等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)半導(dǎo)體基片或襯底的微加工是一種眾所周知的技術(shù)，可以用來(lái)制造例如，半導(dǎo)體、平板顯示器、發(fā)光二極管(LED)、太陽(yáng)能電池等。微加工制造的不同步驟可以包括等離子體輔助工藝(例如，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、反應(yīng)離子刻蝕等)，這些工藝在反應(yīng)室內(nèi)部進(jìn)行，工藝氣體被輸入至該反應(yīng)室內(nèi)。射頻源被電感和/或電容耦合至反應(yīng)室內(nèi)部來(lái)激勵(lì)工藝氣體，以形成和保持等離子體。在反應(yīng)室內(nèi)部,暴露的襯底被夾盤(pán)支撐,并通過(guò)某種夾持力被固定在一固定的位置。
[0003]為了滿足工藝要求，不僅需要對(duì)工序處理過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格地控制，還會(huì)涉及到半導(dǎo)體基片的裝載和去夾持。半導(dǎo)體基片的裝載和去夾持是半導(dǎo)體基片處理的關(guān)鍵步驟。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)僅采用升舉頂針從靜電夾盤(pán)中去夾持基片的機(jī)制有可能造成基片不可逆轉(zhuǎn)的損壞。眾所周知，由于基片是由等離子體來(lái)加工完成的，在基片加工完成后在所述基片上尤其在基片的底面上還會(huì)存在電荷。現(xiàn)有技術(shù)已揭示了對(duì)基片上的電荷進(jìn)行放電的程序，并且在理想狀態(tài)下，對(duì)基片進(jìn)行放電程序以后就可以對(duì)基片進(jìn)行去夾持。然而，隨著機(jī)構(gòu)老化，對(duì)基片進(jìn)行放電程序后基片上仍有可能存在殘余電荷。
[0005]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基片底面通常仍存在殘余電荷，所述殘余電荷導(dǎo)致基片因和靜電夾盤(pán)之間的靜電產(chǎn)生一個(gè)向下的吸力將所述基片吸至靜電夾盤(pán)上。由于升舉頂針的個(gè)數(shù)有限，其并不能均勻作用于整個(gè)基片背面。因此，在基片的某些沒(méi)有升舉頂針接觸的部位，向下的吸力大于升舉頂針向上的推力，而在基片的其他部位由于升舉頂針的直接接觸，升舉頂針向上的推力大于向下的吸力，所述硅片會(huì)由于在局部扭曲受力而導(dǎo)致破損。并且，由于升舉頂針的推力是一個(gè)瞬時(shí)的力，其突然作用于基片有可能會(huì)導(dǎo)致基片突然彈離開(kāi)靜電夾盤(pán)，這有可能導(dǎo)致基片受到所述彈力的損壞。進(jìn)一步地，由于等離子體處理系統(tǒng)的空間受限，上述去夾持機(jī)制僅采取有限個(gè)升舉頂針，在實(shí)際應(yīng)用中所述有限個(gè)升舉頂針中的一個(gè)或多個(gè)可能由于機(jī)構(gòu)老化而抬起不完全或延遲甚至不能抬起，其可能進(jìn)一步地導(dǎo)致基片的傾斜或抬起不完全，從而導(dǎo)致基片和等離子體處理基片接觸而造成損壞。
[0006]因此，業(yè)內(nèi)需要一種能夠?qū)⒒煽坎⒎€(wěn)定地從靜電夾盤(pán)去夾持的去夾持機(jī)制，本發(fā)明正是基于此提出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法。
[0008]本發(fā)明第一方面提供了一種等離子體處理腔室，其中，包括:
[0009]一腔體；
[0010]基臺(tái)，其設(shè)置于腔體下方，基片放置于所述基臺(tái)表面；
[0011]設(shè)置于所述基臺(tái)內(nèi)部的若干冷卻氣體通道，其中通有冷卻氣體，所述冷卻氣體通道在所述基臺(tái)和基片之間設(shè)置有一個(gè)噴氣孔，所述冷卻氣體能夠通過(guò)噴氣孔將冷卻氣體噴向基片背面；
[0012]若干升舉頂針，其可移動(dòng)地設(shè)置于基臺(tái)內(nèi)部，能夠向上頂起基片，
[0013]靜電夾盤(pán)，位于所述基臺(tái)的上部，其最上層設(shè)置有一絕緣層，在所述絕緣層中設(shè)置有一電極，
[0014]其中，所述電極分別連接有一直流電源和一交流電源。
[0015]進(jìn)一步地，在所述基臺(tái)下方還設(shè)置有一冷卻氣體供應(yīng)裝置，所述冷卻氣體供應(yīng)裝置連接于所述冷卻氣體通道，用于向所述冷卻氣體通道供應(yīng)冷卻氣體。
[0016]進(jìn)一步地，所述冷卻氣體包括氦氣。
[0017]進(jìn)一步地，在所述基臺(tái)下方還設(shè)置有一提升裝置，其連接于升舉頂針，并提升所述升舉頂針使得所述升舉裝置接觸于所述基片背面，從而帶動(dòng)所述基片向上移動(dòng)。
[0018]進(jìn)一步地，所述提升裝置包括氣泵等。
[0019]進(jìn)一步地，所述電極連接有一電源裝置。
