CN104124129B - 等离子处理装置及其去夹持装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种等离子处理装置及其去夹持装置和方法。其中，所述方法包括如下步骤：步骤a.将升举装置连接至放电电路，以去除所述升举装置上的剩余电荷；步骤b.断开所述升举装置和所述放电电路的连接；步骤c.提升升举装置使得所述升举装置接触于所述基片的底面，使得基片上的残余电荷传输至升举装置；步骤d.降低升举装置以断开升举装置和基片背面的连接，并将升举装置再次连接至放电电路，以去除所述升举装置和基片上的残余电荷。本发明能够防止基片和升举装置之间的电弧放电。

Description

等离子处理装置及其去夹持装置和方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子处理装置及其去夹持装置和方法。

背景技术

在半导体制造领域中，半导体基片需要在半导体处理系统中经过一系列的工序处理而形成预定的结构，例如等离子体刻蚀机台或等离子体化学气相沉积机台。为了满足工艺要求，不仅需要对工序处理过程进行严格地控制，还会涉及到半导体基片的装载和去夹持。半导体基片的装载和去夹持是半导体基片处理的关键步骤。

基片底面通常仍存在残余电荷，所述残余电荷导致基片因和静电夹盘之间的静电产生一个向下的吸力将所述基片吸至静电夹盘上。由于升举顶针的个数有限，其并不能均匀作用于整个基片背面。因此，在基片的某些没有升举顶针接触的部位，向下的吸力大于升举顶针向上的推力，而在基片的其他部位由于升举顶针的直接接触，升举顶针向上的推力大于向下的吸力，所述硅片会由于在局部扭曲受力而导致破损。并且，由于升举顶针的推力是一个瞬时的力，其突然作用于基片有可能会导致基片突然弹离开静电夹盘，这有可能导致基片受到所述弹力的损坏。进一步地，由于等离子体处理系统的空间受限，上述去夹持机制仅采取有限个升举顶针，在实际应用中所述有限个升举顶针中的一个或多个可能由于机构老化而抬起不完全或延迟甚至不能抬起，其可能进一步地导致基片的倾斜或抬起不完全，从而导致基片和等离子体处理基片接触而造成损坏。

因此，如何在基片去夹持的过程中将基片背面的残余电荷去除成为技术难点。现有技术通过的去夹持过程包括，首先停止等离子处理腔室内的制程，然后将升举顶针连接至放电电路，最后将升举顶针连接至基片背面，然而，在升举顶针连接至基片背面之前，基片背面带有一定量的残余电荷，升举顶针由于已经接地而电位为0，在两者接触的一瞬间由于电位差的存在会造成电伏放电（arcing），从而对基片背面造成极大损坏。

综上所述，业内需要一种安全可靠的基片去夹持过程中去除基片背面残余电荷的机制，以解决现有技术的上述缺陷。

发明内容

针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种等离子处理装置及其去夹持装置和方法。

本发明第一方面提供了一种用于在包括静电夹盘的等离子处理装置中将基片去夹持的方法，其中，所述等离子处理装置包括一放置所述基片的基台，在所述基台中包括一静电夹盘，其用于夹持住基片以在所述等离子处理装置中进行制程，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤a.将升举装置连接至放电电路，以去除所述升举装置上的剩余电荷；

步骤b.断开所述升举装置和所述放电电路的连接；

步骤c.提升升举装置使得所述升举装置接触于所述基片的底面，使得基片上的残余电荷传输至升举装置；

步骤d.降低升举装置以断开升举装置和基片背面的连接，并将升举装置再次连接至放电电路，以去除所述升举装置和基片上的残余电荷。

进一步地，所述放电电路具有一阀门，并连接于地端或零电位端。

进一步地，所述步骤a包括如下步骤：升举装置连接至放电电路，将所述放电电路的阀门关闭以将所述升举装置上的剩余电荷导至地端或零电位端。

进一步地，所述步骤b包括如下步骤：开启所述放电电路的阀门，以断开所述升举装置和所述放电电路的连接。

进一步地，所述步骤d包括如下步骤：将升举装置再次连接至放电电路，将所述放电电路的阀门关闭以将所述升举装置和基片上的残余电荷导至地端或零电位端。

进一步地，在执行所述步骤c之后还包括如下步骤：提升升举装置使得所述升举装置接触于所述基片的底面，以施加第一升举力至所述基片。

进一步地，在执行所述步骤c之后、之前或者同时还包括如下步骤：在所述基片底面与所述静电夹盘之间提供一气压，以向所述基片施加第二升举力。

进一步地，在执行所述步骤c之后还包括如下步骤：通过向朝向所述基片底面并设置于所述静电夹盘之中的喷气孔通入气体来在所述基片底面与所述静电夹盘之间提供一气压，以向所述基片施加向上的第二升举力。

