CN111081589A - 反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的反应腔室及半导体加工设备，其中，反应腔室包括离子释放单元，离子释放单元用于向反应腔室内输送离子，该离子能够与晶片上残余电荷的电性中和，从而将聚集在晶片上的残余电荷释放，避免在顶针将晶片顶起时，晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，以提高工艺稳定性。

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领域，具体地，涉及反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

在半导体行业中PVD(Physical Vapor Deposition)工艺是通过物理方法沉积金属薄膜。磁控溅射设备作为PVD设备主要由去气腔室(Degas)、预清洗腔(Preclean)、沉积腔室组成。

其中，预清洗腔室是一种等离子体发生装置，通过射频功率使反应气体如Ar(氩气)、He(氦气)、H2(氢气)等激发为等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子和激发态的原子等活性基团，等离子体中的离子在射频电场中获得足够的能量，对晶片表面进行物理轰击，从而对晶片表面以及沟槽底部的残留物和金属氧化物清除。

图1为现有技术中一种基座的结构示意图。如图1所示，基座1用于承载晶片3，基座1包括基台本体12和设置在基台本体12上的阳极氧化薄膜11，基座1还包括顶针13，顶针13贯穿基台本体12和阳极氧化薄膜11的厚度，并能够在基座1中进行升降运动。

但是，在上述结构中，至少存在如下问题：当晶片3放置于基座1上时，基台本体12通过射频电源引入负偏压以为预清洗工艺提供电场，使得晶片3表面感应产生正电荷，当预清洗工艺结束，顶针13将晶片3顶起时，由于基台本体1上表面的阳极氧化薄膜2为非导体，聚集在晶片3上的电荷无法释放，顶针13与晶片3接触时，晶片3的残余电荷产生局部放电，瞬间的局部放电导致晶片3发生偏移，严重损坏晶片3，同时，局部放电伴随响声，影响工艺。

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。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括基座，基座包括用于承载晶片的承载面，还包括离子释放单元，用于向反应腔室内输送能与晶片上残余电荷进行电性中和的离子。

其中，离子释放单元包括气路和离子产生器；其中，

气路用于将携带有离子的气体通入反应腔室中；

离子产生器用于产生与晶片上残余电荷进行电性中和的离子。

其中，离子产生器包括静电针和电源，其中，

电源用于向静电针施加电源信号；

静电针用于在电源信号的控制下产生离子。

其中，离子释放单元还包括离子控制器，离子控制器与离子产生器连接，用于控制离子产生的时间和离子的能量。

其中，离子产生器还包括气体缓冲盒，静电针设置在气体缓冲盒中；

气路包括第一气路和第二气路；第一气路用于将中和气体通入气体缓冲盒，第二气路用于将经过气体缓冲盒后带有离子的中和气体通入反应腔室。

其中，离子释放单元还包括流量控制器，流量控制器设置在第一气路上，用以控制中和气体的流量。

其中，中和气体的流量范围是1sccm～5sccm。

其中，气路的内径范围是4cm～6cm。

其中，基座中设置有与反应腔室连通的通道，气路与通道连接。

作为本发明的另一技术方案，本发明还提供了一种半导体加工设备，包括反应腔室，其中，该反应腔室为本发明提供的反应腔室。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室，包括离子释放单元，离子释放单元用于向反应腔室内输送离子，该离子能够与晶片上残余电荷的电性中和，从而将聚集在晶片上的残余电荷释放，避免在顶针将晶片顶起时，晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，以提高工艺稳定性。

本发明提供的半导体加工设备，包括反应腔室，其中，反应腔室包括离子释放单元，离子释放单元用于向反应腔室内输送离子，该离子能够与晶片上残余电荷的电性中和，从而将聚集在晶片上的残余电荷释放，避免在顶针将晶片顶起时，晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，以提高工艺稳定性。

本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明提供的反应腔室，进而能够避免在顶针将晶片顶起时，晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，以提高工艺稳定性。

附图说明

图1为现有技术中一种基座的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种反应腔室的结构示意图；以及

图3为采用本发明实施例提供的反应腔室的使用流程图。

其中，

1-基座；11-阳极氧化薄膜；12-基台本体；13-顶针；3-晶片；4-气路；41-第一气路；42-第二气路；5-静电针；6-离子控制器；7-气体缓冲盒；8-流量控制器。

