TW201016078A - Cathode with inner and outer electrodes at different heights - Google Patents

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201016078 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ... . ..... .. . 本發明的具體實施方式有關於一種設備，可在基板上 .... . ..... ... . 和超過基板表面邊緣處產生均勻的電漿。 【先前技術】 在進行基板處理時，基板被放在處理腔室中的基板支 ® 撐件上’並與充電氣體接觸，使材料沉積於基板上，或 蝕刻基板上的材料。支撐件包含一具有至少一電極之靜 電吸盤’可於充電後以靜電吸引力將基板固定於支撐件 上。也可以例如無線電頻率（radi〇 frequenCy，rf))之類的 高頻電功率對電極施以偏壓，使腔室中的製程氣體充電 而能用來處理基板。 在一般的處理腔室中，製程氣體經由氣體分配裝置導 © 入腔室中。經由基板支撐件（例如靜電吸盤）内的電極（例 • - - - - . - ... . .. ... . . 如陰極）施予RF電壓’並使陽極接地，可在處理腔室中 形成電容性電場，如此可使氣體充電並形成電漿，可相 對於陰極來造成基板偏壓（例如在陰極上施加直流電）， 並產生靜電力以吸引基板，並將基板固定於靜電吸盤 .._ . .. .. ... . ... ..... .. . 上。並由在處理腔室中生成的電漿來處理基板。 ... - - ;. ... . . . . . . 在進行製程時’基板支撐件表面(例如靜電吸盤的表面） 易與處理腔室中的電漿和轟擊的難子接觸。長期下來， 電漿和離子森擊會損壞部份的靜電吸盤。為了保護吸盤 201016078 並增加其使用年限，在處理腔室中的靜電吸盤周圍會設 =處理套件。此處理套件一般包含一圓形環圈，可覆 蓋住靜電吸盤上與電漿接觸的上方部份。 . ............ ： . . ... .. .. . . .. ........ . 第1圖為先前技術中靜電吸盤100的剖面圖，其上設 置一圓形環圈108。靜電吸盤1〇〇包含環形凸緣1〇2，可 支撐圓形環圈1〇8。圓形環圈1〇8 一般包含—絕緣或介 電材料，例如陶瓷材料。園形環圈的主要目的為防止處 0 理腔室中的電漿，接觸並侵蝕靜電吸盤100。 靜電吸盤100包含一吸附表面106，用以支撐或固定 欲進行處理的基板130。陰極120位於靜電吸盤1 〇〇内， 靠近吸附表面106處。中央導體195將DC電壓傳導至 陰極120以固定基板130。中央導體195提供RF電壓至 陰極120，電容性地使製程氣體充電而形成電漿以處理 基板1 3 0 〇 .. . . ".. ...... . 如第1圖中所繪示的構造，陰極120的位置接近吸附 _ 表面106，可產生固定基板130所需之靜電力。為此， 陰極120設置在被圓形環圈108所圈住的吸盤100的内 . . . ' ,..' ..... ·. . . ... .. . .... 側。因此’陰極120的表面部份為放射狀延伸並終止於 . . .. ... . ... . . .. .... . 接·近基板：13 0處（或在基:板1:3 〇 .的表面'之内）。.但研究中 . . ....... . ... . .. . 發現，這種構造會導致陰極120所產生之RF電場發生不 _ _ _ + - + 昏 + + ++ . + + + 昏 + _ _ _ 均勻的現象，因而造成基板130的表面邊緣無法達成理 . . . . . . . · . .. ......... ....... . ... . ... 想的均勻性。 .. ..... ..... ...... .......... " . 基於此，盈需一種可可使基板表面產生均勻電聚（特別 . .. . ....... . . ... 是在基板的表面邊緣）的靜電吸盤。此外，也需要一種可 201016078 在超出基板表面邊緣部份提供均勻電聚的靜電吸盤。 【發明内容】 本發明的具體實施方式有關於一種設備，可於基板上 及超過基板表面邊緣處產生均勻的電漿。 Ο

