[发明专利]一种用于真空处理装置的静电夹盘维护装置及维护方法

说明书

本发明提供一种用于真空处理装置的静电夹盘维护工具，包括：支撑底板，所述支撑底板上表面固定有一个旋转基座，一个连接杆，所述连接杆包括第一端连接到一个压力杆，第二端连接到所述旋转基座上，使得旋转臂围绕所述旋转基座作圆周运动，所述压力杆下端包括摩擦头，摩擦头底面包括摩擦片，摩擦片围绕所述支撑底板的外边缘作圆周运动，且所述圆周运动能够覆盖所述静电夹盘上表面的密封环。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种用于真空处理装置中的静电夹盘的维护装置和维护方法。

背景技术

半导体加工技术中等离子刻蚀、等离子辅助化学气相沉积等处理工艺均需要在真空处理腔中进行，为了固定待处理的基片30需要在真空处理腔中的下部空间设置一静电夹盘，将高压直流电连接到静电夹盘中的电极，从而产生静电吸力将位于静电夹盘上的基片牢牢吸附在静电夹盘上。图1所示为典型的静电夹盘结构示意图，其中真空处理腔体内部包括一个基片承载台，基片承载台包括导电基座10和位于导电基座上的静电夹盘。其中导电基座通常由铝制成，内设多个热交换管道以允许大量冷却液流过热交换管道控制导电基座的温度。静电夹盘包括底部绝缘层20，顶部绝缘层23以及位于两层绝缘层中间的电极层21，其中两层绝缘层通常由氧化铝或者氮化铝制成，电极层通常由钨或钼制成。基座10通过电缆连接到外部的射频电源，同时基座10内开设有一个贯穿基座上下表面的通孔，通孔内设置有绝缘管道，绝缘管道内设置有导电元件131，连接在高压直流电源(HV)和电极层21之间。

在真空处理装置进行处理过程中需要点燃等离子体，为了控制基片30的温度，需要在静电夹盘上表面和基片30底面之间通入冷却气体如氦气，为了防止氦气在静电夹盘边缘位置泄露，静电夹盘边缘位置处还包括一个凸起的密封圈23a，密封圈23a突出于静电夹盘上表面的材料层厚约3μm，密封圈的横向宽度约2-4mm。

通常静电夹盘是由氧化铝或者氮化铝制成的，可以避免被等离子体和各自腐蚀性的反应气体腐蚀掉，但是不可避免的制造静电夹盘的陶瓷材料会混入各种杂质(如硅)，在静电夹盘长期工作中，这部分微量的硅等杂质被腐蚀掉了，对静电夹盘大部分功能没有严重的影响，但是在密封圈23a的上表面处，这些微量腐蚀形成的不平整表面会导致氦气从密封环23a处泄露到真空处理装置中。泄露的氦气会影响基片边缘区域的气体成分，也会影响基片的降温，同时会影响后续基片从静电夹盘解吸附的过程，所以需要尽量避免。为了维护静电夹盘，现有技术是人工用砂纸磨密封环23a的表面，但是由于工作人员习惯和经验的差别，这种方法的维护效果不稳定，也有将整个静电夹盘从真空处理装置中取出，用翻新工艺对静电夹盘进行处理，但是这种翻新工艺不仅成本高昂而且由于静电夹盘表面的材料厚度差很小(3μm)，密封环23a的宽度也很窄所以静电夹盘中央表面和密封环两个区域很难单独处理，会将两者同时向下磨削，最终的磨削量可以达到约9μm。采用翻新工艺处理后的静电夹盘虽然各个部位的表面粗糙度能够达到要求，但是实际的表面材料的微观结构已经发生了变化，这会导致再次使用时与翻新前的静电夹盘在很多参数上的不同，最终使得处理效果发生大幅偏移，偏移过大的还会导致静电夹盘报废。

所以业内需要开发一种新的静电夹盘维护工具，可以在真空处理装置内部实现对静电夹盘的维护，只将密封环上表面磨平，减少氦气泄露，同时经过维护后的精度夹盘仍能保持原有各项参数，保证等离子处理效果的长期稳定不偏移。

发明内容

本发明公开一种用于真空处理装置的静电夹盘维护工具，包括：支撑底板，所述支撑底板下表面用于放置在静电夹盘上表面，所述支撑底板上表面固定有一个旋转基座，一个旋转臂，所述旋转臂包括第一端连接到所述旋转基座上，使得旋转臂围绕所述旋转基座作圆周运动，所述旋转臂还包括第二端连接到一个压力杆；所述压力杆下端包括一个摩擦头，摩擦头底面包括摩擦片，摩擦片围绕所述支撑底板的外边缘作圆周运动，且所述圆周运动能够覆盖所述静电夹盘上表面的密封环。