等离子体处理装置、基片卸载装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于半导体制作的等离子处理装置，如等离子体刻蚀装置、等离子体沉积装置、等离子体灰化装置等，尤其涉及应用在上述处理装置中的基片卸载装置，用来减少甚至是避免基片卸载过程中所发生的基片破损现象。这里所说的“基片”应作广义的理解，包括任何适合置于上述处理装置中进行等离子体处理的物，以及已于上述处理装置中完成等离子体处理而需要自该处理装置移出的物，比如，生产集成电路所常用的载体:晶圆(wafer)，玻璃基板等。
【背景技术】
[0002]在半导体制造领域中，半导体基片需要在半导体处理系统中，例如等离子体刻蚀机台或等离子体化学气相沉积机台，经过一系列的工序处理而形成预定的结构。为了满足工艺要求，不仅需要对工序处理过程进行严格地控制，还会涉及到半导体基片的装载和去夹持(或称卸载)。半导体基片的装载和去夹持是半导体基片处理的关键步骤。
[0003]在等离子体处理装置中，通常采用升举顶针(lift pin)将基片自基片放置台(通常为静电夹盘)去夹持。但上述去夹持机制有可能对基片造成不可逆转的损坏。这是因为，基片是由等离子体来加工完成的，在基片加工完成后在所述基片上尤其在基片的底面上还会存在电荷。现有技术已揭示了对基片上的电荷进行放电的程序，并且在理想状态下，对基片进行放电程序以后就可以对基片进行去夹持。然而，随着机构老化，对基片进行放电程序后基片上仍有可能存在残余电荷。
[0004]所述残余电荷导致基片和静电夹盘之间产生一个向下的吸力而将所述基片吸至静电夹盘上。由于升举顶针的个数有限，其并不能均匀作用于整个基片背面。因此，在基片的某些没有升举顶针接触的部位，向下的吸力大于升举顶针向上的推力，而在基片的其他部位由于升举顶针的直接接触，升举顶针向上的推力大于向下的吸力，所述硅片会由于在局部扭曲受力而导致破损。并且，由于升举顶针的推力是一个瞬时的力，其突然作用于基片有可能会导致基片突然弹离开静电夹盘，这有可能导致基片受到所述弹力的损坏。进一步地，由于等离子体处理系统的空间受限，上述去夹持机制仅采取有限个升举顶针，在实际应用中所述有限个升举顶针中的一个或多个可能由于机构老化而抬起不完全或延迟甚至不能抬起，其可能进一步地导致基片的倾斜或抬起不完全，从而导致基片和等离子体处理基片接触而造成损坏。
[0005]因此，业内需要一种能够将基片可靠并稳定地从静电夹盘去夹持的去夹持机制，本发明正是基于此提出的。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种用于等离子体处理装置的基片卸载装置，包括:
[0007]静电夹盘，其上表面设置有用于支撑基片中央区域的凸出部以及环绕所述凸出部的凹陷区域；
[0008]聚焦环，设置在所述凹陷区域内，用于改善等离子体处理装置内的等离子体分布，包括邻近所述凸出部的第一部分以及远离所述凸出部的第二部分，所述第一部分的上表面不高于所述凸出部的上表面，以便于使得基片的边缘区域设置于所述第一部分的上方，所述第二部分的上表面高于所述凸出部的上表面，以限位基片于所述凸出部与所述第一部分;
[0009]控制器，用于控制所述聚焦环的升降运动，在卸载基片时，所述控制器控制所述聚焦环向上抬升，所述聚焦环的抬升迫使基片的下表面脱离所述静电夹盘。
[0010]可选的，所述静电夹盘内设置有通道；至少一升举顶针设置在所述通道内；
[0011]在所述控制器的控制下，所述升举顶针透过所述通道抬升或下降所述聚焦环，从而所述控制器实现对所述聚焦环升降运动的控制。
[0012]可选的，所述聚焦环的第一部分与第二部分之与基片接触的表面共同限定了一基片容置空间，所述基片容置空间的设置足以使得，在脱离所述静电夹盘后并被进一步抬升的过程中，基片仍能被稳定保持在所述基片容置空间内。
[0013]可选的，所述第二部分之与基片接触的表面包括一斜面，以使得所述基片容置空间的顶部宽度大于底部宽度。
[0014]可选的，还包括:
[0015]分离装置，用于在基片的下表面脱离所述静电夹盘后，进一步分离聚焦环与基片;
[0016]传送臂，用于在聚焦环与基片分离后，将基片移出。
[0017]可选的，所述分离装置可在所述控制器的控制下作升降运动，所述传送臂可在所述控制器的控制下作直线水平运动。
