專利名稱：晶片基座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制程設(shè)備，特別是關(guān)于一種用于在一電漿反應(yīng)室中，承載晶片的晶片基座(pedestal)。
背景技術(shù)：
請參考圖1，為一剖面示意圖，是顯示一傳統(tǒng)的晶片基座100在一電漿反應(yīng)室200的作動情形。圖1所顯示的作動情形為以氬氣作為惰性氣體電漿42的來源，清除晶片10上的硅氧化物或金屬氧化物，特別是晶片10的金屬化制程中，用以清除介層窗(via)(未繪示于圖面)所曝露的金屬層(未繪示于圖面)的氧化物的步驟。
在圖1中的晶片基座100具有一絕緣本體114、導(dǎo)體層120、與絕緣蓋板112。而絕緣本體114的材質(zhì)通常為二氧化硅，且通常具有一凹槽115而將導(dǎo)體層120鑲嵌于凹槽115內(nèi)。而絕緣蓋板112的材質(zhì)通常為石英(為二氧化硅的一固相)，且通常為一可替換的消耗性零件(consumable parts)，覆蓋于導(dǎo)體層120與絕緣本體114之上，用以承載晶片10。另外，晶片基座100的俯視圖是繪示于圖2，其中，頂針孔102中，內(nèi)含有頂針(未繪示于圖面)，用于晶片10的收料(load)與退料(unload)。另外，圖2的虛線區(qū)域117所標(biāo)示的范圍，是表示圖1中埋設(shè)于絕緣本體110內(nèi)的導(dǎo)體層120的位置。而圖2中沿AA線的剖面圖，即為圖1的晶片基座100。
圖1中的電漿反應(yīng)室200尚包含一石英鐘罩220，作為電漿反應(yīng)室200的外壁；以及反應(yīng)氣體分散器240，其中反應(yīng)氣體分散器240又與一電源232電性連接，且導(dǎo)體層120亦與一電源234電性連接。當(dāng)開啟電源232與234時，可使通過反應(yīng)氣體分散器240的氬氣(未繪示于圖面)離子化而形成惰性氣體電漿42，并驅(qū)動惰性氣體電漿42轟擊到晶片10的表面上而清除晶片10上的一預(yù)定厚度的氧化物層。另外，石英為二氧化硅的一種結(jié)晶型態(tài)，因此石英鐘罩220有助于吸附在上述電漿制程中所產(chǎn)生的氧化物粒子(未繪示于圖面)，避免上述氧化物粒子落于晶片10的表面上，造成污染。
當(dāng)晶片10為一8英寸晶片時，晶片基座100的寬度或直徑通常為約9英寸，而導(dǎo)體層120的寬度或直徑通常為約190mm，小于晶片10的直徑。而如圖1所示，在上述的電漿制程中，電漿42通常以垂直的方向、均勻的密度轟擊于晶片10的表面上。然而，上述傳統(tǒng)的晶片基座100中，導(dǎo)體層120的寬度或直徑小于晶片10的直徑的設(shè)計，導(dǎo)致在晶片10的邊緣附近，吸引了密度較大的惰性氣體電漿42以非垂直的角度轟擊，而導(dǎo)致絕緣蓋板112的不正常蝕刻。如圖1、圖2所示，蝕刻溝槽116的形成即是因為絕緣蓋板112受到不正常蝕刻，因而縮短絕緣蓋板112的使用壽命。而絕緣蓋板112的不正常蝕刻亦成為二氧化硅粒子的額外來源，有可能會污染晶片10的表面，而對此電漿制程的良率與產(chǎn)品可靠度造成不良影響。蝕刻溝槽116的形成更造成絕緣蓋板112阻抗值的變異，而在清潔過程中對晶片10蝕刻的穩(wěn)定度造成不良影響。
在現(xiàn)有技術(shù)中，針對如圖1所繪示的電漿制程中，改善晶片10上落塵粒子的污染問題，提出了一些解決方案。
例如美國專利第5,410,122號提出圖1中所繪示的電漿制程中，反應(yīng)結(jié)束時，射頻電源232、234會立刻切斷電源供應(yīng)，使晶片10上的電荷迅速恢復(fù)為中性，而使上述電漿制程中所產(chǎn)生的粒子迅速落在晶片10的表面上。因此，美國專利第5,410,122號所揭露的技術(shù)內(nèi)容中，在上述電漿制程結(jié)束時，晶片10上仍帶有正電荷、負(fù)電荷、或正負(fù)交錯的電荷，使粒子懸浮于晶片10的上方而不落在晶片10的表面上；并加上高速氣流或磁場等水平作用力，將上述懸浮于晶片10的上方的粒子去除。
再如美國專利第6,423,175號所揭露的技術(shù)內(nèi)容中，是將圖1中晶片基座100的聚焦環(huán)(幫助惰性氣體電漿42的聚焦)(未繪示于圖面)施以噴砂處理，以加強(qiáng)其表面粗糙度，有利于捕集于圖1所繪示的電漿制程中所產(chǎn)生的粒子(未繪示于圖面)，并減少上述粒子的剝落而掉落在晶片10的表面上。
