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CN106206385A - 一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法 - Google Patents

一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法 Download PDF

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CN106206385A
CN106206385A CN201610854743.4A CN201610854743A CN106206385A CN 106206385 A CN106206385 A CN 106206385A CN 201610854743 A CN201610854743 A CN 201610854743A CN 106206385 A CN106206385 A CN 106206385A
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polysilicon
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唐在峰
许进
任昱
吕煜坤
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Shanghai Huali Microelectronics Corp
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Shanghai Huali Microelectronics Corp
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Abstract

本发明公开了一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法，通过在多晶硅刻蚀腔体内用于紧锁静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座的金属钉子暴露的顶部装配结构外部采用等离子体隔绝装置，将金属钉子完全保护起来，能确保彻底避免金属钉子在腔体工艺期间被刻蚀等离子体轰击出金属活性离子所造成的对刻蚀腔体金属污染的问题，起到降低多晶硅刻蚀腔体金属污染含量的效果，从而可降低多晶硅刻蚀过程中对产品电性性能的固有损害，提升产品良率。

Description

一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法
技术领域
本发明涉及微电子领域，更具体地，涉及一种可降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法。
背景技术
请参阅图1，图1是现有的一种多晶硅刻蚀腔内部结构示意图。如图1所示，多晶硅刻蚀腔10内部设有静电吸附盘14，用于将硅片15吸附固定在静电吸附盘14表面进行工艺。在静电吸附盘14下方设有下电极12，在下电极12下方设有基座11，并环绕静电吸附盘14设有聚焦环13，用于对其下方的下电极12进行保护。
请继续参阅图1。在现有的多晶硅刻蚀机台的静电吸附盘设计中，用于将静电吸附盘14、下电极12、聚焦环13以及基座11等不同部件进行紧锁的钉子16都为金属材质，并且出于安装的需要，钉子16顶部会裸露在外，即暴露于多晶硅刻蚀腔体10的内部。
然而，在多晶硅刻蚀工艺过程中，存在超强的等离子体轰击。上述金属钉子16表面由于裸露在外，在腔体工艺期间将受到刻蚀等离子体的强烈轰击。而金属钉子16在被轰击的情况下，将使其激发出大量金属活性离子而分布在刻蚀腔体10内部，造成对刻蚀腔体10产生金属污染的问题。并且，这些金属活性离子会在工艺过程中强压及强电流的作用下，被注入进硅片15内部，从而大大影响产品的电学性能。
因此，设计一种可降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，成为业界一个亟需解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔及方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，所述多晶硅刻蚀腔内部自下而上依次设有基座、下电极、静电吸附盘，环绕静电吸附盘设有聚焦环，静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座相互之间以金属钉子进行紧锁，各所述金属钉子的顶部设有装配结构；所述装配结构暴露于多晶硅刻蚀腔内，其外部设有等离子体隔绝装置。
