CN107946162A - 衬底处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的衬底处理设备包括：腔室，具有衬底处理空间；及线圈部分，具有多个电感线圈，其的每一者具有缠绕成包围腔室的外圆周的形状且排列在腔室的延伸方向上，多个电感线圈包括：边缘型电感线圈，在腔室中形成在与衬底的边缘区域对应的区域处的密度高于在与衬底的中心区域对应区域处的密度的等离子体；及中心型电感线圈，在腔室中形成在与衬底的中心区域对应的区域处的密度高于在与衬底的边缘区域对应区域处的密度的等离子体。本发明的实施例带来等离子体的空间均匀度提高而衬底处理均匀度提高的效果。且通过在上下方向上堆叠及安装多个电感线圈带来与衬底处理面对应形成的等离子体容量增大而随处理区域而变化的等离子体密度增大的效果。

Description

衬底处理设备
技术领域
本发明涉及一种衬底处理设备，且更具体来说涉及一种能够提高等离子体均匀度的衬底处理设备。
背景技术
使用等离子体的衬底处理设备是在真空状态下利用物理反应或化学反应(如等离子体现象)对衬底执行衬底处理(例如衬底清洗、蚀刻、或沉积)的设备。一般来说，在衬底处理设备进行的衬底处理过程中，将反应气体注入至腔室中以执行衬底处理，通过施加电源，所注入反应气体在腔室中形成等离子体，且利用在腔室中形成的等离子体状态的材料(例如自由基)根据衬底处理的目的在衬底的表面上执行衬底处理(例如蚀刻或沉积)。
在使用等离子体的衬底处理设备中，感应耦合等离子体(Inductively CoupledPlasma，ICP)处理设备是一种产生圆形(涡旋)电场来使电子加速以对工艺气体进行电离并通过用于维持等离子体放电的感应磁场来产生感应耦合等离子体的设备。
更具体来说，感应耦合等离子体处理设备包括：柱体型的壳体，具有内部空间；安装在所述壳体中的腔室，所述腔室中具有衬底支撑件且将工艺气体喷射在所述腔室中，在所述衬底支撑件上置放有作为处理对象的衬底；以及电感线圈，放置在所述壳体与所述腔室之间并沿所述腔室的外圆周进行安装。通过这种衬底处理设备，当对电感线圈及衬底支撑部分施加射频(radio frequency，RF)电源时，所供应的工艺气体因所施加的电源而变成等离子体。且利用在腔室中形成的等离子体状态的材料(例如自由基)，根据衬底处理的目的在衬底的表面上执行衬底处理，例如清洗、蚀刻或沉积。
另一方面，由电感线圈产生的等离子体存在在衬底处理面的延伸方向上的均匀度不好的问题。即，由电感线圈产生的等离子体因电源施加的位置及接地的位置，而在与腔室中的衬底的中心区域对应的区域处和在与腔室中的衬底的边缘区域对应的区域处具有大的等离子体密度差异。换句话说，当在与衬底的宽度方向对应的方向上示出等离子体密度的空间分布时，等离子体被形成为在衬底的中心区域处与在衬底的边缘区域处具有大的等离子体密度差异。这会导致在衬底处理面的清洗、蚀刻、或沉积过程中处理均匀度下降。
此外，为了提高等离子体容量，在现有技术中会增大施加到电感线圈的电源电力。然而，这种方法会过度加热电感线圈从而造成因损耗而引起的损坏，由此会造成电感线圈的性能降低或等离子体的产生效率降低的问题。
＜现有技术文献＞
(专利文献0001)KR 10-0550931 B1
发明内容
[发明欲解决的课题]
本发明提供一种具有提高的等离子体均匀度的衬底处理设备。
本发明提供一种容易增大衬底区域处的等离子体密度的衬底处理设备。
[解决课题的手段]
根据本发明的衬底处理设备包括：腔室，具有衬底处理空间；以及线圈部分，具有多个电感线圈，所述多个电感线圈中的每一者具有被缠绕成包围所述腔室的外圆周的形状且排列在所述腔室的延伸方向上，其中所述多个电感线圈包括：边缘型电感线圈，在所述腔室中形成等离子体，所述等离子体在与所述衬底的边缘区域对应的区域处的密度相对高于在与所述衬底的中心区域对应的区域处的密度；以及中心型电感线圈，在所述腔室中形成等离子体，所述等离子体在与所述衬底的所述中心区域对应的所述区域处的密度相对高于在与所述衬底的所述边缘区域对应的所述区域处的密度。
所述衬底处理设备进一步包括：第一电源供应端子，连接到所述边缘型电感线圈的长度的中心；以及第二电源供应端子，连接到所述中心型电感线圈的两端中的一端，其中所述边缘型电感线圈的两端中的一端与另一端中的每一者均接地，且所述中心型电感线圈的长度的中心接地。
所述边缘型电感线圈及所述中心型电感线圈中的每一者是交流电源的波长的(1/4)λ倍，且所述边缘型电感线圈的所述长度比所述中心型电感线圈的所述长度长。
所述线圈部分是中心加强型，其中所述中心型电感线圈被配置成比所述边缘型电感线圈相对更靠近所述衬底；或者所述线圈部分是边缘加强型，其中所述边缘型电感线圈被配置成比所述中心型电感线圈相对更靠近所述衬底。
所述线圈部分是中心强化型，其中所述中心型电感线圈设置有多个，且所述多个中心型电感线圈被连续排列成比所述边缘型电感线圈更靠近所述衬底；或者所述线圈部分是边缘强化型，其中所述边缘型电感线圈设置有多个，且所述多个边缘型电感线圈被连续排列成比所述中心型电感线圈更靠近所述衬底。
所述第一电源供应端子形成及安装成在与如下参考线交叉成直角的方向上延伸：所述参考线对应于所述边缘型电感线圈的延伸方向，且所述第二电源供应端子被形成及安装成在与如下参考线交叉成直角的方向上延伸：所述参考线对应于所述中心型电感线圈的延伸方向。
所述衬底处理设备进一步包括：壳体，形成为包围所述腔室的所述外圆周且接地，所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者被安装成穿过所述壳体；以及电源供应构件，与所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者的一端连接且安装在所述壳体外。
