CN216765047U - 一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，包括腔体、承载件、电极件、喷洒头、环状隔离单元及射频线圈，其中腔体包括容置空间，承载件位于容置空间内具有承载面，并透过承载面承载至少基板。电极件设置于承载件下或下方，且耦接直流或射频电源。喷洒头流体连接容置空间，喷洒头的出气口朝承载面。环状隔离单元包括设置空间，承载件、喷洒头及环状隔离单元在容置空间内定义反应空间，设置空间与容置空间彼此独立，喷洒头提供前驱物至反应空间，射频线圈设置于设置空间内且耦接射频电源，对基板进行电浆增强式薄膜沉积制程。

Description

一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置

技术领域

本实用新型有关于一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，尤指一种电浆增强式原子层沉积设备，其将设置射频线圈的环状隔离单元与喷洒头及承载件定义出反应空间，且使射频线圈与反应空间彼此独立。

背景技术

电浆增强式原子层沉积(PEALD)是常用的薄膜沉积设备，并普遍被使用在集成电路、发光二极管及显示器等制程中。由于需要在低于前驱物裂解温度及/或晶圆损伤温度的相对低温下达到提升反应速度等功效，往往采用电浆促进薄膜沉积的速度及/或均匀性。

为了减少晶圆直接接触电浆所带来的损伤，另一类型的电浆反应器因而产生，此类型的设计被称为远程电浆(remote plasma)。然而，在使用远程电浆的情况下，尤其是远程电浆通常须通过喷洒头的高深宽比出气口(也就是喷洒头的出气口相当狭长)的情况下，往往会遭遇远程电浆在通过出气口后于反应空间衰减的问题，以致远程电浆辅助沉积的效果大受影响。

实用新型内容

如背景技术所述，习用的电浆增强式薄膜沉积装置所使用远程电浆在通过喷洒头的高深宽比出气口之后，往往造成远程电浆的衰减，从而影响制程的效果。为此本实用新型提出一种新颖的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，透过环状隔离单元、喷洒头及承载件定义出反应空间。而环状隔离单元用以设置射频线圈，使射频线圈与反应空间彼此独立，以在反应空间中产生及/或增强电浆，进而提升制程的效果。

本实用新型的一目的，在于提供一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，包括一腔体、一承载件、一电极件、一喷洒头、一环状隔离单元及一射频线圈，其中承载件、喷洒头及环状隔离单元在容置空间内定义出一反应空间，设置射频线圈的设置空间与放置晶圆的容置空间彼此独立，喷洒头用以提供至少一前驱物至反应空间，射频线圈设置于环状隔离单元的设置空间内，射频线圈耦接一射频电源。因此，彼此独立的设置空间与容置空间能避免射频线圈与反应空间相互污染。

在实际应用时，腔体包括一容置空间，承载件位于容置空间内具有一承载面，并透过承载面承载至少一基板，电极件设置于承载件下或下方，且电极件耦接一直流电源或射频电源，喷洒头流体连接容置空间且以复数个出气口朝向承载件的承载面。所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置包括至少一进气管线穿过盖板或腔体，并经由进气管线将一气体输送至环状隔离单元的设置空间。藉此，可视制程需要改变环状隔离单元的设置空间中的气体条件。所述的环状隔离单元具有一开口，设置空间经由开口流体连接设置空间外部的一大气环境。

环状隔离单元为一体成形的陶瓷环、一金属氧化物环或一金属氮化物环。通过彼此独立的所述设置空间与所述容置空间，本实用新型能以无缝隙的环状隔离单元而更好地避免射频线圈与反应空间相互污染。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图2为本实用新型第二实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图3为本实用新型第三实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图4为本实用新型第四实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图5为本实用新型第五实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图6为本实用新型第六实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图7为本实用新型第七实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的剖面示意图。

