一种基片安装平台和一种等离子处理装置及其运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种等离子处理装置内的基片支撑盘及其运行方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，等离子处理装置包括一个反应腔10，反应腔内包括一个基座33，基座内包括下电极。基座上方包括静电夹盘34，待处理的基片30设置在静电夹盘上，一个聚焦环36围绕在静电夹盘周围。一个具有较低频率(如2Mhz?400Khz)的射频电源35通过一个匹配器连接到基座内的下电极33。反应腔顶部还包括一个气体分布装置40，如气体喷淋头、或者将反应气体通入反应腔的喷管。气体分布装置通过分流装置或者开关阀门连接到一个气源20。气体喷淋头可以作为上电极与基座33内的下电极配合构成电容，至少一个高频射频电源连接到电容至少一端以产生电容耦合(CCP)等离子体。也可以在反应腔顶部上方安装感应线圈，感应线圈连接到高频射频电源(大于13Mhz)，产生的高频电磁场穿过反应腔顶部的绝缘窗进入基片上方的空间，使反应气体电离产生等离子体。反应腔外产生的等离子体反应气体(Remoteplasma)被通入反应腔也可以用来进行部分加工流程的处理。基片30被下方的静电夹盘固定在基座上，其中静电夹盘内包括至少一个直流电极，该直流电极连接到一个直流电源，直流电极上的高压直流电压(700-3000V)可以在基片上感应产生电荷，基片上的电荷与静电夹盘的电极相互静电吸引使基片被牢牢固定在静电夹盘上。
[0003]图2所示为基座内的具体结构，基座33内包括通有冷却液的冷却管道330，基座33向外伸展部分上方还有一个隔离环32，聚焦环36围绕基片30并固定在隔离环32上方。冷却气体源37 (典型的如氦气)通过冷却气体管道通入静电夹盘34和基片之间的空间，通过冷却气体的流动带走基片上的热量。
[0004]如图2所示，现有技术中聚焦环36 —般没有主动冷却功能，在等离子处理时上方的等离子会使聚焦环36的温度持续上升，不同时间进行等离子处理的效果会由于聚焦环温度的变化而逐渐变化。而且为了防止静电夹盘被上方的等离子腐蚀所以静电夹盘的尺寸要小于基片，一部分聚焦环会伸入基片30下方，所以在静电夹盘半径以内的基片得到冷却气体的温度控制可以达到比较均一的温度分布，而外围聚焦环36对应上方的基片温度会明显偏高。这样就会在基片边缘上形成明显的温度渐变区域，造成边缘区域周围的基片处理效果与中心区域明显不同。静电夹盘34与聚焦环36之间的间隙会构成一个通道，部分等离子会沿着通道到达基片下方腐蚀静电夹盘侧面和静电夹盘34与基座33之间的有机粘接层31，进而会损坏静电夹盘甚至使其失效。
[0005]为了改善空间上整个基片表面的处理均一性和不同时间基片处理的均一性，同时提高静电夹盘的使用寿命，需要找到一种新的基片支撑装置来实现上述目标。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是找到一种新的基片支撑结构以改善空间上整个基片表面的处理均一性和不同时间基片处理的均一性，同时提高静电夹盘的使用寿命。本发明提出一种用于安装基片的基片安装平台，包括:导电基座，导电基座上方固定有一个静电夹盘，静电夹盘上方包括一个托盘，所述托盘包括一平板部和一向上凸起部，其中平板部上表面包括直径大于等基片的基片安装区域，所述凸起部环绕所述基片安装区域，其中所述静电夹盘直径大于所述基片的直径
[0007]其中较佳的，托盘的平板部由绝缘材料制成，凸起部的上表面由半导体材料制成。所述托盘的凸起部可以是主体由绝缘材料制成，并在上表面涂覆有半导体材料薄层，也可以是托盘的凸起部主体由半导体材料制成，通过固定装置固定到绝缘材料制成的平板部上，在实现静电夹持的同时可以调节基片边缘区域的电场分布。
[0008]托盘的凸起部还包括一个延伸部向下或者向外周围延伸，以防止等离子扩散到静电夹盘侧面。托盘外围还可以围绕有一个绝缘材料制成的隔离环，所述隔离环固定在所述基座上方。
