一种等离子体加工设备制造技术

本发明专利技术提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、上激励射频功率源、直流功率源以及晶片支撑装置，所述上激励射频功率源用以提供产生等离子体的能量；所述晶片支撑装置设于所述反应腔室内，其包括用于承载晶片的托盘和用于承载所述托盘的卡盘；托盘内设有托盘电极，卡盘内设有卡盘电极，托盘和卡盘相互电绝缘，并与等离子体电绝缘，直流功率源用于在托盘电极与卡盘电极之间以及托盘电极与晶片之间分别产生电压差；并在晶片与托盘电极之间形成第一电容，在托盘电极与卡盘电极之间形成第二电容，第一电容和第二电容并联。该等离子体设备腔室结构，不仅性能良好，可靠性高，而且结构简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体加工设备
本专利技术属于半导体加工领域，涉及一种等离子体加工设备。
技术介绍
ICP等离子体干法刻蚀设备是加工半导体器件的常用设备。为了同时处理多片晶片，常将多片晶片放置在尺寸较大的托盘表面，再将托盘放入等离子体处理腔室的卡盘的承载面进行加工处理。在实际加工过程中，等离子体会使晶片的温度超过工艺所需的温度，因此需要对晶片的温度进行控制。传统的控制温度方式是在晶片的背面(与晶片加工面相反的另一面)吹冷媒气体(如氦气)，借助冷媒气体对晶片的温度进行调节。为了固定晶片以及避免冷媒气体泄漏，需用按压单元在晶片的边缘施加朝向卡盘方向的作用力。这种固定方式不仅实施麻烦，而且稳定性差，影响冷却效果。另外，按压单元需要占据晶片的加工面，减小了晶片的有效加工面积。为此，相关技术人员开发了利用静电力(或者称之为库仑力)固定晶片的方式。图1为现有的一种利用静电力固定晶片的一个实例的剖面示意图。如图1所示，托盘102放置在托盘支撑台101的承载面，晶片S放置在托盘102的承载面。在托盘102内设有电极106，电极106通过弹簧式端子与ESC用供电电源105电连接。通电后，晶片S的被加工面感应出与电极106的极性相反的电荷层，使得晶片S和电极106之间产生电压差，从而将晶片S固定于托盘106的承载面。盖板103用于将托盘106的未被晶片S覆盖的区域覆盖。托盘102是通过机械压环104固定于托盘支撑台101的承载面。这种利用静电力固定 晶片S的方式固定在托盘102的表面但托盘102仍需机械压环104来固定，其不仅结构复杂，成本高，操作麻烦，而且机械部件容易损坏，维修工作将影响等离子体加工设备的使用效率。
技术实现思路
为至少解决上述问题之一，本专利技术提供一种等离子体加工设备，其卡盘和托盘的结构简单，成本低，使用方便，而且不易损坏。解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、上激励射频功率源、直流功率源以及晶片支撑装置，所述上激励射频功率源用以提供产生等离子体的能量；所述晶片支撑装置设于所述反应腔室内，其包括用于承载晶片的托盘和用于承载所述托盘的卡盘；所述托盘内设有托盘电极，所述卡盘内设有卡盘电极，所述托盘和所述卡盘相互电绝缘，并与等离子体电绝缘，所述直流功率源用以在所述托盘电极与所述卡盘电极之间以及所述托盘电极与所述晶片之间分别产生电压差；并在所述晶片与所述托盘电极之间形成第一电容，在所述托盘电极与所述卡盘电极之间形成第二电容，所述第一电容和所述第二电容并联。其中，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端和负极输出端，所述正极输出端与所述托盘电极电连接，所述负极输出端接地，所述卡盘电极接地；或者，所述负极输出端与所述托盘电极电连接，所述正极输出端接地，所述卡盘电极接地。其中，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端、负极输出端和公共端，所述托盘电极与所述直流电源的正极输出端或所述直流电源的负极输出端电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地。其中，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端和公共端，所述正极输出端与所述托盘电极电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地；或者，所述直流电源包括负极输出端和公共端，负极输出端与所述托盘电极电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地。