CN110581099A - 静电卡盘和工艺腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静电卡盘和工艺腔室，静电卡盘包括基座、接口盘和支撑组件；基座包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面用于承载晶圆，第二表面连接接口盘；支撑组件包括相连接的顶针结构和驱动结构，顶针结构可移动地穿设在基座中，至少部分驱动结构固定在接口盘中；接口盘通过电荷释放组件选择性地与接地端电连接，当顶针结构升起并与晶圆接触时，接口盘能够将晶圆和基座上的残余电荷释放到接地端。本发明的静电卡盘，当晶圆经吸附‑释放工艺后，即便晶圆和基座存在残余电荷，当顶针结构与晶圆接触时，仍然可以将该部分残余电荷传递至接地端，可以将晶圆和基座的残余电荷接地消除，避免晶圆发生粘片现象。

Description

静电卡盘和工艺腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种静电卡盘、一种包括该静电卡盘的工艺腔室。

背景技术

在半导体先进封装等离子刻蚀设备中，刻蚀机将光刻工艺所产生的诸如线、面或孔洞等光阻图案，准确无误地转印到光阻底下的晶圆上，以形成整个集成电路所应有的复杂架构。为了完成上述晶圆刻蚀工艺，通常是将晶圆放置在等离子刻蚀设备的工艺腔室内的静电卡盘上，对晶圆进行刻蚀。静电卡盘起到支撑、固定晶圆并对工艺过程中的晶圆的温度进行控制等作用。

一般地，在静电卡盘的吸附过程中，向静电卡盘的两个直流电极分别施加正电压和负电压，以在静电卡盘和晶圆之间产生静电荷，从而可以将晶圆吸附固定到静电卡盘上，进行工艺。在完成工艺后，进行静电卡盘的脱附过程，此时，向静电卡盘的两个直流电极提供相反的电压，以中和静电卡盘上的静电荷。

但是，不可避免的，会在晶圆表面产生部分静电荷，而该部分静电荷确无法通过中和的形式进行释放，导致晶圆与静电卡盘无法完成脱附，或者出现晶圆破损的情况发生。

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，提出了一种静电卡盘和一种包括该静电卡盘的工艺腔室。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种静电卡盘，包括基座、接口盘和支撑组件；其中，

所述基座包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载晶圆，所述第二表面连接所述接口盘；

所述支撑组件包括相连接的顶针结构和驱动结构，所述顶针结构可移动地穿设在所述基座中，至少部分所述驱动结构固定在所述接口盘中；

所述接口盘通过电荷释放组件选择性地与接地端电连接，当所述顶针结构升起并与所述晶圆接触时，所述接口盘能够将所述晶圆和所述基座上的残余电荷释放到所述接地端。

优选地，所述顶针结构包括顶针和弹性件，所述弹性件位于所述顶针的朝向所述晶圆的一侧，并与所述顶针连接。

优选地，所述驱动结构包括：

固定件，其设置有内螺纹；

导杆，其穿设在所述固定件中，所述导杆设置有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，以沿所述固定件移动；

安装法兰，其固定于所述固定件的一端，并与所述接口盘电连接；

所述顶针结构穿过所述安装法兰至与所述导杆的一端固定连接。

优选地，所述驱动结构还包括：

导电环，其位于所述安装法兰和所述接口盘之间，以使得所述安装法兰和所述接口盘电连接。

优选地，所述驱动结构还包括：

固定套筒，固定于所述安装法兰内，且所述固定套筒的内径在朝向所述导杆的一侧小于背离所述导杆的一侧；

夹持套筒，套设在所述顶针结构的外部；并且，

当所述导杆带动所述顶针结构朝向所述晶圆的方向移动时，所述夹持套筒能够与所述固定套筒抵接，以固定住所述顶针结构。

优选地，还包括：

射频电极，其穿设在所述基座和所述接口盘中，所述电荷释放组件串联于所述射频电极和所述接地端之间。

优选地，所述电荷释放组件包括第一导电件、开关、电阻和第二导电件：

所述开关和所述电阻位于所述第一导电件和所述第二导电件之间；并且，

所述第一导电件两端分别电连接所述开关和所述射频电极；

所述第二导电件两端分别电连接所述电阻和所述接地端。

优选地，所述顶针的制作材料为无磁或预定的弱磁导电材料，和/或，

所述顶针的制作材料包括记忆合金、不锈钢和哈氏合金中的任意一种。

本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括前文记载的所述的静电卡盘。

优选地，还包括：

腔室本体，所述腔室本体形成所述接地端，所述接口盘选择性地与所述腔室本体电连接，并且所述腔室本体直接接地。

本发明的静电卡盘和工艺腔室，接口盘可以通过电荷释放组件选择性地与接地端电连接。这样，当晶圆经吸附-释放刻蚀工艺后，即便晶圆以及基座的残余电荷没有被完全中和，当顶针结构移动至与晶圆接触时，仍然可以将该部分残余电荷传递至接地端，最终可以将晶圆和基座的残余电荷接地消除，避免晶圆发生粘片现象，可以有效提高晶圆的制作良率，降低制作成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明第一实施例中静电卡盘的结构示意图；

