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一種晶片夾持系統(tǒng)及應(yīng)用該夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法

文檔序號:6893583閱讀:146來源:國知局
專利名稱:一種晶片夾持系統(tǒng)及應(yīng)用該夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種用于半導(dǎo)體 加工/處理工藝的晶片夾持系統(tǒng)。此外,本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用該晶 片夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備。
背景技術(shù)
在集成電路(IC)制造工藝過程中,特別是等離子刻蝕(ETCH)、 物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等工藝過程中,為了固 定、支撐及傳送晶片(Wafer)等被加工器件,避免被加工器件出現(xiàn) 移動或錯位現(xiàn)象,往往使用靜電卡盤(Electro Static Chuck,簡稱 ESC)或者機械夾具等晶片夾持裝置。
其中,靜電卡盤利用靜電引力來固定晶片等被加工器件,其可 分為庫侖和Johnson-Rahbek兩種類型。由于靜電卡盤是采用靜電引 力的方式而不是傳統(tǒng)的機械方式來固定晶片等被加工器件,因此,其 可以減少傳統(tǒng)機械方式中因壓力、碰撞等機械原因而對晶片等被加工 器件所造成的不可修復(fù)的損傷,以及減少因機械碰撞而產(chǎn)生的顆粒污 染。另外,采用靜電卡盤還可以增大晶片等被加工器件的有效加工面 積,并且使靜電卡盤與晶片等被加工器件完全接觸,從而更加有利于 進行熱傳導(dǎo)。
上述靜電卡盤等晶片夾持裝置通常置于諸如等離子體反應(yīng)裝置的 半導(dǎo)體加工/處理裝置的反應(yīng)腔室中,并且該靜電卡盤還配置有諸如聚 焦環(huán)、基環(huán)和絕緣環(huán)等外圍相關(guān)部件。通常,靜電卡盤呈階梯狀,所 述基環(huán)置于靜電卡盤的臺階上并環(huán)繞著所述靜電卡盤,所述聚焦環(huán)置 于所述基環(huán)上,所述絕緣環(huán)環(huán)繞在所述基環(huán)和/或所述聚焦環(huán)的外圍。 這樣,在反應(yīng)腔室中對晶片等半導(dǎo)體器件進行刻蝕/沉積等加工處理 時,反應(yīng)生成的聚合物有可能會沉積在暴露于反應(yīng)腔室內(nèi)的上述各個
5部件的表面上,這些表面也包括上述靜電卡盤等晶片夾持裝置及其外 圍相關(guān)部件。
請參閱圖1,其中示出了現(xiàn)有技術(shù)中常見的靜電卡盤系統(tǒng)。該靜 電卡盤系統(tǒng)包括靜電卡盤l,其上部為陶瓷層部分,下部為鋁基體部 分,在本圖中為了簡化說明而未示出這兩部分的分界線,在陶瓷層部 分內(nèi)部嵌有由絲網(wǎng)印刷或淀積鎢等金屬材料而形成的電極層2,在鋁基 體內(nèi)通常設(shè)有水槽(圖未示),以便對靜電卡盤上的晶片3進行溫度 控制;基環(huán)4,其設(shè)置在靜電卡盤1的臺階部分,并環(huán)繞著靜電卡盤l 的側(cè)面;聚焦環(huán)5,其呈臺階狀,并置于基環(huán)4之上而直接與反應(yīng)腔室 內(nèi)部的等離子體接觸,用以在對晶片3進行定位的同時對靜電卡盤的 表面進行保護;以及隔離環(huán)6,其通常由石英或合成材料等抗等離子體 強的材料制成,用以對靜電卡盤的側(cè)面形成保護。
在靜電卡盤系統(tǒng)工作時,向電極層2通以交流電或直流電,以在 電極層2上聚集電荷,同時使位于靜電卡盤上表面的晶片3的背面聚 集相反電荷,這樣,借助于正負電荷之間的相互吸引而形成所謂的靜 電引力。
請參閱圖2,在靜電卡盤系統(tǒng)的局部放大圖中可以清楚的看到 聚焦環(huán)5的臺階部分與晶片3背面預(yù)留有間隙A。預(yù)留間隙A的原因在 于正常工作狀態(tài)下,反應(yīng)腔室內(nèi)部溫度較高,而聚焦環(huán)5材料本身 在較高溫度下容易受熱膨脹,這種情況下,如果聚焦環(huán)5的臺階部分 與晶片3背面之間沒有間隙或者間隙較小,則受熱膨脹后的聚焦環(huán)5 會把晶片3頂起,這將會降低靜電卡盤的吸引力。
然而,在實際工藝過程中,反應(yīng)生成的聚合物常常會脫落,因此, 在存在上述間隙的情況下,脫落的聚合物會淀積在間隙內(nèi),進而可能 會淀積在靜電卡盤的上表面,從而影響靜電卡盤的吸引效果,妨礙靜 電卡盤正確地保持晶片。更嚴重的是,前述淀積層會導(dǎo)致電荷分布不 均勻,這將影響晶片的加工結(jié)果,特別是在工藝完成后晶片被舉起的 時候,容易出現(xiàn)晶片粘片或破碎的問題,從而降低了產(chǎn)品良率。
另外,淀積在上述間隙內(nèi)的聚合物可能會進入到晶片背面的氦氣 溝道,從而直接影響氦氣的背吹效果;同時也會使作為溫控氣體的氦
6氣由晶片背面泄漏,從而降低晶片表面的溫度分布不均勻,并最終降 低產(chǎn)品良率。