其中，在所述托盘电极与所述直流电源之间串接有滤波电路。其中，所述滤波电路为高频电阻。其中，所述滤波电路为射频衰减小于-1OdB的滤波电路。其中，所述滤波电路包括n个电感和n个电容，n个所述电感串联，n个所述电容并联，所述电容与所述电感并联，而且所述电容的一端接地，n > I的整数。其中，所述直流功率源包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源各自包括正极输出端、负极输出端和公共端，所述托盘电极与所述第一直流电源的正极输出端或负极输出端电连接，所述卡盘电极与所述第二直流电源的正极输出端或负极输出端电连接，所述第一直流电源的公共端和所述第二直流电源的公共端均接地。其中，在所述托盘电极和所述直流功率源之间以及所述卡盘电极与所述直流功率源之间分别串接有滤波电路。其中，所述滤波电路为高频电阻。其中，所述滤波电路为射频衰减小于-1OdB的滤波电路。其中，所述滤波电路包括n个电感和n个电容，n个所述电感串联，n个所述电容并联，所述电容与所述电感并联，而且所述电容的一端接地，n > I的整数。其中，所述托盘包括托盘本体和绝缘层，所述托盘本体采用导电材料制作，所述绝缘层包覆所述托盘本体的外表面，所述托盘本体作为所述托盘电极；所述卡盘包括卡盘本体和绝缘层，所述卡盘本体采用导电材料制作，所述绝缘层包覆所述卡盘本体的外表面，所述卡盘本体作为所述卡盘电极。其中，所述绝缘层为通过喷涂绝缘材料方式获得；或为通过阳极氧化方式获得的三氧化二铝层。其中，所述绝缘材料包括石英或者陶瓷或金属氧化物。其中，在所述卡盘内设有第一卡盘冷媒通道，第一冷媒介质借助所述第一卡盘冷媒通道对所述卡盘进行冷却。其中，所述第一冷媒介质为冷媒液体。其中，所述冷媒液体为氟冷却液。其中，在所述卡盘内还设有贯穿其厚度方向的第二卡盘冷媒通道，在所述卡盘的承载面设有卡盘环形凹槽，所述卡盘环形凹槽与所述第二卡盘冷媒通道连通；[0031 ] 在所述托盘内设有贯穿其厚度方向的托盘冷媒通道，在所述托盘的下表面设有托盘环形凹槽，所述托盘环形凹槽与所述卡盘环形凹槽的位置相对，且所述托盘冷媒通道与所述卡盘环形凹槽连通，第二冷媒介质依次经由第二卡盘冷媒通道、卡盘环形凹槽、托盘环形凹槽以及托盘冷媒通道供给到晶片的背面，以对晶片进行冷却。其中，所述第二冷媒介质为冷媒气体。其中，所述冷媒气体为氦气。其中，所述托盘的下表面的尺寸不小于所述卡盘的承载面的尺寸。其中，在所述反应腔室的顶部设有介质窗，所述上电极包括电感耦合线圈，所述电感耦合线圈设于所述介质窗的上方。其中，包括下射频功率源，所述下射频功率源与所述卡盘电极连接，用以在晶片表面产生直流自偏压，以吸引等离子对晶片表面进行加工处理。其中，所述上激励射频功率源和所述下射频功率源为两个独立的射频电源，或者由一个射频电源输出的两个独立的射频功率。其中，所述托盘的承载面设有凸台，所述晶片置于所述凸台的顶端；还包括盖板，所述盖板叠置于所述托盘的承载面，在所述盖板上设有定位孔，所述定位孔与所述凸台的位置相对，所述晶片的被加工面通过所述定位孔暴露于所述等离子体。其中，所述盖板采用石英或陶瓷材料制作。其中，所述等离子体加工设备为ICP等离子体干法刻蚀机或者ITO物理气相沉积设备。其中，所述晶片的材质为蓝宝石、硅或氧化硅。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的等离子体加工设备，在托盘内设有托盘电极，卡盘内设有卡盘电极，通过直流功率源在所述托盘电极与所述卡盘电极之间以及所述托盘电极与所述晶片之间分别产生电压差，托盘电极与所述卡盘电极之间的电压差使得托盘和卡盘之间产生静电吸附力，从而将托盘固定于卡盘的承载面；托盘电极与所述晶片之间的电压差使得托盘和晶片之间产生静电吸附力，从而将晶片固定在托盘的承载面；即，通过静电吸附方式将晶片和托盘分别固定于托盘和卡盘，避免使用机械压环，首先设计简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体加工设备，包括反应腔室、上激励射频功率源、直流功率源以及晶片支撑装置，所述上激励射频功率源用以提供产生等离子体的能量；所述晶片支撑装置设于所述反应腔室内，其包括用于承载晶片的托盘和用于承载所述托盘的卡盘；其特征在于，所述托盘内设有托盘电极，所述卡盘内设有卡盘电极，所述托盘和所述卡盘相互电绝缘，并与等离子体电绝缘，所述直流功率源用以在所述托盘电极与所述卡盘电极之间以及所述托盘电极与所述晶片之间分别产生电压差；并在所述晶片与所述托盘电极之间形成第一电容，在所述托盘电极与所述卡盘电极之间形成第二电容，所述第一电容和所述第二电容并联。

