quán)利要求2所述的晶片固定裝置，其特征在于，所述固定環(huán)包括一環(huán)體和至少一凸部，所述環(huán)體內(nèi)徑略大于所述晶片半徑，所述凸部自所述環(huán)體內(nèi)側(cè)向其中心凸起，用于將所述晶片壓迫于所述固定裝置上。
3.如權(quán)利要求3所述的晶片固定裝置，其特征在于，所述凸部為多個(gè)，均勻分布于所述環(huán)體上。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的晶片固定裝置，其特征在于，所述晶片固定裝置上還設(shè)有一氣體流道，其自底部貫通所述固定裝置，用于向所述晶片背面與絕緣層之間吹送氣體。
5.如權(quán)利要求4所述的晶片固定裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括一壓力調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)所述固定環(huán)施加于所述晶片的壓力。
6.如權(quán)利要求4所述的晶片固定裝置，其特征在于，所述固定環(huán)由彈性材料制成。
7.一種離子注入機(jī)，包括預(yù)冷腔，所述預(yù)冷腔中設(shè)有如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的晶片固定裝置，用于將晶片固定于所述預(yù)冷腔中進(jìn)行冷卻工藝。
【文檔編號(hào)】H01J37/20GK103646840SQ201310631466
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】嚴(yán)駿, 裴雷洪 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司