TW557643B - Inductively coupled plasma processor - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 557643 A7 B7____ 五、發明説明（1 ) 【發明領域】 本發明係關於對半導體晶圓或玻璃基板等進行鈾刻、 灰化、C VD處理、離子植入處理等的感應耦合電漿處理 裝置。 【發明背景】 【習知技藝之說明】 藉由施加高頻而產生的電漿有電容耦合型電漿（ CCP:Capacitively Coupled Plasma )與感應親合型電漿（ ICP:Inductively Coupled Plasma)。了解上述電容親合型電漿 因會帶給基板損傷，故感應耦合型電漿較佳，對於主要使 此感應耦合型電漿產生的電漿處理裝置，使用線圈電極者 常被使用。 而且，因由使用線圈電極的電漿處理裝置其一部分電 容耦合型電漿也產生，故抑制此電容耦合型電漿的技術， 曰本特開平8 - 5 0 9 9 6號公報揭示在線圈電極（天線 )與電漿處理反應室（Chamber)之間配置法拉第屏蔽（ Faraday shielding )，電性地使線圈電極的軸方向電場短路 ，以抑制電容耦合型電漿的方法。 再者日本特開平1 1 — 1 8 5 9 9 5號公報藉由令法 拉第屏蔽的形爲沿著電漿處理用反應室的圓周配設的複數 個帶狀導電體，以防止在法拉第屏蔽內形成有電性的閉迴 路（Loop)，提高電漿的產生效率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —… — -4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557643 A7 _B7 五、發明説明（2 ) 【發明槪要】 在上述習知的構造中因若法拉第屏蔽的缺口部的寬度 太窄的話發生短路，在法拉第屏蔽內實質上形成有電性的 閉迴路，故引起功率損失使電漿的點火性變差。 而且，有因電漿的點火時所產生的高電壓的影響使支 持電極線圈的絕緣材燃燒。 另一方面，若法拉第屏蔽的缺口部的寬度太寬的話雖 然電漿的點火性提高，惟因電容耦合型電漿的產生比例變 大，故帶給晶圓損傷的可能性增加。 本發明的目的是提供具備使電漿的點火性的改善與電 容耦合型電漿產生的抑制同時可能的法拉第屏蔽之感應耦 合電漿處理裝置。 爲了解決上述課題，本發明的感應耦合電康處理裝置 其構成包含： 電漿處理用反應室； 配設於此電漿處理用反應室周圍的線圈電極；以及 配置於此線圈電極與電漿處理用反應室之間的法拉第 屏蔽， 該法拉第屏蔽具有沿著電漿處理用反應室的圓周配設 的複數個縱長的缺口部，再者藉由此缺口部，在露出的電 漿處理用反應室面與該線圈電極之間插入有電介質（ Dielectric ) 〇 該電介質的介電常數（Dielectric constant ) ε爲5以上 較佳。該電介質爲聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene)製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XΜ?公釐） "~ _5_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

557643 A7 B7 五、發明説明（3 ) 的塊狀（Block )體較佳。而且，該線圈電極例如被捲繞三 圏左右於電漿處理用反應室的周圍，此情形該電介質至少 自高頻的供電口被插入於第一圏或第二圈的該線圏電極與 電漿處理用反應室之間佳。 【圖式之簡單說明】 圖1是顯示與本發明有關的感應耦合電漿處理裝置的 一例的剖面圖。 圖2是圖1的A—A方向剖面圖。 圖3 (a)是電介質塊的側面圖，（b)是電介質塊 的斜視圖。 【符號說明】 1 :天板 2:電漿處理用反應室 3 :線圏電極 4:法拉第屏蔽 5 :台座 6:高頻輸出單元 7 :缺口部 8 :電介質塊 9 :間隔物 【較佳實施例之詳細說明】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 557643 A7 B7 _ 五、發明説明（4 ) 以下根據添附圖示說明本發明的實施形態。此處圖1 是顯示與本發明有關的感應耦合電漿處理裝置的一例的剖 面圖。圖2是圖1的A — A方向剖面圖。 感應耦合電漿處理裝置是具備用以導入反應性氣體的 凸緣（Flange )的天板1安裝於電漿處理用反應室2的上部 。此處，反應室2是由氧化鋁陶瓷等製造。而且，在反應 室2的周圍捲繞有三圈線圈電極3，在反應室2與線圈電 極3之間配置有鋁合金製或不銹鋼製的法拉第屏蔽4。 而且，在反應室2底部具備載置晶圓等的被處理物W 使其升降的台座（Table ) 5。此外，線圏電極3連接於 400kHz〜27kHz的高頻輸出單元6。 