為避免上述問題,現(xiàn)有技術(shù)中通常采用干法清洗技術(shù)來除去上述 聚合物的沉淀物,具體地,可以將氧氣注入反應(yīng)腔室內(nèi),并激發(fā)等離 子體,使氧氣與淀積的聚合物發(fā)生反應(yīng),以此來清除上述淀積在反應(yīng) 腔室內(nèi)的聚合物。
然而在實際應(yīng)用中,上述干法清洗技術(shù)存在這樣的缺陷其一, 需要在實際工藝過程之外另外實施上述干法清洗過程,因此降低了系 統(tǒng)的生產(chǎn)效率;其二,在上述干法清洗過程中,通入反應(yīng)腔室內(nèi)的氧 氣不僅會與前述聚合物發(fā)生反應(yīng)以將其清除掉,而且也會侵蝕反應(yīng)腔 室內(nèi)的部件(例如,較為昂貴的靜電卡盤的上表面就會在干法清洗過 程中遭受到氧氣的侵蝕),從而降低這些部件的使用壽命。
為此,人們一直試圖尋求一種減少聚合物在反應(yīng)腔室內(nèi)淀積的方 法。例如,專利號為"03822266.3"、發(fā)明名稱為"具有減少基片上 聚合物沉積部件的等離子體裝置以及減少聚合物沉積的方法"的中國 專利文獻中就公開了這樣一種方法。在該方法中,通過為靜電卡盤設(shè) 置一種高度可調(diào)的基環(huán)來減少聚合物的沉積。
請參閱圖3,上述專利中所采用的基環(huán)(連接環(huán))106由旋轉(zhuǎn)環(huán) 110和靜止環(huán)112組成。其中,靜止環(huán)112的上表面由不同高度的臺階 116構(gòu)成,旋轉(zhuǎn)環(huán)110的下表面設(shè)置有3個與靜止環(huán)112的臺階116相 配合的凸塊114。這樣,轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)環(huán)110可以使其上的三個凸塊114與 靜止環(huán)112的不同臺階116相配合,從而可以調(diào)整上述基環(huán)106的總 體高度,進而可以根據(jù)實際需要而改變位于基環(huán)106上的聚焦環(huán)同晶 片之間的垂直間隙,以便減少前述聚合物在反應(yīng)腔室內(nèi)的淀積。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中提供的高度可調(diào)基環(huán)能夠根據(jù)實際需要而改變位 于基環(huán)上的聚焦環(huán)同晶片之間的垂直間隙,進而可以減小前述聚合物 在反應(yīng)腔室內(nèi)的淀積,但是在實際應(yīng)用中,其不可避免地存在下述缺 陷
其一,由于現(xiàn)有技術(shù)中提供的基環(huán)的靜止環(huán)上的臺階高度非連 續(xù)變化,這使得在基環(huán)高度調(diào)節(jié)過程中,其高度變化呈階躍變化而非
7連續(xù)的。然而在通常的靜電卡盤系統(tǒng)中,聚焦環(huán)與晶片之間的垂直間 隙較小,基環(huán)高度呈階躍變化將使得聚焦環(huán)與晶片之間的垂直間隙變 得更不容易控制。
其二,若要使基環(huán)高度能夠微量調(diào)節(jié),則需要將靜止環(huán)的臺階 高度變化量設(shè)置得較小,這樣將使加工變得困難,進而導(dǎo)致成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用 該晶片夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備,其能夠?qū)劢弓h(huán)上表面和夾持工 具上表面之間的間距進行連續(xù)調(diào)節(jié),并且調(diào)整精度較高,從而可以提 高產(chǎn)品良率。同時,本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)還便于加工。
為此,本發(fā)明提供了一種晶片夾持系統(tǒng),用于在半導(dǎo)體加工/處理 過程中固定被加工/處理的半導(dǎo)體器件,其包括夾持工具、圍繞所述 夾持工具而設(shè)置的可動基環(huán)、以及置于所述可動基環(huán)之上且圍繞所述夾 持工具而設(shè)置的聚焦環(huán)。所述晶片夾持系統(tǒng)還設(shè)置有包括第一調(diào)節(jié)部和 第二調(diào)節(jié)部的升降調(diào)節(jié)組件,所述第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相互配合而
使所述可動基環(huán)相對于所述夾持工具可連續(xù)地升降,以帶動所述聚焦環(huán) 連續(xù)升降,從而可連續(xù)地調(diào)整所述聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上表面
之間的間距。
其中,所述第一調(diào)節(jié)部包括斜長槽和/或調(diào)節(jié)柱,相應(yīng)地,所述第 二調(diào)節(jié)部包括與所述第一調(diào)節(jié)部相互配合的調(diào)節(jié)柱和/或斜長槽,所述 調(diào)節(jié)柱嵌入所述斜長槽內(nèi),進行升降調(diào)節(jié)時,所述斜長槽相對于所述調(diào) 節(jié)柱而上下運動,以使所述可動基環(huán)相對于所述夾持工具而可連續(xù)地升 降。