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。

本发明实施例提供了一种反应腔室，包括基座和离子释放单元，基座包括用于承载晶片的承载面；离子释放单元用于向反应腔室内输送能与晶片上残余电荷进行电性中和的离子。

在本实施例中，基座的结构与图1中示出的基座1的结构相类似，具体地，基座1包括基台本体12和设置在该基台本体12上的阳极氧化薄膜11。其中，阳极氧化薄膜11的上表面用作承载晶片3的承载面。但是，由于阳极氧化薄膜11为非导体，导致在工艺结束之后，聚集在晶片3上的残余电荷无法释放。

为了解决上述问题，本发明实施例提供的反应腔室借助离子释放单元向反应腔室内输送离子，该离子能够与晶片上的残余电荷进行电性中和，从而将聚集在晶片上的残余电荷释放。在工艺结束之后，通过利用上述离子释放单元消除晶片上的残余电荷，在后续利用顶针进行取放片操作时，可以避免因晶片上的残余电荷所产生的局部放电而导致在顶针顶起晶片时发生的偏移以及响声，从而可以提高工艺稳定性。

下面对离子释放单元的结构进行详细描述。具体地，在本实施例中，如图2所示，离子释放单元包括气路4和离子产生器。其中，离子发生器用于产生与晶片上残余电荷进行电性中和的离子；气路4用于将携带有由离子发生器产生的上述离子的气体通入反应腔室中。该气体可以为能够作为携带离子的载气的任意气体，优选的，该气体为诸如氩气、氮气或者惰性气体等的不会污染反应腔室的气体。

可选的，在基座中还设置有与反应腔室连通的通道(图中未示出)，气路4的出气端与该通道的进气端连通，通道的出气端与反应腔室连通。该通道的出气端可以位于上述承载面，或者还可以位于基座的侧面。当然，在实际应用中，气路4还可以直接与反应腔室的内部连通。具体地，可以在反应腔室的腔室壁上设置与腔室内部连通的通孔，气路4通过该通孔将携带有离子的气体通入腔室内部。

在本实施例中，离子产生器包括静电针5和电源(图中未示出)，其中，电源用于向静电针5施加电源信号；静电针5用于在电源信号的控制下产生离子。具体地，电源可以为交流电源。静电针5采用导电金属材料制作，例如不锈钢等。在交流电源开启时，其向静电针5加载正电压或负电压，以使中和气体电离生成能够中和晶片上的残余电荷正离子或负离子。

在本实施例中，如图2所示，离子产生器还包括气体缓冲盒7，静电针5设置在该气体缓冲盒7中；电源通过电缆与静电针5电连接。并且，气路4包括第一气路41和第二气路42，其中，第一气路41的两端分别与中和气体源(图中未示出)和气体缓冲盒7连接，用于将中和气体通入气体缓冲盒7；第二气路42用于将气体缓冲盒7中带有离子的中和气体通入反应腔室。

在需要释放晶片上的残余电荷时，中和气源通过第一气路41向气体缓冲盒7中提供中和气体；电源向静电针5施加电源信号，此时静电针5使气体缓冲盒7中的中和气体电离生成离子；最后，气体缓冲盒7中带有离子的中和气体经由第二气路42进入反应腔室中。由此可知，上述中和气体既用作生成离子的源气体，也用作携带离子进入反应腔室的载气。

借助上述气体缓冲盒7，可以使静电针5与中和气体充分接触，从而可以使中和气体充分电离。当然，在实际应用中，也可以省去气体缓冲盒7，在这种情况下，可以将静电针5设置在气路4中，在气路4中通入中和气体时，使中和气体电离生成离子。

在本实施例中，离子释放单元还包括离子控制器6，离子控制器6与离子产生器连接，用于控制离子产生的时间和离子的能量，以保证能够完全中和晶片上的残余电荷。

在本实施例中，离子释放单元还包括流量控制器8，流量控制器8设置在第一气路41上，用以控制中和气体的流量，以保证生成的离子的能量足够完全中和晶片上的残余电荷。

可选的，中和气体的流量范围是1sccm～5sccm。该流量范围可以保证生成的离子的能量足够完全中和晶片上的残余电荷。

可选的，气路4的内径范围是4cm～6cm。该内径范围可以保证中和气体的流量能够满足要求。

另外，反应腔室还包括排气管路和与之连接的真空泵，真空泵用于在反应腔室内通入气体的同时，通过排气管路对反应腔室进行抽真空，以将腔室压力保持在预定范围内，同时能够使未被中和的离子随气体排出腔室，保证离子不会停留在反应腔室中。

