一種基片安裝平臺和一種等離子處理裝置及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子處理裝置內(nèi)的基片支撐盤及其運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，等離子處理裝置包括一個反應(yīng)腔10，反應(yīng)腔內(nèi)包括一個基座33，基座內(nèi)包括下電極。基座上方包括靜電夾盤34，待處理的基片30設(shè)置在靜電夾盤上，一個聚焦環(huán)36圍繞在靜電夾盤周圍。一個具有較低頻率(如2Mhz?400Khz)的射頻電源35通過一個匹配器連接到基座內(nèi)的下電極33。反應(yīng)腔頂部還包括一個氣體分布裝置40，如氣體噴淋頭、或者將反應(yīng)氣體通入反應(yīng)腔的噴管。氣體分布裝置通過分流裝置或者開關(guān)閥門連接到一個氣源20。氣體噴淋頭可以作為上電極與基座33內(nèi)的下電極配合構(gòu)成電容，至少一個高頻射頻電源連接到電容至少一端以產(chǎn)生電容耦合(CCP)等離子體。也可以在反應(yīng)腔頂部上方安裝感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈連接到高頻射頻電源(大于13Mhz)，產(chǎn)生的高頻電磁場穿過反應(yīng)腔頂部的絕緣窗進(jìn)入基片上方的空間，使反應(yīng)氣體電離產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)腔外產(chǎn)生的等離子體反應(yīng)氣體(Remoteplasma)被通入反應(yīng)腔也可以用來進(jìn)行部分加工流程的處理?；?0被下方的靜電夾盤固定在基座上，其中靜電夾盤內(nèi)包括至少一個直流電極，該直流電極連接到一個直流電源，直流電極上的高壓直流電壓(700-3000V)可以在基片上感應(yīng)產(chǎn)生電荷，基片上的電荷與靜電夾盤的電極相互靜電吸引使基片被牢牢固定在靜電夾盤上。
[0003]圖2所示為基座內(nèi)的具體結(jié)構(gòu)，基座33內(nèi)包括通有冷卻液的冷卻管道330，基座33向外伸展部分上方還有一個隔離環(huán)32，聚焦環(huán)36圍繞基片30并固定在隔離環(huán)32上方。冷卻氣體源37 (典型的如氦氣)通過冷卻氣體管道通入靜電夾盤34和基片之間的空間，通過冷卻氣體的流動帶走基片上的熱量。
[0004]如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中聚焦環(huán)36 —般沒有主動冷卻功能，在等離子處理時(shí)上方的等離子會使聚焦環(huán)36的溫度持續(xù)上升，不同時(shí)間進(jìn)行等離子處理的效果會由于聚焦環(huán)溫度的變化而逐漸變化。而且為了防止靜電夾盤被上方的等離子腐蝕所以靜電夾盤的尺寸要小于基片，一部分聚焦環(huán)會伸入基片30下方，所以在靜電夾盤半徑以內(nèi)的基片得到冷卻氣體的溫度控制可以達(dá)到比較均一的溫度分布，而外圍聚焦環(huán)36對應(yīng)上方的基片溫度會明顯偏高。這樣就會在基片邊緣上形成明顯的溫度漸變區(qū)域，造成邊緣區(qū)域周圍的基片處理效果與中心區(qū)域明顯不同。靜電夾盤34與聚焦環(huán)36之間的間隙會構(gòu)成一個通道，部分等離子會沿著通道到達(dá)基片下方腐蝕靜電夾盤側(cè)面和靜電夾盤34與基座33之間的有機(jī)粘接層31，進(jìn)而會損壞靜電夾盤甚至使其失效。
[0005]為了改善空間上整個基片表面的處理均一性和不同時(shí)間基片處理的均一性，同時(shí)提高靜電夾盤的使用壽命，需要找到一種新的基片支撐裝置來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是找到一種新的基片支撐結(jié)構(gòu)以改善空間上整個基片表面的處理均一性和不同時(shí)間基片處理的均一性，同時(shí)提高靜電夾盤的使用壽命。本發(fā)明提出一種用于安裝基片的基片安裝平臺，包括:導(dǎo)電基座，導(dǎo)電基座上方固定有一個靜電夾盤，靜電夾盤上方包括一個托盤，所述托盤包括一平板部和一向上凸起部，其中平板部上表面包括直徑大于等基片的基片安裝區(qū)域，所述凸起部環(huán)繞所述基片安裝區(qū)域，其中所述靜電夾盤直徑大于所述基片的直徑
[0007]其中較佳的，托盤的平板部由絕緣材料制成，凸起部的上表面由半導(dǎo)體材料制成。所述托盤的凸起部可以是主體由絕緣材料制成，并在上表面涂覆有半導(dǎo)體材料薄層，也可以是托盤的凸起部主體由半導(dǎo)體材料制成，通過固定裝置固定到絕緣材料制成的平板部上，在實(shí)現(xiàn)靜電夾持的同時(shí)可以調(diào)節(jié)基片邊緣區(qū)域的電場分布。
[0008]托盤的凸起部還包括一個延伸部向下或者向外周圍延伸，以防止等離子擴(kuò)散到靜電夾盤側(cè)面。托盤外圍還可以圍繞有一個絕緣材料制成的隔離環(huán)，所述隔離環(huán)固定在所述基座上方。
