[发明专利]等离子体处理设备及其下电极机构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，尤其是涉及一种等离子体处理设备及其下电极机构。

背景技术

目前的太阳能行业等离子体增强化学气相沉积系统（PECVD系统）的工艺腔室中，如图6所示，腔室底板202做了接地处理，电位与地相同，接地柱204、气缸201及用于支撑接地柱的接地柱支撑件207组成下电极升降装置，且接地柱204通过接地线203和腔室底板202相连。载板205放置在接地柱204上面，从而使得载板205接地。加热器支撑件208支撑加热器206以对进入到工艺腔室内的特定气体进行加热。工艺腔室在真空环境下，通入的特定气体在加热到特定的温度后，被电离成为等离子体，这些等离子体在晶片的表面生成所需的膜结构。

在整个工艺过程中，工艺腔室内部温度均匀性、气流均匀性、下电极接地均匀性对晶片的镀膜工艺有着决定性的影响，均匀的工艺环境才能保证等离子体的均匀性，进而才能保证镀膜的均匀性，因此下电极接地均匀性是该设备的重要技术环节之一。同时，下电极升降模块在升降过程中需要完全水平定位，这样才能保证其与上电极之间各个位置的间距完全一致，这也是镀膜均匀的必要条件之一。

因为加工精度以及受热膨胀的原因，每个接地柱的高度都是有差异的，为保证所有接地柱都与载板接触良好，如图7所示，现有的接地柱204与载板205之间通过接地柱连接杆301相连，接地柱连接杆301的顶端设置有接地柱端盖303且上端套设有高温弹簧302。接地柱端盖303可以沿着接地柱连接杆301做轴向滑动，当接地柱204拖起载板205时，金属导电材质的高温弹簧302因受力而压缩，高的接地柱受力大，接地柱端盖303滑到下限位，使上端面与载板205接触。低的接地柱受力小，虽然接地柱端盖落不到下限位，但因受弹簧的推力，其上端面也能与载板接触，从而实现所有接地柱都能与载板接触，进而保证了流经载板的电流路径为：沿着接地柱端盖303、金属导电材质的高温弹簧302、接地柱连接杆301、接地柱204、接地柱支撑件207与腔室底板202接地。

但现有技术的缺点是：1、接地柱支撑件热变形严重，导致部分接地柱高度不一致，部分接地柱和载板接触不良，造成工艺时载板与反应腔内零件之间放电、打火。2、接地柱结构复杂，由于接地柱端盖、接地柱连接杆和接地柱支撑件在加工、安装调试及高温受热变形上所产生的误差，使得电流所走的路径不一样，导致电势分布不均匀。3、金属导电材质的高温弹簧为开环连接，弹簧会产生电感。影响接地效果。4、接地柱支撑件通过接电线与腔室底板接地，但当载板经长时间工艺过程后，载板的上下表面会镀上一层绝缘的SiNx膜，使得载板的下电极作用削减甚至丧失，导致RF直接与下盖放电，影响晶片镀膜质量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种接地路径简单且重复性高的用于等离子体处理设备的下电极机构。其能够在保证下电极升降高度可以准确调节的同时，还能够保证其接地的均匀性。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述下电极机构的等离子体处理设备。

根据本发明第一方面实施例的用于等离子体处理设备的下电极机构，包括：下电极底板、接地柱支撑件、接地柱、载板支撑件、载板和加热器，其中，所述下电极底板接地；所述接地柱支撑件位于所述下电极底板的上方，并沿着竖直方向可升降；所述接地柱的上端与所述载板支撑件连接，所述接地柱的下端与所述接地柱支撑件连接；所述载板支撑件位于所述接地柱支撑件的上方，所述载板支撑件接地且与所述接地柱电绝缘；所述载板支撑在所述载板支撑件上，且通过所述载板支撑件直接接地；以及所述加热器设置在所述载板支撑件和所述接地柱支撑件之间。

根据本发明的下电极机构，通过将载板放置在载板支撑件上，且载板支撑件接地，载板支撑件与接地柱电绝缘，从而使得通过载板的电流经过载板支撑件直接接地，保证了接地电流路径简单且重复性高，解决了载板接地不良的问题，使得载板上的电势分布均匀，减少了工艺时载板与等离子体处理设备内的零件之间的打火放电，提高了设备稳定性和产品良率。且该载板支撑件有良好的平面度，使得载板与上电极之间各个位置的间距完全一致，载板与载板支撑件有良好的接触，从而保证了待加工晶片的镀膜均匀性，保证了待加工晶片的镀膜质量。

另外，根据本发明的下电极机构还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述下电极机构还包括：至少一个斜圈弹簧导电触头，所述斜圈弹簧导电触头设置在所述载板支撑件的上表面上，以使所述载板和所述载板支撑件电连接。从而保证了载板与载板支撑件能够充分接触且导电良好。