專利名稱：等離子體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體處理設(shè)備，特別是涉及一種用于移除沉積在 襯底上的各種雜質(zhì)的等離子體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置和平板顯示器裝置，是通過沉積工藝和蝕刻工藝來制造
的。即，通過以下方式來制造半導(dǎo)體裝置和平板顯示器裝置借助沉積工藝 在村底的預(yù)定區(qū)域上形成薄層，且通過使用蝕刻掩模借助蝕刻工藝移除所 述薄層的不必要部分，從而在襯底上形成所需的電路圖案或電路裝置。
然而，由于在沉積工藝期間，在村底的整個(gè)前表面上形成所述薄層，接 著在蝕刻工藝期間，只有所述薄層的形成于襯底中心區(qū)域上的部分是預(yù)定 的蝕刻目標(biāo)，所以所述薄層對應(yīng)于襯底的邊緣區(qū)域的部分保持不被移除。而 且，所述工藝的副產(chǎn)物(例如微粒)在蝕刻工藝期間不可避免地會(huì)沉積。而 且，一般來說，由于村底是使用靜電力或真空力安裝在襯底支撐件上，所以 村底與襯底支撐件彼此隔開預(yù)定距離從而會(huì)產(chǎn)生間隙，薄層和微?？赡芡?過此間隙沉積在襯底的后表面上。如果不移除沉積在所述襯底上的微粒和 薄層便執(zhí)行隨后的工藝時(shí)，所述村底就可能會(huì)變形，或者所述襯底變得難 以對準(zhǔn)。
因此，最近正在研發(fā)用于蝕刻/移除沉積在襯底的邊緣區(qū)域上的微粒和 薄層的等離子體處理設(shè)備。在此等離子體處理設(shè)備中，襯底安裝在直徑比 所述村底的直徑小的襯底支撐件上，從而使襯底的邊緣區(qū)域暴露，且將上 電極和下電極設(shè)置在所述襯底的邊緣區(qū)域的上側(cè)和下側(cè)，以在襯底的暴露 邊緣區(qū)域上產(chǎn)生等離子體。通過減小襯底支撐件與設(shè)置在襯底的上部區(qū)域 上的等離子體阻擋單元之間的間隙，來防止等離子體朝襯底的中心區(qū)域穿 透。
然而，根據(jù)上文所述的常規(guī)方法，襯底擱置在直徑比所述襯底的直徑 小的襯底支撐件上，且使用等離子體來蝕刻襯底的暴露邊緣區(qū)域，以移除 沉積在邊緣部分(即，襯底的上表面和后表面的邊緣以及襯底的側(cè)表面)上 的微粒。因此，使用常規(guī)方法不能完全移除沉積在襯底的后表面的中心上 的微粒。另外，根據(jù)常規(guī)方法，并不提供用于準(zhǔn)確地控制上電極與襯底支 撐件之間的間隙和擱置在村底支撐件上的村底的對準(zhǔn)的單獨(dú)的襯底傳感 器。即使提供襯底傳感器，從襯底傳感器輸出的光也會(huì)受到上電極的阻礙。 因此，常規(guī)方法常導(dǎo)致襯底不對準(zhǔn)(misalignment)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種等離子體處理設(shè)備，其能夠通過準(zhǔn)確地感測襯底來更 準(zhǔn)確地控制各種梯:作，以通過以下方式使工藝效率最大化在設(shè)置于腔室內(nèi)
的上部區(qū)域中的上電極中形成用于引導(dǎo)村底傳感器(substrate sensor)的 光的導(dǎo)孔(guide hole)，從而使村底傳感器的操作不受上電極干擾。
本發(fā)明還提供一種等離子體處理設(shè)備，其能夠有效地移除不僅存在于 襯底的上下邊緣和側(cè)表面上而且存在于襯底的整個(gè)背側(cè)(backside)上的微 粒和沉積物。為此，下電極包含多個(gè)電極，且所述電極在逐組J^礎(chǔ)上交替 地提起和放下，使得村底的整個(gè)背側(cè)可暴露。
根據(jù)示范性實(shí)施例， 一種等離子體處理設(shè)備包含經(jīng)配置以提供反應(yīng) 空間的腔室；設(shè)置在腔室中的下部區(qū)域處的下電極，且襯底擱置在所述下 電極上；面向所述下電極的上電極，且其設(shè)置在腔室的上部區(qū)域處；以及 提供在腔室的上部區(qū)域中以感測所述襯底的襯底傳感器，其中上電極包含 電極板和附接在所述電極板的底部上的絕緣板，且至少一個(gè)導(dǎo)孔被形成于 上電極中，以引導(dǎo)從襯底傳感器輸出的光朝向襯底。
所述電極板可包含沿邊緣向下突出的側(cè)壁，且可在由所述側(cè)壁界定的 內(nèi)部空間中提供所述絕緣板。
所述導(dǎo)孔可被形成為垂直穿透所述側(cè)壁、垂直穿透側(cè)壁與絕緣板之間 的區(qū)域或垂直穿透電極板和絕緣板。
所述導(dǎo)孔可包含上部入口和下部出口，其兩者的直徑大于內(nèi)徑。
上。、、'、u ;。，曰、，、、、' ' ，
所述下電極可包含多個(gè)電極。
所述多個(gè)電極可以是同心的，且4皮此隔開預(yù)定距離(a predetermined distance)。
所述多個(gè)電極可屬于兩個(gè)組中的一者，所述兩個(gè)組的每一者接收RF電 壓(RF voltage)和接地電壓(ground voltage)中的一者，且在逐組基礎(chǔ) (group-by-group basis)上向上和向下移動(dòng)。
所述RF電壓可^皮控制在約400 KHz到約100 MHz的范圍內(nèi)。
所述RF電壓可具有雙頻率(dual frequency)。
下電極的直徑可大于襯底的直徑。
所述等離子體處理設(shè)備可進(jìn)一步包含下升降器(lower lift),其與 下電極耦合以提起/放下所述下電極；以及上升降器(upper lift),其與上 電極耦合以提起/》文下所述上電極。
根據(jù)另一示范性實(shí)施例，一種等離子體處理設(shè)備包含腔室；提供在所述腔室中的上部區(qū)域中的絕緣板；提供在所述腔室的側(cè)壁上的接地電極，且
被供應(yīng)有接地電壓；以及設(shè)置在腔:c中的下部區(qū)域中的下電極，襯底擱置