图8为本实用新型第八实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置的一实施型态的剖面示意图。

图9为本实用新型射频线圈与环状隔离单元设置结构的立体示意图。

图10为本实用新型射频线圈与环状隔离单元设置结构的俯视图。

附图标记说明：1-独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置；10-腔体；100-容置空间；101-本体；1010-承载部；1011-腔体开口；102-盖板；11-承载件；110-承载面；12-喷洒头；121-出气口；1210-出气位置；122-输入管线；13-环状隔离单元；130-开口；131-内墙；132-外墙；133-底面；1331-沟槽；134-密封盖；135-固定件；1351-凹部；14-射频线圈；15-射频电源；16-功率计；17-匹配器；18-光放射光谱视埠；19-进气管线；2-基板；20-腔体；200-容置空间；201-本体；2011-腔体开口；23-环状隔离单元；230-开口；231-内墙；233-底面；24-电极件；25-直流电源或射频电源；H-水平面；R-反应空间；S-设置空间。

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型第一实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1的剖面示意图。如图1所示，独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1包括一腔体10、一承载件11、一电极件24、一喷洒头12(showerhead)、一环状隔离单元13以及一射频线圈14。

腔体10包括一容置空间100。承载件11位于容置空间100内具有一承载面110，并透过承载面110承载至少一基板2。喷洒头12流体连接容置空间100，喷洒头12具有复数个出气口121，所述些出气口121朝向承载件11的承载面110。环状隔离单元13包括一设置空间S。特别地，承载件11、喷洒头12及环状隔离单元13在容置空间100内定义出一反应空间R，设置空间S与容置空间100彼此独立，喷洒头12用以提供至少一前驱物至反应空间R。射频线圈14设置于环状隔离单元13的设置空间S内，射频线圈14耦接一射频电源15。

详细而言，喷洒头12位于反应空间R的上方，承载件11位于反应空间R的下方，而环状隔离单元13环绕反应空间R的外侧。耦接射频电源15的射频线圈14提升离子与电子在电浆内的碰撞频率，以达到增加电浆内离子的目的，进而促进喷洒头12的出气口121所流出的一气态流体成为电浆态，及/或维持电浆的稳定，从而辅助前驱物于承载面110的基板2上反应，进一步形成原子层级的一薄膜。在其它的实施例中，气态流体可为一涤洗气体。另外，电极件24(例如一电极盘)设置于承载件11下或下方，且电极件24耦接一直流电源或射频电源25。

在可行的实施例中，设置空间S与容置空间100之间以环状隔离单元13分开而彼此独立。进一步而言，环状隔离单元13为一陶瓷环、一金属氧化物环或一金属氮化物环，更进一步而言，环状隔离单元13为一体成形的陶瓷环、一金属氧化物环或一金属氮化物环。举例而言，金属氧化物环的材质为氧化铝，而金属氮化物环的材质为氮化铝。

一般而言，反应空间R为一柱状空间。可行地，射频线圈14的设置位置位于反应空间R的侧面的任一位置的水平面上。进一步而言，射频线圈14的设置位置对齐反应空间R的上缘，也就是对应出气口121的出气位置1210。

举例而言，基板2为一晶圆，电极件24下或下方至少依序层迭设置一绝缘件(一绝缘盘)及/或一加热器。喷洒头12除了用以提供至少一前驱物至反应空间R以外，喷洒头12更提供一空气、一涤洗气体及/或一电浆态气体等。而射频电源15至射频线圈14之间至少依序耦接一功率计16及一匹配器(matching box)17。

