CN101996841B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理装置，包含：一处理室，提供一反应区域并且包含一本体以及一盖体，该盖体具有数个开口；数个绝缘板，分别密封该数个开口；数个天线，分别位在该数个绝缘板的上方；一气体注入单元，位在该盖体与该数个绝缘板上方；以及一基板固定单元，位在该反应区域内，其中，一基板被配置在该基板固定单元上。本发明是针对将处理气体均匀提供至反应区域的基板处理装置。

Description

基板处理装置
【技术领域】
本发明是关于一种基板处理装置，特别是关于一种具有均匀电浆的基板处理装置。
【背景技术】
一般而言，半导体装置、显示装置或薄膜太阳能电池是透过下列程序而制造：沉积程序，用以在基板上沉积薄膜；光微影程序，使用光敏性材料，使此薄膜的选择区域曝露或覆盖；以及蚀刻程序，对此薄膜的选择区域进行图案化。在这些程序之中，沉积程序以及蚀刻程序是在基板处理装置(以最佳条件设置)内执行。
沉积与蚀刻程序所使用的基板处理装置依照电浆产生方法，可分为感应耦合电浆(ICP，inductively coupled plasma)式以及电容耦合电浆(CCP，capacitively coupled plasma)式。一般来说，ICP式用于反应性离子蚀刻(RIE，reactive ion etching)与电浆增强化学气相沉积(PECVD，plasma enhanced chemical vapor deposition)装置；而CCP式则用于使用高密度电浆(HDP，high density plasma)蚀刻的蚀刻与沉积装置。ICP式与CCP式因其具有不同的电浆产生原理、优点与缺点而被选择性地使用。
图1是显示依照习知技术使用感应耦合电浆(ICP)之基板处理装置的示意图。
在图1中，基板处理装置10包含：处理室12、天线14、气体供应线16、基板载台20、以及排放口22。处理室12可提供一反应空间并且包含盖体12a以及本体12b。天线14是位在盖体12a上。气体供应线16可将来源气体提供到此反应空间内。基板载台20是位在反应空间的下部分内，而基板18是配置在基板载台20上。反应空间内的反应气体与副产物可透过排放口22而排出。天线14是连接至无线射频(RF，radio frequency)电源24，而用以调整阻抗的匹配单元26是设置在天线14与RF电源24之间。
在使用ICP的基板处理装置10中，具有线圈形状的天线14被配置在盖体12a上，而来自RF电源24的RF电力被施加至天线，藉以在天线14的周围产生感应电场。因来自于RF电源24所施加的RF电力，使得天线14的表面会以正电与负电进行交替充电，而因此产生感应磁场。于其上配置天线14的盖体12a是由介电物质所形成，俾能使在天线14周围所产生的感应磁场渗透到真空状态的处理室12内。
在基板处理装置10中，气体供应线16是设置为穿过盖体12a的中央部分。来源气体透过气体供应线16而供应至反应空间。来自RF电源24的RF电力被施加至天线14。透过气体供应线16所供应的来源气体被活化或离子化而供应至基板18。因此而执行在基板18上沉积薄膜或者蚀刻位在基板18上的薄膜的基板处理程序。
除此之外，由于来源气体藉由气体供应线16而施加在盖体12a的中心，所以相较于反应空间的中央部分，反应空间的周缘部分会具有相对低密度的来源气体。于是，反应空间之周缘部分的电浆密度会因为来源气体密度差而低于反应空间之中央部分的电浆密度，并因此难以均匀处理基板。
【发明内容】
本发明是针对将处理气体均匀提供至反应区域的基板处理装置。
本发明的附加特征与优点将在以下说明中提及，而部分可从此说明内容明白，或者可藉由本发明的实施而学习。本发明的目标与其他优点可藉由说明内容、其请求项以及随附图式所指出的结构而了解并且获得。
为了达到这些与其他优点并且依照本发明的目的，如所体现与广泛说明，一种基板处理装置包含：一处理室，提供一反应区域并且包含一本体以及一盖体，此盖体具有数个开口；数个绝缘板，分别密封数个开口；数个天线，分别位在数个绝缘板的上方；一气体注入单元，位在盖体与数个绝缘板上方；以及一基板固定单元，位在反应区域内，其中，一基板被配置在基板固定单元上。
所述的基板处理装置，其特征在于：该数个天线被使用作为连接至一RF电源的一电浆源电极；而该盖体被使用作为连接至一接地的一接地电极。
所述的基板处理装置，其特征在于：该数个天线的其中每一者包含一第一末端以及一第二末端，其中该第一末端被连接至一RF电源，而该第二末端被接地。
所述的基板处理装置，其特征在于：该盖体包含：凸部，与该数个绝缘板交替；以及支架，从该凸部的各个下部延伸并且支撑该数个绝缘板。
所述的基板处理装置，其特征在于：各绝缘板是藉由配置在该绝缘板与邻接至该绝缘板的该凸部上的一固定装置而固定。
所述的基板处理装置，其特征在于：该固定装置包含一垂直固定部以及一水平固定部，其中该垂直固定部被配置在该绝缘板上；而该水平固定部从该垂直固定部的一上部分水平延伸而配置在该凸部上并藉由一螺栓而与该凸部结合。
