一种半导体晶圆刻蚀系统的制作方法

本发明属于半导体晶圆制造技术领域，具体的说是一种半导体晶圆刻蚀系统。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。

在晶圆的周围有放置晶圆的平台、支撑晶圆的绝缘体和支撑下电极板的绝缘体以及其他结构，当等离子体接触到绝缘物体时，等离子体中的电子因为质量轻、移动速度快、活动剧烈，大量轻的、活动激烈的、带负电荷的电子附着在绝缘物体上，使绝缘物体带负电，当绝缘物体表面的负电位足够大时，其他带负电的电子受到排斥而无法接近，而带正电荷的离子则被吸引，使得真空腔内的绝缘物体表面的附近几乎没有电子，只有很多带正电荷的离子存在，形成像刀鞘一样的鞘层。从等离子体至鞘层再至绝缘体表面，会产生从正电位到负电位的变化，从等离子体到绝缘体表面会形成电位差，即鞘层电压，促使离子运动加速，将对绝缘体表面产生碰撞轰击，即离子轰击。鞘层电压越高，离子轰击作用就越强。离子对周围的绝缘板或其他结构的轰击作用就越强烈，离子轰击不仅产生微小颗粒，影响产品品质，也会导致晶圆周围的绝缘板或其他结构的厚度减薄，使得半导体晶圆刻蚀设备易于损坏，降低了半导体晶圆刻蚀设备的正常工作时间，增加了维护成本。

现有技术中也出现了一些半导体晶圆刻蚀的技术方案，如申请号为201510901520的一项中国专利公开了一种干蚀刻装置，包括“真空腔、设于所述真空腔内的绝缘板、设于所述绝缘板上的下电极板、设于所述下电极板上用于承载待蚀刻基板的静电吸附平台、与所述下电极板相对间隔设置的上电极板、与静电吸附平台上表面平齐的边缘保护板、及设于边缘保护板与下电极板之间、遮蔽下电极板与静电吸附平台外缘周边的环形保护板；所述边缘保护板至少完全覆盖环形保护板；所述边缘保护板与环形保护板均绝缘；所述环形保护板的厚度大于22mm或所述环形保护板的材料为介电常数小于9.9的低介电常数材料”。该技术方案中用边缘保护板、环形保护板来减缓下电极板的受损的程度，但随着边缘保护板、环形保护板和静电吸附平台之间的间隙扩大，等离子体会通过间隙窜到下电极板上，对下电极板造成损坏。

鉴于此，本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀系统，本发明通过离子缓冲模块、间隙自动补偿模块和离子抽取模块的相互配合工作，可有效降低或避免等离子体a与下电极板导通后产生电弧放电而击伤下电极板，延长了半导体晶圆刻蚀系统的使用寿命。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种半导体晶圆刻蚀系统，本发明主要用于晶圆制造过程中的前处理工序。本发明本发明通过离子缓冲模块、间隙自动补偿模块和离子抽取模块的相互配合工作，对等离子a及其他产物进行减速、隔离和抽取存储，可有效降低或避免等离子体a及其他产物与下电极板导通后产生电弧放电而击伤下电极板，延长了半导体晶圆刻蚀系统的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半导体晶圆刻蚀系统，包括密闭壳体、静电吸附平台、上电极板、下电极板、环形绝缘保护板、绝缘底座、离子缓冲模块、间隙自动补偿模块和离子抽取模块，所述密闭壳体内部为真空环境；所述上电极板位于密闭壳体的壳顶中央；所述绝缘底座位于密闭壳体的壳底，绝缘底座用于支撑静电吸附平台；所述静电吸附平台位于绝缘底座上端，静电吸附平台用于吸附晶圆；所述下电极板位于静电吸附平台和绝缘底座之间，下电极板与上电极板相对应，上电极板和下电极板之间产生高压电场并形成真空放电区，在高压电场的作用下而产生等离子体a；所述环形绝缘保护板套设在静电吸附平台上，环形绝缘保护板用于屏蔽下电极板与静电吸附平台外缘周边，环形绝缘保护板的上端面与静电吸附平台平齐，环形绝缘保护板的中央设置有环槽一和环槽二；所述环槽一位于环形绝缘保护板的内侧，环槽二位于环槽一的外侧；所述离子缓冲模块位于环形绝缘保护板上端，离子缓冲模块用于对晶圆边缘外高速轰击的等离子体a减速；所述间隙自动补偿模块位于环槽一内，间隙自动补偿模块用于密封静电吸附平台与环形绝缘保护板之间的间隙，并对逐渐扩大的间隙进行自动补偿，避免等离子体a从间隙中飞出轰击下电极板而产生电火花，损坏下电极板；所述离子抽取模块位于环槽二内，离子抽取模块用于抽取离子缓冲模块和间隙自动补偿模块处的等离子体a或其他反应产物。

