CN102115879A - 基板处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板处理装置，该基板处理装置在腔室的外部(大气中)和内部(真空环境)分别具备天线，并且腔室外部的天线配置在中央部，腔室内部的天线配置成靠近腔室的墙面侧。因此，能够整体上均匀地形成等离子体，同时能够提高等离子体的密度，具有提高基板处理效率的效果。

Description

基板处理装置

技术领域

本发明涉及一种在腔室内产生等离子体来执行基板表面处理工序的基板处理装置。

背景技术

在像大规模集成电路、平板显示器这样的电子器件的制造过程中，要执行对基板的真空处理工序。

这样的真空处理工序是指：导入气体到腔室内，通过高电压放电来形成等离子体，通过该等离子体的加速力以物理方式溅射基板表面上的物质的方法；和通过等离子体的活性种以化学方式分解基板表面上的物质的方法。

利用等离子体的基板处理装置，按照产生等离子体的方法被区分为电容耦合型(Capacitively Coupled Plasma：CCP)和电感耦合型(InductivelyCopuled Plasma：ICP)。

CCP方式是对相互对置的平行平板电极施加RF电力，利用在两电极之间垂直地形成的RF电场来产生等离子的方式，ICP方式是利用由RF天线感应产生的感应电场将原料物质转换为等离子体的方式。

利用ICP方式的基板处理装置的结构是，通常在腔室的内部下侧具备搭载基板的下部电极，在腔室或者与该腔室接合的导引架的上部具备施加RF电源的天线，一边对腔室内供给反应气体、一边产生等离子体，由此能够执行基板的表面处理工序。

在利用这种ICP方式的基板处理装置中，天线对等离子体的产生以及工序性能产生重要的影响，因此，正在开发螺旋型RF天线、并列型RF天线等多种天线，另外，为了使等离子体的密度变得均匀，正在研究调节天线间距或者改变电介质板的厚度以及形状的方法等。

但是，以往为了在腔室内部中均匀地产生等离子体，或者是调节天线的间距，或者是改变电介质板的厚度或结构，因此存在整体结构变复杂且工序性能的改善存在限度的问题。

以上说明的背景技术的内容是本申请的发明者为了导出本发明而拥有或者在导出本发明的过程中所获得的技术信息，不能认为上述内容应当是在申请本发明之前对一般公众公开的公知技术。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种在腔室外部和内部并列设置天线而使腔室内的等离子体的密度变得均匀，能够提高工序性能的基板处理装置。

用于解决上述问题的本发明涉及的基板处理装置，包括：腔室，可执行基板表面处理；第一天线，在上述腔室的外部，隔着设置于上述腔室的窗口而设置；第二天线，在上述腔室的内部，设置在上述第一天线设置区域的周边位置。

优选地，上述第一天线位于上述腔室上部的中央部，上述第二天线位于上述腔室上部的、以上述第一天线的设置部位为中心的外侧周边。

优选地，上述第二天线设置于在上述腔室内部具备的电介质层的内部。

优选地，上述电介质层由多个材质层叠而构成，并且，按介电常数从包围上述第二天线的部分向上述腔室的外侧方向逐渐增大的顺序层叠。此时，上述电介质层可以从腔室的内侧按模压(molding)层、陶瓷层的顺序构成。

也可以是，在与上述第二天线连接的RF导入线和上述第二天线接地的接地线中的至少一个上，设置有电容器。

另外，用于解决上述问题的本发明涉及的基板处理装置，包括：腔室主体；导引架，与上述腔室主体的上部接合而构成腔室，在上部中央具有空腔结构的第一设置部；第一天线，设置在上述导引架的第一设置部的内侧；窗口，设置在上述导引架的第一设置部，分隔上述腔室的内侧和上述第一天线，使得上述第一天线位于上述腔室的外侧；以及第二天线，在上述导引架的内侧设置在上述第一设置部的周边位置。