在所述下電極上，其中所述下電極包含多個(gè)電極，且RF電壓和接地電壓分 別交替地供應(yīng)到鄰近的兩個(gè)電極(the adjacent two electrodes)。
RF電壓供應(yīng)到的電極可以是固定的，且其它電極可被驅(qū)動(dòng)以向上和向 下移動(dòng)。
接地電壓供應(yīng)到的電極可以是固定的，且其它電極可被驅(qū)動(dòng)以向上和 向下移動(dòng)。
下電極的電極可以是同心的，且彼此隔開預(yù)定距離。
下電極的電極可包含從襯底的中心朝外圍排列的第 一、第二和第三電 極，第一電極的直徑可約為第三電才及的直徑的35%到55%,且第二電極的 直徑可約為第三電極的直徑的56 %到75%。
下電極的電極可包含從襯底的中心朝外圍排列的第一、第二、第三和 第四電極。第一電極的直徑可約為第四電極的直徑的35%到第二電 極的直徑可約為第四電^l的直徑的46%到60%，且第三電^L的直徑可約為 第四電極的直徑的61%到"％。
下電極的電極可包含從襯底的中心朝外圍排列的第一、第二、第三、第 四和第五電極。第一電極的直徑可約為第五電極的直徑的30%到40%,第 二電極的直徑可約為第五電極的直徑的41 %到50%，第三電極的直徑可約 為第五電極的直徑的51 %到60%，且第四電極的直徑可約為第五電極的直 徑的61 %到75%。
所述等離子體處理設(shè)備可進(jìn)一 步包含提供在腔室上以感測所.述襯底的 村底傳感器，其中可在絕緣板中形成至少一個(gè)導(dǎo)孔，以引導(dǎo)從襯底傳感器 輸出的光朝向所述襯底。


圖1是根據(jù)實(shí)施例1的等離子體處理設(shè)備的剖面圖。 圖2是圖1中所示的上電極的剖面圖。 圖3是說明圖1中的區(qū)域A的局部放大示意圖。 圖4是圖1中所示的下電極的分解透視示意圖。
圖5是腔室的示意圖，用于說明根據(jù)實(shí)施例1的等離子處理設(shè)備的第 一處理操作。
圖6是腔室的示意圖，用于說明根據(jù)實(shí)施例1的等離子體處理設(shè)備的 第二處理操作。
圖7是根據(jù)實(shí)施例2的等離子體處理設(shè)備的剖面圖。 圖8是圖7中所示的下電極的分解透視示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述特定實(shí)施例。然而，可以不同形式來 實(shí)施本發(fā)明，且不應(yīng)將本發(fā)明構(gòu)造為限于本申請所陳述的實(shí)施例。相反， 提供這些實(shí)施例是為了使本發(fā)明全面且完整，且將向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在每一種可能的情況下，在所有圖中，相同參考 標(biāo)號始終指代相同元件。
實(shí)施例1
圖1是根據(jù)示范性實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備的剖面圖。圖2是圖1 中所示的上電極的剖面圖。圖3是說明圖1中的區(qū)域A的局部放大示意圖。 圖4是圖1中所示的下電極的分解透視示意圖。
請參閱圖1到圖4所示，根據(jù)所述示范性實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備 包含腔室100;設(shè)置在腔室100中的下部區(qū)域處的下電極210，且襯底G 擱置在所述下電極210上；與下電極210耦合以提起/放下所述下電極210 的下升降器241;面向下電極210的上電極300，且其設(shè)置在腔室100中的上 部區(qū)域處；以及與上電極300耦合以提起/放下所述上電極300的上升降器 331。而且,根據(jù)示范性實(shí)施例的所述等離子體處理設(shè)備可進(jìn)一步包含形成 于腔室100的內(nèi)側(cè)壁上的腔室襯套(chamber liner) 150;沿下電極210的 外圍而提供的聚焦環(huán)(focus ring) 500;以及提供在下電極210的外圍與腔 室100的內(nèi)表面之間的通風(fēng)板(vent plate) 600。
腔室100由具有陽極氧化表面(anodized surface)的鋁形成。腔室100 包含下腔室110;以及覆蓋下腔室110的頂部部分的腔室蓋120。下腔室 110以具有開口頂部部分的圓柱體形狀形成，且下腔室110的形狀可視玻璃 襯底或半導(dǎo)體晶片的形狀而變化。腔室蓋120用于閉合下腔室110的開口 頂部部分，且與下腔室110的頂部部分緊密接觸以在腔室100中形成預(yù)定 空間。
在腔室100的頂部部分處提供氣體供應(yīng)通道(gas su卯ly channel) 420，以 垂直穿透腔室100的上壁，使得第一氣體可流入腔室100中。第一氣體供應(yīng) 單元410與氣體供應(yīng)通道420連接。因此，第一氣體從第一氣體供應(yīng)單元 410穿過氣體供應(yīng)通道420流入腔室100中。在本申請中，第一氣體可包含 Ar、 CF4、 C12、 SF6、 BC13其中之一及其中的一種組合。在腔室100的側(cè)壁 處提供門130，使得襯底G可穿過其而加載到腔室100中。打開和關(guān)閉門130 以將待處理的襯底G加載到腔室中，且從腔室卸載經(jīng)處理的襯底G。在腔室 100的底部部分下提供排氣單元140。排氣單元140將蝕刻工藝期間產(chǎn)生的 反應(yīng)氣體和反應(yīng)副產(chǎn)物(例如，微粒)從腔室IOO排出。在本申請中，可在 腔室100的側(cè)壁下以及底部部分下形成排氣單元140。腔室襯套150安裝在腔室100的內(nèi)側(cè)壁上，以保護(hù)腔室100的內(nèi)側(cè)壁免受等離子體損害。腔室 襯底150以在中心區(qū)域中具有預(yù)定空間的中空圓柱體的形狀形成。將腔室 襯底150安裝成使得其外側(cè)覆蓋腔室100的內(nèi)側(cè)壁。而且，在腔室村套150 的內(nèi)側(cè)上預(yù)定高度處提供環(huán)形突出物(protrusion)151。突出物151朝腔室 IOO的中心延伸，且將接地電壓施加到突出物151。因此，在突出物151附 近產(chǎn)生的等離子體可集中在襯底G的上/下邊緣區(qū)域上。
