CN111326386B - 聚焦环和预清洗腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于预清洗腔室的聚焦环，所述聚焦环的表面为绝缘表面，所述聚焦环包括聚焦环本体、承载部以及导体件，所述承载部形成在所述聚焦环本体的内周壁上，其中，所述导体件的至少一部分嵌入所述承载部中，和/或所述聚焦环本体上形成有容纳槽，所述导体件的至少一部分位于所述容纳槽中。本发明还提供一种预清洗腔室。所述预清洗腔室的基座上表面上方的电场更加均匀。

Description

聚焦环和预清洗腔室
技术领域
本发明涉及微电子加工设备领域，具体地，涉及一种聚焦环和一种包括该聚焦环的预清洗腔室。
背景技术
在对基片进行加工时，通常需要利用等离子体清洗设备对基片进行预清洗，以去除晶片表面以及沟槽底部的残留物和氧化物等不需要的杂质。
现有技术中的一种等离子体清洗装置包括腔室主体、设置在腔室主体中的基座、陶瓷针安装环、顶针。基座上设置有通孔，清洗结束后，顶针穿过通孔将设置在基座承载慢上的基片顶起。
但是，由于针孔的存在，会减弱引入的电场，降低清洗速率，并且基座边缘的电场强度较大，降低了清洗的均匀性。
现有技术中的另一种等离子体清洗装置包括能够上下移动的基座和固定设置的卡环，顶针环绕基座设置。由于基座上没有设置通孔，利用该等离子体清洗装置可以提高清洗速度，但是仍然存在基座边缘电场强度较大的问题。
因此，如何在确保清洗具有较高的速度的同时提高清洗的均匀性成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚焦环和一种包括该聚焦环的预清洗腔室，包括所述聚焦环的预清洗腔室可以确保基座上方的电场的均匀性，从而有利于提高等离子加工工艺的效果。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种用于预清洗腔室的聚焦环，其中，所述聚焦环的表面为绝缘表面，所述聚焦环包括聚焦环本体、承载部以及导体件，所述承载部形成在所述聚焦环本体的内周壁上，其中，
所述导体件的至少一部分嵌入所述承载部中，和/或
所述聚焦环本体上形成有容纳槽，所述导体件的至少一部分位于所述容纳槽中。
优选地，所述承载部上形成有多个针避让槽，多个所述针避让槽沿圆周方向间隔设置，且所述针避让槽沿所述承载部的厚度方向贯穿所述承载部。
优选地，所述聚焦环本体包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述纵向遮挡部形成在所述横向遮挡部的底面上，所述横向遮挡部的内周壁形成为所述聚焦环本体的内周壁。
优选地，所述聚焦环包括多个所述导体件和多个所述容纳槽，多个所述导体件与多个所述容纳槽一一对应，所述容纳槽的一部分形成在所述横向遮挡部的底面上，所述容纳槽的另一部分形成在所述承载部的底面上，多个所述容纳槽沿所述横向遮挡部的周向均匀间隔设置，所述导体件设置在相应的容纳槽中，所述导体件的底面设置有绝缘层，所述绝缘层与所述横向遮挡部的底面平齐。
作为本发明的第二个方面，提供一种预清洗腔室，包括腔室本体和设置在所述腔室本体中的基座，所述基座具有承载面，其中，所述预清洗腔室还包括聚焦环，所述聚焦环为本发明所提供的上述聚焦环，所述聚焦环环绕所述承载面设置，以使得所述承载部的顶面能够与所述承载面平齐。
优选地，所述基座能够在预清洗腔室的腔室本体内升降，所述聚焦环能够随所述基座升降，所述承载部上形成有多个针避让槽，多个所述针避让槽沿圆周方向间隔设置，且所述针避让槽沿所述承载部的厚度方向贯穿所述承载部；
所述预清洗腔室还包括多个基片支撑针，所述基片支撑针固定设置在所述腔室本体中，多个所述基片支撑针与多个所述针避让槽一一对应，所述基片支撑针能够在所述基座下降时穿过所述针避让槽，且所述基片支撑针的顶端能够在所述基座上升至加工位置时位于所述承载面下方。
