TW202228204A - 等離子體處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種等離子體處理裝置，該裝置包含：真空反應腔，其由反應腔腔體和腔體端蓋包圍而成；可移動上電極元件，設置在真空反應腔內；下電極元件，與可移動上電極元件相對設置，所述下電極元件與所述反應腔腔體底部可拆卸連接；複數個自對準裝置，所述自對準裝置包含自對準上結構和自對準下結構，其分別與所述可移動上電極元件和所述下電極元件連接，所述自對準上結構和所述自對準下結構對齊拼合時所述可移動上電極元件和所述下電極元件中心對齊。其優點是：該裝置通過自對準上結構和自對準下結構協同配合，實現了可移動上電極元件和下電極元件的同心度調節，所述自對準裝置結構簡單，操作方便，減輕了工作人員的調試壓力。

Description

等離子體處理裝置
本發明涉及半導體設備的領域，具體涉及一種等離子體處理裝置。
目前通常採用等離子蝕刻、物理氣相沉積、化學氣相沉積等製程對半導體製程件或基材進行微加工，例如製造柔性顯示幕、平板顯示器、發光二極體、太陽能電池等。微加工製造的不同步驟可以包含等離子體輔助製程，如晶圓邊緣蝕刻製程，這種製程一般在真空反應腔內進行。特別是用於晶圓邊緣進行蝕刻（Bevel etch），需要保證晶圓正面半導體元件加工區域（Semiconductor device forming region）不能被等離子破壞，只有晶圓極邊緣、側面和底面邊緣需要進行清潔，以移除晶圓加工過程中在晶圓邊緣生成的薄膜，如果不移除這些薄膜會對後續製程生產過程造成不利影響。
為了保證晶圓蝕刻的均勻性及蝕刻效果，需保證晶圓水平放置，以保證製程蝕刻的均勻性，另外也要保證上電極元件（Upper electrode assambly）和下電極元件的同心度，使兩者之間的蝕刻區域重合，以保證晶圓蝕刻效果。在下電極元件和上電極元件同心且平行放置時，才能保證下電極元件上設置的晶圓與上電極元件之間的距離足夠小不會在射頻電場激勵下產生等離子體，晶圓邊緣區域由於存在較大的空間，所以能夠在晶圓邊緣區域產生等離子體，只對晶圓邊緣區域進行蝕刻。
在傳送晶圓進出真空反應腔時，上電極元件抬起；對晶圓進行處理時，上電極元件下降並與晶圓之間留下微小的間距。因此，上電極元件在下降到晶圓附近時，需要與晶圓、下電極元件保持極高的同心度，使得晶圓邊緣暴露在等離子體中的部分在圓周方向對稱，才能得到均勻的蝕刻，以保證斜邊蝕刻（Bevel etch）的效果。
在等離子體處理裝置中上電極元件通常與真空反應腔的腔體端蓋（Chamber lid）連接，日常運維工作時，需要經常打開腔體端蓋對腔內結構進行調整，腔體端蓋每次翻轉開關後都需要重新對其進行對中調整以及與上電極元件的聯動，以使上電極元件與晶圓保持較高的同心度，但其花費時間較久可能會影響等離子體處理裝置的工作時長。另外，腔體端蓋多次翻轉開關後與之連接的上電極元件可能會發生偏移（Position drift），即使腔體端蓋完成對中調整後，晶圓邊緣蝕刻區域也會出現偏差，影響蝕刻效果。
本發明的目的在於提供一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置通過自對準裝置的自對準上結構和自對準下結構協同配合，實現了可移動上電極元件和下電極元件的同心度調節，所述自對準裝置結構簡單，操作方便，減輕了工作人員的調試壓力。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現： 一種等離子體處理裝置，該裝置包含： 真空反應腔，其由反應腔腔體和腔體端蓋包圍而成； 可移動上電極元件，設置在所述真空反應腔內； 下電極元件，與所述可移動上電極元件相對設置，所述下電極元件與所述反應腔腔體的底部可拆卸連接； 複數個自對準裝置，所述自對準裝置包含自對準上結構和自對準下結構，其分別與所述可移動上電極元件和所述下電極元件連接，所述自對準上結構和所述自對準下結構對齊拼合時所述可移動上電極元件和所述下電極元件中心對齊。
較佳的，所述自對準上結構為對準孔，其為一凹槽結構，所述對準孔與所述可移動上電極元件連接； 所述自對準下結構為導向機構，其與所述下電極元件連接，所述導向機構包括一導向銷，所述導向銷進入所述對準孔時推動所述下電極元件和所述可移動上電極元件中心對齊。
較佳的，所述自對準下結構為對準孔，其為一凹槽結構，所述對準孔與所述下電極元件連接； 所述自對準上結構為導向機構，其與所述可移動上電極元件連接，所述導向機構包括一導向銷，所述導向銷進入所述對準孔時推動所述下電極元件和所述可移動上電極元件中心對齊。
