TWI587442B - 電漿製程的光罩基板支撐結構 - Google Patents

Description

電漿製程的光罩基板支撐結構

本發明係關於一種基板支撐結構，特別關於一種應用於電漿製程的基板支撐結構。

在半導體產業中，電漿技術可應用在物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或乾式蝕刻。舉例來說，乾式蝕刻是在腔室中運用電漿技術將反應氣體的分子解離，使其變為能夠對待蝕刻基板的材質具有反應性的離子，這些離子會與基板暴露的部分發生化學反應，從而部分生成物會揮發並且從基板移除，然後再利用幫浦將揮發物抽離。

舉例來說，乾蝕刻通常是電漿蝕刻(plasma etching)，電漿蝕刻中的運作機制有數種，例如：電漿中離子撞擊晶片表面的物理作用；電漿中活性自由基(Radical)與晶片表面原子間的化學反應；或是這兩者的複合作用。

請參照圖1所示，其為習知一種電漿蝕刻製程的示意圖。在電漿蝕刻的製程中，一般是將被蝕刻標的(例如基板2)放置於電漿製程設備的反應腔內，並以基板支撐結構1之承載件11來承載基板2。在上電極(圖未示)與下電極12之間施以電壓差後，可使反應腔內的氣體電離而產生電漿P，以利用電漿P來對基板2進行乾蝕刻。其中，襯套13設置於下電極12的容置部內，而頂針14可穿過襯套13與下電極12，且當乾蝕刻製程完成後，頂針14可上升將基板2頂起，再透過例如機械手臂將基板2移出、更換。

然而，於電漿蝕刻的過程中，電漿P可能會從承載件11與基板2之間的間隙往下而與襯套13的內側以及在頂針14頂端的絕緣帽15 產生反應，由於襯套13與絕緣帽15都是使用軟性材質例如塑膠來製作，因此，電漿P容易造成襯套13與絕緣帽15的損壞，所產生的微粒(particles)也會造成反應腔的污染而使乾蝕刻製程的良率降低。

因此，如何提供一種應用於電漿製程的基板支撐結構，可降低襯套與頂針的損壞，同時減少微粒的產生而提高製程良率，已成為重要課題之一。

本發明之目的為提供一種應用於電漿製程的基板支撐結構。藉由本發明的設計，不僅可減少基板支撐結構的元件損壞，同時也可減少的微粒的產生而提高製程良率。

在一實施例中，基板支撐結構位於一電漿製程設備的一反應腔內供承載一基板，並包括一下電極、一襯套、一抗電漿環、一頂針以及一絕緣帽。下電極具有一開口以及一容置部。襯套緊配於下電極的容置部，襯套具有一第一中空部、一凹槽及一頂部，凹槽環繞第一中空部，頂部環繞凹槽。抗電漿環緊配於凹槽，頂針穿設於第一中空部與開口，絕緣帽具有一插入部以及一凸出部，插入部係插設在頂針的頂端，凸出部突出於頂針並面向基板。

在一實施例中，基板支撐結構更包括一承載件，承載件係承載基板，其中頂針係能夠頂起基板，使得基板離開承載件。

在一實施例中，抗電漿環與下電極蓋住襯套之一上表面。

在一實施例中，抗電漿環具有一第二中空部，第二中空部與第一中空部連通。

在一實施例中，襯套為彈性材質，抗電漿環與下電極為非彈性材質。

在一實施例中，抗電漿環的材料為藍寶石或陶瓷。

在一實施例中，頂針的直徑小於襯套與抗電漿環的內徑。

在一實施例中，頂針在頂端具有一凹部，絕緣帽的插入部係插設於凹部內。

在一實施例中，凸出部為弧形狀，且凸出部從頂針的突出高度小於1毫米。

在一實施例中，凸出部的材料為軟性工程塑膠或軟性橡膠。

承上所述，於本發明之基板支撐結構中，絕緣帽是插設於頂針的頂端中間，並非套在頂針之外，因此，絕緣帽除了能防止頂針刮傷基板，也具備絕緣防範靜電的功能。由於絕緣帽已經不容易被電漿侵蝕，也不容易和下電極磨到，從而減少從頂針產生的微粒。再者，襯套的上表面是由抗電漿環所保護，襯套也不容易受電漿侵蝕，從而減少從襯套產生的微粒。整體來看，電漿處理設備的腔室中可能會產生微粒的來源皆有效地保護或遮蓋，因此微粒產生的情況得以減少，也就是電漿處理設備停止運轉並且打開腔室進行清潔的次數得以減低，電漿處理設備能盡可能地持續常規電漿處理的運轉，並保持在製造生產的狀態而非維護停機的狀態。

