專利名稱：感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種可使蝕刻生成物易于揮發(fā)而不產(chǎn)生沉積附著現(xiàn)象的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
等離子是干蝕刻(dry etch)借以產(chǎn)生離子轟擊以便進(jìn)行非等向性蝕刻的憑借，一般的干蝕刻可略分為濺擊蝕刻(sputtering etch)、等離子蝕刻(plasma etch)以及反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etch，RIE)三種。其中，濺擊蝕刻主要是利用等離子所產(chǎn)生的離子，并通過離子對薄膜的轟擊現(xiàn)象(bombardment)對薄膜進(jìn)行蝕刻，此種蝕刻方式的非等向性良好，但蝕刻的選擇性較差；等離子蝕刻主要是利用等離子將反應(yīng)氣體的分子解離成與薄膜材質(zhì)具有反應(yīng)性的離子，并通過離子與薄膜之間的化學(xué)反應(yīng)，將薄膜反應(yīng)成揮發(fā)性的生成物，再將此揮發(fā)性的生成物抽離，此種蝕刻方式的選擇性較佳，但非等向性較差；而反應(yīng)性離子蝕刻是一種介于濺擊蝕刻與等離子蝕刻之間的干蝕刻技術(shù)，其通過離子轟擊搭配離子與薄膜之間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行蝕刻，此種蝕刻方式可以同時兼顧蝕刻的非等向性以及選擇性。
由于鋁金屬及其合金，如鋁-釹合金(Al-Nd alloy)、鋁-硅-銅合金(Al-Si-Cu alloy)導(dǎo)電性良好、成本低，且易于沉積與蝕刻，故鋁金屬及其合金已被廣泛使用在導(dǎo)線的制作上。以液晶顯示器中的薄膜晶體管陣列(TFT array)為例，薄膜晶體管陣列上的柵極(gate)、掃描配線(scan line)、源極/漏極(source/drain，S/D)以及數(shù)據(jù)配線(data line)通常是先沉積一鋁金屬層或是鋁合金層，之后再通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)工藝或高密度等離子蝕刻(High Density Plasma etching)工藝將其圖案化(pattern)。在上述的反應(yīng)性離子蝕刻工藝中，通常使用氯化物(BCl3、CCl4等氣體)與氯氣(Cl2)混合作為蝕刻反應(yīng)氣體，此蝕刻反應(yīng)氣體與鋁金屬反應(yīng)之后會形成揮發(fā)性的生成物，之后再將這些揮發(fā)性的生成物抽離。
圖1A為公知感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺的示意圖。請參照圖1A，感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺100是由一反應(yīng)室110、一上電極120、一下電極130、一上控溫裝置140、一下控溫系統(tǒng)150、一側(cè)壁控溫系統(tǒng)160以及一氣體供應(yīng)裝置170所構(gòu)成。其中，反應(yīng)室110例如是由一腔體112以及一上蓋114所構(gòu)成，且上蓋114與腔體112相互連接，并使上蓋114可相對于腔體112作掀起或蓋合的動作。上電極120配置于反應(yīng)室110中，例如配置于上蓋114的內(nèi)表面處，下電極130配置于反應(yīng)室110中，例如配置于腔體112的內(nèi)表面處，且當(dāng)上蓋114蓋合于腔體112上時，上電極120與下電極130相互對應(yīng)。
此外，上控溫裝置140配置于上電極120周圍，且下控溫裝置150配置于下電極130周圍，而側(cè)壁控溫裝置160配置于反應(yīng)室110的側(cè)壁，例如配置于腔體112的側(cè)壁，且上述提及的上控溫裝置140、下控溫裝置150以及側(cè)壁控溫裝置160例如為一管線型態(tài)，管線內(nèi)并適于通入一冷卻液。另外，氣體供應(yīng)裝置170亦配置于反應(yīng)室110內(nèi)，例如整合于上電極120中，且此氣體供應(yīng)裝置170的表面并具有多個出氣孔172，用以提供等離子反應(yīng)氣體。
圖1B為公知上、下電極的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖1B，上電極120是由一線圈122、一第一介電層124以及一第二介電層126所構(gòu)成。其中，第一介電層124配置于線圈122上，且線圈122例如為一管線型態(tài)，管線內(nèi)并適于通入一冷卻液，而第二介電層126配置于第一介電層124上。此外，下電極130是由一導(dǎo)體電極132以及一第三介電層134所構(gòu)成。其中，第三介電層134配置于導(dǎo)體電極132上。另外，第一介電層124的材質(zhì)例如為石英，第二介電層126的材質(zhì)例如為陶瓷，而第三介電層134的材質(zhì)例如為陶瓷、氧化鋁其中之一。
