CN210443521U - 等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种等离子体处理装置，包括：气路部件，气路部件为环形腔体结构，气路部件具有多个第一出气孔和多个第二出气孔，多个第一出气孔沿环形腔体周向间隔分布，且第一出气孔贯穿环形腔体的下壁，第一出气孔的轴线与环形腔体的轴线平行；多个第二出气孔沿环形腔体周向间隔分布，且第二出气孔的轴线与环形腔体的轴线形成一倾斜角。从多个第一出气孔出来的气流沿环形腔体的轴线方向竖直吹向晶圆的周边区域；从多个第二出气孔出来的气流向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
Description
技术领域
本实用新型属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种等离子体处理装置。
背景技术
半导体制造领域中，硅硅直接键合技术(Silicon direct bonding，SDB)发挥着越来越重要的作用。SDB健合可以使经过抛光的半导体晶圆在不使用粘结剂的情况下结合在一起。该技术可以广泛应用于微电子、微机械、光电子等诸多领域。
硅硅直接键合可在低温或常温下进行，相容性好，极少产生应力。硅硅直接键合与晶圆的表面能密切相关，通常采用活化技术来提高表面能，常采用等离子体干法活化技术处理晶圆表面，能较好地提高键合质量。
采用等离子体处理装置活化处理晶圆表面的实际工艺中，存在等离子体处理装置的腔体中流入晶圆表面的等离子体气体的气流不均匀，例如晶圆中心区域的气流较少，如图1所示，导致晶圆中心区域的活化度低，从而使待键合的晶圆的中心区域键合力弱，影像键合质量。由于晶圆的部分表面未激活，键合后的叠片晶圆可能会出现脱落或者碎片，给晶圆制造商带来经济损失，间接增加了晶圆的生产成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种等离子体处理装置，提供较均匀的等离子体气体的气流，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
本实用新型提供一种等离子体处理装置，包括相对设置的上电极和下电极，还包括：
气路部件，所述气路部件为环形腔体结构，所述气路部件环绕所述上电极的外周设置，所述气路部件具有多个第一出气孔和多个第二出气孔，多个所述第一出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第一出气孔贯穿所述环形腔体的下壁，所述第一出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线平行；多个所述第二出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成一倾斜角，所述第二出气孔贯穿所述环形腔体的下壁从而形成从上开口至下开口的贯通孔，且所述上开口至所述环形腔体的轴线的距离大于所述下开口至所述环形腔体的轴线的距离。
进一步的，多个所述第一出气孔在所述环形腔体的下壁的外侧分布，多个所述第二出气孔在所述述环形腔体的下壁的内侧分布。
进一步的，多个所述第一出气孔分布在同一个圆上。
进一步的，多个所述第二出气孔分布在同一个圆上。
进一步的，所述第一出气孔和所述第二出气孔沿所述环形腔体的轴线方向的深度均大于等于40mm。
进一步的，所述气路部件的材质包括：石英、氧化铝、氧化锆、氧化钇中的一种或任意两种以上的组合。
进一步的，所述倾斜角的范围为：30°～60°。
进一步的，所述等离子体处理装置还包括：聚焦环和接收传送部件，所述聚焦环环绕所述下电极的外周设置，所述接收传送部件位于所述下电极的中心区域上方。
进一步的，多个所述第一出气孔与多个所述第二出气孔分布在同一个圆上。
进一步的，所述等离子体处理装置还包括：至少一个进气口。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
多个所述第一出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，所述第一出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线平行，从多个所述第一出气孔出来的气流沿竖直方向吹向晶圆的周边区域；所述第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成一倾斜角，从多个所述第二出气孔出来的气流向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
附图说明
图1为晶圆表面采用一种等离子体处理装置处理后的活化度示意图；
图2为本实用新型实施例的等离子体处理装置示意图；
图3为本实用新型实施例的气路部件的仰视图；
图4为本实用新型实施例的气路部件从图3中BB’处的剖面示意图；
图5为本实用新型实施例的气路部件从图3中CC’处的剖面示意图；
图6为本实用新型实施例的第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成的倾斜角示意图；
图7为晶圆表面采用本实用新型实施例的等离子体处理装置处理后的活化度示意图。
其中，附图标记如下：