[0009]本發(fā)明還提出了一種等離子處理裝置，包括:一反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)包括前述導(dǎo)電基座、靜電夾盤、托盤等部件的安裝平臺，還包括反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置和等離子發(fā)生裝置，所述等離子發(fā)生裝置用于激勵反應(yīng)氣體，使反應(yīng)氣體產(chǎn)生等離子體對利用等離子體對基片進(jìn)行處理。本發(fā)明基座內(nèi)還包括多個抬升頂針被驅(qū)動裝置驅(qū)動可以上下移動。本發(fā)明等離子處理裝置還可以包括一種特制多功能抬升頂針，所述多功能抬升頂針的頂端能穿過托盤對應(yīng)位置開設(shè)的通孔以頂起托盤上方的基片，所述抬升頂針頂端下方還包括一擴(kuò)展部能頂起開設(shè)有所述通孔的托盤。在采用多功能抬升頂針時(shí)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明等離子處理裝置的運(yùn)行方法，其特征在于包括步驟:A.放入待處理基片到所述托盤進(jìn)行等離子處理；B.驅(qū)動所述驅(qū)動裝置使抬升頂針抬升至第一高度，所述基片被頂起；C.機(jī)械臂伸入基片與托盤之間的空間移除所述基片；多次循環(huán)進(jìn)行所述步驟A-C后，驅(qū)動所述驅(qū)動裝置使抬升頂針抬升至第二高度，其中第二高度大于第一高度以頂起所述托盤，所述機(jī)械臂伸入托盤和靜電夾盤之間的空間移除所述托盤。
[0010]本發(fā)明等離子處理裝置采用傳統(tǒng)的抬升頂針可以實(shí)現(xiàn)等離子處理裝置的另一種運(yùn)行方法，其特征在于包括步驟:放置待處理基片到一個托盤；通過機(jī)械臂將承載有基片托盤放入等離子處理裝置內(nèi)的靜電夾盤固定，進(jìn)行等離子處理；完成等離子處理后抬升所述抬升頂針頂起所述承載有基片的托盤；機(jī)械臂伸入所述托盤和靜電夾盤之間的空間移除所述托盤。
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有技術(shù)等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是現(xiàn)有技術(shù)基座結(jié)構(gòu)TJK意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明基座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4a是本發(fā)明基座在基片移出時(shí)的TJK意圖；
[0015]圖4b是本發(fā)明抬升頂針抬升基片和托盤的示意圖；
[0016]圖5是本發(fā)明基座第二實(shí)施例示意圖；
[0017]圖6是本發(fā)明托盤邊緣區(qū)域組合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明要解決基片在等離子處理過程中不同區(qū)域溫度的不均勻，同時(shí)要防止基片背面靜電夾盤34的側(cè)壁被腐蝕，提出用一個新的托盤放置在靜電夾盤上用大尺寸的靜電夾盤對托盤進(jìn)行溫度控制。如圖3所示為本發(fā)明第一實(shí)施例，基座133上方包括粘接層131，粘接層131上方包括靜電夾盤134，靜電夾盤上方固定有本發(fā)明的托盤136。本發(fā)明托盤136包括平板部136a和凸起部136b，其中凸起部136b和平板部136a由絕緣材料如Si02、A1203、A1N等制成，凸起部136b上表面在絕緣材料的主體體材料上還鍍有一層半導(dǎo)體材料如S1、SiC等以改善基片邊緣區(qū)域的電場分布均勻性。凸起部136b和平板部136a整合一體，兩者的下表面具有共同的平面放置在靜電夾盤上表面上。待處理基片130放置在托盤136的平板部分136a上，托盤的凸起部136b圍繞在基片外圍，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)圖2中聚焦環(huán)36的功能。
[0019]本發(fā)明中基片130放置在托盤136內(nèi)，而且托盤的凸起部136b圍繞基片130，所以托盤的直徑D是大于基片直徑(300mm/200mm)的,相應(yīng)的托盤下方的靜電夾盤134的直徑也是大于基片的。與圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)相同，本發(fā)明靜電夾盤134上表面具有冷卻氣體流通的通路,用于冷卻位于靜電夾盤134上方的托盤136。托盤136下表面是一個均一的平面所以整個托盤136下表面都能夠得到很好的溫度控制，包括凸起部136b也能維持在比較穩(wěn)定的溫度。托盤136在整個平板部136a上具有均一的溫度，位于平板部136a上方的基片也能獲得均一的溫度?，F(xiàn)有技術(shù)中聚焦環(huán)36由于暴露于等離子而又沒有有效散熱機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的熱量積累也被大尺寸的靜電夾盤134有效解決了。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)在基片處理完需要取出時(shí)需要用抬升頂針(lift pin)升起基片，然后再由機(jī)械手伸入抬升后的基片下方將基片移走，本發(fā)明可以在托盤136的平板部136a上開設(shè)多個通孔以使抬升頂針穿過這些通孔來實(shí)現(xiàn)基片的抬升。本發(fā)明也可以是