下电极组件及半导体加工设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种下电极组件及半导体加工设备。

背景技术：

图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrates，以下简称PSS)是目前制作LED芯片普遍应用的一种衬底材料，其是在蓝宝石衬底上通过刻蚀工艺制作出所需的微结构图形。为了应对日益增加的市场需求，通常利用托盘同时承载多个蓝宝石基片，然后通过机械手将装有蓝宝石基片的托盘传入工艺腔室，并放置在下电极组件上。该下电极组件不仅作为托盘的载体，同时为电感耦合提供了射频能量的馈入，使射频能量形成有效回路。

图1为现有的下电极组件的剖视图。请参阅图1，下电极组件包括卡盘1、卡盘基座2和射频引入件3，其中，卡盘1用于承载托盘(图中未示出)。卡盘基座2用于承载卡盘1，二者通过螺栓固定连接，并且在卡盘1与卡盘基座2之间设置有密封件5，用以对二者之间的间隙进行密封。射频引入件3由下而上贯穿卡盘基座2，并采取快插方式与卡盘1连接，用以将射频电流馈入至卡盘1和卡盘基座2中，射频电流的流动方向如图1中的箭头方向所示，从而实现在置于卡盘1上表面的被加工工件上加载偏压，以吸引等离子体刻蚀被加工工件的上表面。

上述下电极组件在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一、由于射频引入件3同时与卡盘1和卡盘基座2相接触，又由于受到加工和尺寸误差的影响，卡盘1的下表面与卡盘基座2的上表面之间往往存在微小的缝隙，而射频电流具有趋附于导体表面的特点，导致在卡盘1的下表面与卡盘基座2的上表面之间形成电容 层，这使得射频电流分别在卡盘1的下表面及卡盘基座2的上表面产生射频电流支路，从而造成射频能量的损失。

其二，由于密封件5不同位置处的压缩比率不能保证完全相同，导致卡盘1的下表面与卡盘基座2的上表面之间的缝隙在不同位置处的竖直间距不等，这使得射频电流回路存在不稳定性，从而造成当射频功率增大时，偏压趋势与理论严重不符(理论上偏压值应随射频功率的增加而增大，而实际的偏压值曲线呈现抛物线状态)。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种下电极组件及半导体加工设备，其不仅可以减少射频能量的损失，而且还可以提高射频电流回路的稳定性。

为实现本发明的目的而提供一种下电极组件，包括卡盘、卡盘基座和射频引入件，其中，所述卡盘基座用于承载所述卡盘；所述射频引入件用于将射频电流引入所述卡盘，在所述卡盘与所述卡盘基座之间设置有绝缘支撑件，用以将所述卡盘与所述卡盘基座电绝缘；并且，所述卡盘基座接地；分别对应地在所述卡盘基座和所述绝缘支撑件中设置有沿其厚度贯穿的通孔，所述射频引入件由下而上穿过所述通孔，且与所述卡盘固定连接，并且所述射频引入件分别与所述卡盘基座和所述绝缘支撑件相互间隔。

优选的，所述射频引入件呈柱状，且竖直设置，并且在所述射频引入件的上端设置有安装台，所述射频引入件通过所述安装台与所述卡盘固定连接，且电导通。

优选的，在所述卡盘的下表面，且位于所述通孔内设置有凹槽，所述安装台位于所述凹槽中，并通过螺钉与所述卡盘固定连接。

优选的，所述安装台与所述凹槽在所述卡盘的轴线上的截面形状相互吻合。

优选的，所述射频引入件为电缆。

优选的，所述下电极组件还包括屏蔽筒，所述屏蔽筒固定在所述卡盘基座的底部，且环绕在所述射频引入件自所述卡盘基座底部伸 出的部分的周围；所述屏蔽筒接地。

优选的，所述屏蔽筒通过螺钉与所述卡盘基座固定连接。

优选的，所述下电极组件还包括至少三个顶针和顶针驱动机构，其中，所述顶针驱动机构用于驱动所述至少三个顶针上升或下降，以使所述顶针的顶端依次贯穿所述卡盘基座、绝缘支撑件和卡盘，并上升至高于所述卡盘上表面的位置处，或者下降至低于所述卡盘上表面的位置处；所述至少三个顶针接地。

优选的，所述绝缘支撑件所采用的材料包括陶瓷或石英。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室、上电极组件和下电极组件，其中，所述上电极组件设置在所述反应腔室的顶部，用于激发反应腔室内的反应气体形成等离子体；所述下电极组件设置在所述反应腔室内，用于承载被加工工件，并实现射频能量的馈入，所述下电极组件采用本发明提供的上述下电极组件。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的下电极组件，其在卡盘与卡盘基座中设置绝缘支撑件，且使卡盘基座接地；同时，使射频引入件由下而上依次穿过卡盘基座和绝缘支撑件的通孔，且与卡盘固定连接，并且该射频引入件分别与卡盘基座和绝缘支撑件相互间隔，即，射频引入件直接与卡盘连接，而不与卡盘基座相接触。这样可以消除卡盘基座表面的射频电流支路，从而可以减少射频能量的损失，而且由于卡盘基座与卡盘电绝缘，且卡盘基座接地，这不仅可以提高射频电流回路的稳定性，而且还可以保证射频能量能够全部馈入卡盘，从而提高射频能量的利用率。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的下电极组件，不仅可以减少射频能量的损失，而且还可以提高射频电流回路的稳定性，从而提高射频能量的利用率。