所述衬底处理设备进一步包括绝缘构件，所述绝缘构件安装在所述壳体的被所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者穿过的部分处，且对穿过所述壳体的所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者的周围进行封闭。
所述衬底处理设备进一步包括：多个第一接地端子，所述多个第一接地端子的一端分别连接到所述边缘型电感线圈的所述一端及所述另一端，且所述多个第一接地端子的另一端连接到所述壳体；以及第二接地端子，所述第二接地端子的一端连接到所述中心型电感线圈的所述长度的所述中心，且所述第二接地端子的另一端连接到所述壳体，其中所述多个第一接地端子安装成延伸至与所述边缘型电感线圈的所述延伸方向交叉成直角，且所述第二接地端子安装成延伸至与所述中心型电感线圈的所述延伸方向交叉成直角。
闸门孔设置在所述腔室的一侧处，所述衬底经由所述闸门孔移动，且所述衬底处理设备进一步包括区块构件，所述区块构件放置成在衬底处理过程中在腔室中面对所述闸门孔且为可上下移动的。
[发明的效果]
借助于根据本发明实施例的线圈部分，会带来等离子体的空间均匀度提高从而衬底处理均匀度提高的效果。且通过在上下方向上堆叠及安装多个电感线圈，会带来与衬底处理面对应地形成的等离子体容量增大从而随衬底的处理区域变化的等离子体密度增大的效果。由此，可容易地增大等离子体密度而无需如现有技术那样增大施加到电感线圈的射频电力。因此，不会造成例如因射频电力增大而引起等离子体的形成不稳定及电感线圈过度加热等问题，且等离子体密度可得到提高。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的衬底处理设备的剖视图。
图2是示出等离子体的密度的曲线图。
图3是概念性地示出根据本发明第一实施例的线圈部分的剖视图。
图4是概念性地示出根据本发明第二实施例的线圈部分的剖视图。
图5是概念性地示出根据第一实施例的经修改实施例的线圈部分的剖视图。
图6是概念性地示出根据第二实施例的经修改实施例的线圈部分的剖视图。
图7是用于描述根据本发明实施例的线圈部分与电源供应部分的连接及安装状态的附图。
图8是用于描述根据本发明实施例的线圈部分与接地端子的连接及安装状态的附图。
图9是用于描述因下部腔室中的闸门孔而造成等离子体的空间不均匀性的附图。
图10是示出在使用根据第一实验例至第四实验例的线圈部分进行衬底蚀刻时蚀刻厚度的曲线图。
图11A～图11D是示出均匀度及蚀刻率的图。
图12是示出借助于根据本发明实施例及经修改实施例的多类型式线圈部分，衬底上的各个区域或位置的蚀刻厚度的曲线图。
具体实施方式
以下，将参考附图来详细阐述本发明的实施例。然而，本发明可实施为诸多不同形式，而不应被视为仅限于本文所述的实施例。更确切来说，提供这些实施例是为了使本公开内容透彻及完整，并将向所属领域中的技术人员充分传达本发明的概念，且本发明将仅由所附权利要求书来界定。在说明书通篇中，相同参考编号标示相同元件，且为使本发明的实施例清晰起见，会夸大一些部分的大小。
本发明涉及一种使用等离子体来处理衬底的衬底处理设备，且更具体来说涉及一种提高等离子体的空间均匀度并容易增大等离子体的密度或容量的衬底处理设备。且根据实施例的衬底处理设备更详细来说是一种产生感应耦合等离子体(ICP)的设备，所述设备产生圆形(涡旋)电场以使电子加速来对工艺气体进行电离，并通过用于维持等离子体放电的感应磁场来产生感应耦合等离子体。所述衬底处理设备是一种利用等离子体状态的材料(例如所形成的自由基)根据衬底处理的目的在衬底的表面上执行衬底处理(例如清洗、蚀刻或沉积)的设备。
以下，将参考图1至图9来阐述根据本发明实施例的衬底处理设备。
图1是示出根据本发明实施例的衬底处理设备的剖视图。图2是示出等离子体的密度的曲线图。图3是概念性地示出根据本发明第一实施例的的线圈部分的剖视图。图4是概念性地示出根据本发明第二实施例的线圈部分的剖视图。图5是概念性地示出根据第一实施例的经修改实施例的线圈部分的剖视图。图6是概念性地示出根据第二实施例的经修改实施例的线圈部分的剖视图。图7是用于描述根据本发明实施例的线圈部分与电源供应部分的连接及安装状态的附图。图8是用于描述根据本发明实施例的线圈部分与接地端子的连接及安装状态的附图。
图9是用于描述因下部腔室中的闸门孔而造成等离子体的空间不均匀性的附图。
参考图1，根据本发明实施例的衬底处理设备包括：腔室100，具有衬底处理空间；壳体200，安装在腔室100的外圆周上；线圈部分300，具有多个电感线圈300a、300b，所述多个电感线圈300a、300b中的每一者放置在腔室100与壳体200之间并分别排列成多个层；以及第一电源供应部分400，对电感线圈300a、300b施加电源。此外，所述衬底处理设备还包括：工艺气体喷射部分600，安装在腔室100中并向腔室100中供应用于衬底处理过程的工艺气体；衬底支撑部分700，放置成在腔室100中面对工艺气体喷射部分600，在衬底支撑部分700上的衬底S被安全地安放及支撑在面对工艺气体喷射部分600的表面上；第二电源供应部分900，对衬底支撑部分700施加电源；闸门孔111，设置在腔室100的一部分上以在打开或关闭时供衬底S进入及离开；以及挡板(shutter)800，放置在腔室100中的衬底支撑部分700与闸门孔111之间以能够上下移动。
腔室100呈具有内部空间的柱形形状，可在所述内部空间中产生等离子体，且可在腔室100中对衬底S执行例如蚀刻工艺或薄膜沉积工艺的处理工艺。根据实施例的腔室100包括上部腔室110及放置在上部腔室110下面的下部腔室120，在上部腔室110中安装有工艺气体喷射部分600，在下部腔室120中安装有衬底支撑部分700。此外，在上部腔室110与壳体200之间安装有线圈部分300。
