CN101740448B

CN101740448B - 等离子体处理设备及其基片载板

Info

Publication number: CN101740448B
Application number: CN2008102266080A
Authority: CN
Inventors: 林挺昌
Original assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2028-11-17
Also published as: CN101740448A

Abstract

本发明公开了一种基片载板，用于等离子体处理设备，包括具有多个安置腔的载板本体，所述基片由所述安置腔中的支撑部件支撑；自所述载板本体的中心部位向外周部位，各所述安置腔中支撑部件的顶部所处的位置依次上升。本发明还公开了包括上述基片载板的等离子体处理设备。自气体分配装置中心部位的气孔输出的气体到达相应基片表面时所经过的距离相对较长，因而扩散程度相对较高；自所述气体分配装置外周部位的气孔输出的气体到达相应基片表面时所经过的距离相对较短，因而扩散程度相对较低。这样就可以有效抵消不同位置的气孔所输出的气体之间的浓度差异，使得基片载板上不同位置的基片表面的气体浓度更为均一。

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

等离子体处理设备广泛应用于微电子技术领域。

请参考图1，图1为一种等离子体处理设备及其基片载板的结构示意图。

等离子体处理设备1通常包括壳体11，壳体11中具有反应腔室17，反应腔室17的顶部和底部分别设有进气通道14和排气通道15，用以向反应腔室17中输入和排出气体。自进气通道14进入的气体需要通过气体分配装置13并自气孔131中输出，以便能够在反应腔室17中尽可能均匀地分布。

工作时，基片载板12位于反应腔室17中，待处理的基片16(例如晶片或者具有相似加工原理的其他加工件)由基片载板12承载，并位于基片载板12的凹槽121内。通过干泵等真空获得装置(图中未示出)在反应腔室17中制造并维持接近真空的状态。在此状态下，向反应腔室17中输入适当的射频，以便激活通过气体分配装置13进入的气体，从而在基片16的表面产生并维持等离子体环境。由于具有强烈的刻蚀以及淀积能力，所述等离子体可以与基片16发生刻蚀或者淀积等物理化学反应，以获得所需要的刻蚀图形或者淀积层。上述物理化学反应的副产物由所述真空获得装置从反应腔室17中抽出。

由于气体是自进气通道14进入的，因此，在气体分配装置13的顶部，中心部位的气体浓度比外周部位高；经过气体分配装置13匀流之后，在反应腔室17的径向上气体浓度的差异可以显著缩小，但上述浓度的差异却难以完全消除。具体地说，反应腔室17中心部位气体的浓度，会略大于外周部位气体的浓度，即气体在反应腔室17径向上的浓度存在一定的差异。

随着基片16规格的不断加大以及特征尺寸的不断缩小，反应腔室17中气体浓度的差异越来越受到重视，因为气体分布的均匀程度直接影响着反应腔室17中工艺过程的均匀程度，而在工艺过程中尽可能实现较高的均匀程度正是本领域的技术人员长期追求的目标。

因此，如何进一步提高各基片表面气体分布的均匀程度，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，能够提高各基片表面气体分布的均匀程度。本发明的另一目的是提供一种具有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，包括具有多个安置腔的载板本体，所述基片由所述安置腔中的支撑部件支撑；自所述载板本体的中心部位向外周部位，各所述安置腔中支撑部件的顶部所处的位置依次上升。

进一步，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差相等。

进一步，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差依次扩大。

进一步，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差，与所述基片载板的最大宽度的比的范围为0.01至0.04。

进一步，所述安置腔具体为开设于所述载板本体的顶部的凹槽，所述支撑部件具体为所述凹槽的底壁。

进一步，所述基片载板进一步包括位于所述载板本体下方的附加板体，两者相叠置；所述附加板体具有多个将其贯穿的通槽，所述通槽的侧壁具有横向沿伸的阻挡部件，以便将基片支撑于所述通槽中。

本发明还提供一种等离子体处理设备，包括位于其反应腔室顶部的气体分配装置，以及上述任一项所述的基片载板。

进一步，自所述气体分配装置的中心部位向外周部位，所述气体分配装置底部的出气口所处的位置依次降低。

进一步，所述反应腔室的顶部和底部均设有驱动电极。

本发明所提供的用于等离子体处理设备的基片载板，其载板本体具有多个安置腔，其中具有用于支撑基片的支撑部件；自所述载板本体的中心部位向外周部位，各所述安置腔中支撑部件的顶部所处的位置依次上升。这样，自所述载板本体的中心部位向外周部位，各所述安置腔中支撑部件的顶部到气体分配装置的距离依次缩小。众所周知，位于气体分配装置中心部位的气孔所输出气体的浓度相对较高，受这些气孔影响的主要是位于基片载板中心部位的基片，位于气体分配装置外周部位的气孔所输出气体的浓度相对较低，受这些气孔影响的主要是位于基片载板外周部位的基片；此外，自气孔输出后，气体的扩散程度与其运动的距离相关，运动距离越大，扩散越充分。由上述分析可知，自所述气体分配装置中心部位的气孔输出的气体到达相应基片表面时所经过的距离相对较长，因而扩散程度相对较高；自所述气体分配装置外周部位的气孔输出的气体到达相应基片表面时所经过的距离相对较短，因而扩散程度相对较低。这样就可以有效抵消不同位置的气孔所输出的气体之间的浓度差异，使得基片载板上不同位置的基片表面的气体浓度更为均一，为工艺过程均匀度的提高奠定了基础；在基片尺寸不断加大、特征尺寸不断减小的趋势下，本发明的上述优点尤为突出。本发明所提供的等离子体处理设备显然也具有上述优点。

