刻蝕反應腔制造技術

本實用新型專利技術揭露了一種刻蝕反應腔，包括靜電吸附卡盤，設置于靜電吸附卡盤邊緣部分的邊緣環和底座環，其中還包括了一氣墊系統，所述氣墊系統包括設置于底座環下方的氣墊環和氣動控制系統；所述氣墊環在氣動控制系統的控制下控制氣墊環上方的底座環和邊緣環的上下浮動。這樣在晶圓吸附在靜電吸附卡盤上后調整邊緣環和底座環的高度，使得邊緣環與晶圓背面貼合，有效減少能有效減少由于晶圓邊緣尖端放電現象引起的缺陷，提高產品的良率和器件的可靠性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
刻蝕反應腔
本技術涉及集成電路制造領域，尤其涉及一種刻蝕反應腔。
技術介紹
在半導體集成電路制造工藝中，刻蝕是其中重要的一道工序，其中等離子刻蝕是常用的刻蝕方式之一，通常刻蝕發生在真空反應腔室(chamber)內。通常真空反應腔室內包括靜電吸附卡盤(ESC，ElectroStatic Chuck)，用于承載吸附晶圓、BIAS RF負載以及冷卻晶圓等作用。在等離子刻蝕系統中，等離子刻蝕過程是在高真空中進行，上下極板之間有空隙，由于電極并不能設計成比晶圓大，等離子體在真空系統的作用下，靠近晶圓外緣的等離子體會有部分無法到達，這樣，在晶圓外緣能量會小于理論的工藝參數值，影響刻蝕效果。為了解決這個問題，通常在電極外設置附件的圓環，用于增大下電極表面積。通常，業內將加裝在靜電吸附卡盤外緣，用于增大下電極表面積的環都稱為聚焦環(focus ring)。其中邊緣環(edge ring)是聚焦環重要的一部分，在晶圓邊緣處會接受到較大的等離子體能量，靠近晶圓邊緣的部分會被刻蝕損耗掉。如果將聚焦環設置成一個整體的話，當聚焦環損耗到無法使用時，需要更換整個聚焦環，這樣成本太高。因此在晶圓邊緣部分的設置了消耗性的邊緣環，便于更換和使用。參照圖1，為現有的真空反應腔室的結構示意圖，圖示了包括靜電吸附卡盤等部件，所述靜電吸附卡盤101由呈圓柱形的第一部分和第二部分組成，第一部分和第二部分組成共軸且第一部分的面積小于第二部分，邊緣環和底座環嵌套在第一部分上，在靜電吸附卡盤101邊緣設置有底座環(base ring) 102和邊緣環(edge ring) 103。現有的系統在實際生產中，受工藝精度和使用時數的影響，晶圓104在吸附在靜電吸附卡盤101上后，不可避免的與邊緣環103間存在間隙，隨著RF時數的增加，邊緣環103被刻蝕掉越多，晶圓104與邊緣環103之間的間隙越大，越容易在晶圓104邊緣產生尖端放電現象(waferedgearcing),形成缺陷。為了減少這些缺陷的產生，通常可以縮短底座環102和邊緣環103的RF時數，或者，參照附圖2，在底座環102下設置抗腐蝕絕緣薄膜105，墊高邊緣環103以減小晶圓104與邊緣環103之間的縫隙。但是這樣的方式都只是治標不治本的臨時措施,并不能解決這一問題。
技術實現思路
本技術提供一種刻蝕反應腔，以解決晶圓邊緣產生尖端放電現象產生缺陷的問題。為解決上述問題，本技術提供一種刻蝕反應腔，包括靜電吸附卡盤，卡盤由呈圓柱形的第一部分和第二部分組成，第一部分和第二部分組成共軸且第一部分的面積小于第二部分，邊緣環和底座環嵌套在第一部分上，還包括氣墊系統，所述氣墊系統包括設置于底座環與第二部分之間的氣墊環，及氣動控制系統；所述氣墊環在氣動控制系統的控制下控制氣墊環上方的底座環和邊緣環的上下浮動。可選的，所述氣動控制系統包括:氣源、壓力控制系統、壓力表、氣動閥和限流器。可選的，所述氣源、壓力控制系統、壓力表、氣動閥以及限流器皆通過管路與氣墊環連接。可選的，所述氣動控制系統的氣源使用成獨立于刻蝕工藝中使用的氣源。可選的，所述氣動控制系統的氣源與刻蝕工藝中使用的惰性氣體使用相同氣源。可選的，所述壓力控制系統控制氣墊環的氣壓值在^/S與(GJG2)/S之間，其中G1為將晶圓在靜電吸附卡盤上時能接受向上的力的閾值，G2為氣墊環承受的部件的重力，S為氣墊環的上表面面積。可選的，所述氣墊系統的各部件為可拆卸的部件，利用緊固件固定于靜電吸附卡盤上。可選的，所述氣墊系統集成于刻蝕反應腔的靜電吸附卡盤內。與現有技術相比，本技術提供的刻蝕反應腔，在邊緣環下方包括一氣墊系統，在晶圓吸附在靜電 吸附卡盤上后調整邊緣環和底座環的高度，使邊緣環與晶圓背面貼合，有效減少能有效減少由于晶圓邊緣尖端放電現象引起的缺陷，提聞廣品的良率和器件的可靠性。【附圖說明】圖1~2為現有的刻蝕反應腔的結構示意圖；圖3為本申請實施例的刻蝕反應腔的結構示意圖；圖4為本申請實施例的刻蝕反應腔的氣墊系統的結構示意圖。