[0020]進(jìn)一步地，所述電源裝置包括并聯(lián)的雙震開(kāi)關(guān)和直流電源，其中，所述雙震開(kāi)關(guān)通過(guò)一控制信號(hào)觸發(fā)。
[0021]進(jìn)一步地，所述電源裝置包括一控制開(kāi)關(guān)、直流電源、交流電源，其中所述控制開(kāi)關(guān)的輸出端連接于所述電極，兩個(gè)輸入端分別連接所述直流電源和交流電源。
[0022]本發(fā)明第二方面提供了一種用于等離子體處理腔室的基片去夾持方法，其中，所述等離子體處理腔室包括本發(fā)明第一方面所述的等離子體處理腔室，其中，所述去夾持方法包括如下步驟:
[0023]在基片的主制程階段結(jié)束以后，向等離子體處理腔室的基臺(tái)中的電極施加反向直流電壓；
[0024]然后，向所述電極施加交變電壓，在上述過(guò)程中，持續(xù)對(duì)所述基片背面供應(yīng)冷卻氣體；
[0025]接著，當(dāng)冷卻氣體漏率持續(xù)第一時(shí)間不小于預(yù)定閾值，則判定基片已經(jīng)去夾持。
[0026]進(jìn)一步地，所述反向直流電壓的取值范圍為200V?300V，施加反向直流電壓的持續(xù)時(shí)間為3s?5s。
[0027]進(jìn)一步地，所述交變電壓為150v。
[0028]進(jìn)一步地，所述交變電壓施加的頻率為0.1hz?Ihz。
[0029]進(jìn)一步地,所述冷卻氣體是氦氣。
[0030]本發(fā)明提供的等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法能夠有效解決基片或者靜電夾盤(pán)上的殘余電荷問(wèn)題導(dǎo)致的去夾持失敗問(wèn)題，且可以解決基片部分去夾持而產(chǎn)生的誤判。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1a是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的原理示意圖；
[0032]圖1b是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的直流電源電壓、氦氣壓力及其流量示意圖；
[0033]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室的升舉頂針的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室的升舉頂針的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的直流電源電壓、氦氣壓力及其流量示意圖；
[0037]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理腔室的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0040]本發(fā)明所述的實(shí)施方式提供改進(jìn)的去夾持過(guò)程，其采用升降頂針來(lái)減少在去夾持過(guò)程中損壞半導(dǎo)體基片的可能性。要指出的是，“半導(dǎo)體基片”、“晶圓”和“基片”這些詞在隨后的說(shuō)明中將可能被經(jīng)常互換使用，在本發(fā)明中，它們都指在處理反應(yīng)室內(nèi)被加工的基片，基片不限于基片、襯底、基片、大面積平板基板等。為了方便說(shuō)明，本專(zhuān)利在實(shí)施方式說(shuō)明和圖示中將主要以“基片”為例來(lái)作示例性說(shuō)明。
[0041]圖1a是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的原理示意圖。如圖1a所示，在等離子體處理裝置100中，靜電夾盤(pán)(未示出)在制程過(guò)程中利用靜電力固定或夾持住基片W。一直流電極105與一高電壓直流電源109相連接，在靜電夾盤(pán)和基片W之間產(chǎn)生極性相反的靜電荷，由此產(chǎn)生靜電夾持力。進(jìn)一步地,反應(yīng)氣體從氣體源102通過(guò)氣體噴淋頭103進(jìn)入腔室101，直流電極105設(shè)置于基臺(tái)106頂部的絕緣層104中。反應(yīng)氣體通過(guò)腔室101內(nèi)電場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生等離子體從而對(duì)基片W進(jìn)行制程，制程冗余由真空泵108抽離腔室。附圖標(biāo)記112指示的是靜電夾盤(pán)，靜電夾盤(pán)112設(shè)置于基臺(tái)頂部。
[0042]在制程完成后，基片需要從夾盤(pán)上被移除或“去夾持”(de-chucked)。為了實(shí)現(xiàn)去夾持，高壓直流電源109被關(guān)閉。但是，由于殘余電荷往往趨向于停留在整個(gè)基片W背面或部分基片W背面，在位于靜電夾盤(pán)上的升舉頂針頂起基片時(shí)，襯底往往不能從靜電夾盤(pán)上分開(kāi)，并且會(huì)被碎成多片或產(chǎn)生其他損壞。
[0043]在現(xiàn)有技術(shù)中，工程師試圖用不同的方