專利名稱：用于調(diào)整電偏斜的等離子體處理裝置與襯管組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及一種用于制造電子基板的等離子體處理裝置，在該裝置中通過施加于電極之間的射頻電力來激發(fā)等離子體。更具體地，本發(fā)明涉及一種設(shè)置于該等離子體處理裝置內(nèi)部的襯管組件，該襯管組件用于平衡從該電極發(fā)射的射頻電流流動。
背景技術(shù)：
通常通過一系列處理步驟來制造諸如平板顯示器及集成電路的電子器件，在該步驟中，在基板上沉積層且該沉積材料經(jīng)蝕刻成為所要的圖案。該處理步驟通常包括物理氣相沉積(physical vapor deposition ；PVD)、化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition ；CVD)、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced CVD ；PECVD)及等離子體處理。具體而言，該等離子體處理需要將處理氣體混合物提供給真空腔室，該真空腔室稱為腔室主體；
隨后施加電氣或電磁電力(射頻電力)以激發(fā)該處理氣體成為等離子體態(tài)。換言之，通過從電極發(fā)射的射頻電流將該處理氣體激發(fā)成為等離子體。該等離子體將氣體混合物分解成離子物種，該離子物種執(zhí)行所要沉積或蝕刻處理。通常，該基板可經(jīng)由轉(zhuǎn)移機構(gòu)(例如機械葉片)從轉(zhuǎn)移室輸送至腔室主體，且該基板被置放于各腔室主體的支撐組件(例如，基座或底座)上以進(jìn)行處理。此外，該腔室主體也可包含腔室襯管以保護該腔室主體的內(nèi)壁。請參閱圖1A。圖IA圖示傳統(tǒng)腔室襯管的透視圖。如圖IA所示，為接收從轉(zhuǎn)移室輸送的基板，設(shè)置于腔室主體內(nèi)部的腔室襯管90通常具有相應(yīng)狹槽902，相應(yīng)狹槽902用于接收基板，該基板與該腔室主體的狹縫閥隧道對準(zhǔn)。在基板處理期間，當(dāng)前從電極發(fā)射的射頻返回至位于腔室襯管的表面上的電源。因該返回射頻電流不會橫跨狹槽902界定的間隙進(jìn)行傳送，故該返回射頻電流“圍繞”狹槽902而傳送。此舉導(dǎo)致在狹槽902的側(cè)向邊緣處產(chǎn)生射頻電流集中的區(qū)域，且在該狹槽的頂部及底部產(chǎn)生較低射頻電流的區(qū)域，從而導(dǎo)致在射頻電流流動中產(chǎn)生不對稱的方位角擾動，如圖IB所示。圖IB圖示從線A-A至線B-B的傳統(tǒng)的腔室襯管90的示意圖，該示意圖用于指示根據(jù)圖IA的不對稱的射頻電流流動。如圖IB所示，通過狹槽902來擾動射頻電流流動(通過虛線190所示)，即狹槽902產(chǎn)生高度集中的區(qū)域192，該區(qū)域可導(dǎo)致在電磁場中產(chǎn)生方位角不對稱現(xiàn)象，且最終產(chǎn)生等離子體，該等離子體使相對于狹槽902的蝕刻速率變得不均勻。因傳統(tǒng)的腔室襯管無法提供平衡的射頻電流流動且導(dǎo)致等離子體處理存在缺陷，故在等離子體處理中幾乎不能防止電偏斜。重要的是，腔室內(nèi)部的射頻電流分配是對稱的，以使得該等離子體的電磁場提供均勻的方位角蝕刻或沉積速率。因此，存在平衡沿著腔室襯管的射頻電流流動的需求，此舉防止發(fā)生上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種襯管組件，該襯管組件經(jīng)配置以平衡在該襯管組件上流動的射頻電流。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種襯管，該襯管包含兩個或兩個以上狹槽以提供軸對稱的射頻電流路徑，其中一個狹槽為基板入口。在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置包括襯管，該襯管用于平衡該裝置內(nèi)部的射頻電流流動。在本發(fā)明的一個實施例中，該等離子體處理裝置包括腔室主體，該腔室主體具有襯管，該襯管設(shè)置于該腔室主體中。該襯管包括兩個或兩個以上狹槽，該狹槽穿過該襯管而形成，該狹槽用于提供軸對稱的射頻電流路徑。在閱讀以下圖示于以下附圖及詳細(xì)描述后，本發(fā)明的額外的實施例將必定為一般技術(shù)者所理解。


