CN202405228U - 一种用于等离子体处理装置的聚焦环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种应用于等离子体处理装置的聚焦环，所述聚焦环设置于载片台上，包围位于所述载片台上的基片，其中，所述聚焦环的上表面上有若干个突起，所述突起在竖直方向上的高度至少高于所述基片的下表面。本实用新型提供的聚焦环能够有效防止基片滑出载置台，并且造价低功耗小，使用方便有效，与机台的兼容性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于等离子体处理装置的聚焦环。
背景技术
等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来点燃和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。在等离子处理装置中，设置了一个承载基片的载置台，在载置台的外围部分通常设置了一个聚焦环。聚焦环一般设置在基片的外围，并包围基片。聚焦环能提高制程的均匀性(uniformity)。
为了满足工艺要求，不仅需要对工序处理过程进行严格地控制，还会涉及到半导体工艺件的装载和去夹持。半导体工艺件的装载和去夹持是半导体工艺件处理的关键步骤。
然而，由于基片是依靠静电吸力(Electrostatic Chuck)固定在载置台上，现有技术通常采用升举顶针从静电夹盘中去夹持(dechuck)基片的机制。但是，这种方法有可能造成基片滑出载置台，导致基片不可逆转的损坏。众所周知，由于基片是由等离子体来加工完成的，在基片加工完成后在所述基片上尤其在基片的底面上还会存在电荷。现有技术已揭示了对基片上的电荷进行放电的程序，并且在理想状态下，对基片进行放电程序以后就可以对基片进行去夹持。然而，随着机构老化，对基片进行放电程序后基片上仍有可能存在残余电荷。
基片底面通常仍存在残余电荷，所述残余电荷导致基片因和静电夹盘之间的静电产生一个向下的吸力将所述基片吸至静电夹盘上。由于升举顶针的个数有限，其并不能均匀作用于整个基片背面。因此，在基片的某些没有升举顶针接触的部位，向下的吸力大于升举顶针向上的推力，而在基片的其他部位由于升举顶针的直接接触，升举顶针向上的推力大于向下的吸力，所述硅片会由于在局部扭曲受力而滑出载置台。并且，由于升举顶针的推力是一个瞬时的力，其突然作用于基片有可能会导致基片突然弹离开静电夹盘。进一步地，由于等离子体处理系统的空间受限，上述去夹持机制仅采取有限个升举顶针，在实际应用中所述有限个升举顶针中的一个或多个可能由于机构老化而抬起不完全或延迟甚至不能抬起，其可能进一步地导致基片的倾斜或抬起不完全，近而滑出载置台，从而导致基片和等离子体处理基片接触而造成损坏。
此外，还有其他因素也可能导致基片在制程中/制程后/制程前无法固定在载置台上，滑出载置台。
因此，业内需要一种能够有效防止基片滑出载置台的机制。
实用新型内容
针对背景技术中的上述问题，本实用新型提出了放置基片滑出载置台的用于等离子体处理装置的聚焦环。
本实用新型第一方面提供了一种应用于等离子体处理装置的聚焦环，所述聚焦环设置于载片台上，包围位于所述载片台上的基片，所述聚焦环的上表面上有若干个突起，所述突起在竖直方向上的高度至少高于所述基片的下表面。
其中，所述聚焦环的上表面在竖直方向上的高度低于所述基片的下表面。
可选地，在所述聚焦环上设置有若干个凹部，所述突起具有一和所述凹部相配合的接插头。
进一步地，所述凹部的表面设置有第一螺纹，所述接插头表面设置有第二螺纹，其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹相互配合。
可选地，所述突起是和聚焦环一体成型制造而成的。
可选地，所述突起粘合在所述聚焦环上表面上。
进一步地，所述突起的宽度的取值范围为1cm，所述突起的面积的取值范围为1cm2。
进一步地，所述突起的制成材料包括碳化硅、氧化硅、硅。
可选地，所述突起的端部呈圆滑的圆头形状。
可选地，所述突起的端部在内侧边缘部具有位置低于其表面的台阶部。
本实用新型第二方面提供了一种等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置包括本实用新型第一方面所述的聚焦环。
本实用新型提供的聚焦环能够有效防止基片滑出载置台，并且造价低功耗小，使用方便有效，与机台的兼容性好。
附图说明
图1是包括聚焦环的真空处理装置的结构示意图；
图2是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环的俯视结构示意图；
图3是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环和突起的安装示意图；
图4(a)是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环的剖面细节放大图；
图4(b)是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环的剖面细节放大图；
图4(c)是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环的剖面细节放大图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。
请参阅图1，图1为运用本实用新型等离子体约束装置的等离子体处理装置的结构示意图。如图所示的等离子体处理装置1具有一个处理腔体10，处理腔体10基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体10内具有相互平行设置的上电极11和下电极13。通常，在上电极11与下电极13之间的区域为处理区域，该区域将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在下电极13上方放置待要加工的基片W，该基片W可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。反应气体从气体源12中被输入至处理腔体10内，一个或多个射频电源14可以被单独地施加在下电极13上或同时被分别地施加在上电极11与下电极13上，用以将射频功率输送到下电极13上或上电极11与下电极13上，从而在处理腔体10内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极11和下电极13之间的处理区域A内，此电场对少量存在于处理腔体11内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体10内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极13方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理装置中设置了约束环16，用以控制用过的反应气体的排出并且当反应气体中的带电粒子通过该等离子体约束装置时将它们电中和，从而将放电基本约束在处理区域以内，以防止等离子处理装置使用过程中可能造成的腔体污染问题。其中，约束环16通过直接或者间接地连接于接地端17。在等离子体处理装置1的合适的某个位置处设置有排气区域域，排气区域域与外置的排气装置(例如真空泵泵15)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出处理区域。