較佳的，所述導向機構包含一開設有通孔的容納空間，所述通孔與所述對準孔相對設置，所述導向銷至少部分地位於所述容納空間內。
較佳的，所述導向銷的頂部為斜面結構。
較佳的，所述自對準裝置還包含： 彈性體，設置於所述容納空間內，所述彈性體與所述導向銷的底部連接。
較佳的，還包含： 複數個升降裝置，分別與所述可移動上電極元件連接以使所述可移動上電極元件升降，所述升降裝置包含支撐結構和驅動裝置，所述支撐結構的一端與所述可移動上電極元件連接，其另一端與所述驅動裝置連接，所述驅動裝置用於驅動所述支撐結構以使所述可移動上電極元件升降。
較佳的，還包含： 複數個氣體通道，分別由所述真空反應腔的外部延伸經過所述真空反應腔的底部、所述支撐結構的內部、所述可移動上電極元件，所述氣體通道用於將製程氣體注入所述真空反應腔內。
較佳的，還包含： 複數個氣體通道，分別由所述真空反應腔的外部延伸經過所述真空反應腔的頂部、所述可移動上電極元件，所述氣體通道用於將製程氣體注入所述真空反應腔內。
較佳的，所述支撐結構包含： 導向桿，其與所述可移動上電極元件連接，所述氣體通道穿過所述導向桿內部以傳送製程氣體； 絲桿，其一端與所述驅動裝置連接，另一端與所述導向桿連接。
較佳的，所述絲桿通過水平調節元件與所述導向桿連接，所述水平調節元件包含： 十字結構，其上端與所述導向桿的底部螺紋連接，其下端與所述絲桿的頂部螺紋連接； 夾緊機構，其包含上夾緊裝置和下夾緊裝置，所述上夾緊裝置與所述導向桿的底部螺紋連接，所述下夾緊裝置與所述絲桿的頂部螺紋連接，所述上夾緊裝置和所述下夾緊裝置上下夾緊固定所述十字結構的左右兩端。
較佳的，還包含： 第一傳動裝置，其包圍各個所述支撐結構並與其螺紋連接； 所述反應腔腔體的底部與所述支撐結構的接觸部位開設有複數個凹槽結構，所述支撐結構周向對應開設有複數個延伸件，所述延伸件在所述凹槽內可上下發生位移且不可發生周向旋轉； 所述驅動裝置通過一第二傳動裝置與一個支撐結構螺紋連接，所述驅動裝置轉動借助所述支撐結構的反作用力帶動所述支撐結構發生上下位移，進而借助所述第一傳動裝置帶動其餘支撐結構同步發生位移。
較佳的，所述第一傳動裝置為皮帶結構； 和/或，所述第二傳動裝置為皮帶結構。
較佳的，還包含： 複數個導向軸承，分別設置於所述反應腔腔體的底部與各個所述支撐結構的接觸部位，以保證所述支撐結構升降的垂直性。
較佳的，還包含： 複數個密封裝置，分別套設在所述支撐結構位於所述真空反應腔的外部的部分，所述密封裝置一端與所述反應腔腔體的底部連接，另一端與所述支撐結構連接。
較佳的，所述氣體通道為邊緣進氣通道或中央進氣通道，所述邊緣進氣通道通過複數個邊緣噴淋口將製程氣體注入所述真空反應腔內晶圓邊緣區域的上方，所述中央進氣通道通過複數個中央噴淋口將製程氣體注入所述真空反應腔內晶圓中央區域的上方。
較佳的，所述下電極元件與所述反應腔腔體的底部通過螺釘元件連接； 和/或，所述下電極元件的底部與所述反應腔腔體之間還包含複數個密封結構，以保證所述真空反應腔的氣密性； 和/或，所述自對準裝置由金屬材料製成； 和/或，所述自對準上結構與所述可移動上電極元件或所述下電極元件通過螺釘元件連接； 和/或，所述自對準下結構與所述下電極元件或所述可移動上電極元件通過螺釘元件連接。
本發明與現有技術相比具有以下優點： 本發明的等離子體處理裝置中，該等離子體處理裝置通過自對準裝置的自對準上結構和自對準下結構協同配合，實現了可移動上電極元件和下電極元件的同心度調節，所述自對準裝置結構簡單，操作方便，大大縮短了可移動上電極元件和下電極元件同心度調節的時間，減少了機台佔用時間，簡化了調節流程，從而提高機台的使用效率，同時也減輕了工作人員的調試壓力。
進一步的，所述自對準裝置可拆卸，完成對中調節後可將其拆卸取出，有利於節省所述真空反應腔內的空間，以便所述真空反應腔內安裝更多的其他部件以保證蝕刻反應的蝕刻效果。
進一步的，該等離子體處理裝置中製程氣體借助支撐結構的內部和可移動上電極元件注入真空反應腔中，所述可移動上電極元件與腔體端蓋之間無連接，即使腔體端蓋頻繁開腔對可移動上電極元件和下電極元件的同心度也不會產生影響，避免了需要頻繁對其同心度進行調節。
