固定装置和半导体机台的制作方法

[0001]
本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种固定装置和半导体机台。


背景技术：

[0002]
静电卡盘经常用于在处理腔室中进行处理期间固定晶圆。在现有技术中，考虑到经济性，比较常用的为单电极静电卡盘。如图1所示，在硅深孔刻蚀工艺中，使用一种单电极静电卡盘，设置在工艺腔体1内，其包括基座2和设置于基座2内的单电极3(用虚线示出)。在实际使用中，先将晶圆5放置在静电卡盘的顶部，然后如图2所示，将单电极3与电源4接通，使单电极3积聚负电荷，这些负电荷又在晶圆5上与单电极3相对应的区域内感应出正电荷。借助于对应区域内的单电极3和晶圆5所产生的极性相反的电荷而在单电极3和晶圆5之间产生静电场，通过该静电场的静电引力而将晶圆5牢固地吸附在静电卡盘的表面；而后，对晶圆5执行刻蚀工艺，并在工艺完成后由机械手臂将晶圆5取走。具体的，当需要解除吸附时，首先关闭电源4，再利用氦气吹扫晶圆背面使晶圆5脱离静电卡盘，之后，再由顶针托举晶圆5，此后，才能由机械手臂将晶圆5取出。
[0003]
然而，由于晶圆5及静电卡盘处于射频环境中，如图3所示，当吸附电压撤掉且等离子消失之后，静电卡盘和晶圆背面还会存在残余电荷，使晶圆5重新吸附在卡盘上，此时，仅依靠物理吹扫难以使晶圆5脱离卡盘，还会造成顶针托举失败，损伤晶圆，造成晶圆破片，而且有时候还需要开腔取片，维护时间更长，显著降低了机台产能。


