[發明專利]等離子體處理設備及其下電極機構

有效

• 申請號: 201210538842.3
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103866296A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李萌
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: C23C16/50
• 分類號: C23C16/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海;宋合成

技術領域

本發明涉及半導體設備制造領域，尤其是涉及一種等離子體處理設備及其下電極機構。

背景技術

目前的太陽能行業等離子體增強化學氣相沉積系統（PECVD系統）的工藝腔室中，如圖6所示，腔室底板202做了接地處理，電位與地相同，接地柱204、氣缸201及用于支撐接地柱的接地柱支撐件207組成下電極升降裝置，且接地柱204通過接地線203和腔室底板202相連。載板205放置在接地柱204上面，從而使得載板205接地。加熱器支撐件208支撐加熱器206以對進入到工藝腔室內的特定氣體進行加熱。工藝腔室在真空環境下，通入的特定氣體在加熱到特定的溫度后，被電離成為等離子體，這些等離子體在晶片的表面生成所需的膜結構。

在整個工藝過程中，工藝腔室內部溫度均勻性、氣流均勻性、下電極接地均勻性對晶片的鍍膜工藝有著決定性的影響，均勻的工藝環境才能保證等離子體的均勻性，進而才能保證鍍膜的均勻性，因此下電極接地均勻性是該設備的重要技術環節之一。同時，下電極升降模塊在升降過程中需要完全水平定位，這樣才能保證其與上電極之間各個位置的間距完全一致，這也是鍍膜均勻的必要條件之一。

因為加工精度以及受熱膨脹的原因，每個接地柱的高度都是有差異的，為保證所有接地柱都與載板接觸良好，如圖7所示，現有的接地柱204與載板205之間通過接地柱連接桿301相連，接地柱連接桿301的頂端設置有接地柱端蓋303且上端套設有高溫彈簧302。接地柱端蓋303可以沿著接地柱連接桿301做軸向滑動，當接地柱204拖起載板205時，金屬導電材質的高溫彈簧302因受力而壓縮，高的接地柱受力大，接地柱端蓋303滑到下限位，使上端面與載板205接觸。低的接地柱受力小，雖然接地柱端蓋落不到下限位，但因受彈簧的推力，其上端面也能與載板接觸，從而實現所有接地柱都能與載板接觸，進而保證了流經載板的電流路徑為：沿著接地柱端蓋303、金屬導電材質的高溫彈簧302、接地柱連接桿301、接地柱204、接地柱支撐件207與腔室底板202接地。

但現有技術的缺點是：1、接地柱支撐件熱變形嚴重，導致部分接地柱高度不一致，部分接地柱和載板接觸不良，造成工藝時載板與反應腔內零件之間放電、打火。2、接地柱結構復雜，由于接地柱端蓋、接地柱連接桿和接地柱支撐件在加工、安裝調試及高溫受熱變形上所產生的誤差，使得電流所走的路徑不一樣，導致電勢分布不均勻。3、金屬導電材質的高溫彈簧為開環連接，彈簧會產生電感。影響接地效果。4、接地柱支撐件通過接電線與腔室底板接地，但當載板經長時間工藝過程后，載板的上下表面會鍍上一層絕緣的SiNx膜，使得載板的下電極作用削減甚至喪失，導致RF直接與下蓋放電，影響晶片鍍膜質量。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種接地路徑簡單且重復性高的用于等離子體處理設備的下電極機構。其能夠在保證下電極升降高度可以準確調節的同時，還能夠保證其接地的均勻性。

本發明的另一個目的在于提出一種具有上述下電極機構的等離子體處理設備。

根據本發明第一方面實施例的用于等離子體處理設備的下電極機構，包括：下電極底板、接地柱支撐件、接地柱、載板支撐件、載板和加熱器，其中，所述下電極底板接地；所述接地柱支撐件位于所述下電極底板的上方，并沿著豎直方向可升降；所述接地柱的上端與所述載板支撐件連接，所述接地柱的下端與所述接地柱支撐件連接；所述載板支撐件位于所述接地柱支撐件的上方，所述載板支撐件接地且與所述接地柱電絕緣；所述載板支撐在所述載板支撐件上，且通過所述載板支撐件直接接地；以及所述加熱器設置在所述載板支撐件和所述接地柱支撐件之間。

根據本發明的下電極機構，通過將載板放置在載板支撐件上，且載板支撐件接地，載板支撐件與接地柱電絕緣，從而使得通過載板的電流經過載板支撐件直接接地，保證了接地電流路徑簡單且重復性高，解決了載板接地不良的問題，使得載板上的電勢分布均勻，減少了工藝時載板與等離子體處理設備內的零件之間的打火放電，提高了設備穩定性和產品良率。且該載板支撐件有良好的平面度，使得載板與上電極之間各個位置的間距完全一致，載板與載板支撐件有良好的接觸，從而保證了待加工晶片的鍍膜均勻性，保證了待加工晶片的鍍膜質量。

另外，根據本發明的下電極機構還具有如下附加技術特征：

進一步地，所述下電極機構還包括：至少一個斜圈彈簧導電觸頭，所述斜圈彈簧導電觸頭設置在所述載板支撐件的上表面上，以使所述載板和所述載板支撐件電連接。從而保證了載板與載板支撐件能夠充分接觸且導電良好。