上部腔室110呈具有内部空间的柱形形状，上部腔室110的水平横截面的形状可为圆形形状。当然，上部腔室110的形状并非仅限于此，而是可为具有内部空间的各种柱形，例如矩形、多边形、圆顶形或柱体形。这种上部腔室110可由例如蓝宝石、石英、陶瓷等材料制成。
下部腔室120安装在上部腔室110下面，使得下部腔室120的内部空间与上部腔室110的内部空间连通。这种下部腔室120可由包括金属、陶瓷、玻璃、聚合物及复合物在内的各种材料制成，下部腔室120的形状并非仅限于上述形状中的任一种，而是可被构造成具有内部空间的各种柱形形状，例如矩形、圆顶形及柱体。
工艺气体喷射部分600安装成放置在上部腔室110的上侧处，以供应用于处理衬底的工艺气体，例如清洗气体、蚀刻气体或沉积气体。根据实施例的工艺气体喷射部分600可呈多个喷射孔于其中形成为排列在上部腔室110的宽度方向上并被间隔开的形状，或者例如可为喷头(shower head)，由此使工艺气体经由所述多个喷射孔喷射到衬底S。此外，可与工艺气体一起供应惰性气体及反应性气体(例如氢气(H2)、氮气(N2)、氩气(Ar)及氧气(O2))以用于蚀刻、清洗或薄膜沉积。
衬底支撑部分700包括支撑件710及驱动部分720，支撑件710安装在下部腔室120中并将衬底S安全地安放在面对工艺气体喷射部分600的表面上，驱动部分720使支撑件710以上下移动及旋转中的至少一种方式移动。用于施加射频电源的第二电源供应部分900连接到支撑件710。且驱动部分720可安装成其一端连接到支撑件710且其另一端放置到下部腔室120的外部下侧。
根据实施例的衬底处理设备呈上部腔室110的下侧与下部腔室120的上侧彼此连通的形状，而不在上部腔室110与下部腔室120之间配置任何其他结构。然而，并非仅限于此，而是可在工艺气体喷射部分600与衬底支撑部分700之间(即在上部腔室110与下部腔室120之间)进一步安装间隔板(图中未示出)。间隔板可呈具有开口形状的多个孔于其中被形成为彼此间隔开的形状，且可呈与所述工艺气体喷射部分600的形状类似的形状。此外，上部腔室110中的等离子体及工艺气体可穿过间隔板的所述多个孔，由此使下部腔室120中的等离子体及工艺气体可均匀地分布。
壳体200呈具有内部空间的柱形形状，且被安装成在壳体200中容纳上部腔室110。此处，壳体200中的侧壁被安装成至少与上部腔室110的外圆周表面的侧壁间隔开。由此，在壳体200与上部腔室110之间设置有间隔空间，在所述间隔空间中安装有随后将阐述的线圈部分300。根据实施例的壳体200是由导电材料(例如包含金属的材料)形成且接地。
线圈部分300是在腔室100中产生电感耦合等离子体的器件，且包括被安装成多层形式或多级形式的多个电感线圈300a、300b。所述多个电感线圈300a、300b中的每一者被安装成在上部腔室110外包围上部腔室110的外圆周。更具体来说，电感线圈300a、300b被放置在上部腔室110的外侧壁与壳体200中的侧壁之间的间隔空间处，且被安装成封闭上部腔室110的外侧壁。此外，所述多个电感线圈300a、300b中的每一者被形成为随着为线形状的导线被沿上部腔室110的外圆周缠绕而上升或下降。即，所述多个电感线圈300a、300b中的每一者呈为线形状的导线于其中缠绕上部腔室110的外圆周的螺旋形状，从而被形成为在上部腔室110的向上方向或向下方向上延伸。此外，电感线圈300a、300b被缠绕成在上下方向上延伸，从而被形成为在线圈部分300的宽度方向的点处具有中心。由此，电感线圈300a、300b呈被形成为沿上下方向延伸且在宽度方向上的中心位置重叠的形状。如此，所述多个电感线圈300a、300b中的每一者是为线形状的导线于其中被缠绕成与上部腔室110对应的形状的缠绕线圈，且缠绕形状可为与上部腔室110对应的形状或圆形形状。
如上所述，根据本发明的线圈部分300包括所述多个电感线圈300a、300b，且所述多个电感线圈300a、300b被安装成多层形式或被安装在上下方向上。所述多个电感线圈300a、300b包括具有至少彼此不同的等离子体密度分布特性的两种类型的电感线圈300a、300b。
首先，将阐述关于衬底S的等离子体密度分布。
待处理的衬底S的处理表面可包括上表面及侧表面，所述上表面是面对工艺气体喷射部分600的表面。此外，衬底S的上表面可被分成中心区域CA及作为中心区域CA的外部区域的边缘区域EA1、EA2，中心区域CA是宽度方向(或直径方向)的中心C及中心C周围的区域。此外，边缘区域可包括衬底侧表面EA3、EA4以及衬底上表面的边缘区域EA1、EA2。此外，这种衬底S被安全地安放于安装在下部腔室120中的支撑件710中，并且当对支撑件710以及电感线圈300a、300b施加射频电源时，会在衬底S周围产生等离子体。即，在衬底S的面对工艺气体喷射部分600的上表面及衬底S的侧表面周围产生等离子体。
此处，等离子体可如图2所示在与衬底S的边缘区域EA1、EA2、EA3、EA4对应的区域和与衬底S的中心区域CA对应的区域之间具有不同的等离子体密度。举例来说，如图2的A中所示，与衬底S的边缘区域EA1、EA2、EA3、EA4对应的区域的等离子体密度可相对高于与衬底S的中心区域CA对应的区域的等离子体密度，且将这种等离子体密度分布形状称为‘边缘型分布’。相反地，如图2的B中所示，与衬底S的中心区域CA对应的区域的等离子体密度可相对高于与衬底S的边缘区域EA1、EA2、EA3、EA4对应的区域的等离子体密度，且将这种等离子体密度分布形状称为‘中心型分布’。
等离子体的这些边缘型分布及中心型分布根据电源供应器的连接位置及电感线圈300a、300b的接地位置而变化。