1‧‧‧基板支撐結構

11‧‧‧承載件

12‧‧‧下電極

13‧‧‧襯套

14‧‧‧頂針

15‧‧‧絕緣帽

2‧‧‧基板

3‧‧‧基板支撐結構

31‧‧‧承載件

32‧‧‧下電極

321‧‧‧開口

322‧‧‧容置部

33‧‧‧襯套

331‧‧‧頂部

332‧‧‧第一中空部

333‧‧‧凹槽

34‧‧‧抗電漿環

341‧‧‧第二中空部

35‧‧‧頂針

351‧‧‧凹部

36‧‧‧絕緣帽

361‧‧‧凸出部

362‧‧‧插入部

d‧‧‧高度

P‧‧‧電漿

圖1為習知一種電漿蝕刻製程的示意圖。

圖2A為本發明較佳實施例之一種基板支撐結構的示意圖。

圖2B為圖2A之頂針頂起基板的局部放大示意圖。

圖3A為圖2A的襯套與抗電漿環的側視示意圖。

圖3B為圖2A的襯套與抗電漿環的俯視示意圖。

以下將參照相關圖式，說明本發明應用於乾蝕刻製程的基板支撐結構，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。另外，本發明所有實施態樣的圖示只是示意，不代表真實尺寸與比例。此外，以下實施例的內容中所稱的方位「上」及「下」只是用來表示相對的位置關係。再者，一個元件形成在另一個元件「上」、「之上」、「下」或「之下」可包括實施例中的一個元件與另一個元件直接接觸，或也可包括一個元件與另一個元件之間還有其他額外元件使一個元件與另一個元件無直接接觸。

電漿製程例如是乾蝕刻(Dry Etching)、電漿濺鍍(Plasma sputtering)、或電漿鍍膜(Plasma coating)製程等等。其中，乾蝕刻包括濺擊蝕刻(Sputter Etching)、離子束蝕刻(Ion Beam Etching)、電漿蝕刻(Plasma Etching)、反應性離子蝕刻(RIE，Reactive Ion Etching)等等。

本發明的基板支撐結構是位於電漿製程設備的反應腔內，基板支撐結構可用以支撐、承載被加工的基板。以電漿製程設備為乾蝕刻設備為例，當在反應腔內位於基板二側的兩電極之間施以電壓差後，可使反應腔內的氣體電離而產生電漿，以透過電漿來對基板進行乾蝕刻。當完成乾蝕刻製程之後，可利用頂針將基板頂起，再透過例如機械手臂將基板移出及更換。

請參照圖2A所示，其為一實施例之一基板支撐結構3的示意圖。

基板支撐結構3位於電漿製程設備的反應腔內，以供承載一基板2。基板支撐結構3包括一承載件31、一下電極32、一襯套(bush)33、一抗電漿環34、一頂針35以及一絕緣帽36。

承載件31承載基板2，基板2可為石英基板、矽基板或玻璃基板。舉例來說，石英基板可用來製作光罩(mask)。基板2可置放於承載件31上，當頂針35推頂基板2後，可使基板2離開承載件31。

下電極32設置於基板2的下方，並具有一開口321以及一容置部322，而襯套33係緊配於容置部322。另外，電漿製程設備更可包含一上電極(圖未示)，上電極設置於反應腔內，且上電極與下電極32位於基板2的相對兩側。

頂針35為高硬度耐腐蝕的材料製成，例如不銹鋼等金屬。絕緣帽36插設於頂針35的頂端，絕緣帽36具有一凸出部361及一插入部362，凸出部361突出於頂針35而面向基板2。另外，頂針35在頂端具有一凹部351，絕緣帽36的插入部362是插設於頂針35的凹部351內，而使凸出部361突出於頂針35而面向基板2。另外，插入部362是緊配於凹部351，避免絕緣帽36從頂針35掉落。

請參照圖2B所示，圖2B為圖2A之頂針35頂起基板2的局部放大示意圖。

頂針35可上升而頂起基板2，使得基板2離開承載件31的支撐。在本實施例中，凸出部361可為一弧形狀，使得凸出部361與基板2之間的接觸為點接觸，因此，當頂針35頂起基板2時，基板2的磨損得以降低。凸出部361也可以是一彈性體，凸出部361的材料例如但不限於為軟性工程塑膠或軟性橡膠，並為絕緣體。因此，也可避免靜電放電(Electrostatic Discharge,ESD)對基板2的損傷。在本實施例中，凸出部361突出於頂針35的高度d小於1毫米。

另外，請參照圖3A及圖3B所示，圖3A為圖2A的襯套33與抗電漿環34的側視示意圖，圖3B為圖2A的襯套33與抗電漿環34的俯視示意圖。

襯套33具有一第一中空部332、一凹槽333及一頂部331，凹槽333環繞第一中空部332，頂部331環繞凹槽333，且凹槽333及頂部331皆位於襯套33的上半部。換言之，本實施例之襯套33是一個環狀的中空體，頂部331的內緣有一個環狀的凹槽333。

