TWI404165B - 基材支撐裝置及包含該裝置之電漿蝕刻裝置 - Google Patents

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Description

基材支撐裝置及包含該裝置之電漿蝕刻裝置
本發明係關於一種用於支撐一基材之裝置以及包含該裝置之電漿蝕刻裝置(plasma etching apparatus)；特別是關於一種可藉由以下方式分別供電給一中央區域及一邊緣區域之電漿蝕刻裝置：設置一用以支撐一基材之電極於該基材支撐裝置之該中央區域，並設置一接收射頻(radio frequency; RF)功率之電極於該基材支撐裝置之該邊緣區域，藉此可利用電漿來移除沈積於基材之一邊緣區域中之薄層或微粒。
裝置或電路圖案一般不形成於半導體基材之邊緣區域中，乃因邊緣區域係供傳送半導體基材之用。然而，於製造製程中，非想要之層或微粒可沈積於半導體基材之邊緣區域上。若不從半導體基材上移除該等非想要之層或微粒即繼續進行半導體製程，半導體基材可發生變形，或者可導致製造良率(yield)降低。此外，該等非想要之層或微粒可致使難以對準半導體基材。
為此，應藉由一預定之後續製程來移除沈積於基材邊緣區域中之非想要之層或微粒。舉例而言，可利用一預定化學品、藉由一濕蝕刻製程(wet etch process)來移除半導體基材邊緣區域中非想要之層或微粒。然而，近來，已藉由選擇性地提供電漿至基材之邊緣區域，來移除半導體基材邊緣區域中非想要之層或微粒。
一種利用電漿來蝕刻一半導體之一邊緣區域之習知蝕刻裝置揭露於韓國專利公開案第10-0635377中。根據該韓國專利公開案， 該用於蝕刻半導體邊緣區域之電漿蝕刻裝置係提供反應氣體至一絕緣板之一周邊區域，該絕緣板具有對應於一非蝕刻區域(即一半導體基材之一中央區域)之一形狀並設置於該中央區域上面。該電漿蝕刻裝置利用一設置於一腔室之外側上部之電極部將該絕緣板周邊區域中之反應氣體轉換成電漿，並移除沈積於該半導體基材之一邊緣區域中之層或微粒。然而，因該電極部係設置於該腔室之外側上部，故難以將電漿集中於基材之邊緣區域上。
於僅利用電容式耦合電漿(CCP)之上述習知蝕刻裝置中，CCP可從半導體基材之邊緣區域彌漫至中央區域(非蝕刻區域)，反應氣體可於半導體基材之中央區域中轉換成CCP，或者可能會意外燃弧(arcing)。此外，形成於半導體基材中央區域(非蝕刻區域)上之所需層可受到彌漫入中央區域中之反應氣體之蝕刻。
此外，因CCP之密度較低(即習知蝕刻裝置之蝕刻速率較低)，故移除半導體基材邊緣區域中非想要之層或微粒會耗費很多時間。況且，某些層無法利用習知蝕刻裝置移除。
此外，因製程溫度較低，故利用習知蝕刻裝置難以移除半導體基材邊緣區域中之金屬層。具體而言，無法移除例如銅(Cu)層等某些金屬層。
半導體裝置係藉由沈積或蝕刻製程於一半導體基材上之一預定層而製成。該製程係於一腔室之內部進行，該腔室係為一封閉型容器，具有一獨特之製程環境。一般而言，一夾盤(其係為一用以固定一半導體基材之裝置)設置於該腔室內部，以支撐一裝入該腔室內部之基材。
根據用於固定一基材之方法，夾盤被劃分成機械夾盤(mechanical chuck)、真空夾盤(vacuum chuck)、及靜電夾盤(electrostatic chuck)。靜電夾盤係利用基材與夾盤內一電極間之電壓差(靜電性)來固定及支撐一基材。因靜電夾盤可維持均勻之抓握力，故其應用於各種腔室中。
靜電夾盤亦用於將一基材固定於一用以移除一基材邊緣區域之層或微粒之基材邊緣蝕刻裝置中。然而，該基材邊緣蝕刻裝置應暴露一基材邊緣區域並使電漿集中於該暴露區域上。根據一習知之靜電夾盤，於一陶瓷內形成一單個電極並提供直流(direct current; DC)功率或RF功率給該電極。因此，會縮短一靜電夾盤本體上一塗層之壽命。具體而言，在將靜電夾盤用於一基材邊緣蝕刻裝置之情形中，一基材邊緣區域之電漿密度降低，致使無法有效地執行基材邊緣區域之蝕刻，且作為一非蝕刻區域之基材中央區域會被電漿損壞。
本發明提供一種電漿蝕刻裝置，用以藉由以下方式輕易地移除沈積於一基材之一邊緣區域中之金屬薄層，例如一銅(Cu)層：產生高密度電漿，使電漿集中於該基材之邊緣區域上，並加熱包含一基材支架之一腔室。
本發明提供一種用於蝕刻一基材之一邊緣區域之裝置，其能夠使電漿集中於該基材之邊緣區域上並防止被轉換成電漿之蝕刻氣體彌漫入該基材之一中央區域中，藉此可保護形成於該基材中央區域上之層或圖案。
本發明提供一種基材支撐裝置，其分別提供用以支撐一基材之一電極圖案以及用以於一靜電夾盤內施加高頻波之另一電極圖案，並分別提供用以支撐該基材之功率以及高頻功率至該等電極圖案，以提高一基材邊緣區域上之電漿密度並防止一基材之中央區域被電漿損壞，本發明亦提供一種包含該基材支撐裝置之基材邊緣蝕刻裝置。
根據一示例性實施例，提供一種電漿蝕刻裝置，包含：一腔室，包含一反應隔間；一電漿產生器，設置於該腔室中；一遮罩部件，設置於該反應隔間中；一基材支架，設置於該遮罩部件下方；以及一氣體供應單元，用以供應一製程氣體至該反應隔間。
該腔室可包含一上腔室及一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合並包含一加熱單元，其中一通孔設置於該下腔室之一上壁中，且該上腔室包含對應於該通孔之一凹槽。
該加熱單元可包含：一熱線(hot wire)，設置於該上腔室及該下腔室之壁中或該上腔室與該下腔室之側面上；以及一電源供應器，用以供應電源給該熱線。該加熱單元可設置於該上腔室之一上壁中或側面上、以及該下腔室之一側壁中或側壁上。
該電漿蝕刻裝置可更包含一屏蔽部件，用以於該腔室中形成一分隔隔間。
該屏蔽部件可形成為具有一環形形狀，該環形形狀自該腔室之一上壁延伸至該腔室之一側壁。
該腔室可包含一上腔室與一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合並包含一加熱單元，其中該屏蔽部件可形成為具 有一環形形狀，該環形形狀自該下腔室之一上壁延伸至該上腔室之一上壁。
該電漿產生器可包含：一天線部件，設置於該分隔隔間中、該屏蔽部件外側；以及一電漿電源供應器，用以供應電漿功率給該天線部件。
該電漿蝕刻裝置可更包含一法拉第屏蔽件(Faraday Shield)，環設於該屏蔽部件之一周緣。
該基材支架可用以暴露該基材之一邊緣區域，該邊緣區域具有約為0.1毫米至5毫米之寬度；該基材支架可毗鄰該遮罩部件設置，使該基材支架與該遮罩部件之間距約為0.1毫米至10毫米；以及該遮罩部件可製造成具有與該基材支架或該基材相同之直徑。
該電漿蝕刻裝置可更包含一上電極，該上電極設置於該遮罩部件之一周緣部。
該電漿蝕刻裝置可更包含：一下電極，設置於該基材支架之一周緣部；以及一絕緣層，設置於該下電極與該基材支架間。
該電漿蝕刻裝置可更包含一基材加熱單元，設置於該基材支架中，用於加熱該基材支架。
根據另一示例性實施例，提供一種電漿蝕刻裝置，包含：一基材支架，用以支撐一基材之一中央區域；一遮罩部件，設置於該基材支架上，以覆蓋該基材之該中央區域；一腔室，用以容納該基材支架及該遮罩部件，該腔室包含設置於其一壁上之一加熱單元；一電漿產生器，用以於由該基材支架、該遮罩部件及該腔室 之一側壁所環繞之一區域中產生電漿；以及一氣體供應單元，用以供應一製程氣體給該腔室之一內側區域。
該電漿產生器可包含：一天線部件，於該腔室中設置於圍繞該遮罩部件之一區域中；以及一電漿電源供應器，用以供應電漿功率給該天線部件。該電漿蝕刻裝置可更包含一屏蔽部件，該屏蔽部件設置於該天線部件與該遮罩部件間，以使該天線部件與該腔室之該內側區域隔開。
該電漿蝕刻裝置可更包含設置於該屏蔽部件與該天線部件間之一法拉第屏蔽件(Faraday Shield)。
該加熱單元可包含：一熱線，設置於該腔室之該壁上；以及一電源供應器，用於供應電源給該熱線。
根據一示例性實施例，提供一種用以蝕刻一基材邊緣之裝置，包含：一腔室，包含一反應隔間；一遮罩部件，設置於該反應隔間中；一基材支架，設置於該遮罩部件之下；一惰性氣體供應單元，用以供應一惰性氣體至該遮罩部件之一底面區域；以及一製程氣體供應單元，用以供應一製程氣體至該遮罩部件之一橫側面區域。
該惰性氣體供應單元可包含：一惰性氣體罐；以及一延伸通道，該延伸通道自該惰性氣體罐延伸入該遮罩部件內。該惰性氣體供應單元可更包含：複數分支通道，從該延伸通道分接出；以及複數噴射噴嘴部件，自該等分支通道延伸至該遮罩部件之一底面。該等分支通道可沿徑向從該延伸通道分接出，且該等噴射噴嘴部件之外側噴射噴嘴部件可排列成一圓環形。各該噴射噴嘴部件可 包含：一噴射孔，設置於該遮罩部件之該底面；以及一噴嘴通道，連接於該噴射孔與該分支通道間，其中該噴嘴通道朝該噴射孔逐漸縮小。
該裝置可更包含一隔板，用以自該惰性氣體供應單元均勻地噴射惰性氣體至該遮罩部件之該底面區域。該遮罩部件可包含一凹槽，該凹槽設置於該遮罩部件之一底面中並連接至該惰性氣體供應單元，且該隔板可設置於該凹槽之一入口處。該隔板可具有一圓板形狀，且該惰性氣體供應單元可包含一延伸通道，該延伸通道與該隔板相對地連接至該凹槽之一區域。
該隔板可設置於該遮罩部件之一底面之一中央區域，且該隔板與一基材之一間距可等於或小於該遮罩部件與該基材之一間距。
該製程氣體供應單元可包含：一製程氣體罐；一氣體管，該氣體穿過該遮罩部件延伸至該遮罩部件之一側壁表面區域；以及一噴射器，沿該遮罩部件之一側壁表面設置，以用於噴射從該氣體管所接收之一製程氣體。
該裝置可更包含一電極，該電極設置於該遮罩部件之一側壁處。該製程氣體供應單元可包含：一噴射器，設置於該電極之一橫側面與一底面其中至少之一處；以及一氣體管，用以經由該遮罩部件及該電極供應一製程氣體至該噴射器。或者，該製程氣體供應單元可包含：一噴射器，設置於該電極之一橫側面與一底面其中至少之一處；以及一氣體管，用以經由該電極供應一製程氣體至該噴射噴嘴部件。
該製程氣體供應單元可包含一氣體通道，該氣體通道設置於該 腔室與該遮罩部件間以用於傳送一製程氣體。於此種情形中，該裝置可更包含一電極，該電極設置於該遮罩部件之一側壁處，且沿該氣體通道傳送之一製程氣體可經由該遮罩部件與該電極間之一區域噴射出。
該裝置可更包含一電漿產生器，用以產生電漿於該遮罩部件與該基材支架之橫向區域中。
該腔室可包含一上腔室及一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合並包含一加熱單元，其中該下腔室可於一上壁中包含一通孔，且該上腔室包含對應於該通孔之一凹槽。
該裝置可更包含一屏蔽部件，用以於該腔室中形成一分隔隔間。
該裝置可更包含一法拉第屏蔽件(Faraday Shield)，環設於該屏蔽部件之一周緣。
該裝置可更包含：一下電極，設置於該基材支架之一周緣部；以及一絕緣層，設置於該下電極與該基材支架間。
根據一示例性實施例，一種基材支撐裝置包含：一本體部，上面置放一基材；一第一電極，設置於該本體部內之一中央區域；一第二電極，設置於該本體部內之一邊緣區域；一固定電源供應單元，用以供應電源給該第一電極，以固定該基材；以及一偏壓電源供應單元，用以供應偏壓電源給該第二電極。
該本體部可支撐該基材之一中央區域，並暴露出該基材之一邊緣區域。
該第一電極可形成為一圓板形狀，且該第二電極可形成為一環設於該第一電極周圍之一環形形狀。