等离子体的边缘型分布通过以下方式来实作：对中心施加射频电源，且将地连接到一端及另一端(即，在电感线圈的延伸方向上的两端)。以下，将产生呈边缘型分布的等离子体密度的电感线圈称为‘边缘型电感线圈300a’。此外，等离子体的中心型分布通过以下方式来实作：将地连接到中心，且对电感线圈的一端与另一端中的任一端(例如对在电感线圈的延伸方向上的一端)施加电源。以下，将产生呈中心型分布的等离子体密度的电感线圈称为‘中心型电感线圈300b’。
根据本发明的线圈部分300包括形状相同或几乎类似的所述多个电感线圈300a、300b，其中根据电源的施加位置及接地位置，所述电感线圈中的至少任一者变为边缘型电感线圈300a且至少任何另一者变为中心型电感线圈300b。换句话说，根据本发明实施例的线圈部分300包括边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b，且边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b安装成多层式结构或多级式结构。再换句话说，线圈部分300是具有彼此不同的密度分布的两种类型的电感线圈300a、300b于其中被排列成多层形式的多类型式线圈部分。因此，当安装根据本发明实施例的线圈部分300时，由边缘型电感线圈300a产生如图2的A中所示的边缘型分布类型的等离子体，且由中心型电感线圈300b产生如图2的B中所示的中心型分布类型的等离子体。此外在本发明中，通过将边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈排列成多层形式及平行的，边缘型分布与中心型分布会发生融合或相加，且因此，等离子体密度不足的区域得到填充。即，在边缘型电感线圈300a的等离子体形成区域中，具有相对较低密度的中心区域因中心型电感线圈的中心区域的等离子体而得到强化或补充。相反地，在中心型电感线圈300b的等离子体形成区域中，具有相对较低密度的边缘区域因边缘型电感线圈300a的边缘区域的等离子体而得到强化或补充。通过这种互相补充，如图2的C所示，产生均匀度提高的等离子体。即，与安装有一个电感线圈的情况相比，中心区域与边缘区域之间的密度差异减小或最小化，从而形成具有较高等离子体密度均匀度的等离子体。此外，等离子体均匀度的提高会提高衬底处理表面上的处理均匀度。此外，通过根据本发明在上下方向上堆叠及安装所述多个电感线圈300a、300b，会带来与衬底S的处理表面对应地形成的等离子体容量增大，且因此随衬底S的处理区域而变化的等离子体密度增大的效果。由此，可容易地增大等离子体密度而无需如在现有技术中那样增大施加到电感线圈300a、300b的射频电力。因此，等离子体密度可得到提高，而不会出现因射频电力增大引起等离子体的形成不稳定及电感线圈过度加热的问题。
根据实施例的线圈部分300可根据边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b的安装位置而被设计成边缘加强型或中心加强型。即，根据在上下方向上排列中心型电感线圈300b及边缘型电感线圈300a时，中心型电感线圈300b及边缘型电感线圈300a中哪一类型的电感线圈被安装成相对更靠近衬底S，线圈部分300会变为边缘加强型或中心加强型。
举例来说，在将衬底S放置在上部腔室110下面的情况下，当如在图3所示第一实施例中那样将边缘型电感线圈300a放置在上侧处且将中心型电感线圈300b放置在下侧处从而使中心型电感线圈300b放置成比边缘型电感线圈300a更靠近衬底S时，由更靠近地放置在衬底S的中心区域上的中心型电感线圈300b产生的等离子体的影响相对大于由边缘型电感线圈300a产生的等离子体的影响，且将这种线圈部分称为中心加强型线圈部分。
相反地，当如在图4所示第二实施例中那样将中心型电感线圈300b放置在上侧处且将边缘型电感线圈300a放置在下侧处从而使边缘型电感线圈300a放置成比中心型电感线圈300b更靠近衬底S时，由更靠近地放置在衬底S的边缘区域上的边缘型电感线圈300a产生的等离子体的影响相对大于由中心型电感线圈300b产生的等离子体的影响，且将这种线圈部分称为边缘加强型线圈部分。
上述中心加强型(第一实施例)及边缘加强型(第二实施例)的每一线圈位置中的任一者可根据衬底处理工艺条件、腔室100中的环境等来进行选择及安装。
此外，在边缘型电感线圈300a的情况下，如上所述，由于对中心施加电源且将两端接地，因此且以边缘型电感线圈300a的中心区域为中心形成方向彼此相反的电位。由此，电场集中在边缘型电感线圈300a的中心区域上，且因此形成密度比中心型电感线圈300b的等离子体的密度高的等离子体。然而，在等离子体密度太高的情况下，可能会出现衬底损坏的问题。为此，为实现等离子体的空间均匀度提高、等离子体密度增大及防止衬底损坏所有这些方面，如在第一实施例中那样，期望使用中心加强型线圈部分，在所述中心加强型线圈部分中，中心型电感线圈配置到相对更靠近衬底的位置，而边缘型电感线圈300a安装成与中心型电感线圈300b相比和衬底间隔开更远。
此外，即使安装根据第一实施例的中心加强型线圈部分或根据第二实施例的边缘加强型线圈部分，均匀度可能会由于腔室100中的环境、温度等而仍不够。为此，如果例如需要将与衬底S的中心区域对应的区域中的等离子体密度提高更多来提高等离子体的空间均匀度，则将中心型电感线圈300b配置成如图5所示在更靠近衬底S的方向上连续地安装有多个，这被称为中心强化型线圈部分。
在其他实例中，如果需要将与衬底S的边缘区域对应的区域中的等离子体密度提高更多来提高等离子体的空间均匀度，则将边缘型电感线圈300a配置成如图6所示在更靠近衬底S的方向上连续地安装有多个，这被称为边缘强化型线圈部分。