進一步的，該裝置通過驅動裝置驅動第二傳動裝置轉動，進而帶動與第二傳動裝置接觸的一個支撐結構發生上下位移，再通過第一傳動裝置帶動其餘支撐結構同步垂向運動，多個部件協同配合，共同實現可移動上電極元件的升降，其結構簡單，操作方便。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本發明所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出具進步性改變前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。
需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精確的比率（例），僅用以方便、明晰地輔助說明本發明一實施例的目的。
實施例一
如圖1所示，為本發明的一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置包含：一真空反應腔100，其由金屬材料製成的反應腔腔體101和腔體端蓋102包圍而成，所述反應腔腔體101上設置一晶圓傳輸口103，該晶圓傳輸口103用於實現晶圓W在真空反應腔100內外之間傳輸。所述真空反應腔100內包含一下電極元件110，其設置於所述真空反應腔100內底部，所述下電極元件110設置有承載面，傳入所述真空反應腔100內的待處理晶圓W放置在所述承載面上。進一步的，所述下電極元件110與所述反應腔腔體101底部可拆卸（Detachable）連接，以便對所述下電極元件110進行調整。所述真空反應腔100內還包含與所述下電極元件110相對設置的可移動上電極元件120，所述可移動上電極元件120位於所述真空反應腔100頂部，至少一射頻電源（圖中未示出）通過匹配網路（Match network）施加到所述下電極元件110和可移動上電極元件120的至少之一，以將製程氣體（Process gas）解離為等離子體，使所述可移動上電極元件120和所述下電極元件110邊緣區域之間產生等離子體，所述等離子體用於對所述晶圓W的邊緣進行蝕刻。具體地，所述等離子體中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待處理晶圓W的表面發生多種物理和/或化學反應，使得待處理晶圓W邊緣的形貌發生改變，從而完成對待處理晶圓W邊緣的處理。
在本實施例中，所述等離子體處理裝置適用於晶圓W邊緣蝕刻領域。在晶圓W經等離子體蝕刻加工出設計圖案的過程中，晶圓W外邊緣區域及背面的外邊緣區域會堆積一些多餘膜層，如多晶矽層、氮化物層、金屬層等，而這些多餘膜層可能會對後續製程和設備造成污染，因此需要通過斜邊蝕刻即邊緣蝕刻製程將其去除。在邊緣蝕刻製程過程中，所述製程氣體通常包含含F、C l等的蝕刻氣體和O 2等清潔氣體以及其他的輔助蝕刻氣體，以便進行邊緣蝕刻製程。
如圖1所示，所述等離子體處理裝置還包含複數個自對準（Self alignment）裝置130，所述自對準裝置130包含自對準上結構131和自對準下結構132，其分別與所述可移動上電極元件120和所述下電極元件110連接，所述自對準上結構131和所述自對準下結構132對齊拼合時所述可移動上電極元件120和所述下電極元件110中心對齊。
在本實施例中，所述下電極元件110與所述反應腔腔體101底部通過螺釘元件111可拆卸連接。當需要對所述可移動上電極元件120和所述下電極元件110進行對中調節時，調節下電極元件110與反應腔腔體101不固定連接，調節所述可移動上電極元件120和下電極元件110使所述自對準上結構131和自對準下結構132對齊拼合，所述下電極元件110受力發生位移。當所述自對準上結構131和所述自對準下結構132對齊拼合後，所述可移動上電極元件120和下電極元件110中心軸線重合。
所述自對準上結構131為對準孔，其為一凹槽結構，所述自對準上結構131與所述可移動上電極元件120通過螺釘元件連接。所述自對準下結構132為導向機構，其與所述下電極元件110通過螺釘元件連接，所述導向機構包括一導向銷133，所述導向銷133進入所述對準孔時推動所述下電極元件110使其與所述可移動上電極元件120中心對齊。
較佳的，所述自對準上結構131可設置於所述可移動上電極元件120的底部或側邊周邊，所述自對準下結構132可設置於所述下電極元件110的上表面或側邊周邊，本發明對其具體位置不進行限制。在本實施例中，所述自對準上結構131與所述可移動上電極元件120的底部邊緣連接，所述自對準下結構132與所述下電極元件110的側邊周邊連接。當然，所述自對準裝置130的結構類型不僅限於上述結構，其為任意可實現對中調節功能的裝置。