在预清洗工艺中，通常对基座施加负偏压，在这种情况下，会在晶片上感应出正电荷，由于真空环境极好，无其他微粒或带电灰尘，因此，只需释放利用离子产生器6释放负离子，即可中和晶片上残余的正电荷。

可选的，在预清洗工艺之后，利用离子产生器6释放负离子3～7s，即可完全中和晶片上的残余电荷。

需要说明的是，本发明实施例提供的反应腔室可以但不局限于应用于预清洗腔室，还可以应用于任何有残余电荷存在的腔室。

下面结合附图对本发明实施例提供的反应腔室的使用流程进行详细描述。

图3为采用本发明实施例提供的反应腔室的使用流程图。如图3所示，以反应腔室为预清洗腔室为例，具体包括如下步骤：

步骤S1，将晶片3传送至预清洗腔室，并置于基座1的承载面上。

步骤S2，进行预清洗工艺。

步骤S3，释放晶片3上的残余电荷。

需要说明的是，在步骤S2中，由于承载晶片3的承载面为非导体，导致在预清洗工艺结束之后，聚集在晶片3上的残余电荷无法释放，故此，通过步骤S3对残余在晶片上的电荷进行释放。

其中，释放晶片3上的残余电荷的结构为本发明实施例中提供的离子释放单元，借助离子释放单元向反应腔室内输送离子，该离子能够与晶片3上的残余电荷进行电性中和，从而将聚集在晶片3上的残余电荷释放。

步骤S4，将晶片3传送出预清洗腔室。

其中，由于在步骤S3中释放了晶片上的残余电荷，因此，在步骤S4中，当使用顶针将晶片顶起时，能够有效避免晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，从而提高工艺稳定性。

作为本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种半导体加工设备，包括反应腔室，该反应腔室为本发明实施例中提供的反应腔室。

本发明实施例提供的半导体加工设备，包括反应腔室，其中，反应腔室，该反应腔室为本发明实施例提供的反应腔室，从而能够将聚集在晶片上的残余电荷释放，避免在顶针将晶片顶起时，晶片的残余电荷产生局部放电进而导致晶片发生偏移以及响声，以提高工艺稳定性。

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，包括基座，所述基座包括用于承载晶片的承载面，其特征在于，还包括离子释放单元，用于向所述反应腔室内输送能与所述晶片上残余电荷进行电性中和的离子。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述离子释放单元包括气路和离子产生器；其中，

所述气路用于将携带有所述离子的气体通入所述反应腔室中；

所述离子产生器用于产生与所述晶片上残余电荷进行电性中和的离子。

3.根据权利要求2中所述的反应腔室，其特征在于，所述离子产生器包括静电针和电源，其中，

所述电源用于向所述静电针施加电源信号；

所述静电针用于在所述电源信号的控制下产生所述离子。

4.根据权利要求2中所述的反应腔室，其特征在于，所述离子释放单元还包括离子控制器，所述离子控制器与所述离子产生器连接，用于控制所述离子产生的时间和所述离子的能量。

5.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述离子产生器还包括气体缓冲盒，所述静电针设置在所述气体缓冲盒中；

所述气路包括第一气路和第二气路；所述第一气路用于将所述中和气体通入所述气体缓冲盒，所述第二气路用于将经过所述气体缓冲盒后带有所述离子的所述中和气体通入所述反应腔室。

6.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，所述离子释放单元还包括流量控制器，所述流量控制器设置在所述第一气路上，用以控制所述中和气体的流量。

7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述中和气体的流量范围是1sccm～5sccm。

8.根据权利要求2-7中任一所述的反应腔室，其特征在于，所述气路的内径范围是4cm～6cm。

9.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述基座中设置有与所述反应腔室连通的通道，所述气路与所述通道连接。

10.一种半导体加工设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室为权利要求1-9中任一所述的反应腔室。

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