本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

在集成電路的制造過程中，通常采用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD)技術(shù)進行在晶片上沉積金屬層等材料的沉積工藝。隨著硅通孔(Through Silicon Via，以下簡稱TSV)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，PVD技術(shù)主要被應(yīng)用于在硅通孔內(nèi)沉積阻擋層和銅籽晶層。

目前，PVD技術(shù)主要采用靜電卡盤固定晶片，但是在進行硅通孔的沉積工藝時，由于沉積在硅通孔中的薄膜厚度較大，薄膜應(yīng)力較大，導(dǎo)致靜電卡盤無法對晶片進行靜電吸附；而且，在后續(xù)的后道封裝工藝中，晶片的厚度被減薄，且在其底部粘結(jié)有玻璃基底，靜電卡盤無法對具有玻璃基底的晶片進行靜電吸附，在這種情況下，就需要采用機械卡盤代替靜電卡盤固定晶片。

圖1為現(xiàn)有的PVD設(shè)備的剖視圖。如圖1所示，PVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室1，在反應(yīng)腔室1內(nèi)的頂部設(shè)置有靶材4，其與直流電源(圖中未示出)電連接；在反應(yīng)腔室1內(nèi)，且位于靶材4的下方設(shè)置有機械卡盤，機械卡盤包括基座9和卡環(huán)8，其中，基座9是可升降的，用于承載晶片10，且與射頻電源11連接；卡環(huán)8用于在進行工藝時壓住置于基座9上的晶片10的邊緣區(qū)域，以將晶片10固定在基座9上；并且，卡環(huán)8在基座9下降時由內(nèi)襯7支撐。此外，上述機械卡盤還連接有負偏壓測量模塊12，用于監(jiān)控在基座9上形成的負偏壓的大小。在進行PVD工藝的過程中，直流電源向靶材4施加負偏壓，以激發(fā)反應(yīng)腔室1內(nèi)的工藝氣體形成等離子體，并吸引等離子體中的 高能離子轟擊靶材4，以使靶材4表面的金屬原子逸出并沉積在晶片10上；與此同時，射頻電源11向基座9施加射頻功率，以在晶片10上表面上形成的負偏壓，這可以吸引被濺射出的金屬原子沉積至硅通孔中，從而實現(xiàn)對硅通孔的填充。

在上述機械卡盤中，基座9和卡環(huán)8均采用不銹鋼材質(zhì)制作。由于基座9帶有射頻功率，其會產(chǎn)生一個負電位。在這種情況下，如果卡環(huán)8和基座9的電位不相同，二者之間就會發(fā)生打火(Arcing)，導(dǎo)致卡環(huán)8和基座9之間的晶片10因被擊穿而碎裂。由于卡環(huán)8和晶片10直接接觸，卡環(huán)8和基座9之間的豎直間距小于1mm，二者之間的電位差超過100V就非常容易發(fā)生打火(通常，打火電壓為300V/mm，而施加600W的射頻功率會在基座上產(chǎn)生300V的負偏壓，因此打火情況非常容易發(fā)生)。為此，如圖2所示，在卡環(huán)8和基座9之間設(shè)計有一個等電位環(huán)13，并且在該等電位環(huán)13的內(nèi)部設(shè)置有誘電線圈14，該誘電線圈14在卡環(huán)8壓住晶片10時與卡環(huán)8相接觸、且產(chǎn)生彈性變形，從而可以實現(xiàn)較好的電接觸，進而可以使卡環(huán)8和基座9電導(dǎo)通，以達到等電位狀態(tài)，減少卡環(huán)8和基座9之間打火的風(fēng)險。但是，這在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)以下問題：

其一，卡環(huán)8、誘電線圈14和等電位環(huán)13之間均存在接觸電阻，即便在理想狀態(tài)下，卡環(huán)8和基座9之間的電位差仍然存在。

其二，由于誘電線圈14的直徑只有約0.3mm，而采用不銹鋼制作的卡環(huán)8的硬度較高，且機械組件在設(shè)計上往往存在尺寸公差，這些因素都可能會導(dǎo)致卡環(huán)8和誘電線圈14之間的接觸不良，從而造成卡環(huán)8和基座9之間的電位差在接觸不好的區(qū)域依然存在。