通過結(jié)合附圖來思考以上詳細(xì)描述，可以較為容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，其中圖IA圖示傳統(tǒng)的腔室襯管的透視圖。圖IB圖示沿剖面線A-A至線B-B的圖IA的傳統(tǒng)腔室襯管的投影圖，該投影圖用于指示該襯管的表面的不對稱的射頻電流分配。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體處理裝置的示意圖。圖3A圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的腔室襯管的透視圖。圖3B示從線C-C至線D-D的腔室襯管的投影圖，該投影圖用于指示根據(jù)圖3A的實質(zhì)上對稱的射頻電流流動。圖4為圖示根據(jù)一個實施例的等離子體處理的一個實施例的流程圖。為了促進(jìn)理解，在可能情況下已使用相同組件符號來指定為各圖所共有的相同組件。設(shè)想在一個實施例中所揭示的組件可有利地用于其它實施例中，而無需特定敘述。
具體實施例方式圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體處理裝置的示意圖。該等離子體處理裝置可為等離子體蝕刻腔室、等離子體增強化學(xué)氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、等離子體處理腔室、離子植入腔室或其它適當(dāng)真空處理腔室。如圖2所示，等離子體處理裝置I包含腔室蓋10、腔室主體12及基板支撐組件14。腔室主體12支撐腔室蓋10，以封閉處理區(qū)域?；逯谓M件14設(shè)置于蓋10下方的腔室主體12中。等離子體處理裝置I的所有組件分別描述如下。在一個實施例中，腔室蓋10包括噴頭組件102、蓋板104、絕緣體106及間隔物108。蓋板104通常位于腔室主體12上，且蓋板104通常通過鉸鏈(未圖示)耦接至該腔室主體12，以允許開啟腔室蓋10，從而暴露腔室主體12的內(nèi)部。噴頭組件102通常由導(dǎo)電材料組成，且噴頭組件102耦接至射頻電源42來充當(dāng)電極以驅(qū)動等離子體16，等離子體16形成于腔室主體12內(nèi)部。在其它實施例中，射頻電源44可耦接至基板支撐組件14，以使得該支撐件充當(dāng)電極。腔室蓋10通常連接至氣源40，氣源40用于將處理氣體引入處理容積。具體而言，蓋板104可包括注射104a，注射104a用于從氣源40接收處理氣體，該氣體隨后經(jīng)由噴頭組件102流入腔室主體12的內(nèi)部。噴頭組件102促進(jìn)處理氣體均勻地輸送至基板2，基板2發(fā)置于基板支撐組件14上。
通過絕緣體106將噴頭組件102與腔室蓋10電氣隔離。絕緣體106可包含內(nèi)部壁架(未圖示)，該內(nèi)部壁架用于支撐噴頭組件102。間隔物108為射頻導(dǎo)電性的，且間隔物108設(shè)置于腔室主體12與蓋板104之間，并提供射頻返回路徑的部分，如以下進(jìn)一步論述。腔室主體12包含腔室側(cè)壁122與底壁124。腔室側(cè)壁122與底壁124可由單塊鋁制成。腔室主體12的腔室側(cè)壁122與底壁124界定處理容積，該處理容積用于限制等離子體16。通常經(jīng)由腔室側(cè)壁122中的狹縫閥隧道1222進(jìn)入該處理容積，狹縫閥隧道1222促進(jìn)基板2移進(jìn)及移出腔室主體12。實際上，狹縫閥隧道1222在腔室側(cè)壁122上形成，以允許基板2進(jìn)入到腔室主體12中或從腔室主體12離開。襯管組件3設(shè)置于處理容積內(nèi)部。在一個實施例中，襯管組件3包括腔室襯管30及底襯32?？梢瞥r管組件3以允許進(jìn)行定期清潔及維護。