等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法。
【背景技術】
[0002]對半導體基片或襯底的微加工是一種眾所周知的技術，可以用來制造例如，半導體、平板顯示器、發光二極管(LED)、太陽能電池等。微加工制造的不同步驟可以包括等離子體輔助工藝(例如，等離子體增強化學氣相沉積、反應離子刻蝕等)，這些工藝在反應室內部進行，工藝氣體被輸入至該反應室內。射頻源被電感和/或電容耦合至反應室內部來激勵工藝氣體，以形成和保持等離子體。在反應室內部,暴露的襯底被夾盤支撐,并通過某種夾持力被固定在一固定的位置。
[0003]為了滿足工藝要求，不僅需要對工序處理過程進行嚴格地控制，還會涉及到半導體基片的裝載和去夾持。半導體基片的裝載和去夾持是半導體基片處理的關鍵步驟。
[0004]現有技術僅采用升舉頂針從靜電夾盤中去夾持基片的機制有可能造成基片不可逆轉的損壞。眾所周知，由于基片是由等離子體來加工完成的，在基片加工完成后在所述基片上尤其在基片的底面上還會存在電荷。現有技術已揭示了對基片上的電荷進行放電的程序，并且在理想狀態下，對基片進行放電程序以后就可以對基片進行去夾持。然而，隨著機構老化，對基片進行放電程序后基片上仍有可能存在殘余電荷。
[0005]本領域技術人員應當理解，基片底面通常仍存在殘余電荷，所述殘余電荷導致基片因和靜電夾盤之間的靜電產生一個向下的吸力將所述基片吸至靜電夾盤上。由于升舉頂針的個數有限，其并不能均勻作用于整個基片背面。因此，在基片的某些沒有升舉頂針接觸的部位，向下的吸力大于升舉頂針向上的推力，而在基片的其他部位由于升舉頂針的直接接觸，升舉頂針向上的推力大于向下的吸力，所述硅片會由于在局部扭曲受力而導致破損。并且，由于升舉頂針的推力是一個瞬時的力，其突然作用于基片有可能會導致基片突然彈離開靜電夾盤，這有可能導致基片受到所述彈力的損壞。進一步地，由于等離子體處理系統的空間受限，上述去夾持機制僅采取有限個升舉頂針，在實際應用中所述有限個升舉頂針中的一個或多個可能由于機構老化而抬起不完全或延遲甚至不能抬起，其可能進一步地導致基片的傾斜或抬起不完全，從而導致基片和等離子體處理基片接觸而造成損壞。
[0006]因此，業內需要一種能夠將基片可靠并穩定地從靜電夾盤去夾持的去夾持機制，本發明正是基于此提出的。
【發明內容】
[0007]針對【背景技術】中的上述問題，本發明提出了一種等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法。
[0008]本發明第一方面提供了一種等離子體處理腔室，其中，包括:
[0009]一腔體；
[0010]基臺，其設置于腔體下方，基片放置于所述基臺表面；
[0011]設置于所述基臺內部的若干冷卻氣體通道，其中通有冷卻氣體，所述冷卻氣體通道在所述基臺和基片之間設置有一個噴氣孔，所述冷卻氣體能夠通過噴氣孔將冷卻氣體噴向基片背面；
[0012]若干升舉頂針，其可移動地設置于基臺內部，能夠向上頂起基片，
[0013]靜電夾盤，位于所述基臺的上部，其最上層設置有一絕緣層，在所述絕緣層中設置有一電極，
[0014]其中，所述電極分別連接有一直流電源和一交流電源。
[0015]進一步地，在所述基臺下方還設置有一冷卻氣體供應裝置，所述冷卻氣體供應裝置連接于所述冷卻氣體通道，用于向所述冷卻氣體通道供應冷卻氣體。
[0016]進一步地，所述冷卻氣體包括氦氣。
[0017]進一步地，在所述基臺下方還設置有一提升裝置，其連接于升舉頂針，并提升所述升舉頂針使得所述升舉裝置接觸于所述基片背面，從而帶動所述基片向上移動。
[0018]進一步地，所述提升裝置包括氣泵等。
[0019]進一步地，所述電極連接有一電源裝置。
[0020]進一步地，所述電源裝置包括并聯的雙震開關和直流電源，其中，所述雙震開關通過一控制信號觸發。