所述离子缓冲模块包括铰接板一、铰接板二、竖板一、竖板二、拉杆、凸轮和齿轮带，所述竖板一与竖板二立于环形绝缘保护板上端；所述铰接板一、铰接板二和拉杆铰接于一处，铰接板一与竖板一上端接触，铰接板二与竖板二接触，铰接板一与铰接板二的铰接处位于竖板一和竖板二中间；所述拉杆位于竖板一和竖板二中间，拉杆与竖板一滑动连接，拉杆与竖板二滑动连接；所述凸轮位于拉杆下端，凸轮与环形绝缘保护板内壁转动连接，凸轮的小端设置有齿；所述齿轮带位于凸轮下端，齿轮带与凸轮下端相啮合，齿轮带驱动凸轮转动，凸轮带动拉杆上下移动，拉杆驱动铰接板一和铰接板二上下摆动。工作时，通过设置的电机二驱动齿轮带正反转动，齿轮带带动凸轮使拉杆上下移动，拉杆带动铰接板一在竖板一上摆动，拉杆带动铰接板二在竖板二上摆动，当拉杆上移时，铰接板一和铰接板二的板边缘同时向下摆动，竖板一和竖板二之间的距离增大，方便了上电极板向下电极板高速轰击的等离子体a进入铰接板一和铰接板二处，使铰接板一、铰接板二、竖板一和竖板二围绕的区域开始积攒等离子体a，并对高速轰击的等离子体a进行减速，降低等离子体a对环形绝缘保护板的轰击力度，减缓环形绝缘保护板的磨损，减少等离子体a进入静电吸附平台和环形绝缘保护板之间的间隙内；当拉杆下移时，铰接板一和铰接板二的板边缘同时向上摆动，待铰接板一和铰接板二处于水平位置时，铰接板一与铰接板二距离最近且恰好接触，并对接板一、铰接板二、竖板一和竖板二围绕的区域等离子体a进行锁止，避免等离子体a将环形绝缘保护板上置换出来的离子c溢出而影响晶圆的刻蚀。

所述间隙自动补偿模块位于环槽一内，间隙自动补偿模块包括电机一、丝杆、伸缩臂和卷板，所述卷板为纸片状的绝缘板且卷板被卷曲成多层，卷板外形为圆台状；所述丝杆竖直放置于环槽一内，丝杆与环形绝缘保护板转动连接；所述电机一位于丝杆下端，电机一与丝杆固定连接，电机一驱动丝杆转动；所述伸缩臂的一端与环槽一内壁滑动连接，丝杆贯穿伸缩臂，且伸缩臂的另一端与卷板上端内层固定连接；所述卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统卷套在静电吸附平台半导体晶圆刻蚀系统上，卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统为纸片状的绝缘板且卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统被卷曲成多层，卷板外形为圆台状，卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统的外层固定于环形绝缘保护板半导体晶圆刻蚀系统内壁上，卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统上端被上拉，卷板半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统自动覆盖静电吸附平台半导体晶圆刻蚀系统和环形绝缘保护板半导体晶圆刻蚀系统之间的间隙半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统，对静电吸附平台半导体晶圆刻蚀系统和环形绝缘保护板半导体晶圆刻蚀系统之间的间隙半导体晶圆刻蚀系统半导体晶圆刻蚀系统进行密封。工作时，电机一转动驱动丝杆带动伸缩臂上升，伸缩臂将卷板的板拐角上拉，卷板将自动与静电吸附平台更加贴合，将静电吸附平台和环形绝缘保护板之间的间隙覆盖，避免了等离子体a穿过静电吸附平台和环形绝缘保护板之间的间隙而碰到下电极板，避免下电极板被损坏。