進一步的，所述自對準下結構132包含一頂部開設有通孔的容納空間134，所述通孔與所述對準孔相對設置，所述導向銷133至少部分地位於所述容納空間134內，所述導向銷133由所述通孔伸出容納空間134。
所述自對準裝置130還包含彈性體135，所述彈性體135設置於所述容納空間134內，所述彈性體135與所述導向銷133底部連接。如圖2和圖3結合所示，當所述可移動上電極元件120與下電極元件110中心偏移過大時，所述導向銷133伸入所述自對準上結構131的對準孔中，所述可移動上電極元件120持續向下移動，所述導向銷133會受到徑向F1和垂向F2的作用力，所述自對準上結構131可能會導致導向銷133受力過大造成所述下電極元件110的損壞，所述彈性體135的設置為所述導向銷133提供了緩衝空間，保護下電極元件110免受損害。在本實施例中，所述彈性體135為彈簧，其與所述導向銷133底部連接。
較佳地，所述導向銷133頂部為斜面結構。當需要對所述可移動上電極元件120和下電極元件110對中調節時，所述導向銷133伸入所述自對準上結構131的凹槽結構中，導向銷133頂部的斜面結構使其更容易伸入所述凹槽結構中。當所述可移動上電極元件120與下電極元件110中心軸線距離較遠時，導向銷133也可伸入所述凹槽結構中，增加了調節範圍。較佳的，所述自對準裝置130由金屬材料製成，以便有足夠的剛度和強度，保證有足夠的作用力推動下電極元件110發生位移。
在本實施例中，所述等離子體處理裝置包含兩個自對準裝置130，兩個自對準裝置130圍繞所述可移動上電極元件120對稱設置，共同作用實現所述可移動上電極元件120和下電極元件110的對中調節。如圖2所示，所述可移動上電極元件120和下電極元件110中心軸線不重合。調節時，所述導向銷133插入對準孔中，所述可移動上電極元件120持續向下移動，所述導向銷133會受到徑向F1和垂向F2的作用力（請見圖3），帶動與之連接的下電極元件110在水平方向上發生位移，直至實現可移動上電極元件120和下電極元件110的中心軸線的重合（請見圖4）。
在本實施例中，所述自對準裝置130使用方便，易拆卸。如圖5所示，在等離子體處理裝置組裝過程中，當所述可移動上電極元件120和下電極元件110的對中調節完成後，可將各個自對準裝置130拆除，有利於節省所述真空反應腔100內的空間，以便所述真空反應腔100內安裝更多的其他部件以保證蝕刻反應的蝕刻效果。
所述等離子體處理裝置還包含複數個升降裝置，所述升降裝置分別與所述可移動上電極元件120連接以使所述可移動上電極元件120升降。所述升降裝置包含支撐結構140和驅動裝置150，所述支撐結構140的一端與所述可移動上電極元件120連接，其另一端與所述驅動裝置150連接，所述驅動裝置150用於驅動所述支撐結構140以使所述可移動上電極元件120升降。
較佳的，所述驅動裝置150為步進電機或直線電機，當然，所述驅動裝置150的類型與結構不僅限於上述兩種，其還可以為其他的類型或結構，只要其可實現對所述支撐結構140的驅動完成所述支撐結構140的升降即可。
進一步的，所述支撐結構140包含導向桿141和絲桿142。所述導向桿141與所述可移動上電極元件120連接，所述絲桿142一端與所述驅動裝置150連接，另一端與所述導向桿141連接。在本實施例中，所述導向桿141底部位於所述真空反應腔100外部，其頂部位於所述真空反應腔100內，所述絲桿142通過水平調節元件與所述導向桿141底部連接，所述水平調節元件可調節其所在的支撐結構140的長度以實現對所述可移動上電極元件120的水平調節。較佳的，所述導向桿141與所述絲桿142採用相同材質製備。
在安裝等離子體處理裝置時，根據真空反應腔100腔體加工製程可以保證下電極元件110相對大地水平，但是可移動上電極元件120可能會發生傾斜，使得可移動上電極元件120的中心相對下電極元件110中心切斜和不重合。在晶圓W邊緣蝕刻中，可移動上電極元件120和下電極元件110的蝕刻區域的重合至關重要，採用水平調節元件調節高位處或低位元處所述支撐結構140的長度，使得該處的可移動上電極元件120平面降低或升高，直至可移動上電極元件120保持水平，進一步促進兩者之間蝕刻區域的重合，有利於保證晶圓W蝕刻效果。另外，由於水平調節元件在所述真空反應腔100的外部，在等離子體處理裝置使用過程中，若需要對可移動上電極元件120進行調平處理，在外部控制水平調節元件即可實現，無需額外的開腔等繁瑣流程。
