TWI435661B - 電漿製程設備（三） - Google Patents

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Description

電漿製程設備(三) 【相關申請案之交叉參考】
本發明主張於2011年1月10日申請的韓國專利申請案第10-2011-0002472號的優先權的益處，該案內容以引用方式全部併入文本。
本發明提供一種電漿製程設備，且更具體而言，本發明係關於一種能夠均勻地施加一電漿製程至一基板的一整體面積的電漿製程設備。
電漿已在各種製程中被使用於製造一半導體及一顯示裝置，舉例而言，在沉積、蝕刻、剝離、清洗、或類似的製程中。正如通常用於製造一半導體及一顯示裝置的領域的一電流電漿源，存在著一電容耦合電漿(CCP)源及一電感耦合電漿(ICP)源。
一典型的CCP系統施加射頻(RF)電源於平行的電極之間，且藉由分佈在電極的一表面上的電荷形成一電場，從而產生電漿。因此，使用CCP源的一設備大致包括一下部電極及一上部電極，其中該下部電極係一晶圓或一基板所在之處，且該上部電極具有氣體注入的一噴淋頭。
一典型的ICP系統施加射頻(RF)電源至一線圈類型的天線，且藉由通過天線的一電流引發一電場，從而產生電漿。因此，使用ICP源的一設備通常經配置，使得線圈類型的天線係安排於一電漿產生空間的外部，且具有諸如石英的一介電窗，以便在電漿產生空間引發一電場。
一ICP製程設備可得到一微圖案，在壓力下產生高密度的電漿，且易於處理一大尺寸的基板。
因此，ICP製程設備可利用於製造一顯示器基板的一製程，該顯示器基板的尺寸已迅速地增加。
隨著基板的尺寸增加，電漿製程設備亦必須變得更大。因此，介電窗係由一框結構帽蓋所支撐。
然而，此一框造成在介電窗下的一電子密集區，且因此護套的厚度變得更薄且一電漿製程效率變得更低。
因此，本發明之構想為解決以上的問題，且本發明的一態樣係提供一電漿製程設備，其中介電窗的厚度係在一中央部分及一周圍部分之間改變，且電漿強度在一邊緣部分增加而在中央部分減少。
在一態樣中，一種電漿製程設備包括：一腔室，該腔室包括一承受器，用於在該承受器上安放一基板；一帽蓋框，該帽蓋框係位於該承受器的上方，且包括一外部框形成外緣，及一支撐框形成於該外部框中，使得複數個矩形框可形成於由該外部框所形成的一空間中；及複數個介電窗，該複數個介電窗分別安排於該複數個矩形框中，該複數個介電窗包括一第一區域介電窗及一第二區域介電窗，且該第一區域介電窗比該第二區域介電窗更厚，以防止電子在該第一區域介電窗下太過緊密。
該支撐框可包括一支撐端向外突出，該第一區域介電窗係安排於該支撐框的一上部端及該支撐端的一下部端之間，且該第二區域介電窗係安排於該支撐框的該上部端及該支撐端的一上部端之間。
該第一區域介電窗可包括一第一層介電窗，及位於該第一層介電窗上的一第二層介電窗。
該第一層介電窗可包括一材料，該材料具有比該第二層介電窗的材料更高的磁導性。
該第一層介電窗可包括以下至少一者：石英、一工程塑膠樹脂及一合成樹脂。
該支撐框可包括一支撐端向外突出，該第二層介電窗係安排於該支撐框的一上部端與該支撐端的一上部端之間，且該第一層介電窗係安排於該第二層介電窗與該支撐端的一下部端之間。
可形成該第一層介電窗，以填充於該第二層介電窗與該支撐端的該下部端之間。
該第一區域介電窗可安排於該複數個介電窗之中的一中央部分。
該第二區域介電窗可安排於該複數個介電窗之中的一周圍部分。
如上所述，根據本發明的一範例實施例的一電漿製程設備安排一額外的介電窗，或在由支撐介電窗的一框所造成的一電子密集區之處，將一介電窗做得更厚，從而防止電子密集區。
而且，一額外的窗或比安排於一周圍部分的介電窗更厚的一介電窗，係被安排於一帽蓋框的一中央部分，且因此電漿強度在中央部分減少，且電漿被分散至周圍部分，從而增強在一基板的一邊緣部分的電漿強度。
一般而言，在中央部分的電漿強度比在周圍部分的電漿強度更高。所以，可藉由減少在中央部分的電漿強度且將電漿分散至邊緣部分，以增加在基板的邊緣部分的電漿強度，來實現對基板的一整體面積的一均勻的電漿製程。
如上所述，本發明的技術效果並非限於以上之效果，且以上未提及的其他技術效果將由本領域中之技藝人士從以下說明清楚地瞭解。
此處以下，將參考隨附圖式而詳細說明本發明的範例實施例。然而，本發明的範例實施例並非限於以下所揭露的範例實施例，而可以各種形式實現。本發明的範例實施例僅提供用於完成本發明的揭露，且使得技術領域中一般技藝人士能夠完全瞭解本發明的範疇。在全部圖式中，形狀或類似的元件可被誇大以清楚地解釋，且類似的元件符號代表類似的元件。
第1圖係根據本發明的一範例實施例的一電漿製程設備的一概要側向截面視圖。
如第1圖中所顯示，根據本發明的一範例實施例的一電漿製程設備包括一腔室100，位於腔室100內部的一承受器110(且該承受器110用於將一基板S安放在承受器110上)，及位於腔室100上方的一帽蓋200。
