本公開涉及半導體制造設備,尤其涉及一種等離子體處理裝置及晶圓處理方法。
背景技術:
1、在半導體芯片制造過程中,icp(inductively?coupled?plasma,電感耦合等離子體)刻蝕設備和去膠設備是關鍵的工藝設備。為了減少高能離子對晶圓的轟擊損傷,遠程等離子體技術被廣泛應用。該技術通過在遠離晶圓的區域生成等離子體,并利用格柵或擋板結構過濾掉大部分帶電離子,僅讓呈電中性的自由基到達晶圓表面。利用自由基極其活躍的化學性質與晶圓表面的物質進行反應,從而完成刻蝕或去膠工藝。在高溫工藝(例如高于400°c)中,氮化鋁(aln)陶瓷因其優異的導熱性和絕緣性,常被用作加熱器(托盤)的材料。而在常規溫度下,鋁合金因其良好的加工性和成本優勢也被廣泛使用。
2、然而,在實際工藝過程中,當晶圓放置在加熱器表面后,晶圓與加熱器之間往往存在殘留氣體。這些氣體在晶圓背面形成“氣墊”,導致晶圓處于“懸浮”或摩擦力極小的狀態。此時,如果啟動主抽氣系統進行大流量抽氣或控壓,由于抽氣口通常位于腔室側面或下方,氣流會產生側向的拖拽力,導致晶圓向抽氣口方向滑動。這種晶圓滑動會導致工藝均勻性變差,甚至造成晶圓碎片或設備故障。
技術實現思路
1、本公開實施例提供一種等離子體處理裝置及晶圓處理方法,以解決或緩解現有技術中的一項或更多項技術問題。
2、作為本公開實施例的一個方面,本公開實施例提供一種等離子體處理裝置,包括:
3、工藝腔室,所述工藝腔室限定出反應空間;
4、介質筒,所述介質筒的第一端部與蓋板連接,第二端部與所述工藝腔室連通;
5、等離子體產生單元,用于在所述介質筒內激發工藝氣體以產生等離子體;
6、托盤,設置在所述工藝腔室內,所述托盤具有用于承載待處理工件的承載面;
7、主排氣系統,通過主排氣管路與所述腔室連接,用于調節所述工藝腔室內的壓力;
8、輔助吸附系統,用于在所述主排氣系統工作前將所述待處理工件與所述承載面之間的氣體排出;
9、其中,所述承載面上設有多個吸附孔,所述托盤內設有連通所述吸附孔與所述輔助吸附系統的抽氣通道。
10、在一種實施方式中,所述輔助吸附系統包括輔助排氣管路和設置在所述輔助排氣管路上的第一閥門,所述輔助排氣管路連接至所述抽氣通道。
11、在一種實施方式中,所述多個吸附孔為圓孔,所述圓孔在所述承載面上排布形成至少一種直徑的同心圓。
12、在一種實施方式中,所述多個吸附孔為以直線或弧形沿所述承載面所在平面設置的條形開口,多個所述條形開口排布形成至少一組以相同距離圍繞所述托盤中心的吸附口組。
13、在一種實施方式中,所述同心圓的直徑或所述吸附口組的距離根據待處理工件的直徑確定。
14、在一種實施方式中,所述裝置還包括格柵,所述格柵設置在所述介質筒與所述腔室的連接處或所述腔室內部,所述格柵位于所述線圈對應的區域與所述托盤之間。
15、在一種實施方式中,所述格柵上設有過濾通孔,所述過濾通孔被配置為過濾等離子體中的離子并允許自由基通過。
16、在一種實施方式中,所述托盤的材質為氮化鋁陶瓷或表面經過陽極氧化處理的鋁合金。
17、在一種實施方式中,主排氣系統包括:
18、第二閥門,設置在所述主排氣管路上;
19、其中,所述主排氣管路與所述工藝腔室的連接口位于所述托盤的側方或下方,用于對所述工藝腔室進行側向抽氣。
20、在一種可能的實現方式中,等離子體產生單元包括:
21、射頻線圈,纏繞在所述介質筒的外壁上;
22、射頻電源,與所述射頻線圈電連接,用于將射頻能量耦合至所述介質筒內的工藝氣體。
23、在一種實施方式中,所述裝置還包括:
24、進氣單元,設置在所述介質筒的頂部,用于向所述介質筒內引入工藝氣體;
25、氣路控制裝置,所述主排氣系統、所述輔助吸附系統以及所述進氣單元均連接至所述氣路控制裝置;?其中,所述氣路控制裝置被配置為向所述進氣單元輸送氣體,并為所述主排氣系統和所述輔助吸附系統提供抽氣負壓。
26、作為本公開實施例的一個方面,本公開實施例提供一種晶圓處理方法,使用上述的等離子體處理裝置,包括:
27、s1:將晶圓放置在等離子體處理裝置的托盤的承載面上;
28、s2:開啟第一閥門,使托盤上的吸附孔與負壓源連通,利用負壓源經由所述吸附孔抽取所述晶圓與所述承載面之間的殘留氣體,以消除氣墊效應并使所述晶圓貼合于所述承載面;
29、s3:關閉所述第一閥門;
30、s4:開啟所述主排氣系統的第二閥門,利用負壓源對所述工藝腔室進行抽氣控壓,并進行等離子體處理工藝。
31、本公開實施例采用上述技術方案,通過在托盤表面設置吸附孔并配合輔助吸附系統的操作時序,能夠在主抽氣動作開始前,預先消除晶圓背面的氣墊效應,增加晶圓與托盤之間的摩擦力,從而有效防止晶圓在工藝過程中因氣流側向力而產生滑動,保證了工藝的穩定性和良率。
32、上述概述僅僅是為了說明書的目的,并不意圖以任何方式進行限制。除上述描述的示意性的方面、實施方式和特征之外,通過參考附圖和以下的詳細描述,本公開進一步的方面、實施方式和特征將會是容易明白的。
1.一種等離子體處理裝置,包括:
2.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,其中,所述多個吸附孔在所述承載面上的排布結構滿足以下任一條件:
3.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,還包括:
4.根據權利要求3所述的等離子體處理裝置,其中,所述格柵(6)由導電材料制成并接地;或者,所述格柵(6)由絕緣材料制成,所述過濾通孔具有預設的深寬比以過濾離子。
5.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,其中,所述托盤(21)內設有加熱單元,且所述托盤(21)的材質選自以下材料之一:
6.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,其中,所述主排氣系統包括:
7.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,其中,所述等離子體產生單元包括:
8.根據權利要求1所述的等離子體處理裝置,還包括:
9.一種晶圓處理方法,包括以下步驟:
10.根據權利要求9所述的方法,其中,在s2中,抽取氣體直至所述晶圓與所述承載面之間達到預設的真空度;