其三，誘電線圈14會在長期的工藝過程中因不斷的發(fā)生形變而松弛，導(dǎo)致產(chǎn)生彈性疲勞、形變能力變差，這同樣會導(dǎo)致卡環(huán)8和基座9之間出現(xiàn)電位差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其可以保證基座的負偏壓與卡環(huán)的 電壓一致，從而可以避免出現(xiàn)卡環(huán)和基座之間打火的問題。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，包括基座和卡環(huán)，所述基座用于承載晶片，且所述基座在進行工藝時被施加有負偏壓；所述卡環(huán)壓住所述晶片上表面的邊緣區(qū)域；所述反應(yīng)腔室還包括檢測裝置和調(diào)節(jié)裝置，其中，所述檢測裝置用于實時檢測所述基座的負偏壓，并將其發(fā)送至所述調(diào)節(jié)裝置；所述調(diào)節(jié)裝置用于根據(jù)所述基座的負偏壓對所述卡環(huán)的電壓進行調(diào)節(jié)，以使所述基座的負偏壓與所述卡環(huán)的電壓一致。

優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)裝置包括可調(diào)電壓模塊和控制器，其中，所述可調(diào)電壓模塊與所述卡環(huán)電連接，用以通過改變自身的電阻值來調(diào)節(jié)所述卡環(huán)的電壓；所述控制器用于接收由所述檢測裝置發(fā)送而來的所述基座的負偏壓，并計算所述可調(diào)電壓模塊的電阻調(diào)整量，且向所述可調(diào)電壓模塊發(fā)送控制信號；所述可調(diào)電壓模塊根據(jù)該控制信號將自身的電阻值調(diào)整所述電阻調(diào)整量。

優(yōu)選的，所述可調(diào)電壓模塊包括電壓輸入端、電壓輸出端、第一可調(diào)元件、分壓支路、第一電機和直流電源，其中，所述第一可調(diào)元件、第一電機和直流電源相互串聯(lián)，并與所述分壓支路相互并聯(lián)，然后串接在所述電壓輸入端和電壓輸出端之間；所述電壓輸出端與所述卡環(huán)電連接；所述第一電機用于根據(jù)由所述控制器發(fā)送而來的所述控制信號調(diào)節(jié)所述第一可調(diào)元件的電阻大小。

優(yōu)選的，所述分壓支路為一條或多條，且多條分壓支路相互并聯(lián)；所述分壓支路包括相互串聯(lián)的第二可調(diào)元件和第二電機，所述第二電機用于根據(jù)由所述控制器發(fā)送而來的所述控制信號調(diào)節(jié)所述第二可調(diào)元件的電阻大小。

優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)裝置還包括用于將所述電壓輸出端與所述卡環(huán)電連接的連接組件，所述連接組件包括：連接線，所述連接線的一端與所述電壓輸出端電連接，所述連接線的另一端貫穿所述反應(yīng)腔室的腔室壁，并延伸至所述反應(yīng)腔室內(nèi)，且與所述卡環(huán)電連接；接線柱，其套設(shè)在所述連接線上，且所述接線柱的兩端分別位于所述腔室壁的內(nèi)、外兩側(cè)；第一絕緣件，其采用絕緣材料制作，且套設(shè)在所述接線 柱上，并位于所述接線柱與所述反應(yīng)腔室的腔室壁之間，用以使二者電絕緣。

優(yōu)選的，所述連接組件還包括：密封法蘭，其與所述反應(yīng)腔室的腔室壁密封連接，用于對所述接線柱與所述腔室壁之間的間隙進行密封。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔室還包括內(nèi)襯，所述內(nèi)襯環(huán)繞設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的腔室壁內(nèi)側(cè)；所述連接線的另一端貫穿所述內(nèi)襯，且與所述卡環(huán)電連接。

優(yōu)選的，所述連接組件還包括：第二絕緣件，其采用絕緣材料制作，且套設(shè)在所述連接線上，并位于所述連接線與所述內(nèi)襯之間，用以使二者電絕緣。