該第一電極與該第二電極可區隔成複數區塊。
該固定電源供應單元可施加直流(direct current; DC)電源至該第一電極，且該偏壓電源供應單元可施加高頻電源至該第二電極。
該偏壓電源供應單元可施加該高頻電源至該本體部。
該基材支撐裝置可更包含：一升降機，用以升降該本體部；以及一平臺，用以施加驅動力至該升降機。
一高頻線管、一直流電源線管、一致冷劑管、以及一提升銷管可位於該本體部之該中央區域。
根據另一示例性實施例，一種基材邊緣蝕刻裝置包含：一腔室，具有一反應隔間；一遮罩部件，設置於該反應隔間中；以及一基材支架，包含用以抓握一基材之一第一電極、以及用以感應電漿之一第二電極，該基材支架設置於該遮罩部件之下。
該基材支架可包含：一本體部，上面置放一基材；該第一電極，設置於該本體部內之一中央區域；該第二電極，設置於該本體部內之一邊緣區域；一固定電源供應單元，用以供應電源給該第一電極，以固定該基材；以及一偏壓電源供應單元，用以供應偏壓電源給該第二電極。
該第一電極可形成為一圓板形狀，且該第二電極可形成為一環設於該第一電極周圍之一環形形狀。
該第一電極與該第二電極可區隔成複數區塊。
該固定電源供應單元可施加直流(DC)電源至該第一電極，且該偏壓電源供應單元可施加高頻電源至該第二電極。
該偏壓電源供應單元可施加該高頻電源至該本體部。
一高頻線管、一直流電源線管、一致冷劑管、以及一提升銷管可位於該本體部之該中央區域。
該基材支架可抓握該基材之一後部中央區域，並暴露出該基材之一邊緣區域，且該遮罩部件可屏蔽該基材之一前部中央區域。
該腔室可包含一上腔室及一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合，一通孔可形成於該下腔室之一上壁中，且該上腔室可包含對應於該通孔之一凹槽。
該基材邊緣蝕刻裝置可更包含：一升降機，用以升降該基材支架；以及一平臺，用以施加驅動力至該升降機。
下文將參照附圖詳細說明本發明之具體實施例。然而，本發明可實施為不同之形式，而不應認為僅限於本文所述之實施例。而是，提供該等實施例旨在使本揭露內容透徹、完整並將本發明之範圍全面傳達給熟習此項技藝者。在附圖中，相同之參考編號自始至終指代相同之元件。
第1圖係為根據一第一示例性實施例之一電漿蝕刻裝置之示意圖。第2圖係為根據第一示例性實施例之一下腔室之立體圖，第3圖係為根據該示例性實施例之一上腔室之立體圖。第4圖及第5圖係為根據該等示例性實施例之電漿蝕刻裝置之變化形式之示意圖。
參見第1圖至第5圖，根據該示例性實施例之電漿蝕刻裝置包含一腔室100、一屏蔽部件200、一遮罩部件300、一電漿產生器 400及一基材支架500，其中屏蔽部件200將該腔室之一內側劃分成一反應隔間A及一分隔隔間D，遮罩部件300設置於屏蔽部件200之反應隔間A中，電漿產生器400設置於屏蔽部件200之外側區域中之分隔隔間D中，且基材支架500設置於遮罩部件300之下。該電漿蝕刻裝置可更於遮罩部件300與電漿產生器400間包含一法拉第屏蔽件(Faraday shield)600。遮罩部件300與基材支架500屏蔽一基材10之一中央區域，因而基材10僅有一邊緣區域外露。
腔室100包含具有一下加熱單元112之一下腔室110與具有一上加熱單元122之一上腔室120。
下腔室110可包含一下本體111、下加熱單元112及一通孔113。下本體111具有一中空且實質六面體形狀。下加熱單元112係設置於至少下本體111之一側壁中。通孔113被形成為具有一圓形形狀，穿過下本體111之一上壁。下本體111可形成為矩形柱形狀，包含一上壁、一底壁及四側壁。或者，下本體111可被形成為圓柱或多面體形狀。下本體111之各側可形成為具有一多邊形形狀。上面安裝有基材10之基材支架500可於下本體111之中空部內上下垂直運動。一用以裝載及卸載基材10之閘閥(gate valve)130以及一用以從腔室100中排出污染物之排放單元140被設置於下本體111之一側上。閘閥130係設置於下本體111之一側壁上，如第1圖所示。下腔室110可經由閘閥130連接至另一腔室(圖未示)。
下加熱單元112係設置於下本體111之側壁之一部分上，用以 加熱腔室100。下加熱單元112可如第1圖所示設置於下本體111之側壁上。下加熱單元112加熱下本體111，且下本體111之溫度受下加熱單元112控制。因此，可穩定地保持下本體111之內部溫度，而不因外界環境之影響而驟然變化。可利用一電加熱器作為下加熱單元112。下加熱單元112可包含複數個熱線(hot wire)112a及一電源供應器112b，熱線112a設置於下本體111中或下本體111之一側面中，電源供應器112b則用以供應電力給該複數個熱線112a。然而，本發明並不僅限於此。或者，下加熱單元112亦可係為一燈加熱器。由此，下加熱單元112被設置於下本體111中，即該本體之側壁內側或下本體111之一側中，藉以從裝載基材10時起強烈地加熱基材10之邊緣區域。基材10之受熱邊緣區域變得更具反應性，由此可更高效地蝕刻基材10之邊緣區域。在沈積金屬層於基材邊緣區域之情形中，加熱基材10之邊緣區域可增強金屬層與反應氣體間之反應性。此外，蝕刻反應之副產物(byproduct)不容易重新沈積於基材10之邊緣區域並可容易經由泵抽吸而排出，因而可容易移除金屬層。下加熱單元112可設置於下本體111之上壁及/或底壁處。
貫穿下本體111之上壁形成之通孔113之直徑可大於基材10之直徑。基材支架500可穿過通孔113朝下腔室110之外側區域上下運動。
上腔室120包含一實質呈六邊形之上本體121、設置於上本體121之上加熱單元122、以及一形成於上本體121中之凹槽123。
上本體121之形狀並非僅限於此。上本體121可具有類似於下 腔室110之下本體111之形狀。上本體121可被製造成具有一覆蓋下本體111之通孔113之形狀。換言之，上本體121之底面係緊密接觸下本體111之上表面。
設置於上本體121中之凹槽123連通下本體111之通孔113。如第1圖至第3圖所示，凹槽123可被製造成使一開口設置於上腔室120之一底壁並朝上腔室120之上壁凹陷。凹槽123之一直徑可大於通孔113之直徑。於該示例性實施例中，藉由上下移動基材支架500，將基材10置於凹槽123中。藉由於凹槽123中強烈地產生電漿，可從基材10之邊緣區域移除非想要之層或微粒。
上加熱單元122設置於凹槽123之周邊之一部分中。舉例而言，上加熱單元122可設置於上本體121之上壁之一部分中。類似於下本體111之下加熱單元112，上加熱單元112係用以加熱基材10並有利於基材10之邊緣區域中之電漿反應。上加熱單元112及下加熱單元122之加熱溫度可約為80℃。然而，加熱溫度並非僅限於此。或者，基材10之邊緣區域可被加熱至介於約50℃至150℃範圍內之一溫度。根據附圖，用作上加熱單元122之熱線係均勻排列於上本體121之上壁中。然而，該等熱線可集中於與基材10之邊緣區域相對應之一區域中。上加熱單元122可與下加熱單元112獨立地從一電源供應器(圖未示)接收電源。藉由此種方式，可降低腔室100上部區域與下部區域間之溫差。或者，上加熱單元122與下加熱單元112可從同一電源供應器接收電源。
儘管圖中未顯示，然而腔室100可更包含一開啟/閉合單元，用以感應上腔室120之上本體121與下腔室110之下本體111間之 開啟及閉合。因腔室100被劃分成一上部區域與一下部區域且腔室100係藉由該上部區域與該下部區域組裝製成，故可容易進行腔室100之維護。
本發明並非僅限於此，腔室100亦可如第4圖所示形成一單一整體，其中第4圖例示一種變化形式。換言之，腔室100亦可由一中空之多面體或圓柱體形成。
屏蔽部件200被製造成具有一圓環形狀，從下腔室110之上壁跨越凹槽123之內側朝上腔室120之上壁延伸。屏蔽部件200係沿通孔113之周邊設置，以將包含下腔室110及上腔室120之腔室100劃分成分隔隔間D與反應隔間A。於反應隔間A中放置基材10，並產生電漿以蝕刻基材10之邊緣區域。分隔隔間D容置電漿產生器400之一部分。反應隔間A與分隔隔間D可藉由屏蔽部件200彼此隔離。舉例而言，分隔隔間D可保持處於大氣壓力，而在反應隔間A中可形成真空。
反應隔間A包含：屏蔽部件200之一內側區域，其被上腔室120之上壁及屏蔽部件200所環繞；以及下腔室110之一內側空間。分隔隔間D則包含屏蔽部件200之一外側空間，其被上腔室120之上壁及側壁、下腔室110之上壁以及屏蔽部件200所環繞。屏蔽部件200可由一種能夠傳送高頻能量及在其內部產生電漿之材料製成。舉例而言，屏蔽部件200可由一絕緣材料製成，例如由氧化鋁(Al2 O3 )製成。
在該示例性實施例中，於利用基材支架500將基材10提升至屏蔽部件200之內側區域之後，可於屏蔽部件200之內側區域中， 即屏蔽部件200與基材支架500間之區域中形成電漿，以蝕刻基材10之邊緣區域。
屏蔽部件200包含一中空之環形本體210、一上延伸部220及一下延伸部230，其中上延伸部220設置於本體210之一上部，下延伸部230則設置於本體210之一下部。上延伸部220係耦合至上腔室120之上壁，下延伸部230則耦合至下腔室110之上壁。本體210被製造成具有類似於基材10之形狀之環形形狀。因此，可使屏蔽部件200與基材10之間距保持均勻一致。因此，可使電漿均勻分佈於基材10之邊緣區域中。環形本體210可具有一圓環形狀。
下延伸部230設置於環形本體210之下部，並可從環形本體210之下部向外延伸。上延伸部220設置於環形本體210之上部，並可從環形本體210之上部向內延伸。本發明並非僅限於此，下延伸部230亦可從環形本體210之下部向內延伸，上延伸部220亦可從環形本體210之上部向外延伸。延伸自環形本體210上部及下部之上延伸部220與下延伸部230係緊密接觸上腔室120及下腔室110。因此，反應隔間A與分隔隔間D可保持處於不同壓力。換言之，上延伸部220與下延伸部230用作密封部件，以嚴密地密封反應隔間A。
屏蔽部件200可藉由下延伸部230或上延伸部220固定至下腔室110或上腔室120。儘管圖中未顯示，然而可於下腔室110及上腔室120之接觸屏蔽部件200之部分處另外設置例如O形環(o-ring)等密封部件，以可靠地密封反應隔間A。如第1圖所示， 屏蔽部件200設置於下腔室110及上腔室120之表面上。然而，本發明並非僅限於此，而是亦可於下腔室110及上腔室120之接觸屏蔽部件200之表面上形成一預定凹槽。屏蔽部件220可插入該凹槽內，以提高反應隔間A之密封可靠性。於上文說明中，屏蔽部件200係與上腔室120及下腔室110分開製造。然而，屏蔽部件200亦可與上腔室120及下腔室110製造成一單一整體。
當如第4圖之變化形式所示將腔室100製造成一單一整體時，屏蔽部件200包含一延伸板部及一突起板部，該延伸板部自腔室100之一上壁延伸出，該突起板部則自該延伸板部朝腔室100之一側壁延伸。換言之，屏蔽部件200具有一L形截面，如第4圖所示。藉此，由屏蔽部件200與上壁及側壁之某些部分形成一分隔隔間D。一基材10向上運動至屏蔽部件200之延伸板部之一內側區域。一天線設置於該延伸板部之一外側，以於屏蔽部件200之內側區域中產生電漿，藉此可移除沈積於基材10之一邊緣區域之層及微粒。