襯管組件3也可包括通道202，通道202用于使冷卻劑流經(jīng)通道202，以使得可調(diào)節(jié)襯管的溫度。腔室襯管30包括 兩個或兩個以上狹槽34，且腔室襯管30通常為圓柱形，但可替代性地采用具有其它幾何結(jié)構(gòu)的腔室內(nèi)壁形狀。狹槽34中的至少一個狹槽適合為基板2的通道，且該至少一個狹槽與狹縫閥隧道1222對準(zhǔn)。在一個實施例中，狹槽34具有狹長的橫向取向。與腔室襯管30嚙合的底襯32包含碗部分及可選的最內(nèi)層圓柱部分，其中通過腔室襯管30及底襯32來保護腔室側(cè)壁122及底壁124遠(yuǎn)離等離子體16。實際上，襯管組件3設(shè)置在基板支撐組件14周圍，且襯管組件3外接腔室主體12的內(nèi)部、垂直表面。襯管組件3可進(jìn)一步包含外部壁架(未圖示)，該外部壁架用于以可拆卸方式將襯管組件3固定至腔室側(cè)壁122。襯管組件3可由任何處理兼容材料制造而成，諸如鋁或氧化釔。狹槽34穿過腔室襯管30對稱地形成，以提供軸對稱的射頻電流路徑。如以上所討論，狹槽34的一個狹槽與狹縫閥隧道1222對準(zhǔn)，同時其它狹槽34分布在腔室襯管30周圍一位置處，歸因于狹槽34的孔徑與狹縫閥隧道1222對準(zhǔn)，狹槽34的分布位置會補償襯管30上的射頻電流密度及/或分配的改變。在一個實施例中，狹槽34以極性陣列配置，且狹槽34以實質(zhì)上橫向取向等距間隔開(即，沿與襯管組件3的中心軸垂直的方向)。在處理期間，基板支撐組件14將基板2支撐于腔室主體12內(nèi)部。實際上，基板支撐組件14可包括至少一個嵌入式加熱組件(未圖標(biāo))。此外，基板2可為但不限于平板顯示器、圓形晶圓、液晶顯示器、玻璃平板基板、塑料基板及類似物?；逯谓M件14也可電氣連接至射頻電源44，以按需要偏壓基板2以進(jìn)行特定處理。在本實施例中，噴頭組件102 (第一電極)及基板支撐組件14 (第二電極)可橫跨處理容積施加射頻電力，以將處理氣體激發(fā)成等離子體16。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，以對稱方式具有狹槽的腔室襯管30可進(jìn)一步圖示于圖3A。圖3A圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的腔室襯管的透視圖。如圖3A所示，腔室襯管30具有復(fù)數(shù)個以對稱方式形成的狹槽34，其中使狹槽34的一個狹槽經(jīng)尺寸調(diào)整用于轉(zhuǎn)移基板。例如，設(shè)計其它狹槽34用于調(diào)整等離子體處理中的電偏斜(例如)，以補償用以將基板轉(zhuǎn)移穿過襯管的狹槽34的邊緣處射頻電流密度的集中區(qū)。應(yīng)注意的是該狹槽需以對稱方式間隔(即，在襯管30的中心線周圍以極性陣列方式)，以提供軸向及方位角對稱的射頻電流返回路徑，該射頻電流返回路徑用于將從該電極發(fā)射的射頻電流經(jīng)由腔室襯管30返回至電源。
在一個實施例中，該復(fù)數(shù)個狹槽34具有相同尺寸。在另一實施例中，該復(fù)數(shù)個狹槽34為兩個狹槽，該兩個狹槽以180度間隔開。在另一實施例中，該復(fù)數(shù)個狹槽34為三個狹槽，該三個狹槽以120度間隔開。在另一實施例中，該復(fù)數(shù)個狹槽34為四個狹槽，該四個狹槽以90度間隔開。圖3B圖示從線C-C至線D-D的腔室襯管30的示意投影圖，該示意投影示對稱的射頻電流流經(jīng)襯管30。如圖3B所示，狹槽34具有相同尺寸，且狹槽34對稱地穿過腔室襯管30形成，以使得通過狹槽34以對稱方式來擾動射頻電流流動的路徑(通過虛線I 3Q所示)。此舉導(dǎo)致增加的電流密度I32的對稱區(qū)域均勻分布在腔室襯管30周圍。應(yīng)注意，只要狹槽34的圖案是對稱的，則不需要將狹槽34以相同的垂直位準(zhǔn)設(shè)置在腔室襯管30上。設(shè)計者可通過改變狹槽34的圖案/位置來產(chǎn)生射頻電流流動I 3(|的所要路徑。實際上，射頻電流流動I3tl的對稱可增強電磁場的方位角對稱，從而增強等離子體處理結(jié)果的一致性。