CN107304473B - 反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的反应腔室及半导体加工设备，其包括托盘、基座遮挡板和支撑件，其中，托盘用于承载多个晶片。基座用于承载托盘，且该基座是可升降的，以上升至工艺位置进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放托盘的操作。遮挡板在基座位于工艺位置时，置于托盘上，且在遮挡板上设置有多个通孔，多个通孔与托盘上的多个晶片一一对应，遮挡板用于遮挡托盘的无晶片区域。支撑件用于在基座离开工艺位置时，支撑遮挡板，以使遮挡板与托盘相分离。本发明提供的反应腔室，其可以避免在对晶片进行预清洗时，晶片表面被污染的问题。

Description

反应腔室及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种反应腔室及半导体加工设备。
背景技术
半导体加工设备是加工半导体器件的常用设备，其在进行诸如刻蚀、溅射和化学气相沉积等工艺过程中，为了提高产品的质量，在实施沉积工艺之前，首先要对晶片进行预清洗(Preclean)，以去除晶片表面的氧化物等杂质。一般的预清洗腔室的基本原理是：将通入清洗腔室内的诸如氩气、氦气或氢气等的清洗气体激发形成等离子体，以对晶片进行化学反应和物理轰击，从而可以去除晶片表面的杂质。
另外，在进行工艺的过程中，一般采用基座来支撑和固定晶片等被加工工件，并将其运送至反应腔室中进行加工。为了提高等离子体加工设备的生产效率，降低生产成本，针对处理2寸、4寸或6寸等的小尺寸晶片时，一般将多个晶片同时固定在大尺寸的托盘上，从而实现对多个晶片等被加工工件同时进行工艺。
图1为现有的一种用于支撑和固定托盘的结构的俯视图。图2为图1中结构的剖视图。请一并参阅图1和图2，该结构包括压环1、托盘2和基座10，其中，基座10设置在反应腔室内，用于承载托盘2。托盘2用于承载多个晶片3，且多个晶片3沿托盘2的圆周方向均匀分布。压环1通过压住托盘2的边缘处来将托盘2固定在基座10上。
在进行工艺的过程中，需要重复将上述托盘2运送至反应腔室内进行沉积工艺，即，在完成一批晶片的沉积工艺之后，将托盘2自反应腔室内取出，并重新放置新的一批晶片，然后先放入预清洗腔室内进行预清洗工艺，之后放入反应腔室内进行沉积工艺。但是，在进行沉积工艺时，由于在托盘2的无晶片区域A也会沉积金属薄膜，在托盘2承载下一批晶片并进行预清洗工艺时，清洗气体的离子不仅会轰击晶片表面，同时也轰击托盘2的无晶片区域A，导致沉积在该区域上的金属原子被轰击出来，部分金属原子可能沉积在晶片3上，从而造成晶片表面被污染。
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，提出了一种反应腔室及半导体加工设备，其可以避免在对晶片进行预清洗时，晶片表面被污染的问题。
为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括托盘和基座，所述托盘用于承载多个晶片；所述基座用于承载所述托盘，且所述基座是可升降的，以上升至工艺位置进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放所述托盘的操作，还包括遮挡板和支撑件，其中，所述遮挡板在所述基座位于所述工艺位置时，置于所述托盘上，且在所述遮挡板上设置有多个通孔，所述多个通孔与所述托盘上的多个晶片一一对应，所述遮挡板用于遮挡所述托盘的无晶片区域；所述支撑件用于在所述基座离开所述工艺位置时，支撑所述遮挡板，以使所述遮挡板与所述托盘相分离。
优选的，所述托盘采用碳化硅制作。
优选的，所述托盘采用铝合金制作。
优选的，对所述托盘进行表面硬质阳极氧化处理。
优选的，所述反应腔室还包括衬环，用于保护所述反应腔室的内壁；所述衬环的下端具有环形支撑部，所述环形支撑部用作所述支撑件。
优选的，在所述遮挡板的底部，且与所述环形支撑部相对应的位置处设置有环形凹槽，所述环形支撑部在所述基座离开所述工艺位置时，位于所述环形凹槽内。
优选的，所述支撑件包括至少三个支撑柱，且环绕设置在所述基座的周围。