在一種具體實施方式中’一基板支携件包含一介電 體，其具有一用於支撐基板的上表面，和一位於該上表 面下方的環形凸緣。一電極，位於介電體之中，介於上 表面和環形凸緣之間。-環形電極，至少部份位於環形 凸緣之内’和—垂直導體，使該電極電性輕接於該環形 電極。 在一種具體實施方式中，一靜電吸盤包含一介電支撐 件，具有由一環形凹槽所圈出來的一上方區域。一電極， 嵌設在該上方區域之中。一環形電極，嵌設在該介電支 撐件中’並位於該環形凹槽的下方。在—且體實施.★ M ^ ^ ^ t # 〇 ^ t ^ 接至該環形電極。 在方—具體實施方式中 丞扳處理設備包含一 室，具有一由腔壁、腔頂和支撐件所界定出來的處理 ^ 〇 ^ ^ ^ t m ^ ^ t > 1¾ # ^ ^ ^ ^ t ^ v 介電體具有一用於支撐基板的从 乂上衣面，和位於該上表 下方的一環形凸緣區。在一且體油+ /、體實施方式中，該支撐 201016078 更包含一電極’位於該介電體内該環形凸緣區的上方； 和一環形電極，至少部份位於該環形凸緣區之内。在一 具體實施方式中，一垂直導體電性耦接該電極與該環形 電極。在一具體實施方式中，該基板處理設備更包含一 RF電力源，與該電極電性耦接；和一；〇(：;電力源，同樣 與該電極電性叙接。 【實施方式】 ❹ 本發明的具體實施方式是有關於一種用於支撐並固定 基板的設備。例如，在以電漿蝕刻基板時，或是以離子 佈植方式將材料佈植於基板中時，或是將材料以化學或 物理氣相、/儿積方式沉積在基板上時，..或是在執行其它製 程時’用於支撐並固定基板的設備。 第2圖為用於處理基板230之典型處理設備200的剖 面簡圖。設備200 —般包含封閉式的處理腔室21〇，具 ® 有多個侧壁212、腔頂2 1 5、和腔底2 18。製程氣體經由 氣體分配系統220導入腔室210中，其中氣體分配系統 220包含製程氣體供應器222、氣流控制系統224和氧體 分配器226。如圖所示’製程氣體可於鄰近基板230表 面處被導入。在另一實例中，製程氣體可經由多孔洞之 蓮蓮頭氣體擴散器（未缯示），或經由向上延伸的氣體分 配器（未續示）導入至基板230上方。 抽氣系統228包含一或多個抽氣幫浦和節流閥。抽氣 201016078 系統用於排出用過的製程氣體的副產物，並控制處理腔 室210中的屋力。電腦控制系流228利用可程式化的製 程條件操控氣體分配系統22〇和抽氣系統228。所緣示 的僅為特定的處理設傷2〇〇的具體實施方式，不應解釋 為本發明申請專利範圍中的限制。 在製程氣體被導人腔室21G之後，氣體被激發形成電 漿250…天線260(例如一或多個誘導線圈）設置於鄰近腔 Ο 室210的位置。天線電力源265供應電力至天線260, 以產生誘導耦合能量（例如RF能量），使在腔室21〇之處 理區中的製程氣體形成電漿26〇。在另一具體實施方式 中（或外加的具體實施方式中），製程電極包含一位於基 板230下方的陰極和一位於基板23〇上方的陽極，用於 耦合RF能量以產生電漿250(如下文中所述）《>電力源275 包含AC電力源280和DC電力源29〇,用於供應製程電 極的電力。AC電力源280包含一產生器和一 RF偏壓匹 H 配電路。可使用控制器或是其它在腔室21〇中的組件來 操控電力源275。 . . . . . . . .. ' .. 在具體實施方式中’腔室21〇之内設置了用於固定基 板230的靜電吸盤3〇〇。靜電吸盤3〇〇包含一嵌設在介 電體305中的電極32〇。