本發(fā)明涉及等離子體處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種聚焦環(huán)和等離子體處理裝置。

背景技術(shù)：

等離子裝置廣泛地應(yīng)用于集成電路(ic)或mems器件的制造工藝中。此系統(tǒng)的等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性粒子和襯底相互作用使材料表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng),從而使材料表面性能獲得變化。

如圖1所示為晶片在等離子腔室內(nèi)進(jìn)行刻蝕工藝的示意圖。如圖2所示，靜電卡盤(pán)4(esc)在等離子體處理晶片5的過(guò)程中，利用靜電吸附的原理來(lái)對(duì)晶片5進(jìn)行固定。下電極結(jié)構(gòu)(即基臺(tái)結(jié)構(gòu))中的聚焦環(huán)6位于靜電卡盤(pán)4周?chē)?，其主要作用有以下兩點(diǎn)，一是對(duì)晶片5進(jìn)行限位，保證晶片5和靜電卡盤(pán)4的相對(duì)位置在一個(gè)較為準(zhǔn)確的相對(duì)位置上，保證靜電卡盤(pán)4對(duì)晶片5的吸附固定；二是對(duì)分布在晶片5邊緣部分的等離子體進(jìn)行局部控制，保證晶片5邊緣刻蝕的均勻性。

如圖3所示為晶片傳入和傳出反應(yīng)腔室的流程圖，在刻蝕工藝完成后靜電卡盤(pán)電源向電極施加反向電壓，通過(guò)在晶片上感應(yīng)出與晶片本身自帶電荷不同極性的電荷來(lái)進(jìn)行中和，完成靜電釋放；如圖4所示，在完成靜電釋放后，由上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)針8(pin)升起，真空手將晶片5抓出反應(yīng)腔室。

如圖5和圖6所示，傳統(tǒng)的聚焦環(huán)的正面由上臺(tái)階面61和下臺(tái)階面62兩個(gè)圓環(huán)狀的臺(tái)階面組成。其中，聚焦環(huán)內(nèi)圈的臺(tái)階面比靜電卡盤(pán)的上表面稍低，這樣設(shè)計(jì)的目的是能夠讓晶片受靜電卡盤(pán)的吸附作用和靜電卡盤(pán)上表面背吹氦氣的壓力作用，并 且在兩種作用力下保持平衡固定。聚焦環(huán)的下臺(tái)階面的圓環(huán)外徑尺寸比晶片稍大，如此設(shè)置的目的是對(duì)晶片的位置進(jìn)行控制，保證晶片落在靜電卡盤(pán)上表面時(shí)能夠保證相對(duì)位置的準(zhǔn)確性，并確保晶片不發(fā)生側(cè)向滑移。

在等離子體刻蝕工藝過(guò)程中，如圖7所示。由于原子團(tuán)9運(yùn)動(dòng)的方向性較差，造成某些原子團(tuán)9會(huì)跟靜電卡盤(pán)4邊緣的聚焦環(huán)6產(chǎn)生碰撞，從而使部分原子團(tuán)9在晶片5的背面邊緣和聚焦環(huán)6下臺(tái)階面62之間富集，產(chǎn)生一些聚合物10。

這些在晶片5背面和聚焦環(huán)6下臺(tái)階面62所形成的聚合物10會(huì)對(duì)晶片5產(chǎn)生一定的吸附作用。如圖8所示，當(dāng)晶片5進(jìn)行完工藝被針8(pin)頂起時(shí)，晶片5會(huì)發(fā)生一邊翹起的現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)粘片或晶片5偏移情況發(fā)生，導(dǎo)致晶片5無(wú)法正常傳出。這種粘片現(xiàn)象的存在是較為危險(xiǎn)的隱患，特別在自動(dòng)化生產(chǎn)中，由于升針和真空手臂伸入抓片為連貫動(dòng)作，粘片會(huì)導(dǎo)致晶片5與機(jī)械手出現(xiàn)刮蹭，致使機(jī)械手發(fā)生手臂損傷甚至?xí)霈F(xiàn)晶片5破碎的嚴(yán)重情況。另一方面，會(huì)有一些聚合物10被粘附在晶片5背面，這些聚合物10會(huì)在晶片5傳回的過(guò)程中對(duì)傳輸用的機(jī)械手、傳輸腔室、放置晶片5的盒子造成一定的污染，也會(huì)對(duì)后續(xù)的工藝流程產(chǎn)生一定的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種聚焦環(huán)和等離子體處理裝置。該聚焦環(huán)能夠減少第二環(huán)形臺(tái)階面與基片背面的接觸面，從而減少處理過(guò)程中沉積在基片背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面之間的聚合物對(duì)基片背面的吸附，降低基片與聚合物粘連的發(fā)生幾率，進(jìn)而增加基片傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免出現(xiàn)基片破碎；同時(shí)還能避免聚合物粘附在基片的背面，從而避免基片在傳輸過(guò)程中對(duì)傳輸系統(tǒng)造成污染，同時(shí)也避免基片在處理工藝過(guò)程中對(duì)處理工藝造成污染。

