TW200406136A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Description

200406136 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一電漿處理裝置，更特定言之，係關於-感 應耦合電漿處理裝置。 【先ϋ技術】 一感應耦合電漿處理裝置包含一真空室，其中一待處理的 工作件置於一支持台上；及一置於該真空室外部之大氣中的 局頻感應天線。在氣體進人該真空室的同時，將流、經該感應 天線之電流產生的一電磁場施加於該氣體，該氣體即被電離 或成為一氣體電漿。該氣體電漿用於待處理之工作件（如半 導體晶圓或玻璃基板）上之沉積或蝕刻處理。 傳統上，例如分隔感應天線與真空室的壁或部分壁之類板 由介電材料板製成，以在真空室中有效地產生_電磁場。因 此’產生電聚時’即在介電材料板兩側之間施加—高電壓。 由问包壓加速之離子撞擊面向真空室之介電材料板表面。介

電材料板會因離子撞擊而受到損壞。該㈣子噴濺介電材料 板便可產生不必要的污染物。 命近些年，為了擴展大工作件的電漿範圍，有必要使用大真 空室與感應天線。介電材料板也因此更大些。由於較大二 電材料板易脆斷而難於製造。 、；| 【發明内容】 餐月的個目的是提供一電漿處理裝置，盆包含一备 受離子撞擊損壞且易製造之板。 ’、 '曰 根據本I明的第一方面，提供-電漿處理裝置，其包含一 83567 200406136 可安置待處理工作件之真空室、一置於真空室外部之高頻感 應天線以及一置於感應天線與真空室之間的板，該板包含了 具有開口之非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材 料構件，其中該非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域 根據本發明的第二方面，提供一用於電漿處理裝置的一 板，其置於高頻感應天線與可安置待處理工作件的真空室之 間，該板包含一具有開口之非磁性金屬主體以及一密封該開 口之介電材料構件，其中該非磁性金屬主體區域比該介電材 料構件區域大。 【實施方式】 在也明本發明之具體實例之前，先參考相關圖式說明相關 技術與缺點。 回中所示，一傳統的電漿處理裝置包含一真空室丨與一 真工至1外部之感應天線5。真空室i⑽常由銘製成）包含一支 持台2。-待處理卫作件3’例如，—半導體晶圓或—玻璃基 板置於支持台2上。如果需要，該支持台2可與一高頻偏壓 電源U連接。為了產生電浆1卜螺旋形之感應天線5與-高 頻電源6連接。在感應天線5與真空室以間的板4是一介電材 料板’如氣化在呂或石夕石姑癌 。電材料板4也是一可將真空 空間與大氣空間分隔之壁。直 一直介ϋ - ”工至1也包含了 一供氣單元及 真工泵早70等等，圖中都未顯示。 用電«理裝置1G進行㈣處理的過程如下。首先，將待 處理工作件3置於真空室丨中 支持台2上。接下來，用真空 83567 200406136 真空室1保持低壓’並將待電離氣體從供氣單元經 二生成二將糟由流經該感應天線5之電流所產生的電 上I雷^電漿P。該氣體電_於電漿處理，如工作件 上的電漿7儿積/钱刻處理。 力ίΐί所述，在用作真空室壁的介電材料板4兩側之間施 =。因此，真空室1中介電材料板4之侧會被離子撞擊 貝展。離子撞擊會將污染物從該板4發射出。 :下將參考附圖說明根據本發明之具體實施例其中圖示 中相同的數字代表相同的元件。 根據本發明，如圖1A所示，一電浆處理裝置ι〇包含一真空 室1及一螺旋形感應天線5。真空室1#_支持台2，之上置有 待處理工作件，如半導體晶圓或玻璃基板。該天線5被置 於該真空室外，並與支持台2相對。該天線5與-高頻電源6 接。該支持台2可與一高頻偏壓電源u連接。 如圖1B所示，螺旋形感應天線5呈正方形。通常螺旋形天 線之形狀對應於真空室㈣處理工作件之形狀。因此，處理 半V體晶圓之螺旋形天線之形狀可為圓形。 根據具體實施例，將感應天線5與真空室1分隔之板7包含 非磁性金屬主體71，其包含一介電材料構件72。一電漿火 炬9作為一點火裝置置於真空室中。 圖2顯示根據本發明該具體實施例之一說明性板。該板7由 非磁性金屬主體71及介電材料構件72組成。該介電材料構件 壓欺入一狹縫中，密封該真空室。該狹缝係從非磁性金屬主 體71之中心切至其邊緣。