CN107564792A - 一种用于等离子体处理设备的rf讯号传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于等离子体处理设备的RF讯号传递装置，包含被包覆在一盘体中的一金属层及用于传递RF讯号的一金属棒。其中，该金属棒具有一上端及一下端，该金属棒的上端电性耦接至该电极层，且该金属棒的上端与该金属层之间具有一磁性金属接触。该金属棒的材质选自钨或铬。

Description

一种用于等离子体处理设备的RF讯号传递装置

技术领域：

本发明是关于一种适用于晶圆处理设备之RF装置，尤其是关于等离子体处理设备的RF讯号传递装置。

背景技术：

用于晶圆处理的等离子体处理设备包含有射频(RF)控制电路。RF控制电路经配置而提供RF讯号并传送给等离子体处理设备中的电极，藉以在一处理腔室中的一处理区域产生电场。反应气体经由电场的施加而离子化并与待处理之晶圆发生反应，像是蚀刻或沉积。一般而言，RF控制电路包含RF讯号产生器及阻抗匹配电路，其中阻抗匹配电路具有电阻组件、电容组件、电感组件或这些的组合。阻抗匹配电路经适当配置以使RF讯号源的阻抗与负载的阻抗匹配。阻抗匹配电路接收RF讯号产生器的RF讯号并通过电路调变而成为供应至等离子体处理设备的RF讯号。

RF控制电路与等离子体处理设备的电极耦接，例如经由缆线或是导电连接结构而形成的RF讯号传递路径，使RF讯号可顺利传递至电极。在已知的配置中，RF控制电路(包含RF讯号传递路径)倾向避免使用过多磁性材质。此原因是在于，磁性材质会造成能量损耗，像是涡电流(eddy current)损耗及磁滞(hysteresis)损耗，这些现象会影响供应至等离子体处理设备或腔室的RF讯号，导致等离子体发散(scattering)。

在现有的技术包含抑制这些损耗的作法，如美国专利公告号US6280563B1揭示一种真空腔室中的等离子体装置，其包含供电的非磁性金属部件设置于等离子体及激发源之间。其中，所述非磁性部件具有多个开口设计，用于瓦解涡电流。此外，美国专利公开号US2007044915A1是关于一种真空等离子体处理器，并揭示一种利用非磁性金属背板和法拉第屏蔽部件(Faraday shield)的配置以降低涡电流的技术。

在RF控制电路的回路中，抑制这些损耗以稳定等离子体处理环境是重要的。然而，欲在复杂的电路回路中完全排除磁性金属的使用亦有其难度。因此，有必要发展可使用磁性金属的结构但不会影响能量损耗或产生干扰的RF讯号传递装置。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于等离子体处理设备的RF讯号传递装置，包含一金属层及一金属棒。金属层被包覆在一盘体中，而金属棒用于传递RF讯号，且金属棒的上端与金属层之间具有一磁性金属接触。

本发明的另一目的在于提供一种等离子体处理设备，包含一壳体及一加热座。加热座包含一盘体及一柱体，其中盘体包覆有用于传递RF讯号的一金属层及一加热单元，而柱体自壳体的底部延伸以支撑盘体于壳体中。柱体还包覆有一第一金属棒，第一金属棒具有一上端及一下端，该第一金属棒的上端电性耦接至该金属层，且该第一金属棒的上端与该金属层之间具有一磁性金属接触。