優(yōu)選的，所述控制器接收由所述檢測裝置發(fā)送而來的所述基座的負偏壓，并判斷該負偏壓是否與所述卡環(huán)的電壓相同；若相同，則重新接收所述基座的負偏壓；若不同，則計算所述可調(diào)電壓模塊的電阻調(diào)整量，且向所述可調(diào)電壓模塊發(fā)送控制信號。

作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室采用本發(fā)明提供的上述反應(yīng)腔室。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其通過利用檢測裝置實時檢測基座的負偏壓，并將其發(fā)送至調(diào)節(jié)裝置，然后調(diào)節(jié)裝置根據(jù)該基座的負偏壓對卡環(huán)的電壓進行調(diào)節(jié)，以使基座的負偏壓與卡環(huán)的電壓一致，從而可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的誘導(dǎo)線圈，避免出現(xiàn)卡環(huán)和基座之間打火的問題。

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的上述反應(yīng)腔室，可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的誘導(dǎo)線圈，避免出現(xiàn)卡環(huán)和基座之間打火的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的PVD設(shè)備的剖視圖；

圖2為圖1中PVD設(shè)備的局部剖視圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的剖視圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的可調(diào)電壓模塊的電路連接圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的連接組件的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖6為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的控制器的流程框圖。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備進行詳細描述。

圖3為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的剖視圖。請參閱圖3，反應(yīng)腔室21包括基座23、卡環(huán)25、內(nèi)襯26、檢測裝置29和調(diào)節(jié)裝置27。其中，基座23用于承載晶片24，該基座23是可升降的，在進行工藝時，基座23上升至如圖3所示的工藝位置，此時卡環(huán)25利用自身重力壓住晶片24的邊緣區(qū)域，從而將晶片24固定在基座23上；同時，基座23與射頻電源28連接，該射頻電源28在進行工藝時向基座23施加有負偏壓。此外，內(nèi)襯26環(huán)繞設(shè)置在反應(yīng)腔室21的腔室壁內(nèi)側(cè)，在進行工藝前后，基座23下降至裝卸位置，以進行相應(yīng)的取放片操作，此時卡環(huán)25由該內(nèi)襯16支撐。

檢測裝置29與基座23電連接，用于實時檢測該基座23的負偏壓，并將其發(fā)送至調(diào)節(jié)裝置27；調(diào)節(jié)裝置27用于根據(jù)基座23的負偏壓對卡環(huán)25的電壓進行調(diào)節(jié)，以使基座23的負偏壓與卡環(huán)25的電壓一致，從而可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的誘導(dǎo)線圈，避免出現(xiàn)卡環(huán)和基座之間打火的問題。

在本實施例中，如圖4所示，為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的可調(diào)電壓模塊的電路連接圖。調(diào)節(jié)裝置27包括可調(diào)電壓模塊和控制器30，其中，該可調(diào)電壓模塊與卡環(huán)25電連接，用以通過改變自身的電阻值來調(diào)節(jié)卡環(huán)25的電壓。具體地，可調(diào)電壓模塊包括電壓輸入端、電壓輸出端276、第一可調(diào)元件271、分壓支路、第一電機273和直流電源275，其中，第一可調(diào)元件271、第一電機273和直 流電源275相互串聯(lián)，并與該分壓支路相互并聯(lián)，然后串接在電壓輸入端和電壓輸出端276之間；電壓輸出端276與卡環(huán)25電連接；第一電機273用于根據(jù)由控制器30發(fā)送而來的控制信號調(diào)節(jié)第一可調(diào)元件271的電阻大小。分壓支路包括相互串聯(lián)的第二可調(diào)元件272和第二電機274，第二電機274用于根據(jù)由控制器30發(fā)送而來的控制信號調(diào)節(jié)第二可調(diào)元件272的電阻大小。通過分別調(diào)節(jié)第一可調(diào)元件271和第二可調(diào)元件272的電阻大小，可以調(diào)節(jié)自電壓輸出端276向卡環(huán)25輸出的電壓大小，從而實現(xiàn)對卡環(huán)25的電壓的調(diào)節(jié)。在實際應(yīng)用中，第一可調(diào)元件271和第二可調(diào)元件272可以為阻值可調(diào)的諸如電阻、電容等元件，例如可調(diào)電阻等。另外，分壓支路的數(shù)量并不局限于本實施例中的一條，其還可以為兩條或三條以上，且相互并聯(lián)。

