TW201236516A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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201236516 六、發明說明： 22曰申請，案號為第 【相關申請案之交叉參考】 本發明主張於2011年2 1〇-201卜0〇15600 ?虎的韓國專利申請案的優先權的益 處，此案在本文以引用之方式全部併入。 【發明所屬之技術領域】 本發明提供一種電漿製程設備，且更特定言之本發 明係關於在電容耗合電聚（ccp)設備中改良無線電頻 率轉換的效率的電漿製程設備。 【先前技術】 般而5，電漿製程設備已廣泛地被使用於電漿化學 氣相沈積設備、電漿喷鍍設備、電漿蝕刻設備、電漿離 子注射及參雜設備等等之中，以在基板上形成薄膜。 提到產生電聚的方法，存在各種方法，例如電容輕合 電浆（ccp)方法、電感輕合電漿（ICP)方法、電子迴 旋共振（ECR )電漿方法、微波電漿方法等等。 在此等產生電漿的方法之中，用於產生cCP的設備包 括上部電極及下部電極，且包括絕緣材料及底座板在下 部電極的下方。 然而，底座板及下部電極大多以平行的平板形成。所 以，底座板及下部電極可供應作為電容且產生非預期的 201236516 電場。此電場阻礙了從底座板的底 的無線電頻率（RF )流，從而降低 至下部電極所施 RF轉換的效率。 加 【發明内容】 因此，本發明之構想為解決以上㈣肖 -態樣係提供一電漿製程設備’其中在下部電極的下方 的底座板及在底座板上&下料極或冷卻錢彼此傾斜 的，使得提供至下部電極的無線電頻率（RF)之轉換效 率可被改良。 在一態樣中，一電漿製程設備包括：腔室；上部電極， 該上部電極係提供於該腔室的上部部分；下部電極該 下部電極係提供於該腔室的下部部分，該下部電極位於 與該上部電極相對的位置；絕緣板，該絕緣板係安置於 該下部電極的下方；及底座板，該底座板係提供於該絕 緣板的下方，且該底座板經安置使得介於該下部電極及 該底座板之間的間隔可為錐形的。 電聚製程設備可進一步包含冷卻板介於下部電極及絕 緣板之間，且與絕緣板接觸的冷卻板的表面係形成為錐 形的，使付冷卻板的中央部分及四周部分的厚度係不同 的0 冷卻板的中央部分可比四周部分更厚。冷卻板的中央 部分可比四周部分更薄。與絕緣板接觸的底座板的表面 係形成為錐形的’使得底座板的中央部分及四周部分的 201236516 厚度係不同的。底座板的中央部分可比四周部分更厚。 底座板的中央部分可比四周部分更薄。絕緣板可包含第 一絕緣板及第二絕緣板，其中該第一絕緣板包含Tefl〇n 材料，該第二絕緣板係堆疊至該第一絕緣板的底部且該 第二絕緣板包含陶瓷材料。第二絕緣板在側面方向可比 第一絕緣板更加延伸。第一絕緣板及第二絕緣板與彼此 接觸之表面可以非對稱傾斜的圖案形成。 如上所述，在根據本發明的示例性實施例的電聚製程 设備中，冷部板（或下部電極）及底座板位於絕緣板上 方及下方，而將絕緣板夾於其中，該冷卻板（或下部電 極）及該底座板並非平行的，而為彼此傾斜的，使得提 供至下部電極的RF流可最大化地防止損失，該損失係由 冷卻板及底座板之間所產生的電場所造成，從而改良RF 轉換的效率。 【實施方式】 透過參考隨附圖式的示例性實施例的詳細說明，本發 明將更為顯而易見’且技術領域中之一般技術者可輕易 地瞭解本發明的技術思想。而且，若決定在詳細說明中 關於本發明的大眾已知的技術可使得本發明的主要思想 變得模糊，則該詳細說明將被省略。 以下，本發明的示例性實施例將參考隨附圖式而詳細 說明。 ° 6 201236516 第1圖係根據本發明的第一示例性實施例圖示一電聚 製程設備的視圖。如第i圖所圖示，根據本發明的第一 示例性實施例的電漿製程設備包括腔室1〇〇，該腔室1〇〇 内部提供反應腔室。