晶圆夹具及电感耦合等离子刻蚀系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种晶圆夹具及电感耦合等离子刻蚀系统，属于半导体加工领域，包括卡盘、设于所述卡盘中部的第一开口、设于卡盘上方的压盘、设于压盘中部且与第一开口对应的第二开口及设于第二开口内壁且用于与卡盘配合压紧晶圆边缘的压接凸起组件，卡盘、压盘及压接凸起组件均为陶瓷构件。本实用新型专利技术提供的晶圆夹具及电感耦合等离子刻蚀系统，夹具整体的使用寿命大大延长，节约了频繁采购夹具的人力及资金成本，大大降低了惰性气体泄露报警导致程序停运的故障率，避免了频繁打开真空腔室吸潮气引起的真空抽气速率降低等设备异常现象，大大减少了因夹具故障引起的设备停机维修时间，同时还解决了石英夹具引起的刻蚀速率不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
晶圆夹具及电感耦合等离子刻蚀系统
本技术属于半导体加工
，更具体地说，是涉及一种晶圆夹具及包含该晶圆夹具的电感耦合等离子刻蚀系统。
技术介绍
电感耦合等离子(ICP)刻蚀技术在半导体行业广泛应用，是半导体行业的关键工艺。ICP系统配备有两个独立的13.56MHZ的射频发生器，即源射频发生器(sourceRFgenerator)和偏压射频发生器(baisRFgenerator)，sourceRFgenerator作用于上电极(anode)侧壁感应线圈(RFcoils)，baisRFgenerator作用于下电极(cathode)。作用于感应线圈(RFcoils)的sourceRFgenerator通过RFcoils将射频能量耦合到反应腔室内，RFcoils感应产生交变的电磁场，当电场达到一定强度时，会使进入反应腔室的气体放电，产生电离，使气体呈现等离子状态。作用于下电极的biasRFgenerator在上下极板之间产生一个直流的偏转电压(DCbias)，该电压主要是给等离子提供能量，使等离子能更快更有力的轰击晶圆表面，发生物理和化学反应，生成可挥发的气态物质。源射频(sourceRF)可控制等离子浓度，偏压射频(baisRF)可控制等离子的能量。这种独立控制化学刻蚀和物理刻蚀的方式可以提高刻蚀的选择比，同时可有效地减少对栅极氧化层的损伤。真空腔室内的晶圆夹具在等离子刻蚀过程中具有重要作用，当晶圆由机械手从预真空腔传送到反应腔中，由顶针将晶圆顶起，机械手退回预真空腔，关闭预真空和反应腔之间的隔离阀门，顶针下落，晶圆放置在载片台上的中心位置，然后夹具的上部分在升降机构的带动下向下运动压在晶圆边缘，通过检测晶圆背冷惰性气体的压力确定惰性气体漏率是否满足设备要求，漏率满足要求后通工艺气体，加射频功率进行等离子刻蚀。在工作过程中，晶圆夹具使晶圆与载片台能够压紧密封，维持晶圆背面冷却惰性气体的压力，保证等离子轰击晶圆所产生的热量及时传递走，防止糊片，同时还能遮挡等离子，防止下电极被刻蚀损伤。由此可见夹具固定好晶圆并满足惰性气体的漏率要求是工艺程序运行的初始关键步骤。现有的晶圆夹具结构复杂，通常需要至少三层盘状构件才能保证牢固的夹持住晶圆并能有效遮挡住下电极，并且，晶圆夹具的上层构件一般采用酚醛树脂材料，下层构件采用石英材料。上层构件在高温下的耐等离子刻蚀性较差，在使用两周后会被等离子刻蚀而产生小颗粒酚醛树脂溅落在真空腔室内，对刻蚀工艺影响非常大，由于上层构件不能很好的保护下层构件，导致下层构件损伤很快，容易被等离子刻穿，要想最大化的利用夹具，就有可能因为时间把握不准而导致下层构件被刻穿，进而损伤到下电极，而要避免这样的风险，那么就要提前更换夹具，所以要经常打开真空腔室进行更换。频繁更换夹具带来一系列问题：浪费了夹具产品频繁采购的人力、资金成本：惰性气体泄漏报警导致程序停止运行的频率较高；频繁打开真空腔室易吸潮气，导致抽真空时间加长，设备恢复性能指标时间长，影响晶圆加工的连续性，即引起真空抽气速率降低的设备异常现象；因为夹具故障引起的设备停机维修时间大大增多；石英夹具会引起刻蚀速率不稳。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种晶圆夹具，以解决现有技术中存在的晶圆夹具结构复杂，且容易在刻蚀晶圆的过程中被刻蚀受损，使用寿命短的技术问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种晶圆夹具，包括：卡盘、设于所述卡盘中部的第一开口、设于所述卡盘上方的压盘、设于所述压盘中部且与所述第一开口对应的第二开口及设于所述第二开口内壁且用于与所述卡盘配合压紧晶圆边缘的压接凸起组件，所述卡盘、所述压盘及所述压接凸起组件均为陶瓷构件。