进一步地，所述金属层的材质为钨，所述金属棒的材质为钨或铬。

进一步地，所述磁性金属接触的材质为镍。

进一步地，加热座的柱体还包覆一第二金属棒，第二金属棒与盘体的加热单元电性耦接。

进一步地，所述盘体还包含至少一加热单元。

在以下本发明的说明书以及藉由本发明原理所例示的图式当中，将更详细呈现本发明的这些与其他特色和优点。

附图说明：

参照下列图式与说明，可更进一步理解本发明。非限制性与非穷举性实例系参照下列图式而描述。在图式中的构件并非必须为实际尺寸；重点在于说明结构及原理。

图1为方块示意图，显示本发明等离子体处理设备的一实施例(RF控制电路耦接至上电极)；

图2为方块示意图，显示本发明等离子体处理设备的另一实施例(RF控制电路耦接至下电极)；

图3为为剖面图，显示本发明等离子体处理设备的加热器的内部结构；符号说明：

100壳体 200支撑座

102侧壁 220盘体

104顶部 222顶面

106底部 224底面

120射频(RF)讯号产生器 226金属层

122匹配器 240柱体

140上电极 242上端

160支撑座 244下端

246通道

248a、248b、248c金属棒

260磁性金属接触

具体实施方式：

以下将参考各图，更完整说明本发明，并且藉由例示显示特定范例具体实施例。不过，本主张主题可具体实施于许多不同形式，因此所涵盖或申请主张主题的建构并不受限于本说明书所揭示的任何范例具体实施例；范例具体实施例仅为例示。同样，本发明在于提供合理宽阔的范畴给所申请或涵盖之主张主题。除此之外，例如主张主题可具体实施为方法、装置或系统。因此，具体实施例可采用例如硬件、软件、韧体或这些的任意组合(已知并非软件)之形式。

本说明书内使用的词汇「在一实施例」并不必要参照相同具体实施例，且本说明书内使用的「在其他施例」并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。

本发明提供了一种等离子体处理设备，参考图1-2，分别显示了等离子体处理设备的两个实施例示意图，在这两种型态中，所述等离子体处理设备包含一壳体100，该壳体100形成一腔室以容置用于各种处理的装置及部件。该壳体100具有一侧壁102、一顶部104及一底部106。一般而言，侧壁102可与一排气系统连接(未显示)，所述排气系统系配置以控制腔室的压力；顶部104可与一气体供应系统连接(未显示)，该气体供应系统系配置以提供反应气体至腔室中；底部106可与一驱动马达(未显示)及支撑部件(未显示)连接，所述驱动马达及支撑部件系配置以支撑送入腔室的晶圆。壳体100的全部或至少一部分为导体。

本发明等离子体处理设备包含一等离子体控制装置。如图1或2所示，所述等离子体控制装置包含一射频(RF)讯号产生器120及一匹配器122。该RF讯号产生器120的一输出端电性耦接至该匹配器122的一输入端。匹配器122的一输出端电性耦接至壳体100中的一电极。如图1所示，壳体100中提供有一上电极140靠近顶部104，匹配器122电性耦接至上电极140。例如，匹配器122可经由导线穿越壳体100并耦接至上电极140。如图2所示，壳体100中还提供有一支撑座160靠近底部106，该支撑座160包含一下电极(未显示在该图)，匹配器122电性耦接至所述下电极。

RF讯号产生器120系经配置而产生一或多个RF讯号(RF电压)。在一实施例中，RF讯号产生器120可包含一或多个RF讯号产生单元，其中多个RF讯号产生单元的每一者的工作频率不同于另一者。在已知的技术中，RF讯号产生器120可以为至少一低频RF讯号产生单元及至少一高频RF讯号产生单元所实施。

匹配器122系经配置以达到RF讯号产生器120及负载端(壳体中的各种阻抗)的阻抗匹配。匹配器122包含一阻抗匹配电路。在已知的技术中，可经由一控制手段控制阻抗匹配电路的可变电抗(reactance)来达成所述阻抗匹配目的。阻抗匹配电路接收RF讯号产生器122的一或多个RF讯号并整合成适用于等离子体处理的一RF讯号提供至壳体100中的上电极或下电极。

在一实施例中，所述等离子体控制装置还电性耦接至壳体100。在如图1所示的配置中，当匹配器122与上电极140耦接，支撑座160的下电极是经由提供在底部106附近的连接器(未显示)与壳体100电性耦接。在如图2所示的配置中，当匹配器122与支撑座160的下电极耦接，上电极140是经由提供在顶部104附近的连接器(未显示)与壳体100电性耦接。