抗電漿環34可嵌入凹槽333而與凹槽333緊密的連接，使抗電漿環34緊配於凹槽333。其中，襯套33可以為彈性材質，例如軟性工程塑膠。另外，抗電漿環34可以是非彈性材質，例如但不限於為藍寶石或陶瓷，只要是耐腐蝕、耐電漿且硬度高的材料即可。舉例來說，抗電漿環34的外徑可略大於凹槽333的直徑，由於襯套33為彈性材質，故可將抗電漿環34塞入襯套33的凹槽333內而與襯套33緊密結合。此外，凹槽333的直徑例如但不限於是3毫米。

於抗電漿環34緊配於凹槽333後，襯套33再緊配於圖2中的下電極32內側的容置部322，使抗電漿環34與下電極32可蓋住襯套33之上表面，因此，襯套33將不容易受到電漿的侵蝕而產生微粒，微粒也不容易從襯套33產生。

另外，抗電漿環34可具有一第二中空部341，第二中空部341與第一中空部332連通以讓頂針35可穿過。較佳者，第一中空部332與第二中空部341的尺寸(直徑)相同。

頂針35穿設於襯套33的第一中空部332與下電極32的開 口321。換言之，頂針35的直徑例如但不限於為2.5mm，且頂針35的直徑小於襯套33與抗電漿環34的內徑，使得頂針35可由下而上穿設襯套33、抗電漿環34與下電極32。

另外，前述承載件31、襯套33、抗電漿環34以及頂針35數量與設置位置可視機台設計或製程需求而決定。

另外，在前述實施例中，絕緣帽36或襯套33可以是彈性材料，且具備絕緣以及耐磨特性，例如是工程塑膠或人造樹脂。這些材料例如但不限於是熱塑性聚酯樹脂、聚甲醛樹脂、熱塑性聚酯樹脂、礦物和礦物/玻璃纖維增強尼龍樹脂、氯丁橡膠、可持續聚合物材料、乙烯丙烯酸酯彈性體、氟彈性體、聚醯胺樹脂、尼龍樹脂等等。

綜上所述，於本發明之基板支撐結構中，絕緣帽是插設於頂針的頂端中間，並非套在頂針之外，因此，絕緣帽除了能防止頂針刮傷基板，也具備絕緣防範靜電的功能。由於絕緣帽已經不容易被電漿侵蝕，也不容易和下電極磨到，從而減少從頂針產生的微粒。再者，襯套的上表面是由抗電漿環所保護，襯套也不容易受電漿侵蝕，從而減少從襯套產生的微粒。整體來看，電漿處理設備的腔室中可能會產生微粒的來源皆有效地保護或遮蓋，因此微粒產生的情況得以減少，也就是電漿處理設備停止運轉並且打開腔室進行清潔的次數得以減低，電漿處理設備能盡可能地持續常規電漿處理的運轉，並保持在製造生產的狀態而非維護停機的狀態

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧基板

3‧‧‧基板支撐結構

31‧‧‧承載件

32‧‧‧下電極

321‧‧‧開口

322‧‧‧容置部

33‧‧‧襯套

331‧‧‧頂部

333‧‧‧凹槽

34‧‧‧抗電漿環

35‧‧‧頂針

351‧‧‧凹部

36‧‧‧絕緣帽

361‧‧‧凸出部

362‧‧‧插入部

Claims (10)

1. 一種光罩基板支撐結構，位於一電漿製程設備的一反應腔內供承載一光罩基板，該光罩基板支撐結構包括：一下電極，具有一開口以及一容置部；一襯套，緊配於該下電極的該容置部，該襯套具有一第一中空部、一凹槽及一頂部，該凹槽環繞該第一中空部，該頂部環繞該凹槽；一抗電漿環，緊配於該凹槽；以及一頂針，穿設於該第一中空部與該開口；以及一絕緣帽，具有一插入部以及一凸出部，該插入部係插設在該頂針的頂端，該凸出部突出於該頂針並面向該光罩基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，更包括：一承載件，承載該光罩基板，其中該頂針係頂起該光罩基板，使得該光罩基板離開該承載件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該抗電漿環與該下電極蓋住該襯套之一上表面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該抗電漿環具有一第二中空部，該第二中空部與該第一中空部連通。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該襯套為彈性材質，該抗電漿環與該下電極為非彈性材質。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該抗電漿環的材料為藍寶石或陶瓷。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該頂針的直徑小於該襯套與該抗電漿環的內徑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該頂針在頂端具有一凹部，該絕緣帽的該插入部係插設於該凹部內。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該凸出部為弧形狀，且該凸出部從該頂針的突出高度小於1毫米。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光罩基板支撐結構，其中該凸出部的材 料為軟性工程塑膠或軟性橡膠。