图2是本实用新型的一个具体实施例的聚焦环的俯视结构示意图，如图2所示，结合图1，聚焦环18设置于载片台上，包围位于所述载片台上的基片W，其特征在于，所述聚焦环18的上表面上有若干个突起181(图2示出了4个突起)。所述突起181在竖直方向上的高度至少高于所述基片W的下表面，高度差使得基片W不容易滑出载置台。真空处理装置应用了本实用新型提供的聚焦环及设置于其中的突起，使得，当基片W将要滑出载置台时，触碰到突起而无法滑出机台，回到了载置台上。根据具体制程的需要，例如，按照图2所示在聚焦环18的四周均匀地放置若干个突起181，使得基片W的前后左右各个方向都有突起的阻挡，而难以滑出载置台，从而达到了本实用新型的实用新型目的。
进一步地，所述聚焦环18的上表面在竖直方向上的高度低于所述基片W的下表面。
图3是本实用新型的一个具体实施例的真空处理装置的聚焦环和突起的安装示意图，如图3所示，在所述聚焦环18上设置有若干个凹部18a，所述突起181具有一和所述凹部18a相配合的接插头181a。其中，聚焦环上所述凹部18a的个数和所述突起的个数一致，所述凹部18a和接插头181a的尺寸相配合，使得接插头181a刚好嵌入凹部18a，而露出突起181的端头于聚焦环18表面。聚焦环18和突起181的插接结构的设置使得可以根据设备的老化程度而进行频繁替换，例如，当突起181因为直接曝露于等离子体中收到侵蚀时。
进一步地，所述凹部18a的表面设置有第一螺纹，所述接插头181a表面设置有第二螺纹，其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹相互配合。螺纹结构的设定，使得聚焦环18和突起181的结合更加牢固可靠。
应当理解，聚焦环和突起的结合方式不应局限于插接结构，而所有的结合方式都应涵盖在本实用新型的范围之内。可选地，所述突起是和聚焦环一体成型制造而成的。可选地，所述突起粘合在所述聚焦环上表面上。
其中，所述突起的宽度的取值范围为1cm，所述突起的面积的取值范围为1cm2。
其中，所述突起的制成材料包括碳化硅、氧化硅、硅。突起的材料应该选自耐等离子体腐蚀，并且不对制程产生影响的材料。
其中，所述突起的端部可以设计成为各种形状和形式。例如附图4(a)示出的突起1811的端部为一长方体/正方体。再例如如附图4(b)示出的突起1812的端部呈圆滑的圆头形状，由于圆滑的圆头形状使得突起1812更加圆滑，当基片触碰到突起1812时有缓冲作用，也降低了对基片的磨损。为了达到缓冲和防磨损的目的，如图4(c)所示，所述突起1813的端部在内侧边缘部具有位置低于其表面的台阶部。
本实用新型第二方面提供了一种等离子体处理装置，其中，所述等离子体处理装置包括前文所述的聚焦环。
尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种应用于等离子体处理装置的聚焦环，所述聚焦环设置于载片台上，包围位于所述载片台上的基片，其特征在于，所述聚焦环的上表面上有若干个突起，所述突起在竖直方向上的高度至少高于所述基片的下表面。
2.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的上表面在竖直方向上的高度低于所述基片的下表面。
3.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，在所述聚焦环上设置有若干个凹部，所述突起具有一和所述凹部相配合的接插头。
4.根据权利要求3所述的聚焦环，其特征在于，所述凹部的表面设置有第一螺纹，所述接插头表面设置有第二螺纹，其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹相互配合。
5.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起是和聚焦环一体成型制造而成的。
6.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起粘合在所述聚焦环上表面上。
7.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起的宽度的取值范围为1cm，所述突起的面积的取值范围为1cm2。
8.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起的材料包括碳化硅、氧化硅、硅。
9.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起的端部呈圆滑的圆头形状。
10.根据权利要求1所述的聚焦环，其特征在于，所述突起的端部在内侧边缘部具有位置低于其表面的台阶部。
11.一种等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置包括权利要求1～10任一项所述的聚焦环。
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Denomination of utility model: Focusing ring for plasma processing device Effective date of registration: 20150202 Granted publication date: 20120829 Pledgee: China Development Bank Co Pledgor: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc. Registration number: 2009310000663 |
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Date of cancellation: 20170809 Granted publication date: 20120829 Pledgee: China Development Bank Co Pledgor: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc. Registration number: 2009310000663 |
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Address after: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd. Address before: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc. |
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