在腔室100的上部區(qū)域中提供上電極300。上電極300包含上電極板 310,其由例如鋁(Al)的導(dǎo)電材料形成；以及下絕緣板320，其由例如陶
資的絕緣材料形成。
電極板310以具有沿其邊緣向下延伸的側(cè)壁310a的圓柱體(cylinder)的 形狀形成。在電極板310的中心處形成氣體供應(yīng)孔(未圖示)，以與氣體供 應(yīng)通道420連通。電極板310的上表面的中心與上升降器331耦合，因此電 極板310被安裝在腔室100的內(nèi)上壁上，使得電極板310可在預(yù)定范圍內(nèi)向 上和向下移動(dòng)。在本申請中，可在上升降器331與腔室IOO之間的連接區(qū)域 處提供如波紋管332的密封構(gòu)件，以便維持腔室100的密封狀態(tài)。而且，在 電極板310中提供用于控制上電極300的溫度的冷卻通道311,且制冷劑供 應(yīng)單元(未圖示)與冷卻通道311連接。因此，從制冷劑供應(yīng)單元供應(yīng)的制 冷劑循環(huán)穿過冷卻通道311,以防止上電極300的溫度突然增加，從而可防 止絕緣板320的損壞。當(dāng)然，可在絕緣板320中提供冷卻通道311。同時(shí)， 將接地電壓施加到電極板310,且電極板310充當(dāng)接地電極。因此，沒有必 要在腔室100的內(nèi)側(cè)壁上提供單獨(dú)的接地電極(請參閱圖7中的840 )，且 可進(jìn)一步簡化腔室100的結(jié)構(gòu)。
絕緣板320插入由電極板310的側(cè)壁310a界定的內(nèi)部空間中。絕緣板 320既充當(dāng)用于將氣體注射到村底G的上表面上的氣體注射板，又充當(dāng)用于 防止在村底G的上表面上產(chǎn)生等離子體的等離子體阻擋板。在絕緣板320 中形成氣體注射孔430，使得絕緣板320可充當(dāng)氣體注射板。氣體注射孔 4 30的上部入口與氣體供應(yīng)通道42 0連通，且氣體注射孔4 30的下部出口朝 襯底G打開。氣體注射孔430可包含從氣體供應(yīng)通道420分支的多個(gè)氣體 注射孔，使得注射壓力均勻地分布。氣體注射孔430的下部出口方向可朝 外部傾斜，使得注射的氣體從襯底G的中心朝襯底G的邊緣流動(dòng)。當(dāng)然，氣 體注射孔430可具有任何形狀，只要其可朝襯底G注射氣體即可。舉例來 說，絕緣板320可具有這樣的配置絕緣板與電極板310耦合，且包含底 部中心處開j成有凹槽(groove)的主絕緣板(main insulating plate),并且 包含耦合到主絕緣板的凹槽的子絕緣板(sub insulating plate),使得主 絕緣板與子絕緣板之間的空間可形成氣體注射孔430。
同時(shí)，用于感測襯底G的襯底傳感器710安裝在腔室100的上壁上。具體地說，襯底傳感器710可以安裝在對應(yīng)于襯底G的邊緣部分的垂直位置
處。在此實(shí)施例中，透明區(qū)域720形成于腔室100的上壁的一部分處，且 接著三個(gè)激光傳感器710a、 710b、 710c沿對應(yīng)于襯底G的邊緣的圓周區(qū)域 安裝，使得其可彼此隔開相同距離。當(dāng)然，襯底傳感器710的數(shù)目可多于 三個(gè)或少于三個(gè)。而且，用于引導(dǎo)激光傳感器710a、 710b、 710c的光的三 個(gè)導(dǎo)孔312a、 312b、 312c形成于上電極300的邊緣處。具體地說，導(dǎo)孔312a、 312b、312c可形成于絕緣板320與沿電極板310的邊緣向下突出的側(cè)壁310a 之間。或者，導(dǎo)孔312a、 312b、 312c可形成為只穿透電極板310的側(cè)壁310a 或穿透電極板310和絕緣板320兩者。激光傳感器710a、 710b、 710c、透 明區(qū)域720和導(dǎo)孔312a、 312b、 312c在對應(yīng)于襯底G的邊緣部分的垂直線 上是同心的。導(dǎo)孔312a、 312b、 312c的數(shù)目可等于激光傳感器710a、 710b、 710c的數(shù)目。激光傳感器710a、 710b、 710c發(fā)射具有預(yù)定波長的光，且接 收由襯底G反射的光，以提供關(guān)于襯底位置的信息，用于控制襯底G的對 準(zhǔn)和上電極300與下電極210之間的距離。 一般來說，從激光傳感器710a、 710b、 710c發(fā)射的光隨距離而發(fā)散，且因此靈敏度可能會(huì)降低。然而，根 據(jù)本實(shí)施例，導(dǎo)孔312a、 312b、 312c形成于上電才及300中，用以使來自激 光傳感器710a、 710b、 710c的光集中，因而可防止靈敏度降低。在本申請 中，導(dǎo)孔312a、 312b、 312c的上部入口和下部出口的直徑可大于內(nèi)徑，這 樣便不會(huì)阻礙從激光傳感器710a、 710b、 710c發(fā)射的光和由襯底G反射的 光的行進(jìn)路徑。導(dǎo)孔的直徑d可在約0. lmm到約0. 5mm的范圍內(nèi)。當(dāng)然，導(dǎo) 孔312a、 312b、 312c的4黃截面可以是任何形狀，例如多邊形(polygonal)和 槽形形狀(slot shapes)以及圓形形狀，只要光可穿過其中即可。
下電極21Q既充當(dāng)用于供應(yīng)RF電壓711、 712的射頻(RF )電極，又充 當(dāng)擱置襯底G用的襯底支撐件。下電極210可以是圓形或多邊形的。具體 地說，視襯底G是半導(dǎo)體晶片還是用于平板顯示面板的玻璃村底而定，下 電極210可以是圓形或多邊形的。另外，下電極210的直徑可比襯底G的 直徑大。以此方式，襯底G的邊緣區(qū)域的等離子體密度可增加，因此等離 子體處理效率可^l是高。而且，可支撐襯底G的整個(gè)后部區(qū)域以防止襯底G 變形。