优选地，上述导引架在上述第一设置部的外侧周边具备具有凹槽结构的第二设置部，以便能够设置上述第二天线。

也可以是，在上述导引架上设有分隔上述第一设置部和上述第二设置部的分隔部件。

也可以是，在上述导引架的上部具备：插座部，在上述腔室的外侧可与上述第二天线连接；以及连接器部，与该插座部接合。

也可以是，在上述第二设置部设有电介质层；在上述电介质层内设有上述第二天线。

也可以是，在上述第一设置部和上述第二设置部之间设有配置成环形结构且喷射工艺气体的喷头。

此时，可以是，上述喷头具有下侧方向的喷射口和沿上述导引架的中心方向即水平方向的喷射口。

与此不同，也可以是，上述第一设置部的中心部构成工艺气体导入部，还具备在上述导引架的上述第一设置部以及上述第二设置部的整个下部区域喷射工艺气体的喷头。

如上所述的本发明的解决技术问题的主要技术手段将通过下面说明的“发明的具体实施方式”或者所附的“附图”等的例示来说明得更加具体、明确，除了上述的主要的解决技术问题的技术手段之外，将会追加说明根据本发明的多种解决技术问题的技术手段。

本发明涉及的基板处理装置具有如下的效果。

在本发明中，在腔室的外部(大气中)和内部(真空环境)分别具备天线，并且，腔室外部的天线位于中央部，腔室内部的天线位于靠近壁面侧的位置，因此，不仅在腔室的中央部、在腔室的壁面侧也能够使能量最大化，整体上均匀地形成等离子体，同时提高等离子体的密度，从而具有提高基板处理效率的效果。

另外，本发明在将设置在腔室内部和外部的两个天线的频率相位改变成不相同的情况下，可根据基板处理的执行状况适当地进行调节，因此，具有能够提高工序执行效率的效果。

另外，由于本发明是在导引架的中央部只设置一个窗口而构成，因此，具有即使腔室变得大型化也容易设计并实现天线以及窗口结构的效果。

附图说明

图1是图示具有本发明的第一实施例涉及的天线配置结构的基板处理装置的剖视图；

图2是图示本发明的第一实施例涉及的天线配置结构的详细示意图；

图3是图示本发明的第一实施例涉及的天线配置结构的俯视图；

图4是图示本发明第二实施例涉及的天线配置结构的详细示意图；

图5是图示具有本发明的第三实施例涉及的天线配置结构的基板处理装置的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

在说明本发明的多种实施例的结构时，对相同或类似的构成部分附予了相同的附图标记并省略重复说明。

图1至图3是图示本发明的第一实施例涉及的天线配置结构的基板处理装置的图；图2是图示了天线配置结构的导引架的剖视图；图3是图示了天线配置结构的俯视图。

如图1所示，根据本发明的基板处理装置包括腔室主体11、设置在该腔室主体11中且搭载基板S的基板搭载台15以及下部电极17、与上述腔室主体11的上部接合的导引架20、设置在该导引架20上的窗口30以及电介质层35、分别设置在上述导引架20的外侧以及导引架20的内侧的多个天线41、45以及RF电源施加部50、向由腔室主体11和导引架20构成的腔室10内部供给工艺气体的工艺气体供给部60、63。

在此，由于腔室主体11、基板搭载台15以及下部电极17可以采用公知的结构而构成，因此省略对其详细说明，并且，以本发明的主要特征部分即导引架20以及设在该导引架20上的天线41、45的配置结构为中心进行详细说明。

首先，上述导引架20可以构成为与上部开放的腔室主体11的上部接合，当腔室10在中间部分被分隔成上部腔室和下部腔室而构成的情况下，这种导引架20可以是上部腔室。由于上部腔室也可以利用以下说明的导引架20的结构而容易实施，因此以导引架20的结构为中心进行说明。

导引架20的结构是，基本上使两组天线中的一组位于腔室10的外侧即大气中、且另一组位于腔室10的内侧即真空环境中。下面，将两组中的位于腔室10外侧的天线统称为第一天线41，位于腔室10内侧的天线统称为第二天线45进行说明。

另外，第一天线41位于上述腔室10的上部中央即导引架20的中央部，第二天线42在导引架20上以第一天线41的设置部分为中心位于外侧下部。

用于实现这种天线设置结构的导引架20的结构可以是，整体上可形成为四边形板结构，在俯视时，第一设置部21位于中央部，第二设置部25位于该第一设置部21的大致水平方向的外侧。

