TW201901731A - 一種承載基座及預清洗裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了承載基座及預清洗裝置。該承載基座用於承載待加工工件，該承載基座上形成有第一凹部，該待加工工件能夠容納於該第一凹部中；該第一凹部的底壁上開設有第二凹部，該第二凹部用於降低該待加工工件中心區域的蝕刻速率。本發明提供的承載基座及預清洗裝置不僅可減弱待加工工件的邊緣電場，而且可減弱中心區域的電壓，從而可以有效提高待加工工件的蝕刻均勻性，獲得更佳的製程結果。

Description

一種承載基座及預清洗裝置
本發明涉及電漿裝置領域，更具體地，涉及一種承載基座及預清洗裝置。
電漿裝置廣泛應用於半導體、太陽能電池、平板顯示等製造領域中。常見的電漿裝置包括電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma，CCP)、電感耦合電漿(Inductively Coupled Plasma，ICP)以及電子迴旋共振電漿(Electron Cyclotron Resonance，ECR)等類型的電漿處理裝置。這些電漿裝置通常可在電漿蝕刻、物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)以及增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)等加工製程中使用。
物理氣相沉積製程是半導體工業中最廣為使用的一類薄膜製備技術，在進行物理氣相沉積前，一般需要去氣製程（Degas）和預清洗製程（Preclean）。去氣製程是在去氣腔，將晶片加熱至一定溫度，以去除晶片上吸附的水蒸氣及其它易揮發雜質。預清洗製程則是通過射頻功率的作用，將低氣壓的反應氣體(常見氣體如，氬氣)激發為電漿，電漿中含有大量的電子、離子和激發態的原子等活性基團，其中的離子在射頻電場中獲得足夠的能量，對晶片表面進行轟擊，從而將表面以及溝槽底部的殘留物和金屬氧化物清除。
由於通常承載晶片的晶片台為簡單的平面圓盤結構，在預清洗製程中，一方面，由於晶片台的尺寸與晶片相近，且晶片台的邊緣電場較強，會使得晶片的邊緣蝕刻速率偏快；另一方面，由於電漿密度的分佈往往在徑向不均勻，且通常為晶片台中心區域的電漿密度較高，從而導致對晶片中心區域的蝕刻速率偏快。綜上兩方面的原因，最終導致對晶片整體的蝕刻均勻性較差，進而影響製程效果。
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種承載基座及預清洗裝置，該承載基座及預清洗裝置不僅可減弱待加工工件的邊緣電場，從而降低對待加工工件邊緣的蝕刻速率，而且可減弱中心區域的電壓，有效降低中心區域攻擊待加工工件的離子能量，從而降低對待加工工件中心區域的蝕刻速率，進而有效提高待加工工件的蝕刻均勻性，獲得更佳的製程結果。
為實現本發明的目的而提供一種承載基座，用於承載待加工工件，該承載基座上形成有第一凹部，該待加工工件能夠容納於該第一凹部中；該第一凹部的底壁上開設有第二凹部，該第二凹部用於降低該待加工工件中心區域的蝕刻速率。
其中，該第一凹部、該第二凹部與該承載基座同心設置。
其中，該第一凹部開設於該承載基座的承載面上。
其中，該第一凹部的直徑大於該待加工工件的直徑，且二者直徑的差值範圍為1mm至6mm，該第一凹部的深度的取值範圍為0.3mm至1.5mm。
其中，該第二凹部的開口的面積為該待加工工件的表面積的40%至95%，該第二凹部的深度的取值範圍為0.1mm至0.5mm。
其中，該承載基座上設有用於給待加工工件的支撐針提供移動通道的通孔，該通孔與該待加工工件的邊緣的徑向距離不小於10mm。
其中，該承載基座上的未設置有該第一凹部的表面設有陶瓷層。
其中，該第一凹部和第二凹部的表面均設有陽極氧化膜。
其中，該承載基座的邊緣區域設有介電質環，該介電質環的內周壁形成該第一凹部的側壁，該承載基座的承載面形成該第一凹部的底壁。