織100的頂部或底部被接地。 上部電極110係提供於腔室100的上部部分且下部 電極130係提供於腔室100的下部部分。上部電極11〇 可與接地電極或匹配單元連接。 再者，上部電極1 1 〇係提供氣體供應單元12〇，以供 應製程氣體用於激發電槳且進行製程。儘管未圖示，連 接至氣體供應單元120的上部電極110可具有喷淋頭結 構’使付製程氣體可均勻地供應至反應腔室的内部。 下部電極130係提供於腔室100的下部部分。儘管未 圖示，靜電夾頭（electrostatic chuck，ESC )可提供於下 部電極130上。因此’接受電漿製程的基板係坐落於ESC 上。 同時，冷卻板140係提供於下部電極13〇的下方。冷 卻板140與通道142連接’而冷媒流通過該通道m2， 且冷媒管道143與通道142連接且循環從外部供應的冷 媒。冷卻板140供以冷卻下部電極130，且當基板接受 電漿製程時’冷卻板1 4〇防止下部電極被加熱於預設溫 度或更高溫度。 因此被使用作為冷媒的氦氣及其他冷卻氣體可供應至 冷卻板140的通道142，或者水或類似的液體冷媒可供 應至通道142。再者，絕緣板150、151係提供於冷卻板 201236516 140的下方，且底座板160係提供於絕緣板150、151的 下方。此處，底座板160被接地。 絕緣板1 50、1 5 1包括位於冷卻板140下方的第一絕緣 板150，及第二絕緣板151，該第二絕緣板151堆疊且位 於絕緣板150下方。第一絕緣板150可以強化的Teflon 製成，例如聚四氟乙烯（PTFE )，且第二絕緣板1 5 1以 陶瓷製成。 同時，第二絕緣板1 5 1的側面部分比第一絕緣板1 50 的側面部分在寬度上更加延伸。隨著第二絕緣板丨5 i的 成形’在基板所坐落的板四周的電磁場變得較弱，且因 此能夠防止寄生電聚在板的四周產生。 而且，用於提供RF至下部電極130的RF施加線180 係延伸穿透底座板1 60、絕緣板1 50及1 5 1及冷卻板 14〇 ’且安裝孔170係從底座板160向上穿透至下部電極 130的底部而形成，以便安置rf施加線1 80。再者，絕 緣材料190係在安裝孔170之中提供於rf施加線18〇 的内部四周。 同時’與下部電極13〇接觸的冷卻板14〇的頂部表面 係平坦的，但冷卻板140的底部表面141係傾斜的。此 形狀造成冷卻板140的中央部分較薄且冷卻板14〇的四 周部分較厚。 而且，與絕緣板150、151接觸的底座板16〇的頂部表 面161係傾斜的，但底座板16〇的底部表面係平坦的。 所以，底座板160具有薄的中央部分及厚的四周部分。 201236516 亦即’冷卻板140及底座板160並非平行板的結構， 但為彼此傾斜的，使得介於冷卻板14〇及底座板16〇之 間的間隔可被形成為錐形的。此處，傾斜的角度Θ可為 從5度至45度的範圍。 因為冷卻板140及底座板16〇並非平行而為彼此傾斜 的’所以RF能量轉換的效率可藉由在冷卻板14〇及底座 板1 60之間產生的電場而被最低限度地降低。 換言之，若冷卻板140及底座板1 60係彼此平行而具 有絕緣板150、151介於其中，冷卻板140及底座板160 可操作為電容的類型。 在此情況中’電場係形成於冷卻板1 40及底座板1 60 之間’且電場妨礙流向下部電極13 0的RF，從而降低 RF轉換的效率。在傳統的CCP製程設備中，顯示RF轉 換效率的30%的損失係由產生於冷卻板及底座板之間的 電場所造成。 為了減少RF轉換效率的損失，RF供應功率的強度可 被增加。然而’若增加RF供應功率的強度，則在以介電 材料製成的絕緣板1 5 0、1 5 1中的極化電流亦變得更大。 因此’增加RF供應功率係無效的。 因此，根據本發明的一示例性實施例，介於冷卻板140 及底座板1 60之間的間隔係形成為部分變得較寬或較 窄，從而最小化RF轉換效率的損失。 