CN102595760B - 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，包括基座，在所述基座上安放基板；盖子框架，位于所述基座上方，并且包括形成边缘的外部框架和形成在所述外部框架中从而使得多个矩形框架可以形成在由所述外部框架形成的空间中的支撑框架；以及多个介电窗，分别被布置在所述多个矩形框架中，所述多个介电窗包括第一区介电窗和第二区介电窗，并且所述第一区介电窗比第二区介电窗厚，以防止电子在所述第一区介电窗下面的密度大。这样，可以防止由支撑介电窗的框架所引起的电子致密带的形成。

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.10-2011-0002472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，涉及一种能够对基板的整个区域均匀地进行等离子体处理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ICP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。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。
ICP处理设备可以获得微图案，在压力下产生高密度等离子体并且容易处理大尺寸的基板。
因此，ICP处理设备可用于尺寸已迅速增大的显示基板的制造过程。
由于基板的尺寸增大，因此等离子体处理设备也必须增大。因此，由框架结构的盖子支撑介电窗。
然而，这样的框架在介电窗下引起电子致密带(electron dense zone)的形成，因此外壳的厚度变薄并且等离子体处理效率降低。
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等离子体处理设备，在所述设备中，介电窗的厚度在中心部分和周边部分不同，并且等离子体的密度在边缘部分增加而在中心部分降低。
在一个方面，一种等离子体处理设备，包括：腔室，包括基座，在所述基座上安放基板；盖子框架，位于所述基座上方，并且包括形成边缘的外部框架和形成在所述外部框架中从而使得多个矩形框架可以形成在由所述外部框架形成的空间中的支撑框架；以及多个介电窗，分别被布置在所述多个矩形框架中，所述多个介电窗包括第一区介电窗和第二区介电窗，并且所述第一区介电窗比第二区介电窗厚，以防止电子在所述第一区介电窗下面密度大。
所述支撑框架可以包括向外突起的支撑端，所述第一区介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的下端之间，并且所述第二区介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的上端之间。
所述第一区介电窗可以包括第一层介电窗和位于所述第一层介电窗上的第二层介电窗。
所述第一层介电窗可以包括导磁率高于所述第二层介电窗的材料。
所述第一层介电窗可以包括石英、工程塑料树脂和合成树脂中的至少一种。
所述支撑框架可以包括向外突起的支撑端，所述第二层介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的上端之间，并且所述第一层介电窗布置在所述第二层介电窗和所述支撑端的下端之间。
所述第一层介电窗可以形成为填充在所述第二层介电窗和所述支撑端的下端之间。
所述第一区介电窗可以布置在所述多个介电窗中的中心部分。
所述第二区介电窗可以布置在所述多个介电窗中的周边部分。
如上，根据本发明示例性实施例的等离子体处理设备布置额外的介电窗或使介电窗在由支撑介电窗的框架所导致的电子致密带区域中更厚，由此防止电子致密带产生。
此外，额外的窗或比布置在周边部分的介电窗厚的介电窗被布置在盖子框架的中心部分，因此等离子体密度在中心部分降低，并且等离子体分散到周边部分，由此提高基板的边缘部分的等离子体密度。
一般而言，中心部分的等离子体密度高于边缘部分的等离子体密度。因此，通过降低中心部分的等离子体密度并将等离子体分散到周边部分以增大基板的边缘部分的等离子体密度，可以实现对基板的整个区域进行均匀的等离子体处理。
如上，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可以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是根据本发明的第一示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架的透视图；
图3是根据本发明的第二示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架的透视图。
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。
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包括腔室100、位于腔室100中并且用于在上面放置基板S的基座110、以及位于腔室100上方的盖子200。
