CN106558522B - 卡盘及承载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卡盘及承载装置。本发明提供的卡盘，用于与压环配合实现固定基片，其包括基体，所述基体的上表面上设置有用于承载基片的凸台，所述基体和所述凸台均采用导电材料制成，且与偏压电源电联接，用于向所述基片提供负偏压，还包括采用导电材料制成且与所述偏压电源电联接的辅助件，所述辅助件设置在所述凸台的侧壁外侧且贴近所述凸台的位置处，并且，所述辅助件的上表面不低于所述凸台的上表面。该卡盘及承载装置，可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，从而可以提高刻蚀均匀性。

Description

卡盘及承载装置
技术领域
本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种卡盘及承载装置。
背景技术
目前，在微电子设备中固定基片的方式通常包括静电方式或机械方式。
图1为现有的采用机械方式固定基片的承载装置的剖视图，请参阅图1，该承载装置通常包括卡盘1、聚焦环2和压环3。其中，卡盘1包括基体10，基体10上设置有用于承载基片S的凸台11，基体10和凸台11均采用导电材料制成，凸台11的直径和基片S的直径相等。聚焦环2采用绝缘材料制成，其套置在凸台11的侧壁外侧，用于覆盖了基体10的外露表面。压环3采用绝缘材料制成，其设置在聚焦环2上，用于叠压在基片S的边缘区域，以将基片固定在压环3和凸台11之间，从而实现采用机械方式固定基片。
在实际应用中，上述基体10和凸台11需要与偏压电源电联接，以向基片S提供负偏压，工艺中发现：正离子以朝向基片S中心倾斜的轨迹轰击到基片的表面，产生如图2所示的工艺结果，图片右侧靠近基片边缘，左侧靠近基片中心，可以从图2看出：造成刻蚀侧壁和底面之间的夹角减小，称该现象之为TILT刻蚀现象，该现象最严重会影响刻蚀侧壁和底面的夹角A减小至83.94°，而生产要求夹角A应大于89°，也就是说，采用现有的卡盘会存在TILT刻蚀现象，不能满足生产要求。
综上，目前亟需一种能够减轻或消除上述TILT刻蚀现象的卡盘。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种卡盘及承载装置，可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，从而可以提高刻蚀均匀性。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种卡盘，用于与压环配合实现固定基片，所述卡盘包括基体，所述基体的上表面上设置有用于承载基片的凸台，所述基体和所述凸台均采用导电材料制成，且与偏压电源电联接，用于向所述基片提供负偏压，所述卡盘还包括采用导电材料制成且与所述偏压电源电联接的辅助件，所述辅助件设置在所述凸台的侧壁外侧且贴近所述凸台的位置处，并且，所述辅助件的上表面不低于所述凸台的上表面。
具体地，所述压环包括环体，所述环体内圈的下表面叠压在所述基片的边缘区域，用以将所述基片固定在所述凸台上；所述辅助件为环形辅助件。
具体地，所述压环包括环体和沿所述环体的周向间隔设置的多个压爪，每个所述压爪用于叠压在所述基片的边缘区域，用以将所述基片固定在所述凸台上；所述辅助件为环形辅助件，或者，所述辅助件包括多个子辅助件，所述子辅助件与所述压爪一一对应设置。
具体地，所述辅助件的上表面高于所述凸台的上表面，用以形成限定所述凸台上的基片的挡墙。
具体地，所述辅助件、所述基体和所述凸台为一体式结构；或者，所述辅助件、所述基体和所述凸台中至少两个为分体式结构。
具体地，所述辅助件、所述基体和所述凸台采用的导电材料相同。
具体地，所述辅助件的上表面上的靠近凸台的位置处形成有下凹的台阶，所述台阶的台阶面低于所述凸台的上表面。
具体地，所述环形辅助件和所述凸台的横截面的轮廓形状与所述基片的横截面的轮廓形状相似，且为具有拐角的图形。
本发明还提供一种承载装置，包括卡盘和压环，所述卡盘用于承载基片，所述压环用于叠压在所述基片的边缘区域，以将基片固定在所述卡盘上，所述卡盘本发明提供的卡盘。
具体地，还包括绝缘环，用于覆盖所述卡盘的基体的位于所述凸台侧壁外侧的外露上表面。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的卡盘，其在凸台的侧壁外侧且贴近凸台的位置处增设了一个与偏压电源电联接且导电材料制成的辅助件，这与现有技术的卡盘相比，贴近凸台的辅助件会向接近凸台上基片的部分压环提供负偏压，这样可以减少甚至消除该部分压环上累积的正电荷，因而可以减弱甚至消除基片边缘区域的畸变区，而位于远离基片边缘区域的位置的畸变区对刻蚀的影响较小，可忽略不计，从而可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，提高刻蚀均匀性。
