CN106548915A - 一种载片台及相应的等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载片台，用于在等离子体刻蚀工艺中承载基片，所述基片位于所述载片台上方，该载片台包含：基底；设置在所述基底上方的第一电介质层；设置在所述第一电介质层上方的第二电介质层；设置在所述第一电介质层与第二电介质层之间的电极层；环绕套设在所述电极层外侧的导电扩展环；所述导电扩展环的直径小于所述第一电介质层的直径；所述导电扩展环的厚度大于所述电极层的厚度；一介电材料环，所述介电材料环中心区域上方支撑有导电扩展环，介电材料环外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环。本发明还公开了一种等离子体处理装置。本发明能够防止载片台表面的介电材料层被击穿。

Description

一种载片台及相应的等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种载片台及相应的等离子体处理装置。
背景技术
在等离子体刻蚀工艺中，硅片需要放在一个带静电的载片台（ESC）上，然后通入刻蚀气体如CF4， C4F8，Ar，O2等，保持反应器一定的压力，如10mT~500mT，然后加载高频或低频射频功率，进行刻蚀过程。
在刻蚀过程中，硅片还需要控制一定的温度，一般的温度范围是-20C到80C，这个温度可以通过控制一定流量和温度的热传导液的设备获得。热传导液在载片台里面循环，所以载片台的温度就得到了控制。在载片台的表面和硅片直接通入一定压力的氦气，然后又加载一定的电压，使得硅片被该高电压吸附不被氦气顶起。这样硅片和载片台就有一个很好的热交换。
高电压加载到载片台电极层，在载片台的电极上形成正电或者负电，在硅片的背面会感应与之相反的电荷，通过静电库伦力计算公式，F=KQq/R*R，其中，F表示静电力，Q表示电荷量，q表示电荷量，R表示电荷之间的距离，得知静电力和电压成正比，和电荷距离平方成反比。
电压越高，如果超过了表面介电材料的耐压阈值，在等离子体工艺的过程中，表面介电材料就容易被击穿，表现为电弧放电（arcing）的现象。电极的漏电流加大，高电压加载不上，载片台就报废了。或者载片台表面有沉积导电的聚合物（polymer），被硅片压在介电材料表面，使得介电材料局部的电荷距离变小，那个地方就容易被高电压击穿。
经实验发现，载片台电弧放电（ESC arcing）通常发生在电极层边缘和介电材料接触的地方。以下几种状况容易发生载片台电弧放电。一种是电极层边缘形状不规则，有毛刺，在高电压下容易造成尖端放电；再一种就是局部介电材料的耐压因为有聚合物等外物而改变，造成电弧放电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载片台及相应的等离子体处理装置，防止载片台表面的介电材料层被击穿，当硅片吸附在载片台上时，由于边缘的表面积大，总的电荷会比其它地方多，吸附力会更好，可以更好地刻蚀硅片。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种载片台，用于在等离子体刻蚀工艺中承载基片，所述基片位于所述载片台上方，其特点是，该载片台包含：
基底；
设置在所述基底上方的第一电介质层；
设置在所述第一电介质层上方的第二电介质层；
设置在所述第一电介质层与第二电介质层之间的电极层；
环绕套设在所述电极层外侧的导电扩展环；
所述导电扩展环的直径小于所述第一电介质层的直径；
所述导电扩展环的厚度大于所述电极层的厚度；
一介电材料环，所述介电材料环中心区域上方支撑有导电扩展环，介电材料环外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环。
所述的介电材料环外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环。
所述的延展部的外侧直径与所述第一电介质层的直径一致。
所述的延展部的上表面的高度与所述电极层的顶部高度一致。
所述的延展部的上表面高于所述电极层的顶部，其中延展部高出电极层的部分嵌入所述第二电介质层。
所述的第二电介质层的底部设有与所述延展部对应的环形槽，所述延展部高出电极层的部分设置在环形槽内。
所述的介电材料环的截面为L形。
所述的介电材料环由氧化铝、氮化铝或高分子聚合物中的一种制成。
所述的电极层采用丝网印刷工艺加工到所述第一电介质层表面。
所述的电极层的厚度为10微米。
所述的导电扩展环的材料为金属。
所述的导电扩展环的垂直高度介于100微米到500微米之间。
所述的导电扩展环的顶部与所述电极层的顶部高度一致。
一种等离子体处理装置，其特点是，包含上述载片台。
本发明一种载片台及相应的等离子体处理装置与现有技术相比具有以下优点：由于设有导电扩展环及介电材料环，能够防止载片台的电极层因为高压放电而导致的破坏，防止载片台表面的介电材料层被击穿。
附图说明
图1为本发明一种载片台的整体结构示意图；
图2为去掉第二电介质层的俯视图；
图3为本发明另一个实施的载片台的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1及图2所示，一种载片台，用于在等离子体刻蚀工艺中承载基片，所述基片位于所述载片台上方，该载片台包含：基底101；设置在所述基底101上方的第一电介质层102；设置在所述第一电介质层102上方的第二电介质层103，所述的第一电介质层102及第二电介质层103的材料为陶瓷；设置在所述第一电介质层102与第二电介质层103之间的电极层104，电极层104采用丝网印刷工艺加工到所述第一电介质层102表面，电极层104的厚度为10微米；环绕套设在所述电极层104外侧的导电扩展环105；所述导电扩展环105的直径小于所述第一电介质层102的直径，所述导电扩展环105的厚度大于所述电极层104的厚度；所述的导电扩展环105的顶部与所述电极层104的顶部高度一致，较佳地，导电扩展环105的垂直高度介于100微米到500微米之间，导电扩展环105的材料为金属。具体地，现有技术中加工电极层104时，容易在边缘造成不规则的毛刺。本发明就是在电极层104加工前，在原电极层104边缘位置先安装一个导电扩展环105围绕的第一介电质层102上表面，然后让电极层104加工在导电扩展环105内部，印刷电极层104和导电扩展环105共同构成的电极边缘光滑，该导电扩展环105的上表面和电极层104在一个高度，下表面埋入第一电介质层102中， 其厚度约为100微米到500微米，然后在电极层104的外围加一个介电材料环106，确保其不被高电压击穿。
较佳地，所述介电材料环106中心区域上方支撑有导电扩展环105，介电材料环106外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环105，所述的延展部的外侧直径与所述第一电介质层102的直径一致。
如图1所示，在一些实施例中，所述的延展部的上表面的高度与所述电极层104的顶部高度一致。这样，当第二电介质层103压在电极层104时不会凸起。
如图3所示，在另外一些实施例中，所述的延展部的上表面高于所述电极层104的顶部，其中延展部高出电极层104的部分嵌入所述第二电介质层103，较佳的，所述的第二电介质层103的底部设有与所述延展部对应的环形槽，所述延展部高出电极层104的部分设置在环形槽内。
较佳地，所述的介电材料环106的截面为L形，所述的介电材料环由介电材料制成，例如由氧化铝、氮化铝或高分子聚合物中的一种制成。
所述介电材料环106也可以不包括水平方向延展部以支撑所述导电扩展环105，只包括一环形延展部围绕所述导电扩展环，此时导电扩展环105直接安装在第一介电质层102外周缘的环形台阶上。
本发明还公开一种等离子体处理装置，包含上述的载片台。
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 (14)