在法拉第屏蔽4形成有沿著其圓周配設的複數個縱長 的缺口部7，雖然是由此缺口部7可見到內部的反應室2 的狀態，但是僅此缺口部7與線圈電極3交叉的部分增加 缺口寬，該處插入由聚四氟乙烯等構成的介電常數ε爲5 以上的電介質塊8。此外，在線圈電極3與法拉第屏蔽4 之間配設有由絕緣體構成的間隔物（Spacer) 9。 對於藉由感應耦合電漿處理裝置進行被處理物的電漿 處理，安裝載置被處理物的台座5於反應室2的底部，由 天板1所具備的反應氣體導入口導入電漿產生用的氣體。 此氣體的種類是考慮被處理物的材質等而決定，惟可舉出 例如氨、氬、氮、空氣、氧、六氟化乙烯、丙烷、丁烷等 〇 而且，線圈電極3若被施加例如規定頻率之 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -7 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

557643 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（5 ) 13 . 56MHz的高頻的話，在反應室2內產生電漿（ 點火），進行被處理物的處理。 在電漿點火前的線圏電極3的阻抗（Impedance )當施 加上述規定頻率之13 · 56MHz前後的高頻時，若爲 2 0 0〜5 Ο Ο Ω的話由於非常高，故爲電流不易流動的 狀態。但是，若將本發明的電介質塊8插入法拉第屏蔽4 的缺口部7的寬幅部且反應室2與線圏電極3的間隙部的 話，在所設置的法拉第屏蔽4與線圈電極3之間中介電介 質塊8形成有電容（Capacitance)。 此時，電介質塊8以如圖3 ( a )所示的剖面形狀， 插入到線圈電極3的位置是在捲繞三圈的線圈電極3之中 ，由高頻的供電口第一圈或第二圏。 再者，電介質塊8的形狀如圖3 ( b )的斜視圖所示 ，在反應室2側爲平面，惟因在線圈電極3側形成像收容 線圈電極3的略半圓形的缺口部，故電介質塊8以無卡止 構件插入到反應室2與線圈電極3之間被卡止。而且，電 介質塊8的數目最低也要四個，四個以上根據需要增加幾 個也可以。 藉由以較佳爲介電常數ε爲5以上的材料作成電介質 塊8，上述電容的阻抗大致與線圏電極3的阻抗一樣，或 在其以下。因此，被施加的高頻不僅線圈電極3，也流入 形成的電容，在線圈電極3的附近使非常弱的靜電電容耦 合電漿產生。 若產生的靜電電容耦合電漿藉由線圈電極3的反應電 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線 -8 - 557643 Α7 Β7 五、發明説明（6 ) 場使其電子被加熱的話，模式（Mode )對感應耦合電漿變 化。即這種弱的靜電電容耦合電漿是扮演感應耦合電漿的 火種角色，使電漿點火性被改善。 由靜電電容耦合電漿到感應耦合電漿模式變化後，因 線圈電極3的阻抗其電漿的負荷變小，故在外觀上大幅地 變小。因此，高頻的大部分均流入線圈電極3側，因在形 成的電容側幾乎不流入，故持續穩定的感應耦合電漿的產 生。 【發明的功效】 本發明的感應耦合電漿處理裝置配置具有沿著電漿處 理用反應室的圓周配設的複數個縱長的缺口部之法拉第屏 蔽，藉由此缺口部，在露出的電漿處理用反應室面與前述 線圈電極之間插入電介質，故可降低感應耦合電漿的點火 所需的局頻輸出。 特別是當前述電介質的介電常數ε爲5以上時，可使 習知需要5 0 0W以上的高頻輸出，僅以1 5 0〜2 0 0 W就能使電漿點火。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 557643 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第9 1 1 1 0258號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國92年9月1日修正 1 . 一種感應耦合電漿處理裝置，包含： 電漿處理用反應室； 配設於此電漿處理用反應室周圍的線圈電極；以及 配置於此線圈電極與電漿處理用反應室之間的法拉第 屏蔽， 其特徵爲： 該法拉第屏蔽具有沿著電漿處理用反應室的圓周配設 的複數個縱長的缺口部，再者藉由此缺口部，在露出的電 漿處理用反應室面與該線圈電極之間插入有電介質。 2 .如申請專利範圍第1項所述之感應耦合電漿處理 裝置，其中該電介質的介電常數ε爲5以上。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述之感應耦合 電漿處理裝置，其中該電介質爲聚四氟乙烯製的塊狀體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 .如申請專利範圍第1項或第2項所述之感應耦合 電漿處理裝置，其中該線圈電極被捲繞三圈於電漿處理用 反應室的周圍，該電介質自高頻的供電口被插入於第一圈 或第二圈的該線圈電極與電漿處理用反應室之間。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）-1 -