根据实施例的第一电源供应部分400对边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b中的每一者施加交流(射频)电源，其中上述边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b中的每一者的长度并无特别限制，但可为交流电源的波长的(1/4)λ倍，例如为(1/2)λ、(1/4)λ、1λ中的任一者。另外，边缘型电感线圈的长度比中心型电感线圈的长度长。
第一电源供应部分400是用于对线圈部分300施加射频电源的器件，且根据实施例的第一电源供应部分400包括：电源供应端子(以下，被称为第一电源供应端子)，安装成插入且穿过壳体20且其一端连接到边缘型电感线圈300a的中心；电源供应端子(以下，被称为第二电源供应端子420b)，安装成插入且穿过壳体200且其一端连接到中心型电感线圈300b的一端与另一端中的任一端；以及电源供应构件410，放置在壳体200外，且第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b中的每一者的另一端连接到电源供应构件410。
第一电源供应端子420a是用于对边缘型电感线圈300a施加射频电源的器件，并且第一电源供应端子420a的一端连接到边缘型电感线圈300a的延伸方向或长度的中心，且第一电源供应端子420a的另一端连接到电源供应构件410。此外，第一电源供应端子420a安装成形成为延伸至与如下参考线SL交叉或更优选地与如下参考线SL交叉成直角：所述参考线SL平行于与边缘型电感线圈300a的缠绕方向交叉或与所述方向交叉成直角的方向(例如上下方向)，且第一电源供应端子420a然后连接到边缘型电感线圈300a。即，第一电源供应端子420a安装成使得与其延伸方向对应的端子延伸线L1与上述参考线SL交叉或更优选地与参考线SL交叉成直角。由于根据实施例的边缘型电感线圈300a在上部腔室110的外圆周方向上缠绕且被形成为沿上下方向延伸，因此第一电源供应端子420a的端子延伸线L1安装成形成为延伸至与如下参考线SL交叉或与如下参考线SL交叉成直角：所述参考线SL平行于边缘型电感线圈300a的上下延伸线。
此外，第一电源供应端子420a连接到边缘型电感线圈300a并穿过如上所述被接地的壳体200，且为了不在第一电源供应端子420a与壳体200之间形成电连接，将具有绝缘性质的绝缘构件(以下被称为第一绝缘构件430a)安装成对穿过壳体200的第一电源供应端子420a的圆周进行封闭。即，将第一绝缘构件430a安装成插入且穿过壳体200，且接着将第一电源供应端子420a安装成插入且穿过第一绝缘构件430a。
第二电源供应端子420b是用于对中心型电感线圈施加射频电源的器件，并且第二电源供应端子420b的一端连接到中心型电感线圈300b的延伸方向或长度的一端与另一端中的任一端，且第二电源供应端子420b的另一端连接到电源供应构件410。此种第二电源供应端子420b具有与第一电源供应端子420a相同的形状及安装结构。即，第二电源供应端子420b安装成形成为延伸至与如下参考线SL交叉或更优选地与参考线SL交叉成直角：所述参考线SL平行于中心型电感线圈300b的延伸方向，且第二电源供应端子420b然后连接到中心型电感线圈300b。即，第二电源供应端子420b安装成使得与其延伸方向对应的端子延伸线L2与上述参考线SL交叉或更优选地与参考线SL交叉成直角。由于根据实施例的中心型电感线圈300b在上部腔室110的外圆周方向上缠绕且被形成为沿上下方向延伸，因此第二电源供应端子420b的端子延伸线L2被安装成形成为延伸至与如下参考线SL交叉或与参考线SL交叉成直角：所述参考线SL平行于中心型电感线圈300b的上下延伸线。
此外，第二电源供应端子420b连接到中心型电感线圈300b并穿过如上所述被接地的壳体200，且为了不在第二电源供应端子420b与壳体200之间形成电连接，将具有绝缘性质的绝缘构件(以下被称为第二绝缘构件430b)安装成对穿过壳体200的第二电源供应端子420b的圆周进行封闭。即，将第二绝缘构件430b安装成插入且穿过壳体200，且接着将第二电源供应端子420b安装成插入且穿过第二绝缘构件430b。电源供应构件410是用于对第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b施加射频电源的器件，且被安装在壳体200外。为此，可将第一电源供应端子420a的另一端及第二电源供应端子420b的另一端连接到电源供应构件410的一侧，且可将匹配箱电源输出端子440连接到电源供应构件410的另一侧。此外，匹配箱电源输出端子440连接到匹配箱(matching box)(图中未示出)，且匹配箱连接到设置有射频电源的电源产生部分(图中未示出)。
电源供应构件410可由电流可流过的导体制成，例如可使用包含金属的材料制成。此外，根据实施例的电源供应构件410被形成为在与第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b的配置方向对应的方向上延伸，且延伸长度优选地至少大于第一电源供应端子420a与第二电源供应端子420b之间的间隔长度。更具体来说，根据实施例的电源供应构件410被形成为沿上下方向延伸，且上下延伸长度至少大于第一电源供应端子420a与第二电源供应端子420b之间在上下方向上的间隔距离。这将有利于位于电源供应构件410的一侧处的第一电源供应端子420a与第二电源供应端子420b在上下方向上间隔开且同时连接。