下面對本實施例中調(diào)節(jié)裝置27與卡環(huán)25電連接的具體方式進行詳細描述。具體地，圖5為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的連接組件的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖5，調(diào)節(jié)裝置27還包括用于將電壓輸出端276與卡環(huán)25電連接的連接組件，該連接組件包括連接線32、接線柱33、第一絕緣件34、密封法蘭35和第二絕緣件31。其中，連接線32的一端與電壓輸出端276電連接，連接線32的另一端貫穿反應(yīng)腔室21的腔室壁211，并延伸至反應(yīng)腔室21內(nèi)，然后再貫穿內(nèi)襯26，且與卡環(huán)25電連接。

在實際應(yīng)用中，由于卡環(huán)在基座上升至工藝位置時，會被基座頂起一段距離，并在基座離開工藝位置時，重新回落至由內(nèi)襯支撐的位置，因此，在安裝上述連接線時，應(yīng)在反應(yīng)腔室中預(yù)留一段長度的連接線，以保證連接線不會干擾卡環(huán)的升降。優(yōu)選的，連接線應(yīng)盡量選擇柔軟的材料，以進一步減少對卡環(huán)的影響。

由于腔室壁211和內(nèi)襯27均為接地電位，這就需要保證連接線32分別與腔室壁211和內(nèi)襯27電絕緣，即，確保連接線32在依次穿過腔室壁211和內(nèi)襯27時，不發(fā)生電接觸。為此，本實施例中是借助第一絕緣件34和第二絕緣件31將連接線32分別與腔室壁211和內(nèi)襯27電絕緣。具體來說，接線柱33用于將第一絕緣件34安裝 在連接線32上，其套設(shè)在連接線32上，且接線柱33的兩端分別位于腔室壁211的內(nèi)、外兩側(cè)；第一絕緣件34采用例如陶瓷等絕緣材料制作，且套設(shè)在接線柱33上，并位于接線柱33與腔室壁211之間，用以使二者電絕緣。第二絕緣件31采用例如陶瓷等絕緣材料制作，且套設(shè)在連接線32上，并位于連接線32與內(nèi)襯26之間，用以使二者電絕緣。

此外，為了保證反應(yīng)腔室21處于真空狀態(tài)，密封法蘭35位于腔室壁211的外側(cè)，且與腔室壁211密封連接，用于對接線柱33與腔室壁211之間的間隙進行密封。在實際應(yīng)用中，可以通過在密封法蘭與腔室壁之間設(shè)置密封件來實現(xiàn)二者的密封連接。

在本實施例中，控制器30與上述閉合回路電連接，用于接收由檢測裝置29發(fā)送而來的基座23的負偏壓，并計算可調(diào)電壓模塊的電阻調(diào)整量，且向可調(diào)電壓模塊發(fā)送控制信號；該可調(diào)電壓模塊根據(jù)該控制信號將自身的電阻值調(diào)整電阻調(diào)整量，即，可調(diào)電壓模塊自身的電阻值增大或減少電阻調(diào)整量。

優(yōu)選的，圖6為本發(fā)明實施例提供的反應(yīng)腔室的控制器的流程框圖。請參閱圖6，上述控制器30的具體工作流程包括以下步驟：

S100，控制器30接收由檢測裝置29發(fā)送而來的基座23的負偏壓；

S200，判斷該負偏壓是否與卡環(huán)25的電壓相同；若相同，則返回步驟S100，重新接收基座23的負偏壓；若不同，則進入步驟S300；

S300，控制器30計算可調(diào)電壓模塊的電阻調(diào)整量；

S400，控制器30根據(jù)該電阻調(diào)整量向可調(diào)電壓模塊發(fā)送控制信號。

作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明實施例還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室，該反應(yīng)腔室采用了本發(fā)明實施例提供的上述反應(yīng)腔室。

本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明實施例提供的上述反應(yīng)腔室，可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的誘導(dǎo)線圈，避免出現(xiàn)卡環(huán)和基座之間打火的問題。

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。