具體地，所述水平調節元件包含：十字結構143和夾緊機構。所述十字結構143上端與所述導向桿141底部內表面螺紋連接，其下端與所述絲桿142頂部的內表面螺紋連接。所述夾緊機構包含上夾緊裝置144和下夾緊裝置145，所述上夾緊裝置144與所述導向桿141底部的外表面螺紋連接，所述下夾緊裝置145與所述絲桿142頂部的外表面螺紋連接，所述上夾緊裝置144和所述下夾緊裝置145上下夾緊固定所述十字結構143的左右兩端。
當需要對所述可移動上電極元件120調平處理時，先調節夾緊機構的上夾緊裝置144和下夾緊裝置145，使十字結構143可移動。旋轉所述可移動上電極元件120低位元或高位元處的十字結構143，直至所述可移動上電極元件120保持水平。最後調節所述夾緊機構的上夾緊裝置144和下夾緊裝置145，使其夾緊固定所述十字結構143的左右兩端以完成所述可移動上電極元件120的調平。該水平調節元件結構簡單，使用方便，無需額外安裝大型的機械進行調平處理，較大的節省了安裝空間，對於等離子體處理裝置來說，較大程度上提高了真空反應腔100周圍和內部各部件安裝佈置的靈活性，不會影響其他部件的安放使用。
所述等離子體處理裝置還包含第一傳動裝置160，其包圍各個所述支撐結構140並與其螺紋連接。所述反應腔腔體101底部與所述支撐結構140的導向桿141接觸部位開設有複數個凹槽結構，所述導向桿141周向對應設置有複數個延伸件146，所述延伸件146在所述凹槽結構內可上下發生位移且不可發生周向旋轉。
進一步的，所述驅動裝置150通過一第二傳動裝置170與一個支撐結構140螺紋連接，所述驅動裝置150轉動借助所述支撐結構140的反作用力帶動所述支撐結構140發生上下位移，進而借助所述第一傳動裝置160帶動其餘支撐結構140同步發生位移。所述驅動裝置150通過對一個支撐結構140的驅動實現對所有支撐結構140的上下驅動，進而實現所述可移動上電極元件120的上下位移，整體裝置結構簡單，使用方便。較佳的，所述第一傳動裝置160為皮帶結構，所述第二傳動裝置170也為皮帶結構，所述第二傳動裝置170的長度範圍小於所述第二傳動裝置170的長度範圍。
所述等離子體處理裝置還包含複數個導向軸承104。所述導向軸承104分別設置於所述反應腔腔體101底部與各個所述支撐結構140的接觸部位，以保證所述支撐結構140升降的垂直性。
所述等離子體處理裝置還包含複數個密封裝置105，所述密封裝置105分別套設在所述支撐結構140位於所述真空反應腔100外部的部分，所述密封裝置105一端與所述反應腔腔體101底部連接，另一端與所述支撐結構140連接，即使所述支撐結構140多次升降，也不會影響所述真空反應腔100內的氣體環境。
進一步的，所述下電極元件110底部與所述反應腔腔體101之間還包含複數個密封結構112，以保證所述真空反應腔100的氣密性。在本實施例中，所述密封結構112為O型密封圈，其設置於所述下電極元件110的底部與所述反應腔腔體101之間，以防兩者之間存在縫隙破壞真空反應腔100內的氣體環境。
另外，所述等離子體處理裝置還包含複數個氣體通道180。各個所述氣體通道180分別由所述真空反應腔100外部延伸經過所述真空反應腔100底部、所述支撐結構140內部、所述可移動上電極元件120，所述氣體通道180用於將製程氣體注入所述真空反應腔100內。在本實施例中，所述可移動上電極元件120與腔體端蓋102無連接，腔體端蓋102多次開關也不會影響可移動上電極元件120的位置，在裝置使用過程中更容易保持所述可移動上電極元件120和晶圓W、下電極元件110之間的同心度，保證了斜邊蝕刻的製程效果，也減少了工作人員精力與時間的損耗，有利於晶圓W蝕刻製程的開展。
進一步的，所述氣體通道180內表面設有耐等離子體腐蝕性的鍍層，以保護所述氣體通道180的內表面，避免其發生顆粒脫落進而污染所述真空反應腔100的腔體環境。較佳的，所述耐等離子體腐蝕的鍍層材料為特氟龍鍍層或氧化釔膜層或陽極氧化鋁層。
在本實施例中，所述等離子體處理裝置包含三個支撐結構140和三個氣體通道180，各個所述支撐結構140沿所述可移動上電極元件120周向均勻分佈。各個所述氣體通道180分別從真空反應腔100外進入各個所述支撐結構140的導向桿141內部以向真空反應腔100內注入若干種製程氣體。