本發(fā)明提供一種聚焦環(huán)，圍設(shè)在處理腔室中用于承載基片的 基臺(tái)外側(cè)，包括第一環(huán)形臺(tái)階面和第二環(huán)形臺(tái)階面，所述第一環(huán)形臺(tái)階面和所述第二環(huán)形臺(tái)階面均位于所述聚焦環(huán)的面向所述基片的一側(cè)，所述第二環(huán)形臺(tái)階面位于所述第一環(huán)形臺(tái)階面的內(nèi)側(cè)，并低于所述第一環(huán)形臺(tái)階面，所述第二環(huán)形臺(tái)階面上設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述凹凸結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述第二環(huán)形臺(tái)階面上的凹陷部和凸起部，所述凹陷部和所述凸起部依次交錯(cuò)分布。

優(yōu)選地，所述凹陷部和所述凸起部均勻分布。

優(yōu)選地，所述凹陷部在所述第二環(huán)形臺(tái)階面上的占用面積與所述凸起部在所述第二環(huán)形臺(tái)階面上的占用面積的比例大于1:1且小于20:1。

優(yōu)選地，所述凹陷部沿所述第二環(huán)形臺(tái)階面周向的縱切面形狀包括矩形、半圓形、梯形、正方形或倒三角形；

所述凸起部沿所述第二環(huán)形臺(tái)階面周向的縱切面形狀包括矩形、半圓形、梯形、正方形或倒三角形。

優(yōu)選地，所述第二環(huán)形臺(tái)階面和所述第一環(huán)形臺(tái)階面平行于所述基臺(tái)的承載所述基片的承載面，且所述第二環(huán)形臺(tái)階面低于所述基臺(tái)的承載面。

優(yōu)選地，所述第二環(huán)形臺(tái)階面的中心與所述基臺(tái)的中心重合，所述第二環(huán)形臺(tái)階面的外徑大于所述基片的直徑。

優(yōu)選地，所述第一環(huán)形臺(tái)階面高于所述基臺(tái)的承載面。

優(yōu)選地，所述聚焦環(huán)的材質(zhì)與所述基片的材質(zhì)相同。

本發(fā)明還提供一種等離子體處理裝置，包括上述聚焦環(huán)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所提供的聚焦環(huán)，通過(guò)在第二環(huán)形臺(tái)階面上設(shè)置凹凸結(jié)構(gòu)，能夠減少第二環(huán)形臺(tái)階面與基片背面的接觸面，從而減少處理過(guò)程中沉積在基片背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面之間的聚合物對(duì)基片背面的吸附，降低基片與聚合物粘連的發(fā)生幾率，進(jìn)而增加基片傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免出現(xiàn)基片破碎；同時(shí)還能避免聚合物粘附在基片的背面，從而避免基片在傳輸過(guò)程中對(duì)傳輸系統(tǒng)造成污染，同時(shí)也避免基片在處理工藝過(guò)程中對(duì) 處理工藝造成污染。

本發(fā)明所提供的等離子體處理裝置，通過(guò)采用上述聚焦環(huán)，避免了處理過(guò)程中由于聚合物粘連基片對(duì)該等離子體處理裝置的傳輸系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)造成的污染和損壞，從而提高了該等離子體處理裝置的處理品質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體刻蝕腔室內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中聚焦環(huán)設(shè)置位置的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為圖1中晶片傳入和傳出反應(yīng)腔室的流程圖；

圖4為圖1中晶片從靜電卡盤(pán)上釋放后，上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將晶片頂起的示意圖；

圖5為圖2中聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6為圖2中聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖7為等離子體刻蝕過(guò)程中，原子團(tuán)在晶片背面邊緣和聚焦環(huán)下臺(tái)階面之間聚集形成聚合物的示意圖；