进一步地，所述第一升举力和第二升举力的和大于或等于使所述基片刚好脱离所述静电夹盘的力。

进一步地，所述升举装置包括一个或多个由导体材料或半导体材料制成的升举顶针。

本发明第二方面提供了一种用于在等离子处理装置中将基片去夹持的去夹持装置，其中，所述等离子处理装置包括一放置所述基片的基台，在所述基台中包括一静电夹盘，其用于夹持住基片以在所述等离子处理装置中进行制程，包括：

升举装置，其可移动地设置于所述基片下方；

所述放电电路具有一阀门，并连接于地端或零电位端，

其中，所述阀门为三极管阀门或者MOS管阀门。

本发明第三方面提供了一种等离子处理装置，其特征在于，所述等离子处理装置包括上述的去夹持装置。

本发明提供的用于等离子处理装置的去夹持机制可以避免基片和升举顶针之间的电弧放电，从而避免基片由于电弧放电发生损坏。

附图说明

图1是等离子体处理装置及升举装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的等离子处理装置中将基片去夹持方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。

图1示出了等离子体处理装置及升举装置的结构示意图。等离子体处理腔室100具有一个处理腔体（未示出），处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体内具有相互平行设置的上电极和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域P，该区域P将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在静电夹盘102上方放置待要加工的基片101，该基片101可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述静电夹盘102用于夹持基片101。反应气体从气体源（未示出）中被输入至处理腔体内，一个或多个射频电源可以被单独地施加在下电极上或同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的处理区域P内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室100的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置（例如真空泵泵）相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。其中，等离子体约束环用于将等离子体约束于处理区域P内。

基片底面101a通常仍存在残余电荷，所述残余电荷导致基片因和静电夹盘102之间的静电产生一个向下的吸力将所述基片吸至静电夹盘上。现有技术的基片去夹持过程包括如下步骤：首先停止等离子处理腔室内的制程，然后将升举顶针连接至放电电路，最后将升举顶针连接至基片背面，然而，在升举顶针连接至基片背面之前，基片背面带有一定量的残余电荷，升举顶针由于已经接地而电位为0，在两者接触的一瞬间由于电位差的存在会造成电伏放电（arcing），从而对基片背面造成极大损坏。

基于此，本发明提出了一种用于在包括静电夹盘的等离子处理装置中将基片去夹持的方法，参照图1，其中，所述等离子处理装,100包括一放置所述基片101的基台，在所述基台中包括一静电夹盘102，其用于夹持住基片101以在所述等离子处理装置100中进行制程。

图2是根据本发明一个具体实施例的等离子处理装置中将基片去夹持方法的步骤流程图。本发明提供的去夹持方法包括如下步骤：

首先执行步骤S11，将升举装置103连接至放电电路，以去除所述升举装置103上的剩余电荷。如图1所示，在本实施例中，升举装置103包括若干升举顶针。放电电路连接至升举装置103，放电电路包括阀门104和接地端。因此，当阀门104关闭，升举顶针通过放电电路接地，接地端的点位为0，因此此时升举顶针上的剩余电荷被导走，电荷为0.

然后执行步骤S12，断开所述升举装置103和所述放电电路的连接，即开启阀门104。

然后执行步骤S13，提升升举装置103使得所述升举装置103接触于所述基片101的背面101a，使得基片101上的残余电荷传输至升举装置103。由于此时升举装置103和所述放电电路是断开连接的，且电位为0。假设此时基片背面101a的电位为100v，此时升举装置103上的电位也是100v。

最后执行步骤S14，降低升举装置103以断开升举装置103和基片背面101a的连接，并将所述升举装置103再次连接至放电电路，即再次关闭阀门104，以去除所述升举装置103和基片101上的残余电荷。此时就算会因为电势差而发生电弧放电，电弧放电也仅发生在阀门104关闭的瞬间，且发生在阀门104处。由于此时基片101和升举装置103是没有任何连接关系的，因此避免了基片101和升举装置之间的电弧放电。

图1示出了等离子体处理装置及升举装置的结构示意图，其中，所述等离子体处理装置200典型地为等离子体刻蚀机台，其进一步地包括上电极、下电极、处理腔室、RF电源、匹配电路等，本领域技术人员应该理解，在现有技术中已有成熟地用于上述部件的方案，且均可以用于本发明以实现其既定的功能，为简明起见，不再一一赘述。进一步地，所述等离子体刻蚀机台还包括位于基座（未示出）中的静电夹盘202，升举装置203，供气装置205。所述静电夹盘202用于在等离子体刻蚀机台中固定基片201，所述升举装置203和所述供气装置205用于从静电夹盘202中去夹持基片201。