优选的，在所述遮挡板的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有至少三个凹槽，各个所述支撑柱在所述基座离开所述工艺位置时，一一对应地位于各个凹槽内。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括预清洗腔室和反应腔室，其中，所述预清洗腔室用于对晶片进行预清洗工艺，以去除晶片表面的杂质；所述反应腔室用于在所述晶片完成所述预清洗工艺之后，对所述晶片进行工艺，所述反应腔室采用了本发明提供的上述反应腔室。
优选的，所述反应腔室用于物理气相沉积腔室或者磁控溅射腔室。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的反应腔室，其在基座位于工艺位置时，通过借助遮挡板遮挡托盘的无晶片区域，即，在遮挡板上设置有多个通孔，并且多个通孔与托盘上的多个晶片一一对应，可以在对晶片进行沉积工艺时，避免托盘的无晶片区域沉积上金属薄膜。同时，在基座离开工艺位置时，通过借助支撑件支撑遮挡板，可以使遮挡板与托盘相分离，从而在将承载有下一批晶片的托盘运送至预清洗腔室进行预清洗时，由于托盘的无晶片区域不存在金属薄膜，可以避免晶片表面被污染。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述反应腔室，可以避免在对晶片进行预清洗时，晶片表面被污染的问题。
附图说明
图1为现有的一种用于支撑和固定托盘的结构的俯视图；
图2为图1中结构的剖视图；
图3A为本发明实施例提供的反应腔室的剖视图；
图3B为在基座位于工艺位置时反应腔室的局部剖视图；
图3C为在基座离开工艺位置时反应腔室的局部剖视图；
图4为本发明实施例中的遮挡件的俯视图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。
图3A为本发明实施例提供的反应腔室的剖视图。图3B为在基座位于工艺位置时反应腔室的局部剖视图。图3C为在基座离开工艺位置时反应腔室的局部剖视图。图4为本发明实施例中的遮挡件的俯视图。请一并参阅图3A-图4，反应腔室100包括托盘103、基座102、基座升降机构101、遮挡板104和支撑件。其中，托盘103用于承载多个晶片108。基座102用于承载托盘103，基座升降机构101用于驱动基座102上升至工艺位置E进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放托盘103的操作。
在基座102位于工艺位置E时，遮挡板104置于托盘103上，如图3B所示。而且，在遮挡板104上设置有多个通孔，并且多个通孔与托盘103上的多个晶片108一一对应，进一步说，通孔的数量与托盘103上用于放置晶片的数量一致，且位置一一对应，从而能够使各个晶片108的上表面暴露在工艺环境中。
遮挡板104用于遮挡托盘103的无晶片区域B，如图4所示。所谓托盘的无晶片区域，是指托盘上表面未承载有晶片的区域。通过借助遮挡板104遮挡托盘103的无晶片区域B，可以在对晶片108进行沉积工艺时，避免托盘103的无晶片区域B沉积上金属薄膜。
在基座102离开工艺位置E时，支撑件107用于支撑遮挡板104，以使遮挡板104与托盘103相分离，如图3C所示。这样，在将承载有下一批晶片的托盘103运送至预清洗腔室进行预清洗时，由于托盘的无晶片区域B不存在金属薄膜，可以避免晶片表面被污染。
在本实施例中，反应腔室100还包括衬环，用于保护反应腔室100的内壁不被等离子体刻蚀。该衬环由相互嵌套的上衬环105和下衬环106组成，且上衬环105位于下衬环106的内侧。其中，下衬环106的下端具有环形支撑部107，该环形支撑部107用作支撑件，在基座102离开工艺位置E时支撑遮挡板104。环形支撑部107的具体结构如图3A所示，其自下衬环106的下端向其内侧弯曲形成“倒钩状”。
优选的，在遮挡板104的底部，且与环形支撑部107相对应的位置处设置有环形凹槽，环形支撑部107在基座102离开工艺位置E时，位于该环形凹槽内，从而实现稳定地支撑遮挡板104。
需要说明的是，图3A仅示意性地示出了遮挡板104、托盘103和基座102的结构，本实施例中遮挡板104、托盘103和基座102所采用的结构以图3A-图3C中示出的遮挡板104、托盘103和基座102的结构为准。
在实际应用中，托盘103可以采用硬度较高的金属或非金属制作，优选采用碳化硅制作。
在实际应用中，托盘103可以采用诸如铝合金等的材料制作。优选的，对托盘103的无晶片区域B进行表面硬质阳极氧化处理，以提高该区域的抗刻蚀能力，从而在对晶片进行预清洗工艺时，可以保证Ar离子对托盘103的无晶片区域B的刻蚀速率较低甚至几乎不被刻蚀，进而可以避免晶片被污染。
