机械卡盘及半导体加工设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种机械卡盘及半导体加工设备。

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。

在进行硅通孔的沉积工艺时，通常采用机械卡盘固定晶片。图1为现有的机械卡盘的剖视图。图2为图1中I区域的放大图。请一并参阅图1和图2，机械卡盘包括基座10和卡环12。其中，基座10用于承载晶片11，卡环12用于通过压住晶片11的边缘区域，而实现将晶片11固定在基座10上。而且，基座10的上表面与晶片11的下表面采用刀口密封的方式实现密封连接。具体来说，在基座10的上表面上具有尖刃状的刀口尖部101，以及位于该刀口尖部101外侧的刀口锥面102，刀口尖部101和刀口锥面102在与晶片11的下表面相接触时实现密封，从而在晶片11的下表面与基座10的上表面之间形成密封空间。此外，在基座10内设置有进气口13，用以向上述密封空间内输送冷却媒介，密封空间内的冷却媒介用于在基座10与晶片11之间进行热量交换，从而实现对晶片11的温度调节。

另外，上述卡环12用于压住晶片11上表面的作用面122与竖直方向之间的夹角A为90°，而基座10的刀口锥面102与竖直方向之间的夹角C大于90°，这使得在卡环12将晶片11固定在基座10上时，卡环12的作用面122与晶片11的上表面不是面接触，而仅是作用面 122的边沿线121与晶片11的上表面相接触，即，卡环12与晶片11之间为线接触，这在实际应用中会存在以下问题：

其一，由于卡环12与晶片11的接触面积较小，二者往往会因接触不良而出现打火现象，从而影响晶片的加工质量。

其二，由于卡环12与晶片11之间为线接触，导致晶片11受到的压强较大，从而容易出现晶片11损坏的现象。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械卡盘及半导体加工设备，其不仅可以避免卡环与晶片出现打火现象，而且还可以减少晶片产生压痕甚至被压碎的可能性。

为实现本发明的目的而提供一种机械卡盘，包括用于承载晶片的基座以及用于将该晶片固定在所述基座上的压环，所述压环用于固定晶片的作用面与竖直面之间的夹角为B，所述基座的上表面与所述晶片相接触的作用面，与竖直面之间的夹角为C，夹角B与夹角C相等。

优选的，所述夹角C为直角。

优选的，所述基座的上表面与所述晶片相接触的部分采用密封环密封。

优选的，所述夹角C为钝角。

优选的，所述基座的上表面与所述晶片相接触的部分采用接触面密封。

优选的，在所述压环用于固定晶片的作用面上设置有金属层。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室内设置有本发明提供的上述机械卡盘，用以固定晶片。

优选的，所述半导体加工设备为物理气相沉积设备。

优选的，所述物理气相沉积设备用于沉积Cu、Ti、Al、AlN、TiN或者ITO。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的机械卡盘，其包括用于承载晶片的基座以及用于将该晶片固定在基座上的压环，该压环用于固定晶片的作用面与竖直面之间的夹角为B，基座的上表面与晶片相接触的作用面与竖直面之间的夹角为C。通过使夹角B与夹角C相等，可以使压环与晶片的接触方式为面-面接触，从而不仅可以减小晶片受到的压强，减少晶片产生压痕甚至被压碎的可能性，而且可以增大卡环与晶片的接触面积，从而可以保证卡环与晶片的接触良好，避免出现打火现象，进而可以提高晶片的加工质量。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的机械卡盘，不仅可以减小晶片受到的压强，减少晶片产生压痕甚至被压碎的可能性，而且可以增大卡环与晶片的接触面积，从而可以保证卡环与晶片的接触良好，避免出现打火现象，进而可以提高晶片的加工质量。

