CN101086061A

CN101086061A - 用于处理衬底的设备

Info

Publication number: CN101086061A
Application number: CNA2007101109270A
Authority: CN
Inventors: 李龙炫
Original assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Current assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2007-12-12
Also published as: KR20070117797A; TW200807512A; US20070283889A1; KR101197020B1

Abstract

一种用于处理衬底的设备包含：腔室；基座，其位于所述腔室中；等离子产生单元，其用于在所述腔室中产生等离子；电源单元，其向所述等离子产生单元提供功率；以及接地线，其连接到所述基座的外围，其中所述接地线的总宽度与所述基座的周长的比率在2％到15％的范围中。

Description

用于处理衬底的设备

本发明主张2006年6月9日申请的第10-2006-0051887号韩国专利申请案的优先权，其以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及处理用于半导体装置或平板显示器装置的衬底(例如晶片或玻璃)的设备，且更特定来说涉及处理具有均匀的等离子放电强度并形成具有均匀厚度的薄膜的衬底的设备。

背景技术

一般来说，半导体装置或平板显示器(FPD)装置在衬底上包含多个薄膜图案。所述薄膜图案是通过以下步骤形成的：沉积步骤，其将薄膜沉积在衬底上；光刻步骤，其使用光致抗蚀剂，其中选择性地暴露所述薄膜；和蚀刻步骤，其蚀刻被选择性地暴露的薄膜。可在最佳条件下使用用于处理衬底的设备来执行用于半导体装置或FPD装置的制造过程的这些步骤。

近来，使用等离子的设备已广泛用于沉积或蚀刻薄膜。可由供应给扁平电极或线圈天线的RF(射频)功率来产生等离子，且等离子易于受设备腔室内部的电特性或环境影响。

图1是示意性说明根据现有技术使用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)方法来处理衬底的设备的图。

在图1中，设备10包含腔室11以及安置在所述腔室11中的基座12。衬底S被装载在所述基座12上，且轴12a连接到所述基座12的中心。气体分配器13安置在所述腔室11中的基座12上方。排气端口19形成在所述腔室11的下壁处。

扁平的等离子电极14安置在所述气体分配器13上方，且使得腔室11的上部气密。气体分配器13固定到所述等离子电极14的边缘，且因而在等离子电极14与气体分配器13之间形成扩散区15。气体入口16形成在等离子电极14的中心处，且连接到所述扩散区15。因此，通过气体入口16注射气体，且所述气体在扩散区15中扩散。

RF电源18连接到等离子电极14，且匹配系统17被设置在等离子电极14与RF电源18之间，以调节RF电源的阻抗。

在设备10中，基座12接地是有利的，因为基座12充当等离子电极14的反电极。可在轴12a中设置接地线(未图示)，且所述接地线可连接到基座12的中心。

顺便说一下，当仅基座12的中心接地时，可使得电荷流动归因于电势差而沿着基座12的侧表面、基座12的底表面和轴12a的路径流动，如箭头所指示。

更特定来说，高频电流以不同于直流电的方式沿着导体的表面流动。因此，仅使基座12的中心接地是不够的，且在基座12下方可能存在电势差。

另外，衬底S的增加的尺寸需要更高的RF功率来产生等离子并使较大的基座12接地。另外，基座12的侧表面、基座12的底表面和轴12a的接地路径变得更长。因此，在基座12下方可能存在更多的电势差。

基座12下方的电势差导致等离子放电，且存在RF功率损耗。电势差还不利地影响基座12上方的等离子的密度或均匀度。

为防止所述问题，将基座的其它部分接地。即，接地线可连接到基座12的外围。在此情况下，因为接地线用作通道以用于传送由等离子电极14提供的RF功率，所以电流从基座12的外围沿着接地线流动。因此，可很大程度上解决电势差，且可防止基座12下方的等离子放电。

然而，由于基座12的尺寸变得更大，且施加更高的RF功率，所以更多的接地线可连接到基座12，以使基座12有效接地。接地线还可影响基座12上方产生的等离子。

发明内容

因此，本发明针对一种用于处理衬底的设备，其大体上避免由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或一个以上问题。