下電極210包含多個(gè)電極211、 212、 213、 214。具體地說，下電極210 包含中心電極211,其對應(yīng)于襯底G的中心而設(shè)置；以及一個(gè)或一個(gè)以上外 圍電極212、 213、 214，其環(huán)繞中心電極211，且具有不同直徑。在本申請 中，中心電極211可具有圓形或多邊形柱的形狀或圓形或多邊形環(huán)的形狀。外 圍電極212、 213、 214可具有直徑不同的圓形或多邊形環(huán)的形狀。舉例來 說，具有圓形柱形狀的第一電極211對應(yīng)于襯底G的中心而設(shè)置，且具有 圓形環(huán)形狀的第二、第三和第四電極212、 213、 214以直徑遞增的次序圍繞第一電極211而"i殳置。在本申請中，下電極211、 212、 213、 214是同心 的，且彼此隔開預(yù)定距離。而且，下電極211、 212、 213、 214可屬于兩個(gè) 組(two groups)中的一者。每個(gè)組中的下電才及可4妻收接地電壓和RF電壓 711/712中的一者，且在逐組基礎(chǔ)上向上和向下移動(dòng)。舉例來說，將接地電 壓施加到從襯底G的中心向外圍編號為奇數(shù)的第一電極211和第三電極 213，且第一電極211和第三電極213與下升降器241連接。而且，將RF電 壓711、 712施加到所述電極中的其余電極，即第二電極212和第四電極 214，且第二電極212和第四電極214與支撐件231連接，因此固定到腔室 IOO的下壁。因此，第一電極211和第三電極213相對于第二電極212和第 四電極214的相對^立置隨下升降器241的向上/向下移動(dòng)而改變。.因此，村 底G可由所有電極211、 212、 213、 214支撐或由一些電極211、 213或212、 214支撐，這樣便可改變襯底G的后表面的暴露區(qū)域。因此，可在改變襯底 G的后表面的暴露區(qū)域的情況下執(zhí)行工藝。
當(dāng)然，下電極310的功率配置(power configurat ion)和提起/放下配 置不限于上文所述的配置。可使用相反的配置，且可以其它方式來提起/放 下相應(yīng)的電極211、 212、 213、 214，只要可在逐組基礎(chǔ)上控制相應(yīng)電極211、 212、 213、 214的電壓配置和才是起/》文下配置即可。而且，可將施加到下電 極210的RF電壓711、 712控制在約400 KHz到約100 MHz的范圍內(nèi)，以 控制等離子體處理#:作。即，等離子體產(chǎn)生溫度隨著RF電壓711/712的頻 率的增加而減小，借此可控制等離子體處理操作。RF電壓711、 7U可具有 單個(gè)頻率或具有雙頻率，例如高頻率和低頻率。當(dāng)RF電壓711/7H具有雙 頻率時(shí)，可控制垂直方向上的蝕刻輪廓(etch profile),藉此可視襯底狀 態(tài)而執(zhí)行更合適的等離子體處理。
214,但是本發(fā)明不限于此。即，下電極的數(shù)目可小于或大于四。在本申請 中，為了穩(wěn)定地支撐襯底且防止襯底變形，外電極的直徑可大于內(nèi)電極的直 徑。舉例來說，如果下電極包含從中心向外側(cè)設(shè)置的第一、第二和第三電 極，則第一電極的直徑可約為最外面的電極(即，第三電極)的直徑的35% 到55%,且第二電才及的直徑可約為最外面的電極的直徑的56 %到75%。如 果下電極包含從中心向外側(cè)設(shè)置的第一、第二、第三和第四電極，那么第一 電極的直徑可約為最外面的電極(即，第四電極)的直徑的35%到45%，第 二電極的直徑可約為最外面的電極的直徑的46%到60%，且第三電極的直 徑可約為第四電極的直徑的61%到75%。如果下電極包含從中心向外側(cè)設(shè) 置的第一、第二、第三、第四和第五電極，則第一電極的直徑可約為最外面 的電極(即，第五電;f及)的直徑的30%到40%,第二電極的直徑可約為最 外面的電極的直徑的41 %到50%，第三電極的直徑可約為最外面的電極的
10直徑的51%到60%,且第四電極的直徑可約為最外面的電極的直徑的61%
到75%。
盡管圖中未繪示，但下升降器241的一端穿透腔室100的下壁，且與 提供在腔室100外側(cè)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(例如，步進(jìn)馬達(dá))連接，使得下升降器241 可向上和向下移動(dòng)。在本申請中，在下升降器241與腔室100之間的連接 區(qū)域處提供例如波紋管242的密封構(gòu)件，以保障腔室100的密封狀態(tài)。而 且，下升降器241和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可以是任何能夠提起/放下所述下電極210的 部件。舉例來說，下升降器241和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件可以是氣壓缸或液壓缸、線性 馬達(dá)(liner motor, LM)導(dǎo)引件中的一者及其組合。
而且，可進(jìn)一步在下電極210上提供用于支撐村底G的卡盤(chuck)(未 圖示)。所述卡盤可以是靜電卡盤。然而，本發(fā)明不限于此，而是可使用真 空力或機(jī)械力來以吸收的方式(absorbing manner)支撐襯底G。而且，在下 電極210中提供用于溫度控制的冷卻通道220,且制冷劑供應(yīng)單元'(未圖示) 可與冷卻通道220連接，使得下電極210的溫度可被合適地控制。而且，可 進(jìn)一步在下電極210中提供氦通道(未圖示)，這樣便可使用通過氦通道供 應(yīng)的氦來控制襯底G的溫度。