上述遮罩部件300用以防止在設置於基材支架500上之基材10之非蝕刻區域(即中央區域)中產生電漿，以使基材10之非蝕刻區域不會受到蝕刻，遮罩部件300覆蓋基材10中除基材10之邊緣區域以外之一區域。為此，遮罩部件300具有類似於基材10之一形狀。於該示例性實施例中，遮罩部件300形成為具有一圓板形狀。遮罩部件300可具有小於基材10之一尺寸。藉此，遮罩部件300可選擇性地暴露基材10之邊緣區域。自基材10之一端部算起，基材10中被遮罩部件300暴露之邊緣區域可寬約0.1毫米 至5毫米。
藉此，基材10之邊緣區未形成任何層或半導體圖案之邊緣區域。若基材10之被暴露邊緣區域小於上述範圍，則基材10之被暴露邊緣區域過小。而若基材10之被暴露邊緣區域大於上述範圍，則可暴露出形成於基材10之中央區域(即非蝕刻區域)之層或圖案。本發明並非僅限於此。另一選擇為，遮罩部件300之尺寸亦可等於或大於基材10之尺寸。可自遮罩部件300之一內側區域注入惰性氣體，以防止被轉換成電漿之蝕刻氣體朝遮罩部件300彌漫至基材之中央區域內。
遮罩部件300設置於屏蔽部件200內之反應隔間A中。遮罩部件300係設置於凹槽123之一底面(即上腔室120之上壁之一下表面)。遮罩部件300可由單獨之部件形成並利用一耦合部件附裝至凹槽123之底面。本發明並非僅限於此，而是遮罩部件300與上腔室120亦可形成為一單一整體。
如圖所示，一上電極310可設置於遮罩部件300之一端部。一接地電壓被施加至上電極310。本發明並非僅限於此，而是上電極310亦可設置於遮罩部件300內部。此外，遮罩部件300可用作上電極。於此種情形中，一絕緣層形成於遮罩部件300之一側上。上電極310係用以感應一偏壓(bias voltage)之耦合，該偏壓施加至基材支架500，以增大電漿密度並由此提高基材10之邊緣區域之蝕刻速率。
電漿產生器400包含一天線部件410及一電源供應器420。天線部件410設置於由屏蔽部件200、上腔室120及下腔室110所環繞 之分隔隔間D中。天線部件410包含至少一線圈，該線圈被設置纏繞屏蔽部件200N圈。根據圖式，該線圈係纏繞屏蔽部件200二圈。本發明並非僅限於此，而是亦可增大纏繞圈數。該線圈可垂直及/或水平地交疊、疊置或交叉。當基材10與最近天線部件410之間距約為2公分至10公分時，即可於基材10之邊緣區域高效地產生電漿。若該間距小於2公分，則電漿可產生於基材10之中央區域，進而地蝕刻到非想要蝕刻基材10之中央區域。而若該間距大於10公分，則難以於基材10之邊緣區域產生高密度電漿。
電源供應器420供應RF功率，以供應高頻功率給天線部件410。電源供應器420可設置於腔室100外部。電漿產生器400中僅天線部件410可設置於腔室100之分隔隔間D中，而電漿產生器400之其他組件可設置於腔室100外部。於該示例性實施例中，因天線部件410係設置於腔室中，即毗鄰反應隔間A之分隔隔間D中，故可毗鄰天線部件410於反應隔間A中產生高密度電漿。所產生之電漿可在環形屏蔽部件200內之反應隔間A中呈一環形形狀。天線部件410可與腔室100形成一體，以簡化電漿蝕刻裝置並減小電漿蝕刻裝置之尺寸。電源供應器420所提供之功率可介於約100瓦至3.0千瓦範圍內。所提供電源之頻率可介於約2百萬赫茲(MHz)至13.56百萬赫茲範圍內。
電漿係因應供應至天線部件410之電漿功率(高頻功率)而產生於屏蔽部件200內之反應隔間A中。換言之，由天線部件410於屏蔽部件200內產生高密度電漿。因遮蔽部件300係設置於屏蔽部件200中，故電漿之產生集中於屏蔽部件200與遮罩部件300 間之一區域，即屏蔽部件200與升起之基材支架500間之一區域。
如於該示例性實施例中所闡釋，天線部件410環設於由基材支架500升起之基材之側面，且於天線部件410之上側與下側設置有接地電極，以於基材邊緣區域產生均勻之高密度電漿。此外，因電漿可集中於基材10之邊緣區域，故可更高效地蝕刻基材10之邊緣區域。
電漿產生器400並非僅限於此，而是亦可為一電容式耦合電漿(capacitively coupled plasma)產生器、一混合型(hybrid type)電漿產生器、一電子回旋共振式(electron cyclotron resonance; ECR)電漿產生器、或一表面波電漿(surface wave plasma; SWP)產生器。
一預定連接孔(圖未示)形成於上腔室處，以連接電源供應器420與天線部件410。電源供應器420可經該連接孔連接至設置於上腔室120之分隔隔間D中之天線部件410。亦可係為一相反之情形。電源供應器420與天線部件410間可更設置一阻抗匹配單元(impedance matching unit；圖未示)。根據該示例性實施例，加熱單元112及122係提供於腔室100中或腔室100之側面。因此，可於天線部件410之一側提供一預定之冷卻單元(圖未示)，以防止加熱單元112及122損壞天線部件410。
法拉第屏蔽件600設置於屏蔽部件200之一外表面上，用於使屏蔽部件200內所產生之電漿集中至基材10之邊緣區域。於該示例性實施例中，法拉第屏蔽件600可設置於屏蔽部件200與天線部件410間。法拉第屏蔽件600可防止因法拉第效應而使電漿集 中至設置於天線部件410處之線圈，以使電漿可均勻地形成於腔室100內。此外，法拉第屏蔽件600可防止蝕刻副產物及聚合物局部沈積於屏蔽部件200內表面之線圈位置上，以使最少量之蝕刻副產物及聚合物可均勻地積聚於製程腔室100之整個內表面。藉此，可延長電漿蝕刻裝置之壽命，並可防止因在製程中積聚於腔室中之雜質不規則地分隔而形成微粒。
儘管圖中未顯示，然而法拉第屏蔽件600可包含一環形本體及形成於該本體中之複數個狹縫。該等狹縫係相對於腔室100之上壁沿一縱向設置。藉由控制該等狹縫之寬度及間距，可控制電漿之均勻度。法拉第屏蔽件600係連接至電漿蝕刻裝置之一接地點，以於產生電漿時使天線之線圈與電漿間非想要之電壓最小化並使電漿均勻分佈於屏蔽部件200之整個表面上。
儘管圖中未顯示，然而可於法拉第屏蔽件600與天線部件410間設置一絕緣部件。法拉第屏蔽件600可接觸屏蔽件600之外側並與天線之線圈相隔一預定距離。
基材支架500設置於腔室100之反應隔間A中，並支撐基材10。基材支架500用以將裝入下腔室110內之基材10移動至其中設置有遮罩部件300及屏蔽部件200之上腔室之凹槽123，或者將被提升至凹槽123之基材10向下移動至下腔室110。
基材支架500包含用以支撐基材10之一基材支架夾盤520、用以上下移動基材支架夾盤520之一驅動單元540、以及用以供應偏壓電源給基材支架夾盤520之一偏壓電源供應器550。基材支架500更包含一提升銷(圖未示)，且一供該提升銷於其中上下運動 之預定通孔設置於基材支架夾盤中。
基材支架夾盤520具有類似於基材10之一平板形狀。基材支架夾盤520被製造成平板形狀，其尺寸小於基材10之尺寸。因此，當將基材10放置於基材支架夾盤520上時，一下邊緣區域可暴露於一電漿產生區域。一基材加熱單元530設置於基材支架夾盤520內，用於加熱基材支架夾盤520。基材加熱單元530包含設置於基材支架夾盤520內之一熱線531、以及用以供應電源給熱線531之一熱線電源供應器532。基材加熱單元530之熱線531可集中於基材支架夾盤520之一邊緣區域。可對放置於基材支架夾盤520上之基材10之邊緣區域進行加熱，由此可提高基材10之邊緣區域之反應性。基材加熱單元530之加熱溫度可介於約150℃至550℃範圍內。於該示例性實施例中，基材支架夾盤可被加熱至約350℃左右。
偏壓電源供應器550所提供之功率可介於約10瓦至1000瓦範圍內。該偏壓電源供應器之頻率可介於約2百萬赫茲至13.56百萬赫茲範圍內。偏壓電源供應器550提供偏壓電源給基材支架夾盤520，藉此提供偏壓功率給置於基材支架夾盤520上之基材10。該偏壓功率使電漿可運動至基材10的暴露於基材支架夾盤520與遮罩部件300外側之邊緣區域。
如圖所示，下電極510可設置於基材支架夾盤520之一邊緣部。下電極510被接地。下電極510係用以感應提供給基材支架500之偏壓功率之耦合，以增大電漿密度並提高基材10之邊緣區域之蝕刻速率。
因提供偏壓功率給基材支架夾盤520，故將一絕緣層511設置於基材支架夾盤520與下電極510間。根據第1圖，絕緣層511係沿基材支架夾盤520之一側之一圓周設置。於此種情形中，基材支架500之尺寸包含基材支架夾盤520及絕緣層511。因此，當將基材10置於基材支架500上時，基材10自絕緣層511之一端突出約0.1毫米至5毫米。然而，當絕緣層511僅設置於基材支架夾盤520與下電極510間時，亦即當絕緣層511不接觸基材10時，基材10可自基材支架夾盤520之一端突出約0.1毫米至5毫米。如第5圖所示，可省略位於基材支架夾盤520側面之下電極510，且於此種情形中，亦可省略絕緣層511。
驅動單元540包含一驅動軸541及一驅動部件542，其中驅動軸541延伸至腔室100內以使基材支架夾盤520上下運動，驅動部件542則用以移動驅動軸541。
該電漿蝕刻裝置更包含一氣體供應單元700，用以供應製程氣體給一電漿產生區域(即屏蔽部件200、遮罩部件300、及基材支架500間之一區域)。氣體供應單元700包含一噴射器710、一氣體管720及一氣罐730，其中噴射器710用以噴射製程氣體至腔室100之反應隔間A中，氣體管720用以供應製程氣體至噴射器710，氣罐730則用以供應製程氣體至氣體管720。噴射器710可包含複數個噴嘴，圍繞遮罩部件300之周邊設置於上腔室120中。因此，製程氣體可均勻地提供至遮罩部件300之周邊。如上文所述，加熱單元112及122設置於腔室100中。於噴射製程氣體至腔室100內之前，可利用加熱單元112及122加熱製程氣體。
氣體供應單元700並非僅限於此，而是亦可具有不同變化形式。舉例而言，如例示一變化形式之第5圖所示，可將氣體供應單元700穿過屏蔽部件200提供至該屏蔽部件內。換言之，可使複數個噴射器710均勻形成於屏蔽部件200中，並可使氣體管720延伸貫穿上腔室120，以供應製程氣體至屏蔽部件200之內側區域，該內側區域亦即電漿產生區域。
現在將闡述一種利用上述電漿蝕刻裝置之蝕刻方法。
開啟設置於腔室100之側壁上之閘閥130，並將一基材10裝載入腔室100中，即反應隔間A中。將所載入之基材置於基材支架500上。可利用設置於基材支架及腔室中之加熱單元112、122及530，將腔室100之內部加熱至一預定溫度，並可於裝載基材10之同時進行加熱。詳言之，加熱基材10之邊緣區域，以改良基材10之邊緣區域之蝕刻反應性。
將基材10定位於基材支架500上之後，關閉閘閥130，並將腔室100之反應隔間A之壓力調節至一所期望之水準。反應隔間A之壓力可係為1×10-3 托或以下。接著，將基材支架500向上移動至上腔室120之凹槽123內。將基材支架500鄰靠在凹槽123中所設置之遮罩部件300放置。將基材支架500與遮罩部件300之間距調節至介於約0.1毫米至10毫米之範圍內。於該範圍中，可防止在遮罩部件300與基材支架500間產生電漿。此外，基材10、基材支架500及遮罩部件300係形成為圓形，且同心地對齊。基材10之邊緣區域暴露於緊密相間之基材支架500與遮罩部件300外面。當遮罩部件300鄰靠基材10時，便不會在基材10的位於 遮罩部件300下方之一區域中產生電漿。