本发明的一个目的是提供用于处理具有均匀的等离子放电强度的衬底的设备。

本发明的另一目的是提供用于处理形成具有均匀厚度的薄膜的衬底的设备。

本发明的额外的特征和优势将在以下描述中加以陈述，且从以下描述中将部分地变得明显，或可通过实践本发明加以理解。通过书面描述内容和其权利要求书以及所附图式中特别指出的结构，将实现并获得本发明的目的和其它优势。

为实现这些和其它优势，并根据所实施并在广义上描述的本发明的目的，一种用于处理衬底的设备包含：腔室；基座，其位于所述腔室中；等离子产生单元，其用于在所述腔室中产生等离子；电源单元，其向所述等离子产生单元提供功率；以及接地线，其连接到所述基座的外围，其中所述接地线的总宽度与所述基座的周长的比率在2％到15％的范围中。

应了解，前文的概要描述和以下的详细描述均是示范性和阐释性的，且旨在提供对所主张的本发明的进一步阐释。

附图说明

随附图式说明本发明的实施例且与描述内容一起用于阐释本发明的原理，其中包含所述随附图式以提供对本发明的进一步理解，且将其并入本说明书并构成本说明书的一部分。在附图中：

图1是示意性说明根据现有技术使用PECVD方法处理衬底的设备的图；

图2是示意性说明根据本发明使用PECVD方法处理衬底的设备的图；

图3是示意性说明图2的设备中的基座和与其连接的接地线的图；

图4是说明根据本发明的示范性实施例的等离子放电强度对接地线比率的图；以及

图5A、5B和5C是说明根据本发明的示范性实施例的薄膜厚度相对于接地线比率的图。

具体实施方式

现在将详细参考优选实施例，在随附图式中说明其实例。

图2是示意性说明根据本发明使用PECVD方法处理衬底的设备的图。

在图2中，设备10包含界定反应区的腔室11。基座12安置在腔室11中，且待处理的衬底S被加载在基座12上。基座12通过连接到基座12的中心的轴12a可向上和向下移动。气体分配器13安置在腔室11中的基座12上方。排气端口19形成在腔室11的下壁处。通过所述排气端口19排出腔室11中的空气或气体。

具有平板形状的等离子电极14使得腔室11的上部气密。等离子电极14安置在气体分配器13上方，且气体分配器13固定到等离子电极14的边缘。扩散区15形成在等离子电极14与气体分配器13之间。气体入口16形成在等离子电极14的中心处，且连接到扩散区15。因此，通过气体入口16注射气体，且所述气体在扩散区15中扩散。

RF电源18连接到等离子电极14，并向等离子电极14提供RF功率。匹配系统17被设置在等离子电极14与RF电源18之间，以调节提供到等离子电极14的RF功率的阻抗。

接地线20连接到基座12的外围，以使基座12接地。接地线20可连接到基座12的底表面或侧表面，使得可不影响基座12上方产生的等离子。轴12a也被接地。

根据试验，等离子放电强度在基座12上方的分布取决于接地线20与基座12的比率，其在下文可被称作接地线比率R。

将参考图3阐释接地线比率R。图3是示意性说明图2的设备中的基座和与其连接的接地线的图。因为接地线的厚度与宽度相比相对很薄，所以出于便于说明起见，接地线被展示为薄片。

接地线比率R是接地线20的总宽度与基座12的周长的比率。因此，当基座12具有周长L，且每一接地线20具有宽度W时，由R＝NW/L表示接地线比率R，其中N是接地线20的数目。

在图3中，基座12具有宽度A和长度B的方形形状。因此，基座12的周长L为2(A+B)。如果基座具有圆形形状，那么基座的周长L为圆的圆周。

两个接地线20连接到基座12的底表面的每一侧，且因此共八个接地线20连接到基座。每一接地线20可具有宽度W。接地线20的数目可变。

或者，接地线20可具有不同的宽度。在此情况下，接地线20的总宽度是接地线20的个别宽度的总和。

需要任何相邻的两个接地线20之间的距离都是相同的。

顺便说一下，当基座12具有方形形状时，沿着基座12的长度侧相邻的接地线20之间的距离可不同于沿着基座12的宽度侧相邻的接地线20之间的距离。在此情况下，沿着基座12的相同侧的接地线20以其之间相等的距离连接到基座12是有利的。