第一设置部21在导引架20的中央部以开放的空腔结构形成。此时，随着腔室10通常形成为六面体结构，优选第一设置部21形成为四边形空腔结构。

在第一设置部21的内侧沿水平方向配置第一天线41，在第一天线41的下部形成有窗口30，窗口30优选由陶瓷材质等绝缘体31构成。

窗口30分隔腔室10的内侧和第一天线41，使得第一天线41位于腔室10的外侧，从而实现通过第一天线41在腔室10内产生电感耦合等离子体的作用。

第二设置部25以凹槽结构形成在腔室10内侧的导引架20的底面。此时，由于第二设置部25设置在四边形空腔结构的第一设置部21的周边，优选第二设置部25形成为四边形环状结构的凹槽。

在第二设置部25内沿水平方向设置第二天线45。

特别是，为了使第二天线45能够以埋入状态被固定，在第二设置部25内具备电介质层35。

此时，电介质层35可以由多个材质层叠而构成，优选以介电常数从包围第二天线45的部分向腔室10的外侧(或者上侧)方向逐渐增大的顺序层叠而构成。

即，电介质层35可以从腔室10的内侧按模压层37、陶瓷层39的顺序构成，模压层37的下部可以由绝缘层36构成，上述陶瓷层39的下部可以由PTFE层38构成。在此，模压层37优选由硅材料构成，绝缘层36可以由陶瓷材料构成，在绝缘层36的下部可以具备由非导电性物质构成的覆盖膜。

此时，各材质的介电常数大致为硅2～2.3，PTEE 4～5，陶瓷9～9.4。

另一方面，导引架20的结构可以是，在导引架20上连接有贯通第二设置部25的上部而对第二天线45供给RF电源的电路，在导引架的上部设置有插座结构体55，与RF导入线51连接的连接器部57能够接合在该插座结构体55上。这样的第二天线45的电路连接结构是在导引架20的上部以连接器结构连接的，因此检查以及修理变得容易，另外，能够显著减小在施加电源时有可能产生的RF噪声。

另一方面，可以在上述第一设置部21和第二设置部25之间具备以四边形环状结构配置且喷射工艺气体的喷头61。

此时，喷头61的结构可以是，同时具备下侧方向(垂直方向)的喷射口和腔室10中心方向(水平方向)的喷射口。当然也可以构成为只具备下侧方向的喷射口。

在图2中，附图标记60表示工艺气体的供给管，附图标记63表示形成在导引架20的第一设置部21和第二设置部25之间、并且将从工艺气体供给管供给的气体向喷头61供给的供给孔。

在图2中，附图标记24表示在导引架20的外廓侧形成的使加热流体通过的流路。

图3是表示第一天线41和第二天线45的配置结构的俯视图，可以确认出第一天线41通过第一设置部21露出到外部，第二天线45设置在导引架20的内侧。

另外，第一天线41以及第二天线45可以构成为多个天线被组合而整体上配置成线圈型结构，在例示于附图的实施例中，第一天线41由两个天线构成，第二天线45表现为具有分支结构的四个天线按逆时针方向规律性地配置的结构。

除了如上所述的天线组合结构之外，当然也可以根据实施条件以多种形状和组合配置而构成。

具有如上所述的本发明涉及的天线配置结构的基板处理装置中，在天线并存于大气中和真空状态下执行基板处理工序，因此，使腔室10的壁面以及角部的能量也实现最大化，从而能够利于整体上均匀地形成等离子体。

另外，在根据第一天线41和第二天线45的设置位置差异来控制两个天线之间的相位变化的情况下，可以根据基板处理执行状况适当地进行调节，以此可以提高工序执行的效率。

图4是图示本发明的第二实施例涉及的天线配置结构的详细示意图。

在天线的配置结构上，图4中例示的第二实施例的天线配置结构与上述的第一实施例的结构相似，但是，分隔部件71连接至第一设置部的窗口30和该窗口30两侧的导引架20的上部，从而分隔第一设置部21和第二设置部25。