本发明提供的承载装置，其采用本发明另一技术方案提供的卡盘，可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，从而可以提高刻蚀均匀性。
附图说明
图1为现有的采用机械方式固定基片的承载装置的剖视图；
图2为应用图1所示的承载装置的工艺结果示意图；
图3为本发明实施例提供的卡盘的剖视图；
图4为应用图1所示的承载装置的等离子体电势分布示意图；
图5为应用图4所示的卡盘的等离子体电势分布示意图；
图6为应用图4所示的卡盘的基片的与图4所示的相同部分的工艺结果示意图；
图7为图4所示的卡盘的俯视图；以及
图8为本发明施例提供的承载装置的剖视图。
其中，附图标记包括：1，卡盘；2，聚焦环；3，压环；S，基片；10，基体；11，凸台；P，畸变区；A，刻蚀侧壁和底面的夹角；12，辅助件；4，绝缘件；L1，圆弧；L2，直线。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的卡盘及承载装置进行详细描述。
图3为本发明实施例提供的卡盘的剖视图。请参阅图3，本实施例提供的卡盘1用于与压环配合实现采用机械方式固定基片S，其包括基体10和辅助件12。其中，基体10的上表面上设置有用于承载基片S的凸台11，基体10和凸台11均采用导电材料制成且与偏压电源电联接，用以向基片S提供负偏压，以吸引等离子体中的正离子朝向基片S运动。
辅助件12采用导电材料制成且与偏压电源电连接，并且设置在凸台11的侧壁外侧且贴近凸台11的位置处。具体地，在本实施例中，辅助件12借助与基体10或凸台11电连接，来间接实现与偏压电源电联接；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，辅助件12还可以直接与偏压电源电联接。
具体地，在本实施例中，压环包括环体，环体内圈的下表面叠压在基片的边缘区域，用以将基片S固定在凸台11上；在这种情况下，辅助件12为环形辅助件，该环形辅助件套置在凸台11的侧壁外侧。
现在对现有技术的卡盘产生TILT刻蚀现象的原因进行分析。具体地，在基体10和凸台11与偏压电源电联接的情况下，压环3的接近基片S的表面会积累正电荷，这样，请参阅图4，图4中粗虚线表示等离子体电势分布图，等离子鞘层电场在基片S边缘的与压环3对应的区域发生畸变，形成畸变区P，畸变区P的电位高于基片S的其他表面对应的电位，而由于正离子倾向于向低电位运动，因此，正离子就以朝向基片S中心倾斜的轨迹轰击到基片的表面，产生TILT刻蚀现象。
为此，本实施例提供的卡盘，其在凸台11的侧壁外侧且贴近凸台11的位置处增设了一个与偏压电源电联接且导电材料制成的辅助件12，这与现有技术的卡盘相比，贴近凸台11的辅助件12会向接近凸台11上基片S的部分压环12提供负偏压，这样可以减少甚至消除该部分压环12上累积的正电荷，因而可以减弱甚至消除基片边缘区域的畸变区，如图5所示，而位于远离基片边缘区域的位置的畸变区P对刻蚀的影响较小，可忽略不计，从而可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，提高刻蚀均匀性。
下面通过实验验证采用本发明实施例提供的卡盘是否能够改善TILT刻蚀现象。具体地，采用与现有技术相同的工艺参数进行刻蚀工艺，并且，设置环形辅助件的外径相对凸台11的直径大6mm，内径略大于凸台11的直径，凸台11的直径为100mm，环形辅助件的外径为106mm，刻蚀工艺完成后，选取基片S的与图4所示的相同部分进行观察，如图6所示，图片右侧靠近基片边缘，左侧靠近基片中心。对比图4和图6可以看出：采用本实施例提供的卡盘，夹角A相对较大，也就是说，可以减轻刻蚀侧壁朝向边缘倾斜程度。
综上，实验验证采用本发明实施例提供的卡盘可以减轻或改善TILT刻蚀现象。
优选地，如图4所示，辅助件12的上表面高于凸台11的上表面，用以形成限定凸台11上的基片S的挡墙，挡墙的高度(即，辅助件12上表面相对凸台11上表面的高度差)一般为0.8mm，以实现对位于凸台11的上表面的基片S进行限位，以避免基片S在水平方向上大范围移动。在本实施例中，由于辅助件12为环形辅助件，因此，其可以形成环形挡墙，这样，可以提高对基片S限位的可靠性。并且，为便于装卸载基片S，辅助件12的上表面上的靠近凸台11的位置处形成有下凹的台阶，台阶的台阶面低于凸台11的上表面。
进一步优选地，辅助件12、基体10和凸台11为一体式结构，这与现有技术中同样实现限位的聚焦环与卡盘为分体结构相比，可以消除引入聚焦环对基片S定位产生的形位误差，从而可以提高定位精度和降低定位难度。具体地，三者可以采用焊接的方式焊接成一体式结构，例如，采用诸如硬焊(即，Brazing)等的焊接式。