進一步的，在本實施例中，所述可移動上電極元件120內的氣體通道180為邊緣進氣通道181或中央進氣通道182。所述邊緣進氣通道181在所述可移動上電極元件120內採用多路徑分佈結構，其包含設置在可移動上電極元件120底部的多個邊緣噴淋口（Edge gas nozzles），各個所述邊緣噴淋口沿晶圓W邊緣區域均勻分佈（類似於花灑頭結構），以便將第一氣體均勻注入所述晶圓W邊緣區域的上方，有利於保證晶圓W邊緣蝕刻的效果。所述中央進氣通道182包含複數個中央噴淋口（Center gas nozzle），所述中央噴淋口位於晶圓W中央區域的上方，以便將第二氣體注入所述晶圓W中央區域的上方。通常情況下，在邊緣蝕刻製程中，所述邊緣進氣通道181通入的第一氣體包含含F、C l等的蝕刻氣體（Etch gas）和O 2等清潔氣體以及其他的輔助蝕刻氣體，以便進行邊緣蝕刻製程。所述中央進氣通道182通入的第二氣體包含緩衝氣體（Purge gas）或清潔氣體（Clean gas），所述緩衝氣體用於在晶圓W邊緣處理時保持晶圓W上方的高氣壓，以使晶圓W中央區域免受等離子體環境的蝕刻，所述清潔氣體用於在所述真空反應腔100內無晶圓W時的真空反應腔100的清潔。
在斜邊蝕刻製程中，第一氣體（如Ar、CF 4、O 2等）經邊緣進氣通道181進入所述真空反應腔100內的晶圓W邊緣區域的上方，在射頻的激勵作用下形成等離子體。這些等離子體經過所述可移動上電極元件120和下電極元件110之間的電場作用（電容耦合）後與晶圓W邊緣聚集的多餘膜層發生化學反應，從而去除在其他製程過程中產生的多餘膜層。與此同時，第二氣體經中央進氣通道182進入所述真空反應腔100內的晶圓W中央區域的上方，可調節第二氣體的流速或壓強以保護晶圓W中央區域不受等離子體環境的影響。
當然，所述氣體通道180的結構類型與位置關係不僅限於上述描述，其為任意可實現製程氣體注入的裝置結構。在其他實施例中，各個氣體通道180分別由所述真空反應腔100外部延伸經過所述真空反應腔100頂部即腔體端蓋102、所述可移動上電極元件120，所述氣體通道180用於將製程氣體注入所述真空反應腔100內，其製程氣體的注入過程不需要經過支撐結構140內部，可獨立進行。
另外，採用本實施例中的等離子體處理裝置進行安裝調試時，可採用下述方法對所述可移動上電極元件120和下電極元件110進行對中處理：
調節下電極元件110與反應腔腔體101不固定連接；調節可移動上電極元件120向下移動使自對準上結構131和自對準下結構132對齊拼合，所述下電極元件110受力發生位移；所述自對準上結構131和所述自對準下結構132對齊拼合，所述可移動上電極元件120和所述下電極元件110同心。
該方法還包含：完成對中即同心度調節後，拆卸所述自對準上結構131和所述自對準下結構132，以避免佔用所述真空反應腔100內的空間。
另外，若可移動上電極元件120發生傾斜，在同心調節之前，可先對所述可移動上電極元件120調平處理，其具體包含：調節夾緊機構的上夾緊裝置144和下夾緊裝置145，使十字結構143可移動；旋轉所述可移動上電極元件120低位元或高位元處的十字結構143，直至所述可移動上電極元件120保持水平；調節所述夾緊機構的上夾緊裝置144和下夾緊裝置145，使其夾緊固定所述十字結構143的左右兩端。
在使用過程中，可利用驅動裝置150、第一傳動裝置160和第二傳動裝置170實現支撐結構140的上下移動，具體為：驅動驅動裝置150轉動，通過第二傳動裝置170帶動與之接觸的支撐結構140上下移動；通過第一傳動裝置160帶動其餘支撐結構140同步轉動。
實施例二
請參照圖6，基於實施例一中的等離子體處理裝置的結構特性，本實施例對自對準裝置230的結構做出了一些改變，主要針對自對準上結構231和自對準下結構232做出改變。
在本實施例中，所述自對準下結構232為對準孔，其為一凹槽結構，所述對準孔與所述下電極元件210通過螺釘元件連接。所述自對準上結構231為導向機構，其與所述可移動上電極元件220通過螺釘元件連接，所述導向機構包括導向銷233、彈性體235和底部開設有通孔的容納空間234，所述通孔與所述對準孔相對設置，所述彈性體235設置於所述容納空間234內並與所述導向銷233頂部連接，所述導向銷233至少部分地位於所述容納空間234內，其由所述通孔伸出所述容納空間234，所述導向銷233進入所述對準孔時推動所述下電極元件210和所述可移動上電極元件220中心對齊。
在本實施例中，導向銷233位於對準孔上方，能夠更容易伸入所述自對準下結構232的對準孔中以便進行可移動上電極元件220和下電極元件210的對中調節。本實施例的其他結構部分以及各元件作用方式都與實施例一中的相同，在此不再加以贅述。
