TWI242396B - Plasma processing apparatus - Google Patents

Description

1242396 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一電漿處理裝置，更特定言之，係關於一减 應耗合電漿處理裝置。 【先前技術】 一感應耦合電漿處理裝置包含一真空室，其中一待處理的 工作件置於一支持台上；及一置於該真空室外部之大氣中的 高頻感應天線。在氣體進入該真空室的同時，將流經該感應 天線之電流產生的一電磁場施加於該氣體’該氣體即被電離 或成為一氣體電漿。該氣體電漿用於待處理之工作件（如半 導體晶圓或玻璃基板）上之沉積或蝕刻處理。 傳統上’例如分隔感應天線與真空室的壁或部分壁之類板 由介電材料板製成，以在真空室中有效地產生一電磁場。因 此’產生電漿時，即在介電材料板兩側之間施加一高電壓。 由高電壓加速之離子撞擊面向真空室之介電材料板表面。介 電材料板會因離子撞擊而受到損壞。該等離子喷濺介電材料 板便可產生不必要的污染物。 近些年，為了擴展大工作件的電漿範圍，有必要使用大真 空室與感應天線。介電材料板也因此更大些。由於較大的介 電材料板易脆斷而難於製造。 【發明内容】 本發明的一個目的是提供一電漿處理裝置，其包含一不會 受離子撞擊損壞且易製造之板。 根據本發明的第一方面，提供一電漿處理裝置，其包含一 83567 -6- I242396 可安置待處理工作件之真空室、一置於真空室外部之高頻感 應天線以及一置於感應天線與真空室之間的板，該板包含了 —具有開口之非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材 料構件，其中該非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域 大0 根據本發明的第二方面，提供一用於電漿處理裝置的一 板’其置於高頻感應天線與可安置待處理工作件的真空室之 間’該板包含一具有開口之非磁性金屬主體以及一密封該開 口之介電材料構件，其中該非磁性金屬主體區域比該介電材 料構件區域大。 【實施方式】 在說明本發明之具體實例之前，先參考相關圖式說明相關 技術與缺點。 如圖8中所示，一傳統的電漿處理裝置包含一真空室i與一 真空至1外部之感應天線5。真空室1(通常由鋁製成）包含一支 持口 2。一待處理工作件3，例如，一半導體晶圓或一玻璃基 板，置於支持台2上。如果需要，該支持台2可與一高頻偏壓 電源11連接。為了產生電漿11，螺旋形之感應天線5與一高 頻電源6連接。在感應天線5與真空室1之間的板4是一介電材 料板，如氧化鋁或矽石玻璃。介電材料板4也是一可將真空 二間與大氣空間分隔之壁。真空室丨也包含了 一供氣單元及 -真空泵單元等等，圖中都未顯示。 處 用電漿處理裝置1()進#亍電漿處理的過程如下。t先，將待 理工作件3置於真空室1中之支持台2上。接下來，用真空 83567 1242396 栗單元使真空室1保持碰，並將待轉氣體從供氣單元經 氣管引入。然後，藉由流經該感應天線5之電流所產生的電 磁場生成氣體電漿P。該氣體電㈣於電漿處理，如工作件 上的電漿沉積/姓刻處理。 如上文所it纟用作真空室壁的介電材料板4兩側之間施 加冋電壓因此’真空室i中介電材料板4之側會被離子撞擊 所損壞。離子撞擊會將污染物從該板4發射出。 以下將參考附圖說明根據本發明之具體實施例，其中圖示 中相同的數字代表相同的元件。 根據本發明，如圖1A所示，一電漿處理裝置1〇包含一真空 室1及一螺旋形感應天線5。真空室丨有一支持台2，之上置有 待處理工作件’如半導體晶圓或玻璃基板。該天線5被置 於β真空室外’並與支持台2相對。該天線5與一高頻電源6 接。該支持台2可與一高頻偏壓電源n連接。 如圖1B所不，螺旋形感應天線5呈正方形。通常螺旋形天 線之形狀對應於真空室或待處理工作件之形狀。