又如美國專利第6,482,331號提出圖1中所繪示的電漿制程中，當(dāng)石英鐘罩220的溫度降至100℃以下時，附著于其上的粒子會因為收縮而剝離，因而掉落在晶片10的表面上；因此，在美國專利第6,482,331號所揭露的技術(shù)內(nèi)容中，是在石英鐘罩220上加上一加熱裝置(未繪示于圖面)，以維持石英鐘罩220的溫度，防止附著于其上的粒子會因為收縮而剝離，而掉落在晶片10的表面上。
又如美國專利第6,551,520號所揭露的技術(shù)內(nèi)容中，是加強(qiáng)圖1中電漿反應(yīng)室200的抽氣系統(tǒng)(未繪示于圖面)，在晶片10下的晶片基座100中增設(shè)一抽氣孔(未繪示于圖面)，使得圖1所繪示的電漿制程中所產(chǎn)生的粒子，隨著抽氣的氣流排出電漿反應(yīng)室200之外，以減少上述粒子掉落在晶片10的表面上的數(shù)量。
在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，雖然都能有效地減少掉落在晶片10的表面上的粒子數(shù)量，但未針對圖1所繪示的電漿制程中所產(chǎn)生的粒子的來源作改善，而減少粒子的發(fā)生。上述的現(xiàn)有技術(shù)亦未針對電漿制程的過程中，因不正常的蝕刻所導(dǎo)致絕緣蓋板112使用壽命的縮短及對晶片10不穩(wěn)定的蝕刻速率，提出其解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種晶片基座，適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，可以降低在電漿制程中微細(xì)粒子的產(chǎn)生，以避免對上述晶片基座部件造成不正常蝕刻而延長其使用壽命，并針對電漿反應(yīng)室內(nèi)的上述晶片，使其蝕刻速率均一化。
為達(dá)成本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明是提供一種晶片基座(pedestal)，適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，包含一絕緣本體；一導(dǎo)體層，于上述絕緣本體上；以及一陶瓷蓋板，至少覆蓋部分該上述導(dǎo)體層。其中，在上述晶片基座承載上述晶片時，上述導(dǎo)體層完全被覆蓋。


圖1為一剖面示意圖，是顯示一傳統(tǒng)的晶片基座100在一電漿反應(yīng)室200的作動情形。
圖2為圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100的俯視圖。
圖3為一剖面示意圖，是顯示本發(fā)明的晶片基座300在電漿反應(yīng)室200’內(nèi)的實施情形，其中在晶片基座300已有一晶片20。
圖4為圖3的晶片基座300的俯視圖。
圖5為一管制圖，顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，粒子污染的不同。
圖6A為一管制圖，是顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，蝕刻厚度的不同。
圖6B為一管制圖，是顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，晶片平坦度的比較。
符號說明10～晶片20～晶片42～惰性氣體電漿44～惰性氣體電漿100～晶片基座 102～頂針孔112～絕緣蓋板 114～絕緣本體115～凹槽 116～蝕刻溝槽117～虛線區(qū)域 120～導(dǎo)體層200～電漿反應(yīng)室 200’～電漿反應(yīng)室220～石英鐘罩 232～電源234～電源 240～反應(yīng)氣體分散器300～晶片基座 302～頂針孔312～絕緣蓋板 313～中空部314～絕緣本體 315～凹槽320～導(dǎo)體層 322～底部324～上部 326～肩部