接著，自氣體供應單元700供應製程氣體至反應隔間A，並利用電漿產生器400在被供應製程氣體之反應隔間A中產生電漿。換言之，將製程氣體轉變成電漿。此處，製程壓力可保持於約5毫托至500毫托之範圍內。
對設置於屏蔽部件200之外側區域(即分隔隔間D)中之天線部件410施加一高頻電壓，並對設置於遮罩部件300之一側之上電極310以及對設置於基材支架500之一側之下電極510施加一接地電壓。然後，於天線部件410、上電極310、及下電極510間之一區域中，亦即屏蔽部件200之內側區域中，產生電漿。例如，提供頻率為2百萬赫茲且功率為1.5千瓦之高頻電源至天線部件410，以於基材10之邊緣區域產生電漿。
換言之，沿遮罩部件300之周邊均勻地提供製程氣體並以電漿活化之。設置於屏蔽部件200外表面之法拉第屏蔽件600使被轉換成電漿之製程氣體集中於基材10之邊緣區域上。然後，對環設於遮罩部件300周圍之上電極310及環設於基材支架500周圍之下電極510施加一偏壓，以移除基材10邊緣區域中不需要之層或微粒。例如，提供頻率為13.56百萬赫茲且功率為500瓦之偏壓功率至基材支架500，以蝕刻掉暴露於電漿之基材10邊緣區域中不需要之層及微粒。於該示例性實施例中，甚至當一金屬層沈積於基材10之邊緣區域中時，亦可利用設置於腔室100中或腔室100側壁上之加熱單元以及設置於基材支架500中之基材加熱單元來加熱沈積於基材上之金屬層。藉此，可藉由活化之電漿蝕刻基材 之邊緣區域並移除金屬層。
於完成對基材10邊緣區域之蝕刻後，停止產生電漿及供應製程氣體，並排出腔室100中之剩餘氣體。將基材支架500向下移動至下腔室110之一下壁區域。此處，可視情況提供所需氣體至腔室100內，並可逐漸降低用於天線之高頻功率及偏壓以維持電漿，直到剩餘氣體被完全排出或者基材支架500移動至下方為止，由此可逐漸地消除電漿。藉此，可減少缺陷及微粒之產生。此後，開啟閘閥130，並將基材10載送出腔室100。
本發明並不僅限於以上說明，而是亦可改變成各種形式。
下文將闡述根據本發明一第二示例性實施例之一電漿蝕刻裝置。於下文說明中，與上述第一實施例相同之部分將不再贅述。下文說明之某些內容亦可應用於上述第一實施例。
第6圖係為根據一第二示例性實施例，一種用以蝕刻一基材邊緣之裝置之示意性側視圖。第7圖係為根據該第二示例性實施例之一上腔室之立體圖。第8圖係為第6圖中編號為K之部分之一放大圖。
參見第6圖至第8圖，該基材邊緣蝕刻裝置包含一腔室1100、一屏蔽部件1200、一遮罩部件1300、一電漿產生器1400、一基材支架1500及一法拉第屏蔽件1600。其中屏蔽部件1200將該腔室之一內側劃分成一反應隔間A及一分隔隔間D。遮罩部件1300設置於屏蔽部件1200之反應隔間A中，電漿產生器1400設置於屏蔽部件1200之外側區域中之分隔隔間D中，基材支架1500設置於遮罩部件1300之下，法拉第屏蔽件1600則設置於遮罩部件1300 與電漿產生器1400間。遮罩部件1300與基材支架1500屏蔽一基材10之一中央區域，而基材10之一邊緣區域外露。該基材邊緣蝕刻裝置包含一製程氣體供應單元1700及一惰性氣體供應單元1800，其中製程氣體供應單元1700用於經由遮罩部件1300供應製程氣體至屏蔽部件1200中之反應隔間A(即基材中邊緣區域)，惰性氣體供應單元1800則用以經由遮罩部件1300供應惰性氣體至遮罩部件1300下面基材10之中央區域。
腔室1100包含具有加熱單元1112及1122之一下腔室1110與上腔室1120。
本發明並非僅限於此，腔室1100亦可形成為一單一整體。換言之，腔室1100亦可由一中空之多面體或圓柱體形成。
於該示例性實施例中，該蝕刻裝置包含屏蔽部件1200，用以將腔室1100劃分成反應隔間A與分隔隔間D。以下將闡述屏蔽部件1200。
於該示例性實施例中，於利用基材支架1500將基材10提升至屏蔽部件1200之內側區域之後，可於屏蔽部件1200之內側區域中，即屏蔽部件1200與基材支架1500間之區域中形成電漿，以蝕刻基材10之邊緣區域。於上文說明中，屏蔽部件1200係與上腔室1110及下腔室1120分開製造。然而，屏蔽部件1200亦可與上腔室1110及下腔室1120製造成一單一整體。
當將腔室100製造成一單一整體時，屏蔽部件1200包含一延伸板部及一突起板部，該延伸板部自腔室1100之一上壁延伸出，該突起板部則自該延伸板部朝腔室1100之一側壁延伸。換言之，屏 蔽部件1200具有一L形截面。藉此，由屏蔽部件1200與上壁及側壁之某些部分形成一分隔隔間D。一基材10向上運動至屏蔽部件1200之延伸板部之一內側區域。一天線設置於該延伸板部之一外側，以於屏蔽部件1200之內側區域中產生電漿，藉此可移除沈積於基材10之一邊緣區域之層及微粒。
於該示例性實施例中，如上文所述，該蝕刻裝置包含遮罩部件1300，用以保護基材10之非蝕刻區域。
於該示例性實施例中，如上文所述，該蝕刻裝置包含電漿產生器1400，用以於腔室1100之反應隔間A中產生電漿。電漿產生器1400將於下文予以說明。
於該示例性實施例中，如上文所述，該蝕刻裝置包含法拉第屏蔽件1600，用以使電漿集中於基材10之邊緣區域。法拉第屏蔽件1600將於下文予以說明。
於該示例性實施例中，如上文所闡釋，該蝕刻裝置包含基材支架1500，用以支撐基材10。基材支架1500將於下文予以說明。
基材支架1500包含一用以支撐基材10之一基材支架夾盤1520、用以上下移動基材支架夾盤1520之一驅動單元1540、以及用以供應偏壓電源給基材支架夾盤1520之一偏壓電源供應器1550。基材支架1500更包含一提升銷(圖未示)，且一供該提升銷於其中上下運動之預定通孔設置於基材支架夾盤中。
於該示例性實施例中，如上文所闡釋，該蝕刻裝置包含製程氣體供應單元1700，用以供應製程氣體給反應隔間A之一電漿產生區域(即屏蔽部件1200、遮罩部件1300、及基材支架1500間之 一區域)。製程氣體供應單元1700將於下文予以說明。
製程氣體供應單元1700包含一噴射器1730、一氣體管1720及一氣罐1710，其中噴射器1730用以噴射製程氣體至腔室1100之反應隔間A中，氣體管1720用以供應製程氣體至噴射器1730，氣罐1710則用以供應製程氣體至氣體管1720。
噴射器1730可包含複數個噴嘴，圍繞遮罩部件1300之周邊設置於上腔室1120中。因此，製程氣體可均勻地提供至遮罩部件1300之周邊。
為此，氣體管1720經由上腔室1120延伸至遮罩部件1300之一內側區域，如第1圖所示。氣體管1720之二端分別連接至噴射器1730及氣罐1710。如圖所示，氣體管1720可具有複數個分支管線。
於該示例性實施例中，加熱單元1112及1122設置於腔室1100中。於噴入製程氣體之前，可藉由延伸貫穿上腔室1120之氣體管1720之一部分來加熱製程氣體。
於該示例性實施例中，如上文所闡釋，該蝕刻裝置包含惰性氣體供應單元1800，用以供應惰性氣體至基材10之非蝕刻區域。惰性氣體供應單元1800將於下文予以說明。
惰性氣體供應單元1800係穿過遮罩部件1300設置，並供應惰性氣體至設置於遮罩部件1300下方之基材10中央區域。藉此，可防止製程氣體朝基材10之中央區域彌漫，並由此防止在基材邊緣區域之蝕刻過程中蝕刻基材之中央區域。換言之，若供應惰性氣體至基材10之中央區域，則基材10中央區域之壓力變得相對 高於基材10之邊緣區域，從而使惰性氣體自基材之中央區域流至基材之邊緣區域。此一惰性氣體流可防止製程氣體朝基材之中央區域彌漫。
如第6圖所示，惰性氣體供應單元1800包含一惰性氣體罐1810、一噴射噴嘴部件1840及一惰性氣體通道，其中惰性氣體罐1810中儲存惰性氣體，噴射噴嘴部件1840設置於遮罩部件1300之一底面中，惰性氣體通道則用以供應惰性氣體至噴射噴嘴部件1840。可利用氬氣(Ar)、氮氣(N2 )或類似氣體作為惰性氣體。
該惰性氣體通道包含一延伸通道1820及複數個分支通道1830，其中延伸通道1820自惰性氣體罐1810經由腔室1100延伸至遮罩部件1300之一內側區域，該複數個分支通道1830則自延伸通道1820分出並連接至噴射噴嘴部件1840。
延伸通道1820相對於腔室1100與遮罩部件1300之一接觸面沿一近似垂直之方向延伸。腔室1100中設置一通孔，供延伸通道1820從中穿過。在第6圖中，顯示一單一延伸通道1820延伸貫穿遮罩部件1300之一內側。本發明並非僅限於此，亦可有複數個延伸通道1820延伸貫穿遮罩部件1300之內側。該複數個分支通道1830包含自延伸通道1820之一端沿徑向分出之複數個通道。複數個分支通道1830之延伸長度可能一樣。各分支通道1830沿一近似垂直於延伸通道1820之方向延伸。換言之，各延伸通道1830沿一近似平行於遮罩部件1300之一底面之方向延伸。儘管第6圖中顯示惰性氣體通道係為直線，然本發明並不僅限於此，該惰性氣體通道亦可形成為具有曲線或斜線。
噴射噴嘴部件1840被製造成具有自惰性氣體通道延伸至遮罩部件1300之底面(即面朝基材10之表面)之一孔形狀。因此，由惰性氣體通道提供之惰性氣體可噴射至遮罩部件1300之底面下方之一區域(即遮罩部件1300與基材10間之一區域)。
可將複數個噴射噴嘴部件1840設置於遮罩部件1300之底面。此外，最外側噴射噴嘴部件1840之連接端所形成之一曲線可係為圓形。本發明並非僅限於此，該等噴射噴嘴部件1840之連接端所形成之曲線可依基材10之形狀而呈各種不同變化。藉此，由噴射噴嘴部件1840提供之惰性氣體可均勻噴射至基材10之中央區域。
如第7圖所示，四噴射噴嘴部件1840設置於一內側區域中、鄰靠遮罩部件1300之中央，且六噴射噴嘴部件1840近似以一圓形形狀設置於一外側區域中。噴射噴嘴部件1840之數量並非僅限於此，而是亦可更多或更少。在第7圖中，噴射噴嘴部件1840具有一圓孔形狀。本發明並非僅限於此，噴射噴嘴部件1840亦可具有一狹縫形狀。此外，噴射噴嘴部件1840可均勻設置於遮罩部件1300之底面中。
噴射噴嘴部件1840包含一噴射孔1841及一噴嘴通道1842。如第8圖所示，噴嘴通道1842可被製造成使其直徑朝噴射孔1841逐漸減小。噴嘴通道1842可被製造成相對於遮罩部件1300之底面傾斜一預定角度。藉此，可將惰性氣體從基材10之中央區域噴射至基材10之邊緣區域。
本發明並非僅限於以上說明，而是亦可改變為各種不同之形式。換言之，可將一導流板(baffle)設置於與一氣體供應單元相 整合之一遮罩部件內，以均勻地提供惰性氣體。於下文說明中，與上述第一實施例相同之部分將不再贅述。以下將說明根據第二示例性實施例之蝕刻裝置之各種變化形式。
第9圖係為根據第二示例性實施例之一變化形式，一種用以蝕刻一基材邊緣之裝置之示意性側視圖。第10圖係為根據第二示例性實施例之一變化形式，一遮罩部件之一仰視圖。第11圖係為第9圖中編號為L之部分之一放大圖。第12圖及第13圖係為根據第二示例性實施例，用以蝕刻基材邊緣之裝置之變化形式之示意性側視圖。第14圖至第16圖係為用於闡釋第12圖中編號為M之部分之側視圖。第17圖及第18圖係為用於闡釋第13圖中編號為N之部分之側視圖。