附图说明

图1为一种等离子体处理设备及其基片载板的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供等离子体处理设备及其基片载板的结构示意图；

图3为图2所示基片载板的俯视示意图；

图4为本发明另一种具体实施方式所提供等离子体处理设备的结构示意图；

图5为本发明另一种具体实施方式所提供基片载板的结构示意图；

图6为本发明一种具体实施方式所提供附加板体的俯视示意图；

图7为本发明第三种具体实施方式所提供等离子体处理设备的结构示意图。

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，能够提高各基片表面气体分布的均匀程度。本发明的另一核心是提供具有上述基片载板的等离子体处理设备。

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2以及图3，图2为本发明一种具体实施方式所提供等离子体处理设备及其基片载板的结构示意图；图3为图2所示基片载板的俯视示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的等离子体处理设备2包括壳体21，壳体21中具有反应腔室27，反应腔室27的顶部和底部分别设有进气通道24和排气通道25，用以向反应腔室27中输入和排出气体。自进气通道24进入的气体需要通过气体分配装置23并自气孔231中输出，以便能够在反应腔室27中尽可能均匀地分布；气体的流通路径如图2中实心箭头所示。工作时，基片载板的载板本体22位于反应腔室27中，待处理的基片26由载板本体22承载，并位于安置腔内，基片26由所述安置腔内的支撑部件支撑。所述安置腔具体可以是凹槽221，所述支撑部件具体可以是凹槽221的底壁。下面将以凹槽221为例对所述安置槽进行描述；当然，所述安置腔以及所述支撑部件也可以也可以采用其他具体结构，此处不再赘述。

载板本体22的顶部可以设置多个凹槽221，例如，凹槽221可以具有6排、6列共36个。凹槽221的形状可以是方形，此时载板本体22大体也是方形；但是，凹槽221以及载板本体22的形状显然不应限于严格的方形。

自载板本体22的中心部位向外周部位，所述安置腔中支撑部件的顶部所处的位置依次上升。在本例中即凹槽221的底壁所处的位置自载板本体22的中心部位向外周部位依次上升。

如图3所示，载板本体22中的凹槽221包括位于中心位置的第一凹槽221a、位于外侧的第三凹槽221c，以及两者之间的第二凹槽221b；为了便于观察，三者分别添加了不同的图形作为背景。

第一凹槽221a、第二凹槽221b、第三凹槽221c三者的底壁依次升高，第一凹槽221a的底壁到气体分配装置23的距离为H1，第二凹槽221b的底壁到气体分配装置23的距离为H2，第三凹槽221c的底壁到气体分配装置23的距离为H3，三者依次减小。第一凹槽221a与第二凹槽221b底壁的高度差为d1，第二凹槽221b与第三凹槽221c底壁的高度差为d2。

当然，载板本体22中凹槽221的底壁也可以具有两种、四种或者四种以上的高度。

位于气体分配装置23中心部位的气孔231所输出气体的浓度相对较高，受这些气孔231影响的主要是位于第一凹槽221a中的基片，位于气体分配装置23外周部位的气孔231所输出气体的浓度相对较低，受这些气孔231影响的主要是位于第三凹槽221c中的基片。自气孔231输出后，气体的扩散程度与其运动的距离相关，运动距离越大，扩散越充分。自气体分配装置23中心部位的气孔231输出的气体到达第一凹槽221a中基片26的表面时其所经过的距离相对较长，因而扩散程度相对较高；自气体分配装置23外周部位的气孔231输出的气体到达第三凹槽221c中基片26表面时其所经过的距离相对较短，因而扩散程度相对较低。这样就可以有效抵消不同位置的气孔231所输出的气体之间的浓度差异，使得基片载板上不同位置的基片26表面的气体浓度更为均一，为工艺过程均匀度的提高奠定了基础；特别是在基片尺寸不断加大、特征尺寸不断减小的趋势下，本发明的上述优点尤为突出。

上述H1、H2的差(图2中为d1)可以与H2、H3的差(图2中为d2)相等，即自载板本体22的中心部位向外周部位，相邻的安置槽中支撑部件顶部与气体分配装置23的距离差相等。但是，可以进一步改进所述支撑部件顶部的高度，以使自载板本体22的中心部位向外周部位，相邻的安置槽中支撑部件顶部与气体分配装置23的距离差依次扩大。即，H2与H3的差大于H1与H2的差。

