CN102592935B - 等离子体处理设备 - Google Patents

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Abstract

公开一种等离子体处理设备，包括：腔室，包括等离子体处理空间和开口的顶部；介电窗，遮盖所述腔室的顶部；窗框架，支撑所述介电窗；天线，位于所述介电窗上并且使得电感耦合等离子体(ICP)产生在所述等离子体处理空间中；电容耦合等离子体(CCP)框架，布置在所述天线下方并且使得电容耦合等离子体产生在所述等离子体处理空间中；以及基座，布置在所述等离子体处理空间中，作为待处理物体的基板安放在所述基座上。这样，可以获得ICP和CCP两者、有利于ICP的初始放电、防止因框架而发生的等离子体减少以及提高处理速度。

Description

等离子体处理设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年1月10提交的韩国专利申请No.10-2011-0002466的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明提供一种等离子体处理设备，更具体地，涉及一种能够产生电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)和电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)的等离子体处理设备。
背景技术
等离子体已被用于制造半导体和显示器件的各种工艺，例如沉积、蚀刻、剥落、清洁等工艺。目前，作为通常用于半导体和显示器件的制造领域的等离子体源包括电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)源和电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)源。
典型的CCP系统在平行的电极之间施加射频(RF)电能，并且通过分布在电极表面上的电荷形成电场，由此产生等离子体。因此，使用CCP源的设备一般包括放置晶片或基板的下电极和具有用于气体注入的喷淋头的上电极。
典型的ICP系统对线圈型天线施加射频(RF)电能并且通过流过天线的电流感生电场，由此产生等离子体。因此，使用ICP源的设备通常被构造为使得线圈型天线布置在等离子体产生空间之外并且具有介电窗(诸如石英)，从而在等离子体产生空间中感生电场。
与CCP源相比，ICP源的优点是在低压区有效地产生等离子体并获得高密度的等离子体。因此，ICP源的应用领域有扩大的趋势。
在显示器件制造领域，鉴于消费者的需求和生产效率，大尺寸屏幕必须包括大尺寸基板。为了处理大尺寸基板，需要大尺寸的介电窗，但是考虑到介电窗的机械硬度、对等离子体有影响的介电窗的厚度等，通常倾向于将多个介电窗布置在格状框架中。
然而，格状框架显示出在纵向框架和横向框架彼此相交的地方等离子体密度下降的现象。因此，存在等离子体的均匀性下降的问题。
发明内容
因此，构思本发明以解决上述问题，并且本发明的一个方面是提供一种用于大尺寸基板的等离子体处理设备，该等离子体处理设备可以均匀地产生等离子体。
在一个方面，一种等离子体处理设备，包括：腔室，包括等离子体处理空间和开口的顶部；介电窗，遮盖所述腔室的顶部；窗框架，支撑所述介电窗；天线，位于所述介电窗上并且使得电感耦合等离子体(ICP)产生在所述等离子体处理空间中；电容耦合等离子体(CCP)框架，布置在所述天线下方并且使得电容耦合等离子体产生在所述等离子体处理空间中；以及基座，布置在所述等离子体处理空间中，作为待处理物体的基板安放在所述基座上。
这样，根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备可以获得电感耦合等离子体(ICP)和电容耦合等离子体(CCP)两者、有利于ICP的初始放电、防止因框架而发生的等离子体减少以及提高处理速度。
因此，本发明的技术效果不限于上述效果，并且从下面的描述中本领域技术人员将清楚地理解以上未提及的其它技术效果。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备的示意性侧剖图；
图2是根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备的窗框架、CCP框架及天线的透视图；
图3是沿图2的A-A’线截开的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，该示例性实施例不限于以下公开的示例性实施例，而是可以实现为各种形式。仅为了使本发明的公开内容完整并且使本领域普通技术人员完全理解本发明的范围，才提供该示例性实施例。在所有附图中，为了更清楚地进行说明，可以夸大部件的形状等，并且相同的附图标记表示相同的部件。
下面将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备。图1是根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备的示意性侧剖图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备100包括：腔室110，所述腔室110具有开口的顶部并形成等离子体处理空间10；介电窗120，遮盖所述腔室110的开口的顶部；窗框架130，支撑所述介电窗120；天线150，位于介电窗120的顶部并且在等离子体处理空间10中产生电感耦合等离子体(ICP)；电容耦合等离子体(CCP)框架140，布置在窗框架130中并且产生CCP；以及基座160，布置在等离子体处理空间10内并且在其上放置待处理物体。
源单元(未示出)可以设置在腔室110的顶部。源单元向等离子体处理空间10供应处理气体。通风单元(未示出)可以设置在腔室110的底部。通风单元将腔室110中的气体向腔室110的外部排放。
