CN101328581B - 等离子体处理设备及其基片载板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基片载板，其顶部具有开口向上的第一安置槽，其底部设有开口向下的第二安置槽以及定位装置；基片装载入所述第二安置槽后，所述定位装置将其限制于所述第二安置槽中。所述基片载板可以由相互独立的上层板体和下层板体组成。本发明还提供一种包括上述基片载板的等离子体处理设备。可以在上述第一安置槽以及第二安置槽中各安放一个基片同时加工，等离子体处理设备的产能因此得到显著提高。由于用作接地电极时基片载板的有效面积与并无明显改变，反应腔室中等离子体的能量不受影响，基片加工质量较高。分体式的基片载板可以在上层板体和下层板体中同时装片或者卸片，基片的装卸载效率可以得到显著提高。

Description

等离子体处理设备及其基片载板

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种用于等离子体处理设备的基片载板。本发明还涉及一种包括上述基片载板的等离子体处理设备。

背景技术

等离子体处理设备是微电子技术领域常用的基片处理设备。工作时，首先将待处理的基片放置于基片载板顶部的凹槽中，然后通过传送辊等传送装置将上述基片载板依次传送至等离子体处理设备的装载腔室、预热腔室、反应腔室以及卸载腔室中(当然，等离子体处理设备的具体结构形式可以有多种，不限于此)，进而输出上述等离子体处理设备。

可见，在整个工作过程中基片都位于基片载板中，因而基片载板的承载能力对于等离子体处理设备的产能具有重要意义。

请参考图1以及图2，图1为一种基片载板的俯视示意图；图2为图1所示基片载板的剖视示意图。

传统的基片载板1的顶部具有若干基片安置槽11，基片4可以放置于基片安置槽11中。基片载板1的底部具有定位块12，用于卡接于传送辊等传送装置的两侧，以避免基片载板1向传送装置的两侧滑落。

随基片载板1进入反应腔室后，基片4位于反应腔室的驱动电极(通常是射频驱动电极或者微波驱动电极)的正下方；同时，由导电石墨等材料制得的基片载板1可以通过传送辊接地，因此基片载板1能够起到接地电极的作用，驱动电极与接地电极的有效面积通常相差不大。向反应腔室中输入工艺气体，即可在基片4的上表面实现各种工艺过程。但是，基片载板1的承载能力较低，这限制了等离子体处理设备的产能的提高。

因此，如何有效提高基片载板的承载能力进而提高等离子体处理设备的产能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于等离子体处理设备的基片载板，具有较高的承载能力，进而能够提高等离子体处理设备的产能。本发明的另一目的是提供一种包括上述基片载板的等离子体处理设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基片载板，用于等离子体处理设备，其顶部具有开口向上且用于装载基片的第一安置槽，所述基片载板的底部设有定位装置以及开口向下且用于装载基片的第二安置槽；所述基片装载入所述第二安置槽后，所述定位装置将其限制于所述第二安置槽中。

进一步，所述定位装置为形状与所述第二安置槽的横截面相适应的挡圈，所述挡圈可拆装地安装于所述第二安置槽的正下方。

进一步，所述基片载板还包括下层板体以及独立于所述下层板体并叠置于其顶部的上层板体；所述第一安置槽设于所述上层板体的顶部；所述下层板体具有沿厚度方向将其贯通的基片安置孔，该基片安置孔与上层板体的底部形成所述第二安置槽；所述定位装置为设于所述基片安置孔内壁底部且向内侧延伸的基片支撑部。

