专利名称：晶片固定装置、半导体设备和晶片固定方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种晶片固定装置、半导体设备和晶片固定方法。
背景技术：
在通过等离子体同时对多个晶片进行处理的情况下，一般会将晶片固定于晶片固定装置上以完成对晶片的等离子体处理过程。
图1为一种晶片固定装置的结构示意图，如图1所示，该晶片固定装置包括静电卡盘I和位于静电卡盘I之上的托盘2，托盘2用于承载晶片3。该晶片固定装置位于反应腔室中，在对晶片3进行等离子体处理过程中，等离子体与晶片表面材料的反应会晶片3温度升高。而晶片3温度过高会对等离子体处理过程造成不良影响，例如:导致晶片3表面的掩膜材料变形等。因此，为避免对等离子体处理过程造成不良影响，在等离子体处理过程中需要控制晶片3的温度。目前，可通过在热量传导界面上通入热媒气体以改善热量传导的方式控制晶片3的温度。具体地，可向卡盘I和托盘2之间以及向托盘2和晶片3之间通入热媒气体以控制晶片3的温度，其中热媒气体为氦气。如图1所示，为向卡盘I和托盘2之间通入热媒气体，在卡盘I内开设热媒气体通道4，热媒气体从外部气源被导入到该热媒气体通道4，并且通过该热媒气体通道4被供给到卡盘I上承载的托盘2的背面；为向托盘2和晶片3之间通入热媒气体，在托盘2上开设热媒气体孔5，热媒气体通过托盘2上的热媒气体孔5被供给到晶片3的背面。通入的热媒气体增加了卡盘I和托盘2之间以及托盘2和晶片3之间的热传导，从而实现了对晶片3温度的控制。在通入热媒气体的过程中，为避免热媒气体泄露，需要将托盘2固定到卡盘I上并且将晶片3固定到托盘2上。如图2所示，该晶片固定装置还包括:压紧固定部件6和机械压环7。压紧固定部件6按压于晶片3的边缘，再通过螺钉8将压紧固定部件6固定于托盘2上，从而实现将晶片3固定于托盘2上。在压紧固定部件6上设置机械压环7，并通过机械压环7将托盘2固定到卡盘I上。上述晶片固定装置存在如下技术缺陷:需要通过人工操作的方式将晶片固定于托盘上，将晶片固定于托盘的过程很复杂，需要大量的人工操作过程，从而降低了生产效率以及增加了生产成本；为实现将晶片固定于托盘，需要将压紧固定部件按压于晶片的边缘，导致晶片的边缘部分不可用，从而减小了晶片表面的可加工面积；压紧固定部件通过螺钉固定于托盘上，螺钉会占用托盘一定的面积，从而减少了托盘上放置晶片的位置。
发明内容
本发明提供一种晶片固定装置、半导体设备和晶片固定方法，用以提高生产效率以及降低生产成本、增加晶片表面的可加工面积、以及增加托盘上放置晶片的位置。为实现上述目的，本发明提供一种晶片固定装置，包括:卡盘、卡盘电源和位于所述卡盘之上的托盘，其中:所述卡盘内部设置有与所述卡盘电源连接的卡盘电极，
所述托盘包括托盘电极和包覆于所述托盘电极周围的绝缘体；所述晶片固定装置用于在等离子启辉过程中将晶片吸附于所述托盘上以及使所述托盘吸附于所述卡盘上。进一步地，还包括:设置于所述托盘之上的托盘保护罩，所述托盘保护罩用于保护所述托盘。进一步地，还包括:设置于所述托盘保护罩之上的机械压环，所述机械压环用于将所述托盘固定于所述卡盘上。进一步地，所述卡盘内开设有热媒气体通道，所述托盘内开设有热媒气体孔；所述热媒气体通道用 于向所述卡盘和所述托盘之间导入热媒气体；所述热媒气体孔用于向所述托盘和所述晶片之间导入所述热媒气体。进一步地，所述托盘电极的材料为金属导体；所述绝缘体是镀在所述托盘电极表面的绝缘膜或者是包覆在所述托盘电极表面的绝缘材料。进一步地，所述绝缘材料是陶瓷，所述绝缘膜是阳极氧化膜。。进一步地，所述卡盘电极与所述托盘电极形成第一等效电容，所述托盘电极与在等离子启辉过程中所述晶片上表面形成的导电层形成第二等效电容，所述卡盘电源、所述第一等效电容和所述第二等效电容形成串联等效电容电路，所述卡盘电极和所述托盘电极之间产生静电引力以使所述托盘吸附于所述卡盘上，所述托盘电极和所述晶片上表面形成的导电层之间产生静电引力以使所述晶片吸附于所述托盘上。进一步地,所述卡盘电极和所述托盘电极之间的电压V4 = V3*C2/ (C^C2),所述托盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的电压V5 = W(CJC2),其中，C1为所述第一等效电容的电容值，C2为所述第二等效电容的电容值，V3为所述卡盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的电压。进一步地，所述卡盘电极和所述托盘电极之间的静电引力