附图说明

图1为现有的机械卡盘的剖视图；

图2为图1中I区域的放大图；以及

图3为本发明提供的机械卡盘的局部剖视图。

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机械卡盘及半导体加工设备进行详细描述。

本发明提供的机械卡盘，其包括用于承载晶片的基座以及用于将该晶片固定在基座上的压环，该压环用于固定晶片的作用面与竖直面之间的夹角为B，基座的上表面与晶片相接触的作用面与竖直面之间的夹角为C，夹角B与夹角C相等。所谓竖直面，是指与晶片上表面相互垂直的表面。

通过使夹角B与夹角C相等，可以使压环与晶片的接触方式为面-面接触，从而不仅可以减小晶片受到的压强，减少晶片产生压痕甚至被压碎的可能性，而且可以增大卡环与晶片的接触面积，从而可以保证卡环与晶片的接触良好，避免出现打火现象，进而可以提高晶 片的加工质量。

下面对本发明提供的机械卡盘的具体实施方式进行详细描述。具体地，图3为本发明提供的机械卡盘的局部剖视图。请参阅图3，机械卡盘包括基座21和卡环23。其中，基座21用于承载晶片22。卡环23用于通过压住晶片22的边缘区域，而实现将晶片22固定在基座21上。而且，基座21的上表面与晶片22相接触的作用面212与竖直面之间的夹角为C，且该夹角C为钝角。在这种情况下，优选的，基座21的上表面与晶片22相接触的部分采用接触面密封。在本实施例中，密封面密封的方式具体为：如图3所示，在基座21的上表面设置一环形凹槽213，在环形凹槽213的外边沿用刀具切割出一环状的刀口锥面，刀口锥面的高度从基座21上表面的外边沿向内侧逐渐增高，刀口锥面与环形凹槽213相接触处形成一圈刀口尖部211，该刀口锥面即为基座21的上表面与晶片22相接触的作用面212，刀口尖部211和刀口锥面用于使晶片22与基座21之间形成密封空间。通过向该密封空间内输送热交换媒介，可以实现在基座21与晶片22之间进行热量交换，从而实现对晶片22的温度调节。在实际应用中，可以通过在基座21内设置进气通道，向密封空间输送热交换媒介。

而且，压环23用于固定晶片22的作用面231与竖直面(与基座21的轴向相互平行)之间的夹角为B，该夹角B等于上述夹角C。通过使夹角B等于夹角C，可以使压环23的作用面231与基座21的作用面212相互平行，从而在压环23的作用面231与基座21的作用面212共同夹持住晶片22时，能够使作用面231与晶片22的上表面相贴合，即，压环23与晶片22的接触方式为面-面接触，这不仅可以减小晶片22受到的压强，从而可以减少晶片22产生压痕甚至被压碎的可能性，而且可以增大卡环23与晶片22的接触面积，从而可以保证卡环23与晶片22的接触良好，避免出现打火现象，进而可以提高晶片的加工质量。

优选的，在压环23用于固定晶片22的作用面上设置有金属层(图中未示出)。该金属层与晶片22相接触，借助该金属层，可以使压环23与晶片22保持电性连接。当然，本发明并不局限于以上方 案，在实际应用中，也可以在晶片上表面设置金属层，这同样可以实现压环与晶片的电性连接。

需要说明的是，在本实施例中，夹角C为钝角。但是本发明并不局限于此，在实际应用中，夹角C也可以为直角，即，基座的上表面与晶片相接触的作用面垂直于竖直面。在这种情况下，基座的上表面与晶片相接触的部分优选采用密封环密封。当然，还可以采用其他任意密封方式，只要能够在二者之间形成密封空间即可。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室，在该反应腔室内设置有本发明提供的上述机械卡盘，用以固定晶片。

在实际应用中，半导体加工设备可以为物理气相沉积设备。该物理气相沉积设备用于沉积Cu、Ti、Al、AlN、TiN或者ITO。当然，上述半导体设备也可以为刻蚀设备。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的机械卡盘，不仅可以减小晶片受到的压强，减少晶片产生压痕甚至被压碎的可能性，而且可以增大卡环与晶片的接触面积，从而可以保证卡环与晶片的接触良好，避免出现打火现象，进而可以提高晶片的加工质量。

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。