500～虛線 600～虛線AA～剖面線BB～剖面線具體實施方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下請參考圖3，是顯示本發(fā)明的晶片基座300在電漿反應(yīng)室200’內(nèi)的實施情形，其中在晶片基座300已有一晶片20。在本實施例中，是以晶片20的金屬化制程中，用以清除介層窗(via)(未繪示于圖面)所曝露的金屬層(未繪示于圖面)的氧化物的步驟為例。在上述步驟中，是以例如氬氣作為惰性氣體電漿44的來源，來清除晶片20上的硅的氧化物或金屬氧化物。在其它的制程步驟中，例如反應(yīng)離子蝕刻或其它會用到電漿的半導(dǎo)體制程，熟悉此技藝者亦可將本發(fā)明的晶片基座應(yīng)用于其中，以達(dá)成后續(xù)所揭露本發(fā)明的晶片基座所能達(dá)成的功效。
在圖3中的晶片基座300包含一絕緣本體314、導(dǎo)體層320、與陶瓷蓋板312。導(dǎo)體層320于絕緣本體314之上。陶瓷蓋板312可完全或部分覆蓋導(dǎo)體層320，而較好為部分覆蓋導(dǎo)體層320。導(dǎo)體層320通常包含鈦金屬層。而當(dāng)晶片20入料到晶片基座300上時，導(dǎo)體層320較好為完全受到覆蓋，以避免在制程中，導(dǎo)體層320受到惰性氣體電漿44的轟擊而被蝕刻。當(dāng)導(dǎo)體層320受到蝕刻時，惰性氣體電漿44會變得不穩(wěn)定而且會產(chǎn)生含有導(dǎo)體層320的組成成分的新粒子。絕緣本體314通常具有一凹槽315，而導(dǎo)體層320通常具有一底部322與窄于底部322的上部324。導(dǎo)體層320的底部322鑲嵌于凹槽315中；而上部324則凸出于凹部315，而在導(dǎo)體層320的底部322與上部324的交界處形成一肩部326。而陶瓷蓋板312可以更置于導(dǎo)體層320的肩部326上。陶瓷蓋板312，較好為含有氧化鋁的成分，通常具有一中空部313，以容納導(dǎo)體層320的上部324。而陶瓷蓋板312的中空部313較好為具有一開口以暴露出導(dǎo)體層320的上部324。當(dāng)導(dǎo)體層320的上部324被暴露出來時，上部324必須窄于晶片20的直徑，以便在晶片20入料后，使上部324維持在完全被覆蓋的狀態(tài)。
雖然在圖4所顯示本發(fā)明的晶片基座300與導(dǎo)體層320的上部324的俯視圖中，是顯示晶片基座300與導(dǎo)體層320的上部324為圓形，但如果需要時亦可以變?yōu)槠渌螤睢ｍ斸樋?02內(nèi)含一頂針(未繪示于圖面)，用于晶片20的收料(load)與退料(unload)。另外，圖3中的晶片基座300即為沿著圖4的剖面線BB的剖面圖。
接下來，在電漿反應(yīng)室200’的晶片20的介層窗清潔的步驟中，是由一機(jī)械手臂(未繪示于圖面)將晶片20自一入口處的晶片匣(未繪示于圖面)傳送至晶片基座300。當(dāng)晶片20入料時，上述的頂針自頂針孔302上升以自上述機(jī)械手臂接受晶片20，而后旋即回到頂針孔302內(nèi)，而將晶片20置于晶片基座300上。此時，導(dǎo)體層320以完全被覆蓋。接下來，氬氣(未繪示于圖面)通過反應(yīng)氣體分散器240，并打開電源232與234，而形成惰性氣體電漿44，轟擊晶片20的表面以蝕刻去除其上不要的氧化物。反應(yīng)終止時，停止氬氣的供應(yīng)并將電源232與234關(guān)上。最后，上述的頂針上升而舉起晶片20，上述的機(jī)械手臂將晶片20自晶片基座300移至出口處的晶片匣(未繪示于圖面)。
雖然因為導(dǎo)體層320，特別是底部322，窄于晶片20的直徑，而在晶片20的邊緣附近，吸引了密度較大的惰性氣體電漿44以非垂直的角度轟擊晶片20的表面。然而，陶瓷蓋板312對上述的轟擊具有較好的抵抗能力。因此，陶瓷蓋板312不會受到過度腐蝕，而在陶瓷蓋板312上就不會有明顯的蝕刻溝槽如同圖1中的蝕刻溝槽116一般形成于晶片20的周圍，而能夠有效地延長陶瓷蓋板312的使用壽命，而降低對電漿反應(yīng)室220作預(yù)防式維護(hù)的頻率。更者，在上述的電漿制程中，幾乎不會產(chǎn)生額外的粒子，而能減少、甚至完全避免對晶片20造成污染。更者，因為沒有明顯的凹槽形成于陶瓷蓋板312而使其阻抗值維持穩(wěn)定，則在清潔介層窗的過程中，能夠使蝕刻晶片20的速率均一化。
圖1所示的石英絕緣蓋板112的使用壽命約為16000次的電漿制程；而本發(fā)明的陶瓷蓋板312的使用壽命約為80000次的電漿制程，具有實質(zhì)上的改善。更者，石英絕緣蓋板112僅能回收、再生使用一次，然后就必須報廢；而本發(fā)明的陶瓷蓋板312可回收、再生使用八次以上?？剂康狡渌杀荆词固沾缮w板312單片的成本高于石英絕緣蓋板112，以每片晶片的制程成本而言，使用石英絕緣蓋板112的成本則明顯地高于使用陶瓷蓋板312的成本。因此，本發(fā)明更額外貢獻(xiàn)了降低制程成本的效果。
