TW201320143A - 電漿供給單元及包含它之基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係可提供能防止電漿密度降低之電漿供給單元，包含有：電漿腔室，其係形成有供給來源氣體的放電空間；電力施加部，其係朝前述放電空間施加高頻電力以使前述來源氣體放電；及流入導管，其係與前述放電空間連結，且具有供前述已放電之來源氣體流入的流入空間；形成前述放電空間的前述電漿腔室的內側壁係以第1材質形成，形成前述流入空間之前述擴散導管的內側壁係以與前述第1材質相異的第2材質形成。

Description

電漿供給單元及包含它之基板處理裝置
本發明係關於基板處理裝置，更詳言之，係關於利用電漿來處理基板的裝置。
在半導體元件、平板顯示面板及太陽能電池等的製造方法面，包含去除光阻劑的灰化製程。灰化製程係利用電漿來去除光阻劑。
專利文獻1中揭示有可執行灰化製程的基板灰化裝置。電漿係在電漿源部產生且被供給至製程腔室。製程氣體被供給至電漿源部的放電空間，藉由施加至放電空間的微波，一邊使製程氣體放電，一邊產生電漿。形成放電空間之電漿源部的內側壁，一般是以二氧化矽SiO2材質形成。因為二氧化矽的反應性小，所以可被用作為防止電漿所含的離子再結合的物質。然而，二氧化矽對於特定氣體的滲透性弱，例如：氦、氫、氖等氣體。 因此，使用前述氣體作為製程氣體時，二氧化矽容易劣化而作用為粒子供給源，導致防止離子再結合的功能降低。
[先前技術文獻]
[專利文獻1]韓國登錄專利第10-750828號公報
本發明的實施形態係可提供能防止電漿密度降低之電漿供給單元。
又，本發明的實施形態係可提供能將粒子產生最小化的電漿供給單元。
本發明之一實施形態的電漿供給單元，其係包含：電漿腔室，其係形成有供給來源氣體的放電空間；電力施加部，其係朝前述放電空間施加高頻電力以使前述來源氣體放電；及流入導管，其係與前述放電空間連結，且具有供前述已放電之來源氣體流入的流入空間；形成前述放電空間的前述電漿腔室的內側壁係以第1材質形成，形成前述流入空間之前述擴散導管的內側壁係以與前述第1材質相異的第2材質形成。
又，前述第1材質的強度可比前述第2材質強。
前述第1材質可為鋁系列，前述第2材質可為矽系列。
前述第1材質可為三氧化二鋁，前述第2材質可為二氧化矽。
本發明之一實施形態的基板處理裝置，其係包含：製程腔室，其係形成有執行基板處理的處理空間；基板支撐部，其係位於前述製程腔室內部，用於支撐前述基板；及電漿供給單元，其係使來源氣體放電以產生電漿，並將前述電漿供給至前述處理空間；前述電漿供給單元係位於前述製程腔室的上部，且可形成供給前述來源氣體的放電空間。
又，包含：電力施加部，其係朝前述放電空間施加高頻電力以使前述來源氣體放電；及流入導管，其係位於前述電漿腔室與前述製程腔室之間，形成有使前述電漿從前述放電空間朝前述處理空間移動的流入空間；形成前述放電空間之前述電漿腔室的內側壁係以第1材質形成，形成前述流入空間之前述擴散導管的內側壁係以與前述第1材質相異的第2材質形成。
又，前述第1材質的強度係可比前述第2材質強。
前述第1材質可為金屬材質，前述第2材質可為非金屬材質。
前述流入空間可包含：流入口，其係與前述放電空間連結， 使前述電漿從前述放電空間流入；及逆漏斗狀的擴散空間，其係與前述流入口連結，使由前述流入口所供給的前述電漿擴散。
根據本發明的實施形態，由於可將電漿所含之陽離子的再結合最小化，故可防止電漿密度的降低。
又，根據本發明的實施形態，由於可將電漿所含之陽離子的腔室壁的滲透最小化，故離子滲透所導致之粒子的產生可達到最小化。
[用以實施發明的形態]
以下，參照附圖，詳細說明本發明所期望的實施形態之電漿供給單元及基板處理裝置。說明本發明時，在相關的習知構成或對功能的具體說明被判斷為可模糊本發明要旨的情況，省略其詳細說明。
圖1為顯示本發明之一實施形態的基板處理裝置之圖式。