其中,所述第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部為相互配合的螺紋。 其中,所述第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述可動基環(huán)的內(nèi)周面上,相應(yīng)地, 所述第二調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述夾持工具的外周面上,在需要進行升降調(diào)節(jié) 時,旋轉(zhuǎn)所述可動基環(huán)而使其相對于所述夾持工具可連續(xù)地升降。
其中,所述晶片夾持系統(tǒng)還包括圍繞在所述夾持工具、所述可調(diào)基 環(huán)外側(cè)的隔離環(huán),所述第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述可動基環(huán)的外周面上,相
8應(yīng)地,所述第二調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述隔離環(huán)的內(nèi)周面上。
其中,所述晶片夾持系統(tǒng)還包括靜止基環(huán),其設(shè)置在所述可動基環(huán) 的下方,并且所述靜止基環(huán)的至少一部分與所述可動基環(huán)相互嵌套,所 述第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述可動基環(huán)的外周面上和/或內(nèi)周面上,相應(yīng)地, 所述第二調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述靜止基環(huán)的內(nèi)周面上和/或外周面上。
其中,所述第一調(diào)節(jié)部的數(shù)量至少為兩個,并沿所述可動基環(huán)的內(nèi) 周面和/或外周面均勻設(shè)置,所述第二調(diào)節(jié)部的數(shù)量與所述第一調(diào)節(jié)部 的數(shù)量相適配,并且對應(yīng)于所述第一調(diào)節(jié)部的設(shè)置位置而設(shè)置在所述夾 持工具的外周面,和/或設(shè)置在所述靜止基環(huán)的內(nèi)周面或外周面上,和/
或設(shè)置在所述絕緣保護部分的內(nèi)周面上。
其中,所述斜長槽沿其所在周面呈左上向右下的方向傾斜,或者呈 右下向左上的方向傾斜。而且,所述斜長槽包括貫通槽和/或盲槽。
其中,所述調(diào)節(jié)柱沿其徑向方向的截面形狀呈圓形和/或方形,并 與所述斜長槽相適配。
其中,所述調(diào)節(jié)柱可以與其所在的周面一體成型,和/或通過螺紋 連接方式而設(shè)置在所述周面上,和/或通過插接方式而設(shè)置在所述周面 上。
優(yōu)選地,所述升降調(diào)節(jié)組件還配置有鎖緊部件,用以在調(diào)整好所述 聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上表面之間的間距后,將第一調(diào)節(jié)部的位 置固定住。其中,所述調(diào)節(jié)柱端部帶有螺紋,所述鎖緊部件包括與所述 螺紋相互配合的螺母或螺帽,用于在鎖緊定位時固定住所述可動基環(huán)以 阻止其活動?;蛘?,所述鎖緊部件包括可形變的栓柱,用以塞嵌在所述 斜長槽內(nèi)而阻止所述可動基環(huán)活動。
優(yōu)選地,在所述夾持工具的周面上和/或所述隔離環(huán)的周面上和/ 或所述可調(diào)基環(huán)的周面上設(shè)置調(diào)節(jié)刻度。
更為優(yōu)選地,所述夾持工具為靜電卡盤。
此外,本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體處理設(shè)備,包括反應(yīng)腔室以及上 述晶片夾持系統(tǒng),所述晶片夾持系統(tǒng)置于反應(yīng)腔室內(nèi),用以在半導(dǎo)體 加工/處理過程中固定被加工/處理的半導(dǎo)體器件。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有下述有益效果其一,由于本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用該晶片夾持系統(tǒng) 的半導(dǎo)體處理設(shè)備均設(shè)置有包括第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部的升降調(diào)節(jié) 組件,并且第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相互配合可以使可動基環(huán)相對于 夾持工具可連續(xù)地升降。這樣便可以帶動聚焦環(huán)連續(xù)升降,從而可連 續(xù)地精確調(diào)整聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上表面之間的間距,以便 將上述間距調(diào)整到工藝允許的范圍內(nèi),從而減小工藝加工過程中因聚 合物脫落而對晶片等半導(dǎo)體器件的夾持/固定效果的影響,從而提高 產(chǎn)品良率。