附图说明

图1为现有的下电极组件的剖视图；

图2为本发明实施例提供的下电极组件的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的下电极组件及半导体加工设备进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的下电极组件的剖视图。请参阅图2，,下电极组件包括卡盘10、卡盘基座12和射频引入件13，其中，卡盘10用于承载托盘，该托盘用于承载一个或多个基片，基片通常为硅片或者蓝宝石片，直径范围在2寸以上。卡盘基座12用于承载卡盘10，且在卡盘10和卡盘基座12之间设置有绝缘支撑件11，用以将卡盘10与卡盘基座12电绝缘。并且，卡盘基座12接地。在卡盘基座12中设置有沿其厚度贯穿的通孔121，且对应地，在绝缘支撑件11中设置有沿其厚度贯穿的通孔111，射频引入件13由下而上依次穿过通孔121和通孔111，且与卡盘10固定连接，并且射频引入件13分别与卡盘基座12和绝缘支撑件11相互间隔，即，射频引入件13直接与卡盘10连接，而不与卡盘基座12相接触。这样可以消除卡盘基座12表面的射频电流支路，从而可以减少射频能量的损失，而且由于卡盘基座12与卡盘10电绝缘，且卡盘基座12接地，这不仅可以提高射频电流回路的稳定性，而且还可以保证射频能量能够全部馈入卡盘10，从而提高射频能量的利用率。优选的，上述绝缘支撑件11所采用的材料包括诸如陶瓷或石英等的绝缘材料制作。

在本实施例中，射频引入件13呈柱状，且竖直设置，即，射频引入件13为一个柱状的金属棒，且该金属棒的外径分别小于上述通孔121和通孔111的直径，以确保其与卡盘基座12和绝缘支撑件11之间保持间隔。并且，在卡盘10的下表面，且位于通孔111内设置有凹槽101，并且在射频引入件13的上端设置有安装台131，该安装台131位于凹槽101中，并通过螺钉(图中未示出)与卡盘10固定连接，从而实现射频引入件13与卡盘10的电导通。借助上述安装台131，不仅有利于射频引入件13的安装，而且还可以增大射频引入件 13与卡盘10之间的有效接触面积，从而保证射频引入件13与卡盘10的之间的接触良好。此外，借助上述凹槽101，不仅起到对射频引入件13的定位作用，而且还可以进一步增大射频引入件13与卡盘10之间的有效接触面积。优选的，为了提高射频引入件13与卡盘10之间的连接稳固性，安装台131与凹槽101在卡盘10的轴线上的截面形状相互吻合，也就是说，安装台131的上表面与凹槽101的底面，以及安装台131的侧面与凹槽101的侧面完全贴合。

在实际应用中，也可以不设计上述凹槽101，而仅将上述安装台131的上表面与卡盘10的下表面相贴合，这同样可以实现二者的电导通。此外，射频引入件还可以采用其他任意结构，以及采用其他任意方式与卡盘10固定连接。

在本实施例中，下电极组件还包括接地的屏蔽筒14，该屏蔽筒14固定在卡盘基座12底部，且环绕在射频引入件13自卡盘基座12底部伸出的部分的周围，即，将射频引入件13自卡盘基座12露出的部分包覆在其中，从而可以进一步确保将卡盘基座12置于射频环境以外，进而可以减少射频能量的损失。屏蔽筒14可以通过螺钉与卡盘基座12固定连接。

在本实施例中，下电极组件还包括顶针机构15，该顶针机构15由至少三个顶针和顶针驱动机构组成。其中，顶针驱动机构用于驱动至少三个顶针上升或下降，以使顶针的顶端依次贯穿卡盘基座12、绝缘支撑件11和卡盘10，并上升至高于卡盘10上表面的位置处，或者下降至低于卡盘10上表面的位置处，以配合机械手实现对托盘的取放操作。优选的，将至少三个顶针均接地，以置于射频环境之外，从而可以进一步减少射频能量的损失。

需要说明的是，在本实施例中，射频引入件13为一个柱状的金属棒，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，射频引入件还可以为例如电缆等的其他导电元件，优选的，电缆采用带铠式电缆，以确保其与卡盘基座和绝缘支撑件之间电绝缘。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室、上电极组件和下电极组件，其中，上电极组件 设置在反应腔室的顶部，用于激发反应腔室内的反应气体形成等离子体。下电极组件设置在反应腔室内，用于承载被加工工件，并实现射频能量的馈入。而且，该下电极组件采用了本发明实施例提供的上述下电极组件。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述下电极组件，不仅可以减少射频能量的损失，而且还可以提高射频电流回路的稳定性，从而提高射频能量的利用率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。