承上述，供应的RF讯号可在腔室的上下电极之间的一处理区形成特定的电场(如图1-2中上下电极间所绘示的虚线箭头)，该区域中的反应气体可藉此被离子化而应用于各种处理，像是蚀刻或沉积。贯穿上/下电极的RF讯号可经由沿着壳体100的一返回路径(如图1-2中由壳体内延伸至壳体外的虚线箭头)而返回匹配器122。如图1所示，当RF电压施加在上电极140，则下电极可配置为接地或给予一参考电压。相反地，当RF电压施加在下电极，则上电极可配置为接地或给予一参考电压。因此，图1和图2所显示的电场方向相反。

所述支撑座160主要用于撑托一工作部件(未显示)，如晶圆。如前述，本发明支撑座160包含一电极，其可依操作而运作等离子体处理或是提供静电吸附力(electrostaticchuck force)。在一实施例中，支撑座160可为包含一或多个加热单元的加热座，能够对工作部件进行热处理。

图3为图1或图2中的支撑座的一实施例200。该支撑座200包含一盘体220及一柱体240。盘体220大致上为圆形且具有一顶面222及一底面224。盘体220具有一厚度延伸于顶面222及底面224之间。顶面222面向等离子体处理区域并用于承载待处理的工作部件。底面224反于顶面222并面向壳体底部106。柱体240具有一上端242及一下端244。柱体240具有一长度延伸于上端242及下端244之间。柱体的上端242结合至盘体的底面224。盘体220与柱体240可为一体成型，例如可共同由陶瓷制作，或是以已知结构手段连接。

本发明盘体220包覆有一金属层226，其位置靠近顶面222且大致上与顶面222平行延伸。依操作，金属层226可当成电极或是静电吸附器。在一较佳实施例中，该金属层226之材质为钨。作为电极的金属层226用于传递RF讯号。当作为如图1的下电极160，金属层226具有接地电位或一参考电位。当作为如图2的下电极160，金属层226具有一RF供应电位。

图3所示盘体220还包覆有至少一加热单元228，其系配置以接收控制讯号而运作。加热单元228位于金属层226下方且大致上沿着顶面222延伸方向分布，使得金属层226位于顶面222及加热单元228之间。在已知的技术中，加热单元228是以电阻发热部件实施，例如将螺旋弹簧状之部件在相当的面积内延伸，使盘体220顶面222产生均匀的热分布。盘体220可包含多个加热单元，且分别受到独立的控制。例如，靠近盘体中央可配置一中央加热单元，而靠近盘体周边可配置一周边加热单元。在其他实施例中，本发明盘体可不包含加热单元。

柱体240自图1或图2中壳体100的底部106延伸以支撑盘体220于壳体中。如图3所示，柱体240为一空心柱体，其具有一通道246延伸于柱体的上端242及下端244之间。在其他实施例中，柱体可为非空心结构。如图3所示，柱体240包覆有多个金属棒(248a、248b、248c)，这些金属棒在柱体内240部延伸。所述金属棒具有一上端及一下端，金属棒具有一长度延伸于其上端及下端之间。金属棒的上端自柱体的上端242延伸至盘体220中，而金属棒的下端自柱体的下端244往图1或图2中壳体底部106的方向延伸。其中，第一金属棒248a的上端延伸至盘体220中并与金属层226电性耦接。第二金属棒248b的上端和第三金属棒248c的上端延伸至盘体220中并与加热单元228电性耦接。在一实施例中，所述第一金属棒248a的材质可选用钨或铬，第二金属棒248b及第三金属棒248c材质为镍。