其二,由于本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用該晶片夾持系統(tǒng) 的半導(dǎo)體處理設(shè)備可連續(xù)地精確調(diào)整聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上 表面之間的間隙,從而可以最低限度地減小上述間隙,這樣便可以增 大基環(huán)與聚焦環(huán)間直接的熱傳遞效果,從而使位于聚焦環(huán)上的晶片等 半導(dǎo)體器件的邊緣部分與其中央部分處的溫度均勻性也得到改善。
其三,由于本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用該晶片夾持系統(tǒng) 的半導(dǎo)體處理設(shè)備可以連續(xù)地精確調(diào)整聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具 上表面之間的間隙,因此無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣,為了精確調(diào)節(jié)所述間 隙而加工出若干階躍變化的臺階,因此相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供 的晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用該晶片夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備加工較為 方便,且加工成本較低。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中靜電卡盤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為圖1所示靜電卡盤系統(tǒng)邊緣部分的局部放大圖; 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中提供的高度可調(diào)的基環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4為本發(fā)明提供的高度可調(diào)的基環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖5為使用狀態(tài)下可動基環(huán)9的斜長槽91部分在平面投影的局部
放大圖,其中示出了圖4所示基環(huán)的工作原理;
圖6A為圖4所示基環(huán)未進行調(diào)節(jié)時在靜電卡盤系統(tǒng)中的應(yīng)用效 果圖;以及
圖6B為圖4所示基環(huán)進行調(diào)節(jié)后在靜電卡盤系統(tǒng)中的應(yīng)用效果
10圖。
具體實施例方式
為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附 圖對本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)以及應(yīng)用該夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè) 備進行詳細描述。
本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)可以包括諸如靜電卡盤的夾持工具; 可動基環(huán),其圍繞所述夾持工具而設(shè)置;聚焦環(huán),其置于所述可動基環(huán) 之上,且同樣圍繞所述夾持工具而設(shè)置;以及升降調(diào)節(jié)組件,其包括第 一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部,所述第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相互配合而使所 述可動基環(huán)相對于所述夾持工具可連續(xù)地升降,以帶動位于可動基環(huán)上
的聚焦環(huán)連續(xù)升降,以便可連續(xù)地調(diào)整聚焦環(huán)上表面和夾持工具上表面 之間的間距。在實際工藝過程中,諸如晶片等的半導(dǎo)體器件就置干夾持 工具上,并且延伸至聚焦環(huán)的部分區(qū)域。
其中,第一調(diào)節(jié)部指的是設(shè)置在可動基環(huán)上的調(diào)節(jié)部件,相應(yīng)地, 第二調(diào)節(jié)部就是指設(shè)置在晶片夾持系統(tǒng)中的與可動基環(huán)周面(包括內(nèi)周 面和外周面)相鄰的部分上且與第一調(diào)節(jié)部能夠相互配合的調(diào)節(jié)部件。 例如,當靜電卡盤的外周面僅僅依靠可調(diào)基環(huán)和聚焦環(huán)進行完全遮蔽 時,也就是說,在可調(diào)基環(huán)外圍不再設(shè)置有隔離環(huán)時,與可動基環(huán)周面 相鄰的部分僅僅是指靜電卡盤等夾持工具的外周面;而當在可調(diào)基環(huán)外 圍還設(shè)置有隔離環(huán)時,與可動基環(huán)周面相鄰的部分可以包括靜電卡盤等 夾持工具的外周面以及隔離環(huán)的內(nèi)周面。