其中，該介電質環的內徑大於該待加工工件的直徑，且二者直徑的差值範圍為2mm至4mm，該介電質環的厚度取值範圍為3mm至5mm。
其中，該承載基座還包括定位件，該定位件與該承載基座的徑向配合，用於使該介電質環定位在該承載基座上。
其中，該定位件與該介電質環二者一體成型。
作為另一個方面，本發明還提供一種預清洗裝置，其包括腔體和本發明前述任一方案所提供的承載基座，該承載基座設置於該腔體中。
本發明具有以下有益效果： 本發明的承載基座設有第一凹部以及設置於第一凹部底壁的第二凹部，該第一凹部可減弱待加工工件的邊緣電場，降低待加工工件邊緣的蝕刻速率；該第二凹部的設置可減弱第二凹部所在中心區域內的電壓，有效降低攻擊待加工工件的中心區域的離子能量，從而降低待加工工件的中心區域的蝕刻速率，通過二者的作用，可有效提高待加工工件的蝕刻均勻性，獲得更佳的製程結果。
本發明的預清洗裝置，其通過採用上述承載基座，不僅可減弱待加工工件的邊緣電場，從而降低對待加工工件邊緣的蝕刻速率，而且可減弱第二凹部所在中心區域內的電壓，可有效降低攻擊待加工工件的中心區域的離子能量，從而降低對待加工工件的中心區域的蝕刻速率，進而有效提高待加工工件的蝕刻均勻性，獲得更佳的製程結果。
現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對佈置、數位運算式和數值不限制本發明的範圍。
以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。
對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和裝置可能不作詳細討論，但在適當情況下，該技術、方法和裝置應當被視為說明書的一部分。
在這裡示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。
為了解決預清洗時晶片的蝕刻均勻性較差的問題，本發明提供了一種承載基座。
該承載基座用於承載待加工工件。該待加工工件通常為晶片。承載基座上形成有第一凹部，用於容納待加工工件。待加工工件可限制在第一凹部內，從而避免待加工工件在承載基座上出現較大的移位，影響到待加工工件的傳輸。此外，第一凹部可減弱待加工工件的邊緣電場，以避免待加工工件邊緣的蝕刻速率過快。
第一凹部的底壁上設有第二凹部。第二凹部用於降低待加工工件中心區域的蝕刻速率。
通常情況下，電漿3在中心區域的密度較高，導致與其對應的待加工工件2的中心區域的蝕刻速率較快。通過設置第二凹部12可降低電漿3轟擊待加工工件2的中心區域的離子能量，以此降低待加工工件2的中心區域的蝕刻速率，如第4圖所示。
具體原理如下：電漿3與承載基座1之間存在著直流偏壓。由於第二凹部12的存在，相當於待加工工件2與承載基座1之間存在電容C1，該電容C1的厚度為d；電漿3與待加工工件2之間存在鞘電容C2，該鞘電容C2的厚度為Sm ，且電容C1與鞘電容C2串聯。根據電漿鞘層理論可知，鞘電容C2在中心區域的分壓為，電容C1在中心區域的分壓為，其中，k為與電漿密度有關的係數。由於，這樣，入射到第二凹部12上方的待加工工件2的離子能量相比於入射到第二凹部12以外的待加工工件2的離子能量降低了，且，從而使得第二凹部12上方的待加工工件2的蝕刻速率變慢。
可選地，第一凹部11、第二凹部12與承載基座1同心設置。第一凹部11、第二凹部12和承載基座1三者同心設置，有利於進一步地提高待加工工件2的蝕刻均勻性。
具體實施時，可選地，承載基座1的承載面的直徑大於第一凹部11的直徑，且二者的直徑差值範圍為10mm-30mm。這樣，既能夠保證在承載基座1的承載面上方便且牢固地形成第一凹部11；又不會使承載基座1的面積過大，從而可以節約製造、使用及存放的成本。
如第1圖所示，該第一凹部11可直接在承載基座1上的承載面上形成，例如，將第一凹部11開設於承載基座1的承載面上。該處承載基座1的承載面是指承載基座1用於承載待加工工件2的表面。