进一步，所述基片支撑部具体为围绕所述基片安置孔下部开口的凸台。

进一步，所述基片支撑部具体为至少两个挡耳。

进一步，所述基片安置孔横截面的形状为圆形；所述挡耳的数目为三个，且所述三个挡耳在所述基片安置孔的周向上均匀分布。

进一步，所述基片安置孔横截面的形状为多边形；所述挡耳的数目与所述多边形的边数相同，且各挡耳分别设置于所述基片安置孔各侧内壁的中部。

进一步，所述上层板体的底部与所述下层板体的顶部在垂直于基片载板的方向上相嵌合。

本发明还提供一种等离子体处理设备，包括上述任一项所述的基片载板，且其反应腔室的顶部和底部均设有驱动电极。

本发明所提供的基片载板，其顶部具有开口向上第一安置槽，其底部具有定位装置以及开口向下的第二安置槽；所述基片装载入所述第二安置槽后，所述定位装置将其限制于所述第二安置槽中。因此，可以在上述第一安置槽以及第二安置槽中各安放一个基片，所述基片载板因此可以装载两层基片，且该两层基片均具有直接暴露于反应腔室中的表面，故而可以同时对上述两层基片进行加工，等离子体处理设备的产能得到显著提高。同时，由于所述基片载板在竖直方向上不存在通孔，因此作为接地电极时其有效面积与现有技术中基片载板的有效面积相比并无明显改变(即仍然与驱动电极的有效面积相近)，这样，采用上述基片载板不会对反应腔室中等离子体的能量产生影响；本发明所提供的基片载板因此具有较高的适应性。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的基片载板进一步由相互独立的上层板体和下层板体组成，所述第一安置槽设于所述上层板体的顶部；所述下层板体具有沿厚度方向将其贯通的基片安置孔，该基片安置孔与上层板体的底部形成所述第二安置槽；所述定位装置为设于所述基片安置孔内壁底部且向内侧延伸的基片支撑部。这样，可以自上层板体的顶部装入基片，并能够以更为简便的方式实现所述第二安置槽中基片的定位；更为重要的是，装载或者卸载基片的操作可以在所述上层板体和下层板体中同时展开，装载以及卸载效率可以得到显著提高。

附图说明

图1为一种基片载板的俯视示意图；

图2为图1所示基片载板的剖视示意图；

图3为另一种基片载板的俯视示意图；

图4为图3所示基片载板的剖视示意图；

图5为本发明所提供基片载板第一种具体实施方式的剖视示意图；

图6为本发明所提供定位装置一种具体实施方式的结构示意图；

图7为图5所示基片载板工作方式示意图；

图8为本发明所提供基片载板第二种具体实施方式的剖视示意图；

图9为本发明所提供基片载板第三种具体实施方式的剖视示意图；

图10为本发明所提供基片载板第四种具体实施方式的剖视示意图；

图11为本发明所提供基片载板第五种具体实施方式的剖视示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于等离子体处理设备的基片载板，具有较高的承载能力，进而能够提高等离子体处理设备的产能。本发明的另一核心是提供一种包括上述基片载板的等离子体处理设备。

本发明提出了“双层基片”的构思，即在基片载板中安置两层基片，从而可以倍增基片载板的承载能力，进而大幅提高等离子体处理设备的产能。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3以及图4，图3为另一种基片载板的俯视示意图；图4为图3所示基片载板的剖视示意图。

为了提高等离子体处理设备的产能，另一种基片载板2具有基片安置孔21，基片安置孔21沿基片载板2的厚度方向将其贯通，且基片安置孔21的底部具有若干挂钩22。

可以将基片4放置于基片安置孔21中，基片4可以由挂钩22托起。此时，基片4的上下表面均暴露在反应腔室中。可以在基片载板2的正下方进一步设置另一驱动电极，这样就可以同时在基片4的上下表面同时实现需要的工艺过程。也可以在基片安置孔21中叠置两层基片4，这样，即可以在位于上层的基片4的上表面和位于下层的基片4的下表面同时实现各种工艺过程。因此，基片载板2的承载能力相对较高，有利于提高等离子体处理设备的产能。

