[发明专利]一种用于降低刻蚀工艺掉片率的装置、方法和刻蚀装置

说明书

本发明涉及半导体深硅刻蚀技术领域，公开了一种用于降低刻蚀工艺掉片率的方法、装置和刻蚀装置，用于降低刻蚀工艺掉片率的装置包括通气控制器和陶瓷遮挡盘；通气控制器一端用于连接进气管道，另一端用于连接刻蚀设备的通气管路，陶瓷遮挡盘设置于刻蚀设备的下电极基座上；通气控制器用于在刻蚀完成后，向刻蚀设备内通入气体，使晶圆片浮起和下落，以消除刻蚀完成后晶圆片上的残余静电力粘片效应；陶瓷遮挡盘用于限制晶圆片浮起过程中晶圆片的移动范围。本发明提供的用于降低刻蚀工艺掉片率的装置，通过陶瓷遮挡盘和通气控制器的共同使用，消除了刻蚀工艺完成后晶圆片上的残余静电力粘片效应，解决了现有刻蚀工艺中晶圆片掉片率高的问题。

技术领域

本发明涉及半导体深硅刻蚀技术领域，尤其涉及一种用于降低刻蚀工艺掉片率的装置、方法和刻蚀装置。

背景技术

在电感耦合深硅刻蚀系统中，通过机械手载片装置进行晶圆片的转移，采用静电吸盘(ESC，Electro Static Chuck)对转移进工艺腔的晶圆片进行固定，ESC的基本原理是正负电荷之间相互吸引，通过不同种电荷之间的库仑力使晶圆片稳定在电极上。最常用的是双极型ESC，电源正负极接在ESC的两个电极上，晶圆片在内部被极化，与ESC两个电极产生相反极性的电荷，异种电荷之间的库仑力使晶圆片固定在ESC上。ESC除了固定晶圆片的作用外，另外一个功能是温度控制，ESC加载直流高压将晶圆片吸附在ESC上，ESC上表面的一圈小孔喷射出氦气，工艺过程中晶圆片产生的热量通过氦气循环流动进行热传递降低晶圆片温度，从而稳定控制晶圆片的温度，顶针升降顶片也是通过氦气喷射小孔上升下降。

在深硅刻蚀的工艺流程中，晶圆片首先放置在机械手载片装置上，当电感耦合深硅刻蚀系统的Loadlock腔与工艺腔真空度匹配后，打开隔离阀，机械手将载片装置上晶圆片传送至ESC的顶针正上方后，顶针升起将晶圆片从载片装置上顶起；此时晶圆片高于载片装置，机械手退回Loadlock腔，关闭隔离阀，顶针下降至ESC上表面以下。将晶圆片放置在ESC上，ESC加载直流伏电压吸附晶圆片，通入工艺气体稳定后，在晶圆片上进行刻蚀。晶圆片厚度大约250～400微米，在深硅刻蚀的过程中，晶圆片通孔尺寸较大时需在晶圆片背面贴膜后放置在ESC上，这样在工艺过程中才能保证晶圆片背面通入氦气冷却时维持在一定的压力范围内，满足晶圆片的冷却要求。

然而，背面贴膜的晶圆片在工艺过程结束后关闭ESC加载的直流电压时，容易出现静电力释放不完全的情况，也即残余静电力粘片效应：当ESC上表面的顶针将晶圆片顶起时，晶圆片外圆周向上升起，而晶圆片中心仍吸附在ESC上。当外圆周处顶起一定高度后，晶圆片中心处突然脱离，导致晶圆片快速跳起，真空环境下，晶圆片在顶针上出现较大偏移甚至从顶针上脱落至工艺腔体中，使得机械手无法将晶圆片从工艺腔体中取出到Loadlock腔体中，而只能手动将真空腔体充气至大气压状态后，打开真空腔的上电极，手工取出晶圆片，清洁下电极及腔体内反应物微粒后再装配上电极、抽真空。而处理过程耗时一小时以上，在背面贴膜的晶圆片加工过程中掉片率＞50％，严重影响日产能。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于降低刻蚀工艺掉片率的装置、方法和刻蚀装置，解决了现有刻蚀工艺中晶圆片掉片率高的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于降低刻蚀工艺掉片率的装置，其特征在于，包括通气控制器和陶瓷遮挡盘；通气控制器一端用于连接进气管道，另一端用于连接刻蚀设备的通气管路，陶瓷遮挡盘设置于刻蚀设备的下电极基座上；通气控制器用于在刻蚀完成后，向刻蚀设备内通入气体，使晶圆片浮起和下落，以消除刻蚀完成后晶圆片上的残余静电力粘片效应；陶瓷遮挡盘用于限制晶圆片浮起过程中晶圆片的移动范围。

基于第一方面，在一些实施例中，通气控制器包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、按钮开关、电磁截止阀和真空表；第一继电器、第二继电器、第三继电器和按钮开关用于形成通气控制器的控制回路；真空表用于检测刻蚀设备的通气管路处的实时真空值并将实时真空值上传给通气控制器的控制回路；电磁截止阀设置在进气管道上，通气控制器的控制回路根据实时真空值控制电磁截止阀，以实现控制通气控制器进气管道开闭。