技术实现要素：

[0004]
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种固定装置和半导体机台，可通过静电卡盘上已有的导电柱实现残余电荷的释放，使半导体基底成功脱离静电卡盘，从而减少产线维护时间，提高机台产能，同时减少对半导体基底的损伤，降低生产成本。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型提供一种固定装置，用于固定半导体基底，包括：
[0006]
静电卡盘，包括基座、单电极和底座，所述基座设置于所述底座上，所述单电极设置于所述基座内，所述底座上设置有导电柱，所述导电柱的一部分伸出所述底座的底部，另一部分穿过所述底座与所述单电极电连接；以及，
[0007]
接地组件，包括导电接头和导线，所述导线的一端与所述导电接头连接，另一端用于与接地点电连接；
[0008]
其中，所述固定装置具有第一状态和第二状态；当所述固定装置处于所述第一状态时，所述导电柱的所述一部分与电源电连接，以静电吸附所述半导体基底；当所述固定装置处于所述第二状态时，所述导电柱的所述一部分与所述导电接头连接，以解除对所述半导体基底的吸附。
[0009]
可选地，所述导电接头包括绝缘层和导电层，所述绝缘层包覆在所述导电层外，所述导电层具有内孔，所述导电柱的所述一部分用于插入所述内孔。
[0010]
可选地，所述绝缘层用于与所述导电柱的所述一部分形成滚动接触。
[0011]
可选地，所述内孔的内壁上形成有安装槽，所述安装槽内设置滚动体。
[0012]
可选地，所述接地组件还包括连接件，设置在所述导线的所述另一端；所述连接件用于与所述接地点电连接。
[0013]
可选地，所述连接件为导线夹，用于夹持在所述接地点上。
[0014]
可选地，所述导电接头的形状为圆柱形。
[0015]
可选地，所述导电接头的长度与所述导电柱的所述一部分的长度相同，且所述导电接头的全部长度用于可拆卸地套设在所述导电柱的所述一部分上。
[0016]
可选地，所述导电柱包括一个铜柱和两个导电针，所述铜柱的一部分设置在所述底座内，另一部分伸出所述底座的底部，两个所述导电针分开设置并与所述铜柱的所述一部分电连接；两个所述导电针的一部分暴露在所述底座的顶部并用于插入所述基座与所述单电极电连接。
[0017]
可选地，所述底座和所述基座内均设置有吹气孔。
[0018]
为实现上述目的，本实用新型还提供一种半导体机台，包括腔体和任一项所述的固定装置；所述基座设置在所述腔体内，所述底座的一部分设置在所述腔体内，另一部分在所述腔体外；所述接地组件设置在所述腔体外。
[0019]
可选地，所述半导体机台为硅深孔刻蚀机台。
[0020]
本实用新型提供的固定装置通过接地组件达到释放静电卡盘和半导体基底上残余电荷的目的，使半导体基底能够成功脱离静电卡盘，这样做不会增加产线时间，有效提高机台产能，而且也可降低对半导体基底的损伤，确保半导体基底的加工质量，降低生产成本。
[0021]
本实用新型的接地组件直接与现有的静电卡盘上固有的导电柱连接，即可实现残余电荷的释放，从而不需要对静电卡盘进行改造，使用方便，而且结构也简单，尤其的，无需设置开关来切换导电柱的接地状态，可避免开关的使用导致单电极通电时开关被击穿的风险，从而可保护电力系统使用的安全，提高电荷释放的安全性和可靠性高。此外，本实用新型的导电接头与导电柱在配合时形成滚动接触，可减小对导电柱的损伤，保证静电吸附的有效性。
附图说明
[0022]
图1是现有技术提供的执行硅深孔刻蚀的单电极静电卡盘的结构示意图；
[0023]
图2是现有技术的单电极静电卡盘在通电后静电吸附晶圆的原理图；
[0024]
图3是现有技术的单电极静电卡盘在断电后继续吸附晶圆的原理图；
[0025]
图4是本实用新型优选实施例提供的固定装置的结构示意图；
[0026]
图5是本实用新型优选实施例提供的接地组件的结构示意图。
具体实施方式
[0027]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本
实用新型的限制。
[0028]
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]
图4是本实用新型实施例提供的固定装置的结构示意图。如图4所示，本实施例提供一种固定装置10，包括静电卡盘和接地组件。所述静电卡盘包括基座11、单电极12和底座13。所述基座11的材料为绝缘材料，如陶瓷。所述单电极12仅可被施加单向电压(如正电压或负电压)，以积聚负电荷或正电荷。所述单电极12埋置于基座11内，使其四周被绝缘材料包裹。所述基座11安装在底座13上。电源14对单电极12加载负直流高压静电或正直流高压静电，使得静电卡盘对半导体基底20产生吸附作用，从而将半导体基底20固定在静电卡盘上。半导体基底20包括但不限于晶圆。本实用新型对电源14的结构不限定，具体可采用现有技术中所使用的电源，例如电源可为硅深孔刻蚀机台中使用的高压模组。
[0030]
其中，在底座13上设置有导电柱15，所述导电柱15的一部分伸出底座13的底部，另一部分穿过底座13并与单电极12电连接。本实施例中，所述导电柱15为现有机台上固有的零件，作用是电导通单电极12和电源14。例如在amec drie机台中，在底座13上会设置铜柱(即导电柱15)，铜柱的一端伸出底座13的底部用于与高压模组连接，所述铜柱的另一端伸入底座13内，且所述铜柱的所述另一端还设置两个更细的导电针，所述两个导电针暴露在底座13的顶部并用于插入基座11内而与单电极12电连接。一般的，所述基座11内还设置有金属导电层，两个所述导电针通过金属导电层与单电极12电连接。应理解，所述导电柱15的材料不限定为铜，如果不考虑成本，也可选用其他常用的导电材料。
[0031]