聚焦環(huán)500可以環(huán)的形狀形成，且沿下電極210的外圍提供。當(dāng)供應(yīng) 到腔室100中的氣體變成等離子體時(shí)，聚焦環(huán)500用于使等離子體集中到 襯底G上，以提高反應(yīng)效率。
通風(fēng)板600以具有垂直開口的中心部分的圓形板的形狀制造，且形成沿 圓周方向彼此隔開相同距離的多個(gè)排氣孔620,以垂直穿透通風(fēng)板600。而 且，在下電極210與腔室100的內(nèi)表面之間提供通風(fēng)板600。具體地說，形成 通風(fēng)板600以使其連接在聚焦環(huán)500的外圍與腔室100的內(nèi)側(cè)壁之間，從而 將腔室100的內(nèi)部空間分成上部空間和下部空間。通風(fēng)板600控制壓力，使 得注射到腔室100中的第一氣體均勻地分布在腔室100中。因此，可防止 腔室100中產(chǎn)生的等離子體的局部集中。同時(shí)，可進(jìn)一步在通風(fēng)板600的 一個(gè)表面(即，通風(fēng)板600的上表面)上提供突出的電極610。因此，通風(fēng) 板600可控制腔室100的壓力以使其較均勻，且還可充當(dāng)施加有接地電壓 的電極。在本申請中，突出的電極610可與通風(fēng)板600 —體形成或單獨(dú)形 成。如果突出的電極610與通風(fēng)板600單獨(dú)形成，那么可單獨(dú)地將接地電 壓施加到通風(fēng)板600和突出的電極610。當(dāng)然，可同時(shí)將接地電壓施加到通 風(fēng)板600和突出的電才及610。
在下文中，將描述根據(jù)本實(shí)施例的用于通過使用上文所述的等離子體 處理設(shè)備來移除存在于襯底的上/下邊緣、側(cè)表面和后表面上的微粒和沉積 物的方法。
圖5是腔室的示意圖，用于說明根據(jù)示范性實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備的第一處理操作。圖6是腔室的示意圖，用于說明根據(jù)第一示范性實(shí)施 例的等離子體處理設(shè)備的第二處理操作。
首先，當(dāng)通過襯底承載構(gòu)件將襯底G加載到腔室100中時(shí)，第一電極 211和第三電極213被下升降器241提起，使得襯底G被加載到所述兩個(gè)電 極的上表面上。此時(shí)，安裝在腔室100上的襯底傳感器710感測襯底G的 位置，且將感測到的襯底G的位置信息提供給襯底承載系統(tǒng)，從而可將襯 底G設(shè)置在所需位置處，即下電極210的中心。
其后，請參閱圖5所示，在第一處理操:作中，第一電極211和第三電 極213進(jìn)一步被下升降器241提起，使得它們與上電極300間隔開預(yù)定距 離。此后，來自氣體供應(yīng)單元410的工藝氣體穿過氣體供應(yīng)通道420流入絕 緣板320中，且因此工藝氣體穿過形成于絕緣板320中的氣體注射孔430 注射到襯底G上。工藝氣體可包含用于移除襯底G上的沉積物的反應(yīng)氣 體以及惰性氣體。與工藝氣體的注射同時(shí)或在其之后，將接地電壓施加到 電極板310、第一電4及211和第三電極213,且將RF電壓711、 712施加到 第二電極212和第四電極214,從而產(chǎn)生等離子體。此時(shí)，為了不激活等離 子體，將絕鄉(xiāng)l^反320與襯底G之間的距離維持在(例如)約1 mm或更小。因 此，不在襯底G的上表面的中心上產(chǎn)生等離子體，且在襯底G的上邊緣區(qū) 域、側(cè)區(qū)域和后表面區(qū)域上產(chǎn)生等離子體PE、 Pl、 P3、 P5、 P7。具體地 說，在受接地電壓施加的電極板310、第一電極211和第三電極213環(huán)繞的 空間中產(chǎn)生等離子體PE、 Pl、 P3、 P5、 P7。由此，移除了暴露襯底區(qū)域，即 襯底G的上邊緣區(qū)域和側(cè)區(qū)域(PE)以及襯底G的后表面區(qū)域中的一些區(qū) 域(即，第一電極211與第三電極213之間的區(qū)域)(Pl、 P3、 P5、 P7 )中 存在的微粒和沉積物。
另一方面，請參閱圖6所示，在第二處理操作中，第一電極211和第三電 極213被下升降器241放下，使它們低于第二電極212和第四電極214,使 得襯底G擱置在第二電極212和第四電極214上。同時(shí)，上電極300被上 升降器331放下，使得其與提供于腔室100中的下部空間處的第二電極212 和第四電極214隔開預(yù)定距離。此后，從氣體供應(yīng)單元410供應(yīng)的第一氣體 穿過氣體供應(yīng)通道420流入絕緣板320中，因此第一氣體穿過形成于絕緣 板320中的氣體注射孔430注射到襯底G上。與第一氣體的注射同時(shí)或在 其之后，將接地電壓施加到電極板310、第一電極211和第三電極213,且將 RF電壓711、 712施加到第二電極212和第四電極214以產(chǎn)生等離子體。此 時(shí)，RF電壓711、 712可在約400 KHz到約lOOMHz的范圍內(nèi)。而且，為了 不激活等離子體，將絕緣板320與村底G之間的距離維持在(例如)約1 mm 或更小。因此，不在村底G的上表面的中心上產(chǎn)生等離子體，且在襯底G 的上邊緣區(qū)域、側(cè)區(qū)域和后表面區(qū)域上產(chǎn)生等離子體PE、 P2、 P4、 P6。具體地說，在由電極板310、第二電極212和第四電極214環(huán)繞的空間中產(chǎn)生 等離子體PE、 P2、 P4、 P6。將RF電壓施加到第二電極212和第四電極 214。由此，移除了暴露襯底區(qū)域，即襯底G的上邊緣區(qū)域和側(cè)區(qū)域(PE) 以及襯底G的后表面區(qū)域中的一些區(qū)域(即，第二電極212與第四電極214 之間的區(qū)域)(P2、 P4、 P6)中存在的微粒和沉積物。