1-等离子体处理装置；10-上电极；20-下电极；30-气路部件；40-聚焦环；50-接收传送部件；60-石英套件；70-上电极加电点；80-下电极加电点；90-腔体门；W-晶圆；301-第一出气孔；302-第二出气孔；302a-上开口；302b-下开口。
具体实施方式
基于上述研究，本实用新型实施例提供了一种等离子体处理装置。以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型提供一种等离子体处理装置，包括相对设置的上电极和下电极，所述等离子体处理装置还包括：
气路部件，所述气路部件为环形腔体结构，所述气路部件环绕所述上电极的外周设置，所述气路部件具有多个第一出气孔和多个第二出气孔，多个所述第一出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第一出气孔贯穿所述环形腔体的下壁，所述第一出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线平行；多个所述第二出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成一倾斜角，所述第二出气孔贯穿所述环形腔体的下壁形成从上开口至下开口的贯通孔，且所述上开口至所述环形腔体的轴线的距离大于所述下开口至所述环形腔体的轴线的距离。
从多个所述第一出气孔出来的气流沿所述环形腔体的轴线方向(竖直方向)吹向晶圆的周边区域；从多个所述第二出气孔出来的气流向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
以下结合图2至图5详细介绍本实用新型提供的等离子体处理装置。图2为本实用新型实施例的等离子体处理装置示意图；图3为本实用新型实施例的气路部件的仰视图；图4为本实用新型实施例的气路部件从BB’处的剖面示意图；图5为本实用新型实施例的气路部件从CC’处的剖面示意图。
如图2至图5所示，一种等离子体处理装置1，包括相对设置的上电极10和下电极20，通过上电极加电点70给上电极10加电，通过下电极加电点80给下电极20接地，通过高频电压产生等离子体，并通过低频电压实现对晶圆W表面的轰击，所述下电极20上放置晶圆W。所述等离子体处理装置1还包括：气路部件30，所述气路部件为环形腔体结构，所述气路部件30环绕所述上电极10的外周设置。结合图3和图4所示，所述气路部件30具有多个第一出气孔301和多个第二出气孔302，多个所述第一出气孔301沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第一出气孔301贯穿所述环形腔体的下壁，所述第一出气孔301的轴线与所述环形腔体的轴线AA’平行。结合图3和图5所示，多个所述第二出气孔302沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第二出气孔302的轴线与所述环形腔体的轴线AA’形成一倾斜角，所述倾斜角的范围为：30°～60°。
所述第二出气孔302贯穿所述环形腔体的下壁形成从上开口302a至下开口302b的贯通孔，且所述上开口302a至所述环形腔体的轴线AA’的距离大于所述下开口302b至所述环形腔体的轴线AA’的距离。
具体的，多个所述第一出气孔与多个所述第二出气孔可分布在同一个圆上，可以交替排列。较佳的，如图3至图5所示，多个所述第一出气孔与多个所述第二出气孔分布在不同的圆上，例如，多个所述第一出气孔301在所述环形腔体的下壁的外侧(相对轴线AA’较远)分布，多个所述第二出气孔302在所述述环形腔体的下壁的内侧(相对轴线AA’较近)分布。多个所述第一出气孔301分布在同一个圆上，多个所述第二出气302孔分布在同一个圆上。
从多个所述第一出气孔301出来的气流沿竖直方向L1吹向晶圆的周边区域；从多个所述第二出气孔302出来的气流沿L2向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
如图3至图5所示，所述气路部件30为环形腔体结构，所述环形腔体的横截面形状不作限制，横截面的外边界可为方形、圆形、椭圆形或由直线段与弧线围城的闭环线中的任意一种，横截面的内边界同样也可为方形、圆形、椭圆形或由直线段和弧线围城的闭环线。所述环形腔体的下壁的厚度需保证能够形成竖直方向和倾斜方向的气流，所述第一出气孔301和所述第二出气孔302沿所述环形腔体的轴线方向的深度均大于等于40mm，以确保形成竖直方向和倾斜方向的气流。
气路部件30是以抗刻蚀能力强的材料制成，以降低等离子体处理时反应气体对气路部件的腐蚀，延长使用寿命。所述气路部件的材质例如为石英、氧化铝、氧化锆、氧化钇中的一种或任意两种以上的组合。
如图6所示，所述等离子体处理装置1还包括：聚焦环40和接收传送部件50，所述聚焦环40环绕所述下电极20的外周设置，所述聚焦环40用于限定所述晶圆W在所述下电极20表面的位置，防止晶圆在等离子体处理装置1的腔体内的位置偏移，确保晶圆等离子体表面激活工艺正常、稳定的进行。接收传送部件50用于稳定的固定晶圆W，并将所述晶圆W转移至所述下电极20表面，防止晶圆W在降落至下电极20的过程中发生滑落。具体的，接收传送部件50例如为卡盘，所述卡盘用于承载晶圆W的承载面设置有至少一个吸附孔，所述吸附孔用于吸附所述晶圆W、以将所述晶圆W固定于所述卡盘的表面。在将所述晶圆W放入等离子体处理装置1的腔体内之前，所述卡盘从所述下电极20中向上伸出，在将晶圆W放置在所述卡盘的承载面后，所述卡盘开始下降直至将所述晶圆W坐落于所述下电极20表面。通过在所述承载面设置至少一个吸附孔，利用真空吸附作用将所述晶圆W牢牢的吸附在所述卡盘的表面，避免在所述卡盘下降的过程中由于震动或者气流作用发生晶圆W的滑移，防止了晶圆位置的偏移。