图2为本发明第二实施例中支撑组件的结构示意图。

附图标记说明

100：静电卡盘；

110：基座；

111：第一表面；

112：第二表面；

120：接口盘；

130：支撑组件；

131：顶针结构；

131a：顶针；

131b：弹性件；

132：驱动结构；

132a：固定件；

132b：导杆；

132c：安装法兰；

132d：固定套筒；

132e：夹持套筒；

132f：导电环；

140：电荷释放组件；

141：第一导电件；

142：开关；

143：第二导电件；

150：射频电极；

160：密封圈；

170：紧固螺钉；

200：工艺腔室；

210：腔室本体；

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详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的第一方面，涉及一种静电卡盘100，该静电卡盘100包括基座110、接口盘120和支撑组件130。基座110包括相对设置的第一表面111和第二表面112，第一表面111用于承载晶圆300，第二表面122连接接口盘120。

其中，上述支撑组件130能够导电，其包括相连接的顶针结构 131和驱动结构132。顶针结构131可移动地穿设在基座110中。至少部分驱动结构132固定在接口盘120中(如图1中所示的驱动结构 132的上半部分固定在接口盘120中)。接口盘120通过电荷释放组件140与接地端电连接，当顶针结构131升起并与晶圆300接触时，接口盘120能将晶圆300和基座110上的残余电荷释放到接地端。

具体地，当晶圆300在静电卡盘100上完成吸附-释放刻蚀工艺后，真空机械手将要从静电卡盘100上取晶圆300时，驱动结构132 驱动顶针结构131朝向晶圆300的方向移动直至与晶圆300的下表面接触，同时，使得接口盘120通过电荷释放组件140与接地端电连接。这样，晶圆300和基座110上的残余电荷便可以经由顶针结构131、接口盘120释放至接地端。

本实施例结构的静电卡盘100，接口盘120可以通过电荷释放组件140选择性地与接地端电连接，这样，当晶圆300经吸附-释放刻蚀工艺后，即便晶圆300以及基座110的残余电荷没有被完全中和，当顶针结构131移动至与晶圆300接触时，仍然可以将该部分残余电荷传递至接地端，最终可以将晶圆300和基座110的残余电荷接地消除，避免晶圆300发生粘片现象，可以有效提高晶圆300的制作良率，降低制作成本。

如图1和图2所示，顶针结构131包括顶针131a和弹性件131b。弹性件131b位于顶针131a的朝向晶圆300的一侧，并与顶针131a 连接。这样，在顶针131a上升时，位于顶针131a头部的弹性件131b 首先会与晶圆300接触，这样，可以避免顶针131a直接与晶圆300 接触所导致的晶圆300发生滑移的现象，从而可以提高晶圆300的取片良率。

具体地，如图2所示，上述驱动结构132包括固定件132a、导杆132b和安装法兰132c。固定件132a内设置有内螺纹，导杆132b 穿设在固定件132a中，并且，导杆132b的外表面设置有与内螺纹相匹配的外螺纹，这样，导杆132b可以沿固定件132a移动。安装法兰132c位于固定件132a的一端，并与接口盘120电连接。顶针结构131 穿过安装法兰132c至与导杆132b的一端固定连接。

需要说明的是，驱动机构132除了可以是上述所列举的结构以外，还可以是其他的一些驱动结构，例如，连杆机构、凸轮机构等等。

如图1和图2所示，为了能够有效固定顶针结构131，从而使得顶针结构131能够更好地释放晶圆300和基座110的残余电荷，上述驱动机构132还包括固定套筒132d和夹持套筒132e。固定套筒132d 固定于安装法兰132c内，且固定套筒132d的内径在朝向导杆132b的一侧小于背离导杆132b的一侧。也就是说，如图2所示，固定套筒132d内壁呈阶梯状。夹持套筒132e套设在顶针结构131的外部。当导杆132b带动顶针结构131朝向晶圆300的方向(如图2中的左侧方向)移动时，夹持套筒132e能够与固定套筒132d抵接，以固定住顶针结构131。

如图1所示，为了使得接口盘120与安装法兰132c之间具有良好地电性接触，以便进一步有效释放晶圆300和基座110的残余电荷，上述驱动机构132还包括导电环132f，该导电环132f位于安装法兰 132c和接口盘120之间，以使得安装法兰132c和接口盘120电连接。