盖子200包括形成有多个矩形框架214和215的盖子框架210、分别布置在多个矩形框架214和215中的多个介电窗220以及布置在介电窗220上的天线230。天线230连接有向天线230供应13.56MHz高频的射频(RF)发生器120。
介电窗220是绝缘材料，可以包括石英、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、硅(Si)等材料。
盖子框架210可以包括铝合金。
盖子框架210包括外部框架211和形成在外部框架211内部的支撑框架212，从而使得多个矩形框架214和215可以形成在外部框架211所形成的内部空间中。
支撑框架212设置有向外突起的支撑端213。支撑端213支撑布置在矩形框架214和215中的介电窗220的侧部。
例如，由支撑框架212形成的多个矩形框架214和215可以被分为位于中心部分的第一区矩形框架214和位于第一区矩形框架214的周边的第二区矩形框架215。
介电窗220可以被分成布置在第一区矩形框架214中的第一区介电窗221和布置在第二区矩形框架215中的第二区介电窗222。
第二区介电窗222可以由支撑端213支撑并且布置在支撑框架212的上端和支撑端213的上端之间。就是说，第二区介电窗222的厚度可以等于或小于支撑框架212的上端和支撑端213的上端之间的距离。
此外，第一区介电窗221可以安装在支撑框架212的上端和支撑端213的下端之间。就是说，第一区介电窗221的厚度可以等于或小于支撑框架212的上端和支撑端213的下端之间的距离并且大于支撑框架212的上端和支撑端213的上端之间的距离。
因此，在其中电子被支撑第二区介电窗222的支撑端213束缚的电子致密带240形成在第二区介电窗222下方，但是由于第一区介电窗221一直形成到支撑端213的下端，因而不形成电子致密带240。
此外，由于第一区介电窗221比第二区介电窗222厚，因此在第一区介电窗221下方产生的等离子体的密度低于在第二区介电窗222下方产生的等离子体的密度。
因此，由于在第一区介电窗221下方等离子体和电磁能量之间的结合降低，等离子体被分散，但是由于在第二区介电窗222下方等离子体和电磁能量之间的结合增加，因此等离子体相对地被束缚。
第一区介电窗221可以设置有第一层介电窗221b和位于第一层介电窗221b上的第二层介电窗221a。
与第二区介电窗222类似，第二层介电窗221a可以布置在支撑框架212的上端和支撑端213的上端之间。此外，第一层介电窗221b可以布置在第二层介电窗221a下面，即，在支撑端213的上端和下端之间。具体地，第二层介电窗221a可以安置在支撑端213的上端上，并且第一层介电窗221b可以布置为填充在第二层介电窗221a和支撑端213的下端之间。
第一层介电窗221b可以由与第二层介电窗221a相同的材料制成，但是也可以由导磁率(permeability)高于第二层介电窗221a的材料制成，例如石英、工程塑料树脂和合成树脂。
由于第一层介电窗221b由导磁率高于第二层介电窗221a的材料制成，因此可以在比第二区介电窗222相对厚的第一区介电窗221下方补偿性地降低等离子体的超出所需的密度。
同时，在一般的电感耦合等离子体(ICP)处理设备中，天线产生的电场在中心部分相对强。因此，在中心部分产生的等离子体的密度高于在边缘部分产生的等离子体的密度，并因此难以保证等离子体处理的均匀性。
考虑到这点，如图1所示，比第二区介电窗222厚的第一区介电窗221布置在盖子框架210的中心，从而等离子体密度可以在第一区介电窗221下方降低而在第一区介电窗221周围的第二区介电窗222下方增加，由此提高等离子体处理的均匀性。
图1显示在多个矩形框架214和215中位于中心部分的矩形框架被选定为布置有第一区介电窗221的第一区矩形框架214，位于周边部分的矩形框架被选定为第二区矩形框架215。或者，可以根据天线230的布置、等离子体的密度、基板S的等离子体处理状态等多样地选定布置有第一区介电窗221的第一区矩形框架214。
下面将描述根据第一示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架210。图2是根据本发明的第一示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架的透视图。
如图2所示，根据本发明的该示例性实施例的盖子框架210包括形成边缘的外部框架211。此外，盖子框架210可以包括支撑框架212，所述支撑框架212在外部框架211的中心形成矩形形状的第一区域矩形框架214和彼此具有相同的长方形形状并且位于第一区域矩形框架214的边缘上和邻近第一区域矩形框架214处的四个第二区矩形框架215。
第一区域矩形框架214和第二区矩形框架215可以被再次划分为多个矩形框架。
放置在从支撑框架212的上端到支撑端213的下端处的第一区介电窗221布置在第一区域矩形框架214中。放置在从支撑框架212的上端到支撑端213的上端处并且比第一区介电窗221薄的第二区介电窗222布置在第二区域矩形框架215中。