參照圖1，基板處理裝置1000係利用電漿來處理基板W。基板處理裝置1000包含：製程處理單元(processing unit)100、排氣單元(exhausting unit)200及電漿供給單元(plasma supplying unit)300。製程處理單元100係執行利用電漿的基板處理製程。排氣單元200係將滯留在製程處理單元100內部的製程氣體以及在基板處理過程中產生的反應部產物等排出外部。並且，電漿供給單元300係在基板W的處理製程中產生必要的電漿(plasma)且供給至製程處理單元100。
製程處理單元100包含：製程腔室110、基板支撐部120及擋板130。
在製程腔室110的內部，形成執行基板處理製程的處理空間 111。製程腔室110的上部壁敞開，側壁則可形成開口。基板係通過開口進出於製程腔室110的內部。開口係可藉由門(未圖示)之類的開閉構件開閉。在製程腔室110的底面形成排氣孔112。排氣孔112係與排氣部200連結，而形成使滯留於製程腔室110內部的氣體和反應部產物排出外部之通路。
基板支撐部120係位於處理空間111，用以支撐基板W。基板支撐部120係包含承座121和支撐軸122。承座121係設成圓板狀，在其上面可載置基板W。於承座121的內部，可設置電極(未圖示)。電極係與外部電源連結，藉由施加的電力產生靜電。所產生的靜電使基板W固定於承座121。於承座121的內部，可設置加熱線圈(未圖示)和冷卻線圈(未圖示)。加熱線圈將基板W加熱至一預設溫度。於灰化製程的情況，基板可加熱至約200℃左右。承座121可以鋁或陶瓷材質形成，以有效地將溫度傳送至基板W。冷卻線圈係使所加熱的基板W強制冷卻。完成製程處理的基板W會被冷卻至常溫狀態或下一製程進行所需要的溫度。支撐軸122係形成圓筒狀，用以在承座121的下部支撐承座121。
擋板130係位於承座121的上部。於擋板130形成孔131。孔131係在擋板130的上面朝向於下面形成貫通孔，且均一地形成於擋板130的各區域。擋板130係使供給自電漿供給單元300的電漿過濾。電漿包含自由基(free radicals)與離子(ions)。自由基具有不完全的鍵結(incomplete bonding)，在電性上呈現中性。自由基的反應性非常大，與基板W上的物質主要經由化學作用來執行製程。相反地，離子因充滿電荷，故可依電位差而朝一定的方向加速。加速的離子與基板W上的物質產生物理性撞擊而執行基板處理製程。因此，離子不僅可撞擊光阻劑膜，也可撞擊基板圖案。離子的撞擊可造成基板圖案損傷。又，離子的 撞擊可使圖案的電荷量變動。圖案的電荷量變動會對後續的製程造成影響。如此，在離子直接被供給至基板W的情況，離子會對製程處理產生影響。為了解決上述因離子所產生的問題，可使擋板130接地。擋板130的接地會使電漿中的自由基朝基板W移動，而遮斷離子的移動。
圖2為顯示圖1之電漿供給單元的圖式。參照圖1及圖2，電漿供給單元300係位於製程腔室110的上部。電漿供給單元300係使來源氣體放電而產生電漿，將所產生的電漿供給至處理空間111。電漿供給單元300包含電漿腔室310、來源氣體供給部320、電力施加部330及流入導管340。
電漿腔室310係位於製程腔室110的上部。在電漿腔室310中，上面及下面敞開的放電空間IS形成於內部。電漿腔室310的上端係由氣體供給口315所密閉。氣體供給口315係與來源氣體供給部320連結。供給自來源氣體供給部320的來源氣體係通過氣體供給口315被供給至放電空間IS。來源氣體可使用包含氦He、氫H2及氖Ne中之至少任一成分的混合氣體。形成放電空間IS之電漿腔室的內側壁311係以第1材質形成。第1材質含有金屬材質。第1材質含有鋁系列。第1材質含有三氧化二鋁Al2O3。
電力施加部330係朝放電空間IS施加高頻電力。電力施加部330包含天線331和電源332。