所述的基板处理装置，其特征在于：该气体注入单元包含数个第一气体注入装置以及数个第二气体注入装置，其中该数个第一气体注入装置是设置在该盖体处而对应于该凸部，而该数个第二气体注入装置是设置在该数个绝缘板处。
所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第一气体注入装置之各者包含：
一气体供应支线，用以提供一处理气体或一处理气体化合物；
一气体进入线，连接至该气体供应支线并且插入该盖体而对应于该凸部；
一储存部，形成在该盖体内并且连接至该气体进入线；及
一气体配送板，位在该储存部的下方并且将该处理气体或该处理气体化合物注入到该反应区域内。
所述的基板处理装置，其特征在于：该气体进入线包含：一绝缘管线，连接至该气体供应支线；以及一连接管线，连接该绝缘管线与该储存部。
所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第二气体注入装置之各者包含：
一气体供应支线，用以提供一处理气体或一处理气体化合物；
一气体进入线，连接至该气体供应支线并且插入该绝缘板；
一储存部，形成在该绝缘板内并且连接至该气体进入线；及
一气体配送板，位在该储存部的下方并且将该处理气体或该处理气体化合物注入到该反应区域内。
所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第一气体注入装置提供一第一处理气体或一第一处理气体化合物，而该数个第二气体注入装置提供一第二处理气体或一第二处理气体化合物。
所述的基板处理装置，其特征在于：该第一处理气体或该第一处理气体化合物为待离子化的一气体，而该第二处理气体或该第二处理气体化合物为待活化的一气体。
吾人应了解上述概括说明与下列详细说明两者仅为示范以及解释，并且企图对如所主张的本发明提供进一步的解释。
【附图说明】
被包含以对本发明提供进一步了解并且合并且构成本说明书之一部分的随附图式，可显示本发明的实施例并且与说明内容一起解释本发明的原理。在这些图式中：
图1是显示依照相关技术使用感应耦合电浆(ICP)之基板处理装置的示意图；
图2是显示依照本发明之一示范实施例使用感应耦合电浆(ICP)之基板处理装置的示意图；
图3是图2之「A」部分的放大视图；
图4是依照本发明之一示范实施例之盖体之上部的立体图；及
图5是依照本发明之一示范实施例之面向基板载台之盖体的平面图。
10基板处理装置           16气体供应线          26匹配单元
12处理室                 18基板                110基板处理装置
12a盖体                  20基板载台            112处理室
12b本体                  22排放口              112a盖体
14天线                   24RF电源              112b本体
114开口                  138b第二气体供应               164固定装置
114a上开口部             支线                           164a垂直固定部
114b下开口部             140a第一气体进入               164b水平固定部
116绝缘板                线                             166a第一开口
118天线                  140b第二气体进入               166b第二开口
120基板                  线                             168接地连接器
122基板固定单元          142a第一储存部                 170接地
122a基板固定板           142b第二储存部                 172a第一气体供应
122b轴                   144a第一气体配送               线
124气体注入单元          板                             172b第二气体供应
124a第一气体注入         144b第二气体配送               线
装置                     板                             174a第一运送管线
124b第二气体注入         148a第一气密板                 174b第二运送管线
装置                     148b第二气密板                 176a第一来源单元
126RF电源                150绝缘管线                    176b第二来源单元
128匹配器                152连接管线                    180浮动支架