圖5為一管制圖，顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，粒子污染的不同。虛線500的左側(cè)的制程資料，是顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100進(jìn)行介層窗清潔之后，每片晶片上的粒子數(shù)量；而虛線500的右側(cè)的制程資料，是顯示使用本發(fā)明的晶片基座300進(jìn)行介層窗清潔之后，每片晶片上的粒子數(shù)量。管制圖顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100時，每片晶片上的粒子數(shù)量較多，并時常有超出管制上限(upper controllimit；UCL)、甚至超出規(guī)格上限(upper specification limit；USL)的情形；而使用本發(fā)明的晶片基座300時，每片晶片上的粒子數(shù)量較少，也未發(fā)生粒子數(shù)量超出管制上限的情形。具體而言，使用傳統(tǒng)的晶片基座100時，每片晶片上的平均粒子數(shù)量為6.7；而使用本發(fā)明的晶片基座300時，則為1.9；具有實質(zhì)上的改善。
圖6A為一管制圖，是顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，蝕刻厚度的不同。虛線600的左側(cè)的制程資料，是顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100進(jìn)行介層窗清潔之后的蝕刻厚度；而虛線500的右側(cè)的制程資料，是顯示使用本發(fā)明的晶片基座300進(jìn)行介層窗清潔之后的蝕刻厚度。管制圖顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100時，組間變異較大，而有些數(shù)據(jù)則遠(yuǎn)大于目標(biāo)值300，甚至幾乎超過管制上限；而而使用本發(fā)明的晶片基座300時，組間變異較小，且每筆數(shù)據(jù)都在目標(biāo)值的附近變動，是證明了在介層窗清潔時有較穩(wěn)定且均衡的蝕刻速率。
圖6B為一管制圖，是顯示分別使用繪示于圖1的傳統(tǒng)的晶片基座100與本發(fā)明的晶片基座300時，晶片平坦度的比較。虛線600的左側(cè)的制程資料，是顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100進(jìn)行介層窗清潔之后的晶片平坦度；而虛線500的右側(cè)的制程資料，是顯示使用本發(fā)明的晶片基座300進(jìn)行介層窗清潔之后的晶片平坦度。管制圖顯示使用傳統(tǒng)的晶片基座100時，組間變異較大，而有些資料則超過管制上限；而而使用本發(fā)明的晶片基座300時，組間變異較小，并無超出管制上限的資料，是證明了在介層窗清潔時有較穩(wěn)定且均衡的蝕刻速率。
上述的結(jié)果是顯示本發(fā)明的晶片基座在減少電漿反應(yīng)室中粒子的形成的功效，因而避免上述晶片基座受到不正常的蝕刻、延長其使用壽命、并使電漿反應(yīng)室中的晶片上的蝕刻速率均一化，是達(dá)成上述本發(fā)明的目的。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種晶片基座，適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，包含一絕緣本體；一導(dǎo)體層，于該絕緣本體上；以及一陶瓷蓋板，至少覆蓋部分該導(dǎo)體層，并使得在該晶片基座承載該晶片時，該導(dǎo)體層完全被覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該導(dǎo)體層更包含具有一底部寬度的一底部與具有一上部寬度的一上部，其中該上部寬度小于該底部寬度與該晶片的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片基座，其中該基底層更包含一凹槽，以容納該導(dǎo)體層的該底