所述伸缩臂包括安装壳、弹簧和推杆，所述推杆与安装壳相适配，推杆与安装壳滑动连接；所述弹簧位于安装壳内部，弹簧的一端与安装壳内壁固连，弹簧的另一端与推杆固定，弹簧一直为压缩状态，弹簧推动推杆抵靠在静电吸附平台外壁上。工作时，被压缩的弹簧始终对推杆挤压，使推杆一直抵靠在静电吸附平台外壁上，保证了静电吸附平台和环形绝缘保护板之间的间隙始终被卷板覆盖密封。

所述离子抽取模块包括抽取管、输送管、存储箱一和存储箱二，所述抽取管的一端设置有漏斗且漏斗位于铰接板一或铰接板二下端，抽取管的另一端位于环形绝缘保护板内且抽取管与存储箱一连通；所述抽取管包括内管和外管，所述外管用于输送与等离子体a反应的离子b，内管用于抽取等离子体a体和反应产物，且内管上连接有抽取泵；所述漏斗包括内壁和外壁，所述内壁与内管连为一体，外壁与外管连为一体，外壁上还设置有离子b输出孔；所述输送管一端与外管连通，输送管的另一端与存储箱二连通，输送管上设置有输送泵。工作时，输送泵将与等离子体a反应的离子b通过外管输送到漏斗处，抽取泵将铰接板一、铰接板二、竖板一和竖板二围绕的区域积攒的等离子体a抽取，在等离子体a从漏斗处进入内管时，等离子体a与离子b反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，继而再被内管吸入存储箱一中存储；其中，等离子体a轰击环形绝缘保护板使环形绝缘保护板中被置换出离子c,离子b可以为多种离子混合在一起的混合离子，离子b能够与离子c反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，并被内管吸入存储箱一中存储，从而避免晶圆处的等离子体a中被混入其他杂质离子而影响晶圆刻蚀效果。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀系统，本发明通过离子缓冲模块、间隙自动补偿模块和离子抽取模块的相互配合工作，对等离子a及其他产物进行减速、隔离和抽取存储，可有效降低或避免等离子体a与下电极板导通后产生电弧放电而击伤下电极板，延长了半导体晶圆刻蚀系统的使用寿命。

2.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀系统，本发明通过密闭壳体、静电吸附平台、上电极板、下电极板、离子缓冲模块和离子抽取模块的相互配合作用，利用离子缓冲模块对等离子体a减速缓冲的作用，使等离子体a被积攒在离子缓冲模块处，利用离子抽取模块抽取等离子体a及其他产物，减少了等离子体a及其他产物穿过间隙的数量，减少了环形绝缘保护板与下电极板的受损程度，同时也减缓了间隙的扩大，使得半导体晶圆刻蚀系统可以持续正常工作，提高了晶圆的刻蚀效率。

3.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀系统，本发明通过密闭壳体、静电吸附平台、上电极板、下电极板和间隙自动补偿模块的相互配合作用，使得在晶圆刻蚀过程中，穿过环形绝缘保护板与静电吸附平台之间间隙的等离子体a都轰击在卷板上，且在卷板在受损过后可以自动补偿，有效的隔绝了等离子体a与下电极板的接触，避免了下电极板受损，使得半导体晶圆刻蚀系统可以持续正常工作，提高了晶圆的刻蚀效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的半导体晶圆刻蚀系统结构示意图；

