TWI587443B - The stage and the corresponding plasma processing device - Google Patents

Description

載片台及相應的電漿處理裝置

本發明關於半導體製造技術領域，具體關於一種載片台及相應的電漿處理裝置。

在電漿蝕刻製程中，矽片需要放在一個帶靜電的載片台(ESC)上，然後通入蝕刻氣體如CF₄、C₄F₈、Ar、O₂等，保持反應器一定的壓力，如10mT~500mT，然後加載高頻或低頻射頻功率，進行蝕刻過程。

在蝕刻過程中，矽片還需要控制一定的溫度，一般的溫度範圍是-20℃到80℃，這個溫度可以藉由控制一定流量和溫度的熱傳導液的設備獲得。熱傳導液在載片台裡面循環，所以載片台的溫度就得到了控制。在載片台的表面和矽片直接通入一定壓力的氦氣，然後又加載一定的電壓，使得矽片被該高電壓吸附不被氦氣頂起。這樣矽片和載片台就有一個很好的熱交換。

高電壓加載到載片台電極層，在載片台的電極上形成正電或者負 電，在矽片的背面會感應與之相反的電荷，藉由靜電庫侖力計算公式，， 其中，F表示靜電力，K表示庫侖常數，Q表示電荷量，q表示電荷量，R表示電荷之間的距離，得知靜電力和電壓成正比，和電荷距離平方成反比。

電壓越高，如果超過了表面介電材料的耐壓閾值，在電漿製程的過程中，表面介電材料就容易被擊穿，表現為電弧放電(arcing)的現象。電極的漏電流加大，高電壓加載不上，載片台就報廢了。或者載片台表面有沉積導電的聚合物(polymer)，被矽片壓在介電材料表面，使得介電材料局部的電荷距離變小，那個地方就容易被高電壓擊穿。

經實驗發現，載片台電弧放電(ESC arcing)通常發生在電極層邊緣和介電材料接觸的地方。以下幾種狀況容易發生載片台電弧放電。一種是電極層邊緣形狀不規則，有毛刺，在高電壓下容易造成尖端放電；再一種就是局部介電材料的耐壓因為有聚合物等外物而改變，造成電弧放電。

本發明的目的在於提供一種載片台及相應的電漿處理裝置，防止載片台表面的介電材料層被擊穿，當矽片吸附在載片台上時，由於邊緣的表面積大，總的電荷會比其它地方多，吸附力會更好，可以更好地蝕刻矽片。

為了達到上述目的，本發明藉由以下技術手段實現：一種載片台，用於在電漿蝕刻製程中承載基片，所述基片位於所述載片台上方。該載片台包含：基底；設置在所述基底上方的第一介電層；設置在所述第一介電層上方的第二介電層；設置在所述第一介電層與第二介電層之間的電極層；環繞套設在所述電極層外側的導電擴展環，所述導電擴展環的直徑小於所述第一介電層的直徑，且所述導電擴展環的厚度大於所述電極層的厚度；以及介電材料環，所述介電材料環中心區域上方支撐有導電擴展環，介電材料環外圍進一步包括一環形延展部圍繞所述導電擴展環。

較佳者，所述的環形延展部的外側直徑與所述第一介電層的直徑一致。

較佳者，所述的環形延展部的上表面的高度與所述電極層的頂部高度一致。

較佳者，所述的環形延展部的上表面高於所述電極層的頂部，其中環形延展部高出電極層的部分嵌入所述第二介電層。

較佳者，所述的第二介電層的底部設有與所述環形延展部對應的環形槽，所述環形延展部高出電極層的部分設置在環形槽內。

較佳者，所述的介電材料環的截面為L形。

較佳者，所述的介電材料環由氧化鋁、氮化鋁或高分子聚合物中的一種製成。

較佳者，所述的電極層採用絲網印刷製程加工到所述第一介電層表面。

較佳者，所述的電極層的厚度為10微米。

較佳者，所述的導電擴展環的材料為金屬。

較佳者，所述的導電擴展環的垂直高度介於100微米到500微米之間。

較佳者，所述的導電擴展環的頂部與所述電極層的頂部高度一致。

一種電漿處理裝置，包含上述載片台。

本發明之一種載片台及相應的電漿處理裝置與現有技術相比具有以下優點：由於設有導電擴展環及介電材料環，能夠防止載片台的電極層因 為高壓放電而導致的破壞，防止載片台表面的介電材料層被擊穿。