根据试验，当接地线比率R在2％到15％的范围中，理想地处于3％到10％的范围中时，可防止基座12下方的等离子，且在基座12上方均匀地产生等离子。此处，腔室11的内压可处于0.1托到5托的范围中，且RF功率可具有13.56MHz的频率和200mW/cm²到700mW/cm²的强度。

一般来说，在设备10中，因为将RF功率供应到等离子电极14的中心，所以等离子放电强度在腔室11的中心区处较高，且随着其接近腔室11的外围而降低。

另一方面，当接地线比率R处于2％到15％的范围中时，试验结果显示，随着接地线比率R增加，等离子放电强度增加。

图4是说明根据本发明的示范性实施例的等离子放电强度对接地线比率R的图。在图4中，关于第一、第二和第三接地线比率R1、R2和R3展示等离子放电强度，其中所述第一、第二和第三接地线比率R1、R2和R3处于2％到15％的范围中，且满足R3＞R2＞R1的条件。如图中所示，在腔室11的外围处，第二接地线比率R2的等离子放电强度大于第一接地线比率R1的等离子放电强度，且在腔室11的外围处，第三接地线比率R3的等离子放电强度大于第二接地线比率R2的等离子放电强度。第三接地线比率R3的等离子放电强度比第一和第二等离子放电强度R1和R2更均匀。因此，当接地线比率变大时，腔室11的外围处的等离子放电强度增加，且等离子的均匀度得以改进。

同时，等离子放电强度直接关联于等离子密度，且因此等离子放电强度影响沉积在衬底上的薄膜的厚度。

图5A、5B和5C是说明根据本发明的示范性实施例的薄膜厚度相对于接地线比率R的图。在图5A、5B和5C中，薄膜形成在个别衬底上，且测量薄膜的厚度。关于第一、第二和第三接地线比率R1、R2和R3展示薄膜的厚度，其中第一、第二和第三接地线比率R1、R2和R3处于2％到15％的范围中，且满足R3＞R2＞R1的条件。随着接地线比率增加，薄膜的厚度在基座12的外围处增加，且薄膜的均匀度得以改进。

因此，在处理衬底的设备中，接地线的总宽度与基座的周长的接地线比率有利地处于2％到15％的范围中。当腔室的等离子放电强度或薄膜的均匀度需要调节时，接地线的宽度或接地线的数目可在上文提到的接地线比率中改变。

同时，接地线连接到基座的底表面。理想地，一个接地线可相对于基座的中心与另一接地线对称。接地线的数目可大于6。

另外，在本发明中，尽管接地线比率被定义为接地线的总宽度与基座的周长的比率，但衬底的周长可取代基座的周长。

在本发明中，因为通过调节接地线与基座的比率可控制等离子的分布，所以防止基座下方的等离子，且改进基座上方的等离子的均匀度。另外，可获得具有均匀厚度的薄膜。

所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的精神或范畴的情况下，可在设备中进行各种修改和变化。因此，如果修改和变化处于所附权利要求书和其等效物的范畴中，就期望本发明涵盖对本发明的所述修改和变化。

Claims

1.一种用于处理衬底的设备，其包括：

腔室；

基座，其位于所述腔室中；

等离子产生单元，其用于在所述腔室中产生等离子；

电源单元，其向所述等离子产生单元提供功率；以及

接地线，其连接到所述基座的外围，

其中所述接地线的总宽度与所述基座的周长的比率在2％到15％的范围中。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述接地线相对于所述基座的中心是对称的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述接地线彼此等距。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述基座具有方形形状，且安置在所述基座的同一侧上的所述接地线彼此等距。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述接地线连接到所述基座的底表面和所述腔室的下壁。

6.根据权利要求1所述的设备，其中衬底安置在所述基座上，且在0.1托到5托的压力下进行处理。

7.根据权利要求1所述的设备，其中衬底安置在所述基座上，且在将200mW/cm²到700mW/cm²的RF功率施加到所述等离子产生单元的条件下进行处理。