承上所述，在蝕刻工藝中通常需將上、下電極120、130與電源耦接，并通過氣體供應(yīng)裝置170供應(yīng)蝕刻反應(yīng)氣體(如Cl2及BCl3、CCl4等氣體)至反應(yīng)室110內(nèi)，已于反應(yīng)室110中形成等離子。等離子蝕刻的過程中，蝕刻反應(yīng)氣體與鋁金屬(Al)及其合金(Al-Nd，Al-Si-Cu alloy...等)會反應(yīng)形成具揮發(fā)性的蝕刻生成物(如AlCl3)。值得注意的是，上電極120的線圈122通常與一射頻頻率電源(RE電源)連接，并以感應(yīng)耦合的方式產(chǎn)生上述的等離子，而線圈122耦接于RF電源的同時，線圈122即會自然產(chǎn)生熱能，用以提高反應(yīng)室110內(nèi)的溫度，進(jìn)而將蝕刻產(chǎn)物蝕刻揮發(fā)。然而，在等離子蝕刻的過程中，線圈122所能達(dá)到的溫度通常為80℃左右，第二介電層126表面的溫度通常為140℃左右，而位于第三介電層134上方的基板180其表面的溫度通常為60～70℃左右。
由于基板180其表面的溫度如上所述為60～70℃，其在蝕刻過程中會因基板180的表面的溫度過低，而導(dǎo)致蝕刻生成物不易揮發(fā)，最后蝕刻生成物則沉積并附著于反應(yīng)室110中，如此一來，必須經(jīng)常拆卸機(jī)臺做一清除的動作，其將使得機(jī)臺保養(yǎng)(preventive maintenance)的頻率將增高，而使得機(jī)臺的產(chǎn)能(throughput)相對地減少。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，可提高感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺中的反應(yīng)室內(nèi)的溫度，以易于揮發(fā)在蝕刻過程中所產(chǎn)生的蝕刻生成物。
本發(fā)明的另一目的是提出一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，可有效避免蝕刻生成物不易揮發(fā)導(dǎo)致沉積附著于反應(yīng)室內(nèi)的現(xiàn)象，進(jìn)而降低機(jī)臺保養(yǎng)的頻率以提高機(jī)臺的產(chǎn)能。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，提出一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，此感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺是由一反應(yīng)室(chamber)、一上電極、一下電極、多個控溫裝置(chiller)以及一氣體供應(yīng)裝置(cross plate)所構(gòu)成。其中，上電極配置于反應(yīng)室中，此上電極是由一線圈(coil)、一第一介電層、一第二介電層以及一加熱器(heater)所構(gòu)成，第一介電層配置于線圈上，且第二介電層配置于第一介電層上，而加熱器配置于第一介電層與第二介電層之間。下電極配置于反應(yīng)室中，此下電極是由一導(dǎo)體電極以及一第三介電層所構(gòu)成，且第三介電層配置于導(dǎo)體電極上。多個控溫裝置配置于反應(yīng)室中，此些控溫裝置是由一上控溫裝置(upchiller)、一下控溫裝置(bottom chiller)以及一側(cè)壁控溫裝置(wall chiller)所構(gòu)成，其中上控溫裝置配置于上電極的周圍，且下控溫裝置配置于下電極的周圍，而側(cè)壁控溫裝置配置于反應(yīng)室的側(cè)壁。此外，氣體供應(yīng)裝置配置于反應(yīng)室中。
實(shí)施例中，反應(yīng)室例如是由一腔體以及一上蓋所構(gòu)成，且上蓋與腔體相互連接。第三介電層的材質(zhì)例如為陶瓷、氧化鋁其中之一。上控溫裝置、下控溫裝置以及側(cè)壁控溫裝置例如為一管線的型態(tài)，且此些管線內(nèi)適于通入一冷卻液。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，提出一種電極結(jié)構(gòu)，適于應(yīng)用在一感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺中的上電極設(shè)計(jì)，此電極結(jié)構(gòu)是由一線圈、一第一介電層、一第二介電層以及一加熱器所構(gòu)成。第一介電層配置于線圈上，且第二介電層配置于第一介電層上，而加熱器配置于第一介電層與第二介電層之間。
實(shí)施例中，線圈例如為一導(dǎo)電管線的型態(tài)，且此導(dǎo)電管線內(nèi)適于通入一冷卻液。第一介電層的材質(zhì)例如為石英(quartz)，第二介電層的材質(zhì)例如為陶瓷(ceramic)。而加熱器例如為一加熱板。


圖1A為公知感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺的示意圖；