進一步地，第一凹部11的直徑大於待加工工件2的直徑，且二者直徑的差值範圍為1mm-6mm。第一凹部11的深度的取值範圍為0.3mm-1.5mm。上述第一凹部11的尺寸的限定，既便於待加工工件2的取放，又能更好地將待加工工件2限制在第一凹部11內，並且還有利於進一步地提高待加工工件2的蝕刻均勻性。
以承載直徑為200mm的晶片為例，具體實施時，第一凹部11的直徑可為204mm，第一凹部11的深度可為0.5mm。
可選地，第二凹部12的開口的面積為待加工工件2的表面積的40%-95%。進一步地，第二凹部12的開口的面積為待加工工件2的表面積的75%-95%，從而能夠更有效地降低待加工工件2的中心區域的蝕刻速率。第二凹部12的深度的取值範圍為0.1mm-0.5mm。上述第二凹部12的尺寸的限定有利於更有效地降低待加工工件2的中心區域的蝕刻速率，並且有利於進一步地提高待加工工件2的蝕刻均勻性。
以承載直徑為200mm的晶片為例，具體實施時，第二凹部12的直徑可為180mm，第二凹部12的深度可為0.2mm。
可選地，如第2圖所示，承載基座1上設有用於給待加工工件2的支撐針提供移動通道的通孔13，支撐針可在通孔13內上下移動，以帶動待加工工件2上升或下降。通孔13與待加工工件2的邊緣的徑向距離不小於10mm，這樣，既可以避免電漿進入通孔13內，引起蝕刻速率異常；又能夠保證在升針和降針的過程中對待加工工件2進行穩固的支撐。
可選地，承載基座1上未設置有第一凹部11的表面設有陶瓷層。陶瓷層可起到保護承載基座1以及避免污染待加工工件2的作用。陶瓷層的厚度可根據實際需求設置，例如，在承載基座1的承載面上噴塗0.2mm的陶瓷層。
可選地，第一凹部11和第二凹部12的表面上均設有陽極氧化膜。也即是，至少在第一凹部11的側壁以及第二凹部12的側壁和底壁上設有陽極氧化膜。
陽極氧化膜可通過對第一凹部11和第二凹部12進行陽極氧化處理形成。陽極氧化膜緻密不導電，耐磨性能好，可有效地保護第一凹部11和第二凹部12，以及避免因第一凹部11和第二凹部12磨損而污染待加工工件2。
可選地，第一凹部11可由例如為介電質環的構造件和承載基座的承載面共同形成。如第3圖所述，承載基座1的邊緣區域設有介電質環14。介電質環14的內周壁與承載基座1的承載面形成第一凹部11，即，介電質環14的內周壁形成第一凹部11的側壁，承載基座1的承載面形成第一凹部11的底面。並且，在承載基座1的承載面上，也即是在第一凹部11的底壁上設有第二凹部12。介電質環14可選地可為石英環。
可選地，介電質環14的內徑大於待加工工件2的直徑，且二者直徑的差值範圍為2mm-4mm。介電質環14的厚度H的取值範圍為3mm-5mm。介電質環14的厚度高於待加工工件的厚度，有利於改善第一凹部11的邊緣電場，從而提高待加工工件2的蝕刻均勻性。
可選地，承載基座1還包括定位件15。定位件15與承載基座1的徑向配合，用於使介電質環14定位在承載基座1上。上述定位件15可例如為銷或螺栓等零件，通過銷或螺栓將介電質環14定位在承載基座1上。或者，定位件15為可與承載基座1的邊緣卡合的結構，通過定位件15與承載基座1的邊緣的卡合將介電質環14定位在承載基座1上。又或者，定位件15可為介電質環14的表面上的凸起，承載基座1上設有與該凸起相配合的凹槽，通過凸起和凹槽的配合將介電質環14定位在承載基座1上。
進一步地，定位件15與介電質環14二者一體成型。定位件15和介電質環14一體成型有利於提高介電質環14和定位件15的強度，以及便於承載基座1的裝配和維修。
本發明進一步地提供了一種預清洗裝置。該預清洗裝置包括腔體和本發明前述實施例提供的承載基座1，且承載基座1設置於腔體中。該預清洗裝置可用於待加工工件2的預清洗。
本發明提供的預清洗裝置採用了本發明前述實施例提供的承載基座1，借助於承載基座1的第一凹部11，可減弱待加工工件2的邊緣電場，降低待加工工件1邊緣的蝕刻速率，從而能夠有效提高待加工工件2的蝕刻均勻性。並且，通過設置第二凹部12，可減弱第二凹部12所在區域內的電壓，從而有效降低攻擊待加工工件的中心區域的離子能量，進而降低待加工工件2的中心區域的蝕刻速率，因而能夠有效提高待加工工件2的蝕刻均勻性。
雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的範圍由所附權利要求來限定。
1‧‧‧承載基座
2‧‧‧待加工工件
3‧‧‧電漿
11‧‧‧第一凹部
12‧‧‧第二凹部
13‧‧‧通孔
14‧‧‧介電質環
15‧‧‧定位件
被結合在說明書中並構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，並且連同其說明一起用於解釋本發明的原理。 第1圖為本發明一實施例中承載基座的俯視圖。 第2圖為第1圖該承載基座沿A-A向的剖示圖。 第3圖為本發明另一實施例中承載基座的剖示圖。 第4圖為本發明承載基座的技術效果實現的原理示意圖。

Claims (13)

  1. 一種承載基座，用於承載一待加工工件，其特徵在於，該承載基座上形成有一第一凹部，該待加工工件能夠容納於該第一凹部中； 該第一凹部的底壁上開設有一第二凹部，該第二凹部用於降低該待加工工件中心區域的蝕刻速率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該第一凹部、該第二凹部與該承載基座同心設置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該第一凹部開設於該承載基座的承載面上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之承載基座，其特徵在於，該第一凹部的直徑大於該待加工工件的直徑，且二者直徑的差值範圍為1mm至6mm，該第一凹部的深度的取值範圍為0.3mm至1.5mm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該第二凹部的開口的面積為該待加工工件的表面積的40%至95%，該第二凹部的深度的取值範圍為0.1mm至0.5mm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該承載基座上設有用於給該待加工工件的支撐針提供移動通道的一通孔，該通孔與該待加工工件的邊緣的徑向距離不小於10mm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該承載基座上的未設置有該第一凹部的表面設有一陶瓷層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該第一凹部和該第二凹部的表面均設有一陽極氧化膜。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之承載基座，其特徵在於，該承載基座的邊緣區域設有一介電質環，該介電質環的內周壁形成該第一凹部的側壁，該承載基座的承載面形成該第一凹部的底壁。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之承載基座，其特徵在於，該介電質環的內徑大於該待加工工件的直徑，且二者直徑的差值範圍為2mm至4mm，該介電質環的厚度取值範圍為3mm至5mm。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之承載基座，其特徵在於，該承載基座還包括一定位件，該定位件與該承載基座的徑向配合，用於使該介電質環定位在該承載基座上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之承載基座，其特徵在於，該定位件與該介電質環二者一體成型。
  13. 一種預清洗裝置，其特徵在於，包括一腔體和申請專利範圍第1項至第12項任一項中所述之承載基座，該承載基座設置於該腔體中。
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