參見第9圖至第18圖，本實施例之基材邊緣蝕刻裝置包含一腔室1100、一基材支架1500、一遮罩部件1300、一導流板1900、一惰性氣體供應單元1800、一電漿產生器1400及一製程氣體供應單元1700，其中基材支架1500用以支撐一基材10，遮罩部件1300設置於該腔室之一上部區域中以覆蓋基材10之一非蝕刻區域並具有一凹槽1320，導流板1900設置於凹槽1320中，惰性氣體供應單元1800用以供應惰性氣體至導流板1900，電漿產生器1400用以於基材10之一邊緣區域產生電漿，製程氣體供應單元1700則用以供應製程氣體至基材10之邊緣區域。
於該示例性實施例中，遮罩部件1300之凹槽1320係形成為自遮罩部件1300之一底面朝其內側凹陷。凹槽1320之一開口具有一圓形形狀。一惰性氣體通道設置於凹槽1320之一上表面。
導流板1900設置於惰性氣體通道下方，以使經由惰性氣體通道提供之惰性氣體撞擊導流板1900，藉以使惰性氣體廣泛地散佈並均勻噴射。
為此，導流板1900如第9圖所示設置於凹槽1320之開口之一區域中。導流板1900被製造成具有一圓板形狀，如第10圖所示。於此種情形中，導流板1900之直徑可小於凹槽1320之直徑。換言之，一可從中排出惰性氣體之槽設置於導流板1900與凹槽1320間(參見第10圖中之編號G)。圖中顯示該槽具有一圓環形狀。本發明並非僅限於此，亦可將複數個狹縫或通孔排列成一環形形狀。導流板1900可被製造成具有一斜側壁，以使沿導流板之側壁排出之惰性氣體可以一預定角度噴射而不垂直於基材10之表面。由此，可將惰性氣體噴射至基材邊緣區域之方向。
如第13圖所示，導流板1900可延伸至鄰靠基材10之邊緣區域之一區域。藉此，將惰性氣體應用至鄰靠基材邊緣區域之一區域，並可防止惰性氣體朝基材中央區域(即非蝕刻區域)彌漫。
於該示例性實施例中，導流板1900可用以覆蓋非蝕刻區域之一上側。如第9圖、第12圖及第13圖所示，導流板1900係設置於遮罩部件1300之底部。如第17圖所示，可將遮罩部件1300與基材10間之一間隙(T1)調節至相同於導流板1900與基材10間之一間隙(T1)，且如第18圖所示，可藉由控制導流板1900之一高度，將導流板1900與基材10間之一間隙(T2)調節至小於遮罩部件1300與基材10間之間隙(T1)。藉此，將導流板1900鄰靠基材10設置，以防止導流板1900與基材10間產生電漿。因此， 可防止基材10之中央區域受損。此外，藉由減小導流板1900與基材10之間距，可於蝕刻基材10之邊緣區域時防止雜質彌漫至導流板1900與基材10間之空間內。或者，導流板1900與基材10之間距可大於遮罩部件1300與基材10之間距。
如第11圖所示，該示例性實施例之製程氣體供應單元1700包含一噴射器1730及一氣體管1720，其中噴射器1730設置於遮罩部件1300之一側壁中，氣體管1720經由腔室1100及遮罩部件1300連接至噴射器1730。噴射器1730設置於一上電極1310下方。本發明並非僅限於此，噴射器1730亦可設置於上電極1310之一側面，且氣體管1720可經由腔室1100、遮罩部件1300及上電極1310連接至噴射器1730，如第14圖所示。藉此，可使製程氣體朝上電極1310之側面噴射。此外，如第15圖所示，噴射器1730可設置於上電極1310之一下側，且氣體管1720可於上電極1310中彎曲以連通噴射器1730。藉此，可使製程氣體噴射至上電極1310之下側，即噴射至基材10之邊緣區域。此外，如第16圖所示，噴射器1730可設置於上電極1310之下側，且氣體管1720可經由腔室1100及上電極1310連通噴射器1730。換言之，氣體管1720可不穿過遮罩部件1300。
如例示一變化形式之第13圖所示，一氣體通道1740設置於腔室1100與遮罩部件1300間之一區域中，並使製程氣體經由遮罩部件1300與上電極1310間之一間隙噴射至一反應隔間A。可藉由使氣體管1720延伸至腔室1100與遮罩部件1300間之一區域而製成氣體通道1740。或者，可藉由將遮罩部件1300與腔室1100 隔間開而製成氣體通道1740。或者，可藉由切掉腔室1100及/或遮罩部件1300之某些部分而製成氣體通道1740。藉此，可充分利用腔室1100之內部空間。
經氣體通道1740傳送之製程氣體噴射至遮罩部件1300與上電極1310間之一空間內。此處，上電極1310將沿遮罩部件1300之一側面方向(即沿平行於基材10之一方向)噴射之製程氣體朝一垂直方向(即一基材方向)導引，並將製程氣體供應至基材之邊緣區域。可藉由使遮罩部件1300與上電極1310相互隔間、將一管插入遮罩部件1300與上電極1310間之一空間中，或者藉由切掉遮罩部件1300及/或上電極1310之某些部分，而形成遮罩部件1300與上電極1310間之空間。氣體通道1740可具有如上文於第14圖至第16圖中所述之各種形態。換言之，氣體通道740可穿過上電極1310設置，並可延伸至基材10與上電極1310間之一空間中。
儘管圖中未顯示，然而遮罩部件1300可被製造成具有一噴頭(showerhead)之單一整體。舉例而言，可於遮罩部件1300內提供包含上述導流板1900之一內部空間，並可於該內部空間之一底面提供複數個噴嘴，以使惰性氣體均勻地噴射至遮罩部件1300下方之基材中央區域。
下文將簡要敍述一種利用第一示例性實施例之基材邊緣蝕刻裝置之示例性蝕刻方法。
開啟設置於腔室1100之側壁上之閘閥1130，並將一基材10裝載入腔室1100中，即反應隔間A中。將所載入之基材10置於基 材支架1500上。可利用設置於基材支架及腔室中之加熱單元1112、1122及1530，將腔室1100之內部加熱至一預定溫度，並可於裝載基材10之同時進行加熱。詳言之，加熱基材10之邊緣區域，以改良基材10之邊緣區域之蝕刻反應性。
將基材10定位於基材支架1500上之後，關閉閘閥1130，並將腔室1100之反應隔間A之壓力調節至一所期望之水準。
接著，將基材支架1500向上移動至上腔室1120之凹槽1123內。將基材支架1500鄰靠在凹槽1123中所設置之遮罩部件1300放置。將基材支架1500與遮罩部件1300之間距調節至介於約0.1毫米至10毫米之範圍內。於該範圍中，可防止在遮罩部件1300與基材支架1500間產生電漿。此外，基材10、基材支架1500及遮罩部件1300係形成為圓形，且同心地對齊。基材10之邊緣區域暴露於緊密相間之基材支架1500與遮罩部件1300外面。當遮罩部件1300鄰靠基材10時，便不會在基材10的位於遮罩部件1300下方之一區域中產生電漿。
然後，自製程氣體供應單元1700供應製程氣體至反應隔間A，並從惰性氣體供應單元1800供應惰性氣體至基材10與遮罩部件1300間之一區域(即基材10之非蝕刻區域)。然後，電漿產生器1400於一電漿區域(即基材10之邊緣區域)中產生電漿。
製程氣體沿遮罩部件1300之側壁之周邊均勻地提供，並藉由圍繞遮罩部件1300之側壁之周邊所形成之電漿得到活化。然後，對環設於遮罩部件1300周圍之上電極1310及環設於基材支架1500周圍之下電極1510施加一偏壓，以移除基材10邊緣區域中不需 要之層或微粒。舉例而言，提供頻率為13.56百萬赫茲且功率為500瓦之偏壓功率至基材支架1500，以蝕刻掉暴露於電漿之基材10邊緣區域中不需要之層及微粒。同時，自惰性氣體供應單元1800供應惰性氣體至遮罩部件1300之一中央區域，以防止被轉換成電漿之製程氣體彌漫至基材10之中央區域。
於完成對基材10邊緣區域之蝕刻後，停止產生電漿及供應製程氣體，並排出腔室1100中之剩餘氣體。於排出剩餘氣體之同時，持續供應惰性氣體以將腔室內部之製程氣體完全排出至外部。且將基材支架1500向下移動至下腔室1110之一下壁區域。此處，可視情況提供所需氣體至腔室1100內，並可逐漸降低用於天線之高頻功率及偏壓以維持電漿，直到剩餘氣體被完全排出或者基材支架1500移動至下方為止，由此可逐漸地消除電漿。藉此，可減少缺陷及微粒之產生。此後，開啟閘閥1130，並將基材10載送出腔室1100。
本發明並不僅限於上述示例性實施例，而是亦可改變成各種形式。
下文將闡述根據本發明一第三示例性實施例之一電漿蝕刻裝置及該電漿蝕刻裝置之一基材支撐裝置。於下文說明中，與上述第一及第二實施例相同之部分將不再贅述。下文說明之某些內容亦可應用於上述第一及第二實施例。
第19圖係為根據一第三示例性實施例之一電漿蝕刻裝置之示意性側視圖。第20圖係為根據第三示例性實施例之一基材支架之平面圖，用以闡釋一電極圖案。第21圖係為根據第三示例性實施例 之一變化形式，一基材支架之平面圖。第22圖至第24圖係為根據第三示例性實施例之變化形式，用以闡釋一基材支架之一電壓施加方法之示意圖。第25圖係為根據第三示例性實施例之一基材支架之示意性側視圖，其闡釋一升降機。第26圖係為根據第三示例性實施例之一升降機之後視圖。
參見第19圖至第26圖，該電漿蝕刻裝置包含一腔室2100、一屏蔽部件2200、一遮罩部件2300、一電漿產生器2400及一基材支架2500，其中屏蔽部件2200將該腔室之內側劃分成一反應隔間A及一分隔隔間D，遮罩部件2300設置於屏蔽部件2200內側之反應隔間A中，電漿產生器2400設置於屏蔽部件2200外側之分隔隔間D中，且基材支架2500設置於遮罩部件2300之下。該電漿蝕刻裝置更包含設置於遮罩部件2300與電漿產生器2400間之一法拉第屏蔽件2600。遮罩部件2300與基材支架2500屏蔽一基材10之中央區域並暴露出基材10之邊緣區域。
腔室2100包含分別具有加熱單元2112及2122之一下腔室2110與一上腔室2120。
下腔室2110包含一近似六面體形下本體2111、下加熱單元2112及一圓形通孔2113，其中下本體2111之內部空間係為中空的，下加熱單元2112設置於下本體2111之側壁上，圓形通孔2113則形成於下本體2111之上壁中。
用以支撐一基材之基材支架2500經由下本體2111之內部中空空間升降。一用以裝載/卸載基材10之閘閥130以及一用以排出腔室2100內之雜質之排出單元2140設置至下本體2111之一側。
用以加熱腔室2100之下加熱單元2112被設置至下本體2111之至少側壁之一部分。由此，加熱下本體2111並控制其溫度，以防止因外界影響而使下本體2111之內部溫度驟然變化。下加熱單元2112包含複數個熱線2112a及一電源供應器2112b，其中熱線2112a係設置於下本體2111之內側或側面，電源供應器2112b用以供電給熱線2112a以產生熱量。
形成於下本體2111之上壁中之通孔2113之直徑可大於基材10之直徑。基材支架2500可穿過通孔2113升高至下本體2111之外側。
上腔室2120包含一大致六面體形狀之上本體2121、一設置至上本體2121之上加熱單元2122、及一形成於上本體2121中之凹槽2123。上本體2121可形成為一能覆蓋下本體2111之一通孔區域之形狀。換言之，上本體2121之下表面係緊密貼附至下本體211之上表面。
形成於上本體2121中之凹槽2123連通下本體2111之通孔130。為此，如第19圖所示，凹槽2123被形成一如下形狀：其中一開口形成於上本體2121之下壁中，且該凹槽沿上壁方向凹陷。此時，凹槽2123之直徑可大於通孔2113之直徑。