需要说明的是，支撑件的结构并不局限于本实施例中的下衬环105的环形支撑部107，在实际应用中，支撑件还可以由至少三个支撑柱组成，且环绕设置在基座102的周围，这同样可以在基座102离开工艺位置E时，实现稳定地支撑遮挡板104。优选的，在遮挡板104的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有至少三个凹槽，各个支撑柱在基座离开工艺位置E时，一一对应地位于各个凹槽内，从而实现稳定地支撑遮挡板104。
综上所述，本发明实施例提供的反应腔室，其可以在对晶片108进行沉积工艺时，避免托盘103的无晶片区域B沉积上金属薄膜。同时，在基座102离开工艺位置E时，通过借助支撑件支撑遮挡板104，可以使遮挡板104与托盘103相分离，从而在将承载有下一批晶片的托盘103运送至预清洗腔室进行预清洗时，由于托盘103的无晶片区域B不存在金属薄膜，可以避免晶片表面被污染。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括预清洗腔室和反应腔室，其中，预清洗腔室用于对晶片进行预清洗工艺，以去除晶片表面的杂质。反应腔室用于在晶片完成预清洗工艺之后，对晶片进行工艺。该反应腔室采用了本发明实施例提供的上述反应腔室。
在实际应用中，上述反应腔室可以用于物理气相沉积腔室进行沉积工艺或者磁控溅射腔室进行溅射工艺。
本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述反应腔室，可以避免在对晶片进行预清洗时，晶片表面被污染的问题。
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。

Claims (10)

1.一种反应腔室，包括托盘和基座，所述托盘用于承载多个晶片；所述基座用于承载所述托盘，且所述基座是可升降的，以上升至工艺位置进行工艺，或者下降至装卸位置进行取放所述托盘的操作，其特征在于，还包括遮挡板和支撑件，其中，
所述遮挡板在所述基座位于所述工艺位置时，置于所述托盘上，且在所述遮挡板上设置有多个通孔，所述多个通孔与所述托盘上的多个晶片一一对应，所述遮挡板用于遮挡所述托盘的无晶片区域；
所述支撑件用于在所述基座离开所述工艺位置时，支撑所述遮挡板，以使所述遮挡板与所述托盘相分离。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述托盘采用碳化硅制作。
3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述托盘采用铝合金制作。
4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，对所述托盘进行表面硬质阳极氧化处理。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括衬环，用于保护所述反应腔室的内壁；所述衬环的下端具有环形支撑部，所述环形支撑部用作所述支撑件。
6.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，在所述遮挡板的底部，且与所述环形支撑部相对应的位置处设置有环形凹槽，所述环形支撑部在所述基座离开所述工艺位置时，位于所述环形凹槽内。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑件包括至少三个支撑柱，且环绕设置在所述基座的周围。
8.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，在所述遮挡板的底部，且与各个支撑柱一一对应地位置处设置有至少三个凹槽，各个所述支撑柱在所述基座离开所述工艺位置时，一一对应地位于各个凹槽内。
9.一种半导体加工设备，包括预清洗腔室和反应腔室，其中，所述预清洗腔室用于对晶片进行预清洗工艺，以去除晶片表面的杂质；所述反应腔室用于在所述晶片完成所述预清洗工艺之后，对所述晶片进行工艺，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求1-8任意一项所述的反应腔室。
10.根据权利要求9所述的半导体加工设备，其特征在于，所述反应腔室用于物理气相沉积腔室或者磁控溅射腔室。
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