由于基片安置孔21的存在，基片载板2具有镂空结构；作接地电极使用时基片载板2的有效面积(即其横截面积)与图1所示基片载板1的有效面积相差较大，这使得采用基片载板2时接地电极与驱动电极的有效面积之比将产生较大的变化，上述有效面积之比的变化将引起反应腔室中等离子体的能量发生较大变化，进而将改变原有的工艺条件；为了保持原有工艺条件，需要相应地对整个系统做出调整，既不经济又不方便，不利于现有设备的改造，因此基片载板2的适应性较差。同时，由于接地电极与驱动电极的有效面积相差较大，整个系统的匹配过程也较为困难，因此基片的加工质量难以保证。此外，装载基片4时，需要首先放置下层的基片4，然后再放置上层的基片4，卸载基片4时则相反；这种装卸方式的效率较低，限制了等离子体处理设备产能的提高。

请参考图5，图5为本发明所提供基片载板第一种具体实施方式的剖视示意图。

在第一种具体实施方式中，本发明所提供的基片载板3由导体材料(比如导体石墨)制得，其顶部具有用于装载基片4的第一安置槽311；第一安置槽311的开口垂直于基片载板3向上，可以根据实际情况设定其数目以及横截面的形状。

基片载板3的底部进一步设有同样用于装载基片4的第二安置槽321；与上述第一安置槽311的开口朝向相反，第二安置槽321的开口垂直于基片载板3向下；第二安置槽321的数目以及横截面形状同样可以根据实际情况设定。

为了将基片4保持在第二安置槽321中，基片载板3的底部还设有定位装置；基片4装载入第二安置槽后321后，所述定位装置可以将该基片4限制于所述第二安置槽321中。

请参考图6，图6为本发明所提供定位装置一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的定位装置包括挡圈33，挡圈33的形状与第二安置槽321横截面的形状相适应；即当第二安置槽321横截面的形状为圆形时，挡圈33的形状可以为如图6所示的圆环形，当第二安置槽321横截面的形状为方形时，挡圈33的形状为方形。

无论具体形状如何，挡圈33的内侧尺寸略小于第二安置槽321的尺寸，挡圈33的外侧尺寸略大于第二安置槽321的尺寸。以圆环形的挡圈33以及具有圆形横截面的第二安置槽321为例，挡圈33的内径r可以略小于第二安置槽321的内径，挡圈33的外径R可以略大于第二安置槽321的内径。

挡圈33可拆卸地安装于基片载板3的底部，安装后挡圈33与第二安置槽321大体同轴。

需要装载基片4时，将挡圈33自第二安置槽321的底部拆下；基片4安放完成后，将挡圈33安装于第二安置槽321的底部；由此即可保持基片4的位置。

可以通过卡接的方式实现挡圈33的可拆卸安装。即可以在第二安置槽321的底端设置能够容纳挡圈33且环绕第二安置槽321的挡圈安置槽，并在该挡圈安置槽的侧壁设置环形卡槽，所述环形卡槽的开口朝向水平方向；同时在挡圈33的主体部331的外侧设置若干凸耳332，凸耳332的最大外径略大于所述挡圈安置槽的内径。将挡圈33安置于所述挡圈安置槽后旋转适当的角度，凸耳332即可以卡入所述环形卡槽中，挡圈33因此可以安装于基片载板3的底部；反向旋转挡圈33即可以使凸耳332脱离所述环形卡槽，从而将挡圈33自基片载板3的底部拆下。

需要指出的是，挡圈33仅为所述定位装置的一种具体的结构，通过凸耳332以及所述环形卡槽的卡接也仅为挡圈33的一种具体的安装方式；所述定位装置当然还可以具有其他的结构，并通过其他的方式安装。本文不再对所述定位装置的结构以及安装方式进一步举例。