於該實施例中，藉由基材支架2500之提升操作，將基材10置於上腔室2120之凹槽2123內。此時，產生電漿，且電漿集中於凹槽2123之內側區域，以移除一基材邊緣區域上之層及微粒。
上加熱單元2122設置至上本體2121之凹槽2123之相鄰區域之一部分上。下加熱單元2112及上加熱單元2122之加熱溫度可係 為80℃左右。當然，加熱溫度並非僅限於此，亦可於約50℃至150℃之溫度範圍內執行加熱操作。
儘管圖中未顯示，然而腔室2100更包含一開啟/閉合單元，用以達成上腔室2120之上本體2121與下腔室2110之下本體2111間之開啟/閉合。如上文所述，腔室2100被劃分成上部區域與下部區域，且腔室2100係由該等區域相互耦合製成，故可容易進行腔室2100之維護。
上述屏蔽部件2200係形成為一環形(或框架形)，自下腔室2110之上壁透過上腔室2120之凹槽2123之內側延伸至上腔室2120之上壁。屏蔽部件2200係環繞下腔室2110之通孔2112之邊緣設置於周邊區域中，以將包含上腔室2120及下腔室2110之腔室2100分隔成分隔隔間D及反應隔間A。反應隔間A係為用以在其中放置基材10並產生電漿之空間，以執行一蝕刻一基材邊緣區域之製程。分隔隔間D則係為用以放置電漿產生器2400之一部分之空間。分隔隔間D與反應隔間A可藉由屏蔽部件2200相互隔離。舉例而言，分隔隔間D可維持一大氣壓力，而反應隔間A可維持真空。
反應隔間A包含：屏蔽部件2200之內側區域，其被上腔室2120之上壁及屏蔽部件2200所環繞；以及下腔室2110之內側空間。分隔隔間D則包含屏蔽部件2200之外側空間，其被上腔室2120之上壁及側壁、下腔室2110之上壁以及屏蔽部件2200所環繞。屏蔽部件2200可利用一種能夠傳送高頻能量以於其中產生電漿之材料製成。舉例而言，屏蔽部件2200可由一絕緣材料製成，例如 由氧化鋁(Al2 O3 )製成。
屏蔽部件2200包含一內部中空之環形本體部2210、以及上延伸部2220和下延伸部2230，其中上延伸部2220和下延伸部2230分別設置於環形本體部2210之上延伸側及下延伸側上。
此外，屏蔽部件2200可分別藉由下延伸部2230或上延伸部2220固定至下腔室2110或上腔室2120。儘管圖中未顯示，然而可更於接觸屏蔽部件200之下腔室2110及上腔室2120設置一密封部件，例如O形環(o-ring)，以用於密封反應隔間A。
此外，儘管在上文說明中屏蔽部件2200係與上腔室2110及下腔室2120分開製造，然而屏蔽部件2200亦可與上腔室2110及下腔室2120一體成形。
遮罩部件2300阻擋在非蝕刻區域(即置於基材支架2500上之基材10之中央區域)上產生電漿，以防止對基材10之非蝕刻區域進行蝕刻操作。遮罩部件2300被製成類似於基材10之一形狀。於該實施例中，遮罩部件2300被製成一圓板形狀。遮罩部件2300可具有小於基材10之一尺寸。藉此，遮罩部件2300可選擇性地暴露基材10之邊緣區域。自基材10之端部算起，基材10中被遮罩部件2300暴露之邊緣區域可介於約0.1毫米至5毫米範圍內。
藉此，可暴露出基材10中尚未形成任何層或半導體圖案之邊緣區域。換言之，當邊緣區域小於上述範圍時，邊緣區域之被暴露區域減小，而當邊緣區域大於上述範圍時，則有可能暴露出基材10之中央區域(即非蝕刻區域)之層或圖案。此外，可自遮罩部件2300之內側區域噴入一惰性氣體，以防止處於電漿狀態之蝕刻 氣體彌漫至對應於遮罩部件2300內側之基材中央區域。換言之，儘管圖中未顯示，然而可提供一用以噴出一惰性氣體之噴射部至遮罩部件2300之底部(即一對應於基材之表面)，並可於遮罩部件2300內提供一氣體通道以供一惰性氣體從中流動。
遮罩部件2300設置於屏蔽部件2200之反應隔間中。屏蔽部件2300如圖所示設置於上腔室2120之凹槽2123之底部(即上腔室2120之上壁之下表面)。遮罩部件2300可由一單獨部件製成並隨後利用一耦合部件附裝至凹陷部2123之底部。當然，遮罩部件2300並非僅限於此，而是亦可與上腔室2120一體製成。
如圖所示，可設置一上電極2310於遮罩部件2300之端部。此時，對上電極2310施加接地電源。當然，上電極2310並非僅限於此，而是亦可設置於遮罩部件2300內。此外，亦可將遮罩部件2300之一部分用作上電極。此時，將一絕緣層設置於遮罩部件2300之一側。上電極2310可感應引出偏壓電源之耦合，該偏壓電源被施加至基材支架2500，以增大電漿密度並由此提高圍繞一基材邊緣之一蝕刻速率。
電漿產生器2400包含一天線部2410及一電源供應器2420。天線部2410設置於由屏蔽部件2200、上腔室2120及下腔室2110所環繞之分隔隔間D中。天線部2410包含至少一線圈，且被形成一使該線圈纏繞屏蔽部件2200 N圈之形狀。此外，當基材10與最接近基材10之天線(線圈)之間距介於約2公分至10公分範圍時，可於基材10之邊緣部有效地產生電漿。然而，當該間距小於2公分時，電漿會產生至基材之中央區域，進而可造成不必要 之蝕刻。相反，當該間距超過10公分時，則難以於基材邊緣之鄰近區域產生具有恰當密度之電漿。
電源供應器2420係為一供應RF功率之單元，並供應高頻功率波(high frequency wave)給天線部件2410。此時，電源供應器2420可設置於腔室2100外部。電漿產生器2400中僅天線部2410可設置於腔室2100內之分隔隔間中，而其他元件可設置於腔室2100外部。於該實施例中，天線部2410係於腔室2100內與腔室2100形成一體，以簡化設備並使設備最小化。電源供應器2420可提供100瓦至3.0千瓦之功率。此外，電源供應器2420之頻率可介於約2百萬赫茲(MHz)至13.56百萬赫茲範圍內。
當施加電漿功率(高頻功率)至天線部2410時，即於屏蔽部件2200內之反應隔間中產生電漿。天線部2410於屏蔽部件2200內之一區域產生高密度電漿。因遮蔽部件2300係設置於屏蔽部件2200內之區域中，故電漿係產生並集中於遮蔽部件2300與屏蔽部件2200間之一區域、亦即屏蔽部件2200與升起之基材支架間之一區域。
電漿產生器2400並非僅限於上述構造，而是亦可係為一電容式耦合電漿(capacitively coupled plasma)產生器、一混合型(hybrid type)電漿產生器、一電子回旋共振式(electron cyclotron resonance; ECR)電漿產生器、或一表面波電漿(surface wave plasma; SWP)產生器。電漿產生器2400可更包含一匹配單元(未顯示)，用以於電源供應器2420與天線部2410間進行阻抗匹配。
法拉第屏蔽件2600設置於屏蔽部件2200之外表面上，用於使 屏蔽部件2200內所形成之電漿集中至一基材邊緣區域。法拉第屏蔽件2600可設置於屏蔽部件2200與天線部2410間之空間中。此外，法拉第屏蔽件2600可防止蝕刻副產物及聚合物局部沈積於屏蔽部件2200內表面之線圈位置上，以使最少量之蝕刻副產物及聚合物可均勻積聚於製程腔室之整個內表面。藉此，可延長電漿蝕刻裝置之壽命，並可防止因在製程中積聚於腔室中之雜質不規則地分隔而形成微粒。
儘管圖中未顯示，然而可設置一絕緣部件於法拉第屏蔽件2600與天線部2410間進行絕緣。法拉第屏蔽件2600可接觸屏蔽部件2200之外表面，以與產生電漿之天線部之線圈維持一預定隔間。
該電漿蝕刻裝置更包含一氣體供應單元2700，用以於電漿產生區域(即由屏蔽部件2200、遮罩部件2300及基材支架2500所環繞之空間)供應一製程氣體。
氣體供應單元2700包含一噴射部2710、一氣體管2720及一儲氣罐2730，其中噴射部2710用以噴射一製程氣體至腔室2100內之反應隔間中，氣體管2720用以供應製程氣體至噴射部2710，儲氣罐2730則用以提供製程氣體至氣體管2720。噴射部2710被製造成複數個噴嘴形式，並沿遮罩部件2300之周邊設置至上腔室120。藉由此種構造，可將製程氣體均勻地提供至遮罩部件2300之周邊。
當然，氣體供應單元2700並非僅限於上述構造，而是亦可經由上腔室120與遮罩部件2300間之一空間供應製程氣體。此外，氣體供應單元2700亦可經由遮罩部件2300與上電極2310間之一空 間，供應製程氣體至電漿產生區域。此外，氣體供應單元2700之一部分可穿過遮罩部件2300。
根據本實施例之基材支架2500包含：一本體部2510，用以支撐基材10；一第一電極2520，設置至本體部2510之中央區域；一第二電極2530，與第一電極2520隔開並設置於本體部2510之一邊緣區域；一固定電源供應器2540，用以供應一基材固定電壓給第一電極2520，以固定基材10；以及一偏壓電源供應器2550，用以供應偏壓電源給第二電極2530。
本體部2510包含一夾盤2511及一固定本體2512，夾盤2511係與基材10之後側相連並暴露出基材10之邊緣區域，固定本體2512則用以固定夾盤2511，如第19圖所示。
如第19圖所示，夾盤2511之直徑可小於基材10之直徑。此外，固定本體2512之直徑可大於夾盤2511之直徑。當然，固定本體2512之直徑可大於基材10之直徑。藉此，一空間可形成於置於夾盤2511上之基材10之邊緣下方，且電漿可自由地流過該空間，以有效地蝕刻基材10之下邊緣部。
夾盤2511可使用陶瓷製成。當然，夾盤2511並非僅限於此，而是亦可使用各種具有絕緣性之材料製成。固定本體2512可使用不同於夾盤2511之一材料製成。舉例而言，固定本體2512可使用一導電材料層製成。固定本體2512與夾盤2511在分別藉由單獨之製程製成之後，相互耦合於一起。換言之，固定本體2512與夾盤2511係分別製造而成。其製造並非僅限於此，而是亦可一體製成。夾盤2511可具有與基材10相同之形狀。
第一電極2520係設置至夾盤2511之上表面(即與基材10之後側相接觸之表面)。因此，第一電極2520可利用電磁力固定基材10。
換言之，如第20圖所示，第一電極2520係以一圓板形狀設置於夾盤2511之中央部。當然，第一電極2520並非僅限於此，而是亦可分別製造成複數個區塊。參見第21圖之修改形式，第一電極2520可包含一第一電極區塊2520b及一第二電極區塊2520a，其中第一電極區塊2520b係以一圓板形狀設置至夾盤2511之中央部，第二電極區塊2520a則呈一圍繞第一電極區塊2520b之環形且具有一預定寬度。當然，儘管圖中未顯示，第一電極2520亦可被製造成排列成一圓板形態之複數個扇形區塊形式。此時，各個區塊被分別製造成如第21圖之修改形式所示。藉此，可製造一大尺寸之第一電極2520。於此種情形中，各該分別製成之區塊可連接至固定電源供應器2540。當然，該等區塊之連接並非僅限於此，而是亦可使該等區塊電連接。此外，儘管圖中未顯示，然而亦可於每一區塊設置一預定切割部。例如一冷卻通道及一提升銷等單獨部件可穿過該預定切割部運動。
第二電極2530係圍繞夾盤2511之邊緣設置成一環形形狀。換言之，第二電極2530係與第一電極2520電性分離並設置於第一電極2520與夾盤2511之端部間之一區域中。