圖8為晶片被上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)頂起時(shí)，由于受到聚合物粘連而發(fā)生一邊翹起的示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例1中聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖10為圖9中第二環(huán)形臺(tái)階面局部放大后的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖11為圖9中聚焦環(huán)在一凹陷部處的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖12為圖9中第二環(huán)形臺(tái)階面上凹陷部與凸起部交錯(cuò)分布的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖13為圖9中聚焦環(huán)設(shè)置位置的結(jié)構(gòu)剖視圖。

其中的附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1.基臺(tái)；11.承載面；12.基片；2.第一環(huán)形臺(tái)階面；3.第二環(huán)形臺(tái)階面；31.凹凸結(jié)構(gòu)；310.凹陷部；311.凸起部；4.靜電卡盤(pán)；5.晶片；6.聚焦環(huán)；61.上臺(tái)階面；62.下臺(tái)階面；7.上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；8.針；9.原子團(tuán)；10.聚合物。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所提供的一種聚焦環(huán)和等離子體處理裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種聚焦環(huán)，如圖9-圖11所示，圍設(shè)在處理腔室中用于承載基片的基臺(tái)1外側(cè)，包括第一環(huán)形臺(tái)階面2和第二環(huán)形臺(tái)階面3，第一環(huán)形臺(tái)階面2和第二環(huán)形臺(tái)階面3均位于聚焦環(huán)的面向基片的一側(cè)，第二環(huán)形臺(tái)階面3位于第一環(huán)形臺(tái)階面2的內(nèi)側(cè)，并低于第一環(huán)形臺(tái)階面2，第二環(huán)形臺(tái)階面3上設(shè)置有凹凸結(jié)構(gòu)31。

通過(guò)在第二環(huán)形臺(tái)階面3上設(shè)置凹凸結(jié)構(gòu)31，能夠減少第二環(huán)形臺(tái)階面3與基片背面的接觸面，從而減少處理過(guò)程中沉積在基片背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面3之間的聚合物對(duì)基片背面的吸附，降低基片與聚合物粘連的發(fā)生幾率，進(jìn)而增加基片傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免出現(xiàn)基片破碎；同時(shí)還能避免聚合物粘附在基片的背面，從而避免基片在傳輸過(guò)程中對(duì)傳輸系統(tǒng)造成污染，同時(shí)也避免基片在處理工藝過(guò)程中對(duì)處理工藝造成污染。

本實(shí)施例中，如圖10所示，凹凸結(jié)構(gòu)31包括設(shè)置在第二環(huán)形臺(tái)階面3上的凹陷部310和凸起部311，凹陷部310和凸起部311依次交錯(cuò)分布。凹陷部310的設(shè)置，能使處理過(guò)程中沉積在基片背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面3之間的聚合物絕大多數(shù)聚集在凹陷部310中，從而減少了第二環(huán)形臺(tái)階面3與基片背面邊緣的接觸面積，進(jìn)而減少了聚合物對(duì)基片背面的吸附。

本實(shí)施例中，凹陷部310和凸起部311均勻分布。如此設(shè)置，能使施加到基臺(tái)1邊緣區(qū)域的電場(chǎng)均勻分布，從而使處理過(guò)程中對(duì)應(yīng)基片邊緣區(qū)域的等離子體分布均勻，進(jìn)而確?；吘墔^(qū)域處理的均勻性。

本實(shí)施例中，如圖12所示，凹陷部310在第二環(huán)形臺(tái)階面 3上的占用面積與凸起部311在第二環(huán)形臺(tái)階面3上的占用面積的比例大于1:1且小于20:1。即凹陷部310的占用面積大于凸起部311的占用面積，如此設(shè)置，能使處理過(guò)程中沉積在基片12背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面3之間的聚合物絕大多數(shù)聚集在凹陷部310中，而只有小部分聚集在凸起部311表面，即只有聚集在凸起部311表面的小部分聚合物與基片12背面邊緣相接觸，而聚集在凹陷部310中的絕大多數(shù)聚合物與基片12背面邊緣不相接觸，從而減少了第二環(huán)形臺(tái)階面3與基片12背面邊緣的接觸面積，進(jìn)而減少了聚合物對(duì)基片12背面的吸附。

本實(shí)施例中，凹陷部310沿第二環(huán)形臺(tái)階面3周向的縱切面形狀為矩形，凸起部311沿第二環(huán)形臺(tái)階面3周向的縱切面形狀也為矩形，即凹陷部310和凸起部311的形狀均為矩形。