還設(shè)想，狹槽34的定位可使穿過襯管組件3的射頻返回電流流動產(chǎn)生不對稱現(xiàn)象，以解調(diào)處理裝置I內(nèi)部的另一電氣或電導(dǎo)不對稱現(xiàn)象，以使得綜合效果為處理腔室內(nèi)部的等離子 體分布更均勻，從而實質(zhì)上消除方位角的等離子體偏斜。為了清楚地描述本發(fā)明的特征及精神，在圖4中提供流程圖，該流程圖用于圖示按照本發(fā)明的一個實施例執(zhí)行的等離子體處理400的一個實施例。通過將基板轉(zhuǎn)移至等離子體處理裝置I內(nèi)，在S50處開始處理400，等離子體處理裝置I具有襯管組件3，該襯管組件3具有兩個或兩個以上狹槽34，該狹槽34穿過該襯管組件3形成，該狹槽34經(jīng)選擇以提供在處理期間穿過襯管組件3的射頻電流流動的對稱分布。在S 52處，將處理氣體從氣源40引入腔室主體12中。在S 54處，向電極(即，從噴頭組件102或基板支撐組件14中之一者或兩者)提供電力，以將處理裝置I內(nèi)部的處理氣體激發(fā)成等離子體16。在S 56處，在存在等離子體的情況下處理基板。當(dāng)在處理期間將電力施加于電極時，如上文所論述，射頻電流以對稱方式流經(jīng)襯管組件3而返回至電源。穿過襯管組件3的對稱的射頻電流流動增強腔室內(nèi)部等離子體的方位角的一致性，從而增強處理結(jié)果。等離子體處理基板可包括但不限于以下步驟執(zhí)行等離子體蝕刻處理、等離子體增強化學(xué)氣相沉積處理、物理氣相沉積處理、等離子體處理處理、離子植入處理或其它等離子體輔助半導(dǎo)體處理。總之，本發(fā)明提供具有對稱狹槽的襯管組件，該襯管組件用于平衡耦接至襯管組件的射頻電流流動。此外，該狹槽也可以某些圖案形成，以產(chǎn)生所要的射頻電流流動的路徑以調(diào)整方位角的等離子體偏斜。 以上述實例及說明來描述本發(fā)明的實施例的特征及精神。熟悉此項技術(shù)者將較容易地注意到在保持本發(fā)明的教導(dǎo)的同時可對該裝置進(jìn)行若干修改及變更。因此，上述揭示內(nèi)容應(yīng)視為僅由附加申請專利范圍的邊界及界限所限制。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體處理裝置的襯管組件，所述襯管組件包括 圓柱形主體，所述圓柱形主體具有外壁，所述外壁經(jīng)尺寸調(diào)整以滑入所述等離子體處理裝置的側(cè)壁內(nèi)，所述圓柱形主體具有復(fù)數(shù)個狹槽，所述狹槽穿過所述圓柱形主體形成且以極性陣列配置，其中，所述狹槽中的至少ー個狹槽經(jīng)配置以允許基板通過所述襯管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的襯管組件，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽具有相同尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的襯管組件，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽以等距方式間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的襯管組件，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽為四個狹槽，所述四個狹槽以90度間隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的襯管組件,其中，所述圓柱形主體還包括 底部，所述底部耦接至所述外壁；以及 內(nèi)壁，所述內(nèi)壁耦接至所述底部且所述內(nèi)壁經(jīng)尺寸調(diào)整以在所述處理裝置的基板支撐件上滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的襯管組件,其中,所述圓柱形主體還包括 冷卻劑通道，所述冷卻劑通道在所述圓柱形主體中形成。