权利要求
1.一种晶片固定装置，其特征在于，包括:卡盘、卡盘电源和位于所述卡盘之上的托盘,其中: 所述卡盘内部设置有与所述卡盘电源连接的卡盘电极， 所述托盘包括托盘电极和包覆于所述托盘电极周围的绝缘体； 所述晶片固定装置用于在等离子启辉过程中将晶片吸附于所述托盘上以及使所述托盘吸附于所述卡盘上。
2.根据权利要求1所述的晶片固定装置，其特征在于，还包括:设置于所述托盘之上的托盘保护罩，所述托盘保护罩用于保护所述托盘。
3.根据权利要求2所述的晶片固定装置，其特征在于，还包括:设置于所述托盘保护罩之上的机械压环，所述机械压环用于将所述托盘固定于所述卡盘上。
4.根据权利要求1所述的晶片固定装置，其特征在于，所述卡盘内开设有热媒气体通道，所述托盘内开设有热媒气体孔； 所述热媒气体通道用于向所述卡盘和所述托盘之间导入热媒气体； 所述热媒气体孔用于向所述托盘和所述晶片之间导入所述热媒气体。·
5.根据权利要求1所述的晶片固定装置，其特征在于，所述托盘电极的材料为金属导体；所述绝缘体是镀在所述托盘电极表面的绝缘膜或者是包覆在所述托盘电极表面的绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的晶片固定装置，其特征在于，所述绝缘材料是陶瓷，所述绝缘膜是阳极氧化膜。
7.根据权利要求1至6任一所述的晶片固定装置，其特征在于，所述卡盘电极与所述托盘电极形成第一等效电容，所述托盘电极与在等离子启辉过程中所述晶片上表面形成的导电层形成第二等效电容，所述卡盘电源、所述第一等效电容和所述第二等效电容形成串联等效电容电路，所述卡盘电极和所述托盘电极之间产生静电引力以使所述托盘吸附于所述卡盘上，所述托盘电极和所述晶片上表面形成的导电层之间产生静电引力以使所述晶片吸附于所述托盘上。
8.根据权利要求7所述的晶片固定装置，其特征在于，所述卡盘电极和所述托盘电极之间的电压V4 = W(CJC2)，所述托盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的电压V5 =VdCV(CAC2)，其中，C1为所述第一等效电容的电容值，C2为所述第二等效电容的电容值，V3为所述卡盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的电压。
9.根据权利要求8所述的晶片固定装置，其特征在于，所述卡盘电极和所述托盘电极之间的静电引力A =Ac1G2，所述托盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的静电引力^2=^-^52，其中，Cl1为所述卡盘电极和所述托盘电极之间的距离，d2为所述托盘电极和所述晶片上表面的导电层之间的距离。
10.一种半导体设备，其特征在于，包括反应腔室和设置于所述反应腔室内部的晶片固定装置，所述晶片固定装置采用权利要求1至9任一所述的晶片固定装置。
11.一种根据权利要求1所述的晶片固定装置的晶片固定方法，其特征在于，所述方法包括:将晶片放置于所述托盘上； 所述卡盘电源向所述卡盘电极供电，在等离子体启辉过程中，所述卡盘电源、所述卡盘电极、所述托盘电极和晶片上表面由等离子体形成的导电层形成串联等效电容电路，以使所述晶片吸附于所述托 盘上以及使所述托盘吸附于所述卡盘上。
全文摘要
本发明公开了一种晶片固定装置、半导体设备和晶片固定方法。该晶片固定装置包括包括卡盘、卡盘电源和位于卡盘之上的托盘，其中卡盘内部设置有与卡盘电源连接的卡盘电极，托盘包括托盘电极和包覆于托盘电极周围的绝缘体；晶片固定装置用于在等离子启辉过程中将晶片吸附于托盘上以及使托盘吸附于卡盘上。本发明的技术方案中，无需通过人工操作的方式将晶片固定于托盘上，从而提高了生产效率以及降低了生产成本；无需采用压紧固定部件通过按压晶片边缘的方式将晶片固定于托盘上，从而增加了晶片表面的可加工面积；无需采用螺钉将压紧固定部件固定于托盘上，从而增加了托盘上放置晶片的位置。
文档编号H01L21/683GK103187348SQ20111045809
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者刘利坚, 李东三, 张宝辉, 韦刚, 王伟 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司