TW200816279A - Substrate processing apparatus - Google Patents

Description

200816279 九、發明說明： 本發明主張2006年7月26日申請之韓國專利申請案第ι〇· 2006-0070373號之權利，其以引用的方式併入本文中。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於製造半導體設備或平板顯示器之 裝置，且更明確地說，本發明係關於一種使用電漿來處理 例如晶圓或玻璃之基板的基板處理裝置。 【先前技術】 、一般而言，例如液晶顯示器或電漿顯示面板之平板顯示 器或半體e又備係精由基板上之薄膜沈積製程、光微影彭 程以及蝕刻製程來形成預定電路圖案而製造。每一製程均 在已設置最佳條件之基板處理裝置中執行。 近來，使用電漿之基板處理裝置已廣泛用於沈積或蝕刻 薄膜。 圖1為說明根據相關技術之使用電漿來沈積薄膜的電漿 增強化學氣相沈積（plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)裝置之視圖。 圖1中，PECVD裝置l〇包含腔室11、基板支撐件12以及 電漿電極14。腔室11使腔室内之内力保持低於氣動力 (atmospheric force)。在腔室11之下壁處形成出口 18。 基板支撐件12設置於腔室11中，且基板S裝載於基板支 撐件12上。基板支撐件12充當下電極用以在腔室η中產生 電漿。基板支撐件12可藉由軸12a而上下移動，軸12a與基 板支擇件12之下表面的中心結合。 123120.doc 200816279 電漿電極14設置於基板支撐件12上方。射頻 frequency ’ RF)功率自RF功率源17施加至電漿電極w。電 漿電極！4可由鋁（A1)形成。阻抗匹配系統“連接於電漿^ 極14與RF功率源17之間。 氣體供應管線15連接至電漿電極14之中心，且氣體分配 板13與電漿電極14之下側耦合，使得在氣體分配板η與電 漿電極14之間界定氣體分配區。氣體供應管線^連接至氣 體分配區。氣體分配板13為包含複數個注入孔之銘塊，且 氣體分配板13之周邊固定在電漿電極14的下側。由於氣體 分配板13連接至電漿電極14且由與電漿電極14相同之材料 (例如，鋁）形成，所以氣體分配板13與電漿電極14具有相 同電位。因此，氣體分配板13實質上與電漿電極14一起充 §上電極用以產生電漿。在氣體分配板13與基板支撐件U 之間界定反應區。 電漿電極14之邊緣設置於電極支撐單元19上，電極支撐 單元19可能是自腔室n之側壁向腔室丨丨内部突出，或可能 是腔室11的側壁之上部分。由於腔室n接地，所以腔室n 應與施加有RF功率之電漿電極14及氣體分配板13分離。為 此，可將絕緣體插置於電極支撐單元19與電漿電極14之 、間。 另方面’由於電漿電極14及氣體分配板13的設置結構 而在氣體分配板1 3周圍形成間隙。該間隙被電極支撐單元 19之一側、氣體分配板丨3之一側以及電漿電極丨4所包圍。 该間隙連接至氣體分配板13與基板支撐件12之間的反應 123120.doc 200816279 區0 如上文所述，將RF功率施加至氣體分配板13及電裝電極 14，且電極支撐單元丨9連接至接地之腔室！丨的側壁或為側 壁的上部部分。因此，當將RF功率施加至電漿電極14時， 由於電壓差及/或間隙中的反應氣體而可能產生電弧或電 漿放電。電弧或電漿放電可能引起RF功率之損失及造成氣 體分配板13之損壞。此外，可能在間隙中或周圍沈積薄膜 且可能產生微粒。 、 為防止電弧或電漿放電，可將絕緣體20插入間隙中，如 圖1中所示。絕緣體2〇可由不傳導物質或具有相對較大電 阻率的材料形成，例如鐵氟龍（Tefl〇n)、陶瓷或其它工程 塑膠。絕緣體20越厚，絕緣效果越高。 然而，絕緣體20可能受腔室U中之金屬組件的熱膨脹的 影響。因此，對於絕緣體2〇之材料及設計存在諸多限制。 【發明内容】 因此，本發明針對一種防止不同電位表面之間的電弧或 電漿放電之基板處理裝置。 本發明之另一目的在於提供—種防止在不同電位表面之 間產生微粒之基板處理裝置。 