进一步地，所述卡盘、所述压盘及所述压接凸起组件均为氧化铝陶瓷构件。进一步地，所述第一开口为圆形开口，且所述第一开口的一侧设有切边，所述第一开口的内径小于所述晶圆的外径。进一步地，所述第二开口为圆形开口，所述第二开口的内径大于所述晶圆的外径。进一步地，所述压接凸起组件包括多个围绕所述第二开口中轴均匀分布的凸起，所述凸起内端所在的圆环的内径小于所述晶圆的外径。进一步地，所述凸起为三角形凸起。进一步地，所述凸起具有八个。进一步地，所述压盘边缘设有多个围绕所述第一开口中轴设置的安装孔。进一步地，所述压盘的外径大于所述卡盘的外径。本技术提供的晶圆夹具的有益效果在于：与现有技术相比，本技术晶圆夹具，在卡盘和压盘之间形成了用于容纳晶圆的空间，通过设置在第二开口内的压接凸起组件与下部的卡盘配合实现对晶圆的夹持固定，通过卡盘实现对下电极的覆盖保护，结构简单，固定效果可靠；同时，由于卡盘和压盘以及压接凸起组件均为陶瓷构件，夹具的抗腐蚀性大大提高，卡盘、压盘和压接凸起组件均不容易被刻穿，夹具整体的使用寿命大大延长，节约了频繁采购夹具的人力及资金成本，大大降低了惰性气体泄露报警导致程序停运的故障率，避免了频繁打开真空腔室吸潮气引起的真空抽气速率降低等设备异常现象，大大减少了因夹具故障引起的设备停机维修时间，同时还解决了石英夹具引起的刻蚀速率不稳定的问题。本技术还提供一种电感耦合等离子刻蚀系统，包括上述的晶圆夹具，还包括用于承托所述卡盘的载物台、设于所述载物台上且用于与所述晶圆底面抵接的密封圈、设于所述载物台外周的下电极、设于所述下电极下部且用于输送惰性气体的进气管道、设于所述载物台外周且用于升降所述压盘的升降组件及设于所述升降组件上部的上电极。本技术提供的电感耦合等离子刻蚀系统的有益效果在于：与现有技术相比，本技术电感耦合等离子刻蚀系统，通过采用上述结构稳定性好且使用寿命长的晶圆夹具，设备运行稳定性提高，避免发生停机、惰性气体泄漏等异常情况，故障率大大降低，有利于提高产品品质及刻蚀生产效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的晶圆夹具的立体结构示意图；图2为本技术实施例采用的压盘的主视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为本技术实施例采用的卡盘的主视图；图5为图4的B-B剖视图；图6为本技术实施例提供的晶圆夹具、载物台和下电极的装配爆炸图一；图7为本技术实施例提供的晶圆夹具、载物台和下电极的装配爆炸图二；图8为本技术实施例提供的晶圆夹具、载物台和下电极的装配爆炸图三；图9为本技术实施例提供的电感耦合等离子刻蚀系统的内部结构示意图；图10为本技术实施例采用的升降组件的结构示意图。其中，图中各附图标记：1-卡盘；2-第一开口；3-压盘；4-第二开口；5-晶圆；6-切边；7-凸起；8-安装孔；9-载物台；10-密封圈；11-下电极；12-进气管道；13-上电极；14-升降电机；15-升降丝杠；16-螺母座；17-环形支架具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.晶圆夹具，其特征在于：包括卡盘、设于所述卡盘中部的第一开口、设于所述卡盘上方的压盘、设于所述压盘中部且与所述第一开口对应的第二开口及设于所述第二开口内壁且用于与所述卡盘配合压紧晶圆边缘的压接凸起组件，所述卡盘、所述压盘及所述压接凸起组件均为陶瓷构件。

【技术特征摘要】
1.晶圆夹具，其特征在于：包括卡盘、设于所述卡盘中部的第一开口、设于所述卡盘上方的压盘、设于所述压盘中部且与所述第一开口对应的第二开口及设于所述第二开口内壁且用于与所述卡盘配合压紧晶圆边缘的压接凸起组件，所述卡盘、所述压盘及所述压接凸起组件均为陶瓷构件。2.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于：所述卡盘、所述压盘及所述压接凸起组件均为氧化铝陶瓷构件。3.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于：所述第一开口为圆形开口，且所述第一开口的一侧设有切边，所述第一开口的内径小于所述晶圆的外径。4.如权利要求3所述的晶圆夹具，其特征在于：所述第二开口为圆形开口，所述第二开口的内径大于所述晶圆的外径。5.如权利要求4所述的晶圆夹具，其特征在于：所述压接凸起组件包括多个围绕所述第二开口中轴均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13