如图2所示，上述静电卡盘100还包括射频电极150。该射频电极150穿设在基座110和接口盘120中，电荷释放组件140串联于射频电极150和接地端之间。

具体地，如图1所示，上述电荷释放组件140包括第一导电件 141、开关142、电阻(图中并未示出)和第二导电件143。开关142 和电阻位于第一导电件141和第二导电件143之间，并且，第一导电件141的两端分别电连接开关142和射频电极150，第二导电件143 的两端分别电连接电阻和接地端。

如图1所示，为了进一步使得接口盘120与安装法兰132c之间具有良好地电性接触，在基座110和安装法兰132c之间还设置有密封圈160。

具体地，在组装上述结构的静电卡盘100时，将密封圈160安装在安装法兰132c上，然后将导电环132f安装在接口盘120和安装法兰132c之间，之后，将射频电极150安装在接口盘120上。之后，将基座110安装至接口盘120上，紧固螺钉170锁紧基座110和接口盘120，使得基座110挤压密封圈160，从而可以使得安装法兰132c、导电环132f和接口盘120电性接触良好，进而可以提高残余电荷释放效率。

可选地，上述顶针131a的制作材料为无磁或预定的弱磁导电材料，这样，可以有利于基座110和晶圆300的残余电荷接地消除。对于顶针131a具体的无磁或预定的弱磁的制作材料并没有作出限定，例如，该顶针131a的制作材料可以包括记忆合金、不锈钢和哈氏合金中的任意一种。

本发明的第二方面，如图1所示，提供了一种工艺腔室200，包括前文记载的的静电卡盘100。

本实施例结构的工艺腔室200，具有前文记载的静电卡盘100 的结构，接口盘120可以通过电荷释放组件140选择性地与接地端电连接，这样，当晶圆300经吸附-释放刻蚀工艺后，即便晶圆300以及基座110的残余电荷没有被完全中和，当顶针结构131移动至与晶圆300接触时，仍然可以将该部分残余电荷传递至接地端，最终可以将晶圆300和基座110的残余电荷接地消除，避免晶圆300发生粘片现象，可以有效提高晶圆300的制作良率，降低制作成本。

如图1所示，上述工艺腔室200还包括腔室本体210，为了简化工艺腔室200的结构，该腔室本体210可以形成上述的接地端，这样，接口盘120可以选择性地与腔室本体210电连接，并且腔室本体210 直接接地。

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 (10)

1.一种静电卡盘，其特征在于，包括基座、接口盘和支撑组件；其中，

所述基座包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载晶圆，所述第二表面连接所述接口盘；

所述支撑组件包括相连接的顶针结构和驱动结构，所述顶针结构可移动地穿设在所述基座中，至少部分所述驱动结构固定在所述接口盘中；

所述接口盘通过电荷释放组件选择性地与接地端电连接，当所述顶针结构升起并与所述晶圆接触时，所述接口盘能将所述晶圆和所述基座上的残余电荷释放到所述接地端。

2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述顶针结构包括顶针和弹性件，所述弹性件位于所述顶针的朝向所述晶圆的一侧，并与所述顶针连接。

3.根据权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，所述驱动结构包括：

固定件，其设置有内螺纹；

导杆，其穿设在所述固定件中，所述导杆设置有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，以沿所述固定件移动；

安装法兰，其固定于所述固定件的一端，并与所述接口盘电连接；

所述顶针结构穿过所述安装法兰至与所述导杆的一端固定连接。

4.根据权利要求3所述的静电卡盘，其特征在于，所述驱动结构还包括：

导电环，其位于所述安装法兰和所述接口盘之间，以使得所述安装法兰和所述接口盘电连接。

5.根据权利要求4所述的静电卡盘，其特征在于，所述驱动结构还包括：

固定套筒，固定于所述安装法兰内，且所述固定套筒的内径在朝向所述导杆的一侧小于背离所述导杆的一侧；

夹持套筒，套设在所述顶针结构的外部；并且，

当所述导杆带动所述顶针结构朝向所述晶圆的方向移动时，所述夹持套筒能够与所述固定套筒抵接，以固定住所述顶针结构。

6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，还包括：

射频电极，其穿设在所述基座和所述接口盘中，所述电荷释放组件串联于所述射频电极和所述接地端之间。

7.根据权利要求6所述的静电卡盘，其特征在于，所述电荷释放组件包括第一导电件、开关、电阻和第二导电件：

所述开关和所述电阻位于所述第一导电件和所述第二导电件之间；并且，

所述第一导电件两端分别电连接所述开关和所述射频电极；

所述第二导电件两端分别电连接所述电阻和所述接地端。

8.根据权利要求2至7中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述顶针的制作材料为无磁或预定的弱磁导电材料，和/或，

所述顶针的制作材料包括记忆合金、不锈钢和哈氏合金中的任意一种。

9.一种工艺腔室，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的静电卡盘。

10.根据权利要求9所述的工艺腔室，其特征在于，还包括：

腔室本体，所述腔室本体形成所述接地端，所述接口盘选择性地与所述腔室本体电连接，并且所述腔室本体直接接地。