至于第一調(diào)節(jié)部的形狀,例如可以是設(shè)置在可動基環(huán)上的斜長槽和 /或調(diào)節(jié)柱,相應(yīng)地,第二調(diào)節(jié)部可以是與第一調(diào)節(jié)部相互配合的調(diào)節(jié) 柱和/或斜長槽。這樣,在實際應(yīng)用中,調(diào)節(jié)柱可以嵌入斜長槽內(nèi),并 在需要進行升降調(diào)節(jié)時,斜長槽相對于調(diào)節(jié)柱而上下運動,以使可動基 環(huán)相對于夾持工具可連續(xù)地升降。當然,第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部也可 以為相互配合的螺紋。
至于第一調(diào)節(jié)部的數(shù)量,例如其可以為至少兩個,并沿可動基環(huán)的 內(nèi)周面和/或外周面均勻設(shè)置,相應(yīng)地,第二調(diào)節(jié)部的數(shù)量與第一調(diào)節(jié)部的數(shù)量相適配,并且對應(yīng)于第一調(diào)節(jié)部的設(shè)置位置而設(shè)置在夾持工具
的外周面,禾n/或設(shè)置在靜止基環(huán)的內(nèi)周面或外周面上,和/或設(shè)置在絕
緣保護部分的內(nèi)周面上。當然,第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部的數(shù)量也可以 這樣設(shè)置即,第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部中的至少一個調(diào)節(jié)部設(shè)置為環(huán) 繞其設(shè)置周面至少一圈的斜長槽,另一個為與之相配合的調(diào)節(jié)柱,且調(diào) 節(jié)柱的數(shù)量至少為兩個?;蛘撸谝徽{(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部的數(shù)量還可以 這樣設(shè)置g卩,第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部為環(huán)繞其設(shè)置周面至少一圈并 且可以相互配合的螺紋。
此外,斜長槽形狀可以是沿其所在周面呈左上向右下的方向傾斜, 或者呈右下向左上的方向傾斜。而且,該斜長槽可以是貫通設(shè)置面的通 槽和/或設(shè)置在周面上而未將其內(nèi)外打通的盲槽。
下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細描述。
請一并參閱圖4和圖5,本發(fā)明所提供的晶片夾持系統(tǒng)中所應(yīng)用的一 種基環(huán)包括可動基環(huán)9和靜止基環(huán)10。通??蓜踊h(huán)9和靜止基環(huán)10 圍繞在靜電卡盤外周面,以保護靜電卡盤的外周面。其中,可動基環(huán)9
周圍加工有三個斜長槽91,這三個斜長槽91沿圓周方向均勻分布,至于 斜長槽91的傾斜方向,可以采用左高右低或左低右髙的形式??蓜踊h(huán) 9靠下部位處向內(nèi)凹進而形成凹進部分92,且凹進部分92的髙度略大于 斜長槽91的垂直距離H。相應(yīng)地,靜止基環(huán)10靠下部位處向內(nèi)延伸有凸 臺階IOI,并且凸臺階101的高度這樣設(shè)置即,使靜止基環(huán)10在凸臺階 101之上的那一部分的高度大于等于凹進部分92的高度。這樣,當可動 基環(huán)9調(diào)整到其最高位置時,可動基環(huán)9和靜止基環(huán)10依然能夠遮蔽住靜 電卡盤的外周面。
至于可動基環(huán)9的高度調(diào)節(jié),例如可以采用這樣的方式即,對應(yīng) 于可動基環(huán)9上的斜長槽91的設(shè)置位置,而在靜電卡盤的外周面上設(shè)置 調(diào)節(jié)柱ll,并使調(diào)節(jié)柱11塞嵌到相應(yīng)的斜長槽91中。調(diào)節(jié)柱ll沿其徑向 的截面的形狀可以為圓形或方形等,且大小恰好與斜長槽91的高度相適 應(yīng)。這樣,在高度調(diào)節(jié)過程中,由于調(diào)節(jié)柱ll的一端固定在靜電卡盤上 靜止不動,因此旋轉(zhuǎn)可動基環(huán)9來調(diào)節(jié)高度實際上就是使斜長槽91沿調(diào) 節(jié)柱ll而上下滑動,由此支撐可動基環(huán)9整體向上/向下移動,也就是使
12斜長槽91所在的可動基環(huán)9相對于靜止不動的靜止基環(huán)10產(chǎn)生上下位
移,從而使可動基環(huán)9和靜止基環(huán)10之間的間隙發(fā)生變化,進而調(diào)節(jié)聚
焦環(huán)與晶片之間的垂直間隙。