需要說(shuō)明的是，凹陷部310沿第二環(huán)形臺(tái)階面3周向的縱切面形狀也可以為半圓形、梯形、正方形或倒三角形等其他形狀；凸起部311沿第二環(huán)形臺(tái)階面3周向的縱切面形狀也可以為半圓形、梯形、正方形或倒三角形等其他形狀，對(duì)凹陷部310和凸起部311的具體形狀不做限定，只要能確保第二環(huán)形臺(tái)階面3上凹陷部310和凸起部311均勻分布即可。

本實(shí)施例中，如圖13所示，第二環(huán)形臺(tái)階面3和第一環(huán)形臺(tái)階面2平行于基臺(tái)1的承載基片12的承載面11，且第二環(huán)形臺(tái)階面3低于基臺(tái)1的承載面11。如此設(shè)置，使聚焦環(huán)整體呈環(huán)形槽狀，通過(guò)高度低于第一環(huán)形臺(tái)階面2的第二臺(tái)階面3，能對(duì)置于基臺(tái)1承載面11上的基片12起到位置限定作用，使基片12在基臺(tái)1上的設(shè)置位置被限制在第二環(huán)形臺(tái)階面3圈定的區(qū)域內(nèi)，從而使基片12與基臺(tái)1的相對(duì)位置更加準(zhǔn)確，以便基臺(tái)1承載面11對(duì)基片12進(jìn)行處理過(guò)程中的牢固固定，同時(shí)還能確?；?2不會(huì)發(fā)生側(cè)向滑移。另外，第二環(huán)形臺(tái)階面3的高度略低于基臺(tái)1的承載面11，如此設(shè)置，能使基片12與基臺(tái)1承載面11貼合，以便基臺(tái)1承載面11對(duì)基片12進(jìn)行吸附固定，確保處理過(guò)程中基片12的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中，第二環(huán)形臺(tái)階面3的外徑大于基片12的直徑。實(shí)際設(shè)計(jì)中，第二環(huán)形臺(tái)階面3的外徑略大于基片12的直徑，如此能夠很好地對(duì)基片12在基臺(tái)1上的設(shè)置位置進(jìn)行控制，保證基片12置于基臺(tái)1承載面11上的相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中，第一環(huán)形臺(tái)階面2高于基臺(tái)1的承載面11。如此設(shè)置，能使整體呈環(huán)形槽狀的聚焦環(huán)在基臺(tái)1周邊形成圍欄，聚焦環(huán)圍欄對(duì)基臺(tái)1邊緣電場(chǎng)的均勻分布形成一定的維護(hù)作用，從而使處理過(guò)程中，基片12邊緣區(qū)域的等離子體分布保持均勻，進(jìn)而確保了基片12處理的均勻性。

本實(shí)施例中，聚焦環(huán)的材質(zhì)與基片12的材質(zhì)相同。如聚焦環(huán)與基片12均采用石英材質(zhì)，如此設(shè)置，使聚焦環(huán)的設(shè)置不會(huì)在基片12的處理過(guò)程中引入雜質(zhì)，從而保證了處理工藝的品質(zhì)。

實(shí)施例1的有益效果：實(shí)施例1中提供的聚焦環(huán)，通過(guò)在第二環(huán)形臺(tái)階面上設(shè)置凹凸結(jié)構(gòu)，能夠減少第二環(huán)形臺(tái)階面與基片背面的接觸面，從而減少處理過(guò)程中沉積在基片背面邊緣與第二環(huán)形臺(tái)階面之間的聚合物對(duì)基片背面的吸附，降低基片與聚合物粘連的發(fā)生幾率，進(jìn)而增加基片傳輸?shù)姆€(wěn)定性，避免出現(xiàn)基片破碎；同時(shí)還能避免聚合物粘附在基片的背面，從而避免基片在傳輸過(guò)程中對(duì)傳輸系統(tǒng)造成污染，同時(shí)也避免基片在處理工藝過(guò)程中對(duì)處理工藝造成污染。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種等離子體處理裝置，包括實(shí)施例1中的聚焦環(huán)。本實(shí)施例中的等離子體處理裝置包括等離子體刻蝕裝置。

通過(guò)采用實(shí)施例1中的聚焦環(huán)，避免了處理過(guò)程中由于聚合物粘連基片對(duì)該等離子體處理裝置的傳輸系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)造成的污染和損壞，從而提高了該等離子體處理裝置的處理品質(zhì)。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng) 域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。