优选地，所述预清洗腔室还包括挡环和多个挡环顶针，所述挡环顶针固定设置在所述腔室本体中，所述挡环的底面设置有配合孔，所述配合孔的数量与所述挡环顶针的数量相同且位置对应，所述挡环顶针的顶部插入相应的配合孔中，以将所述挡环固定设置在所述聚焦环上方，且所述基座上升至预设位置时所述挡环能够压住所述聚焦环。
优选地，所述预清洗腔室还包括安装环，所述安装环固定设置在所述腔室本体中，所述安装环环绕所述基座设置，所述挡环顶针固定在所述安装环的顶面上，所述基片支撑针通过连接件与所述安装环固定连接，以使得所述基片支撑针位于所述安装环的环孔中。
优选地，所述挡环的朝向所述聚焦环的一侧的内周壁为圆柱面，所述聚焦环的外周面为锥面，所述基座带动所述聚焦环上升至所述挡环处时，所述锥面与所述圆柱面的作用能使所述基座与所述挡环对中。
优选地，所述基座包括导体承载盘和陶瓷支撑盘，所述导体承载盘包括基础部和设置在所述基础部的上表面上的凸台部，所述凸台部的直径小于所述基础部的直径，所述基础部设置在所述陶瓷支撑盘的顶面上；
所述承载部支撑在所述基础部的边缘部，所述纵向遮挡部的内侧面与所述基础部的外侧面相对。
在利用预清洗腔室对基片进行处理时，利用电极向基座提供偏置电压。由于在进行清洗工艺时，基座的表面形成电场，而与基座配合的聚焦环上形成有与基座绝缘的导体件，从而可以减弱基座边缘处的电场，使得基座上方的电场更加均匀。
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中所示的是本发明所提供的预清洗腔室处于非加工状态的示意图；
图2是本发明所提供的预清洗腔室处于加工状态的示意图；
图3是本发明所提供的聚焦环的结构示意图；
图4是本发明所提供的聚焦环的剖视图的一部分；
图5中所示的是基片支撑针与聚焦环之间的配合关系图；
图6所示的是本发明所提供的预清洗腔室的立体结构示意图，其中，腔室本体的前侧壁未示出；
图7所示的是基片支撑针、挡环顶针、安装环的组合示意图；
图8是利用本发明所提供的预清洗腔室运行时基座上方的等离子体分布曲线与利用现有技术中的预清洗腔室运行时基座上方的等离子体分布曲线。
附图标记说明
100：挡环        200：聚焦环
210：聚焦环本体  211：横向遮挡部
212：纵向遮挡部  220：承载部
230：导体件      200a：针避让槽
300：基座        400：电极
510：安装环      520：挡环顶针
530：基片支撑针  600：安装柱
700：腔室本体    800：接地铜箔
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和图2所示，作为本发明的一个方面，提供一种用于预清洗腔室的聚焦环200，该聚焦环200的表面为绝缘表面。聚焦环200包括聚焦环本体210、承载部220和导体件230，承载部220形成在所述聚焦环通孔的孔壁上。其中，如图4所示，导体件230的至少一部分嵌入承载部220中，和/或，聚焦环本体210上形成有容纳槽，导体件230的至少一部分位于所述容纳槽中。
聚焦环200应用于预清洗腔室中，如图1和图2所示，聚焦环200环绕基座300的承载面设置，且承载部220的端面与承载面平齐，以共同承载待加工的基片。聚焦环200作用是束缚基座300的边缘电场，改善边缘效应，提高预清洗均匀性。
在利用预清洗腔室对基片进行处理时，利用电极400向基座300提供偏置电压。由于在进行清洗工艺时，基座300的表面形成电场，而与基座300配合的聚焦环200上形成有与基座300绝缘的导体件，从而可以减弱基座300边缘处的电场，使得基座300上方的电场更加均匀。
如上文中所述，聚焦环200的表面为绝缘表面，因此，聚焦环200的导体件230不会直接与基座300接触，不会发生导体件导电的现象，确保导体件可以减弱基座300边缘处的电场。
下面对导体件230的具体设置方式进行详细解释。在本发明中，导体件230具有以下三种实施方式：
第一种，导体件230的至少一部分嵌入在承载部220中；
第二种，聚焦环本体210上形成有容纳槽，导体件230的至少一部分位于所述容纳槽中；