第一電極2520係設置於夾盤2511之中央，以維持基材支架2500相對於基材10之抓握力，而第二電極2530設置於夾盤2511之邊緣，以增大基材邊緣區域之電漿密度。當然，第一電極與第二電 極之配置並非僅限於此，而是亦可利用構成第一電極2520之該複數個區塊其中之某些作為第二區塊2530。舉例而言，在第21圖中，可利用第二電極區塊作為第二電極2530，並可僅利用第一電極區塊作為第一電極2520。
於本實施例中，第一電極2520及第二電極2530係製造於夾盤2511內，以使其相互電性分離。藉由此種構造，可對第一電極2520與第二電極2530分別提供不同之電源。
因此，於本實施例中，可分別管理施加至本體部2510之中央區域與邊緣區域之電源。換言之，固定電源供應器2540供應基材固定電源至第一電極2520。利用一DC電源作為固定電源供應器2540之基材固定電源。第一電極2520接收到該DC電壓後將基材10抓握於本體部2510之中央區域上。該DC電壓可介於約400至2000伏範圍內。
偏壓電源供應器2550供應偏壓電源至第二電極2530。偏壓電源供應器2550可供應10瓦至1000瓦之功率。利用射頻電源作為偏壓電源供應器2550之偏壓電源。該偏壓電源之頻率可介於約2百萬赫茲至13.56百萬赫茲範圍內。藉由使第二電極2530接收高頻電源，可提高本體部2510之邊緣區域上之電漿濃度。換言之，第二電極2530可防止因高頻功率損耗而導致電漿密度降低，並由此防止基材邊緣區域之蝕刻速率降低。
如第22圖之修改形式所示，偏壓電源供應器2550可不僅供電給第二電極2530，且亦供電給固定本體2512。此外，如第23圖之修改形式所示，可更提供一用以分割該高頻電源之單獨分配器 (splitter)2551至偏壓電源供應器2550之輸出端。藉由分配器2551，可使供給第二電極2530與固定本體2512之電源位準互不相同。此外，如第24圖之修改形式所示，一第一電容器C1設置於偏壓電源供應器2550與第二電極2530間。一第二電容器C2設置於偏壓電源供應器2550與固定本體2512間。換言之，第二電容器C2可位於第二電極2530之一端與固定本體2512間。此外，一第一電感器L1、一第二電感器L2及一第一電阻器R1串聯連接於固定電源供應器2540與固定本體2512間。此外，一第三電容器C3設置於第一/第二電感器L1/L2與一接地點間。一單獨之電源線連接於第二電容器C2與第一電阻器R1間。當然，該電路之構造並非僅限於此，而是亦可藉由各種電源施加方法分別供給第一電極2520與第二電極2530直流電源與高頻電源。
如上文所述，因供給本體部2510之中央區域與邊緣區域之電源相互分離，故可防止損壞基材中央區域。因此，可使設置於基材中央區域之電路圖案之損壞最小化。
此外，基材支架2500更包含一用以升高本體部2510之升降機2560及一用以施加驅動力至升降機2560之平臺2570。此外，基材支架2500更包含一波紋管(bellows)2580，波紋管2580設置於本體部2510與下腔室2110之底部間，用以密封腔室2100，波紋管2580環繞一升降軸2561。
參見第25圖，升降機2560包含用以傳遞平臺2570之運動力之升降軸2561、用以固定本體部2510之一升降支架2563及位於升降支架2563與升降軸2561間之一接地部2562。升降支架2563 被製造成與本體部2510具有相同之尺寸。此外，升降支架2563藉由一預定耦合部件耦合至本體部2510。升降支架2563係由一與本體部2510之固定本體2512具有類似導熱率之材料製成。藉由此種結構，可防止本體部2510出現劇烈之熱變化。此外，接地部2562被製造成一環繞升降支架2563之形狀，如第25圖所示。接地部2562係連接至地，以防止電漿損壞升降軸2561之內側。此外，接地部2562係利用一導熱率低於升降支架2563之材料製成。藉由此種構造，可防止升降支架2563之熱量傳遞至升降軸2561。
此外，升降軸2561之內側形成一中空圓柱體形狀，其中設置有複數個管。換言之，參見第7圖，一高頻引線管2564a與一直流引線管2565a設置於升降軸2561內，高頻引線管2564a中佈置有一高頻電源(偏壓電源)線，直流引線管2565a中則佈置有一直流電源(固定電源)線。儘管圖中未顯示，然而一供致冷劑從中流動之致冷劑管及一用以穿置一提升銷之提升銷管設置於提升軸2561內。
該等管延伸至接地部2562及升降支架2563內側。相應地，提供複數個穿過接地部2562及升降支架2563之通孔。換言之，參見第26圖，該複數個通孔包含一用以穿置高頻引線管2564a之高頻通孔2564b、一用以穿置直流引線管2565a之直流通孔2565b、一用以穿置致冷劑管之致冷劑通孔2566、以及一用以穿置一提升銷管之提升通孔2568。此外，更提供一加熱通孔2567，供一用以加熱本體部2510之部件延伸穿過。
於本實施例中，參見第26圖，該等孔可與基材10之中央區域 相對應地設置於升降機2560之中央區域。換言之，因根據該實施例之基材邊緣蝕刻裝置僅利用基材邊緣區域作為一蝕刻靶區，故該設備對邊緣區域中製程條件之變化非常敏感。因此，藉由將可影響製程條件之元件(例如高頻引線、DC引線、一致冷劑部件及一加熱部件)佈置於升降機2560之中央區域，可使邊緣區域中製程條件之變化最小化。
此外，經由升降機2560之中央區域提供致冷劑至本體部2510，以防止基材之溫度升高。為此，於本體部2510設置一致冷劑通道，以供致冷劑從中流過。此外，可於本體部2510設置一加熱部件，以加熱基材至一預定溫度。於本體部2510上設置一加熱單元，該加熱單元與加熱部件相連並因而受到加熱。本體部之加熱溫度可介於約150℃至550℃範圍內。此外，可於本體部2510設置一單獨之通孔，以供提升銷穿過。
下文將簡要敍述具有上述構造之電漿蝕刻裝置之一蝕刻方法。
開啟設置於腔室2100之側壁之閘閥2130。經由閘閥2130將一基材裝載入腔室2100內部，即反應隔間A中。將所載入之基材10置於基材支架2500上。
將基材10置於基材支架2500之本體部2510上之後，關閉閘閥2130，並將腔室2100內之反應隔間A之壓力控制至一目標壓力。此時，施加一直流電壓(係為固定電源)至本體部2510內之第一電極2520，以握持基材10。此外，反應隔間A之壓力可低於1×10-3 托。
接著，使本體部2510升高並移動至上腔室120之凹槽2123內。 此時，基材支架2500之本體部2510之位置緊靠設置於凹槽2123內之遮罩部件2300。
於該實施例中，基材10、本體部2510及遮罩部件2300被製造成圓形，且其中心相互重合。藉由此種結構，使基材10之邊緣區域暴露於本體部2510與遮罩部件2300外面。
當遮罩部件2300與基材10之間距較為緊密時，便不會在遮罩部件2300下方之一基材區域上產生電漿。換言之，本體部2510與遮罩部件2300之間距係維持於約0.1毫米至10毫米範圍內。維持上述範圍能防止在本體部2510與遮罩部件2300相互緊靠設置之區域中產生電漿。
接著，經由氣體供應單元2700供應一製程氣體至反應隔間A，並由電漿產生器2400在供以製程氣體之反應隔間A中產生電漿。藉由此種製程，產生處於一電漿狀態之製程氣體。此時，製程壓力可介於約5毫托至500毫托之範圍內。
當對設置於屏蔽部件外側空間(即分隔隔間D)中之天線部2410施加高頻電源、並對遮罩部件2300側面之上電極2310以及對基材支架2500側面之第二電極2530施加接地電源時，於上電極與第二電極間之一空間中，亦即屏蔽部件之內側空間中產生電漿。換言之，舉例而言，提供頻率為2百萬赫茲且功率為1.5千瓦之高頻電源至天線部2410，以於基材邊緣區域產生電漿。
此時，沿遮罩部件2300之周邊均勻地噴射製程氣體並以電漿活化之。此外，設置於屏蔽部件2200內表面之法拉第屏蔽件2600使處於電漿狀態之製程氣體集中於基材邊緣區域上。此時，對設 置於遮罩部件2300側面之上電極2310及設置於本體部2510內之第二電極2530施加一偏壓電源，以移除基材邊緣區域中不需要之層或微粒。舉例而言，當提供頻率為13.56百萬赫茲且功率為500瓦之偏壓電源至本體部2510之第二電極2530時，該偏壓電源會蝕刻暴露於電漿之基材邊緣區域。於該實施例中，甚至當一金屬層形成於基材邊緣區域時，亦可利用設置於腔室2100內部或側面上或設置於本體部2510內部之加熱單元來加熱沈積於基材上之金屬層，然後利用活化之電漿蝕刻基材之邊緣區域，藉此移除金屬層。
於完成對基材邊緣區域之蝕刻後，停止產生電漿及注入製程氣體，並排出腔室2100內之剩餘氣體。此外，將抓握基材之本體部2510降低至下腔室2110之下壁區域。此時，可視需要注入一所需氣體，並逐漸降低施加至天線部之偏壓高頻功率，以使製程電漿得到維持並逐漸消失，直到剩餘氣體被排出或者本體部2510被降低為止。藉此，可減少微粒積聚及缺陷。此後，開啟閘閥2130，並將處理完畢之基材10卸載至腔室2100外部。
如上文所述，因該等加熱單元設置於該腔室之壁及基材支架中以加熱被引入該腔室之基材，故可更高效地蝕刻基材之邊緣區域。
此外，屏蔽部件係環繞於一基材之一邊緣區域，且用於產生電漿之天線係設置於該屏蔽部件外側。因該天線環設於基材邊緣區域之一側，故可於腔室中產生高密度電漿，且可藉由在屏蔽部件與天線間設置法拉第屏蔽件而使該高密度電漿均勻地集中至基材之邊緣區域。
如上文所述，惰性氣體經由一遮罩部件噴射至一基材之非蝕刻區域之一上部區域，該遮罩部件覆蓋基材之非蝕刻區域。因此，可防止製程氣體彌漫至基材之非蝕刻區域，並可保護設置於非蝕刻區域之圖案。
如上文所述，該基材支撐裝置及包含該基材支撐裝置之基材邊緣蝕刻裝置於基材支架本體之中央提供用以支撐基材之電極，並於本體之邊緣提供用以施加高頻波之電極，以維持基材支架之基材抓握力、提高利用電漿蝕刻基材邊緣區域之能力並防止電漿造成基材中央區域受損。
此外，該基材支撐裝置及包含該基材支撐裝置之基材邊緣蝕刻裝置於基材支架本體之中央區域提供製冷及加熱部件以及高頻波和直流電源部件，以使本體邊緣區域之製程條件之變化最小化。
10‧‧‧基材
100‧‧‧腔室
110‧‧‧下腔室
111‧‧‧下本體
112‧‧‧下加熱單元
112a‧‧‧熱線
112b‧‧‧電源供應器
113‧‧‧通孔
120‧‧‧上腔室
121‧‧‧上本體
122‧‧‧上加熱單元
123‧‧‧凹槽
130‧‧‧閘閥
140‧‧‧排放單元
200‧‧‧屏蔽部件
210‧‧‧環形本體
220‧‧‧上延伸部
230‧‧‧下延伸部
300‧‧‧遮罩部件
310‧‧‧上電極
400‧‧‧電漿產生器
410‧‧‧天線部件
420‧‧‧電源供應器
500‧‧‧基材支架
510‧‧‧下電極
511‧‧‧絕緣層
520‧‧‧基材支架夾盤
530‧‧‧基材加熱單元
531‧‧‧熱線
532‧‧‧熱線電源供應器
540‧‧‧驅動單元
541‧‧‧驅動軸
542‧‧‧驅動部件
550‧‧‧偏壓電源供應器
600‧‧‧法拉第屏蔽件
700‧‧‧氣體供應單元
710‧‧‧噴射器
720‧‧‧氣體管
730‧‧‧氣罐
1100‧‧‧腔室
1110‧‧‧下腔室
1112‧‧‧加熱單元
1120‧‧‧上腔室
1122‧‧‧加熱單元
1123‧‧‧凹槽
1130‧‧‧閘閥
1200‧‧‧屏蔽部件
1300‧‧‧遮罩部件
1310‧‧‧上電極
1320‧‧‧凹槽
1400‧‧‧電漿產生器
1500‧‧‧基材支架
1510‧‧‧下電極
1520‧‧‧基材支架夾盤
1530‧‧‧加熱單元
1540‧‧‧驅動單元