图2是关于图2的a处的局部放大图；

图3是本发明的离子缓冲模块与晶圆相对位置关系图；

图4是本发明的卷板结构示意图；

图5是本发明的抽取管结构示意图；

图中：密闭壳体1、静电吸附平台2、上电极板21、下电极板22、环形绝缘保护板3、环槽一31、环槽二32、间隙33、绝缘底座4、离子缓冲模块5、铰接板一51、铰接板二52、竖板一53、竖板二54、拉杆55、凸轮56、齿轮带57、间隙自动补偿模块6、电机一61、丝杆62、伸缩臂63、安装壳631、弹簧632、推杆633、卷板64、离子抽取模块7、抽取管71、内管711、外管712、抽取泵713、输送管72、输送泵721、存储箱一73、存储箱二74、漏斗75、晶圆8。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-5所示，一种半导体晶圆刻蚀系统，包括密闭壳体1、静电吸附平台2、上电极板21、下电极板22、环形绝缘保护板3、绝缘底座4、离子缓冲模块5、间隙自动补偿模块6和离子抽取模块7，所述密闭壳体1内部为真空环境；所述上电极板21位于密闭壳体1的壳顶中央；所述绝缘底座4位于密闭壳体1的壳底，绝缘底座4用于支撑静电吸附平台2；所述静电吸附平台2位于绝缘底座4上端，静电吸附平台2用于吸附晶圆8；所述下电极板22位于静电吸附平台2和绝缘底座4之间，下电极板22与上电极板21相对应，上电极板21和下电极板22之间产生高压电场并形成真空放电区，在高压电场的作用下而产生等离子体a；所述环形绝缘保护板3套设在静电吸附平台2上，环形绝缘保护板3用于屏蔽下电极板22与静电吸附平台2外缘周边，环形绝缘保护板3的上端面与静电吸附平台2平齐，环形绝缘保护板3的中央设置有环槽一31和环槽二32；所述环槽一31位于环形绝缘保护板3的内侧，环槽二32位于环槽一31的外侧；所述离子缓冲模块5位于环形绝缘保护板3上端，离子缓冲模块5用于对晶圆8边缘外高速轰击的等离子体a减速；所述间隙自动补偿模块6位于环槽一31内，间隙自动补偿模块6用于密封静电吸附平台2与环形绝缘保护板3之间的间隙33，并对逐渐扩大的间隙33进行自动补偿，避免等离子体a从间隙33中飞出轰击下电极板22而产生电火花，损坏下电极板22；所述离子抽取模块7位于环槽二32内，离子抽取模块7用于抽取离子缓冲模块5和间隙自动补偿模块6处的等离子体a或其他反应产物。

所述离子缓冲模块5包括铰接板一51、铰接板二52、竖板一53、竖板二54、拉杆55、凸轮56和齿轮带57，所述竖板一53与竖板二54立于环形绝缘保护板3上端；所述铰接板一51、铰接板二52和拉杆55铰接于一处，铰接板一51与竖板一53上端接触，铰接板二52与竖板二54接触，铰接板一51与铰接板二52的铰接处位于竖板一53和竖板二54中间；所述拉杆55位于竖板一53和竖板二54中间，拉杆55与竖板一53滑动连接，拉杆55与竖板二54滑动连接；所述凸轮56位于拉杆55下端，凸轮56与环形绝缘保护板3内壁转动连接，凸轮56的小端设置有齿；所述齿轮带57位于凸轮56下端，齿轮带57与凸轮56下端相啮合，齿轮带57驱动凸轮56转动，凸轮56带动拉杆55上下移动，拉杆55驱动铰接板一51和铰接板二52上下摆动。工作时，通过设置的电机二驱动齿轮带57正反转动，齿轮带57带动凸轮56使拉杆55上下移动，拉杆55带动铰接板一51在竖板一53上摆动，拉杆55带动铰接板二52在竖板二54上摆动，当拉杆55上移时，铰接板一51和铰接板二52的板边缘同时向下摆动，竖板一53和竖板二54之间的距离增大，方便了上电极板21向下电极板22高速轰击的等离子体a进入铰接板一51和铰接板二52处，使铰接板一51、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域开始积攒等离子体a，并对高速轰击的等离子体a进行减速，降低等离子体a对环形绝缘保护板3的轰击力度，减缓环形绝缘保护板3的磨损，减少等离子体a进入静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33内；当拉杆55下移时，铰接板一51和铰接板二52的板边缘同时向上摆动，待铰接板一51和铰接板二52处于水平位置时，铰接板一51与铰接板二52距离最近且恰好接触，并对接板一、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域等离子体a进行锁止，避免等离子体a将环形绝缘保护板3上置换出来的离子c溢出而影响晶圆8的刻蚀。

所述间隙自动补偿模块6位于环槽一31内，间隙自动补偿模块6包括电机一61、丝杆62、伸缩臂63和卷板64，所述丝杆62竖直放置于环槽一31内，丝杆62与环形绝缘保护板3转动连接；所述电机一61位于丝杆62下端，电机一61与丝杆62固定连接，电机一61驱动丝杆62转动；所述伸缩臂63的一端与环槽一31内壁滑动连接，丝杆62贯穿伸缩臂63，且伸缩臂63的另一端与卷板64上端内层固定连接；所述卷板64卷套在静电吸附平台2上，卷板64为纸片状的绝缘板且卷板64被卷曲成多层，卷板外形为圆台状，卷板64的外层固定于环形绝缘保护板3内壁上，卷板64上端被上拉，卷板64自动覆盖静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33，对静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33进行密封。工作时，电机一61转动驱动丝杆62带动伸缩臂63上升，伸缩臂63将卷板64的板拐角上拉，卷板64将自动与静电吸附平台2更加贴合，将静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33覆盖，避免了等离子体a穿过静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33而碰到下电极板22，避免下电极板22被损坏。