进一步地，所述放电电路具有一阀门104，并连接于地端或零电位端。

进一步地，所述步骤S11包括如下步骤：升举装置103连接至放电电路，将所述放电电路的阀门关闭104以将所述升举装置103上的剩余电荷导至地端或零电位端。

进一步地，所述步骤S12包括如下步骤：开启所述放电电路的阀门104，以断开所述升举装置103和所述放电电路的连接。

进一步地，所述步骤S14包括如下步骤：将升举装置103再次连接至放电电路，将所述放电电路的阀门104关闭以将所述升举装置103和基片101上的残余电荷导至地端或零电位端。

可选地，在执行所述步骤S13之后还包括如下步骤：提升升举装置103使得所述升举装置103接触于所述基片101的底面101a，以施加第一升举力至所述基片101，使得基片101脱离基台完成去夹持。

进一步地，在执行所述步骤S13之后、之前或者同时还包括如下步骤：在所述基片底面101a与所述静电夹盘102之间提供一气压，以向所述基片施加第二升举力。其中，第一升举力和第二升举力共同作用于基片101，使得基片101脱离基台完成去夹持。

进一步地，上述步骤，通过向朝向所述基片底面101a并设置于所述静电夹盘102之中的喷气孔通入气体来在所述基片底面101a与所述静电夹盘102之间提供一气压，以向所述基片101施加向上的第二升举力。

特别地，所述第一升举力和第二升举力的和大于或等于使所述基片101刚好脱离所述静电夹盘102的力。

进一步地，所述升举装置103包括一个或多个由导体材料或半导体材料制成的升举顶针。

本发明第二方面还提供了一种用于在等离子处理装置100中将基片101去夹持的去夹持装置，其中，所述等离子处理装置100包括一放置所述基片的基台101，在所述基台中包括一静电夹盘102，其用于夹持住基片101以在所述等离子处理装置100中进行制程，包括：

升举装置103，其可移动地设置于所述基片101下方；

所述放电电路具有一阀门104，并连接于地端或零电位端，

其中，所述阀门为三极管阀门或者MOS管阀门。

三极管阀门和MOS关阀门的特别之处在于，阀门的开启关闭速度可控，其具有一定的保护电流。因此，即使发生电弧放电，其保护电流也能保护其不受损害。此外，由于其开关速度可控，通过调整合适的开关速度，可以适当地降低电弧放电的程度。

至于三极管阀门和MOS关阀门的具体功能和结构，在现有技术中有成熟的技术支持。在此，为简明起见，不再赘述。

本发明第三方面还提供了一种等离子处理装置100，其中，所述等离子处理装置100包括前文所述的去夹持装置。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于在包括静电夹盘的等离子处理装置中将基片去夹持的方法，其中，所述等离子处理装置包括一放置所述基片的基台，在所述基台中包括一静电夹盘，其用于夹持住基片以在所述等离子处理装置中进行制程，其中，所述方法包括如下步骤：

步骤a.将升举装置连接至放电电路，以去除所述升举装置上的剩余电荷；

步骤b.断开所述升举装置和所述放电电路的连接；

步骤c.提升升举装置使得所述升举装置接触于所述基片的底面，使得基片上的残余电荷传输至升举装置；

步骤d.降低升举装置以断开升举装置和基片背面的连接，并将升举装置再次连接至放电电路，以去除所述升举装置和基片上的残余电荷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放电电路具有一阀门，并连接于地端或零电位端。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a包括如下步骤：升举装置连接至放电电路，将所述放电电路的阀门关闭以将所述升举装置上的剩余电荷导至地端或零电位端。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括如下步骤：开启所述放电电路的阀门，以断开所述升举装置和所述放电电路的连接。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤d包括如下步骤：将升举装置再次连接至放电电路，将所述放电电路的阀门关闭以将所述升举装置和基片上的残余电荷导至地端或零电位端。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤c之后还包括如下步骤：提升升举装置使得所述升举装置接触于所述基片的底面，以施加第一升举力至所述基片。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤c之后、之前或者同时还包括如下步骤：在所述基片底面与所述静电夹盘之间提供一气压，以向所述基片施加第二升举力。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在执行所述步骤c之后还包括如下步骤：通过向朝向所述基片底面并设置于所述静电夹盘之中的喷气孔通入气体来在所述基片底面与所述静电夹盘之间提供一气压，以向所述基片施加向上的第二升举力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一升举力和第二升举力的和大于或等于使所述基片刚好脱离所述静电夹盘的力。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升举装置包括一个或多个由导体材料或半导体材料制成的升举顶针。