靜電吸盤3〇〇用於產生靜電引 力以靜電吸引的方式將基板230固定於靜電吸盤300 之上’由DC電力源29Ό提供DC吸引電壓至電極320 和中央V體295。DC電力源290供應給電極320的00： '吸弓丨:.電壓大約為.20.0 .至ij 2000伏特（v〇it).。· DC電力源290 201016078 也包含系統控制器，適以控制導入電極320的DC電流， 可吸住或放開基板23〇。 在一具體實施方式中，電極32〇作為電聚產生的陰 極。陽極240包含—導電元件，設置於腔室210内之基 板230的正上方’或在腔室内（或鄰接於腔室）的其它位 置。陽極240的尺寸大小足以實質圍繞基板23〇全部的 面積°經由在電極320上施加RF電壓，電極320和陽極 ❹ 240可產生電容性耦合，而在腔室210中形成一 RF電 場。因而可激發並維持電漿25〇。 產生電漿的RF電壓可經由AC電力源280施加於電極 320之上》八(：電力源28〇經由中央導體295提供1^電 壓至電極320電壓具有一或多個頻率’範圍可從約.400 kHz 至約 300 MHz。 在一具體實施方式中，陽極24〇可為腔室21〇的腔頂 215。腔頂215作為導體，可施予偏壓或是可為接地。陽 ❹ 極240也可為半導體，用於提供低阻抗至一灯誘導電場 (mducuon field)(由誘導天線26〇傳送）。腔頂⑴需具 備足㈣導電性㈣騎極謂，並可使由料天線26〇 所產生的RF誘導電場的位置高於腔頂215。 在一具體實施方式中，靜電吸盤3〇0包含環形凸緣 302,位在靜電吸盤3〇〇之吸引表面3〇6的表面邊緣外， 並低於吸引表面3Ό6。環报» 衣办圈3 08设置在環形凸緣3〇2 之上’以係護環形.凸緣〇 -T- 4Λ aw -j- rfc. I 不會接觸在處理設備2〇〇中 產生的電漿250。 . . . ' . . . ' . 201016078 在一具體實施方式中，靜電吸盤300包含環形電極 325，嵌設在電極32〇下方的介電體3〇5中。環形電極 325為一環狀圈，經由一或多個放射狀導體328和中央 導體295電性耦接至電極320。環形電極325可經由電 極320所產生之輻射向外^RF電場，使電漿25〇以放射 狀方式延伸遠超過基板230的表面邊緣。 在一具體實施方式中，一或多個放射狀導體328包含 ❹ 導電材料’例如銘或銅。 在一具體實施方式中，一或多個放射狀導體328可能 會使RF電場（由電極320和環形電極325所產生）發生方 位角不均勻的情況’因而產生不均勻的電漿2 5 〇，且造 成基板230處理的不均勻。 第3圖為依據本發明之具體實施方式所繪示之靜電吸 盤400的剖面簡圖。與第2圖中的具體實施方式相似， 靜電吸盤400包含一超過靜電吸盤4〇〇吸附表面406邊 ® 緣’並位於吸附表面4〇6下方的環形凸緣402^環形圈 408設置在環形凸緣4〇2之上，以保護環形凸緣4〇2不 會接觸於處理設備2〇〇中產生的電漿25〇。 在一具體實施方式中，環形圈408包含一或多種氧化 铭、氮化紹、碳化删、氮化硼、鐵石、石英、氧化矽、 氮化梦、氧化鈦、碳化鈦、硼化锆、碳化锆、以及其均 等物或其組合。 ..... .... ...... V . .. .- 在一具體實施方式中，靜電吸盤400更包含一電極 . ....... . . . .. . 420 ’钱設在靜電吸盤4〇〇之介電體4〇5中。靜電吸盤 201016078 400更包含一環形電極425，嵌設在電極42〇下方的介電 體405中，並放射狀延伸超過電極42〇的表面邊緣。 介電艘405為熱溶融陶瓷或高分子的單石⑻抓^她⑷ 結構。單石陶瓷一般孔洞較少並具有良好的電性。單石 陶瓷結構的高介電性分解強度，也使得電極42〇和環形 電極425得以使用高的RF功率。在一具體實施方式中， 製造介電體405所使用之陶莞，孔洞率低於2〇%。在另 ❹ —具體實施方式中，製造介電體405所使用之陶莞，孔 ㈤率低於10/。。