本發明之另一目的在於提供一種防止裝置元件損壞的基 板處理裝置。 、、本發明之其它特徵及優點將在以下描述中闡釋，且自描 述中將部分地顯而易見，或可藉由實踐本發明來瞭解。將 藉由在書面描述及其申請專利範圍以及隨附圖式中特別指 123120.doc 200816279 出之結構來實現及獲得本發明之目的及其它優點。 為實現該等及其它優點且根據本發明之目的 並廣泛描述的，基板處理裝置包含： 體見 ^ , ，、昇有第一電 弟-琶極，其處於該腔室中且具有第二電位 -電極與腔室以間隙間隔開；第二電極，其在腔室； 一電極間隔開’其中反應區界定於第—電極與第極 間且連接至間隙；絕緣體，其設置於 t ^ ^ ^ 序、T其中絕緣體

W口弟一方向彼此間隔開之第一部件及第二 緩衝絕緣體，其處於第一部件與第二部件之間。 在另一態樣中，基板處理裝置包含：腔室；兩個電 面，其處於腔室中，該等電位表面具有不同的電位且彼此 之間以間隙間隔開；絕緣體，其設置於間隙中 體包含彼此間隔開之第一部件及第— 、' 干汉弟一邛件，以及緩衝絕绫 體，其處於第一部件與第二部件之間。 應理解’前述—般描述及以下詳細描述均為例示性及解 釋性的且用以提供所主張之本發明的進一步解釋。 【實施方式】 現將詳細參照較佳例示性實施例，其實例在隨 說明。 本發明係為了使基板處理裝置中之不同電位的表面完全 絕緣，且並不限制氣體分配板及電漿電極之結構。更確切 地況’本發明係、為了使在基板處理裝置或腔室中的兩個具 有不同電位的構件或兩個電位表面絕緣。本發明並不限於 下文將要解釋之設置於氣體分配板與電極之間之絕緣構 123120.doc 200816279 件。 本發明之基板處理裝置可呈右盘 罝』具有與圖1的結構相類似之結 構。與相關技術相同的部件可具有相同參考符號，且可省 略對相同部件之解釋。 為了解決由於基板處理裝置中之金屬組件的熱膨服而引 •㈣題’可將絕緣體20分成若干個部件，且可在部件之 • Μ設置緩衝空間。尤其當絕緣體2G由鐵氣龍形成時，可能 '更加需要緩衝㈣，因為對於腔室^而言鐵氟龍之熱變形 大於鋁。 圖2A至圖2C為示意性說明根據本發明第一實施例之電 位表面的分離結構之視圖。 圖2A中，絕緣體20包含第一部件及第二部件，第一部件 及第二部件分別具有彼此平行之平坦表面。第一部件及第 二部件設置於氣體分配板13與電極支撐單元19之間，使得 平坦表面彼此之間以距離"d”間隔開並面向彼此。緩衝= 間3 0存在於絕緣體之第一部件與第二部件之間。 '此處，氣體分配板13經由緩衝空間3〇而面向電極支撐單 疋19。因此，在緩衝空間3〇中仍可能產生電弧或電漿放 電，從而引起絕緣體20劣化、氣體分配板13或其它元件損 壞、由於薄膜沈積而產生微粒等。 、 圖2Β中，絕緣體20包含第一部件及第二部件，第一部件 及第二部件在面向彼此之第一表面及第二表面處分別具有 突出部分20a及凹陷部分20b。突出部分2〇a及凹陷部分'2〇b 中之每一者可大體上形成於第一部件及第二部件的第一表 123120.doc 200816279 面及第二表面中之一者的中心處。將第一部件及第二部件 設置於氣體分配板13與電極支撐單元19之間，《中 熱知脹’第一表面與第二表面之間的距離為”。另外， 突出部分20a部分地插入凹陷部分鳥中，且突出部分、 之頂部與凹陷部分2〇b的底部間隔開。因Λ，緩衝空間3〇 不僅存在於第—部件及第二部件的第—表面與第二表面之 間’而且存在於突出部分2〇a與凹陷部分細之間。氣體分 配板13不可直接面向電極支撐單元19。 圖2C中，絕緣體2〇包含第一部件及第二部件，第—部件 及第二部件在面向彼此之第一表面與第二表面中的一側分 別具有突出部分21。第-部件及第二部件設置於氣體分配 與電極支樓單元19之間，其中第一部件及第二部件之 第一表面及第二表面中之一者與第一部件及第二部件中之 另一者的突出部分21之間的距離為”d，，，以使得突出部分 彼此乂替。緩衝空間3 〇存在於第一部件及第二部件中之 一者的相向表面與第一部件及第二部件中之另一者的突出 P刀1之間，且氣體分配板13不直接面向電極支撑單元 19 〇 與圖2A之結構相比，圖2B及圖2C的結構減少了放電之 產生。