如上所述，第一电源供应部分400形成为使得分别对边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b施加电源的第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b被形成并连接成在与如下参考线SL交叉成直角的方向上延伸：所述参考线SL平行于边缘型电感线圈300a及中心型电感线圈300b的延伸方向。这是为了使第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b不在壳体200与上部腔室110之间产生电子密度畸变(electron densitydistortion)或减少电子密度畸变或者使电子密度畸变最小化，从而提高等离子体的空间均匀度。
在将电源供应构件410放置在壳体200与上部腔室110之间且将第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b连接到电源供应构件410的情况下，长度在上下方向上延伸的电源供应构件410会产生电子密度的空间分布差异。即，在位于壳体200与上部腔室110之间的电源供应构件410周围产生电子密度的畸变，且当以空间分布来阐述时，电子密度的空间分布的形状变为压碎的形状(crushed shape)。此外，电子密度的这种畸变会造成等离子体的空间分布的畸变，从而导致在衬底S的处理表面上不均匀地产生等离子体。
因此，本发明将用于向第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b传输电源的电源供应构件410安装在壳体200外，且将第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b安装成沿相对于电感线圈300a、300b的延伸方向交叉成直角的方向延伸。此处，由于电源供应构件410被放置在壳体200外，因此电源供应构件410的上下延伸方向不会妨碍位于壳体200与上部腔室110之间的电感线圈300a、300b的上下延伸方向。此外，尽管第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b与电感线圈300a、300b在壳体200与上部腔室110之间彼此连接，然而第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b中的每一者的上下延伸方向会妨碍电感线圈300a、300b的上下延伸方向的区域小至第一电源供应端子420a及第二电源供应端子420b的一端的直径。换句话说，根据本发明实施例的电源供应部分400所具有的会妨碍位于壳体200与上部腔室110之间的电感线圈300a、300b的区域比比较例的情况(电源供应构件被放置在壳体与上部腔室之间的情况)小。因此，由电源供应部分400引起的等离子体畸变现象可得到减轻或最小化，从而提高等离子体的空间均匀度。
如上所述，第一电源供应端子420a连接到边缘型电感线圈300a的中心，且如图8所示，接地端子(以下被称为第一接地端子500a)连接在两端中的一端及另一端处。即，提供有两个第一接地端子500a，且所述两个第一接地端子500a各自的一端中的每一者连接到边缘型电感线圈300a的一端及另一端，并且所述两个第一接地端子500a各自的另一端连接到被接地的壳体200。根据实施例的第一接地端子500a优选地被形成及安装成延伸至相对于与边缘型电感线圈300a的延伸方向平行的参考线SL交叉成直角。
此外，第二电源供应端子420b连接到两端中的任一端(例如上述中心型电感线圈300b的一端)，且接地端子(以下被称为第二接地端子500b)连接到中心型电感线圈300b的中心。此处，第二接地端子500b的一端连接到中心型电感线圈300b的中心，且第二接地端子500b的另一端连接到被接地的壳体200。根据实施例的第二接地端子500b优选地被形成及安装成延伸至相对于与中心型电感线圈300b的延伸方向平行的参考线SL交叉成直角。
参考图9，闸门孔111设置在下部腔室120处，经由闸门孔111将衬底S插入到下部腔室120中或者经由闸门孔111将已结束处理的衬底S载送出，且闸门孔111的内部与下部腔室120彼此连通。此处，闸门孔111一般被设置成从下部腔室120至向外方向突出。即，在对安装有闸门孔111的下部腔室120的内部空间的大致形状进行观察时，显示出所具有的内部空间的形状在闸门孔111被放置的方向上向外突出或向外伸展。这意味着下部腔室120的内部空间的形状在放置有闸门孔111的区域处引起空间变化。
即，下部腔室120的内部空间不是关于支撑件710的宽度方向的中心在两个方向上对称的结构。此外，下部腔室120的内部不对称性会导致不对称地产生等离子体。即，如图9所示，在支撑件的两个方向中，在放置有闸门孔111的区域处形成的等离子体的区域(图9中的右侧)比不放置闸门孔111的区域处形成的等离子体的区域(图9中的左侧)宽。因此，会在空间上不均匀地形成等离子体，从而造成对衬底S的不均匀处理。
因此，本发明将挡板800安装在与下部腔室120中的闸门孔111对应的位置处，以减小闸门孔111的影响并从而防止或最小化等离子体不均匀问题。挡板800包括区块构件810及挡板驱动部分820，区块构件810设置在支撑件710与下部腔室120中的闸门孔111之间，挡板驱动部分820用于使区块构件810上下移动。
区块构件810如上所述设置在支撑件710与闸门孔111之间，且更具体来说，区块构件810优选地被安装在闸门孔111前面的下部腔室120与闸门孔111彼此连接的区域处。此外，区块构件810被形成为具有至少大于或等于闸门孔111的面积的面积。作为挡板驱动构件820，可使用可对区块构件810执行上下移动的任何器件，且例如可为包括马达及线性致动器的器件。
以下，将参考图10及图11A～图11D阐述通过根据本发明实施例的多类型式线圈部分来提高等离子体均匀度。