【具體實施方式】本技術的核心思想在于，提供一種刻蝕反應腔，所述刻蝕反應腔，在所述刻蝕反應腔內的靜電吸附卡盤邊緣部分的邊緣環和底座環下設置氣墊環，氣墊環由氣動控制系統控制，調整邊緣環和底座環的高度，使晶圓與邊緣環貼合，能有效減少由于晶圓邊緣尖端放電現象引起的缺陷。以下結合附圖和具體實施例對本技術提出的刻蝕反應腔作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本技術的優點和特征將更清楚。參考附圖3，圖3為本實施例的刻蝕反應腔的結構圖。所述刻蝕反應腔包括，靜電吸附卡盤101，設置于靜電吸附卡盤101邊緣部分的邊緣環103和底座環102，還包括氣墊系統，所述氣墊系統包括設置于底座環下方的氣墊環107和氣動控制系統；所述氣墊環107在氣動控制系統的控制下控制氣墊環107上方的底座環102和邊緣環103的上下浮動。在晶圓104吸附在靜電吸附卡盤101上后，氣墊環107在氣動控制系統的控制下充氣，使得底座環102和邊緣環103向上浮動，使邊緣環103與晶圓104貼合，防止晶圓104邊緣尖端放電現象引起的缺陷。具體的，參照附圖4，所述氣動控制系統包括:氣源、壓力控制系統201、壓力表205、氣動閥202、氣動閥203和限流器204。所述氣源可以是獨立的氣源，也可以使用刻蝕反應腔的惰性氣體氣源，例如氦氣(He)氣源。所述氣動控制系統通過管路將氣源、壓力控制系統201、壓力表205、氣動閥203、氣動閥202以及限流器204與氣墊環107連接，通過壓力控制系統201、氣動閥和限流器204控制氣墊環107的氣壓值在G2/S與(GjG2VS之間，其中G1為將晶圓在靜電吸附卡盤上時能接受向上的力的閾值，當晶圓受到向上的力小于G1時認為晶圓是安全的；G2為氣墊環107上承受的部件的重力，包括邊緣環103和底座環102以及其他對氣墊環107施加重力的部件4為氣墊環107的上表面面積。這樣，可以保證晶圓104在靜電吸附卡盤101上的安全的前提下確保邊緣環103與晶圓104背面貼合，從而確保消除或減小由于晶圓邊緣的尖端放電現象形成的缺陷。本實施例中，所述氣墊系統集成于刻蝕反應腔的靜電吸附卡盤內，減少額外空間的占用和對工藝的影響，氣源可以使用刻蝕反應腔的惰性氣體氣源。當然在本專利技術的其他實施例中也可將氣墊系統的各部件設置為可拆卸的部件，利用緊固件固定于靜電吸附卡盤上，氣源使用獨立于刻蝕工藝中使用的氣源，便于靈活拆卸使用。工作時，控制程序邏輯控制壓力控制系統以及氣動閥控制氣墊環的工作。在晶圓吸附在靜電吸附卡盤后對氣墊環107充氣，使得氣墊環的氣壓值達到前述氣壓范圍，邊緣環與晶圓貼合；在工序結束后靜電吸附卡盤在釋放晶圓前，釋放氣墊環的內的氣體，邊緣環與晶圓分離，使得晶圓能被安全取下。綜上所述，本技術提供了一種刻蝕反應腔，所述刻蝕反應腔的靜電吸附卡盤邊緣部分的邊緣環和底座環下設置有氣墊環，氣墊環由氣動控制系統控制，調整邊緣環和底座環的聞度，使晶圓與邊緣環貼合，能有效減少由于晶圓邊緣尖端放電現象引起的缺陷。顯然，本領域的技術人員可以對本技術進行各種改動和變型而不脫離本技術的精神和范圍。這樣，倘若本技術的這些修改和變型屬于本實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種刻蝕反應腔，包括靜電吸附卡盤，所述靜電吸附卡盤由呈圓柱形的第一部分和第二部分組成，第一部分和第二部分組成共軸且第一部分的面積小于第二部分，邊緣環和底座環嵌套在第一部分上，其特征在于，還包括氣墊系統，所述氣墊系統包括設置于底座環與第二部分之間的氣墊環，及氣動控制系統；所述氣墊環在氣動控制系統的控制下控制氣墊環上方的底座環和邊緣環的上下浮動。

【技術特征摘要】
1.一種刻蝕反應腔，包括靜電吸附卡盤，所述靜電吸附卡盤由呈圓柱形的第一部分和第二部分組成，第一部分和第二部分組成共軸且第一部分的面積小于第二部分，邊緣環和底座環嵌套在第一部分上，其特征在于，還包括氣墊系統，所述氣墊系統包括設置于底座環與第二部分之間的氣墊環，及氣動控制系統；所述氣墊環在氣動控制系統的控制下控制氣墊環上方的底座環和邊緣環的上下浮動。2.如權利要求1所述的刻蝕反應腔，其特征在于，所述氣動控制系統包括:氣源、壓力控制系統、壓力表、氣動閥和限流器。3.如權利要求2所述的刻蝕反應腔，其特征在于，所述氣源、壓力控制系統、壓力表、氣動閥以及限流器皆通過管路與氣墊環連接。4.如權利要求2所述的刻蝕反應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧琛，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11