因此，處理 半導體晶圓之螺旋形天線之形狀可為圓形。 根據具體實施例，將感應天線5與真空室1分隔之板7包含 一非磁性金屬主體71，其包含一介電材料構件72。一電漿火 炬9作為一點火裝置置於真空室中。 圖2顯不根據本發明該具體實施例之一說明性板。該板7由 非磁性金屬主體71及介電材料構件72組成。該介電材料構件 壓敌入一狹縫中，密封該真空室。該狹縫係從非磁性金屬主 體71之中心切至其邊緣。如圖2，該狹縫大致呈矩形。但是， 83567 1242396 該狹縫之形狀不限於此形狀。只要該狹縫長而狹，其也可成 為斷面形或梯形。 圖3顯示該板7之一部分斷面圖。圖3示意顯示該板7上具有 大氣壓力而該板7下為真空。所形成的該介電材料構件72之 斷面形狀為（例如）T形。介電材料構件72插入該狹縫，且與 一 0形環一起置於該狹縫較低部分之凸出部分上。因此，介 電材料構件72藉由壓力差壓迫固定。該介電材料構件72能防 止在非磁性金屬主體表面上感應出渦流電流。 圖4顯示了該板7之第二實例。該板7有複數個對稱安置的 狹縫。可安置複數個介電材料構件72(例如四個構件）以密封 該等狹縫。因此，可以更有效地防止感應出渦流電流。 如上所述，根據本發明，該板係非磁性金屬主體，其狹縫 由介電材料密封。該板比介電材料板易製作且便宜。該板能 夠有效地用作法拉第屏板（Faraday shield)。該法拉第屏板可 降低真空室中天線與電漿之間的耦合電容效應 (capacitance-coupling effect)。儘管該板受到電漿中離子撞 擊，但污染物不再從該非磁性金屬主體中噴濺。另外，由介 電材料密封之狹縫實際上與天線正交。介電材料能有效地防 止感應出渦流電流以及在電磁場中浪費能量。 此外，絕緣構件8(如玻璃）置於感應天線5與該金屬主體71 之間。該絕緣構件8用作間隔物，防止感應天線5與金屬主體 71接觸。該絕緣構件在形狀上不受限制，且可設置於適當的 位置。 目前，待處理工作件變得較大。因此，必需要有大真空室 83567 1242396 與大感應天線。如果大感應天線由纏繞線圈製成，則該天線 之感應組件變大，就需要一高電壓來驅動天線。為了避免此 專問題’可提供一些分離天線。例如，如圖$所示，可使用 四個分離天線51至54。如圖6所示，可切出非磁性金屬主體 之狹縫，及如圖3所示，可由介電材料構件密封。某些與感 應天線正交之介電材料構件能有效地防止感應出渦流電流。 在這種情況下，該狭縫的形狀以及介電材料構件大體上與 圖3所示者一樣。然而，一般熟悉本技術者可適當地使用任 何形狀、位置、數量的狹縫以及介電材料構件。但是，介電 材料部件構件之區域必需不大於該非磁性金屬之區域。 該支持台3與該金屬主體71相對。因此，可降低由高頻電 源二1施加於支持台3的高頻偏壓電壓。降低之功率使電漿處 理實質上與傳統技術一樣。。 但是，事實上金屬主體71面向該支持台3也可防止電浆點 火一般而言’為了點職體使之成為„，有必要使感應 天線5與支持台3可在一平行板的模式中操作。在該項具體實 施例中，該金屬主體71位於感應天線5與支持台3之間。因 感應天線5與支持台3不可能處在平行板模式中。在這種 聚。由於缺乏乂要的電磁場，不能點燃氣體使之成為電 為了點燃軋體使之成為電漿， 炬9 Φ ^ t 了在真空室中提供一電漿 炬9。電漿火炬9包含了多個 1 ^ 天唆M a # π ，、中中心官提供氣體，線 天線纏繞其外。電漿火炬9可 生氣髀f g由線形天線中的高頻電流 生札體電漿並可將火焰吹直处 人八具工至。儘管該真空室中使用 83567 -10- 1242396 导磁性金屬板，電漿火炬9仍可點燃氣體使之成為電聚。另 外’當氣體點燃使之成為電漿時’因感應天線5所產生的高 頻電磁場仍能保持該電漿而不需要電漿火炬。 除了電漿火炬，也可使用其他電漿點火構件。例如，真处 室中塵力增加可以點燃氣體使之成為電漿。另外，一用於電 裝點火之偏壓源可對真空室中氣體施加電壓。