綜上所述，本發明的一種等離子體處理裝置中，該等離子體處理裝置中通過自對準裝置130的自對準上結構131和自對準下結構132，實現了可移動上電極元件120和下電極元件110的同心度調節，所述自對準裝置130結構簡單，操作方便，對中調節完成後可將其拆卸，節省了真空反應腔100內的空間，使所述真空反應腔100內可靈活放置排放其他部件，提高了其空間使用效率。
進一步的，該等離子體處理裝置中製程氣體借助支撐結構140的內部和可移動上電極元件120注入真空反應腔100中，所述可移動上電極元件120與腔體端蓋102之間無連接，即使腔體端蓋102頻繁開腔對可移動上電極元件120和下電極元件110的同心度也不會產生影響，避免了需要頻繁對其同心度進行調節。
進一步的，該裝置通過驅動裝置150驅動第二傳動裝置170轉動，進而帶動與第二傳動裝置170接觸的一個支撐結構140發生上下位移，再通過第一傳動裝置160帶動其餘支撐結構140同步垂向運動，多個部件協同配合，共同實現可移動上電極元件120的升降，其結構簡單，操作方便。
儘管本發明的內容已經通過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
100:真空反應腔 101:反應腔腔體 102:腔體端蓋 103:晶圓傳輸口 104:導向軸承 105:密封裝置 110, 210:下電極元件 111:螺釘元件 112:密封結構 120, 220:可移動上電極元件 130, 230:自對準裝置 131, 231:自對準上結構 132, 232:自對準下結構 133, 233:導向銷 134, 234:容納空間 135, 235:彈性體 140:支撐結構 141:導向桿 142:絲桿 143:十字結構 144:上夾緊裝置 145:下夾緊裝置 146:延伸件 150:驅動裝置 160:第一傳動裝置 170:第二傳動裝置 180:氣體通道 181:邊緣進氣通道 182:中央進氣通道 W:晶圓
為了更清楚地說明本發明技術方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一個實施例，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者來講，在不付出具進步性改變的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖： 圖1為本發明的一種等離子體處理裝置示意圖； 圖2為本發明的等離子體處理裝置對中調節前的示意圖； 圖3為圖2中A區域調節時的放大示意圖； 圖4為圖2中A區域調節後的放大示意圖； 圖5為等離子體處理裝置對中調節後示意圖；以及 圖6為另一實施例中的等離子體處理裝置示意圖。
100:真空反應腔
101:反應腔腔體
102:腔體端蓋
103:晶圓傳輸口
104:導向軸承
105:密封裝置
110:下電極元件
111:螺釘元件
112:密封結構
120:可移動上電極元件
130:自對準裝置
131:自對準上結構
132:自對準下結構
133:導向銷
134:容納空間
135:彈性體
140:支撐結構
141:導向桿
142:絲桿
143:十字結構
144:上夾緊裝置
145:下夾緊裝置
146:延伸件
150:驅動裝置
160:第一傳動裝置
170:第二傳動裝置
180:氣體通道
181:邊緣進氣通道
182:中央進氣通道
W:晶圓

Claims (17)

  1. 一種等離子體處理裝置，其中，該等離子體處理裝置包含： 一真空反應腔，其由一反應腔腔體和一腔體端蓋包圍而成； 一可移動上電極元件，設置在該真空反應腔內； 一下電極元件，與該可移動上電極元件相對設置，該下電極元件與該反應腔腔體底部可拆卸連接；以及 複數個自對準裝置，該自對準裝置包含一自對準上結構和一自對準下結構，其分別與該可移動上電極元件和該下電極元件連接，該自對準上結構和該自對準下結構對齊拼合時該可移動上電極元件和該下電極元件中心對齊。
  2. 如請求項1所述的等離子體處理裝置，其中， 該自對準上結構為一對準孔，其為一凹槽結構，該對準孔與該可移動上電極元件連接； 該自對準下結構為一導向機構，其與該下電極元件連接，該導向機構包括一導向銷，該導向銷進入該對準孔時推動該下電極元件和該可移動上電極元件中心對齊。
  3. 如請求項1所述的等離子體處理裝置，其中， 該自對準下結構為一對準孔，其為一凹槽結構，該對準孔與該下電極元件連接； 該自對準上結構為一導向機構，其與該可移動上電極元件連接，該導向機構包括一導向銷，該導向銷進入該對準孔時推動該下電極元件和該可移動上電極元件中心對齊。