在一可行的实施例中，腔体10包括一本体101及一盖板102，本体101具有一承载部1010及一腔体开口1011，其中腔体开口1011连通容置空间100，而承载部1010则凸出或凹入本体101，并用以承载环状隔离单元13，而盖板102覆盖本体101的腔体开口1011，并在本体101及盖板102之间形成容置空间100。进一步而言，环状隔离单元13包括：一内墙131、一外墙132及一底面133。内墙131环绕设置在反应空间R的外侧，外墙132环绕设置在内墙131的外侧，其中腔体10的盖板102连接内墙131及外墙132的一端。底面133连接于内墙131及外墙132的另一端，并设置在本体101的承载部1010上，其中盖板102、内墙131、外墙132及底面133之间形成设置空间S。通过将盖板102连接内墙131及外墙132的一端，且通过将底面133连接于内墙131及外墙132的另一端，本实用新型的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1(环状隔离单元13与容置空间100之间完全分开而彼此独立)能更好地避免环状隔离单元13与容置空间100之间因缝隙产生沉积物，进而导致制程中发生电弧的问题。显然地，在选择环状隔离单元13为一体成形的陶瓷环、一金属氧化物环或一金属氮化物环的情况下，一体成形的环状隔离单元13的表面能完全避免因环状隔离单元13的组件结合所造成的缝隙，并避免于缝隙产生沉积物进而导致制程中发生电弧的问题，而一体成形的环状隔离单元13的表面的沉积物也能在清洁阶段轻易移除。

详细而言，盖板102可具有其他开口，以设置从外界连通容置空间100的管线、设备等，例如喷洒头12、气体管线、传感器等，或者喷洒头12进一步深入容置空间100，以使喷洒头12的输入管线122插置于其他开口。而本体101也可具有其他开口，以设置从外界连通容置空间100的管线、设备等，例如气体管线、传感器、光放射光谱(optical emissionspectroscopy)视埠等，其中，光放射光谱视埠18设置在对应于基板2的侧边的本体101。而盖板102直接连接及/或压设于内墙131及外墙132的一端。进一步而言，一密封件，例如一O形环，设置于内墙131及外墙132的一端或盖板102，以使内墙131及外墙132的一端与盖板102将密封件压设其中。

具体而言，如图1所示，本体101具有一定厚度，承载部1010于本体101设置一环形凹部，以形成承载部1010，用以承载环状隔离单元13，其中承载部1010全部承载或部分承载环状隔离单元13的底面133。进一步而言，腔体10的盖板102连接内墙131及外墙132的一端，底面133连接于内墙131及外墙132的另一端，以将环状隔离单元13全部或部分嵌入承载部1010与盖板102之间构成的空间中，并于盖板102、内墙131、外墙132及底面133之间形成设置空间S。

在另一可行的实施例中，本实施例与上述实施例的差异在于，本体101的至少一部分侧壁向环状隔离单元13的外墙132的相反方向弯折外扩，以使承载部1010凸出本体101。同样地，承载部1010全部承载或部分承载环状隔离单元13的底面133，且腔体10的盖板102连接内墙131及外墙132的一端。底面133连接于内墙131及外墙132的另一端，以将环状隔离单元13全部或部分嵌入承载部1010与盖板102之间构成的空间中，并于盖板102、内墙131、外墙132及底面133之间形成设置空间S。需注意的是，以下图2至图5的其它实施例中的承载部1010是以图1说明，但可以本可行的实施例的承载部1010设置方式合理推广至图2至图5的其它实施例中。

在另一可行的实施例中，如图2所示，本实施例与第一实施例的差异在于，本实用新型第二实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1更包括至少一进气管线19穿过盖板102，并经由进气管线19将一气体输送至环状隔离单元13的设置空间S。进一步地，进气管线19供应氮气等流体进入设置空间S。更进一步地，进气管线19设置有至少一阀门。

在另一可行的实施例中，如图3所示，本实施例与第一实施例的差异在于，本实用新型第三实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1的环状隔离单元13更包括一密封盖134，其中密封盖134连接内墙131及外墙132的另一端，并在密封盖134、内墙131、外墙132及底面133之间形成设置空间S。也就是盖板102透过密封盖134连接及/或压设于内墙131及外墙132的另一端。进一步而言，一密封件设置于内墙及外墙132的另一端或密封盖134，以使内墙131及外墙132的另一端与密封盖134将密封件压设其中。