如圖2，該狹縫大致呈矩形。但是， 83567 200406136 該狹縫之形狀不限於此形狀。只要該狹縫長而狹，其也可成 為斷面形或梯形。 圖3顯示該板7之一部分斷面圖。圖3示意顯示該板7上具有 大氣壓力而該板7下為真空。所形成的該介電材料構件72之 斷面形狀為（例如）T形。介電材料構件72插入該狹縫，且與 一 〇形環一起置於該狹縫較低部分之凸出部分上。因此，介 電材料構件72藉由壓力差壓迫固定。該介電材料構件72能防 止在非磁性金屬主體表面上感應出渦流電流。 圖4顯示了該板7之第二實例。該板7有複數個對稱安置的 狹縫 了女置複數個介電材料構件72(例如四個構件）以密封 該等狹縫。因此，可以更有效地防止感應出渦流電流。 如上所述，根據本發明，該板係非磁性金屬主體，其狹縫 由介電材料密封。該板比介電材料板易製作且便宜。該板能 夠有效地用作法拉第屏板（Faraday shield)。該法拉第屏板可 降低真空室中天線與電漿之間的耦合電容效應 (eapaeitance-eoupling effect)。儘管該板受到電漿中離子撞 擊，但污染物不再從該非磁性金屬主體中噴濺。另外，由介 電材料密封之狹縫實X _ Lt t 策貝1不上與天線正父。介電材料能有效地防 止感應出渦流電流以及在電磁場中浪費能量。 此外，絕緣構件8(如玻璃）置於感應天線5與該金屬主體71 之間。該絕緣構件8用作隐私1 L cP rfc 用作間fol物，防止感應天線5與金屬主體 7 1接觸0該絕緣構件>u ， 千在开y狀上不文限制，且可設置於適當 位置。 因此，必需要有大真空室 目鈾，待處理工作件變得較大 83567 200406136 與大感應天線。如果大感應天線由纏繞線圈製成，則該天線 之感應組件變大，就需要一高電壓來驅動天線。為了避免此 等問題，可提供一些分離天線。例如，如圖5所示，可使用 四個分離天線51至54。如圖6所示，可切出非磁性金屬主體 之狹縫，及如圖3所示，可由介電材料構件密封。某些與感 應天線正交之介電材料構件能有效地防止感應出渦流電流。 在這種情況下，該狹缝的形狀以及介電材料構件大體上與 圖3所示者m —般熟悉本技術者可適當地使用任 何形狀、位置、數量的狹縫以及介電材料構件。但是，介電 材料部件構件之區域必需不大於該非磁性金屬之區域。 該支持台3與該金屬主體71相對。因此，可降低由高頻電 源11施加於支持台3的高頻偏壓電壓。降低之功率使電漿處 理實質上與傳統技術一樣。 但是，事實上金屬主體71面向該支持台3也可防止電聚點 火。-般而言，為了點燃氣體使之成為電漿，有必要使感應 天線5與支持台3可在-平行板的模式中操作。在該項具體實 施例中，該金屬主體71位於感應、天線5與支持台3之間。因 此，感應天線5與支持台3不可能處在平行板模式中。在這種 情況下，由於缺乏必要的電磁場，不能點㈣體使之成為電 為了點燃氣體使之成為電聚，可在真空室中提供一電聚火 炬9。電漿火炬9包含了多個管’其中中心管提供氣體，線形 天線纏繞其外。電漿火炬9可藉由線形天線中的高頻電流產 生氣體電榮並可將火焰吹人真空室。儘管該真空室中使用了 83567 -10- 200406136 非磁性金屬板，電聚火炬9仍可點燃氣體使之成為電聚。另 外，當氣體點燃使之成為電漿時，因感應天線5所產生的高 頻％磁％仍苑保持該電漿而不需要電漿火炬。 除了電漿火炬，也可使用其他電漿點火構件。例如，真空 室中壓力增加可以點燃氣體使之成為電漿。另外，一用於電 漿點火之偏壓源可對真空室中氣體施加電壓。此外，可用來 自紫外光源的光照射該氣體使之成為一電漿。 通常可用一火花塞作為電漿點火構件。但是，當其產生火 花時，真空室中可能會產生污染物。因此，火花塞可能不適 於本發明。 圖7顯示根據本發明之另一項具體實施例。一電漿處理裝 置20包3兩板7、12。第一板7與第一項具體實施例中者相 同，而面向一個支持台2的第二板12在金屬主體123上有很多 孔洞。該氣體通過供氣管13進入第一板7與第二板12之間的 空間。 更詳細地說，真空室中第二板12置於第一板7之前。第一 板7有一帶有介電材料構件72之非磁性金屬主體71。第二板 12有 ^有介電材料構件122之非磁性金屬主體丨21。該非磁 性金屬主體121有很多孔洞通到另一面。一供氣管13置於第 一板7與第二板12之間。 通過該供氣管在第一板7與第二板12之間提供氣體，感應 天線中的電流可產生一電磁場。該電磁場使氣體有效電離並 成為電漿。