所述伸缩臂63包括安装壳631、弹簧632和推杆633，所述推杆633与安装壳631相适配，推杆633与安装壳631滑动连接；所述弹簧632位于安装壳631内部，弹簧632的一端与安装壳631内壁固连，弹簧632的另一端与推杆633固定，弹簧632一直为压缩状态，弹簧632推动推杆633抵靠在静电吸附平台2外壁上。工作时，被压缩的弹簧632始终对推杆633挤压，使推杆633一直抵靠在静电吸附平台2外壁上，保证了静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33始终被卷板64覆盖密封。

所述离子抽取模块7包括抽取管71、输送管72、存储箱一73和存储箱二74，所述抽取管71的一端设置有漏斗75且漏斗75位于铰接板一51或铰接板二52下端，抽取管71的另一端位于环形绝缘保护板3内且抽取管71与存储箱一73连通；所述抽取管71包括内管711和外管712，所述外管712用于输送与等离子体a反应的离子b，内管711用于抽取等离子体a体和反应产物，且内管711上连接有抽取泵713；所述漏斗75包括内壁和外壁，所述内壁与内管711连为一体，外壁与外管712连为一体，外壁上还设置有离子b输出孔；所述输送管72一端与外管712连通，输送管72的另一端与存储箱二74连通，输送管72上设置有输送泵721。工作时，输送泵721将与等离子体a反应的离子b通过外管712输送到漏斗75处，抽取泵713将铰接板一51、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域积攒的等离子体a抽取，在等离子体a从漏斗75处进入内管711时，等离子体a与离子b反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，继而再被内管711吸入存储箱一73中存储；其中，等离子体a轰击环形绝缘保护板3使环形绝缘保护板3中被置换出离子c,离子b可以为多种离子混合在一起的混合离子，离子b能够与离子c反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，并被内管711吸入存储箱一73中存储，从而避免晶圆8处的等离子体a中被混入其他杂质离子而影响晶圆8刻蚀效果。

具体工作流程如下：

工作时，通过齿轮带57正反转动带动凸轮56使拉杆55上下移动，拉杆55带动铰接板一51在竖板一53上摆动，拉杆55带动铰接板二52在竖板二54上摆动，当拉杆55上移时，铰接板一51和铰接板二52的板边缘同时向下摆动，方便了上电极板21向下电极板22高速轰击的等离子体a进入铰接板一51和铰接板二52处，使铰接板一51、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域开始积攒等离子体a，并对高速轰击的等离子体a进行减速，降低等离子体a对环形绝缘保护板3的轰击力度，减缓环形绝缘保护板3的磨损；当拉杆55下移时，铰接板一51和铰接板二52的板边缘同时向上摆动，待铰接板一51和铰接板二52处于水平位置时，铰接板一51、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域等离子体a实现了锁止，避免等离子体a将环形绝缘保护板3上置换出来的离子c溢出而影响晶圆8的刻蚀；同时，电机一61转动驱动丝杆62带动伸缩臂63上升，伸缩臂63内被压缩的弹簧632始终对推杆633挤压，使推杆633一直抵靠在静电吸附平台2外壁上，保证了静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33始终被卷板64覆盖密封；当伸缩臂63将卷板64的板拐角上拉，卷板64将自动与静电吸附平台2更加贴合，将静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33覆盖，避免了等离子体a穿过静电吸附平台2和环形绝缘保护板3之间的间隙33而碰到下电极板22，避免下电极板22被损坏；与此同时，输送泵721将与等离子体a反应的离子b通过外管712输送到漏斗75处，抽取泵713将铰接板一51、铰接板二52、竖板一53和竖板二54围绕的区域积攒的等离子体a抽取，在等离子体a从漏斗75处进入内管711时，等离子体a与离子b反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，继而再被内管711吸入存储箱一73中存储；其中，等离子体a轰击环形绝缘保护板3使环形绝缘保护板3中被置换出离子c,离子b可以为多种离子混合在一起的混合离子，离子b能够与离子c反应形成颗粒状或粉末状的反应产物，并被内管711吸入存储箱一73中存储，从而避免晶圆8处的等离子体a中被混入其他杂质离子而影响晶圆8刻蚀效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。