在另一可行的实施例中，如图4所示，本实施例与第三实施例的差异在于，本实用新型第四实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1更包括至少一进气管线19穿过密封盖134，并经由进气管线19将一气体输送至环状隔离单元13的设置空间S。进一步地，进气管线19供应氮气等流体进入设置空间S。更进一步地，进气管线19设置有至少一阀门。合理地，进气管线19更穿过盖板102。

在另一可行的实施例中，如图5所示，本实施例与第一实施例的差异在于，本实用新型第五实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1的环状隔离单元13具有一开口130，设置空间S经由开口130流体连接设置空间S外部的一大气环境。详细而言，盖板102具有的一贯通部分从邻接开口130处向上贯通盖板102，且贯通部分对应至少一部分开口130，以使设置空间S依序经由开口130及贯通部分而流体连接设置空间S外部的一大气环境。

请参阅图6，其为本实用新型第六实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1的剖面示意图。如图6所示，本实用新型第六实施例与第一实施例的差异在于第一实施例环状隔离单元13替换为包括一内墙231及一底面233的环状隔离单元23，且将腔体10的结构替换为一腔体20。

详细而言，内墙231环绕设置在反应空间R的外侧，并连接腔体20，而底面233连接内墙231及腔体20，并在底面233、内墙231及腔体20之间形成设置空间S。另外，腔体20并未设置一承载部1010及盖板102，且以腔体20(此情况下也称本体201)直接连接内墙231及底面233，从而以腔体20的本体201、内墙231及底面233组成设置空间S。其中，容置空间100替换为容置空间200，腔体开口1011替换为容置空间2011。通过将腔体20连接内墙231及底面233，本实用新型的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1(环状隔离单元13与容置空间100之间完全分开而彼此独立)能更好地避免环状隔离单元13与容置空间100之间因缝隙产生沉积物，进而导致制程中发生电弧的问题。显然地，在选择环状隔离单元13为一体成形的陶瓷环、一金属氧化物环或一金属氮化物环的情况下，一体成形的环状隔离单元13的表面能完全避免因环状隔离单元13的组件结合所造成的缝隙，并避免于缝隙产生沉积物进而导致制程中发生电弧的问题，而一体成形的环状隔离单元13的表面的沉积物也能在清洁阶段轻易移除。

在另一可行的实施例中，如图7所示，本实施例与第六实施例的差异在于，本实用新型第七实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1更包括至少一进气管线19穿过腔体20，并经由进气管线19将一气体输送至环状隔离单元23的设置空间S。进一步地，进气管线19供应氮气等流体进入设置空间S。更进一步地，进气管线19设置有至少一阀门。

在另一可行的实施例中，如图8所示，本实施例与第六实施例的差异在于，本实用新型第八实施例的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置1的环状隔离单元23具有一开口230，设置空间S经由开口230流体连接设置空间S外部的一大气环境。详细而言，一贯通部分从内墙231连接腔体20端的水平面H向上贯通腔体20，且贯通部分对应至少一部分开口230，以使设置空间S依序经由开口230及贯通部分而流体连接设置空间S外部的一大气环境。进一步而言，贯通部分在腔体20的一些地方仍有连结部以使相对环状隔离单元23的腔体20的内侧部分桥接相对环状隔离单元23的腔体20的外侧部分。

在另一实施例中，一贯通部分从底面233连接腔体20端的垂直面侧向贯通腔体20，且贯通部分对应至少一部分开口230，以使设置空间S依序经由开口230及贯通部分流体连接设置空间S外部的一大气环境。进一步而言，贯通部分在一些地方仍有连结部以使相对环状隔离单元23的腔体20的上部部分桥接相对环状隔离单元23的腔体20的下部部分。

在另一可行的实施例中，如图9及图10所示，其分别为本实用新型射频线圈14与环状隔离单元13设置结构的立体示意图及俯视图。其中，底面133形成一沟槽1331，用于设置射频线圈14，其中射频线圈14的一部分位于沟槽1331中。另外，底面133上设置一固定件134，以固定射频线圈14于底面133及/或沟槽1331。进一步而言，固定件包括一凹部1341，以容纳射频线圈14的另一部分。

