等离子体处理腔室及其去夹持装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子体处理腔室及其去夹持装置和方法。
【背景技术】
[0002]对半导体基片或衬底的微加工是一种众所周知的技术，可以用来制造例如，半导体、平板显示器、发光二极管(LED)、太阳能电池等。微加工制造的不同步骤可以包括等离子体辅助工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积、反应离子刻蚀等)，这些工艺在反应室内部进行，工艺气体被输入至该反应室内。射频源被电感和/或电容耦合至反应室内部来激励工艺气体，以形成和保持等离子体。在反应室内部,暴露的衬底被夹盘支撑,并通过某种夹持力被固定在一固定的位置。
[0003]为了满足工艺要求，不仅需要对工序处理过程进行严格地控制，还会涉及到半导体基片的装载和去夹持。半导体基片的装载和去夹持是半导体基片处理的关键步骤。
[0004]现有技术仅采用升举顶针从静电夹盘中去夹持基片的机制有可能造成基片不可逆转的损坏。众所周知，由于基片是由等离子体来加工完成的，在基片加工完成后在所述基片上尤其在基片的底面上还会存在电荷。现有技术已揭示了对基片上的电荷进行放电的程序，并且在理想状态下，对基片进行放电程序以后就可以对基片进行去夹持。然而，随着机构老化，对基片进行放电程序后基片上仍有可能存在残余电荷。
[0005]本领域技术人员应当理解，基片底面通常仍存在残余电荷，所述残余电荷导致基片因和静电夹盘之间的静电产生一个向下的吸力将所述基片吸至静电夹盘上。由于升举顶针的个数有限，其并不能均匀作用于整个基片背面。因此，在基片的某些没有升举顶针接触的部位，向下的吸力大于升举顶针向上的推力，而在基片的其他部位由于升举顶针的直接接触，升举顶针向上的推力大于向下的吸力，所述硅片会由于在局部扭曲受力而导致破损。并且，由于升举顶针的推力是一个瞬时的力，其突然作用于基片有可能会导致基片突然弹离开静电夹盘，这有可能导致基片受到所述弹力的损坏。进一步地，由于等离子体处理系统的空间受限，上述去夹持机制仅采取有限个升举顶针，在实际应用中所述有限个升举顶针中的一个或多个可能由于机构老化而抬起不完全或延迟甚至不能抬起，其可能进一步地导致基片的倾斜或抬起不完全，从而导致基片和等离子体处理基片接触而造成损坏。
[0006]因此，业内需要一种能够将基片可靠并稳定地从静电夹盘去夹持的去夹持机制，本发明正是基于此提出的。
【发明内容】
[0007]针对【背景技术】中的上述问题，本发明提出了一种等离子体处理腔室及其去夹持装置和方法。
[0008]本发明第一方面提供了一种等离子体处理腔室，其中，包括:
[0009]一腔体；
[0010]基台，其设置于腔体下方，基片放置于所述基台表面；
[0011]设置于所述基台内部的若干冷却气体通道，其中通有冷却气体，所述冷却气体通道在所述基台和基片之间设置有一个喷气孔，所述冷却气体能够通过喷气孔将冷却气体喷向基片背面；
[0012]若干升举顶针，其可移动地设置于基台内部，能够向上顶起基片，
[0013]静电夹盘，位于所述基台的上部，其最上层设置有一绝缘层，在所述绝缘层中设置有一电极，
[0014]其中，所述电极分别连接有一直流电源和一交流电源。
[0015]进一步地，在所述基台下方还设置有一冷却气体供应装置，所述冷却气体供应装置连接于所述冷却气体通道，用于向所述冷却气体通道供应冷却气体。
[0016]进一步地，所述冷却气体包括氦气。
[0017]进一步地，在所述基台下方还设置有一提升装置，其连接于升举顶针，并提升所述升举顶针使得所述升举装置接触于所述基片背面，从而带动所述基片向上移动。
[0018]进一步地，所述提升装置包括气泵等。
[0019]进一步地，所述电极连接有一电源装置。
[0020]进一步地，所述电源装置包括并联的双震开关和直流电源，其中，所述双震开关通过一控制信号触发。