优选地，所述装配结构为外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构。
优选地，所述等离子体隔绝装置为与所述装配结构相配合的隔绝帽或隔绝伞，其在每个金属钉子的装配结构上对应设置一个，以将暴露的装配结构与工艺过程中的等离子体进行隔绝。
优选地，所述等离子体隔绝装置为包覆于所述装配结构表面的涂层结构。
优选地，所述等离子体隔绝装置为绝缘体。
优选地，所述等离子体隔绝装置以特氟龙材料制作。
优选地，所述等离子体隔绝装置为隔绝帽或隔绝伞，其下端具有与所述外六角螺栓头或者内六角沉孔螺栓头装配结构相配合的安装结构，并与每个金属钉子的装配结构一一对应安装固定。
一种降低腔体内金属污染含量的方法，包括以下步骤：
步骤S01：提供一多晶硅刻蚀腔，所述多晶硅刻蚀腔内部自下而上依次设有基座、下电极、静电吸附盘，环绕静电吸附盘设有聚焦环，静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座相互之间以金属钉子进行紧锁，各所述金属钉子的顶部设有装配结构，所述装配结构暴露于多晶硅刻蚀腔内；
步骤S02：在各所述金属钉子顶部的装配结构外部设置等离子体隔绝装置；
步骤S03：提供一具有多晶硅薄膜的硅片，将所述硅片置于静电吸附盘上固定，然后进行多晶硅刻蚀工艺，在所述硅片表面形成多晶硅图案；同时，利用等离子体隔绝装置将多晶硅刻蚀工艺中产生的等离子体与金属钉子进行隔离，以避免金属钉子中的金属离子析出，从而降低腔体内部的金属污染；
步骤S04：工艺结束后，将所述硅片取出，并检查等离子体隔绝装置的完好状态。
优选地，步骤S02中，所述装配结构为外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构，所述等离子体隔绝装置为隔绝帽或隔绝伞，首先测量出各金属钉子的装配结构尺寸，然后利用模具制作出能与金属钉子的装配结构相配合的具有安装结构的隔绝帽或隔绝伞，在每个金属钉子的装配结构外部对应安装固定一个隔绝帽或隔绝伞。
优选地，采用特氟龙材料制作所述隔绝帽或隔绝伞。
从上述技术方案可以看出，本发明通过在多晶硅刻蚀腔体内用于紧锁静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座的金属钉子暴露的顶部装配结构外部采用等离子体隔绝装置，将金属钉子完全保护起来，能确保彻底避免金属钉子在腔体工艺期间被刻蚀等离子体轰击出金属活性离子所造成的对刻蚀腔体金属污染的问题，起到降低多晶硅刻蚀腔体金属污染含量的效果，从而可降低多晶硅刻蚀过程中对产品电性性能的固有损害，提升产品良率。
附图说明
图1是现有的一种多晶硅刻蚀腔内部结构示意图；
图2是本发明一较佳实施例的一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔结构示意图；
图3是本发明一较佳实施例的一种隔绝伞与金属钉子的配合结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明一较佳实施例的一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔结构示意图。如图2所示，本发明的一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，在其腔体20内部自下而上依次设有基座21、下电极22、静电吸附盘24；静电吸附盘24用于将硅片25吸附固定在静电吸附盘24表面进行工艺。并且，环绕静电吸附盘24还设有聚焦环23。
请参阅图2。静电吸附盘24、下电极22、聚焦环23及基座21等不同部件相互之间通过金属钉子26和27进行紧锁。各所述金属钉子的顶部设有装配结构27，以便将金属钉子装入不同部件之间的安装孔中。所述装配结构27可以采用常规的外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构，从而可使用一般的安装扳手进行紧固。这样，作为装配结构的外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构就通常暴露于多晶硅刻蚀腔20内。
