CN104715997A - 聚焦环及具有该聚焦环的等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环绕设置于用于夹持基片的基座的外周侧的聚焦环，包括环形主体部和水平延伸部。环形主体部具有内周面和外周面；水平延伸部自所述环形主体部的内周面底端径向向内延伸且至少部分延伸至所述基片的背面下方。其中所述环形主体部的内周面距离所述基片的距离为2～4mm，所述水平延伸部的顶面距离所述基片的背面为0.4～0.8mm。本发明能够减小基片侧壁和背面的聚合物，以改善铝溅射工艺后基片表面的铝须缺陷。

Description

聚焦环及具有该聚焦环的等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及半导体加工设备，特别涉及一种聚焦环以及具有该聚焦环的等离子体处理装置。

背景技术

近年来，随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体处理装置被广泛应用于各种半导体制造工艺，例如沉积工艺、刻蚀工艺等。以等离子刻蚀装置为例，通常反应腔室内底部设置有用于夹持待处理基片W的静电夹盘，静电夹盘内埋设电极。RF射频功率源施加在电极上，在腔室内部产生大的电场，该电场对腔室内的电子进行激发，使它们与工艺气体的气体分子碰撞产生等离子体，由此对待处理基片W表面进行等离子体处理。在基片W的周围，聚焦环以不接触的方式环绕设置，用于收敛基片W表面的等离子体。

然而，在钝化膜等离子体刻蚀工艺中，等离子体无法有效地接触到基片的侧壁及底部以清除淀积在整个晶圆边缘侧壁和底部的聚合物和前层带来的多余的膜层，因此刻蚀过程中产生的聚合物很容易淀积在整个基片边缘的侧壁和背面处，并且这些聚合物很难被后续的湿法工艺清除。而后道铝溅射工艺淀积的铝膜质量除了要求溅射工艺自身要有精确的工艺能力控制以外，还对前层刻蚀工艺后基片表面状态有较高的要求。基片表面细小的残留都将导致铝溅射过程中局部生长速率过高从而形成铝须缺陷。

因此，需要提供一种结构以改善因聚合物沉积造成的后续铝溅射工艺的铝须缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够减小基片侧壁和背面聚合物的聚焦环，以改善铝溅射工艺后基片表面的铝须缺陷。

为达成上述目的，本发明提供一种聚焦环，环绕设置于用于夹持基片的基座的外周侧，所述聚焦环包括：环形主体部，其具有内周面和外周面；以及水平延伸部，自所述环形主体部的内周面底端径向向内延伸且至少部分延伸至所述基片的背面下方。其中所述环形主体部的内周面距离所述基片的距离为2～4mm，所述水平延伸部的顶面距离所述基片的背面为0.4～0.8mm。

优选的，所述聚焦环的水平延伸部与所述基座的侧壁之间设有绝缘环，所述绝缘环覆盖所述基座的侧壁。

优选的，所述聚焦环的材料为硅。

优选的，所述绝缘环为抗等离子体材料制成或表面覆盖抗等离子体涂层。

优选的，所述聚焦环的水平延伸部自所述内周面底端径向向内延伸3～5mm。

优选的，所述聚焦环的水平延伸部延伸至所述基片的背面距离该基片边缘1mm处。

优选的，所述聚焦环的主体部的顶面突出于所述基片的上表面。

本发明还提供了一种等离子体处理腔室，包含用于夹持基片的基座；以及上述的聚焦环。

相较于现有技术，本发明的聚焦环在结构和尺寸上加以改进，利用在环形主体部内周面与基片侧壁之间以及在水平延伸部顶面与基片背面之间形成较大空间，从而使得等离子可以达到基片侧壁及背面，有效地清除淀积在整个基片边缘处的聚合物和前层带来的多余的膜层，达到改善铝溅射前的表面状态的目的，从而避免在后续的铝溅射过程中产生铝须缺陷。

附图说明

图1为本发明一实施例的等离子体处理装置的示意图；

图2a和图2b为利用现有技术的及本发明的等离子体处理装置完成铝溅射工艺后基片的铝须缺陷的对比示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

图1显示了本发明的离子处理装置的实施方式，应该理解，等离子体处理装置仅仅是示例性的，其可以包括更少或更多的组成元件，或该组成元件的安排可能与图中所示相同或不同。

如图1所示，电感耦合等离子体处理装置包括反应腔室1，反应腔室1底部设置有用于夹持待处理基片W的静电夹盘(基座)2。反应腔室还包括用于向反应腔室内部输入工艺气体的进气单元(图中未示)。静电夹盘2内埋设电极21。RF射频功率源(图中未示)施加在电极21上，在腔室内部产生大的电场，该电场对腔室内的电子进行激发，使它们与工艺气体的气体分子碰撞产生等离子体P，以对基片W进行等离子体等处理。