此外,H為斜長槽91在基環(huán)軸向上的總體高度,其對應(yīng)于基環(huán)的最 大可調(diào)量,若改變H也就可以改變基環(huán)的最大可調(diào)量。L為斜長槽91的總 體長度,其在圓周方向上的投影為圓弧,這段圓弧所對應(yīng)的角度即為基 環(huán)調(diào)節(jié)過程中所能旋轉(zhuǎn)的最大角度。在實際應(yīng)用中,高度H相對于長度L 非常小。事實上,H與L的比例越小,基環(huán)的調(diào)節(jié)精度越高,也就是可動 基環(huán)9的位移的最小分辨率越小,這樣,基環(huán)的自鎖性能也就越好。所 謂基環(huán)的調(diào)節(jié)精度指的是,可動基環(huán)9和靜止基環(huán)10之間的垂直間隙的 調(diào)節(jié)精度。
在實際應(yīng)用中,通過調(diào)節(jié)可動基環(huán)9和靜止基環(huán)10之間的垂直間隙 而將聚焦環(huán)與晶片之間的垂直間距調(diào)整到工藝加工過程中可以接受的 最小距離時,需要將可動基環(huán)9固定在該高度上,也就是,需要將斜長 槽91及其內(nèi)的調(diào)節(jié)柱11之間的位置固定住,這通??梢圆捎面i緊部件, 以便在調(diào)整好所述聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上表面之間的間距后, 將第一調(diào)節(jié)部的位置固定住。例如,可以在斜長槽91內(nèi)添加彈性組件, 以將斜長槽91內(nèi)的調(diào)節(jié)柱11鎖死,從而使得斜長槽91不能夠相對調(diào)節(jié)柱 ll滑動,這樣也就將可動基環(huán)9的位置固定?。换蛘咴谡{(diào)節(jié)柱ll的末端 設(shè)置螺紋,借助于與上述螺紋相配合的螺母或者螺帽而將可動基環(huán)9的 位置固定住。
為更加明確地解釋可動基環(huán)9的精確可調(diào)作用,下面通過具體的實 例來說明。假定沿可動基環(huán)9的圓周方向設(shè)置有三個斜長槽91,每個斜 長槽91為自右下向左上的方向傾斜,并且每個斜長槽91的高度H設(shè)置為 2mm,其總體長度L沿圓周方向?qū)?yīng)的圓心角度為5(T,這樣,可動基環(huán)9 圍繞基環(huán)的中心軸每旋轉(zhuǎn)r,可動基環(huán)9就會上升0.04mm。通過這種方 法可以把沿圓周方向運動距離較長的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為沿軸向運動距離 較小的直線運動,從而可以實現(xiàn)其在軸向上的精確位移。
在實際生產(chǎn)工藝中,通常要求聚焦環(huán)臺階面(例如,對于設(shè)置為一 級臺階狀的聚焦環(huán)而言,處于聚焦環(huán)最上表面和最下表面之間的那一層
13臺階的表面)在受熱膨脹之后與晶片背面之間的間隙不超過lmm。因此, 當測量的間隙值超過上述額定限度后,就需要對基環(huán)進行調(diào)節(jié)。假設(shè)上 述間隙的測量值為1.2mm,已經(jīng)超過lmm,因此為滿足工藝要求,就需要 使可動基環(huán)9相對于靜止基環(huán)10向上運動至少0. 2mm。事實上,可動基環(huán) 9相對于靜止基環(huán)10向上運動的距離范圍在0. 2mm至l. 2醒之間,優(yōu)選地 為1.2mm,這樣可以完全消除上述間隙。當需要使可動基環(huán)9相對于靜止 基環(huán)IO向上運動I. 2醒時,就需要使上述基環(huán)旋轉(zhuǎn)30。。
事實上,為便于進行精確調(diào)整,可以在可動基環(huán)9或靜止基環(huán)10等 其它部件上設(shè)置供參考的調(diào)整刻度。
至于調(diào)節(jié)柱ll在靜電卡盤外周面上的設(shè)置方式,例如可以采用如下 方式其一,使調(diào)節(jié)柱ll與靜電卡盤外周面一體成型;其二,在靜電卡
盤外周面上設(shè)置螺紋口,在調(diào)節(jié)柱上設(shè)置與之相配合的螺紋,通過螺紋 連接方式而將調(diào)節(jié)柱ll設(shè)置在靜電卡盤外周面上;其三,在靜電卡盤外 周面上設(shè)置插口,通過插接方式而將調(diào)節(jié)柱ll設(shè)置在靜電卡盤外周面 上。
請一并參閱圖6A和圖6B,其中,圖6A示出圖4所示基環(huán)置于靜 電卡盤上并且未進行高度調(diào)節(jié)時的情況。從圖中可以看出,聚焦環(huán)5 的臺階上表面與晶片3的背面之間存在一定間隙,而此間隙的存在將 有可能導(dǎo)致前述背景技術(shù)中所提到的種種不良效果。
圖6B示出圖4所示基環(huán)置于靜電卡盤上并且進行高度調(diào)節(jié)后的情 況。其中,可動基環(huán)9通過圍繞靜電卡盤旋轉(zhuǎn)而相對于靜止基環(huán)10向 上移動(也就是相對于靜電卡盤而向上移動),從而帶動位于可動基 環(huán)9之上的聚焦環(huán)5向上精確位移,如前所述,其位移量小于等于所 測量的間隙值。在可動基環(huán)9向上移動后,其下方與靜止基環(huán)10之間 存在間隙B,為了防止因上述間隙B的存在而致使靜電卡盤的外周面暴 露在反應(yīng)腔室內(nèi),就需要在靜止基環(huán)10上設(shè)置能夠與可動基環(huán)9的臺 階相配合(互補)的臺階。這樣,盡管可動基環(huán)9向上發(fā)生位移,但 是由于靜止基環(huán)IO上的臺階的遮蔽而使靜電卡盤外周面仍舊處于靜止