該氣體電漿可通過第二板12之很多孔洞，像淋浴 斋一樣噴出進入真空室。該氣體淋浴器可用類似方式於待處 83567 -11 - 200406136 理工作件之任何表面區域上操作。 □為該板的金屬主體操作簡單，所以製造有很多穿透孔洞 的板就很合易。’因此待處理晶圓或基板的氣體淋浴器之結 構製作很簡單。 如上文所it，根據本發明，將感應天線與真空室分隔之板 包:該非磁性金屬板，其_狹縫由該介電材料構件密封。製 作簡單之非磁性金屬板不會被離子撞擊所損壞。進一步，狹 缝中的；I電材料構件可防止在金屬板上感應出渴流電流。 如果一電漿點火構件置於一真空室中，則很容易產生氣體 電漿。 如果使用了-帶有複數個孔洞之非磁性金屬板，則該隔板 板可作為一蓮蓬頭，氣體經此蓮蓬頭喷出。 此外’一金屬板與該支持台相對。因此，很容易對該支持 台施加-高頻偏壓電壓。根據本發明之電漿處理用電較少： 但其差量幾乎與傳統技術之產量相等。 【圖式簡單說明】 從以上筝照附圖之較佳具體實施例說明中很容易明白本 發明之以上目的及特徵。其中： 圖1A顯不根據本發明之電槳處理裝置之一項具體實施例 圖1B顯示根據本發明之高頻感應天線之一實例，貝也歹|， 圖2顯示根據本發明之板的一實例，其為一帶有介電 構件之非磁性金屬主體， i λ 圖3顯示圖2中該板之部分斷面圖， 圖4顯示該板之第二實例，其為一帶有介電材料構件q 83567 -12- 200406136 磁性金屬主體， 圖5顯示一分離式感應天線之實例， 圖6顯示該板之第三實例，其為一帶有介電材料構件之非 磁性金屬主體， 圖7顯示根據本發明之電漿處埋裝置之另一項具體實施 例，以及 圖8顯示一傳統之電漿處理裝置。 【圖式代表符號說明】 1 真空室 2 支持台 3 工作件 4 介電材料板 5 感應夫線 6 高頻竜游、 7 第一板/板 8 絕緣構件 9 電漿夫姖 10 電漿處理裝置 11 電漿 11 高頻偏壓電源 12 第二板 13 供氣管 20 電漿處理裝置 51-54 分離天線 83567 -13- 200406136 71 非磁性金屬主體 72 介電材料構件 ' 121 非磁性金屬主體 、 122 介電材料構件 123 金屬主體 ' P 氣體電漿 83567 - 14- rj Η'

Claims (1)

1. 200406136 拾、申請專利範圍： 1. 一種包含一可安置一待處理工作件之真空室、一置於該 真：室外之高頻感應天線以及—置於該感應天線與該真 空室之間的板之電漿處理裝置，該板包含一有一開口之 非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材料構件，其 中忒非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域大。 2. 如申請專利範圍第W之裝置，其中該隔板有氣體孔洞並 充當一氣體蓮蓬頭。 3·如申請專利範圍第㈣之裝置，其中電漿點火構件包含於 該真空室中。 、 4.如申請專利範圍第1之裝置，其中該主體之該開口是一 狹縫。 5·如申請專利範圍第4項之裝置，其中該介電材料構件與該 感應天線正交。 6.如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等複數個介電材料 構件對應於該非磁性金屬主體的該等複數個開口而安 置。 7·如申请專利範圍第！項之裳置，其包含該等複數個感鹿天 、線° " 8·如申請專利範圍第旧之裝置，其中絕緣構件安置於該感 應天線與該非磁性金屬板之間。 一種用力電漿處理裝置安置於—高頻感應天線與一欲處 理一工作之真空室之間的隔板，該板包含一有一開口之 83567 200406136 非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材料構件，其 中該非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域大。 10·如申請專利範圍第9項之隔板，其包含氣體孔洞且用作一 蓮蓬頭。 U·如申請專利範圍第9項之隔板，其中該非磁性金屬主體之 該開口是一狹縫，且該介電材料構件密封該狹縫。 12·=申請專利範圍第9項之隔板，其中該介電材料構件與該 感應天線正交。 13=申請專利範圍第9項之隔板，其包含複數個狹縫，且該 、複數個介電材料構件對應於該等狹縫。 83567