1550‧‧‧偏壓電源供應器
1600‧‧‧法拉第屏蔽件
1700‧‧‧製程氣體供應單元
1710‧‧‧氣罐
1720‧‧‧氣體管
1730‧‧‧噴射器
1800‧‧‧惰性氣體供應單元
1810‧‧‧惰性氣體罐
1820‧‧‧延伸通道
1830‧‧‧分支通道
1840‧‧‧噴射噴嘴部件
1841‧‧‧噴射孔
1842‧‧‧噴嘴通道
1900‧‧‧導流板
2100‧‧‧腔室
2110‧‧‧下腔室
2111‧‧‧下本體
2112‧‧‧下加熱單元
2112a‧‧‧熱線
2112b‧‧‧電源供應器
2113‧‧‧圓形通孔
2120‧‧‧上腔室
2121‧‧‧上本體
2122‧‧‧上加熱單元
2123‧‧‧凹槽
2130‧‧‧閘閥
2140‧‧‧排出單元
2200‧‧‧屏蔽部件
2210‧‧‧環形本體部
2220‧‧‧上延伸部
2230‧‧‧下延伸部
2300‧‧‧遮罩部件
2310‧‧‧上電極
2400‧‧‧電漿產生器
2410‧‧‧天線部
2420‧‧‧電源供應器
2500‧‧‧基材支架
2510‧‧‧本體部
2511‧‧‧夾盤
2512‧‧‧固定本體
2520‧‧‧第一電極
2520a‧‧‧第二電極區塊
2520b‧‧‧第一電極區塊
2530‧‧‧第二電極
2540‧‧‧固定電源供應器
2550‧‧‧偏壓電源供應器
2551‧‧‧分配器
2560‧‧‧升降機
2561‧‧‧升降軸
2562‧‧‧接地部
2563‧‧‧升降支架
2564a‧‧‧高頻引線管
2564b‧‧‧高頻通孔
2565a‧‧‧直流引線管
2565b‧‧‧直流通孔
2566‧‧‧致冷劑通孔
2567‧‧‧加熱通孔
2568‧‧‧提升通孔
2570‧‧‧平臺
2580‧‧‧波紋管
2600‧‧‧法拉第屏蔽件
2700‧‧‧氣體供應單元
2710‧‧‧噴射部
2720‧‧‧氣體管
2730‧‧‧儲氣罐
A‧‧‧反應隔間
D‧‧‧分隔隔間
R1‧‧‧第一電阻器
C1‧‧‧第一電容器
C2‧‧‧第二電容器
C3‧‧‧第三電容器
L1‧‧‧第一電感器
L2‧‧‧第二電感器
第1圖係為根據一示例性實施例之一電漿蝕刻裝置之示意圖；第2圖係為根據該示例性實施例之一下腔室之立體圖；第3圖係為根據該示例性實施例之一上腔室之立體圖；第4圖及第5圖係為根據該等示例性實施例之電漿蝕刻裝置之變化形式之示意圖；第6圖係為根據一第二示例性實施例，一種用以蝕刻一基材邊緣之裝置之示意性側視圖；第7圖係為根據該第二示例性實施例之一上腔室之立體圖；第8圖係為第6圖中編號為K之部分之一放大圖；第9圖係為根據第二示例性實施例之一變化形式，一種用以蝕 刻一基材邊緣之裝置之示意性側視圖；第10圖係為根據第二示例性實施例之一變化形式，一遮罩部件之一仰視圖；第11圖係為第9圖中編號為L之部分之一放大圖；第12圖及第13圖係為根據第二示例性實施例，用以蝕刻基材邊緣之裝置之變化形式之示意性側視圖；第14圖至第16圖係為用於闡釋第12圖中編號為M之部分之側視圖；第17圖及第18圖係為用於闡釋第13圖中編號為N之部分之側視圖；第19圖係為根據一第三示例性實施例之一電漿蝕刻裝置之示意性側視圖；第20圖係為根據第三示例性實施例之一基材支架之平面圖，用以闡釋一電極圖案；第21圖係為根據第三示例性實施例之一變化形式，一基材支架之平面圖；第22圖至第24圖係為根據第三示例性實施例之變化形式，用以闡釋一基材支架之一電壓施加方法之示意圖；第25圖係為根據第三示例性實施例之一基材支架之示意性側視圖，其闡釋一升降機；以及第26圖係為根據第三示例性實施例之一升降機之後視圖。
10‧‧‧基材
100‧‧‧腔室
110‧‧‧下腔室
111‧‧‧下本體
112‧‧‧下加熱單元
112a‧‧‧熱線
112b‧‧‧電源供應器
113‧‧‧通孔
120‧‧‧上腔室
121‧‧‧上本體
122‧‧‧上加熱單元
123‧‧‧凹槽
130‧‧‧閘閥
140‧‧‧排放單元
200‧‧‧屏蔽部件
210‧‧‧環形本體
220‧‧‧上延伸部
230‧‧‧下延伸部
300‧‧‧遮罩部件
310‧‧‧上電極
400‧‧‧電漿產生器
410‧‧‧天線部件
420‧‧‧電源供應器
500‧‧‧基材支架
510‧‧‧下電極
511‧‧‧絕緣層
520‧‧‧基材支架夾盤
530‧‧‧基材加熱單元
531‧‧‧熱線
532‧‧‧熱線電源供應器
540‧‧‧驅動單元
541‧‧‧驅動軸
542‧‧‧驅動部件
550‧‧‧偏壓電源供應器
600‧‧‧法拉第屏蔽件
700‧‧‧氣體供應單元
710‧‧‧噴射器
720‧‧‧氣體管
730‧‧‧氣罐
A‧‧‧反應隔間
D‧‧‧分隔隔間

Claims (24)

  1. 一種電漿蝕刻裝置，包含：一腔室，包含一反應隔間；一電漿產生器，設置於該腔室中；一遮罩部件，設置於該反應隔間中；一基材支架，設置於該遮罩部件下方；以及一氣體供應單元，用以供應一製程氣體至該反應隔間；其中該基材支架支撐一基材，該遮罩部件製造成具有與該基材類似的形狀，該遮罩部件的尺寸則是小於、等於或大於該基材的尺寸，而該遮罩部件設置在該腔室的上壁的下表面。
  2. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，其中該腔室包含一上腔室及一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合並包含一加熱單元，其中一通孔設置於該下腔室之一上壁中，且該上腔室包含對應於該通孔之一凹槽。
  3. 如請求項2所述之電漿蝕刻裝置，其中該加熱單元包含：一熱線(hot wire)，設置於該上腔室及該下腔室之壁中或該上腔室與該下腔室之側面上；以及一電源供應器，用以供應電源給該熱線。
  4. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，更包含一屏蔽部件，該屏蔽部件用以於該腔室中形成一分隔隔間。
  5. 如請求項4所述之電漿蝕刻裝置，其中該腔室包含一上腔室與一下腔室，該上腔室與該下腔室係可拆卸地相互耦合並包 含一加熱單元，其中該屏蔽件係形成為具有一環形形狀，該環形形狀自該下腔室之一上壁延伸至該上腔室之一上壁。
  6. 如請求項4所述之電漿蝕刻裝置，其中該電漿產生器包含：一天線部件，設置於該分隔隔間中、該屏蔽部件外側；以及一電漿電源供應器，用以供應電漿功率給該天線部件。
  7. 如請求項4所述之電漿蝕刻裝置，更包含一法拉第屏蔽件(Faraday Shield)，環設於該屏蔽部件之一周緣。
  8. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，其中該基材支架係用以暴露該基材之一邊緣區域，該邊緣區域具有約為0.1毫米至5毫米之寬度，該基材支架係毗鄰該遮罩部件設置，使該基材支架與該遮罩部件之間距約為0.1毫米至10毫米，以及該遮罩部件製造成具有與該基材支架相同之直徑。
  9. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，其中該基材支架包含一本體部，一基材置放於該本體部上；一第一電極，設置於該本體部內之一中央區域；一第二電極，設置於該本體部內之一邊緣區域；一固定電源供應單元，用以供應電源給該第一電極，以固定該基材；以及一偏壓電源供應單元，用以供應偏壓電源給該第二電極。
  10. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，更包含： 一上電極，設置於該遮罩部件之一周緣部；一下電極，設置於該基材支架之一周緣部；以及一絕緣層，設置於該下電極與該基材支架間。
  11. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，更包含一基材加熱單元，設置於該基材支架中，用於加熱該基材支架。
  12. 如請求項1所述之電漿蝕刻裝置，其中該氣體供應單元包含：一惰性氣體供應單元，用以供應一惰性氣體給該遮罩部件之一底面區域；以及一製程氣體供應單元，用以供應一製程氣體給該遮罩部件之一側面區域。
  13. 如請求項12所述之電漿蝕刻裝置，其中該惰性氣體供應單元包含一惰性氣體罐，且一延伸通道自該惰性氣體罐延伸入該遮罩部件內；複數分支通道，從該延伸通道分接出；以及複數噴射噴嘴部件，自該等分支通道延伸至該遮罩部件之一底面。
  14. 如請求項13所述之電漿蝕刻裝置，其中各該噴射噴嘴部件包含：一噴射孔，設置於該遮罩部件之該底面；以及一噴嘴通道，連接於該噴射孔與該分支通道間，其中該噴嘴通道朝該噴射孔逐漸縮小。
  15. 如請求項12所述之電漿蝕刻裝置，包含一隔板，用以自該惰性氣體供應單元均勻地噴射惰性氣體至該遮罩部件之該底面 區域。
  16. 如請求項12所述之電漿蝕刻裝置，其中該製程氣體供應單元包含：一製程氣體罐；一氣體管，穿過該遮罩部件延伸至該遮罩部件之一側壁表面區域；以及一噴射器，沿該遮罩部件之一側壁表面設置，用於噴射從該氣體管接收之一製程氣體。
  17. 如請求項9所述之電漿蝕刻裝置，其中該第一電極係形成為一圓板形狀，且該第二電極係形成為一環設於該第一電極周圍之一環形形狀。
  18. 如請求項9所述之電漿蝕刻裝置，其中該固定電源供應單元施加直流(direct current；DC)電源至該第一電極，且該偏壓電源供應單元施加高頻電源至該第二電極。
  19. 如請求項9所述之電漿蝕刻裝置，其中一高頻線管、一直流電源線管、一致冷劑管、以及一提升銷管位於該本體部之該中央區域。
  20. 一種電漿蝕刻裝置，包含：一腔室，具有一反應隔間；一遮罩部件，設置於該反應隔間中；以及一基材支架，包含一本體部，一基材置放於該本體部上，一第一電極設置於一本體部內之一中央區域，一第二電極設置於該本體部內之一邊緣區域，一固定電源供應單元用 以供應電源給該第一電極以固定該基材，且一偏壓電源供應單元用以供應偏壓電源給該第二電極；其中該基材支架支撐一基材，該遮罩部件製造成具有與該基材類似的形狀，該遮罩部件的尺寸則是小於、等於或大於該基材的尺寸，而該遮罩部件設置在該腔室的上壁的下表面。
  21. 如請求項20所述之電漿蝕刻裝置，其中該第一電極係形成為一圓板形狀，且該第一與該第二電極被分隔成複數區塊。
  22. 一種電漿蝕刻裝置，包含：一基材支架，用以支撐一基材之一中央區域；一遮罩部件，設置於該基材支架上，以覆蓋該基材之該中央區域；一腔室，用以容納該基材支架及該遮罩部件，該腔室包含設置於其一壁上之一加熱單元；一電漿產生器，用以於由該基材支架、該遮罩部件及該腔室之一側壁所環繞之一區域中產生電漿；以及一氣體供應單元，用以供應一製程氣體給該腔室之一內側區域；其中該基材支架支撐一基材，該遮罩部件製造成具有與該基材類似的形狀，該遮罩部件的尺寸則是小於、等於或大於該基材的尺寸，而該遮罩部件設置在該腔室的上壁的下表面。
  23. 如請求項22所述之電漿蝕刻裝置，其中該電漿產生器包含： 一天線部件，於該腔室中設置於圍繞該遮罩部件之一區域中；以及一電漿電源供應器，用以供應電漿功率給該天線部件。
  24. 如請求項23所述之電漿蝕刻裝置，更包含一屏蔽部件，設置於該天線部件與該遮罩部件間，以使該天線部件與該腔室之該內側區域隔開。
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