同時(shí)，在第一處理操作和第二處理操作完成之后，第一電極211和第三 電極213再次被下升降器241提起，使得襯底G再次擱置在其上表面上。此 后，襯底承載構(gòu)件(substrate carrying means)將4十底G卸載到腔室100 的外部。
以此方式，根據(jù)本實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備執(zhí)行上文所述的第一處 理操作和第二處理操作來移除襯底的上/下邊緣區(qū)域、側(cè)區(qū)域和后表面區(qū)域 中存在的微粒和沉積物，同時(shí)保護(hù)襯底G的上表面。而且，由于襯底位置 可由襯底傳感器710檢測，所以可進(jìn)一步減少襯底G的對準(zhǔn)誤差，.且還可更 準(zhǔn)確地控制上電極300與下電極210之間的距離。因此，可使工藝效率最 大化。而且，下電極210包含多個(gè)電極211、 212、 213、 214，且所述電極中 的一些電極(211、 213)用于將村底G移動(dòng)到加載/卸載位置。因此，常規(guī) 的襯底升降構(gòu)件變得不必要，且可進(jìn)一步簡化下電極210的結(jié)構(gòu)。而且，由 于下電極210包含多個(gè)電4及211、 212、 213、 214,且交替地將接地電壓和 RF電壓施加到電才及211、 212、 213、 214,所以可在較大面積中均勻地形成 等離子體。因此，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于較小/中等大小的村底，而且可應(yīng)用 于大面積的4于底。
實(shí)施例2
根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理設(shè)備不限于上文所述的配置，而是各種實(shí) 施例都是可能的。在下文中，將描述根據(jù)第二示范性實(shí)施例的等離子體處 理設(shè)備，作為各種實(shí)施例的實(shí)例。在描述此實(shí)施例的過程中，為了簡明起 見，將省略重復(fù)的描述內(nèi)容。
圖7是根據(jù)第二示范性實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備的剖面圖。圖8是 圖7中所示的下電極的分解透^L示意圖。
請參閱圖7、圖8所示，根據(jù)第二示范性實(shí)施例的等離子體處理設(shè)備包 含腔室100;設(shè)置在腔室100的上部區(qū)域處的絕緣板820;提供在腔室100 的側(cè)壁的上部處的接地電極840;下電極810,襯底G擱置在其上；經(jīng)配置 以提起/放下絕緣板820的上升降器851;以及經(jīng)配置以提起/放下下電極 810的下升降器852。而且，所述等離子體處理設(shè)備可進(jìn)一步包含經(jīng)配置 以將第一氣體供應(yīng)到腔室100中的上部區(qū)域的第一氣體供應(yīng)構(gòu)件860;以及 經(jīng)配置以穿過下電極810供應(yīng)第二氣體的第二氣體供應(yīng)構(gòu)件870。
在本申請中，第一氣體供應(yīng)構(gòu)件860包含經(jīng)配置以存儲第一氣體的第一氣體供應(yīng)單元8.61;以及經(jīng)配置以將第一氣體供應(yīng)到腔室100中的第一 氣體供應(yīng)通道862。而且，第二氣體供應(yīng)構(gòu)件870包含經(jīng)配置以存儲第二 氣體的第二氣體供應(yīng)單元871;以及經(jīng)配置以將第二氣體供應(yīng)到下電極810 的第二氣體供應(yīng)通道872。在本申請中，第一氣體供應(yīng)構(gòu)件860可以是任何 可將第一氣體供應(yīng)到腔室100中的構(gòu)件。
絕緣板820安裝在支撐板830的下表面上，且支撐板830的上表面的中 心與上升降器851耦合，且安裝在腔室100的上壁處，從而使支撐板830可 在預(yù)定范圍內(nèi)向上和向下移動(dòng)。支撐板以具有沿邊緣向下突出的側(cè)壁的圓 柱體的形狀形成，且絕緣板820安裝在由側(cè)壁界定的內(nèi)部空間中，而且，用 于引導(dǎo)激光傳感器710的光的導(dǎo)孔831安裝在支撐板830和絕緣板820中 的至少一者的邊緣處。具體地說，導(dǎo)孔831可形成為穿透絕緣板820與支 撐板830的側(cè)壁之間的區(qū)域。在本申請中，導(dǎo)孔831可形成為只穿透支撐 板830的側(cè)壁，或穿透支撐板830和絕緣板820。
提供在腔室100側(cè)壁的上部處的接地電極840以圓環(huán)的形狀形成。接 地電極840包含分別接地的內(nèi)電極841和外電極842。內(nèi)電極841的頂部與 形成于腔室100上壁中的第一氣體供應(yīng)通道862連接，且在內(nèi)電極841內(nèi) 提供預(yù)定空間。而且，在內(nèi)電極841的側(cè)壁的一側(cè)處形成與預(yù)定空間連接 的多個(gè)氣體注射孔。即，第一氣體穿過形成于腔室100的上壁中的第一氣 體供應(yīng)通道862流入形成于內(nèi)電極841的內(nèi)側(cè)處的預(yù)定空間中。引入到預(yù) 定空間中的第一氣體穿過形成于內(nèi)電極310的側(cè)壁處的氣體注射孔流入到 腔室100中。夕卜電極842形成為鄰近于腔室100的側(cè)壁的上部，更具體地 說，鄰近于內(nèi)電極841的底部。因此，當(dāng)工藝開始時(shí)，接地電極840設(shè)置 成鄰近于村底G的邊緣區(qū)域。即，接地電極840設(shè)置在村底G的端部區(qū)域 處，以便通過使用等離子體來燭刻襯底G的頂部邊緣區(qū)域、側(cè)區(qū)域和后區(qū) 域中存在的孩i粒和沉積物。同時(shí)，內(nèi)電極841和外電極842形成為單個(gè)電 極，且可涂覆有介電層以起到保護(hù)作用。