130基板入口              154a第一注入孔                 182a第一O形环
132排放口                154b第二注入孔                 182b第二O形环
134凸部                  156a第一扁平部                 182c第三O形环
135边框                  156b第二扁平部                 184a第一螺栓
136支架                  158第一垂直进入管              184b第二螺栓
138流动路径              线                             184c第三螺栓
138a  第一气体供应       160水平进入管线                184d第四螺栓
支线                     162第二垂直进入管              184e第五螺栓
                         线
【具体实施方式】
以下将详细参考较佳示范实施例，这些实施例的范例被显示于随附图式中。
图2为依照本发明之一示范实施例之显示使用感应耦合电浆(ICP)之基板处理装置的示意图。
在图2中，使用ICP的基板处理装置110包含：处理室112，藉由盖体112a与本体112b的组合而提供一反应区域；数个开口114，穿过盖体112a；数个绝缘板116，分别密封数个开口114；数个天线118，分别配置在数个绝缘板116的上方；气体注入单元124，建立于盖体112a以及数个绝缘板116；以及基板固定单元122，配置在反应区域内并且于其上放置基板120。
基板处理装置110可更包含基板入口130、排放口132以及边框135。基板120可透过基板入口130而被带入或带出处理室112。反应区域内的反应气体与副产物可透过排放口132而排出。边框135可防止在基板120上方的周缘部分上沉积或蚀刻薄膜。边框135从基板120上方的周缘部分延伸到靠近处理室112之内壁的部分内。边框135是保持电浮动(electricallyfloating)状态。
数个天线118以并联方式连接至无线射频(RF)电源126，以及用以匹配阻抗的匹配器128是设置在数个天线118与RF电源126之间。在基板处理装置110中，供应以来自RF电源126之RF电力的数个天线可使用作为电浆源电极；而接地的盖体112a与本体112b可使用作为接地电极。盖体112a与本体112b是由金属材料所形成，例如铝或不锈钢。绝缘板116是由陶瓷材料所形成。
基板固定单元122包含基板固定板122a以及轴122b。基板固定板122a具有大于基板120的尺寸，而基板120被配置在基板固定板122a上。轴122b可使基板固定板122a向上与向下移动。在基板处理装置110中，基板固定单元122与处理室112相同，皆为接地。然而，虽然未显示于图式中，但依照基板处理程序的条件，附加的RF电力可被施加至基板固定单元122，或者基板固定单元122可处于电浮动状态。
图3为图2之部分「A 」的放大视图。在图3中，开口114包含上开口部114a以及下开口部114b。绝缘板116被配置在上开口部114a中，而下开口部114b是对应于绝缘板116的下表面。盖体112a包含邻接至绝缘板116的凸部134以及从凸部134之下部延伸并且支撑绝缘板116的支架136。凸部134以及绝缘板116相互交替。天线118被配置在绝缘板116的上方并且与其隔开。天线118包含用以循环冷媒的流动路径138。
绝缘板116被插入上开口部114a内，并且配置在支架136上而于其间具有第一O形环182a。第一O形环182a是沿着绝缘板116的周缘而排列。绝缘板116可藉由位在绝缘板116与邻接至绝缘板116之凸部134的周缘上的数个固定装置164而固定。数个固定装置164是设置在绝缘板116的两周缘上。固定装置164包含垂直固定部164a以及水平固定部164b。垂直固定部164a是接触绝缘板116之周缘的上表面。水平固定部164b是从垂直固定部164a的上部分进行水平延伸，并且配置在凸部134上。当水平固定部164b与凸部134藉由第一螺栓184a而结合时，结合压力可透过垂直固定部164a而提供至绝缘板116。因此，具有第一O形环182a的绝缘板116与支架136之间便可维持气密性。
气体注入单元124包含数个第一气体注入装置124a以及数个第二气体注入装置124b。每一个第一气体注入装置124a皆设置在对应于凸部134的盖体112a处，并且提供第一处理气体或第一处理气体化合物。每一个第二气体注入装置124b皆设置在绝缘板116处并且提供第二处理气体或第二处理气体化合物。
第一气体注入装置124a包含：第一气体供应支线138a、第一气体进入线140a、第一储存部142a以及第一气体配送板144a。第一气体供应支线138a可从外部提供第一处理气体或第一处理气体化合物。第一气体进入线140a连接至第一气体供应支线138a并插设至对应于凸部134的盖体112a。第一储存部142a是设置在第一气体进入线140a的下方，并且暂时储存第一处理气体或第一处理气体化合物。第一气体配送板144a是位在第一储存部142a的下方，并且将第一处理气体或第一处理气体化合物注入到反应区域内。