101‧‧‧基底

102‧‧‧第一介電層

103‧‧‧第二介電層

104‧‧‧電極層

105‧‧‧導電擴展環

106‧‧‧介電材料環

圖1為本發明之一種載片台的整體結構示意圖。

圖2為去掉第二介電層的俯視圖。

圖3為本發明之另一個實施的載片台的整體結構示意圖。

以下結合圖式，藉由詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。

如圖1及圖2所示，一種載片台，用於在電漿蝕刻製程中承載基片，所述基片位於所述載片台上方，該載片台包含：基底101；設置在所述基底101上方的第一介電層102；設置在所述第一介電層102上方的第二介電層103，所述的第一介電層102及第二介電層103的材料為陶瓷；設置在所述第一介電層102與第二介電層103之間的電極層104，電極層104採用絲網印刷製程加工到所述第一介電層102表面，電極層104的厚度為10微米；環繞套設在所述電極層104外側的導電擴展環105；所述導電擴展環105的直徑小於所述第一介電層102的直徑，所述導電擴展環105的厚度大於所述電極層104的厚度；所述的導電擴展環105的頂部與所述電極層104的頂部高度一致，較佳地，導電擴展環105的垂直高度介於100微米到500微米之間，導電擴展環105的材料為金屬。具體地，現有技術中加工電極層104時，容易在邊緣造成不規則的毛刺。本發明就是在電極層104加工前，在原電極層104邊緣位置先安裝一個導電擴展環105圍繞在第一介電質 層102上表面，然後讓電極層104加工在導電擴展環105內部，印刷電極層104和導電擴展環105共同構成的電極邊緣光滑，該導電擴展環105的上表面和電極層104在一個高度，下表面埋入第一介電層102中，其厚度約為100微米到500微米，然後在電極層104的外圍加一個介電材料環106，確保其不被高電壓擊穿。

較佳地，所述介電材料環106中心區域上方支撐有導電擴展環105，介電材料環106外圍還包括一環形延展部圍繞所述導電擴展環105，所述的環形延展部的外側直徑與所述第一介電層102的直徑一致。

如圖1所示，在一些實施例中，所述的環形延展部的上表面的高度與所述電極層104的頂部高度一致。這樣，當第二介電層103壓在電極層104時不會凸起。

如圖3所示，在另外一些實施例中，所述的環形延展部的上表面高於所述電極層104的頂部，其中環形延展部高出電極層104的部分嵌入所述第二介電層103，較佳地，所述的第二介電層103的底部設有與所述環形延展部對應的環形槽，所述環形延展部高出電極層104的部分設置在環形槽內。

較佳地，所述的介電材料環106的截面為L形，所述的介電材料環由介電材料製成，例如由氧化鋁、氮化鋁或高分子聚合物中的一種製成。

所述介電材料環106也可以不包括水平方向延展部以支撐所述導電擴展環105，只包括一環形延展部圍繞所述導電擴展環，此時導電擴展環105直接安裝在第一介電質層102外周緣的環形台階上。

本發明還公開一種電漿處理裝置，包含上述的載片台。

儘管本發明的內容已經藉由上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當理解到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本發明所屬技術領域中 具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由申請專利範圍來限定。

101‧‧‧基底

102‧‧‧第一介電層

103‧‧‧第二介電層

104‧‧‧電極層

105‧‧‧導電擴展環

106‧‧‧介電材料環

Claims (12)

1. 一種載片台，用於在電漿蝕刻製程中承載一基片，該基片位於該載片台上方，該載片台包含：一基底；一第一介電層，係設置在該基底上方；一第二介電層，係設置在該第一介電層上方；一電極層，係設置在該第一介電層與該第二介電層之間；一導電擴展環，係環繞套設在該電極層外側，該導電擴展環的直徑小於該第一介電層的直徑，且該導電擴展環的厚度大於該電極層的厚度；以及一介電材料環，該介電材料環中心區域上方支撐有該導電擴展環，該介電材料環外圍進一步包括一環形延展部圍繞該導電擴展環；其中該環形延展部的外側直徑與該第一介電層的直徑一致。
2. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該環形延展部的上表面的高度與該電極層的頂部高度一致。
3. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該環形延展部的上表面高於該電極層的頂部，其中該環形延展部高出該電極層的部分嵌入該第二介電層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之載片台，其中該第二介電層的底部設有與該環形延展部對應的一環形槽，該環形延展部高出該電極層的部分設置在該環形槽內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該介電材料環的截 面為L形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該介電材料環由氧化鋁、氮化鋁或高分子聚合物中的一種製成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該電極層採用絲網印刷製程加工到該第一介電層表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該電極層的厚度為10微米。
9. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該導電擴展環的材料為金屬。
10. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該導電擴展環的垂直高度介於100微米到500微米之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之載片台，其中該導電擴展環的頂部與該電極層的頂部高度一致。
12. 一種電漿處理裝置，其包含申請專利範圍第1至11項之任一項所述之載片台。