可將下電極810分成多個(gè)電極811、 812、 813。可將RF電壓891、 892 供應(yīng)到從村底G的中心向襯底G的外圍編號為奇數(shù)的電極811、 813,且可 將接地電壓供應(yīng)到另一電極812。在本申請中，RF電壓891、 892供應(yīng)到的 電極811、 813可以是固定的，且另一電極812可向上和向下移動(dòng)。距離來 說，下電極810包含具有圓形柱形狀的第一電極811，且其對應(yīng)于襯底G 的中心而設(shè)置；以及具有圓環(huán)形狀的第二和第三電極812、 813，且其以直 徑遞增的次序圍繞第一電極811而設(shè)置。在本申請中，將RF電壓891、 892 供應(yīng)到第一電極811和第三電極813，且將接地電壓供應(yīng)到第二電極812。在 本申請中，RF電壓891、 892供應(yīng)到的第一電極811和第三電極813由相應(yīng) 的支撐件880固定到腔室100的下壁，且第二電極812與下升降器852連接以向上和向下移動(dòng)。因此，RF電壓891、 892可穩(wěn)定地供應(yīng)到第一電極 811和第三電極813,且襯底G的后表面的某一區(qū)域和其余區(qū)域可根據(jù)第二 電極812的相對向上/向下移動(dòng)而交替地暴露。因此，可移除襯底G的后表 面的整個(gè)區(qū)域中存在的微粒和沉積物。盡管在上文的描述內(nèi)容中，將下電 極810分成三個(gè)電才及811、 812、 813, Y旦本發(fā)明不限于此。即，下電極810 可包含四個(gè)或四個(gè)以上電才及。
而且，在下電極811、812、813的表面上提供多個(gè)氣體注射孔811a、812a、 813a。即，如圖8中所說明，在下電極811、 812、 813的上表面和側(cè)表面 上形成多個(gè)氣體注射孔811a、 812a、 813a,且氣體注射孔811a、 812a、 813a 與第二氣體供應(yīng)通道872連接，以便朝襯底G的后部注射從第二氣體供應(yīng) 單元871提供的第二氣體。因此，第二氣體可與供應(yīng)到腔室100的內(nèi)上部 區(qū)域的第一氣體同時(shí)或單獨(dú)地供應(yīng)到腔室100，因此多種工藝控制是可能 的。當(dāng)然，第一氣體和第二氣體中的至少一者包含用于移除襯底G上的微 粒的反應(yīng)氣體，且它們可使用同一氣體或不同氣體。
盡管上文所描述的實(shí)施例中說明了具有多個(gè)下電極的RIE型等離子體 處理設(shè)備，但本發(fā)明不限于此。即，本發(fā)明也可應(yīng)用于各種等離子體處理設(shè) 備，例如電感耦合等離子體(inductive coupled plasma, ICP)處理設(shè)備、 電容耦合等離子體(capacitively coupled plasma, CCP )處理設(shè)備、使 用微波的電子回i走諧振(electron cyclotron resonance, ECR)處理設(shè)備 以及表面波等離子體(surface wave plasma, SWP )處理設(shè)備。
根據(jù)如上文所述的本發(fā)明，在設(shè)置于腔室中的上部區(qū)域處的上電極的 邊緣處提供用于^ 1導(dǎo)襯底傳感器的光的導(dǎo)孔，從而可在不受上電極阻礙的 情況下準(zhǔn)確地檢測襯底的位置。因此，可進(jìn)一步減少襯底的對準(zhǔn)誤差，且 可更準(zhǔn)確地控制上電極與下電極之間的距離，從而可使工藝效率最大化。
而且，本發(fā)明的示范性實(shí)施例的下電極包含多個(gè)電極，且所述電極在 逐組基礎(chǔ)上交替地被提起和放下，這樣不但可有效地移除村底的上邊緣和 下邊緣以及側(cè)表面上存在的微粒和沉積物，而且可有效地移除襯底的整個(gè) 后表面上存在的孩t粒和沉積物。
而且，本發(fā)明的示范性實(shí)施例的下電極包含多個(gè)電極，且交替地將接 地電壓和RF電壓供應(yīng)到下電極中的電極，從而可在較大面積中均勻地形成 等離子體。因此，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于較小/中等大小的襯底，而且可應(yīng)用 于大面積4十底。
另外，本發(fā)明的示范性實(shí)施例的下電極包含多個(gè)電極，且所述電極中 的一些電極將襯底移動(dòng)到加載/卸載位置。因此，單獨(dú)的襯底升降構(gòu)件是不 必要的，且可進(jìn)一步簡化下電極的配置。
另外，本發(fā)明的示范性實(shí)施例的上電極包含電極板和絕緣板，且電極板的邊緣向下延伸以充當(dāng)接地電極。因此，腔室的內(nèi)側(cè)壁上的單獨(dú)的接地 電極是不必要的，且可簡化腔室的配置。
盡管已參考特定的實(shí)施例描述了等離子體處理設(shè)備，但本發(fā)明不限于 此，而是由隨附權(quán)利要求書界定本發(fā)明。因此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容 易明白，可在不脫離由隨附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況 下對本發(fā)明作出各種^f'》改和改變。