[发明专利]整体式PSS刻蚀托盘治具

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域。

背景技术

PSS刻蚀的对象是蓝宝石衬底，属于微米级加工工艺，工艺要求之一是片内均匀性高(<3%)，特别是要求边缘区域的图形要对称且不能有粘连。随着行业标准的不断提升, 边缘区域的质量越来越受重视，随之而来的是对边缘问题的处理能力构成了各PSS厂家，乃至于ICP设备厂商的核心竞争力，而在该工艺中托盘治具是影响边缘问题的关键因素。

目前, 市场上用于PSS刻蚀的托盘治具有大约以下2种结构。

结构一:金属托盘配合石英盖板。这种治具的优点是制造工艺简单，制造成本低廉。缺点是，由于刻蚀的晶圆需要靠石英的边缘进行压片，而石英材质不具备延展性，较脆弱。所以，经常会发生石英盘压边处崩损的事故。特别地，为了刻蚀副产物挥发的方便，石英盖板的上表面距晶圆被刻蚀的上表面的高度要低。换句话讲，为了保证刻蚀的均匀性，石英盖板必须做薄，这就进一步降低了石英盖板的强度，使得盖板更易损坏。此外，由于与晶圆直接接触的材料为石英，而石英是绝缘体，这将导致等离子场在靠近晶圆边缘的地方由于绝缘体的影响，而发生电场的偏转，从而使得边缘区域的刻蚀速率与整体有较大差距，并且由于电场的偏转，刻蚀出来的图形的形貌也不会对称。而不对称的PSS结构在外延生长过程中会产生不期望的异常结构。

结构二:金属托盘配合金属盖板。这种治具的优点是制造工艺简单，制造成本较低廉，边缘效应不明显。缺点是，金属盖板在刻蚀过程中直接接触高能等离子体，盖板的材质本身也会参与到物理化学反应中去。生成物的成分更加复杂，对设备的保养周期造成影响。同样地，为了保证副产物可以顺利被抽走，金属盖板必须要薄，但金属自身的延展性会使得金属盖板在使用过程中发生形变，从而导致冷却问题的发生。

由于治具的结构与材料的成分比例都会对ICP刻蚀设备的反射功率构成影响，或者说，一定的治具结构和材料成分是与设备的其他硬件结构相对应、相匹配的。这就意味着一旦治具结构和成分确定后，设备的其他硬件机构也就基本定型了。如果要进行治具类型的更换, 就必然会涉及到设备硬件结构的变更，改造的成本与工作量都会显著上升。

发明内容

本发明的目的在于解决一种ICP刻蚀中使用的治具设计方案，既可以减弱ICP刻蚀中普遍存在的边缘效应(保证边缘图形对称且不粘连)，又可以延长治具的使用寿命, 同时还能够简化治具的使用与操作。

为了达到上述目的，本发明提供的一种整体式PSS刻蚀托盘治具，包括整体式托盘与由金属材料制成的压环，所述的整体式托盘上排列设置有多个片槽，每个所述的片槽内设置用于放置晶圆片的搭阶，所述的片槽内位于搭阶的下方设置有冷却腔，所述的冷却腔设置多个冷却孔，所述的冷却孔通有冷却气体，每个所述的片槽内的晶圆片上方设置压环，所述的压环呈环形并覆盖于晶圆片的周向边缘。

作为进一步的改进，所述的整体式托盘由石英、金属或者陶瓷材料制成。

作为进一步的改进，所述的压环具有小爪或内环，所述的小爪或内环压紧在晶圆片的边缘并支撑于搭阶上。

作为进一步的改进，所述的晶圆片具有定位边，所述的片槽、压环配合设置有定位边。

作为进一步的改进，所述的压环的厚度与片槽的深度相适应。

作为进一步的改进，所述的冷却气体包括氦气。

作为进一步的改进，所述的片槽底部设置多个冷却孔。

作为进一步的改进，还包括密封圈，所述的片槽的内径设置有用于放置密封圈的定位槽。

由于采用了以上技术方案，本发明将石英件的优点与金属件的优点结合了起来，对边缘效应有较好的改善效果，不需要使用如定位盘等额外工具, 且不需要使用真空脂等密封材料, 操作简便, 可以提高工效, 节省人工成本。

附图说明

图1描述了根据本发明的整体式PSS刻蚀托盘治具的整体式托盘的主视图；

图2描述了根据本发明的整体式PSS刻蚀托盘治具的整体式托盘的局部剖视图；

图3描述了根据本发明的整体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图；

图4描述了根据本发明的整体式PSS刻蚀托盘治具的压环的局部剖视图；

图5描述了另一个实施例中整体式PSS刻蚀托盘治具的压环的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一