在-具體實施方式中，介電幾405包含 一或多種氧仙、氮化銘、碳化蝴、氮㈣、氧化梦、 碳化矽、氮化矽、氧化鈦、碳化鈦、氧化釔、氧化鈹、 和氧化錯。 在一具體實施方式中’介電體4〇5包含堆疊圍繞電極 420和環形電極425的聚醯亞胺積層或多層醯胺層。介 電體405可以高壓爸壓力形成製程㈣⑽㈣卞⑽㈣ ❹ forming process)製造。 在一具體實施方式中，電極42〇的外側表面邊緣與環 形電極425的内表面邊緣重疊，因而界定出靜電吸盤4〇〇 中介電體405的重疊區432。電極42〇和環形電極425 以位於重疊區432中的複數個垂直導電件435進行電性 輕接。在一具體實施方式中，垂直導電件435為金屬通 孔（via)。在一具體實施方式中，垂直導電件々Μ位於重 432 t , «if 425 的間隔相等。在一具體實施方γ中 ♦ 才牡，、通万式中，垂直導電件435與 201016078 環形電極425的表面邊緣 士f 啄之間距均等，且數量足以使垂 直導電件435之間的距離，所从 甘為所選擇的RF頻率之波長的 系一區段。 • .. . . : ... · . . . ... . . . ' - ......... 在一具體實施方式中，番1 電極420和環开少電極425由導 電材料製成’例如銘、翻、相人 銅銀、金、鉬、組、或其混合。 電極420和環形電極425 人人s & 匕3金屬線的網（mesh)，每一 網約有5至200個網孔，直 〇 λ L 約 100 Mm 至 1 000 μιη，且 截面可為圓形、橢圓形、或長方形。在_個具體實施方 式中，電極420和環形電極425包含一以導電材料金屬 線所製成的網，每一條金孱線具有一縱向中心轴，實質 平仃於個別的網狀電極平面 '網狀電極所使用的金屬少 於相同大小之實心電極’因此所產生的熱膨脹量也較少。 在-具體實施方式中’電極42〇和環形電極425包含 翻網。在-具體實施方式中，垂直導電件435為錮金屬 通孔。

如第4圖所示的具體實施方式中，環形電極425可使 電聚250(經由電極42〇所產生之輻射向外的rf電場所 形成），放射狀延伸遠超過基板23〇的表面邊緣。另外， 使用垂直導電件435取代如第3圖中所示之輻射狀導電 件328。於是’由電極42〇和環形電極425所產生之均 勻的RF電場可形成均勻的電漿2 5 〇，並得以均勻地處理 基板230 ’包含超過基板23〇的表面邊緣處。 · . . ' ' . 上述之本發明的具體實施方式，在不偏離基本的架構 下可建議本發明其它的具體實施方式，本發明的範圍中 201016078 下面的申利專利範圍決定。 【圖式簡單說明】 為使本發明之特徵可被詳細瞭解，故將本發明之具體 實施方式繪製成附圖。然而，需要注意的是，附圖所繪 示僅為本發明之典型的實施方式，不應作為發明範圍的 限制，本發明包含其它同樣效果的具體實施方式。 第1圖為先前技術靜電吸盤的剖面簡圖，其上設置一 處理配套工具環形圈。 第2圖為本發明的具體實施方式中所使用之，典型的 處理設備剖面簡圖。 第3圖為依據本發明之具體實施方式所繪示之靜電吸 盤剖面圖。 【主要元件符號說明】 100 靜電吸盤 275 電力源 102 環形凸緣 280 AC電力源 106 吸附表面 290 DC電力源 108 圓形環圈 295 中央導體 120 陰極 300 靜電吸盤 130 基板 302 環形凸緣 195 中央導體 305 介電體 13 201016078

❿ 200 處理設備 306 吸附表面 210 腔室 308 環形圈 212 腔壁 320 電極 215 腔頂 325 環形電極 218 腔底 328 放射狀導體 220 氣體分配系統 400 靜電吸盤 222 氣體供應器 402 環形凸緣 224 控制系統 405 介電體 226 氣體分配器 406 吸附表面 228 排氣系統 408 環形圈 230 基板 420 電極 240 陽極 425 環形電極 250 電漿 432 重疊區域 260 天線 435 垂直導電件 265 天線電力源 14