天線331係以電感耦合式電漿(ICP)天線的型態設成線圈形狀。天線331係在電漿腔室310的外部捲繞電漿腔室310複數次。天線331係在對應於放電空間IS的區域捲繞於電漿腔室310。天線331的一端與電源332連結，另一端則接地。
電源332對天線331供給高頻電流。供給至天線331的高頻電力被施加至放電空間IS。藉由高頻電流在放電空間IS形成感應 電場，來源氣體係從感應電場獲得離子化所需的能量而轉換成電漿狀態。在放電空間IS，電漿可形成在上下方向呈上下對稱的鐘模樣之分布。
流入導管340係位在電漿腔室310與製程腔室110之間。流入導管340係將製程腔室110敝開的上面密閉，且於其下端與擋板130結合。在流入導管340的內部形成流入空間FS。流入空間FS係連結放電空間IS與處理空間111，且形成作為在放電空間IS產生的電漿被供給至處理空間111的通路。形成流入空間FS之流入導管340的內側壁341係以第2材質形成。第2材質具有比電漿腔室310的第1材質低的強度。第2材質包含非金屬材質。第2材質包含矽系列。第2材質包含二氧化矽SiO2。
流入空間FS可包含流入口FS1和擴散空間FS2。流入口FS1係位於放電空間IS的下部，且與放電空間IS連結。在放電空間IS產生的電漿係經由流入口FS1流入。擴散空間FS2位於流入口FS1的下部，用以連結流入口FS1與處理空間111。擴散空間FS2愈往下行，剖面積愈逐漸變廣。擴散空間FS2可具有逆漏斗狀。供給自流入口FS1的電漿係在通過擴散空間FS2的期間被擴散。
可利用上述之基板處理裝置執行灰化製程。通過來源氣體供給部320被供給的來源氣體係經由氣體供給口315被供給至放電空間IS。由電力施加部330朝放電空間IS施加高頻電力，所施加的高頻電力使來源氣體放電而產生電漿。在來源氣體放電的過程所產生的陽離子可朝電漿腔室的內側壁311滲透。陽離子在滲透的過程中可與電子再結合而變成中性粒子，藉此，可減少電漿密度。形成放電空間IS之電漿腔室的內側壁311係以對離子滲透強的材質形成，故可防止電漿密度減少。鋁系列的材質，尤其是三氧化二鋁，其對氦氣、氫氣及氖氣的滲透強，具有與 氣體的反應性小的特性。因此，即使混合有上述氣體的來源氣體在放電空間IS內放電，離子對電漿腔室之內側壁311的滲透也不易產生。因此，產生電漿後，密度減少的現象可最少化，可使因離子對腔室壁311的滲透所導致之粒子的產生最小化。
在放電空間IS產生的電漿係朝流入空間FS流入。電漿係通過流入口FS1被供給至筒擴散空間FS2。形成流入空間FS1之流入導管340的內側面係以矽材質形成。矽材質尤其是二氧化矽，其反應性雖低，但具有對氦氣、氫氣及氖氣等的滲透弱的特性。然而，因為流入空間FS非直接施加高頻電力的空間，這點與放電空間IS不同，所以在放電空間IS更少發生離子的滲透。因此，在流入空間FS，離子與流入導管之內壁341的反應程度低。再者，二氧化矽由於其反應性低，故能發揮防止陽離子與流入導管內壁341之再結合的功能。
電漿係在通過擴散空間FS2的期間擴散，而朝擋板130移動。在電漿成分中離子係藉由接地的擋板130，而遮斷朝處理空間111的移動，只有自由基朝處理空間111移動。自由基被供給至基板W以去除塗佈於基板W表面的阻劑。
上述實施形態中，雖說明電力施加部330包含線圈形狀的天線331，但施加高頻電力至放電空間的構造可進行多種變更。例如，如專利文獻1所揭示，電力施加部可構成為導波管與磁控管的結合。
又，上述實施形態中係以利用電漿的灰化處理為例作說明，但本發明不受限於此，亦可適用於利用電漿之各式各樣的製程處理，例如蝕刻製程與蒸鍍製程等。
以上的說明僅只是例示說明本發明的技術思想，所以只要本發明所屬技術領域中具有通常知識者，均可在不脫離本發明 的本質特性之範圍內進行各式各樣的修正及變形。因此，本發明所揭示的實施形態並非用以限定本發明的技術思想，僅用於說明，本發明之技術思想的範圍不受此種實施形態所限制。本發明的保護範圍得由以下的申請專利範圍解釋，且應解釋為與此為同等範圍內的所有技術思想均包含在本發明的權利範圍。