在介於冷卻板140及底座板1 60之間的間隔變得較寬 的情況下，介於冷卻板140及底座板160之間的電容， 9 201236516 、 下式i所顯示的間隔的一加寬的距離，而變 弱，從而弱化電場。 「等式1」 C=sX(A/d) (其中’ ε :介電常數，八：電極的相對面積，及d:介 於電極之間的距離） 因此RF轉換效率的損失可藉由將冷卻板14〇及底座 板1 60彼此隔離相距更遠而減少。 同時，隨著介於冷卻板140及底座板1 60之間的間隔 變付更寬’一部分介於冷卻板14〇及底座板16〇之間的 間隔變得更窄。在此窄的部分中，發生極化電流被集中 的現象’亦即，電荷被集中。 然而’此電荷的集中造成電場匹配至靜止波。此靜止 波稱為駐波，其中來自冷卻板i4〇及底座板1 60的相對 表面所反射，且以彼此相反的方向傳播的相對電磁波的 交流分量’係被抵銷。所以，RF轉換效率在窄的間隔中 藉由靜止波而未被降低。 為了作成靜止波，需要根據冷卻板140及底座板16〇 的面積及厚度，而調整較窄部分的間隔中的設計。此間 隔的設計可取決於裝備的規模及電極的面積而多方面地 被調整。 如上所述’在根據第一示例性實施例的電漿製程設備 中，介於冷卻板140及底座板1 60之間的間隔在該間隔 中央部分變得較寬’且在該間隔四周部分變得較窄，且 10 201236516 中央部分朝向四周部分而傾斜。 再者，插入冷卻板14〇及底座板160之間的絕緣板15〇 係經成型而相對應於介於冷卻板140及底座板16〇之間 的間隔。 或者，介於冷卻板及底座板之間的間隔可有變化地傾 斜。 第2圖係根據本發明的第二示例性實施例圖示一電漿 製程設備的視圖，第3圖係根據本發明的第三示例性實 施例圖示一電漿製程設備的視圖，第4圖係根據本發明 的第四示例性實施例圖示一電漿製程設備的視圖，且第 5圖係根據本發明的第五示例性實施例圖示一電漿製程 設備的視圖。 在第2圖中’冷卻板240的底部表面係傾斜的，底座 板260的頂部表面係形成為平坦的，且第一絕緣板250 及第二絕緣板25 1係形成為相對應於冷卻板240的底部 形狀。在第2圖的情況中，冷卻板240及底座板260之 1的1隔亦屯成為倒V的形狀。再者，若第二示例性實 %例的錐形的角度比第一示例性實施例的錐形的角度更 大’則此設計可為更有效率。 在第3圖的第三示例性實施例中，介於冷卻板340及 底座fe 360 <間的間隔，在中央部分變得較窄，且在四 周°卩刀變件較寬’且第—絕緣板350及第二絕緣板35 1 被形成為相對應於冷卻板340及底座板.360的形狀。同 樣地&配置可促成改良RF轉換的效率。 201236516 在第4圖的第四示例性實施例巾，相對於第3圖，僅 冷卻板440的底部表面係傾斜的，底座板46〇的頂部表 面係形成為平坦的’且第一絕緣板45〇及第二絕緣板451 係形成為相對應於冷卻板44〇的形狀。在第4圖的情況 中，介於冷部板440及底座板46〇之間的間隔亦形成為 v的形狀，且此設計因此能夠最小化RF轉換效率的損 失。 在第5圖的第五示例性實施例中，突出而傾斜向下的 突起形成於冷卻板540的底部表面的至少兩個點，形成 第二絕緣板551的中央部分而具有鑽石的形狀，延伸鑽 石形狀的周圍以具有大致三角形的形狀。再者，第一絕 緣板5 5 0係填充於第二絕緣板5 5 1及冷卻板5 4 0之間。 在第5圖的情況中’介於冷卻板540及底座板560之間 的間隔包括複數個錐形的部分，使得RF轉換效率的損失 可被減少。 