在基片W外周侧环绕设有聚焦环3，聚焦环3用于在基片W周围提供一个相对封闭环境以收敛基片附近的等离子体。由于在基片的等离子体刻蚀过程中，该聚焦环将会直接暴露在等离子体中，因此，可优选高纯度材料来制成该聚焦环，例如硅。如图所示，本实施例的聚焦环3包括一体形成的两个部分31和32。第一部分31为环状主体部，其围绕基片W的外周缘而固定设置，其内径大于基片W的外径，环形主体部31的内周面至基片W边缘的距离d1为2～4mm。较佳的，主体部31的上表面高于基片W的上表面，用于限制基片W的位置以防止硅片W在存取过程中发生滑移。聚焦环的第二部分32为水平延伸部，其自环形主体部31的内周面底端径向向内水平延伸，水平延伸部的顶面至基片W的背面的距离d2为0.4～0.8mm。水平延伸部的内径小于基片W的外径，因此至少部分的水平延伸部伸入到基片W的背面下方。较佳的，水平延伸部32自环形主体部31内周面径向向内延伸的距离L1为3～5mm，伸入基片W的背面至基片侧壁的距离L2为1mm。相较于现有技术，本发明通过水平延伸部和环状主体部的设计增加了基片W边缘到聚焦环主体部内周面之间的间距d1，同时也增加了基片W底部到聚焦环水平延伸部上表面之间的间距d2，使得基片边缘附近的空间得以扩展，从而使得刻蚀工艺中等离子可以达到基片边缘附近(包括侧壁及背面处)，有效地清除淀积在整个基片边缘的聚合物和前层带来的多余的膜层，达到改善铝溅射前的表面状态的目的，从而避免在后续的铝溅射过程中产生铝须缺陷。

请继续参考图2，在本实施例中聚焦环的水平延伸部32并未延伸至静电夹盘2的侧壁，该水平延伸部32与静电夹盘的侧壁之间设有绝缘环4。绝缘环4位于基片W的背面下方，其顶面可高于水平延伸部32的顶面。绝缘环4由抗等离子体材料例如为石英或陶瓷制成，或其表面涂覆有抗等离子体材料。绝缘环4的内侧壁与静电夹盘2的外侧壁尽可能的紧密贴合，用于防止等离子体打在静电夹盘2的表面上，保护静电夹盘2免受损耗。

图2a和图2b所示分别为现有技术的等离子体处理装置和具有本发明的聚焦环的等离子体处理装置进行铝溅射工艺后基片的铝须缺陷的对比示意图，从图中可知，基片的晶须缺陷数量从500颗降低至10颗以内，有效提高了产品品质，良率提高约5％。

综上所述，本发明的聚焦环在结构和尺寸上加以改进，利用在环形主体部内周面与基片侧壁之间以及在水平延伸部顶面与基片背面之间形成较大空间，从而使得等离子可以达到基片侧壁及背面，有效地清除淀积在整个基片边缘处的聚合物和前层带来的多余的膜层，达到改善铝溅射前的表面状态的目的，从而避免在后续的铝溅射过程中产生铝须缺陷。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (8)

1.一种聚焦环，环绕设置于用于夹持基片的基座的外周侧，其特征在于，所述聚焦环包括：

环形主体部，其具有内周面和外周面；以及

水平延伸部，自所述环形主体部的内周面底端径向向内延伸且至少部分延伸至所述基片的背面下方；

其中所述环形主体部的内周面距离所述基片的距离为2～4mm，所述水平延伸部的顶面距离所述基片的背面为0.4～0.8mm。

2.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的水平延伸部与所述基座的侧壁之间设有绝缘环，所述绝缘环覆盖所述基座的侧壁。

3.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的材料为硅。

4.根据权利要求2所述的聚焦环，其特征在于，所述绝缘环为抗等离子体材料制成或表面覆盖抗等离子体涂层。

5.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的水平延伸部自所述内周面底端径向向内延伸3～5mm。

6.根据权利要求5所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的水平延伸部延伸至所述基片的背面距离该基片边缘1mm处。

7.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的主体部的顶面突出于所述基片的上表面。

8.一种等离子体处理腔室，其特征在于，包含：

用于夹持基片的基座；以及

如权利要求1～7任一项所述的聚焦环。