【技术特征摘要】
2012.08.14 CN 201210291146.71.一种等离子体加工设备，包括反应腔室、上激励射频功率源、直流功率源以及晶片支撑装置，所述上激励射频功率源用以提供产生等离子体的能量； 所述晶片支撑装置设于所述反应腔室内，其包括用于承载晶片的托盘和用于承载所述托盘的卡盘； 其特征在于，所述托盘内设有托盘电极，所述卡盘内设有卡盘电极，所述托盘和所述卡盘相互电绝缘，并与等离子体电绝缘，所述直流功率源用以在所述托盘电极与所述卡盘电极之间以及所述托盘电极与所述晶片之间分别产生电压差；并在所述晶片与所述托盘电极之间形成第一电容，在所述托盘电极与所述卡盘电极之间形成第二电容，所述第一电容和所述第二电容并联。2.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端和负极输出端，所述正极输出端与所述托盘电极电连接，所述负极输出端接地，所述卡盘电极接地；或者，所述负极输出端与所述托盘电极电连接，所述正极输出端接地，所述卡盘电极接地。3.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端、负极输出端和公共端，所述托盘电极与所述直流电源的正极输出端或所述直流电源的负极输出端电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地。4.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述直流功率源包括一个直流电源，所述直流电源包括正极输出端和公共端，所述正极输出端与所述托盘电极电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地； 或者，所述直流电源包括负极输出端和公共端，负极输出端与所述托盘电极电连接，所述公共端接地，所述卡盘电极接地。5.根据权利要求2-·4任意一项所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述托盘电极与所述直流电源之间串接有滤波电路。6.根据权利要求5所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路为高频电阻。7.根据权利要求5所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路为射频衰减小于-1OdB的滤波电路。8.根据权利要求7所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路包括n个电感和n个电容，n个所述电感串联，n个所述电容并联，所述电容与所述电感并联，而且所述电容的一端接地，n≤I的整数。9.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述直流功率源包括第一直流电源和第二直流电源，所述第一直流电源和所述第二直流电源各自包括正极输出端、负极输出端和公共端，所述托盘电极与所述第一直流电源的正极输出端或负极输出端电连接，所述卡盘电极与所述第二直流电源的正极输出端或负极输出端电连接，所述第一直流电源的公共端和所述第二直流电源的公共端均接地。10.根据权利要求9所述的等离子体加工设备，其特征在于，在所述托盘电极和所述直流功率源之间以及所述卡盘电极与所述直流功率源之间分别串接有滤波电路。11.根据权利要求10所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路为高频电阻。12.根据权利要求10所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路为射频衰减小于-1OdB的滤波电路。13.根据权利要求12所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述滤波电路包括η个电感和η个电容，η个所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉站，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：