位于腔室110的顶部的窗框架130可以沿着腔室110的内壁或腔室110的开口的顶部布置。CCP框架140可以布置在窗框架130的中心，并且窗框架130和CCP框架140可以分别或一起支撑多个介电窗120。稍后将详细描述窗框架130和CCP框架140。
布置在窗框架130和CCP框架140中的介电窗120是绝缘材料，通常可以包括石英板或者可以包括氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅(Si)等材料。介电窗120布置在窗框架130和CCP框架140中并且遮盖腔室110的开口的顶部。介电窗120与每个框架130、140的接触面设置有保持等离子体处理空间10密闭的密封件(未示出)。
位于腔室110内的基座160具有平坦的上表面，基板S可以稳定地安置在该上表面上，作为待处理物体。此外，如果多个晶片安置在基座160上，则基座160的顶部可以形成有可以安置各个晶片的多个安置槽。
此外，加热器(未示出)可以设置在基座160的内部或下面，以加热基板S。此外，基座电源161可以与基座160的一侧连接并且向基座160供应电能。在基座160和基座电源161之间可以设置匹配箱(未示出)，以优化基座电源161的电力传输。
在基座160的下面可以布置基座杆162，以使基座160上下移动和/或转动。基座杆162的一端可以穿过腔室110的下部并且可以与位于腔室110之外的驱动装置(未示出)连接。
下面，将描述根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备100的窗框架130和CCP框架140。图2是根据本发明的示例性实施例的等离子体处理设备的窗框架、CCP框架及天线的透视图，图3是沿图2的A-A’线截开的剖视图。
如图2所示，CCP框架140可以位于窗框架130的中心部分并且与窗框架130布置在同一平面上。CCP框架140可以形成为使得单个介电窗120可以布置在所述CCP框架140中，或者可以形成格状图案从而使得多个介电窗120可以布置在被格状图案划分的各个空间中。
此外，窗框架130可以位于CCP框架140的周边并支持另外的多个介电窗120。窗框架130可以被构造为包括形成框架的边缘的外部框架131和布置在外部框架31的内侧和CCP框架140的外侧之间的多个桥框架132。
因此，多个介电窗120可以分别布置在由窗框架130的外部框架131和桥框架132以及CCP框架140的外侧形成的多个空间中。
例如，如图2所示，CCP框架140设置有正方形形状的N2个格状空间142，并且窗框架130设置有被窗框架130的外部框架131和连接CCP框架140的各个边的多个桥框架132划分的多个格状空间143。
就是说，CCP框架140包括N2个格状空间142，窗框架130包括沿CCP框架140的周边的(N+2)2-N2个格状空间143，从而CCP框架140和窗框架130可以具有共计(N+2)2个正方形形状的格状空间142和143。
如图3所示，从桥框架132的端部突出的支撑端133可以形成在CCP框架140和桥框架132连接的部分，从而使得桥框架132可以支撑CCP框架140。在CCP框架140外侧，支撑槽144可以与支撑端133相对应地形成。此外，介电膜170设置在支撑端133和支撑槽144之间，从而使得CCP框架140和窗框架130可以彼此电绝缘。
介电膜170不仅用作介电材料，还用作使等离子体处理空间10保持密封的密封件。在此情形中，介电膜170可以包括弹性介电材料，例如橡胶材料。此外，如图3所示，可以额外设置单独的密封件171。
如图2所示，为了支撑介电窗120，CCP框架140和窗框架130可以包括在放置介电窗120的部分突起的支撑突起134。在支撑突起134上，可以设置由弹性材料制成并且被塑形为矩形环形状的衬垫(packing)，从而使各个框架130和140及介电窗120可以彼此紧密接触并保持等离子体处理空间10密闭。
参照图2，天线150可以设置在CCP框架140、窗框架130和介电窗120上。天线150的形状不限于图2所示的形状，并且可以根据CCP框架140和窗框架130的结构以及等离子体的密度和分布而改变。
同时，用于向天线150供应射频(RF)能量的第一电源151可以与天线150的一侧连接，用于向CCP框架140供应RF能量的第二电源141可以与CCP框架140的一侧连接。
从第一电源151向天线150供应的RF能量在腔室110的等离子体处理空间10中感生电场，从而可以产生电感耦合等离子体，并且从第二电源141向CCP框架140供应的RF能量使得电容耦合等离子体产生在CCP框架140下。
尽管未示出，匹配箱(未示出)可以分别设置在第一电源151和天线150之间，以及第二电源141和CCP框架140之间，由此优化每个电源141、151的电力传输。
此外，控制模块180可以设置在第一电源151和第二电源141之间。控制模块180控制分别从第一电源151和第二电源141提供的能量和/或频率。此外，控制模块180控制第一电源151产生的电感耦合等离子体和第二电源141产生的电容耦合等离子体的比率或控制等离子体的特性。
采用上述结构，根据本发明的示例性实施例的窗框架130包括CCP框架140而不是纵向框架与横向框架彼此相交以支撑介电窗120的传统框架结构，从而可以在CCP框架140下产生电容耦合等离子体。
因此，电容耦合等离子体不仅补偿在传统框架结构的纵向框架和横向框架彼此相交的部分下的电感耦合等离子体的减少，还有助于电感耦合等离子体的初始放电和弥补电容耦合等离子体相比具有相对低的处理速度的电感耦合等离子体的不足。
尽管本发明是参照其示例性实施例而具体示出和描述的，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的形式和细节进行各种改进。示例性实施例应该被认为仅仅是描述性的，而不是为了限制的目的。因此，本发明的范围不由本发明的详细描述限定，而是由所附的权利要求限定，并且在所述范围内的所有差异都将被理解为包括在本发明中。