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理設(shè)備，其特征在于其包括腔室，其經(jīng)配置以提供反應(yīng)空間；下電極，襯底被擱置于其上，所述下電極設(shè)置在所述腔室的下部區(qū)域處；上電極，其面向所述下電極，且設(shè)置在所述腔室的上部區(qū)域處；以及襯底傳感器，其被提供在所述腔室的所述上部區(qū)域中，以感測所述襯底，其中所述的上電極包含電極板和附接在所述電極板的底部上的絕緣板，且至少一個(gè)導(dǎo)孔被形成在所述上電極中，以引導(dǎo)從所述襯底傳感器輸出的光朝向所述襯底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的電極板包括沿邊緣向下突出的側(cè)壁，且所述絕緣板被提供于由所述側(cè)壁 界定的內(nèi)部空間中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的導(dǎo)孔被形成為垂直穿透所述側(cè)壁、垂直穿透所述側(cè)壁與所述絕緣板之間 的空間或垂直穿透所述電極板和所述絕緣板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的導(dǎo)孔包括上部入口和下部出口 ，且上部入口和下部出口的直徑大于所述 導(dǎo)孔的內(nèi)徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的襯底傳感器和所述導(dǎo)孔被提供在對應(yīng)于所述襯底的邊緣的垂直線上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的下電極包括多個(gè)電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的多個(gè)電極是同心的，且彼此間隔開預(yù)定距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的多個(gè)電極屬于兩個(gè)組中的 一者，所述組的每一者接收射頻電壓和接地電 壓中的其中之一，且在逐組基礎(chǔ)上向上和向下移動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的射頻電壓^t控制在400 KHz到100 MHz的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的射頻電壓具有雙頻率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的下電極的直徑大于所述襯底的直徑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其還包括 下升降器，其與所述下電極耦合，以提起/放下所述下電極；以及上升降器，其與所述上電極耦合，以提起/放下所述上電極。
13. —種等離子體處理設(shè)備，其特征在于其包括 腔室；絕緣板，其被提供于所述腔室的上部區(qū)域中；接地電極，其被提供于所述腔室的側(cè)壁上，且被供應(yīng)接地電壓；以及 下電極，其被提供于所述腔室中的下部區(qū)域中，襯底被擱置在所述下 電極上，其中所述下電極包括多個(gè)電極，且射頻電壓和所述接地電壓被分別交 替地供應(yīng)到鄰近的兩個(gè)電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所 述的射頻電壓供應(yīng)到的所述電極是固定的，且其它電極被驅(qū)動(dòng)以向上和向 下移動(dòng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所 述的接地電壓供應(yīng)到的所述電極是固定的，且其它電極被驅(qū)動(dòng)以向上和向 下移動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所 述的下電極中的電極是同心的，且彼此隔開預(yù)定距離。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所 述的下電極中的電極包括從所述襯底的中心向外圍排列的第 一、第二和第 三電極，所述第一電極的直徑為所述第三電極的直徑的35%到55%，且所 述第二電極的直徑為所述第三電極的直徑的56 %到75%。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所 述的下電極中的電極，包括從所述襯底的中心向外圍排列的第一、第二、第 三和第四電極，所述第一電極的直徑為所述第四電極的直徑的35 %到45 %，所 述第二電極的直徑為所述第四電極的直徑的46%到60%,且所述第三電極 的直徑為所述第四電極的直徑的61%到75%。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其中所述 的下電極中的電極包括從襯底的中心向外圍排列的第一、第二、第三、第四 和第五電極，所述第一電極的直徑為所述第五電極的直徑的30%到40%，所述第二電極的直徑為所述第五電極的直徑的"％到50%,所述第三電極的 直徑為所述第五電極的直徑的51 %到60%，且所迷第四電極的直徑為所述 第五電極的直徑的61 %到75%。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理設(shè)備，其特征在于其還包 括提供于所述腔室上以感測所述襯底的襯底傳感器，其中至少一個(gè)導(dǎo)孔被 形成于所述絕緣板中，以引導(dǎo)從所述襯底傳感器輸出的光朝向所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種等離子體處理設(shè)備，其包含腔室、下電極、上電極以及襯底傳感器。所述腔室經(jīng)配置以提供反應(yīng)空間。所述下電極設(shè)置在所述腔室中的下部區(qū)域處，以供在下電極上安裝襯底。所述上電極設(shè)置在所述腔室中的上部區(qū)域處，并與所述下電極相對。所述襯底傳感器提供于所述腔室上以感測所述襯底。在本申請中，所述上電極包含電極板和附接在所述電極板底部上的絕緣板，且至少一個(gè)導(dǎo)孔形成于所述上電極中，以引導(dǎo)從所述襯底傳感器輸出的光朝向所述襯底。
文檔編號H01J37/32GK101552183SQ20081012755
公開日2009年10月7日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者金圣烈 申請人:Tes股份有限公司