通过实验，制备相同大小的四个衬底，所述四个衬底中的每一者具有被形成为相同厚度的相同种类的薄膜。此外，通过施加根据第一实验例及第二实验例的线圈部分以及根据第三实验例的线圈部分，对每一衬底蚀刻相同的时间段。此处，第一实验例是针对仅设置有中心型电感线圈的线圈部分，且第二实验例是针对仅设置有边缘型电感线圈的线圈部分。此外，第三实验例的结构具有边缘型电感线圈及中心型电感线圈两者，且更具体来说，第三实验例是针对根据本发明第一实施例的中心加强型线圈部分。
当使用根据上述第一实验例及第二实验例的线圈部分以及根据第三实验例的线圈部分的衬底处理设备对衬底执行蚀刻处理时，衬底的各个区域或位置的蚀刻厚度如图10所示，且图11A～图11D是按照蚀刻厚度以彼此不同的表示方式示出的附图(图)。以下提及的均匀度(％)意指蚀刻厚度的偏差，值(％)越大表明均匀度越差。
此处，在宽度为300mm的衬底中，两端中的一端被定义为0mm的点，且另一端被定义为300mm的点。此外，作为300mm的中心的150mm的点成为中心点。
针对利用根据第一实验例及第二实验例的线圈部分以及根据第三实验例的线圈部分中的每一者进行蚀刻处理的衬底，对同一区域处的蚀刻厚度进行了测量。通过蚀刻处理的厚度与蚀刻工艺之后的厚度的差异来计算均匀度。
此处，对作为衬底处理表面的衬底的上表面中的三个区域执行测量。此外，第一区域例如为100mm点周围的区域，且更具体来说，可为100mm点的直到在一侧方向及另一侧方向中的每一方向上与100mm点间隔开预定距离的点的区域。类似地，第二区域例如为200mm点周围的区域，且更具体来说，可为200mm点的直到在一侧方向及另一侧方向中的每一方向上与200mm点间隔开预定距离的点的区域。此处，第一区域及第二区域为包括衬底的中心区域的区域。类似地，第三区域为与衬底的边缘区域对应的297mm点周围的区域，且更具体来说，可为297mm点的直到在一侧方向及另一侧方向中的每一方向上与297mm点间隔开预定距离的点的区域。
参考图10，在第一实验例的情况下，第一区域及第二区域处的蚀刻厚度为约而第三区域处的蚀刻厚度为其中第一区域及第二区域处的蚀刻厚度比第三区域厚且具有比第三区域处的偏差大的偏差。此外，参考图11A，在第一实验例的情况下，可以看到，中心区域与边缘区域之间的蚀刻厚度的偏差大，且蚀刻厚度的均匀度(％)不佳，为30.85％。这是因为在第一实验例的情况下，仅具有中心型电感线圈的线圈部分显示出中心型分布，在所述中心型分布中，衬底的中心区域处的等离子体密度高于边缘区域处的等离子体密度，且差异大。
此外，在第二实验例的情况下，第一区域处的蚀刻厚度为约第二区域处的蚀刻厚度为约且第三区域处的蚀刻厚度大于或等于至小于或等于其中第三区域中的位置的一部分处的蚀刻厚度的最大值为大约如图所示，在第二实验例的情况下，第三区域处的蚀刻厚度比第一区域及第二区域厚且具有比第一区域处的偏差及第二区域处的偏差大的偏差。此外如图11B所示，在第二实验例的情况下，可以看到，中心区域与边缘区域之间的蚀刻厚度的偏差大，且蚀刻厚度的均匀度(％)比第一实验例的均匀度大但仍不佳，为43.22％。这是因为在第二实验例的情况下，仅具有边缘型电感线圈的线圈部分显示出边缘型分布，在所述边缘型分布中，衬底的边缘区域处的等离子体密度高于中心区域处的等离子体密度，且差异大。
另一方面，在使用根据第三实验例的线圈部分进行蚀刻处理的情况下，第一区域及第二区域处的蚀刻厚度为约且第三区域处的蚀刻厚度为至此外，参考图11A～图11C，除了边缘区域中的某一区域外，蚀刻厚度的偏差比第一实验例的蚀刻厚度的偏差及第二实验例的蚀刻厚度的偏差小，且可以看到，均匀度得到提高，为27.61％。此处，蚀刻厚度比其他区域处的蚀刻厚度厚，第三区域中的某一区域处的蚀刻厚度大于且小于或等于这归因于设置在下部腔室处的闸门孔。
因此，在将区块构件810安装在下部腔室120与闸门孔111之间后，利用相同的条件来执行蚀刻工艺，这是图10的第四实验例。参考图10的第四实验例，第一区域及第二区域处的蚀刻厚度为约且第三区域处的蚀刻厚度为至通过上述，可以看到，因闸门孔而引起的等离子体不均匀问题通过安装区块构件而得到最小化。此外，在第四实验例的情况下，可以看到，第一区域、第二区域、及第三区域中的每一者处的蚀刻厚度之间的偏差显著小于第一实验例及第二实验例的偏差(参考图10及图11A～图11D)，且均匀度(％)也显著小于第一实验例至第三实验例的均匀度，为6.45％。通过上述，可以看到，当应用根据本发明实施例的线圈部分时，等离子体均匀度得到提高。
以下，将参考图12阐述利用根据本发明实施例及经修改实施例的多类型式线圈部分的等离子体均匀度及均匀度的提高。
通过实验，制备相同大小的三个衬底，所述三个衬底中的每一者被形成为具有相同厚度的相同种类的薄膜。此外，应用根据第一实验例至第三实验例的线圈部分，且执行蚀刻相同的时间段。此处，对第一实验例提供排列在上下方向上的三个中心型电感线圈，第二实验例是针对根据本发明第一实施例的中心加强型线圈部分，且第三实验例是针对根据第一实施例的经修改实施例的中心强化型线圈部分。当使用根据上述第一实验例至第三实验例中的每一者的线圈部分的衬底处理设备对衬底执行蚀刻处理时，衬底的各个区域或位置的蚀刻厚度例如如图12所示。
针对根据第一实验例至第三实验例进行蚀刻处理的衬底，对蚀刻厚度进行测量，且对于三个衬底来说，在作为上述相同区域的第一区域、第二区域及第三区域中的每一者处对蚀刻厚度进行测量。
参考图12，在第一实验例的情况下，第一区域及第二区域处的蚀刻厚度为约但第三区域处的蚀刻厚度为其中第一区域及第二区域处的蚀刻厚度比第三区域厚且所具有的偏差比第三区域处的偏差大得多。然而，在第二实验例的情况下，第一区域至第三区域处的蚀刻厚度为约其中蚀刻厚度的偏差小。即，衬底的中心区域与边缘区域之间的等离子体密度均匀度不算差。