基環(huán)io的保護之下。
需要指出的是,本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)中的可調(diào)基環(huán)可以由
14金屬材料,例如鋁加工而成,也可以由石英、陶瓷或其它像聚酰亞胺 等化學(xué)合成物質(zhì)加工而成。
此外,本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述晶片夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè) 備。該晶片夾持系統(tǒng)置于反應(yīng)腔室內(nèi),用以在半導(dǎo)體加工/處理過程中 固定被加工/處理的半導(dǎo)體器件。
可以理解的是,以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采 用的示例性實施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普 通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下,可以做出 各種變型和改進,這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
1權(quán)利要求
1. 一種晶片夾持系統(tǒng),用于在半導(dǎo)體加工/處理過程中固定被加工/處理的半導(dǎo)體器件,其包括夾持工具、圍繞所述夾持工具而設(shè)置的可動基環(huán)、以及置于所述可動基環(huán)之上且圍繞所述夾持工具而設(shè)置的聚焦環(huán),其特征在于,所述晶片夾持系統(tǒng)還設(shè)置有包括第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部的升降調(diào)節(jié)組件,所述第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相互配合而使所述可動基環(huán)相對于所述夾持工具可連續(xù)地升降,以帶動所述聚焦環(huán)連續(xù)升降,從而可連續(xù)地調(diào)整所述聚焦環(huán)上表面和所述夾持工具上表面之間的間距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述第一調(diào) 節(jié)部包括斜長槽和/或調(diào)節(jié)柱,相應(yīng)地,所述第二調(diào)節(jié)部包括與所述第 一調(diào)節(jié)部相互配合的調(diào)節(jié)柱和/或斜長槽,所述調(diào)節(jié)柱嵌入所述斜長槽 內(nèi),進行升降調(diào)節(jié)時,所述斜長槽相對于所述調(diào)節(jié)柱而上下運動,以使 所述可動基環(huán)相對于所述夾持工具而可連續(xù)地升降。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述第一調(diào) 節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部為相互配合的螺紋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述可動基環(huán)的內(nèi)周面上,相應(yīng)地,所述第二調(diào)節(jié)部設(shè)置在 所述夾持工具的外周面上,在需要進行升降調(diào)節(jié)時,旋轉(zhuǎn)所述可動基環(huán) 而使其相對于所述夾持工具可連續(xù)地升降。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述晶片夾 持系統(tǒng)還包括圍繞在所述夾持工具、所述可調(diào)基環(huán)外側(cè)的隔離環(huán),所述 第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述可動基環(huán)的外周面上,相應(yīng)地,所述第二調(diào)節(jié)部 設(shè)置在所述隔離環(huán)的內(nèi)周面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述晶片夾 持系統(tǒng)還包括靜止基環(huán),其設(shè)置在所述可動基環(huán)的下方,并且所述靜止 基環(huán)的至少一部分與所述可動基環(huán)相互嵌套,所述第一調(diào)節(jié)部設(shè)置在所 述可動基環(huán)的外周面上和/或內(nèi)周面上,相應(yīng)地,所述第二調(diào)節(jié)部設(shè)置在所述靜止基環(huán)的內(nèi)周面上和/或外周面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述第一調(diào)節(jié)部的數(shù)量至少為兩個,并沿所述可動基環(huán)的內(nèi)周面和/或外周面均勻 