请参考图7，图7为图5所示基片载板工作方式示意图。

可以在等离子体处理设备的顶部和底部均分别设置第一驱动电极51以及第二驱动电极52，基片载板3放置于接地的传送辊上，因此可以作为接地电极。

由于本发明所提供的基片载板3在其顶部和底部分别设有开口向上第一安置槽311以及开口向下的第二安置槽321，且基片载板3的底部设有定位装置，因此，可以在第一安置槽311以及第二安置槽321中各安放一个基片4，基片载板3因此可以装载两层上述基片4，且该两层基片4均具有直接暴露于反应腔室中的表面，故而可以同时对上述两层基片4进行加工，等离子体处理设备的产能得到显著提高。

同时，由于基片载板3在竖直方向上不存在通孔，因此作为接地电极时其有效面积与图2所示基片载板1的有效面积相比并无明显改变(即仍然与驱动电极的有效面积相近)，这样，采用本发明所提供的基片载板3不会对反应腔室中等离子体的能量产生影响；本发明所提供的基片载板3因此具有较高的适应性。

请参考图8，图8为本发明所提供基片载板第二种具体实施方式的剖视示意图。

本发明所提供基片载板的第二种具体实施方式是在上述第一种

具体实施方式的基础上所作的改进。

在第二种具体实施方式中，本发明所提供的基片载板3具有双层结构，即下层板体32和叠放于下层板体32顶部的上层板体31。上层板体31和下层板体32的面积大体相等，且两者均可以由导体材料制得。

上层板体31的顶部具有若干第一安置槽311，第一安置槽311的横截面积同所装载基片的横截面积相适应，可以是圆形、多边形等；第一安置槽311还具有适宜的深度。

下层板体32具有若干基片安置孔，所述基片安置孔沿下层板体32的厚度方向延伸，并将其贯通；因此下层板体32具有镂空的结构。上层板体31与下层板体32叠置时，所述基片安置孔与上层板体31的底面形成所述第二安置槽321。

所述基片安置孔内壁的下部设有基片支撑部323，基片支撑部323自第二安置槽321的内壁横向凸出；在图8所示实施方式中基片支撑部323具体为挡耳。

可以根据所述基片安置孔横截面的形状设置不同数目的所述挡耳。当所述基片安置孔横截面形状为圆形时，可以设置三个所述挡耳，且各挡耳可以在周向上均匀分布于所述基片安置孔的内壁；此时基片4可以得到较为可靠的支撑。当所述基片安置孔横截面形状为多边形(例如正方形)时，所述挡耳的数目可以与所述多边形的边数相同，且各挡耳可以分别设置于所述基片安置孔各内壁的中部。

此外，下层板体32可以放置于等离子体处理设备的载板传送装置上，所述载板传送装置通常是传送辊组；下层板体32底面的左右两侧(以载板传送方向为前后)可以分别设置载板定位块324，从而避免下层载板32向所述载板传送装置的两侧移动。

如前所述，上层板体31安放于下层板体32的顶部并随之在所述载板传送装置上运动；为了杜绝上层板体31相对于下层板体32产生运动的可能，可以在上层板体31的底面设置凸起部312，同时在下层板体32的顶面设置凹陷部322；凸起部312与凹陷部322的形状相适应。上层板体31准确安放于下层板体3之上时，上述凸起部312恰好陷入上述凹陷部322之中，即上层板体31与下层板体32在垂直于基片载板3的方向上相嵌合；由此可以在水平方向上将两者的相对位置固定。

凸起部312和凹陷部322的设置位置可以对调，即可以将凸起部312设于下层板体32的顶部，而将凹陷部322设置于上层板体31的底部。

在第二种具体实施方式中，本发明所提供的基片载板3进一步具有分体式结构，即基片载板3由相互独立的上层板体31和下层板体32组成，所述第一安置槽311设于所述上层板体31的顶部；所述下层板体32具有沿厚度方向将其贯通的基片安置孔，该基片安置孔与上层板体31的底部形成所述第二安置槽321；所述定位装置为设于所述基片安置孔内壁底部且向内侧延伸的基片支撑部323。这样可以自下层板体32的顶部向第二安置槽321中装载基片4，并能够以更为简便的方式将所述第二安置槽321中的基片4定位；更为重要的是，装载或者卸载基片的操作可以在所述上层板体31和下层板体32中同时展开，装载以及卸载效率可以得到显著提高，等离子体处理设备的产能将进一步提高。