所述接收传送部件50位于所述下电极20的中心区域上方，晶圆W放置在所述接收传送部件50上，以备等离子体活化处理。所述第二出气孔302的轴线与所述环形腔体的轴线AA’形成一倾斜角θ，所述倾斜角的范围为：30°～60°。所述倾斜角θ的正切值等于所述晶圆W的圆心O至所述下开口E(E为所述下开口302b的中心点)的距离OE在水平面的投影距离OF与所述下开口E至所述晶圆W的竖直方向距离EF的比值。
如图2、图3和图7所示，从多个所述第一出气孔301出来的气流沿竖直方向L1吹向晶圆的周边区域；从多个所述第二出气孔302出来的气流沿L2向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致(如图7所示)，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
所述等离子体处理装置还包括：至少一个进气口，具体的，所述进气口贯穿所述环形腔体的上壁或侧壁，等离子体处理所需的反应气体经所述进气口进入所述气路部件，经多个所述第一出气孔301和多个所述第二出气孔302流出。
综上所述，本实用新型提供了一种等离子体处理装置，多个所述第一出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，所述第一出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线平行，从多个所述第一出气孔出来的气流沿竖直方向吹向晶圆的周边区域；所述第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成一倾斜角，从多个所述第二出气孔出来的气流向晶圆圆心方向倾斜，增大了晶圆中心区域的气流，从而提高晶圆中心区域的活化度，使晶圆表面的活化度趋于一致，使待键合的晶圆的表面键合力均匀，进而提高键合质量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种等离子体处理装置，包括相对设置的上电极和下电极，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括：
气路部件，所述气路部件为环形腔体结构，所述气路部件环绕所述上电极的外周设置，所述气路部件具有多个第一出气孔和多个第二出气孔，多个所述第一出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第一出气孔贯穿所述环形腔体的下壁，所述第一出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线平行；多个所述第二出气孔沿所述环形腔体周向间隔分布，且所述第二出气孔的轴线与所述环形腔体的轴线形成一倾斜角，所述第二出气孔贯穿所述环形腔体的下壁从而形成从上开口至下开口的贯通孔，且所述上开口至所述环形腔体的轴线的距离大于所述下开口至所述环形腔体的轴线的距离。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，多个所述第一出气孔在所述环形腔体的下壁的外侧分布，多个所述第二出气孔在所述述环形腔体的下壁的内侧分布。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，多个所述第一出气孔分布在同一个圆上。
4.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，多个所述第二出气孔分布在同一个圆上。
5.如权利要求1至4任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一出气孔和所述第二出气孔沿所述环形腔体的轴线方向的深度均大于等于40mm。
6.如权利要求1至4任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述气路部件的材质包括：石英、氧化铝、氧化锆、氧化钇中的一种或任意两种以上的组合。
7.如权利要求1至4任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述倾斜角的范围为：30°～60°。
8.如权利要求1至4任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括：聚焦环和接收传送部件，所述聚焦环环绕所述下电极的外周设置，所述接收传送部件位于所述下电极的中心区域上方。
9.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，多个所述第一出气孔与多个所述第二出气孔分布在同一个圆上。
10.如权利要求1至4任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括：至少一个进气口。
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