所述接地组件用于与导电柱15连接，以释放静电卡盘和半导体基底20上的残余电荷，从而使半导体基底20能够成功与静电卡盘脱离。
[0032]
继续参阅图4，并结合图5，所述接地组件包括导电接头16，用于与导电柱15可拆卸地连接并电导通。所述接地组件还包括导线17，所述导线17的一端连接导电接头16，另一端用于与接地点gnd电连接。此处，接地点gnd为生产环境中布置的专用接地端，被接地设置，且数量不限于一个。具体的，当完成相关的半导体工艺后(如刻蚀工艺后)，关闭电源14，再手动断开电源14与导电柱15的连接，然后手动将导电接头16与导电柱15连接，此时，即可通过接地组件释放静电卡盘10和半导体基底20上残余的电荷，以解除对半导体基底20的吸附，使半导体基底20能够成功脱离基座11。
[0033]
更详细地，本实施例的固定装置10具有第一状态(即通电状态)和第二状态(断电状态)。当所述固定装置10处于所述第一状态时，所述导电柱15的所述一部分与电源14电连接，使单电极12积聚电荷(如负电荷或正电荷)，由此静电吸附半导体基底20，以方便执行相关的半导体工艺，如晶圆的刻蚀工艺；并在工艺完成后，使固定装置10处于所述第二状态，也即，关闭电源14，不再向单电极12输入高压电，并且断开电源14与导电柱15的连接，而将导电接头16与导电柱15连接，使静电卡盘和半导体基底20上的残余电荷得到释放，使半导体基底20不会被静电卡盘吸附，此后，再由顶针托举半导体基底20，最后由机械手臂将半导
体基底20取走。
[0034]
与现有技术相比，本固定装置10的使用不会增加产线时间，有效提高机台产能，而且也可降低对半导体基底20的损伤，确保半导体基底20的加工质量，降低生产成本。而且接地组件直接与现有的静电卡盘上固有的导电柱15连接，即可实现残余电荷的释放，从而不需要对静电卡盘进行改造，使用方便，结构也简单，尤其的，无需设置开关来切换导电柱15的接地状态，可避免开关的使用导致单电极12通电时开关被击穿的风险，从而确保电力系统使用的安全，从而提高电荷释放的安全性和可靠性。
[0035]
所述导电接头16优选包括绝缘层161和导电层162，所述绝缘层161包覆在导电层162外。所述导电层162具有内孔，以通过内孔套设在导电柱15上并与之可拆卸的连接。本实用新型对导电接头16与导电柱15的可拆卸连接方式没有特别限定，例如可选用螺纹连接、卡扣连接或者其他连接方式。进一步优选的，所述导电接头16与导电柱15之间形成滚动接触，使导电接头16与导电柱15牢固并充分地接触时，不仅能够高效地传导电荷，还能在释放残余电荷时有效保护导电柱15不受损伤，确保在静电吸附作业时的有效性。进一步的，在所述导电层162的内壁上设置有安装槽(未图示)，在安装槽内设置滚动体，从而当导电层162与导电柱15配合接触时可通过滚动体构建滚动接触。滚动体的形式可以是球形或圆柱体。应知晓，本实用新型对导电接头16的滚动结构不作限定，只要使其与导电柱15配合时能够形成滚动接触，以此达到减小两者的接触面积和摩擦力的目的即可。
[0036]
本实用新型对导电层162的材料不限定，包括但不限于铜，还可以是其他常用的导电材料。所述绝缘层161的材料包括但不限于绝缘橡胶。所述绝缘层161的设置方式亦不限定，可以与导电层162分体成型后直接包裹在导电层162上，也可由绝缘材料直接涂覆在导电层162上。
[0037]
此外，所述导线17的一端优选设置连接件18，用于与接地点gnd可拆卸连接并电导通。优选的，所述连接件18为导线夹，方便直接将导线17夹紧在接地点gnd上，拆装方便，结构也简单。在其他实施例中，所述连接件18也可以是导线接头。所述导线17和连接件18均外部形成有绝缘保护，可保证操作安全。一般的，所述导线17为铜制导线。所述导电接头16的形状没有限定，不限于为图中所示的圆柱形状。所述导电接头16的长度亦没有要求，只要能够与导电柱15牢固连接并电接触即可。例如在amec drie机台中，所述导电接头16的内径可为2cm
±
0.5cm，用于内径稍小的导电柱15配合连接，且所述导电接头16的长度可为3cm～5cm，可选为4cm。在一些实施例中，所述导电接头16的长度与导电柱15伸出底座13的长度一致，方便导电接头16的全部长度可拆卸地套设在导电柱15伸出底座13的区段上。在一些实施例中，所述导电接头16的长度与导电柱15伸出底座13的区段长度不相同。此外，本实用新型对所述导线17的长度没有要求，需根据实际的使用选择合适长度来连接接地点gnd即可。
[0038]
进一步的，所述固定装置10还包括吹气孔，设置在基座11和底座13内。可通过吹气孔通入相关气体(如氦气、氮气等非活性气体)，从而对半导体基底20背面进行吹扫，以进一步帮助半导体基底20脱离静电卡盘。
[0039]
进一步的，本实施例还提供一种半导体机台，包括腔体(未图示)和固定装置10。其中，所述基座11设置在所述腔体内，所述底座13的一部分设置在所述腔体内，另一部分在所述腔体外，而所述接地组件设置于所述腔体外。所述半导体机台包括但不限于为硅深孔刻蚀机台，还可以是其他需要通过静电吸附固定基底的机台，如气相沉积机台等。还应理解，
本实施例的固定装置10无需通过开关控制导电柱15与电源14或接地组件选择性连接，而是在使用时直接手动控制，这样做的好处是，避免高压击穿开关的风险，提高接地的安全性和可靠性。
[0040]
应理解，上述实施例具体公开了本实用新型优选实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本实用新型。本领域技术人员应当理解，在本申请文件公开内容的基础上，容易将本实用新型做适当修改，以实现与本实用新型所公开的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的相似构造不脱离本实用新型公开的范围，并且在不脱离本实用新型公开范围的情况下，它们可以进行各种改变、替换和变更。