必要时，第二区介电窗222可以布置在第一区域矩形框架214中，而第一区介电窗221可以布置在第二区域矩形框架215中。
下面将描述根据第二示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架310。为了描述方便，相同的附图标记将表示与第一示例性实施例相似的部件，并且避免重复描述。
图3是根据本发明的第二示例性实施例的等离子体处理设备的盖子框架的透视图。
如图3所示，根据本发明的该示例性实施例的盖子框架310可以包括正方形外部框架311和支撑框架312，在支撑框架312处多个矩形框架316布置为格状图案。
多个矩形框架316可以具有彼此相同的形状。N个矩形框架316可以形成在盖子框架310的纵向侧和横向侧中的每侧上(其中N是自然数)，从而可以在盖子框架310中形成总计N2个矩形框架316。这里，可以根据基板S的尺寸或等离子体处理设备的尺寸而变化地选择N。
介电窗220可以布置在每个矩形框架316中，并且第一区介电窗221可以布置在位于盖子框架310的中心部分的(N-2)2或(N-4)2个第一区矩形框架314中。就是说，在盖子框架310中，除了最外面的一或两行矩形框架311之外的所有框架都可以被选定为第一区矩形框架314。
如果盖子框架310进一步变大并因此在盖子310的一侧形成9个或更多个矩形框架316，那么在盖子框架310中除了最外面的三行矩形框架之外的所有框架都可以被选定为第一区矩形框架314。
例如，如果总计N2个矩形框架316形成在盖子框架310中，则位于盖子框架310的中心部分的(N-A)2个矩形框架314可以被选定为布置有第一区介电窗221的第一区矩形框架314。这里，N和A是自然数，并且A是大于1且小于N的偶数。
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的操作。
为了产生等离子体，本示例性实施例中的等离子体处理设备向天线230施加RF能量，从而可以在腔室100中感生电场和磁场。然后，处理气体被供应到腔室100中，并被电场和磁场激发，由此产生等离子体。
由天线230产生的电场的中心部分相对强。因此，中心部分产生的等离子体的密度比周边部分产生的等离子体的密度高。
然而，位于盖子框架210的中心部分的第一区介电窗221比第二介电窗222厚，并且在位于盖子框架210的周边的第二介电窗222的下面存在电子致密带，由此相对地降低第一区介电窗221下方的等离子体密度。
结果是，提高了在第一区介电窗221和第二介电窗222下方的等离子体密度的均匀性，也提高了对基板进行的等离子体处理的均匀性。
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 (7)

1.一种等离子体处理设备，包括：
腔室，包括基座，在所述基座上安放基板；
盖子框架，位于所述基座上方，并且包括形成边缘的外部框架和形成在所述外部框架中从而使得多个矩形框架可以形成在由所述外部框架形成的空间中的支撑框架；以及
多个介电窗，分别被布置在所述多个矩形框架中，
所述多个介电窗包括第一区介电窗和第二区介电窗，并且所述第一区介电窗比第二区介电窗厚，以防止电子在所述第一区介电窗下面密度大，
其中，所述第一区介电窗包括第一层介电窗和位于所述第一层介电窗上的第二层介电窗，
其中，所述第一层介电窗包括导磁率高于所述第二层介电窗的材料。
2.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述支撑框架包括向外突起的支撑端，所述第一区介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的下端之间，并且所述第二区介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的上端之间。
3.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述第一层介电窗包括石英、工程塑料树脂和合成树脂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述支撑框架包括向外突起的支撑端，所述第二层介电窗布置在所述支撑框架的上端和所述支撑端的上端之间，并且所述第一层介电窗布置在所述第二层介电窗和所述支撑端的下端之间。
5.如权利要求4所述的等离子体处理设备，所述第一层介电窗形成为填充在所述第二层介电窗和所述支撑端的下端之间。
6.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述第一区介电窗布置在所述多个介电窗中的中心部分。
7.如权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述第二区介电窗布置在所述多个介电窗中的周边部分。
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