然而，由於緩衝空間30而仍然存在放電之可能性。 更確切而言，在氣體分配板13與電極支撐單元19之間存在 電位差，且緩衝空間3〇中之一者暴露於腔室丨丨之反應區。 因此，流入緩衝空間30内的反應氣體由於電位差而放電， 且祐#產生不合需要之電漿。如上文所提及，緩衝空間3 〇 123120.doc 200816279 中士的電漿引起絕緣體2G劣化、氣體分配板i3或其它元件損 壞、由於薄膜沈積而產生微粒等。 ，發明之例示性實施例具有以下特徵，在絕緣體㈣兩 個部件之間的間隙或处鬥由 次二間中插入可收縮的緩衝絕緣體40， 如圖3中所說明。 圖3為示意性說明根據本發明第二實施例之電位表面的 分離結構之視圖，且圖4 & Μ卩Η h Μ ^ θ 4為次明根據本發明第二實施例的 ( 緩衝絕緣體之視圖。 在圖3及圖4中，絕緣體2〇包含第—部件及第二部件，且 緩衝絕緣體4G設置於絕緣體2Q之第—部件與第二部件之 間。 =心言，絕緣體2G之第—部件及第二部件在面向彼 一 面及第二表面的—側分別具有突出部分21。第 ^及ί —部件設置於氣體分配板13與電極支撐板19之 二 '中第一部件及第二部件之第-表面及第二表面中之 ^ 一部件及第二部件中之另一者的突出部分21之間 ，疋距離’以使得突出部分川皮此交替。緩衝空間存 =弟—部件及第二部件之第—表面及第二表面中的-者 件及第二部件中之另一者的突出部扣之間。緩 衝、、、巴緣體40設置於緩衝空間中。 ^體20及緩衝絕緣體4〇使得與腔室】！具有相同電位之 /立表面跟與氣體分配板13及電漿電極14具有相同 位之弟二電位表面分離。 緩衝絕緣體4〇可具有由於外力而能收縮之各種形狀。舉 I23120.doc 200816279 例而言，如圖4中所示，緩衝絕緣體4〇可包含水平部分42 及垂直部分44，水平部分42及垂直部分44具有不同方向且 交替地連接至彼此。緩衝絕緣體40之形狀並不限於此形 狀。 緩衝絕緣體40可由彈性絕緣材料形成，且可有利地由與 絕緣體20相同的材料形成。舉例而言，緩衝絕緣體可由 工程塑膠形成，例如鐵氟龍，即聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene，PTFE)。 絕緣體20之第一部件與第二部件之間的緩衝空間内反應 氣體之注入可藉由將緩衝絕緣體4〇插入緩衝空間中而減 少，且在緩衝空間中可減少電漿放電。此外，在緩衝空間 中可防止沈積不合需要之薄膜。因此，無法產生微粒，且 可防止例如腔室11之絕緣體2〇或其它元件劣化或損壞的問 題。 如上文所述，緩衝絕緣體40可由於外力而收縮。圖5為 〇 不意性說明當存在外力時根據本發明第二實施例之電位表 面的分離結構之視圖。 如圖5中所不，當處理基板（未圖示）時，絕緣體可由 於熱而膨脹，且絕緣體20之第一部件與第二部件之間的緩 衝空間可逐漸變窄。此時’緩衝絕緣體40可由於來自膨脹 之絕緣體20的力而收縮，且可吸收膨脹力。 此外，電位表面之分離結構可不同於圖3之分離結構。 圖6及圖7為說明根據本發明第二實施例之電位表面的其它 分離結構之視圖。 123120.doc 12· 200816279 圖6中’絕緣體20包含第一部件及 ^二部件在面向彼此之第―表面及第^ 部件 突出部分20a及凹陷部分2〇b。突 、处分別具有 中之每一者可大體上形成 刀2〇a及凹陷部分20b 面及第二表面中的-者=!二部件之第-表 第-部件及第-部件-1於〃 乂使传其彼此對應。將 牛及弟-秦置於氣體分配板13與電極 :…考慮到熱膨脹’第-表面與第二表面之：有 '預疋距離。因此，三個緩衝空間存在於第 部件之第一表面與第二表面之間及突出部分心陷; 刀2〇b之間。緩衝絕緣體4〇分別設置於緩衝空間中。 突出部分20a可部分地插入於凹陷部分_中，且突出部 分20a的頂部可與凹陷部分2〇b之底部間隔開。 。 圖7中，絕緣體20包含第一部件及第二部件，第—部件 及第二部件分別具有彼此平行之平坦表面。第―部件及第 一部件設置於氣體分配板13與電極支撐單元19之間，以使 得平坦表面彼此之間以預定距離間隔開且面向彼此。