第三种，聚焦环本体210上形成有容纳槽，导体件230的一部分嵌入承载部220中，导体件230的还一部分设置在容纳槽中。
当基片加工完成后，需要将加工完成的基片从基座300上顶起，为了提高清洗进行的速率，优选地，如图3所示承载部220上形成有多个针避让槽200a，多个针避让槽200a沿圆周方向间隔设置，且针避让槽200a沿承载部220的厚度方向贯穿所述承载部。
需要将基片从基座300上顶起时，基片支撑针穿过针避让槽200a，不要在基座300上设置通孔，确保基座300的完整性，从而可以提高清洗工艺的速率。当利用本实施方式所提供的聚焦环时，既可以确保基座300上方的电场的均匀性，又可以提高清洗工艺的速率。
在本发明中，对聚焦环本体210的具体结构并没有特殊的限制，如图4所示，聚焦环本体210包括横向遮挡部211和纵向遮挡部212，纵向遮挡部212形成在横向遮挡部211的底面上，横向遮挡部211的内周壁形成为聚焦环本体210的内周壁。
聚焦环本体210形成为包括横向遮挡部211和纵向遮挡部212的结构可以与图1和图2中所示的“凸”字形的基座配合，下文中将对其进行详细的介绍，这里先不赘述。
在本发明中，对如何将导体件230嵌入聚焦环本体210中并不做特殊的限定。例如，当聚焦环本体210为陶瓷材料时，在烧结形成聚焦环本体210时，将导体件230设置在粉末材料中，通过烧结的方式使得导体件230嵌入在聚焦环本体中。当然，也可以通过机加工的方式在聚焦环本体上设置所述容纳槽，将导体件230设置在所述容纳槽中。
为了使得基座上方的电场更加均匀，优选地，聚焦环200包括多个导体件230，相应地，聚焦环200还包括多个容纳槽，多个所述导体件与多个所述容纳槽一一对应，如图4所示，所述容纳槽的一部分形成在横向遮挡部211的底面上，所述容纳槽的另一部分形成在承载部220的底面上，多个所述容纳槽沿横向遮挡部211的周向均匀间隔设置，导体件230设置在相应的容纳槽中。为了防止导体件230与基座300之间出现导电接触，优选地，导体件230的底面设置有绝缘层(未示出)。为了提高聚焦环200的稳定性，优选地，所述绝缘层与横向遮挡部211的底面平齐。作为一种优选实施方式，可以利用金属材料制成导电件，并且通过阳极氧化的方式在导体件230的表面形成所述绝缘层。
在本发明中，可以利用石英材料制成聚焦环本体210。
作为本发明的第二个方面，提供一种预清洗腔室，如图1和图2所示，所述预清洗腔室包括腔室本体和设置在所述腔室本体中的基座300，该基座具有承载面，其中，所述预清洗腔室还包括聚焦环200，该聚焦环200为本发明所提供的上述聚焦环200，该聚焦环200环绕所述承载面设置，以使得所述承载部的顶面能够与所述承载面平齐。
在应用时，将待加工的基片设置在所述基座和所述聚焦环上，由所述承载部与所述基座共同承载。容易理解的是，通过电极400向基座300提供偏置电压，由于聚焦环200中设置了导电件，可以减弱聚焦环200周围的电场，即，降低基座300边缘处的电场，提高基座300上方的电场均匀性。
基座300产生的电场可以产生加速鞘层，由于基座300产生的电场强度更加均匀，因此，进入加速鞘层的等离子体的速度更加均匀，可以对基片进行更加均匀的清洗。
当等完成预清洗工艺后，将基片与基座分离。可以通过两种方式将基片与基座分离：一种方式是设置可以升降的基片支撑针，通过基片支撑针的升起将基片从基座上顶起：另一种方式是设置固定不动的基片支撑针，通过升降基座的方式实现基片支撑针与基座之间的相对移动，通过基座下降，基片停留在基片支撑针上，实现基片与基座的分离。在第一种实施方式中，需要在基座上设置通孔，基片支撑针设置在通孔中，在第二种实施方式中，不需要在基座上设置通孔。
为了提高加工速率，优选地，采取第二种方式将基片与基座分离。具体地，基座300能够在腔室本体内升降。如上文中所述，聚焦环200能够随基座300升降，聚焦环200的承载部上形成有多个针避让槽，多个所述针避让槽沿圆周方向均匀分布，且所述针避让槽沿所述承载部的厚度方向贯穿所述承载部。