Claims (9)

1.一种等离子体处理设备，包括：
腔室，包括等离子体处理空间和开口的顶部；
介电窗，遮盖所述腔室的顶部；
窗框架，支撑所述介电窗；
天线，位于所述介电窗上并且使得电感耦合等离子体(ICP)产生在所述等离子体处理空间中；
电容耦合等离子体(CCP)框架，布置在所述天线下方并且使得电容耦合等离子体产生在所述等离子体处理空间中；以及
基座，布置在所述等离子体处理空间中，作为待处理物体的基板安放在所述基座上，
其中，所述电容耦合等离子体框架形成为支撑多个介电窗中的在所述电容耦合等离子体框架内的N2个介电窗，并且所述窗框架支撑沿所述电容耦合等离子体框架的周边放置的另外(N+2)2-N2个介电窗，其中，N≥1，并且N为自然数。
2.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述电容耦合等离子体框架布置在被所述窗框架划分的区域中，并且所述电容耦合等离子体框架和所述窗框架支撑所述介电窗的侧面部分。
3.如权利要求2所述的等离子体处理设备，其中，所述窗框架包括形成边缘的外部框架和将所述外部框架和所述电容耦合等离子体框架连接的桥框架。
4.如权利要求3所述的等离子体处理设备，进一步包括在所述电容耦合等离子体框架和所述桥框架之间的介电膜。
5.如权利要求4所述的等离子体处理设备，其中，所述介电膜包括弹性介电材料并且所述介电膜保持所述等离子体处理空间密封。
6.如权利要求1所述的等离子体处理设备，进一步包括用于向所述天线供电的第一电源和用于向所述电容耦合等离子体框架供电的第二电源。
7.如权利要求6所述的等离子体处理设备，进一步包括设置在所述第一电源和所述第二电源之间并控制从每个电源供应的电力的控制模块。
8.如权利要求6所述的等离子体处理设备，进一步包括设置在所述第一电源和所述第二电源之间并控制从每个电源供应的频率的控制模块。
9.如权利要求6所述的等离子体处理设备，其中，所述介电窗和所述电容耦合等离子体框架彼此电绝缘。
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