另外，在本实施例中，辅助件12、基体10和凸台11采用的导电材料相同，具体地，导电材料包括铝等；当然，本发明并不局限于此，在实际应用中，三者还可以采用不同的导电材料，只要能够实现与偏压电源电联接即可。
另外，优选地，环形辅助件和凸台11的横截面的轮廓形状和基片S的横截面的轮廓形状相似，且为具有棱角的图形，所谓棱角是指由两个平面、一个平面和曲面、两个曲率不同的曲面相交形成的尖角，这有助于对基片S放置方向进行限制。在本实施例中，如图7所示，上述横截面的轮廓形状为由圆弧L1和直线L2串接形成，其具有两个棱角，该两个棱角分别由圆弧L1对应的圆弧面和直线L2对应的平面相交形成。
需要说明的是，尽管在本实施例中，辅助件12、凸台11和基体10为一体式结构；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，辅助件12、基体10和凸台11中的至少两个还可以为分体式结构，例如，基体10和凸台11为一体式结构，该一体式结构与辅助件12为分体式结构；再如，辅助件12、基体10和凸台11为分体式结构。
还需要说明的是，在实际应用中，压环还可以包括多个压爪，多个压爪沿环体的周向间隔设置，每个压爪用于叠压在基片的边缘区域，用以将基片固定在所述凸台11上；在这种情况下，辅助件12不仅可以为环形辅助件；而且还可以包括多个子辅助件，子辅助件与压爪一一对应设置。可以理解，上述环形辅助件和子辅助件的具体尺寸可根据实验获得。
作为另外一个技术方案，本发明还提供一种承载装置，图8为本发明施例提供的承载装置的剖视图，请参阅图8，本实施例提供的承载装置包括卡盘1、压环3和绝缘件4。其中，卡盘用于承载基片，卡盘采用上述实施例提供的卡盘。压环3用于叠压在基片的边缘区域，以将基片S固定在卡盘1上。绝缘件4采用诸如陶瓷等的绝缘材料制成，用于覆盖卡盘1的基体10的位于凸台11侧壁外侧的外露上表面，以避免其暴露在等离子体环境中，在本实施例中，若卡盘1的辅助件12为环形辅助件，则绝缘件4为绝缘环。
本实施例提供的承载装置，由于其采用本发明上述实施例提供的卡盘，因而可以减轻或甚至消除TILT刻蚀现象，从而可以提高刻蚀均匀性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种卡盘，用于与压环配合实现固定基片，所述压环采用绝缘材料制成，所述卡盘包括基体，所述基体的上表面上设置有用于承载基片的凸台，所述基体和所述凸台均采用导电材料制成，且与偏压电源电联接，用于向所述基片提供负偏压，其特征在于，所述卡盘还包括采用导电材料制成且与所述偏压电源电联接的辅助件，所述辅助件设置在所述凸台的侧壁外侧且贴近所述凸台的位置处，并且，所述辅助件的上表面高于所述凸台的上表面，用以形成限定所述凸台上的基片的挡墙。
2.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述压环包括环体，所述环体内圈的下表面叠压在所述基片的边缘区域，用以将所述基片固定在所述凸台上；
所述辅助件为环形辅助件。
3.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述压环包括环体和沿所述环体的周向间隔设置的多个压爪，每个所述压爪用于叠压在所述基片的边缘区域，用以将所述基片固定在所述凸台上；
所述辅助件为环形辅助件，或者，所述辅助件包括多个子辅助件，所述子辅助件与所述压爪一一对应设置。
4.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述辅助件、所述基体和所述凸台为一体式结构；或者
所述辅助件、所述基体和所述凸台中至少两个为分体式结构。
5.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述辅助件、所述基体和所述凸台采用的导电材料相同。
6.根据权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述辅助件的上表面上的靠近凸台的位置处形成有下凹的台阶，所述台阶的台阶面低于所述凸台的上表面。
7.根据权利要求2或3所述的卡盘，其特征在于，所述环形辅助件和所述凸台的横截面的轮廓形状与所述基片的横截面的轮廓形状相似，且为具有拐角的图形。
8.一种承载装置，包括卡盘和压环，所述卡盘用于承载基片，所述压环用于叠压在所述基片的边缘区域，以将基片固定在所述卡盘上，其特征在于，所述卡盘采用上述权利要求1-7任意一项所述的卡盘。
9.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，还包括绝缘环，用于覆盖所述卡盘的基体的位于所述凸台侧壁外侧的外露上表面。
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