如图1和图2所示，所述预清洗腔室还包括多个基片支撑针530，该基片支撑针530固定设置在所述腔室本体中，多个基片支撑针530与多个所述针避让槽一一对应(如图5所示)，基片支撑针530可以在基座300下降时穿过所述针避让槽，且基片支撑针530的顶端能够在基座300上升至加工位置时位于所述承载面下方。
在图1中，基座300处于非加工位置，基片支撑针530的顶端凸出于承载面，可以用于支撑基片。
在图2中，基座300处于加工位置，基片支撑针530的顶端位于承载面下方，从而可以确保承载面与支撑部共同支撑基片。
在本发明中，聚焦环530环绕承载面设置，而针避让槽设置在聚焦环上，而基片支撑针530与针避让槽是对齐的，因此，无需在基座上设置通孔，从而可以提高加工速率。
为了在加工过程中对聚焦环200进行固定，优选地，如图1和图2所示，所述预清洗腔室还包括挡环100和多个挡环顶针520。挡环顶针520固定设置在所述腔室本体中，挡环100的底面设置有配合孔，所述配合孔的数量与挡环顶针520的数量相同且位置对应，挡环顶针520的顶部插入相应的配合孔中，以将挡环100固定设置在聚焦环200上方，且基座300上升至预设位置时所述挡环能够压住聚焦环200。
设置挡环100可以防止对基片进行预清洗工艺时，等离子体对基片下方的零件造成损伤。
在本发明中，如何将基片支撑针530和挡环顶针520固定在腔室本体中并不做特殊的要求，在图1和图2中所示的具体实施方式中，所述预清洗腔室还包括安装环510，该安装环510固定设置在所述腔室本体中，安装环510环绕基座300设置。具体地，如图7所示，挡环顶针520固定在安装环510的顶端面上，基片支撑针530通过连接件与安装环510固定连接，以使得基片支撑针530位于安装环510的环孔中。
在本发明中，对基片支撑针530的数量以及挡环顶针520的数量均没有特殊的要求，在图7中所示的实施方式中，预清洗腔室包括三个挡环顶针520和四个基片支撑针530。为了提高支撑挡环100时的稳定性，优选地，三个挡环顶针520等间隔地排布在安装环510上，即，相邻两个挡环顶针520之间的角度为120°。为了提高支撑基片的稳定性，优选地，四个基片支撑针530等间隔排布，即，相邻两个基片支撑针530之间的角度为90°。
图6中所示的是一种具体的实施方式，在该实施方式中，安装环510通过安装柱600固定在腔室本体700的底壁上。
挡环100用于固定聚焦环200以及基片的位置，优选地，挡环100的下端面的形状与所述聚焦环的顶面以及侧表面的形状匹配。具体地，挡环100的朝向聚焦环200的一侧的内周壁为圆柱面，聚焦环200的外周面为锥面，所述基座带动聚焦环200上升至挡环100处时，所述锥面与所述圆柱面的作用能使所述基座与所述挡环对中。
优选地，如图1所示，挡环的内孔形成为阶梯孔，该阶梯孔包括从上至下依次排列且共轴的工艺孔、第一配合孔和第二配合孔。工艺孔的孔径小于所述第一配合孔的孔径，所述第二配合孔为从下至上直径逐渐减小的锥台孔。在聚焦环200进入挡环的第二配合孔中时，第二配合孔的侧壁与聚焦环的侧面可以对聚焦环200进行引导，实现自动对位。
作为一种具体实施方式，所述聚焦环本体包括横向遮挡部和纵向遮挡部。相应地，基座300包括导体承载盘310和陶瓷支撑盘320，导体承载盘310包括基础部和设置在所述基础部的上表面上的凸台部，所述凸台部的直径小于所述基础部的直径，所述基础部设置在陶瓷支撑盘320的顶面上。如图3中所示，所述承载部支撑在所述基础部的边缘部，所述纵向遮挡部的内侧面与所述基础部的外侧面相对。
在本发明中，可以利用金属铝制成导体承载板310，电极400穿过陶瓷支撑盘320与导体承载板310导电接触。腔室本体700中还设置有用于接地的接地铜箔800。
图8中所示的是利用本发明所提供的预清洗腔室运行时基座上方的等离子体分布曲线与利用现有技术中的预清洗腔室运行时基座上方的等离子体分布曲线。在图8中，横坐标代表直径为200mm基片上测量预清洗量的位置，纵坐标代表预清洗量。通过图8可以看出，利用本发明的基座上方的电场强度更加均匀。