请继续参阅图2。在每个金属钉子顶部的装配结构27外部，都对应设有一个等离子体隔绝装置28。所述等离子体隔绝装置28采用绝缘体进行制作，可以将每个金属钉子顶部暴露的装配结构27予以隔绝及保护起来，能确保彻底隔绝金属钉子在腔体工艺期间被刻蚀等离子体轰击出金属活性离子造成的对刻蚀腔体金属污染的问题，起到降低多晶硅刻蚀腔体金属污染的作用，从而降低了多晶硅刻蚀过程中对产品电性性能的固有损害，提升了产品良率。
请参阅图3，图3是本发明一较佳实施例的一种隔绝伞与金属钉子的配合结构示意图。如图3所示，作为一较佳的实施方式，所述等离子体隔绝装置28采用可与金属钉子的所述装配结构27相配合的隔绝伞29和30伞形结构。通过在图2中每个金属钉子的装配结构27外部对应安装一个隔绝伞29和30，可将暴露的装配结构27完全保护起来，从而在工艺过程中可与等离子体进行隔绝不受轰击而激发出金属离子。
请参阅图3。为便于固定，在隔绝伞的下端加工有与所述外六角螺栓头或者内六角沉孔螺栓头装配结构相配合的安装结构(伞柄)，并可与每个金属钉子的装配结构一一对应安装固定。图中示例性显示金属钉子的一种具有内六角沉孔31螺栓头结构的装配结构27，隔绝伞下端的伞柄状安装结构30具有与内六角沉孔31相对应的外六角柱形结构。将隔绝伞伞柄的该外六角柱形结构插入金属钉子的内六角沉孔中并形成紧配合，即可将隔绝伞与金属钉子安装固定，并使得隔绝伞的弧形伞面29将金属钉子裸露的装配结构27包围起来，这样即使在高强度等离子体的轰击下，也没有任何金属离子析出。也可以将隔绝伞的弧形伞面29的内侧加工成可与金属钉子装配结构外形轮廓相对应的结构，从而可将隔绝伞的弧形伞面直接与金属钉子装配结构进行安装固定。
作为其他可选的实施方式，所述等离子体隔绝装置还可以采用可与所述装配结构相配合的隔绝帽帽形结构。当金属钉子的装配结构为内六角沉孔螺栓头结构时，将隔绝帽下端加工出与内六角沉孔相对应的外六角柱形结构的安装结构，再将该外六角柱形结构插入金属钉子的内六角沉孔中并形成紧配合，即可将隔绝帽与金属钉子安装固定；同时，将隔绝帽的帽檐套在金属钉子的装配结构外部，即可将金属钉子裸露的装配结构包围起来。当金属钉子的装配结构为外六角螺栓头结构时，可直接将隔绝帽的帽檐套在金属钉子的装配结构外部并形成紧配合，从而可将金属钉子裸露的装配结构包围起来。
作为其他进一步可选的实施方式，所述等离子体隔绝装置还可以采用包覆于所述装配结构表面的涂层结构。本发明不限于此。
作为一优选的实施方式，所述等离子体隔绝装置可以采用特氟龙材料制作，例如可以是配合安装于金属钉子装配结构外部的特氟龙隔绝帽、隔绝伞，或者是包覆于所述装配结构表面的特氟龙涂层。特氟龙(Teflon)被称作“塑料王”。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，其具有耐高温的特点，并具有超强的抗高强度等离子体轰击的能力。本发明不限于此。
本发明同时还提供了一种降低腔体内金属污染含量的方法，包括以下步骤(可参考图2以及上述实施方式加以理解)：
步骤S01：提供一多晶硅刻蚀腔，所述多晶硅刻蚀腔内部自下而上依次设有基座、下电极、静电吸附盘，环绕静电吸附盘设有聚焦环，静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座相互之间以金属钉子进行紧锁，各所述金属钉子的顶部设有装配结构，所述装配结构暴露于多晶硅刻蚀腔内。
步骤S02：在各所述金属钉子顶部的装配结构外部设置等离子体隔绝装置。
其中，所述装配结构可采用外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构，所述等离子体隔绝装置可采用隔绝帽或隔绝伞。首先测量出各金属钉子的装配结构尺寸，然后利用模具制作出能与金属钉子的装配结构相配合的具有安装结构的隔绝伞(如图3所示)或隔绝帽，从而可在每个金属钉子的装配结构外部对应安装固定一个隔绝帽或隔绝伞。
所述等离子体隔绝装置还可以采用包覆于所述装配结构表面的涂层结构。本发明不限于此。
作为一优选的实施方式，可以采用特氟龙材料制作所述等离子体隔绝装置，例如可以是配合安装于金属钉子装配结构外部的特氟龙隔绝帽、隔绝伞，或者是包覆于所述装配结构表面的特氟龙涂层。本发明不限于此。