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板更覆蓋于該絕緣本體之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板更包含一開口，暴露該導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板覆蓋于該絕緣本體之上，且該陶瓷蓋板更包含一中空部，容納該導(dǎo)體層的該上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板為環(huán)形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該絕緣本體包含二氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該導(dǎo)體層包含鈦。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板包含氧化鋁。
11.一種晶片基座，適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，包含一絕緣本體，具有一凹槽；一導(dǎo)體層，鑲嵌于該凹槽；以及一陶瓷蓋板，于該絕緣本體與至少部分該導(dǎo)體層上；其中，在該晶片基座承載該晶片時，該導(dǎo)體層完全被覆蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該導(dǎo)體層更包含一上部突出于該凹槽，且該上部的寬度小于該晶片的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該導(dǎo)體層更包含一上部突出于該凹槽，且該上部的寬度小于該晶片的直徑及該導(dǎo)體層其它部分的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板更包含一中空部，容納該導(dǎo)體層的該上部。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板更包含一中空部，容納并暴露該導(dǎo)體層的該上部。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板為環(huán)形。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該絕緣本體包含二氧化硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該導(dǎo)體層包含鈦。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板包含氧化鋁。
20.一種晶片基座，適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，包含一絕緣本體，具有一凹槽；一鈦金屬層，具有一底部鑲嵌于該凹槽、與一窄于該底部與該晶片的上部突出于該凹槽；以及一環(huán)狀的陶瓷蓋板，于該絕緣本體與部分該鈦金屬層上，該陶瓷蓋板并具有一中空部，容納該鈦金屬層的該上部；其中，在該晶片基座承載該晶片時，該導(dǎo)體層完全被覆蓋。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板的該中空部更暴露該鈦金屬層的該上部。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片基座，其中該陶瓷蓋板包含氧化鋁。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種晶片基座(pedestal)。其中上述晶片基座是適用于一電漿反應(yīng)室中承載一晶片，包含一絕緣本體；一導(dǎo)體層，于上述絕緣本體上；以及一陶瓷蓋板，至少覆蓋部分該上述導(dǎo)體層。其中，在上述晶片基座承載上述晶片時，上述導(dǎo)體層完全被覆蓋。
文檔編號C23C16/00GK1617319SQ20041009037
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者游承璁, 林武興, 黃仁宏, 蔡志仁, 瞿楨 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司