在上述本發明的示例性實施例中，冷卻板丨4〇、24〇、 340、440、540 及底座板 160、260、360、460、560 位 於絕緣板1 50的上方及下方，而將絕緣板丨5〇失於其中， 該冷卻板140、240、340、440、540及該底座板160、 260、3 60、460、560並非平行，而以各種方法彼此傾斜， 使得提供至下部電極的RF轉換可最大化地防止損失，該 損失係由介於冷卻板140、240、340、440、540及底座 板160、260、3 60、460、5 60之間所產生的電場而造成， 從而改良RF轉換的效率且以高的效率提供電漿製程設 12 201236516 備。本發明的此等示例性實施例係更有效率地可用於電 容麵合電漿（CCP)製程設備。 儘管已參考此處的示例性實施例特別圖示且說明本發 明，但熟習言亥項技術者應瞭解可對形式及細節作成各種 改變，而不悖離由隨附申請專利範圍所界定的本發明的 精神及料。示例性實施例應僅考慮為說明之用而非限 制的目的。所以’本發明的料並非由本發明的實施方 式所界定’但由隨附的申請專利範圍所界定，且在範嘴 之中的所有差別將被理解為包括於本發明之中。 【圖式簡單說明】 第1圖係根據本發明的第一 製程設備的視圖。 第2圖係根據本發明的第一干 製程設備的視圖。 第3圖係根據本發明的第二 製程設備的視圖。 第4圖係根據本發明的第 製程設備的視圖。 第5圖係根據本發明的第 製程設備的視圖。 示例性實施例圖示一電漿 實施例圖示一電漿 示例性實施例圖示一電漿 四示例性實施例圖示一電漿 五示例性實施例圖示一電漿 【主要元件符號說明】 13 201236516 100 腔室 250 第一絕緣板 110 上部電極 251 第二絕緣板 120 氣體供應單元 260 底座板 130 下部電極 340 冷卻板 140 冷卻板 350 第一絕緣板 141 底部表面 351 第二絕緣板 142 通道 360 底座板 143 冷媒管道 440 冷卻板 150 絕緣板 450 第一絕緣板 151 絕緣板 451 第二絕緣板 160 底座板 460 底座板 161 頂部表面 540 冷卻板 170 安裝孔 550 第一絕緣板 180 RF施加線 551 第二絕緣板 190 絕緣材料 560 底座板 240 冷卻板 14

Claims (1)

1. 201236516 七、申請專利範圍： 1 · 一種電漿製程設備，該電漿製程設備包含： 一腔室； 一上部電極，該上部電極係提供於該腔室的一上部部 分； 。σ 下邛電極，該下部電極係提供於該腔室的—下部部 分，該下部電極位於與該上部電極相對的一位置； 一絕緣板，該絕緣板係安置於該下部電極的下方；及 底座板，該底座板係提供於該絕緣板的下方且該 底座板經安置使得介於該下部電極及該底座板之間的— 間隔可為錐形的。 月长項1之電漿製程設備，進一步包含—冷卻板， 該冷卻板係介於該下部電極及該絕緣板之間，且與該絕 緣板接觸的該冷卻板的表面係形成為錐形的使得該冷 卻板的十央部分及四周部分的厚度係不同的。 $ 2 H製程設備’其中該冷卻板的該中央 部刀係比該四周部分更厚。 4.如請求項2夕<*· as： a 電4製程設備，其中該冷卻板的該中央 口P刀係比遠四周部分更薄。 15 201236516 電聚製程設備’其中與該絕緣板接觸 5.如請求項1之 的 該 該底座板的該表 ^ ^ 你形成為錐形的，使得該底座板的 中央部分及該四周 门欠的該厚度係不同的。 6. 如請求n s 4 & 、之電漿製程設備，其中該底座板的該中央 部分係比該四周部分更厚。 7·如明求項5之電漿製程設備，其中該底座板的該中央 部分係比該四周部分更薄。 如明求項1之電漿製程設備，其中該絕緣板包含一第 名緣板及一第二絕緣板，其中該第一絕緣板包含一 Teflon材料，該第二絕緣板堆疊至該第一絕緣板的一底 部且該第二絕緣板包含一陶瓷材料。 9.如請求項8之電漿製程設備，其中該第二絕緣板在一 側面方向比該第—絕緣板更加延伸。 10·如請求項8之電漿製程設備，其中該第一絕緣板及該 第二絕緣板與彼此接觸之一表面係以一非對稱傾斜的圖 案形成。 16