[0009]本发明还提出了一种等离子处理装置，包括:一反应腔，反应腔内包括前述导电基座、静电夹盘、托盘等部件的安装平台，还包括反应气体供应装置和等离子发生装置，所述等离子发生装置用于激励反应气体，使反应气体产生等离子体对利用等离子体对基片进行处理。本发明基座内还包括多个抬升顶针被驱动装置驱动可以上下移动。本发明等离子处理装置还可以包括一种特制多功能抬升顶针，所述多功能抬升顶针的顶端能穿过托盘对应位置开设的通孔以顶起托盘上方的基片，所述抬升顶针顶端下方还包括一扩展部能顶起开设有所述通孔的托盘。在采用多功能抬升顶针时可以实现本发明等离子处理装置的运行方法，其特征在于包括步骤:A.放入待处理基片到所述托盘进行等离子处理；B.驱动所述驱动装置使抬升顶针抬升至第一高度，所述基片被顶起；C.机械臂伸入基片与托盘之间的空间移除所述基片；多次循环进行所述步骤A-C后，驱动所述驱动装置使抬升顶针抬升至第二高度，其中第二高度大于第一高度以顶起所述托盘，所述机械臂伸入托盘和静电夹盘之间的空间移除所述托盘。
[0010]本发明等离子处理装置采用传统的抬升顶针可以实现等离子处理装置的另一种运行方法，其特征在于包括步骤:放置待处理基片到一个托盘；通过机械臂将承载有基片托盘放入等离子处理装置内的静电夹盘固定，进行等离子处理；完成等离子处理后抬升所述抬升顶针顶起所述承载有基片的托盘；机械臂伸入所述托盘和静电夹盘之间的空间移除所述托盘。
【附图说明】
[0011]图1是现有技术等离子处理装置的结构示意图；
[0012]图2是现有技术基座结构TJK意图；
[0013]图3是本发明基座结构示意图；
[0014]图4a是本发明基座在基片移出时的TJK意图；
[0015]图4b是本发明抬升顶针抬升基片和托盘的示意图；
[0016]图5是本发明基座第二实施例示意图；
[0017]图6是本发明托盘边缘区域组合结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]本发明要解决基片在等离子处理过程中不同区域温度的不均匀，同时要防止基片背面静电夹盘34的侧壁被腐蚀，提出用一个新的托盘放置在静电夹盘上用大尺寸的静电夹盘对托盘进行温度控制。如图3所示为本发明第一实施例，基座133上方包括粘接层131，粘接层131上方包括静电夹盘134，静电夹盘上方固定有本发明的托盘136。本发明托盘136包括平板部136a和凸起部136b，其中凸起部136b和平板部136a由绝缘材料如Si02、A1203、A1N等制成，凸起部136b上表面在绝缘材料的主体体材料上还镀有一层半导体材料如S1、SiC等以改善基片边缘区域的电场分布均匀性。凸起部136b和平板部136a整合一体，两者的下表面具有共同的平面放置在静电夹盘上表面上。待处理基片130放置在托盘136的平板部分136a上，托盘的凸起部136b围绕在基片外围，实现现有技术图2中聚焦环36的功能。
[0019]本发明中基片130放置在托盘136内，而且托盘的凸起部136b围绕基片130，所以托盘的直径D是大于基片直径(300mm/200mm)的,相应的托盘下方的静电夹盘134的直径也是大于基片的。与图2所示的现有技术相同，本发明静电夹盘134上表面具有冷却气体流通的通路,用于冷却位于静电夹盘134上方的托盘136。托盘136下表面是一个均一的平面所以整个托盘136下表面都能够得到很好的温度控制，包括凸起部136b也能维持在比较稳定的温度。托盘136在整个平板部136a上具有均一的温度，位于平板部136a上方的基片也能获得均一的温度。现有技术中聚焦环36由于暴露于等离子而又没有有效散热机构导致的热量积累也被大尺寸的静电夹盘134有效解决了。
[0020]现有技术在基片处理完需要取出时需要用抬升顶针(lift pin)升起基片，然后再由机械手伸入抬升后的基片下方将基片移走，本发明可以在托盘136的平板部136a上开设多个通孔以使抬升顶针穿过这些通孔来实现基片的抬升。本发明也可以是