此外，在第三实验例的情况下，第一区域及第二区域处的蚀刻厚度为约且第三区域处的蚀刻厚度为约至第三实验例的蚀刻厚度的这种所得偏差比第一实验例的所得偏差小，且由此，根据第三实验例的线圈部分的等离子体的均匀度比第一实验例的等离子体的均匀度好。此外，图12的第一实验例至第三实验例中的每一者的蚀刻厚度的均匀度为约28.6％、6.4％及13.8％，由此可以看到，当使用根据第一实施例(第二实验例)及经修改实施例(第三实验例)的线圈部分时的等离子体均匀度比当使用比较例(第一实验例)时的等离子体均匀度好。
此外，通过比较第一实施例(第二实验例)与经修改实施例(第三实验例)，在使用边缘加强型线圈部分的经修改实施例(第三实验例)的情况下，蚀刻厚度高于第一实施例(第二实验例)的蚀刻厚度，由此可以看到，加强型线圈部分的经修改实施例(第三实验例)的蚀刻速度及蚀刻率高于第一实施例(第二实验例)的蚀刻速度及蚀刻率。如上所述，借助于根据本发明实施例的线圈部分，会带来等离子体的空间均匀度提高从而衬底处理均匀度提高的效果。此外，通过在上下方向上堆叠及安装所述多个电感线圈300a、300b，会带来与衬底S的处理表面对应地形成的等离子体容量增大、从而随衬底S的处理区域而变化的等离子体密度增大的效果。因此，易于增大等离子体密度而无需如在现有技术中那样增大施加到电感线圈300a、300b的射频电力。因此，等离子体密度可得到提高，而不会产生因射频电力增大引起等离子体的形成不稳定及电感线圈过度加热的问题。
尽管已结合当前被视为可行的示例性实施例阐述了本发明，然而应理解，本发明并非仅限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖包含于所附权利要求书的精神及范围内的各种修改形式及等效配置。因此，本发明的范围应仅根据随附权利要求书来确定。

Claims (10)

1.一种衬底处理设备，其特征在于，包括：
腔室，具有衬底处理空间；以及
线圈部分，具有多个电感线圈，所述多个电感线圈中的每一者具有被缠绕成包围所述腔室的外圆周的形状且排列在所述腔室的延伸方向上，
其中所述多个电感线圈包括：
边缘型电感线圈，在所述腔室中形成在与所述衬底的边缘区域对应的区域处的密度相对高于在与所述衬底的中心区域对应的区域处的密度的等离子体；以及
中心型电感线圈，在所述腔室中形成在与所述衬底的所述中心区域对应的所述区域处的密度相对高于在与所述衬底的所述边缘区域对应的所述区域处的密度的等离子体。
2.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其特征在于，进一步包括：
第一电源供应端子，连接到所述边缘型电感线圈的长度的中心；以及
第二电源供应端子，连接到所述中心型电感线圈的两端中的一端，
其中所述边缘型电感线圈的两端中的一端与另一端中的每一者均接地，且所述中心型电感线圈的长度的中心接地。
3.根据权利要求2所述的衬底处理设备，其特征在于，所述边缘型电感线圈及所述中心型电感线圈中的每一者是交流电源的波长的四分之一的λ倍，且所述边缘型电感线圈的所述长度比所述中心型电感线圈的所述长度长。
4.根据权利要求3所述的衬底处理设备，其特征在于，
所述线圈部分是中心加强型，其中所述中心型电感线圈配置成比所述边缘型电感线圈相对更靠近所述衬底，或者
所述线圈部分是边缘加强型，其中所述边缘型电感线圈配置成比所述中心型电感线圈相对更靠近所述衬底。
5.根据权利要求4所述的衬底处理设备，其特征在于，
所述线圈部分是中心强化型，其中设置有多个所述中心型电感线圈，且所述多个中心型电感线圈连续排列成比所述边缘型电感线圈更靠近所述衬底，或者
所述线圈部分是边缘强化型，其中设置有多个所述边缘型电感线圈，且所述多个边缘型电感线圈连续排列成比所述中心型电感线圈更靠近所述衬底。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的衬底处理设备，其特征在于，所述第一电源供应端子被形成及安装成在与对应于所述边缘型电感线圈的延伸方向的参考线交叉成直角的方向上延伸，且所述第二电源供应端子被形成及安装成在与对应于所述中心型电感线圈的延伸方向的参考线交叉成直角的方向上延伸。
7.根据权利要求6所述的衬底处理设备，其特征在于，进一步包括：
壳体，形成为包围所述腔室的所述外圆周且接地，其中所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者被安装成穿过所述壳体；以及
电源供应构件，与所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者的一端连接且安装在所述壳体外。
8.根据权利要求7所述的衬底处理设备，其特征在于，进一步包括绝缘构件，所述绝缘构件安装在所述壳体的被所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者穿过的部分处，且封闭穿过所述壳体的所述第一电源供应端子及所述第二电源供应端子中的每一者的周围。
9.根据权利要求7所述的衬底处理设备，其特征在于，进一步包括：
多个第一接地端子，所述多个第一接地端子的一端分别连接到所述边缘型电感线圈的所述一端及所述另一端，且所述多个第一接地端子的另一端连接到所述壳体；以及
第二接地端子，所述第二接地端子的一端连接到所述中心型电感线圈的所述长度的所述中心，且所述第二接地端子的另一端连接到所述壳体，
其中所述多个第一接地端子安装成延伸至与所述边缘型电感线圈的所述延伸方向交叉成直角，且所述第二接地端子安装成延伸至与所述中心型电感线圈的所述延伸方向交叉成直角。
10.根据权利要求2至5中任一项所述的衬底处理设备，其特征在于在所述腔室的一侧处设置有闸门孔，所述衬底经由所述闸门孔移动，且
所述衬底处理设备进一步包括区块构件，所述区块构件放置成在衬底处理过程中在腔室中面对所述闸门孔，且所述区块构件为可上下移动的。
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