第一气体供应支线138a被插在凸部134的中央部分。第二O形环182b被介设在第一气密板148a与凸部134之间，以及第一气密板148a与凸部134是藉由第二螺栓184b而结合，俾能使第一气体供应支线138a与第一气体进入线140a相互连接而维持气密性。
第一气体配送板144a是设置在第一储存部142a的下方，并且包含数个第一注入孔154a。从第一储存部142a延伸的第一扁平部156a形成在盖体112a处。第一气体配送板144a的边缘则配置在第一扁平部156a中，并且藉由第三螺栓184c而与盖体112a结合。
第一气体进入线140a包含绝缘管线150以及连接至绝缘管线150的连接管线152。由于盖体112a是由例如铝的金属材料所形成，所以电浆会在第一气体供应支线138a与盖体112a的接触点进行放电。为了防止电浆的放电，第一气体供应支线138a被连接至绝缘管线150，此绝缘管线为陶瓷材料的管件。绝缘管线150可延伸到第一储存部142a内。然而，因为绝缘管线150具有足以防止电浆放电的尺寸，所以为了方便加工，理想上绝缘管线150可不延伸到第一储存部142a内。
第二气体注入装置124b包含：第二气体供应支线138b、第二气体进入线140b、第二储存部142b以及第二气体配送板144b。第二气体供应支线138b可从外部提供第二处理气体或第二处理气体化合物。第二气体进入线140b被连接至第二气体供应支线138b，并且设置于绝缘板116的内部。第二储存部142b是设置在第二气体进入线140b的下方，并且暂时储存第二处理气体或第二处理气体化合物。第二气体配送板144b是位在第二储存部142b的下方，并且将第二处理气体或第二处理气体化合物注入到反应区域内。
由于天线118是配置在绝缘板116的中央部分，所以第二气体供应支线138b被插在绝缘板116的周缘部分而与天线118隔开。第三O形环182c介设在第二气密板148b与绝缘板116之间，以及第二气密板148b与绝缘板116是藉由第四螺栓184d而结合，俾能使第二气体供应支线138b与第二气体进入线140b相互连接而维持气密性。第二气体进入线140b包含第一垂直进入管线158、水平进入管线160以及第二垂直进入管线162。第一垂直进入管线158被连接至第二气体供应支线138b。水平进入管线160被连接至第一垂直进入管线158。第二垂直进入管线162连接水平进入管线160与第二储存部142b。第二垂直进入管线162是位在绝缘板116的中心。
吾人可藉由将具有垂直孔洞的数个第一陶瓷板与具有水平沟槽的数个第二陶瓷板接合而形成绝缘板116，俾能在绝缘板116内形成第一垂直进入管线158、水平进入管线160以及第二垂直进入管线162。第二气体配送板144b是设置在第二储存部142b的下方，并且包含数个第二注入孔154b。从第二储存部142b延伸的第二扁平部156b被形成在绝缘板116。第二气体配送板144b的边缘配置在第二扁平部156b中，并且藉由第五螺栓184e而与绝缘板116结合。
图4是依照本发明之一示范实施例之盖体之上部的立体图。在图4中，凸部134与绝缘板116各自沿着长度方向而以特定间距分成3到6个部分。图2之第一与第二气体注入装置124a与124b是分别设置于凸部134与绝缘板116处。
数个开口114穿过盖体112a并且在其间以某种间距彼此平行排列。第一与第二开口166a与166b被形成在开口114的两端，并且从图3的上开口部114a延伸。第一与第二开口166a与166b并不穿过盖体112a。
天线118包含连接至图2之RF电源126的第一末端以及接地的第二末端。浮动支架180配置在第一开口166a中，并且使天线118的第一末端电浮动。接地连接器168配置在第二开口166b中，并且使天线118的第二末端电接地。分别连接至天线118之第二末端的数个接地连接器168被连接至接地170。每一个天线118的第一末端被浮动支架180所支撑，而每一个天线118的第二末端则被举起。因此，天线118并不接触绝缘板116，并且与绝缘板116隔开。
浮动支架180所支撑之天线118的第一末端与连接至接地连接器168之天线118的第二末端，在盖体112a的上方交替排列。在与天线118之长度方向垂直之盖体112a的一端，奇数天线118的第一末端被浮动支架180所支撑；而在相对于该端之盖体112a的另一端，偶数天线118的第二末端透过接地连接器168而被连接至接地170。因此，第一与第二开口166a与166b可被切换。
图5是依照本发明之一示范实施例之面向基板载台之盖体的平面图。第一气体注入装置124a的第一气体配送板144a以及第二气体注入装置124b的第二气体配送板144b被均匀排列在整个盖体112a，而处理气体可被均匀提供至反应区域。