100‧‧‧製程處理單元
110‧‧‧製程腔室
111‧‧‧處理空間
112‧‧‧排氣孔
120‧‧‧基板支撐部
121‧‧‧承座
122‧‧‧支撐軸
130‧‧‧擋板
131‧‧‧孔
200‧‧‧排氣單元
300‧‧‧電漿供給單元
310‧‧‧電漿腔室
311‧‧‧內側壁
315‧‧‧氣體供給口
320‧‧‧來源氣體供給部
330‧‧‧電力施加部
331‧‧‧天線
332‧‧‧電源
340‧‧‧流入導管
341‧‧‧內側壁
1000‧‧‧基板處理裝置
W‧‧‧基板
IS‧‧‧放電空間
FS‧‧‧流入空間
FS1‧‧‧流入口
FS2‧‧‧擴散空間
圖1為顯示本發明一實施形態之基板處理裝置的圖式。
圖2為顯示圖1之電漿供給單元的圖式。
111‧‧‧處理空間
130‧‧‧擋板
131‧‧‧孔
300‧‧‧電漿供給單元
310‧‧‧電漿腔室
311‧‧‧內側壁
315‧‧‧氣體供給口
320‧‧‧來源氣體供給部
330‧‧‧電力施加部
331‧‧‧天線
332‧‧‧電源
340‧‧‧流入導管
341‧‧‧內側壁
1000‧‧‧基板處理裝置
IS‧‧‧放電空間
FS‧‧‧流入空間
FS1‧‧‧流入口
FS2‧‧‧擴散空間

Claims (8)

  1. 一種電漿供給單元，其係包含：電漿腔室，其係形成有供給來源氣體的放電空間；電力施加部，其係朝前述放電空間施加高頻電力以使前述來源氣體放電；及流入導管，其係與前述放電空間連結，且具有供前述已放電之來源氣體流入的流入空間；其中，形成前述放電空間之前述電漿腔室的內側壁係以第1材質形成，其中，形成前述流入空間之前述擴散導管的內側壁係以與前述第1材質相異的第2材質形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿供給單元，其中，前述第1材質的強度係比前述第2材質強。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿供給單元，其中，前述第1材質為鋁系列，前述第2材質為矽系列。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿供給單元，其中，前述第1材質為三氧化二鋁，前述第2材質為二氧化矽。
  5. 一種基板處理裝置，其係包含：製程腔室，其係形成有執行基板處理的處理空間；基板支撐部，其係位於前述製程腔室內部，用於支撐前述基板；及電漿供給單元，其係使來源氣體放電以產生電漿，並將前述電漿供給至前述處理空間；其中，前述電漿供給單元係包含：電漿腔室，其係位於前述製程腔室的上部，形成有供給前述來源氣體的放電空間； 電力施加部，其係朝前述放電空間施加高頻電力以使前述來源氣體放電；及流入導管，其係位於前述電漿腔室與前述製程腔室之間，形成有使前述電漿從前述放電空間朝前述處理空間移動的流入空間；其中，形成前述放電空間之前述電漿腔室的內側壁係以第1材質形成，其中，形成前述流入空間之前述擴散導管的內側壁係以與前述第1材質相異的第2材質形成。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中，前述第1材質的強度係比前述第2材質強。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之基板處理裝置，其中，前述第1材質係金屬材質，前述第2材質係非金屬材質。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之基板處理裝置，其中，前述流入空間包含：流入口，其係與前述放電空間連結，使前述電漿從前述放電空間流入；及逆漏斗狀的擴散空間，其係與前述流入口連結，使由前述流入口所供給的前述電漿擴散。
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