此外，可用來 自紫外光源的光照射該氣體使之成為一電漿。 常可用一火花塞作為電漿點火構件。但是，當其產生火 化訏’真空室中可能會產生污染物。因此，火花塞可能不適 於本發明。 圖7顯示根據本發明之另一項具體實施例。一電漿處理裝 置2〇包含兩板7、12。第—板7與第一項具體實施例中者相 同，而面向一個支持台2的第二板12在金屬主體123上有很多 孔洞。該氣體通過供氣管13進人第—板7與第二㈣之間的 空間。 更詳細地說，真空室中第二板12置於第一板7之前。第一 板7有V有介電材料構件72之非磁性金屬主體71。第二板 12有f有介電材料構件122之非磁性金屬主體121。該非磁 性金屬主體m有报多孔洞通到另一面。一供氣管13置於第 一板7與第二板12之間。 通過該供氣官在第一板7與第二板12之間提供氣體，感應 天線中的電流可產生一電磁場。該電磁場使氣體有效電離並 f為電漿。該氣體電漿可通過第二板12之很多孔洞，像淋浴 00樣噴出進入真空室。該氣體淋浴器可用類似方式於待處 83567 1242396 磁性金屬主體， 圖5顯示一分離式感應天線之實例， 圖6顯示該板之第三實例，其為一帶有介電材料構件之非 磁性金屬主體， 圖7顯示根據本發明之電漿處理裝置之另一項具體實施 例，以及 圖8顯示一傳統之電漿處理裝置。 【圖式代表符號說明】 1 真空室 2 支持台 3 工作件 4 介電材料板 5 感應天線 6 高頻t源 7 第一板/板 8 絕緣構件 9 電漿火炬 10 電漿處理裝置 11 電漿 11 南頻偏壓電源 12 第二板 13 供氣管 20 電漿處理裝置 51-54 分離天線 83567 -13- 1242396 71 非磁性金屬主體 72 介電材料構件 121 非磁性金屬主體 122 介電材料構件 123 金屬主體 P 氣體電漿

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Claims (1)

1242396 弟092115546號專利申請案 · 中文申請專利範圍替換本(94年5月） '}德 拾、申請專利範圍： 1. 一種電漿處理裝置，其包含一可安置一待處理工作件之 /、 置於5亥真空室外之高頻感應天線、以及一置 於该感應天線與該真空室之間的板，該板包含一有一開 之非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材料構 件，其中該非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域 大0 2. 3. 如申請專利範圍第1項 當一氣體蓮蓬頭。 如申請專利範圍第1項 δ亥真空室中。 之裝置，其中該板有氣體孔洞並充 之裝置，其中電漿點火構件包含於 4. 申明專利範圍第i項之裝置，其中該主體之該開口是 狹縫。 5.如申請專利範圍第4項之裝置，其中該介電材料構件與該 感應天線正交。 申月專利圍第1項之裝置，其中該等複數個介電材料 構件對應於。亥非磁性金屬主體的該等複數個開口而安 置。 7. 8. 如申叫專利犯圍第1項之裝置，丨包含該等複數個感應天 線0 如申請專利範圍^項之裂置，其中絕緣構件安置於該感 應天線與該非磁性金屬板之間。 9. 一種用於電漿處理裝 線與一欲處理一工作之真空室 置之板，其係安置於一高頻感應天 之間 該板包含一有一開 83567 1242396 口之非磁性金屬主體以及一密封該開口之介電材料構 件，其中该非磁性金屬主體區域比該介電材料構件區域 大。 时5 ίο 11 12. 13. 如申請專利範圍第9項之板，其包含氣體孔洞且用作一蓮 蓬頭。 如申請專利範圍第9項之板，其中該非磁性金屬主體之該 ^疋狹縫，且该介電材料構件密封該狹縫。 女申明專利範圍第9項之板，其中該介電材料構件與該感 應天線正交。 如申請專利範圍第9項之板，其包含複數個狹縫，且該等 複數個介電材料構件對應於該等狹縫。 83567 -2-