設(shè)置,所述第二調(diào)節(jié)部的數(shù)量與所述第一調(diào)節(jié)部的數(shù)量相適配,并且對 應(yīng)于所述第一調(diào)節(jié)部的設(shè)置位置而設(shè)置在所述夾持工具的外周面,和/ 或設(shè)置在所述靜止基環(huán)的內(nèi)周面或外周面上,和/或設(shè)置在所述絕緣保 護部分的內(nèi)周面上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述斜長槽 沿其所在周面呈左上向右下的方向傾斜,或者呈右下向左上的方向傾 斜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述斜長槽 包括貫通槽和/或盲槽。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述調(diào)節(jié) 柱沿其徑向方向的截面形狀呈圓形和/或方形,并與所述斜長槽相適配。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述調(diào)節(jié) 柱可以與其所在的周面一體成型,和/或通過螺紋連接方式而設(shè)置在所 述周面上,和/或通過插接方式而設(shè)置在所述周面上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述升降 調(diào)節(jié)組件還配置有鎖緊部件,用以在調(diào)整好所述聚焦環(huán)上表面和所述夾 持工具上表面之間的間距后,將第一調(diào)節(jié)部的位置固定住。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述調(diào)節(jié) 柱端部帶有螺紋,所述鎖緊部件包括與所述螺紋相互配合的螺母或螺 帽,用于在鎖緊定位時固定住所述可動基環(huán)以阻止其活動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,所述鎖緊部件包括可形變的栓柱,用以塞嵌在所述斜長槽內(nèi)而阻止所述可動基環(huán)活動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征 在于,所述夾持工具包括靜電卡盤。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的晶片夾持系統(tǒng),其特征在于,在 所述夾持工具的周面上和/或所述隔離環(huán)的周面上和/或所述可調(diào)基環(huán) 的周面上設(shè)置調(diào)節(jié)刻度。
17. —種半導(dǎo)體處理設(shè)備,包括反應(yīng)腔室,其特征在于,還包括 權(quán)利要求1至16中任意一項所述的晶片夾持系統(tǒng),所述晶片夾持系統(tǒng) 置于反應(yīng)腔室內(nèi),用以在半導(dǎo)體加工/處理過程中固定被加工/處理的 半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶片夾持系統(tǒng),用于在半導(dǎo)體加工/處理過程中固定被加工/處理的半導(dǎo)體器件其包括夾持工具、圍繞夾持工具而設(shè)置的可動基環(huán)、以及置于可動基環(huán)之上且圍繞夾持工具而設(shè)置的聚焦環(huán)。該晶片夾持系統(tǒng)還設(shè)置有包括第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部的升降調(diào)節(jié)組件,第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相互配合而使可動基環(huán)相對于夾持工具可連續(xù)地升降,以帶動聚焦環(huán)連續(xù)升降,從而可連續(xù)地調(diào)整聚焦環(huán)上表面和夾持工具上表面之間的間距。此外,本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述晶片夾持系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備。本發(fā)明提供的晶片夾持系統(tǒng)及半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠?qū)劢弓h(huán)上表面和夾持工具上表面之間的間距進行連續(xù)精確地調(diào)節(jié),可以提高產(chǎn)品良率。同時,本發(fā)明還便于加工。
文檔編號H01L21/683GK101488468SQ20081005638
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者張小昂 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
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