参考图4，用以提供第一处理气体或第一处理气体化合物的第一气体供应线172a是设置在凸部134的上方，并且连接至第一气体供应支线138a。分别配置在凸部134上方的数个第一气体供应线172a是透过第一运送管线174a而连接至第一来源单元176a。用以提供第二处理气体或第二处理气体化合物的第二气体供应线172b是设置在绝缘板116的上方，并且连接至第二气体供应支线138b。分别配置在绝缘板116上方的数个第二气体供应线172b是透过第二运送管线174b而连接至第二来源单元176b。
在本发明的基板处理程序中，吾人可依照需求而将相同的材料使用作为第一与第二处理气体或第一与第二处理气体化合物。当不同材料被使用作为第一与第二处理气体或第一与第二处理气体化合物时，第一气体注入装置124a(设置在对应于凸部134的盖体112a)可注入待被电浆所活化的气体，而第二气体注入装置124b(设置在绝缘板116处)可注入待离子化的气体。然而，依照需求，第一气体注入装置124a可注入待离子化的气体，而第二气体注入装置124b可注入待被活化的气体。
在依照本发明的ICP式基板处理装置中，气体注入装置是设置在对应于天线(被使用作为电浆源电极)的绝缘板，以及设置在盖体(被使用作为接地电极)，而处理气体可被均匀供应至反应区域。因此，可在基板上均匀沉积薄膜，或者可均匀蚀刻位在基板上的薄膜。
熟习本项技艺者可明白在不悖离本发明之精神或范围的情况下，当可在此装置中进行各种修改与变化。因此，本发明可涵盖落入随附请求项的修改与变化以及其等效设计。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，包含：
一处理室，提供一反应区域并且包含一本体以及一盖体，该盖体具有数个开口；
数个绝缘板，分别密封该数个开口；
数个天线，分别位在该数个绝缘板的上方；
一气体注入单元，建立于该盖体以及该数个绝缘板；及
一基板固定单元，位在该反应区域内，其中，一基板被配置在该基板固定单元上，
其中，该盖体包含：凸部，与该数个绝缘板交替；以及支架，从该凸部的各个下部延伸并且支撑该数个绝缘板，
其中，该气体注入单元包含数个第一气体注入装置以及数个第二气体注入装置，其中该数个第一气体注入装置是设置在该盖体处而对应于该凸部，而该数个第二气体注入装置是设置在该数个绝缘板处。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：该数个天线被使用作为连接至一RF电源的一电浆源电极；而该盖体被使用作为连接至一接地的一接地电极。
3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：该数个天线的其中每一者包含一第一末端以及一第二末端，其中该第一末端被连接至一RF电源，而该第二末端被接地。
4.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：各绝缘板是藉由配置在该绝缘板与邻接至该绝缘板的该凸部上的一固定装置而固定。
5.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于：该固定装置包含一垂直固定部以及一水平固定部，其中该垂直固定部被配置在该绝缘板上；而该水平固定部从该垂直固定部的一上部分水平延伸而配置在该凸部上并藉由一螺栓而与该凸部结合。
6.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第一气体注入装置之各者包含：
一气体供应支线，用以提供一处理气体或一处理气体化合物；
一气体进入线，连接至该气体供应支线并且插入该盖体而对应于该凸部；
一储存部，形成在该盖体内并且连接至该气体进入线；及
一气体配送板，位在该储存部的下方并且将该处理气体或该处理气体化合物注入到该反应区域内。
7.如权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：该气体进入线包含：一绝缘管线，连接至该气体供应支线；以及一连接管线，连接该绝缘管线与该储存部。
8.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第二气体注入装置之各者包含：
一气体供应支线，用以提供一处理气体或一处理气体化合物；
一气体进入线，连接至该气体供应支线并且插入该绝缘板；
一储存部，形成在该绝缘板内并且连接至该气体进入线；及
一气体配送板，位在该储存部的下方并且将该处理气体或该处理气体化合物注入到该反应区域内。
9.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：该数个第一气体注入装置提供一第一处理气体或一第一处理气体化合物，而该数个第二气体注入装置提供一第二处理气体或一第二处理气体化合物。
10.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于：该第一处理气体或该第一处理气体化合物为待离子化的一气体，而该第二处理气体或该第二处理气体化合物为待活化的一气体。
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