[0018]可选的，所述静电夹盘内设置有第二通道；所述分离装置包括设置在所述第二通道内的第二升举顶针；
[0019]在所述控制器的控制下，所述第二升举顶针透过所述第二通道作用在基片的下表面，并通过抬升基片以实现聚焦环与基片的分离。
[0020]可选的，包括一升举顶针，所述升举顶针包括:
[0021]可升降的第一级顶杆，所述第一级顶杆呈筒状；
[0022]设置在所述第一级顶杆内的第二级顶杆，所述第二级顶杆可相对于所述第一级顶杆作升降运动，作为所述的分离装置；
[0023]所述聚焦环内设置有通道，所述通道容许所述第二级顶杆通过，但不容许所述第一级顶杆通过；
[0024]所述控制器可用于控制所述第一级顶杆抬升所述聚焦环，进而间接抬升所述基片，从而实现基片与所述静电夹盘的脱离；也可用于控制所述第二级顶杆的上升，以使得所述第二级顶杆穿过所述通道而作用在基片上并抬升基片，从而实现聚焦环与基片的分离。
[0025]可选的，所述第二级顶杆的设置方式满足:在所述第一级顶杆升降时，所述第二级顶杆随之升降。
[0026]可选的，所述聚焦环不为完整的环形，即所述聚焦环的环体结构存在缺口 ；一传送臂可自所述缺口处进入所述聚焦环内，并将基片自聚焦环移出。
[0027]可选的，所述聚焦环作为基片转移过程中的载体，随基片一起被移入或移出。
[0028]可选的，所述基片的厚度小于等于400微米。
[0029]可选的，所述控制器还可用于在基片处理的过程中控制聚焦环的升降。
[0030]根据本发明的又一个方面，提供一种用于等离子体处理装置的基片卸载装置，包括:
[0031]静电夹盘，用于承载基片；
[0032]聚焦环，设置在基片的周边，所述基片的边缘部分延伸至聚焦环的上方；所述聚焦环内设置有通道；
[0033]升举顶针，包括可升降的第一级顶杆，所述第一级顶杆呈筒状，所述第一级顶杆内设置有第二级顶杆，所述第二级顶杆可相对于所述第一级顶杆作升降运动；所述聚焦环内的所述通道容许所述第二级顶杆通过，但不容许所述第一级顶杆通过；
[0034]控制器，用于控制所述第一级顶杆接触并抬升所述聚焦环，进而间接抬升所述基片，从而实现基片与所述静电夹盘的脱离；也用于控制所述第二级顶杆相对于所述第一级顶杆的上升运动，以使得所述第二级顶杆穿过所述通道而作用在基片上并抬升基片，从而实现聚焦环与基片的分离。
[0035]可选的，所述第二级顶杆的设置方式满足:在所述第一级顶杆升降时，所述第二级顶杆随之升降。
[0036]可选的，所述静电夹盘内设置有可容许所述升举顶针通过的通道；所述升举顶针的所述第一级顶杆通过所述静电夹盘的所述通道抬升所述聚焦环。
[0037]可选的，所述聚焦环包括第一部分以及比所述第一部分更远离基片中心的第二部分；所述基片的边缘部分延伸至所述第一部分的上方，并被所述第二部分所限位，以防止所述基片滑出所述聚焦环；所述聚焦环的第一部分与第二部分之与基片接触的表面共同限定了一基片容置空间，所述基片容置空间的设置足以使得，在脱离所述静电夹盘后并被进一步抬升的过程中，基片仍能被稳定保持在所述基片容置空间内。
[0038]可选的，所述第二部分之与基片接触的表面包括一斜面，以使得所述基片容置空间的顶部宽度大于底部宽度。
[0039]根据本发明的另一个方面，提供一种用于等离子体处理装置的基片卸载装置，包括:
[0040]静电夹盘，用于承载基片；
[0041]聚焦环，设置在基片的周边，所述基片的边缘部分延伸至聚焦环的上方；
[0042]第一升举顶针；
[0043]第二升举顶针；
[0044]控制器，用于控制所述第一升举顶针接触并抬升所述聚焦环，进而间接抬升所述基片，从而实现基片与所述静电夹盘的脱离；也用于控制所述第二升举顶针接触并抬升所述基片，从而实现聚焦环与基片的分离。
[0045]可选的，所述静电夹盘内设置有可容许所述第一升举顶针通过的第一通道以及可容许所述第二升举顶针通过的第二通道；所述第一升举顶针自下方通过所述静电夹盘的所述第一通道抬升所述聚焦环；所述第二升举顶针自下方通过所述静电夹盘的所述第二通道抬升所述基片。
[0046]根据本发明的再一个方面，提供一种用于等离子体处理装置的基片卸载装置，包括:
[0047]静电夹盘，用于承载基片；
[0048]聚焦环，设置在基片的周边，所述基片的边缘部分延伸至聚焦环的上方；