  4. 如請求項2或3所述的等離子體處理裝置，其中， 該導向機構包含一開設有一通孔的容納空間，該通孔與該對準孔相對設置，該導向銷至少部分地位於該容納空間內。
  5. 如請求項2或3所述的等離子體處理裝置，其中， 該導向銷的頂部為斜面結構。
  6. 如請求項4所述的等離子體處理裝置，其中，該自對準裝置還包含： 一彈性體，設置於該容納空間內，該彈性體與該導向銷的底部連接。
  7. 如請求項1所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 複數個升降裝置，分別與該可移動上電極元件連接以使該可移動上電極元件升降，該升降裝置包含一支撐結構和一驅動裝置，該支撐結構的一端與該可移動上電極元件連接，該支撐結構的另一端與該驅動裝置連接，該驅動裝置用於驅動該支撐結構以使該可移動上電極元件升降。
  8. 如請求項7所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 複數個氣體通道，分別由該真空反應腔的外部延伸經過該真空反應腔的底部、該支撐結構的內部、該可移動上電極元件，該氣體通道用於將製程氣體注入該真空反應腔內。
  9. 如請求項1所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 複數個氣體通道，分別由該真空反應腔的外部延伸經過該真空反應腔的頂部、該可移動上電極元件，該氣體通道用於將製程氣體注入該真空反應腔內。
  10. 如請求項8所述的等離子體處理裝置，其中，該支撐結構包含： 一導向桿，其與該可移動上電極元件連接，該氣體通道穿過該導向桿的內部以傳送製程氣體； 一絲桿，其一端與該驅動裝置連接，另一端與該導向桿連接。
  11. 如請求項10所述的等離子體處理裝置，其中，該絲桿通過一水平調節元件與該導向桿連接，該水平調節元件包含： 一十字結構，其上端與該導向桿的底部螺紋連接，其下端與該絲桿的頂部螺紋連接；以及 一夾緊機構，其包含一上夾緊裝置和一下夾緊裝置，該上夾緊裝置與該導向桿的底部螺紋連接，該下夾緊裝置與該絲桿的頂部螺紋連接，該上夾緊裝置和該下夾緊裝置上下夾緊固定該十字結構的左右兩端。
  12. 如請求項7或8所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 一第一傳動裝置，其包圍各個該支撐結構並與其螺紋連接； 該反應腔腔體的底部與該述支撐結構的接觸部位開設有複數個凹槽結構，該支撐結構周向對應開設有複數個延伸件，該延伸件在該凹槽內可上下發生位移且不可發生周向旋轉； 該驅動裝置通過一第二傳動裝置與一個該支撐結構螺紋連接，該驅動裝置轉動借助該支撐結構的反作用力帶動該支撐結構發生上下位移，進而借助該第一傳動裝置帶動其餘該支撐結構同步發生位移。
  13. 如請求項12所述的等離子體處理裝置，其中， 該第一傳動裝置為皮帶結構； 和/或，該第二傳動裝置為皮帶結構。
  14. 如請求項7或8所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 複數個導向軸承，分別設置於該反應腔腔體的底部與各個該支撐結構的接觸部位，以保證該支撐結構升降的垂直性。
  15. 如請求項7或8所述的等離子體處理裝置，其中，還包含： 複數個密封裝置，分別套設在該支撐結構位於該真空反應腔的外部的部分，該密封裝置一端與該反應腔腔體的底部連接，另一端與該支撐結構連接。
  16. 如請求項8或9所述的等離子體處理裝置，其中， 該氣體通道為一邊緣進氣通道或一中央進氣通道，該邊緣進氣通道通過複數個邊緣噴淋口將製程氣體注入該真空反應腔內一晶圓邊緣區域的上方，該中央進氣通道通過複數個中央噴淋口將製程氣體注入該真空反應腔內一晶圓中央區域的上方。
  17. 如請求項1所述的等離子體處理裝置，其中， 該下電極元件與該反應腔腔體的底部通過螺釘元件連接； 和/或，該下電極元件的底部與該反應腔腔體之間還包含複數個密封結構，以保證該真空反應腔的氣密性； 和/或，該自對準裝置由金屬材料製成； 和/或，所述自對準上結構與所述可移動上電極元件或所述下電極元件通過螺釘元件連接； 和/或，所述自對準下結構與所述下電極元件或所述可移動上電極元件通過螺釘元件連接。
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