1.一种载片台，用于在等离子体刻蚀工艺中承载基片，所述基片位于所述载片台上方，其特征在于，该载片台包含：
基底；
设置在所述基底上方的第一电介质层；
设置在所述第一电介质层上方的第二电介质层；
设置在所述第一电介质层与第二电介质层之间的电极层；
环绕套设在所述电极层外侧的导电扩展环；
所述导电扩展环的直径小于所述第一电介质层的直径；
所述导电扩展环的厚度大于所述电极层的厚度；
一介电材料环，所述介电材料环中心区域上方支撑有导电扩展环，介电材料环外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环。
2.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的介电材料环外围还包括一环形延展部围绕所述导电扩展环。
3.如权利要求2所述的载片台，其特征在于，所述的延展部的外侧直径与所述第一电介质层的直径一致。
4.如权利要求2所述的载片台，其特征在于，所述的延展部的上表面的高度与所述电极层的顶部高度一致。
5.如权利要求2所述的载片台，其特征在于，所述的延展部的上表面高于所述电极层的顶部，其中延展部高出电极层的部分嵌入所述第二电介质层。
6.如权利要求5所述的载片台，其特征在于，所述的第二电介质层的底部设有与所述延展部对应的环形槽，所述延展部高出电极层的部分设置在环形槽内。
7.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的介电材料环的截面为L形。
8.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的介电材料环由氧化铝、氮化铝或高分子聚合物中的一种制成。
9.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的电极层采用丝网印刷工艺加工到所述第一电介质层表面。
10.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的电极层的厚度为10微米。
11.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的导电扩展环的材料为金属。
12.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的导电扩展环的垂直高度介于100微米到500微米之间。
13.如权利要求1所述的载片台，其特征在于，所述的导电扩展环的顶部与所述电极层的顶部高度一致。
14.一种等离子体处理装置，其特征在于，包含上述任意一项所述载片台。
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