緩衝 空間存在於絕緣體20之第一部件與第二部件之間。緩衝絕 緣體40設置於緩衝空間中。 根據本發明，由於緩衝絕緣體設置於絕緣體的部件之間 的緩衝空間中，而該絕緣體安置於具有不同電位之電極支 撐單凡與氣體分配板之間，所以防止了反應氣體進入緩衝 空間内，且在緩衝空間中可防止電漿放電。另外，在緩衝 空間中沒有薄膜沈積，且因此不產生微粒。此外，可防止 腔室之絕緣體或元件損壞及劣化。 123120.doc •13- 200816279 ，習此項技術者將顯而μ，可在殘離本發明之精神 或範嘴之情況下，在裝置中進行各種修改及變化。因此， 希望本發明涵蓋在隨附中請專利範圍及其等效物範嘴内之 本發明的修改及變化。 【圖式簡單說明】 圖1為說明根據相關技術之使用電漿來沈積薄膜的電漿 增強化學氣相沈積裝置之視圖； 圖2Α至圖2C為示意性說明根據本發明第一實施例之電 位表面的分離結構之視圖； 圖3為示意性說明根據本發明第二實施例之電位表面的 分離結構之視圖； 圖4為說明根據本發明第二實施例之緩衝絕緣體之視 圖； 圖5為不意性說明當存在外力時根據本發明第二實施例 之電位表面的分離結構之視圖； 圖6為說明根據本發明第二實施例之電位表面的另一分 離結構之視圖；及 圖7為說明根據本發明第二實施例之電位表面的另一分 離結構之視圖。 【主要元件符號說明】 10 PECVD裝置 11 腔室 12 基板支撑件 12a 軸 123120.doc •14- 200816279 13 氣體分配板 14 電漿電極 15 氣體供應管線 16 阻抗匹配系統 17 RF功率源 18 出口 19 電極支撐單元 20 絕緣體 20a 突出部分 20b 凹陷部分 21 突出部分 30 緩衝空間 40 緩衝絕緣體 42 水平部分 44 垂直部分 d 距離 S 基板 123120.doc -15-

Claims (1)

1. 200816279 十、申請專利範圍： 1 · 一種基板處理裝置，其包括： 一腔室，其具有一第一電位； 一第一電極，其處於該腔室中且具有一 ^ 币一 ％位，其 中该第一電極與該腔室以一間隙間隔開； /、 一第二電極’其在該腔室中與該第—電極間隔開，复 中一反應區界定於該第一與該第二電極 " 間隙； 门且連接至該 f ;絕：體，其設置於該間隙中，其中該絕緣體包^ 弟方向彼此間隔開之第一及第二部件；以及 /0 二緩衝絕緣體，其處於該第一與該第二部件之 2·如％求項1之裝置，其中該緩衝絕緣體沿該第 有-寬度，且該寬度窄於該第一部件與 向具 的一距離。 木一邻件之間 3· 士明求項1之裝置，其中該腔室包含處於其中 支撐單元，且兮楚一 電極 μ弟一電極包含一電漿電極及一 板，其中号Ρ φ將 乳體分配 〒忒電桌電極之一邊緣設置於該電極支撐一 方且该氣體分配板沿與該第一方向交又的一7^上 而^亥電極支揮單元間隔開。 二方向 月长項1之裝置，其中該緩衝絕緣體由 同之材料製成。 /…亥絕緣體相 5·如明求項4之裝置，其中該緩衝絕緣體由包含辦— 工程塑膠中的一種製成。 ’载氣龍之 6· 如請求項丨夕壯班 ^ 只丄 < 衣置，其中該緩衝絕緣體包含第— #分及 123120.doc 200816279 第二部分，該等第一部分與該等第二部分具有不同方向 且父替地連接至彼此。 7·如請求項1之裝置，其中該第一部件及該第二部件具有 彼此平行且面向彼此之平坦表面。 8·如請求項1之裝置，其中該第一部件在一第一表面處具 有 大出1^分’且该弟一部件在面向該第〆表面之一第 二表面處具有對應於該突出部分之一凹陷部分。 9·如請求項1之裝置，其中該第一在一第一表面之一側具 有一第一突出部分，且該第二部件在面向該第一表面之 一第二表面之一側具有一第二突出部分，其中該第一突 出部分與該第二突出部分彼此交替。 10·如請求項1之裝置，其中該第二電極具有該第一電位。 11 · 一種基板處理裝置，其包括： 一腔室； 兩個電位表面，其處於該腔室中，該等電位表面具有 不同的電位且彼此之間以一間隙間隔開； 一絕緣體，其設置於該間隙中，其中該絕緣體包含彼 此間隔開之第一部件及第二部件；以及 一緩衝絕緣體，其處於該第一部件與該第二部件之 間。 123120.doc