[0021]进一步地，所述电源装置包括一控制开关、直流电源、交流电源，其中所述控制开关的输出端连接于所述电极，两个输入端分别连接所述直流电源和交流电源。
[0022]本发明第二方面提供了一种用于等离子体处理腔室的基片去夹持方法，其中，所述等离子体处理腔室包括本发明第一方面所述的等离子体处理腔室，其中，所述去夹持方法包括如下步骤:
[0023]在基片的主制程阶段结束以后，向等离子体处理腔室的基台中的电极施加反向直流电压；
[0024]然后，向所述电极施加交变电压，在上述过程中，持续对所述基片背面供应冷却气体；
[0025]接着，当冷却气体漏率持续第一时间不小于预定阈值，则判定基片已经去夹持。
[0026]进一步地，所述反向直流电压的取值范围为200V?300V，施加反向直流电压的持续时间为3s?5s。
[0027]进一步地，所述交变电压为150v。
[0028]进一步地，所述交变电压施加的频率为0.1hz?Ihz。
[0029]进一步地,所述冷却气体是氦气。
[0030]本发明提供的等离子体处理腔室及其去夹持装置和方法能够有效解决基片或者静电夹盘上的残余电荷问题导致的去夹持失败问题，且可以解决基片部分去夹持而产生的误判。
【附图说明】
[0031]图1a是采用直流电源为等离子体处理装置去夹持的原理示意图；
[0032]图1b是采用直流电源为等离子体处理装置去夹持的直流电源电压、氦气压力及其流量示意图；
[0033]图2是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的结构示意图；
[0034]图3是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的升举顶针的结构示意图；
[0035]图4是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的升举顶针的结构示意图；
[0036]图5是根据本发明一个具体实施例的采用直流电源为等离子体处理装置去夹持的直流电源电压、氦气压力及其流量示意图；
[0037]图6是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的控制电路结构示意图；
[0038]图7是根据本发明一个具体实施例的等离子体处理腔室的控制电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0040]本发明所述的实施方式提供改进的去夹持过程，其采用升降顶针来减少在去夹持过程中损坏半导体基片的可能性。要指出的是，“半导体基片”、“晶圆”和“基片”这些词在随后的说明中将可能被经常互换使用，在本发明中，它们都指在处理反应室内被加工的基片，基片不限于基片、衬底、基片、大面积平板基板等。为了方便说明，本专利在实施方式说明和图示中将主要以“基片”为例来作示例性说明。
[0041]图1a是采用直流电源为等离子体处理装置去夹持的原理示意图。如图1a所示，在等离子体处理装置100中，静电夹盘(未示出)在制程过程中利用静电力固定或夹持住基片W。一直流电极105与一高电压直流电源109相连接，在静电夹盘和基片W之间产生极性相反的静电荷，由此产生静电夹持力。进一步地,反应气体从气体源102通过气体喷淋头103进入腔室101，直流电极105设置于基台106顶部的绝缘层104中。反应气体通过腔室101内电场的激发产生等离子体从而对基片W进行制程，制程冗余由真空泵108抽离腔室。附图标记112指示的是静电夹盘，静电夹盘112设置于基台顶部。
[0042]在制程完成后，基片需要从夹盘上被移除或“去夹持”(de-chucked)。为了实现去夹持，高压直流电源109被关闭。但是，由于残余电荷往往趋向于停留在整个基片W背面或部分基片W背面，在位于静电夹盘上的升举顶针顶起基片时，衬底往往不能从静电夹盘上分开，并且会被碎成多片或产生其他损坏。
[0043]在现有技术中，工程师试图用不同的方