即，与在上述的第一实施例中由导引架20自身分隔第一设置部21和第二设置部25的结构不同，构成为通过分隔部件71来分隔第一设置部21和第二设置部25。

分隔部件71优选由具有绝缘性的部件构成，作为一个例子可以由PTFE材料构成。

这种分隔部件71的结构是，其中间部位凹陷成凹槽结构而形成第一设置部21，在第一设置部21的周边与导引架20一起构成第二设置部25。

在具有这种分隔部件71和导引架20的第二实施例中，第一天线41、第二天线45、电介质层35的结构可以与第一实施例相同，因此省略重复说明。

但是，喷头61’可以构成为通过第一设置部21和第二设置部25的整个下部区域进行喷射。此时，优选喷头61’由陶瓷等绝缘体构成。

另外，向喷头61’供给工艺气体的供给管63’，可以构成为能够贯通上述分隔部件71的中心。

在图4中，附图标记75表示在分隔部件71和导引架20之间设置的密封部件，附图标记80表示用于将分隔部件71固定到导引架20上部的固定框架。

图5是图示具有本发明的第三实施例涉及的天线配置结构的基板处理装置的剖视图。

在本发明的第三实施例中，除了设置有电容器81、82的结构之外，其余与上述第一实施例的结构相同或类似地构成。

即，在本发明的第三实施例中，在RF电源施加部50中的、由天线45连接的RF导入线51的中间部，设置电容器81。在上述天线45的接地线46上设置有电容器82。

此时，电容器81、82优选使用可调节电容容量的可变电容器。

如上所述地在RF导入线51或者接地线46上设置的电容器81、82，在对天线45施加RF电力时被调节成使阻抗匹配最佳化，由此能够适当地产生基板处理所需的等离子体。

除此之外的构成部分与前面说明的各种实施例相同，因此，附予相同的附图标记并省略重复说明。

如上所述的本发明能够适用于所有的利用等离子体的基板处理装置。例如，可以适用于干蚀刻装置、化学气相蒸镀装置等。

如上所述，在本发明的实施例中所说明的技术特征可以分别独立实施，也可以相互组合实施。另外，本发明是通过附图以及记载在发明的详细说明中的实施例来进行了说明，但这只不过是例示，具有本发明所属技术领域的一般知识的技术人员可以通过此进行多种变形以及等同的其他实施例。因此，本发明的技术保护范围应当由所附的权利要求书来确定。

Claims (14)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

腔室，可执行基板表面处理；

第一天线，在上述腔室的外部，隔着设置于上述腔室的窗口而设置；

第二天线，在上述腔室的内部，设置在上述第一天线设置区域的周边位置。

2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，

上述第一天线位于上述腔室上部的中央部，

上述第二天线位于上述腔室上部的、以上述第一天线的设置部位为中心的外侧周边。

3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，

上述第二天线设置于在上述腔室内部具备的电介质层的内部。

4.如权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，

上述电介质层由多个材质层叠而构成，并且，按介电常数从包围上述第二天线的部分向上述腔室的外侧方向逐渐增大的顺序层叠。

5.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，

上述电介质层从上述腔室的内侧按模压层、陶瓷层的顺序构成。

6.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，

在与上述第二天线连接的RF导入线和上述第二天线接地的接地线中的至少一个上，设置有电容器。

7.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

腔室主体；

导引架，与上述腔室主体的上部接合而构成腔室，在上部中央具有空腔结构的第一设置部，

第一天线，设置在上述导引架的第一设置部的内侧；

窗口，设置在上述导引架的第一设置部，分隔上述腔室的内侧和上述第一天线，使得上述第一天线位于上述腔室的外侧；以及

第二天线，在上述导引架的内侧设置在上述第一设置部的周边位置。

8.如权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于，

上述导引架在上述第一设置部的外侧周边具备具有凹槽结构的第二设置部，以便能够设置上述第二天线。

9.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，

在上述导引架上设有分隔上述第一设置部和上述第二设置部的分隔部件。

10.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，

在上述导引架的上部具备：插座部，在上述腔室的外侧可与上述第二天线连接；以及连接器部，与该插座部接合。

11.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，

在上述第二设置部设有电介质层；

在上述电介质层内设有上述第二天线。

12.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，

在上述第一设置部和上述第二设置部之间设有配置成环形结构且喷射工艺气体的喷头。

13.如权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，

上述喷头具有下侧方向的喷射口和沿上述导引架的中心方向即水平方向的喷射口。

14.如权利要求12所述的基板处理装置，其特征在于，

上述第一设置部的中心部构成工艺气体导入部，

还具备在上述导引架的上述第一设置部以及上述第二设置部的整个下部区域喷射工艺气体的喷头。

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