[发明专利]承载装置及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种承载装置及等离子体加工设备。

背景技术

在集成电路的制造过程中，通常采用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称PVD）技术进行在晶片上沉积金属层等材料的沉积工艺。随着硅通孔（Through Silicon Via，以下简称TSV）技术的广泛应用，PVD技术主要被应用于在硅通孔内沉积阻挡层和铜籽晶层。在进行工艺的过程中，通常需要在反应腔室内设置用于承载晶片的承载装置，而且，由于晶片的温度会因等离子体的轰击迅速升高，这就需要承载装置还能够具有冷却晶片的功能，以使置于其上的晶片能够始终保持较低的温度。

图1为现有的PVD设备的剖视图。如图1所示，PVD设备包括反应腔室10，在反应腔室10内的顶部设置有靶材13，其与激励电源（图中未示出）电连接，并且在靶材13的上方设置有磁控管14及驱动该磁控管14旋转的驱动源15；在反应腔室10内，且位于靶材13的下方设置有用于承载晶片1的承载装置，该承载装置包括基座4、基座驱动机构16、压环2、内衬3和冷却气路5。其中，基座4设置在反应腔室10内，晶片1置于其承载面上；基座驱动机构16设置在基座4的底部，用以驱动基座4上升至工艺位置（如图1中基座4所在的位置）或下降至装卸位置；压环2用于在基座4离开工艺位置时，由固定在反应腔室10的侧壁上的内衬3支撑，而在基座4位于工艺位置时，压环2借助自身重力压住晶片1上表面的边缘区域，以将晶片1固定在基座4的承载面上。冷却气路5设置在基座4内，并且冷却气路5的进气端与冷却气源（图中未示出）连通，冷却气路5的出气端位于基座的承载面的中心处；而且，在基片1的下表面与基座4的承载面之间还设置有环形密封件6，用以使基片1的下表面与基座4的承载面之间形成密封空间。在进行工艺的过程中，由冷却气源提供的冷却气体（氩气或氦气）经由冷却气路5流入该密封空间内，并与晶片1进行热交换，从而实现对晶片1的冷却，以使其始终保持在较低的温度。

上述PVD设备在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于上述PVD设备的承载装置采用气体导热的方式对晶片1进行冷却，而气体的热传导系数较低（导热率通常在10^-2W/m·K），导致该承载装置的冷却效率较低。

其二，由于受到在机械制造的实现性方面的限制，冷却气路5的出气端往往会仅设置在基座的承载面的中心处，这使得冷却气体在密封空间内的气压分布不均，导致冷却气体分别与晶片1的中心区域和边缘区域的传热效率存在差异，从而造成晶片1的温度不均，进而降低了工艺均匀性。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种承载装置及等离子体加工设备，其不仅冷却效率高，而且可以实现对被加工工件的均匀冷却，从而可以使被加工工件的温度均匀。

为实现本发明的目的而提供一种承载装置，其包括基座，用以承载被加工工件，所述承载装置还包括冷却单元，所述冷却单元用于借助设置在所述基座的承载面上的冷却层，实现对置于该冷却层的表面上的被加工工件均匀冷却。

其中，所述冷却层在所述基座的承载面上的投影与所述基座的承载面重合。

其中，所述冷却单元还包括冷却气路和冷却气源，其中，所述冷却气路设置在所述基座内，并且所述冷却气路的进气端与所述冷却气源连通，所述冷却气路的出气端位于所述基座的承载面的中心处；所述冷却气源用于向所述冷却气路提供冷却气体；并且所述冷却层采用环形结构，环形结构的所述冷却层在所述基座的承载面上的投影与所述基座的承载面的边缘区域重合。

其中，所述冷却气体包括氩气或氦气。

其中，所述冷却层采用粘贴的方式固定在所述基座的承载面上。

其中，所述冷却层的导热率在1W/m·K以上。

其中，所述冷却层的硬度范围在50～70HS。

其中，所述冷却层是具有高导热率的导热材料。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室及设置在其内的承载装置、固定装置、装卸装置和机械手，其中，所述承载装置用于承载被加工工件，所述固定装置用于将被加工工件固定在所述承载装置上；所述装卸装置与所述机械手配合使用，以将所述被加工工件移入所述反应腔室内，并将其置于所述承载装置上，或自所述承载装置上取出所述被加工工件，并将其移出反应腔室，所述承载装置采用了本发明提供的上述承载装置。