7.一種等離子體處理裝置，所述離子體處理裝置包括 腔室主體，所述腔室主體具有側(cè)壁及底壁，其中，所述腔室側(cè)壁及所述底壁界定處理容積，所述處理容積用于含有等離子體，所述側(cè)壁具有狹縫閥隧道，所述狹縫閥隧道穿過所述側(cè)壁形成； 蓋組件，所述蓋組件設(shè)置于所述腔室主體上；以及 襯管組件，所述襯管組件設(shè)置于所述處理容積內(nèi)部且所述襯管組件包含復(fù)數(shù)個狹槽，所述復(fù)數(shù)個狹槽包含第一狹槽及至少ー個第二狹槽，所述第一狹槽與所述狹縫閥隧道對準(zhǔn)，配置所述第一及第ニ狹槽以產(chǎn)生通過所述襯管組件的軸向?qū)ΨQ的射頻返回電流路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其中，所述第一和第二狹槽具有相同尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽以等距方式間隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽還包括 第三狹槽，所述第三狹槽穿過所述襯管組件形成，其中，所述第一、第二和第三狹槽以120度間隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其中，所述復(fù)數(shù)個狹槽還包括 第三狹槽，所述第三狹槽穿過所述襯管組件形成；以及 第四狹槽，所述第四狹槽穿過所述襯管組件形成，其中，所述第一、第二、第三和第四狹槽以90度間隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其中，所述襯管組件還包括 外壁，所述外壁經(jīng)尺寸調(diào)整以滑入所述腔室主體的所述側(cè)壁內(nèi)；以及 底部，所述底部耦接至所述外壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理裝置，其中，所述襯管組件還包括 內(nèi)壁，所述內(nèi)壁耦接至所述底部且所述內(nèi)壁經(jīng)尺寸調(diào)整以在所述基板支撐件上滑動。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其中，所述襯管組件還包括冷卻劑通道，所述冷卻劑通道在所述襯管組件中形成。
15.一種用于等離子體處理基板的方法，所述方法包括以下步驟 將基板轉(zhuǎn)移至等離子體處理裝置中，所述等離子體處理裝置具有襯管組件，所述襯管組件為腔室主體的村里，所述襯管組件具有兩個或兩個以上狹槽，所述狹槽穿過所述襯管組件形成，所述狹槽經(jīng)選擇以提供在處理期間穿過所述襯管組件的射頻電流流動的對稱分布； 將處理氣體從氣源引入所述腔室主體； 將電カ耦接至電極以激發(fā)所述腔室主體內(nèi)部的所述處理氣體成為等離子體；以及 在存在所述等離子體的情況下處理所述基板。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置包含腔室蓋、腔室主體及支撐組件。該腔室主體界定處理容積，該處理容積用于含有等離子體，該腔室主體用于支撐該腔室蓋。該腔室主體由腔室側(cè)壁、底壁及襯管組件組成。該腔室側(cè)壁及該底壁界定處理容積，該處理容積用于含有等離子體。該襯管組件設(shè)置在該處理容積內(nèi)部，該襯管組件包含兩個或兩個以上狹槽，該狹槽在襯管組件上形成，該狹槽用于提供軸向?qū)ΨQ的射頻電流路徑。該支撐組件支撐基板，以在該腔室主體內(nèi)部進(jìn)行處理。本發(fā)明使用具有若干對稱狹槽的襯管組件，可防止該襯管組件的電磁場產(chǎn)生方位角不對稱現(xiàn)象。
文檔編號H05H1/46GK102860138SQ201180021201
公開日2013年1月2日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者詹姆斯·D·卡達(dá)希, 陳智剛, 沙希德·勞夫, 肯尼思·S·柯林斯 申請人:應(yīng)用材料公司