请参考图9至图11，图9至图11分别为本发明所提供基片载板第三至第五种具体实施方式的结构示意图。

本发明所提供基片载板的第三至第五种具体实施方式是在上述第二种具体实施方式的基础上所作的改进，所做改进主要涉及上层板体31与下层板体32的定位方式。

图9所示的第三种具体实施方式改变了凸起部312的形状，改进后凸起部312大体呈向末端渐缩的圆台状；同时相应地改进了凹陷部322的结构，使其呈开口渐扩的圆台状，以便与凸起部312相配合。这样上层板体31可以更为方便地叠置于下层板体32之上。

在图10所示的第四种具体实施方式中，下层板体32顶面的面积略大于上层板体31底面的面积，且下层板体32的顶部具有下凹槽325，下凹槽325的形状与上层板体31底部的形状相适应，上层板体31因此可以安置于下凹槽325中，从而实现上层板体31与下层板体32的定位。

在图11所示的第五种具体实施方式中，上层板体31底面的面积略大于下层板体32顶面的面积，且上层板体32的顶部具有上凹槽313，上凹槽313的形状与下层板体32顶部的形状相适应，从而可以使上层板体31套装于下层板体32的顶部，进而实现上层板体31与下层板体32的定位。

此外，图11所示具体实施方式将基片支撑部323的具体形状由挡耳更改为围绕第二安置槽321下部开口的凸台。

本发明所提供的等离子体处理设备，包括上述任一种具体实施方式所述的基片载板3，同时，其反应腔室的顶部和底部均设有驱动电极。上述等离子体处理设备的其他结构请参阅现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的等离子体处理设备及其基片载板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种基片载板，用于等离子体处理设备，其顶部具有开口向上且用于装载基片的第一安置槽，其特征在于，所述基片载板的底部设有定位装置以及开口向下且用于装载基片的第二安置槽；所述基片装载入所述第二安置槽后，所述定位装置将其限制于所述第二安置槽中。

2. 如权利要求1所述的基片载板，其特征在于，所述定位装置为形状与所述第二安置槽的横截面相适应的挡圈，所述挡圈可拆装地安装于所述第二安置槽的正下方。

3. 如权利要求1所述的基片载板，其特征在于，进一步包括下层板体以及独立于所述下层板体并叠置于其顶部的上层板体；所述第一安置槽设于所述上层板体的顶部；所述下层板体具有沿厚度方向将其贯通的基片安置孔，该基片安置孔与上层板体的底部形成所述第二安置槽；所述定位装置为设于所述基片安置孔内壁底部且向内侧延伸的基片支撑部。

4. 如权利要求3所述的基片载板，其特征在于，所述基片支撑部具体为围绕所述基片安置孔下部开口的凸台。

5. 如权利要求3所述的基片载板，其特征在于，所述基片支撑部具体为至少两个挡耳。

6. 如权利要求5所述的基片载板，其特征在于，所述基片安置孔横截面的形状为圆形；所述挡耳的数目为三个，且所述三个挡耳在所述基片安置孔的周向上均匀分布。

7. 如权利要求5所述的基片载板，其特征在于，所述基片安置孔横截面的形状为多边形；所述挡耳的数目与所述多边形的边数相同，且各挡耳分别设置于所述基片安置孔各侧内壁的中部。

8. 如权利要求3所述的基片载板，其特征在于，所述上层板体的底部与所述下层板体的顶部在垂直于基片载板的方向上相嵌合。

9. 一种等离子体处理设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的基片载板，且其反应腔室的顶部和底部均设有驱动电极。

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