第一金属棒248a的上端可直接触碰金属层226的一底面。在其他实施例中，盘体220内可提供一连接器(未显示)将第一金属棒248a的上端电性耦接至金属层226的一底面。在一较佳实施例中，第一金属棒248a的上端与金属层226之间具有一磁性金属接触，此为经由焊接手段所形成的焊接接触。如图3所示，磁性金属接触260是介于第一金属棒248a及金属层226之间并将两者连接。此磁性金属接触260是由一硬焊(brazing)手段达成，其中所使用的熔填金属(filler metal)为镍，使得形成之磁性金属接触(即硬焊接面，brazingsurface)为镍所形成之接触。

第二金属棒248b的上端及第三金属棒248c的上端可经由已知的手段直接连接至加热单元228。在一实施例中，第二金属棒248b电性连接至前述中央加热单元，而第三金属棒248c电性连接至前述周边加热单元。在其他实施例中，可包含更多或更少数量的金属棒及加热单元，不以图标实施例为限。

第一金属棒248a系电性耦接至前述等离子体控制装置。在图1的配置中，第一金属棒248a的下端电性耦接至壳体100的底部106。在一实施例中，第一金属棒248a的下端是经由一导电阻件(未显示)电性耦接至壳体100，使得穿越上下电极的RF讯号进入如图1和图2所示的返回路径。在如图2的配置中，第一金属棒248a的下端电性耦接至匹配器122的一输出端。在一实施例中，可提供一导电组件(未显示)于第一金属棒248a及匹配器122之间，使得第一金属棒248a接收并传递用于等离子体处例的RF讯号。在其他实施例中，图1或图2显示的第一金属棒248a还可同时电性耦接至其他讯号源，如直流讯号源，用于其他操作目的。

所述金属棒的长度可适当地选择，而决定金属棒的下端是否穿越壳体的底部。关于图1及图2的配置中，在其他实施例中，支撑座200的柱体240可连接至一马达驱动装置，使得支撑座200可在腔室里垂直移动或转动，但维持这些金属棒的电性耦接。在一实施例中，可提供一保护套包覆于金属棒的上端及下端之间的区段，避免邻近的金属棒互相干扰。所述保护套可选用电绝缘材质。

虽然为了清楚了解已经用某些细节来描述前述本发明，吾人将了解在申请专利范围内可实施特定变更与修改。因此，以上实施例仅用于说明，并不设限，并且本发明并不受限于此处说明的细节，但是可在附加之申请专利范围的领域及等同者下进行修改。

Claims (8)

1.一种用于等离子体处理设备的RF讯号传递装置，其特征在于，包含：

一金属层，被包覆在一盘体中；

一金属棒，用于传递RF讯号，该金属棒具有一上端及一下端，该金属棒的上端电性耦接至该金属层，且该金属棒的上端与该金属层之间具有一磁性金属接触。

2.如权利要求1所述的RF讯号传递装置，其特征在于，该金属层的材质为钨，该金属棒的材质为钨或铬。

3.如权利要求1所述的RF讯号传递装置，其特征在于，该磁性金属接触的材质为镍。

4.如权利要求1所述的RF讯号传递装置，其特征在于，该盘体还包含至少一加热单元。

5.一种等离子体处理设备，其特征在于，包含：一壳体，具有一底部；及一加热座，包含：一盘体，包覆用于传递RF讯号的一金属层及一加热单元；及一柱体，自该壳体的底部延伸以支撑该盘体于该壳体中，该柱体包覆一第一金属棒，该第一金属棒具有一上端及一下端，该第一金属棒的上端电性耦接至该金属层，且该第一金属棒的上端与该金属层之间具有一磁性金属接触。

6.如权利要求5所述的等离子体处理设备，其特征在于，该金属层的材质为钨，该第一金属棒的材质为钨或铬。

7.如权利要求5所述的等离子体处理设备，其特征在于，该磁性金属接触的材质为镍。

8.如权利要求5所述的等离子体处理设备，其特征在于，该加热座的柱体还包覆一第二金属棒，该第二金属棒与该盘体的加热单元电性耦接。