步骤S03：提供一具有多晶硅薄膜的硅片，将所述硅片置于静电吸附盘上固定，然后进行多晶硅刻蚀工艺，在所述硅片表面形成多晶硅图案；同时，利用等离子体隔绝装置将多晶硅刻蚀工艺中产生的等离子体与金属钉子进行隔离，以避免金属钉子中的金属离子析出，从而降低腔体内部的金属污染。
步骤S04：工艺结束后，将所述硅片取出，并检查等离子体隔绝装置的完好状态。
综上所述，本发明通过在多晶硅刻蚀腔体内用于紧锁静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座的金属钉子暴露的顶部装配结构外部采用等离子体隔绝装置，将金属钉子完全保护起来，能确保彻底避免金属钉子在腔体工艺期间被刻蚀等离子体轰击出金属活性离子所造成的对刻蚀腔体金属污染的问题，起到降低多晶硅刻蚀腔体金属污染含量的效果，从而可降低多晶硅刻蚀过程中对产品电性性能的固有损害，提升产品良率，特别是对于技术节点降至55纳米甚至40纳米及以下帮助巨大。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述多晶硅刻蚀腔内部自下而上依次设有基座、下电极、静电吸附盘，环绕静电吸附盘设有聚焦环，静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座相互之间以金属钉子进行紧锁，各所述金属钉子的顶部设有装配结构；所述装配结构暴露于多晶硅刻蚀腔内，其外部设有等离子体隔绝装置。
2.根据权利要求1所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述装配结构为外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构。
3.根据权利要求1所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述等离子体隔绝装置为与所述装配结构相配合的隔绝帽或隔绝伞，其在每个金属钉子的装配结构上对应设置一个，以将暴露的装配结构与工艺过程中的等离子体进行隔绝。
4.根据权利要求1所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述等离子体隔绝装置为包覆于所述装配结构表面的涂层结构。
5.根据权利要求1、3或4所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述等离子体隔绝装置为绝缘体。
6.根据权利要求1、3或4所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述等离子体隔绝装置以特氟龙材料制作。
7.根据权利要求2所述的降低腔体内金属污染含量的多晶硅刻蚀腔，其特征在于，所述等离子体隔绝装置为隔绝帽或隔绝伞，其下端具有与所述外六角螺栓头或者内六角沉孔螺栓头装配结构相配合的安装结构，并与每个金属钉子的装配结构一一对应安装固定。
8.一种降低腔体内金属污染含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：提供一多晶硅刻蚀腔，所述多晶硅刻蚀腔内部自下而上依次设有基座、下电极、静电吸附盘，环绕静电吸附盘设有聚焦环，静电吸附盘、下电极、聚焦环及基座相互之间以金属钉子进行紧锁，各所述金属钉子的顶部设有装配结构，所述装配结构暴露于多晶硅刻蚀腔内；
步骤S02：在各所述金属钉子顶部的装配结构外部设置等离子体隔绝装置；
步骤S03：提供一具有多晶硅薄膜的硅片，将所述硅片置于静电吸附盘上固定，然后进行多晶硅刻蚀工艺，在所述硅片表面形成多晶硅图案；同时，利用等离子体隔绝装置将多晶硅刻蚀工艺中产生的等离子体与金属钉子进行隔离，以避免金属钉子中的金属离子析出，从而降低腔体内部的金属污染；
步骤S04：工艺结束后，将所述硅片取出，并检查等离子体隔绝装置的完好状态。
9.根据权利要求8所述的降低腔体内金属污染含量的方法，其特征在于，步骤S02中，所述装配结构为外六角螺栓头结构或者内六角沉孔螺栓头结构，所述等离子体隔绝装置为隔绝帽或隔绝伞，首先测量出各金属钉子的装配结构尺寸，然后利用模具制作出能与金属钉子的装配结构相配合的具有安装结构的隔绝帽或隔绝伞，在每个金属钉子的装配结构外部对应安装固定一个隔绝帽或隔绝伞。
10.根据权利要求9所述的降低腔体内金属污染含量的方法，其特征在于，采用特氟龙材料制作所述隔绝帽或隔绝伞。
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