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)

1.一种用于预清洗腔室的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的表面为绝缘表面，所述聚焦环包括聚焦环本体、承载部以及导体件，所述承载部形成在所述聚焦环本体的内周壁上，其中，
所述导体件的至少一部分嵌入所述承载部中，和/或
所述聚焦环本体上形成有容纳槽，所述导体件的至少一部分位于所述容纳槽中；
所述承载部上形成有多个针避让槽，多个所述针避让槽沿圆周方向间隔设置，且所述针避让槽沿所述承载部的厚度方向贯穿所述承载部；
所述聚焦环环绕承载面设置，以使得所述承载部的顶面能够与所述承载面平齐，以共同承载待加工的基片。
2.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环本体包括横向遮挡部和纵向遮挡部，所述纵向遮挡部形成在所述横向遮挡部的底面上，所述横向遮挡部的内周壁形成为所述聚焦环本体的内周壁。
3.根据权利要求2所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环包括多个所述导体件和多个所述容纳槽，多个所述导体件与多个所述容纳槽一一对应，所述容纳槽的一部分形成在所述横向遮挡部的底面上，所述容纳槽的另一部分形成在所述承载部的底面上，多个所述容纳槽沿所述横向遮挡部的周向均匀间隔设置，所述导体件设置在相应的容纳槽中，所述导体件的底面设置有绝缘层，所述绝缘层与所述横向遮挡部的底面平齐。
4.一种预清洗腔室，包括腔室本体和设置在所述腔室本体中的基座，所述基座具有承载面，其特征在于，所述预清洗腔室还包括聚焦环，所述聚焦环为权利要求1至3中任意一项所述的聚焦环，所述聚焦环环绕所述承载面设置，以使得所述承载部的顶面能够与所述承载面平齐。
5.根据权利要求4所述的预清洗腔室，其特征在于，所述基座能够在预清洗腔室的腔室本体内升降，所述聚焦环能够随所述基座升降，所述承载部上形成有多个针避让槽，多个所述针避让槽沿圆周方向间隔设置，且所述针避让槽沿所述承载部的厚度方向贯穿所述承载部；
所述预清洗腔室还包括多个基片支撑针，所述基片支撑针固定设置在所述腔室本体中，多个所述基片支撑针与多个所述针避让槽一一对应，所述基片支撑针能够在所述基座下降时穿过所述针避让槽，且所述基片支撑针的顶端能够在所述基座上升至加工位置时位于所述承载面下方。
6.根据权利要求5所述的预清洗腔室，其特征在于，所述预清洗腔室还包括挡环和多个挡环顶针，所述挡环顶针固定设置在所述腔室本体中，所述挡环的底面设置有配合孔，所述配合孔的数量与所述挡环顶针的数量相同且位置对应，所述挡环顶针的顶部插入相应的配合孔中，以将所述挡环固定设置在所述聚焦环上方，且所述基座上升至预设位置时所述挡环能够压住所述聚焦环。
7.根据权利要求6所述的预清洗腔室，其特征在于，所述预清洗腔室还包括安装环，所述安装环固定设置在所述腔室本体中，所述安装环环绕所述基座设置，所述挡环顶针固定在所述安装环的顶面上，所述基片支撑针通过连接件与所述安装环固定连接，以使得所述基片支撑针位于所述安装环的环孔中。
8.根据权利要求6或7所述的预清洗腔室，其特征在于，所述挡环的朝向所述聚焦环的一侧的内周壁为圆柱面，所述聚焦环的外周面为锥面，所述基座带动所述聚焦环上升至所述挡环处时，所述锥面与所述圆柱面的作用能使所述基座与所述挡环对中。
9.根据权利要求4至7中任意一项所述的预清洗腔室，其特征在于，所述聚焦环为权利要求2所述的聚焦环，所述基座包括导体承载盘和陶瓷支撑盘，所述导体承载盘包括基础部和设置在所述基础部的上表面上的凸台部，所述凸台部的直径小于所述基础部的直径，所述基础部设置在所述陶瓷支撑盘的顶面上；
所述承载部支撑在所述基础部的边缘部，所述聚焦环的纵向遮挡部的内侧面与所述基础部的外侧面相对。
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