圖1B為公知上、下電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺的示意圖；圖2B為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例上、下電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
100、200感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺110、210反應(yīng)室112、212腔體114、214上蓋120、220上電極122、222線圈124、224第一介電層126、226第二介電層130、230下電極132、232導(dǎo)體電極134、234第三介電層140、240上控溫裝置150、250下控溫裝置160、260側(cè)壁控溫裝置170、270氣體供應(yīng)裝置172、272出氣孔180、280基板228加熱器
具體實(shí)施例方式
圖2A為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺的示意圖。請參照圖2A，感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺200是由一反應(yīng)室210、一上電極220、一下電極230、一上控溫裝置240、一下控溫系統(tǒng)250、一側(cè)壁控溫系統(tǒng)260以及一氣體供應(yīng)裝置270所構(gòu)成。其中，反應(yīng)室210例如是由一腔體212以及一上蓋214所構(gòu)成，且上蓋214與腔體212相互連接，并使上蓋214可相對于腔體212作掀起或蓋合的動作。上電極220配置于反應(yīng)室210中，例如配置于上蓋214的內(nèi)表面處，下電極230配置于反應(yīng)室210中，例如配置于腔體212的內(nèi)表面處，且當(dāng)上蓋214蓋合于腔體212上時上電極220與下電極230相互對應(yīng)。
此外，上控溫裝置240配置于上電極220周圍，且下控溫裝置250配置于下電極230周圍，而側(cè)壁控溫裝置260配置于反應(yīng)室210的側(cè)壁，例如配置于腔體212的側(cè)壁，上述所提及的上控溫裝置240、下控溫裝置250以及側(cè)壁控溫裝置260例如為一管線型態(tài)，管線內(nèi)并適于通入一冷卻液。另外，氣體供應(yīng)裝置270也配置于反應(yīng)室210中，例如整合于上電極220中，且此氣體供應(yīng)裝置270的表面并具有多個出氣孔272，用以提供等離子反應(yīng)氣體。
圖2B為依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例上、下電極的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖2B，上電極220是由一線圈222、一第一介電層224、一第二介電層226以及一加熱器228所構(gòu)成。其中，第一介電層224配置于線圈222上，且線圈222例如為一管線型態(tài)，管線內(nèi)并適于通入一冷卻液，第二介電層226配置于第一介電層224上，而加熱器228配置于第一介電層224與第二介電層226之間，且此加熱器228例如為一電熱板或是其它板狀的加熱裝置。此外，下電極230是由一導(dǎo)體電極232以及一第三介電層234所構(gòu)成。其中，第三介電層234配置于導(dǎo)體電極232上。另外，第一介電層224的材質(zhì)例如為石英，第二介電層226的材質(zhì)例如為陶瓷，而第三介電層234的材質(zhì)例如為陶瓷、氧化鋁其中之一。
由于在于第一介電層224與第二介電層226之間增加配置加熱器228，此加熱器228的溫度例如可控制在90～120℃左右，第二介電層226表面的溫度例如在180～220℃左右，而位于第三介電層234上方的基板280其表面的溫度例如在100～110℃左右。值得注意的是，加熱器228加熱的溫度其控制的范圍(例如90～120℃)需視蝕刻生成物的揮發(fā)溫度及基板280的光阻層的耐熱溫度而定，倘若反應(yīng)室210內(nèi)的溫度低于蝕刻生成物的揮發(fā)溫度，在蝕刻過程中則無法有效將蝕刻生成物揮發(fā)，反之，倘若反應(yīng)室210內(nèi)的溫度高于基板280上的光阻層的耐熱溫度，光阻層則會因高熱而被灰化。如此一來，通過加熱器228的加熱以使反應(yīng)室210內(nèi)處于一適當(dāng)?shù)母邷丨h(huán)境，以使蝕刻生成物將易于揮發(fā)，而不會附著并沉積于反應(yīng)室210內(nèi)。
綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，通過于上電極處所配置的加熱器，可使反應(yīng)室內(nèi)處于一高溫狀態(tài)，故蝕刻過程中產(chǎn)生的蝕刻生成物將易于被揮發(fā)。