[0021]進一步地，所述電源裝置包括一控制開關、直流電源、交流電源，其中所述控制開關的輸出端連接于所述電極，兩個輸入端分別連接所述直流電源和交流電源。
[0022]本發明第二方面提供了一種用于等離子體處理腔室的基片去夾持方法，其中，所述等離子體處理腔室包括本發明第一方面所述的等離子體處理腔室，其中，所述去夾持方法包括如下步驟:
[0023]在基片的主制程階段結束以后，向等離子體處理腔室的基臺中的電極施加反向直流電壓；
[0024]然后，向所述電極施加交變電壓，在上述過程中，持續對所述基片背面供應冷卻氣體；
[0025]接著，當冷卻氣體漏率持續第一時間不小于預定閾值，則判定基片已經去夾持。
[0026]進一步地，所述反向直流電壓的取值范圍為200V?300V，施加反向直流電壓的持續時間為3s?5s。
[0027]進一步地，所述交變電壓為150v。
[0028]進一步地，所述交變電壓施加的頻率為0.1hz?Ihz。
[0029]進一步地,所述冷卻氣體是氦氣。
[0030]本發明提供的等離子體處理腔室及其去夾持裝置和方法能夠有效解決基片或者靜電夾盤上的殘余電荷問題導致的去夾持失敗問題，且可以解決基片部分去夾持而產生的誤判。
【附圖說明】
[0031]圖1a是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的原理示意圖；
[0032]圖1b是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的直流電源電壓、氦氣壓力及其流量示意圖；
[0033]圖2是根據本發明一個具體實施例的等離子體處理腔室的結構示意圖；
[0034]圖3是根據本發明一個具體實施例的等離子體處理腔室的升舉頂針的結構示意圖；
[0035]圖4是根據本發明一個具體實施例的等離子體處理腔室的升舉頂針的結構示意圖；
[0036]圖5是根據本發明一個具體實施例的采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的直流電源電壓、氦氣壓力及其流量示意圖；
[0037]圖6是根據本發明一個具體實施例的等離子體處理腔室的控制電路結構示意圖；
[0038]圖7是根據本發明一個具體實施例的等離子體處理腔室的控制電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行說明。
[0040]本發明所述的實施方式提供改進的去夾持過程，其采用升降頂針來減少在去夾持過程中損壞半導體基片的可能性。要指出的是，“半導體基片”、“晶圓”和“基片”這些詞在隨后的說明中將可能被經常互換使用，在本發明中，它們都指在處理反應室內被加工的基片，基片不限于基片、襯底、基片、大面積平板基板等。為了方便說明，本專利在實施方式說明和圖示中將主要以“基片”為例來作示例性說明。
[0041]圖1a是采用直流電源為等離子體處理裝置去夾持的原理示意圖。如圖1a所示，在等離子體處理裝置100中，靜電夾盤(未示出)在制程過程中利用靜電力固定或夾持住基片W。一直流電極105與一高電壓直流電源109相連接，在靜電夾盤和基片W之間產生極性相反的靜電荷，由此產生靜電夾持力。進一步地,反應氣體從氣體源102通過氣體噴淋頭103進入腔室101，直流電極105設置于基臺106頂部的絕緣層104中。反應氣體通過腔室101內電場的激發產生等離子體從而對基片W進行制程，制程冗余由真空泵108抽離腔室。附圖標記112指示的是靜電夾盤，靜電夾盤112設置于基臺頂部。
[0042]在制程完成后，基片需要從夾盤上被移除或“去夾持”(de-chucked)。為了實現去夾持，高壓直流電源109被關閉。但是，由于殘余電荷往往趨向于停留在整個基片W背面或部分基片W背面，在位于靜電夾盤上的升舉頂針頂起基片時，襯底往往不能從靜電夾盤上分開，并且會被碎成多片或產生其他損壞。
[0043]在現有技術中，工程師試圖用不同的方