值得注意的是，环状隔离单元23的底面233也可形成一沟槽，用于设置射频线圈14，而射频线圈14及固定件的设置详细方式则如上所述。

本实用新型优点：

通过彼此独立的所述设置空间与所述容置空间，本实用新型能提供一种包括无缝隙的环状隔离单元的电浆增强式薄膜沉积设备而更好地避免射频线圈与反应空间相互污染。进一步地，一体成形的环状隔离单元的表面能完全避免因环状隔离单元的组件结合所造成的缝隙，并避免于缝隙产生沉积物进而导致制程中发生电弧的问题，而一体成形的环状隔离单元的表面的沉积物也能在清洁阶段轻易移除。

以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求内。

Claims (10)

1.一种独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

一腔体，包括一容置空间；

一承载件，位于所述容置空间内具有一承载面，并透过所述承载面承载至少一基板；

一电极件，设置于所述承载件下或下方，且所述电极件耦接一直流电源或射频电源；

一喷洒头，流体连接所述容置空间，所述喷洒头具有复数个出气口，所述些出气口朝向所述承载件的所述承载面；

一环状隔离单元，包括一设置空间，其中所述承载件、所述喷洒头及所述环状隔离单元在所述容置空间内定义出一反应空间，所述设置空间与所述容置空间彼此独立，所述喷洒头用以提供至少一前驱物至所述反应空间；以及

一射频线圈，设置于所述环状隔离单元的所述设置空间内，所述射频线圈耦接一射频电源。

2.根据权利要求1所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述腔体包括：

一本体，具有一承载部及一腔体开口，其中所述腔体开口连通所述容置空间，而所述承载部则凸出或凹入所述本体，并用以承载所述环状隔离单元；及

一盖板，覆盖所述本体的所述腔体开口，并在所述本体及所述盖板之间形成所述容置空间。

3.根据权利要求2所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述环状隔离单元包括：

一内墙，环绕设置在所述反应空间的外侧；

一外墙，环绕设置在所述内墙的外侧，其中所述腔体的所述盖板连接所述内墙及所述外墙的一端；及

一底面，连接于所述内墙及所述外墙的另一端，并设置在所述本体的所述承载部上，其中所述盖板、所述内墙、所述外墙及所述底面之间形成所述设置空间。

4.根据权利要求3所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，包括至少一进气管线穿过所述盖板，并经由所述进气管线将一气体输送至所述环状隔离单元的所述设置空间。

5.根据权利要求2所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述环状隔离单元包括：

一内墙，环绕设置在所述反应空间的外侧；

一外墙，环绕设置在所述内墙的外侧；

一底面，连接于所述内墙及所述外墙的一端，并设置在所述本体的所述承载部上；及

一密封盖，连接所述内墙及所述外墙的另一端，并在所述密封盖、所述内墙、所述外墙及所述底面之间形成所述设置空间。

6.根据权利要求5所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，包括至少一进气管线穿过所述密封盖，并经由所述进气管线将一气体输送至所述环状隔离单元的所述设置空间。

7.根据权利要求2所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述环状隔离单元具有一开口，所述设置空间经由所述开口流体连接所述设置空间外部的一大气环境。

8.根据权利要求1所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述环状隔离单元包括：

一内墙，环绕设置在所述反应空间的外侧，并连接所述腔体；及

一底面，连接所述内墙及所述腔体，并在所述底面、所述内墙及所述腔体之间形成所述设置空间。

9.根据权利要求8所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，包括至少一进气管线穿过所述腔体，并经由所述进气管线将一气体输送至所述环状隔离单元的所述设置空间。

10.根据权利要求8所述的独立式射频线圈的电浆增强式薄膜沉积装置，其特征在于，其中所述环状隔离单元具有一开口，所述设置空间经由所述开口流体连接所述设置空间外部的一大气环境。

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