2.本發(fā)明的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，可減少機(jī)臺保養(yǎng)的頻率，并增加機(jī)臺的產(chǎn)能。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，其包括一反應(yīng)室；一上電極，配置于該反應(yīng)室中，該上電極包括一線圈、一第一介電層、一第二介電層以及一加熱器，其中該第一介電層配置于該線圈上，且該第二介電層配置于該第一介電層上，而該加熱器配置于該第一介電層與該第二介電層之間；一下電極，配置于該反應(yīng)室中，該下電極包括一導(dǎo)體電極以及一第三介電層，其中該第三介電層配置于該導(dǎo)體電極上；以及多個控溫裝置，配置于該反應(yīng)室中。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該反應(yīng)室包括一腔體；以及一上蓋，該上蓋與該腔體連接。
3.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該第一介電層的材質(zhì)包括石英。
4.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該第二介電層的材質(zhì)包括陶瓷。
5.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該加熱器為一電熱板。
6.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該第三介電層的材質(zhì)包括陶瓷、氧化鋁其中之一。
7.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該些控溫裝置包括一上控溫裝置，配置于該上電極周圍；一下控溫裝置，配置于該下電極周圍；以及一側(cè)壁控溫裝置，配置于該反應(yīng)室之側(cè)壁。
8.如權(quán)利要求7所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該上控溫裝置為一第一管線，該第一管線內(nèi)適于通入一第一冷卻液。
9.如權(quán)利要求7所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該下控溫裝置為一第二管線，該第二管線內(nèi)適于通入一第二冷卻液。
10.如權(quán)利要求7所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該側(cè)壁控溫裝置為一第三管線，該第三管線內(nèi)適于通入一第三冷卻液。
11.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，其特征是，該線圈為一導(dǎo)電管線，且該導(dǎo)電管線內(nèi)適于通入一第四冷卻液。
12.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺，更包括一氣體供應(yīng)裝置，該氣體供應(yīng)裝置配置于該反應(yīng)室中。
13.一種電極結(jié)構(gòu)，適于應(yīng)用在一感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺中之上電極設(shè)計(jì)，該電極結(jié)構(gòu)包括一線圈；一第一介電層，配置于該線圈上；一第二介電層，配置于該第一介電層上；以及一加熱器，配置于該第一介電層與該第二介電層之間。
14.如權(quán)利要求13所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，該第一介電層的材質(zhì)包括石英。
15.如權(quán)利要求13所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，該第二介電層的材質(zhì)包括陶瓷。
16.如權(quán)利要求13所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，該加熱器為一電熱板。
17.如權(quán)利要求13所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，該線圈為一導(dǎo)電管線，且該導(dǎo)電管線內(nèi)適于通入一冷卻液。
全文摘要
一種感應(yīng)耦合等離子蝕刻機(jī)臺及其電極結(jié)構(gòu)，此機(jī)臺主要是由一反應(yīng)室、一上電極以及一下電極所構(gòu)成。其中，上電極配置于反應(yīng)室中，此上電極由一線圈、一第一介電層、一第二介電層以及一加熱器所構(gòu)成，第一介電層配置于線圈上，且第二介電層配置于第一介電層上，而加熱器配置于第一介電層與第二介電層之間。下電極配置于反應(yīng)室中，此是下電極由一導(dǎo)體電極以及一第三介電層所構(gòu)成，且第三介電層配置于導(dǎo)體電極上。通過上電極中的加熱器進(jìn)行加熱以提高反應(yīng)室內(nèi)的溫度，進(jìn)而達(dá)到蝕刻生成物易于揮發(fā)的目的。
文檔編號H01L21/02GK1505112SQ0215382
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者李孝忠, 林瑞烽, 侯建州, 戴嘉宏, 賴宏裕 申請人:友達(dá)光電股份有限公司