Claims (1)

1. 201016078 七、申請專利範圍·· 1 ·—種基板支撐件，包含： 一介電體，具有一上表面，適以支撐一基板和一位於 該上表面下方的環形凸緣； 電極’位於該介電體内該上表面和該環形凸緣之間； 一環形電極，至少部份位於該環形凸緣之内；及 一垂直導體，電性耦接該電極至該環形電極。 如申請專利範圍第1 項所述之基板支撐件，其中 外周長至少部份與該環形電極的一内 内周長重 3 ·如申請專利範圍第J ¥ 垂直導體為複數個導電通孔。 項所述之基板支撐件，其中 4_如申請專利範圍第3 該些複數個導電通孔包含鉬 項所述之基板支撐件，其中

   如申請專利範圍第 3項所述之基板支撐件，其中 距間隔設於該環形電極的一内 項所述之基板支撐件，其中 201016078 /' 該環形電極包含一選自下列族群材料，包含鋁、銅、銀 金、麵、和纽。 •如申請專利範圍第6項所述之基板支撐件，其中 該環形電極包含一翻網。 8·如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中 該電極耦接至一 RF電力源。 9.如申請專利範圍第8項所述之基板支撐件，其中 該電極更耦接至一 DC電力源。 :1 〇·如申請專利範圍第丨項所述之基板支撐件，其中 該電極和該環形電極包含鉬網，且該垂直導體為複數個 翻通孔。 Η·—種靜電吸盤，包含·· "電支撐件’具有被—環形凹槽所圈住的一上方區 域； . ........ . . .. . 電極’嵌設於該上方區域中； 形電極’敢没於該介電支撐件中，並位於該環形 凹槽的下古 αχ , . 方’其中延著該電極外厨長的一區域，與延著 該學形電極内周長之一區域彼此重疊；及 複數個垂直導體，電性耦接該電極至該環形電極。 201016078 12. 如申請專利範圍第丄丨項所述之靜電吸盤’其中該 些複數個垂直導體為翻通孔、 . ......... . . ... . ..... ： .... :. . ... . . . ... . 13. 如申請專利範圍第u項所述之靜電吸盤，更包 含： 一耦接至該電極的rF電力源，和 一耦接至該電極的DC電力源。 14. 如申請專利範圍第13項所述之靜電吸盤’其中該 些複數個垂直導體為均等間隔設置，使相鄰的該些垂直 導體的間距，為該RF電力源所發射之一 RF頻率之一波 長的一選擇部份。 15·如申請專利範圍第η項所述之靜電吸盤，其中該 ;1電支樓件的材料係選自由下列物質組成之族群中，包 含氧化銘、氮化銘、碳化、氮化棚、氡化梦、碳化石夕、 氣化秒、氧化鈦、碳化鈦、氧化釔、氧化鈹、和氧化锆。 . _ . ' . ' 16 κ 、 申請專利範圍第11項所述之靜電吸盤，其中該 電極的材料選自由下列物質所組成之族群包含铭、銅、 銀、金、鉬、和钽。 . ' . · - . · . ........ · . . ' . · . . -. - .., 申"月專利範圍第11項所述之靜電吸盤，其中該 201016078 電極和該環形電極包含錮網，且該複數個垂直導體為多 個鉬通孔。 18. 一種基板處理設備，包含: 一腔室，具有由一腔壁、一腔頂和一支擇件所定義之 一處理區，其中該支撐件包含： 用於支撐一基板，和 一介電體，具有一上表面， 一位於該上表面下方的環形凸緣區； 一電極’位於該介電體内該環形凸緣區的上方； 一環形電極，至少部份位於該環形凸緣區之内； 一垂直導體’電性耦揍該電極至該環形電極； 一 RF電力源，電性耦接於該電極；及 一 DC電力源，電性耦接於該電極。 19.如申請專利範圍第18項所述之基板處理設備其 中該電極和該環形電極包含銷網，且該垂直導體包含複 數個鉬通孔。 20.如申請專利範圍第19項所述之基板處理設備，其

   中該複數個鉬通孔為均等 導體的間距，為該RF電乂 長之一選擇性部分。