气体分配装置23中相邻的气孔231所输送气体的浓度差并非一个定值，通常，越远离气体分配装置23的中心部位，相邻的气孔231所输送气体的浓度差越大。因此，比较而言，H2与H3的差大于H1与H2的差可以进一步提高各基片26表面气体的均匀度，从而获得更为均匀的工艺过程。

可以将相邻的安置腔中支撑部件顶部到气体分配装置23的距离差与基片载板的最大宽度的比的范围设为0.01至0.04。在本具体实施方式中，H2与H1的差或者H3与H2的差与载板本体22的最大宽度的比的范围为0.01至0.04。

请参考图4，图4为本发明另一种具体实施方式所提供等离子体处理设备的结构示意图。

本发明所提供的等离子体处理设备2包括上述任一项所述提供的基片载板；可以在图2所示具体实施方式的基础上对等离子体处理设备2进行改进。

例如，可以进一步改进气体分配装置23的结构，以使自气体分配装置23的中心部位向外周部位，各气孔231的出气口所处的位置依次降低，具体结构如图4所示。此时，上文所述H1、H2、H3之差由气体分配装置23和基片载板的结构共同形成。

请参考图5以及图6，图5为本发明另一种具体实施方式所提供基片载板的结构示意图；图6为本发明一种具体实施方式所提供附加板体的俯视示意图。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供基片载板进一步包括附加板体28，附加板体28位于载板本体22下方，以便载板本体22叠置于附加板体28之上。载板本体22底部具有定位凸起222，附加载板28顶部具有定位凹槽283，通过定位凸起222以及定位凹槽283即可实现载板本体22与附加板体28的定位。

附加板体28具有多个将其贯穿的通槽281，其中可以容纳基片26。通槽26的侧壁设有横向延伸的阻挡部件，以便保持基片26在所述通槽281中的位置。所述阻挡部件具体可以是挡耳282或者其他部件。

请参考图7，图7为本发明第三种具体实施方式所提供等离子体处理设备的结构示意图。

在第三种具体实施方式中，本发明所提供的等离子体处理设备具有图5所示基片载板，并在该基片载板的顶部和底部同时设置驱动电极29。等离子体处理设备的其他结构可以参考图2以及现有技术，本文不再赘述。

在图7所示等离子体处理设备中，基片载板的承载能力较高，凹槽221和通槽281中均可装载基片26，因此可以同时对凹槽221和通槽281中的基片26进行处理，等离子体处理设备的产能因此得到显著提高。

同时，载板本体22和附加板体28叠置之后，在竖直方向上不存在贯穿整个基片载板的通孔，因此，作为接地电极时基片载板的有效面积与驱动电极的有效面积接近，采用基片载板结构的改变不会对反应腔室27中等离子体的能量产生影响；基片载板因此具有较高的适应性。

图7中等离子体处理设备中气体分配装置的结构也可以与图4所示气体分配装置23的结构相同。

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

1.一种基片载板，用于等离子体处理设备，包括具有多个安置腔的载板本体，所述基片由所述安置腔中的支撑部件支撑；其特征在于，自所述载板本体的中心部位向外周部位，各所述安置腔中支撑部件的顶部所处的位置依次上升。

2.如权利要求1所述的基片载板，其特征在于，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差相等。

3.如权利要求1所述的基片载板，其特征在于，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差依次扩大。

4.如权利要求1至3任一项所述的基片载板，其特征在于，自所述载板本体的中心部位向外周部位，相邻的安置腔中支撑部件顶部到等离子体处理设备的气体分配装置的距离差，与所述基片载板的最大宽度的比的范围为0.01至0.04。

5.如权利要求1所述的基片载板，其特征在于，所述安置腔具体为开设于所述载板本体的顶部的凹槽，所述支撑部件具体为所述凹槽的底壁。

6.如权利要求5所述的基片载板，其特征在于，进一步包括位于所述载板本体下方的附加板体，两者相叠置；所述附加板体具有多个将其贯穿的通槽，所述通槽的侧壁具有横向沿伸的阻挡部件，以便将基片支撑于所述通槽中。

7.一种等离子体处理设备，包括位于其反应腔室顶部的气体分配装置，其特征在于，包括如权利要求1至3中任一项或者权利要求5所述的基片载板。

8.如权利要求7所述的等离子体处理设备，其特征在于，自所述气体分配装置的中心部位向外周部位，所述气体分配装置底部的出气口所处的位置依次降低。

9.一种等离子体处理设备，包括位于其反应腔室顶部的气体分配装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的基片载板；所述反应腔室的顶部和底部均设有驱动电极。

10.如权利要求9所述的等离子体处理设备，其特征在于，自所述气体分配装置的中心部位向外周部位，所述气体分配装置底部的出气口所处的位置依次降低。