帽蓋200包括一帽蓋框210，該帽蓋框210形成有複數個矩形框214及215，複數個介電窗220分別安排於複數個矩形框214及215中，及一天線230，該天線230安排於介電窗220上。天線230與一射頻(RF)產生器120連接，該產生器120供應13.56 MHz的一高頻率至天線230。
介電窗230係一絕緣材料，該絕緣材料可包括石英板、氮化矽(Si3 N4 )、碳化矽(SiC)、矽(Si)或類似的材料。
帽蓋框210可包括鋁合金。
帽蓋框210包括一外部框211，及形成於外部框211內部的一支撐框212，使得複數個矩形框214及215可形成於由外部框211所形成的一內部空間中。
支撐框212具有一支撐端213向外突出。支撐端213支撐安排於矩形框214及215中的介電窗220的一橫向部分。
舉例而言，藉由支撐框212所形成的複數個矩形框214及215可被劃分成位於一中央部分的一第一區域矩形框214，及位於第一區域矩形框214的周圍的一第二區域矩形框215。
介電窗220可被劃分成安排於第一區域矩形框214中的一第一區域介電窗221，及安排於第二區域矩形框215中的一第二區域介電窗222。
第二區域介電窗222可由支撐端213所支撐，且安排於支撐框212的一上部端與支撐端213的一上部端之間。亦即，第二區域介電窗222的厚度可等於或小於介於支撐框212的上部端與支撐端213的上部端之間的一距離。
再者，第一區域介電窗221可被安裝於支撐框212的上部端與支撐端213的一下部端之間。亦即，第一區域介電窗221的厚度可等於或小於介於支撐框212的上部端與支撐端213的一下部端之間的一距離，且該厚度大於介於支撐框212的上部端與支撐端213的上部端之間的一距離。
因此，被支撐第二區域介電窗222的支撐端所困住的電子之一電子密集區240係形成於第二區域介電窗222之下，然而，因為第一區域介電窗221係形成於支撐端213的下部端之上方，所以不形成電子密集區240。
而且，因為第一區域介電窗221比第二區域介電窗222更厚，所以在第一區域介電窗221之下方產生的電漿密度比在第二區域介電窗222之下方所產生的電漿密度更低。
因此，因為在第一區域介電窗221之下方的電漿與電磁能量之間的耦合減少，所以電漿被分散，但因為在第二區域介電窗222之下方的電漿與電磁能量之間的耦合增加，所以電漿相對地被困住。
第一區域介電窗221可具有一第一層介電窗221b，及在第一層介電窗221b上的一第二層介電窗221a。
類似於第二區域介電窗222，第二層介電窗221a可安排於支撐框212的上部端與支撐端213的上部端之間。再者，第一層介電窗221b可安排於第二層介電窗221a的下方，即，介於支撐端213的上部端與下部端之間。具體而言，第二層介電窗221a可坐落於支撐端213的上部端上，且第一層介電窗221b可經安排以填充於第二層介電窗221a與支撐端213的下部端之間。
第一層介電窗221b可以與第二層介電窗221a相同的材料作成，但亦可以具有比第二層介電窗221a的材料更高的磁導性的一材料作成，舉例而言，石英、一工程塑膠樹脂、及一合成樹脂。
因為第一層介電窗221b係以比第二層介電窗221a具有更高的磁導性的材料作成，所以能夠補償，用於將比第二區域介電窗222相對更厚的第一區域介電窗221之下方而比所需更多的電漿密度降低。
同時，在一般的電感耦合電漿(ICP)製程設備中，由一天線所產生的一電場係在中央部分相對較強。因此，在中央部分所產生的電漿密度比在周圍部分所產生的電漿密度更高，且因此難以確保電漿製程的均勻性。
考慮到此點，如第1圖中所顯示，比第二區域介電窗222更厚之第一區域介電窗221係安排於帽蓋框210的中央，使得電漿密度可在第一區域介電窗221之下方減少，但在第一區域介電窗221的四周的第二區介電窗222之下方增加，從而改善電漿製程的均勻性。
第1圖顯示位於複數個矩形框214及215之中的中央部分的矩形框，係被選擇作為第一區域矩形框214，而在該第一區域矩形框214中安排第一區域介電窗221，且位於周圍部分的矩形框係被選擇作為第二區域矩形框215。或者，在第一區域介電窗221安排之處的第一區域矩形框214，可考慮天線230的安排、電漿的密度、基板S的一電漿製程的狀態等等，而以各種方式選擇。
以下，將說明根據一第一範例實施例的電漿製程設備的一帽蓋框210。第2圖係根據本發明的一第一範例實施例，圖示用於一電漿製程設備的一帽蓋框的一透視圖。
如第2圖中所顯示，根據本發明的範例實施例的帽蓋框210包括外部框211形成外緣。而且，帽蓋框210可包括支撐框212，該支撐框212形成在外部框211的中央具有一矩形形狀的一第一區域矩形框214及四個第二區域矩形框215，該等第二區域矩形框215位於第一區域矩形框214周圍且鄰接於第一區域矩形框214，並彼此具有相同的狹長矩形形狀(oblong shape)。
第一區域矩形框214及第二區域矩形框215可被再一次劃分成複數個矩形框。
在第一區域矩形框214中，安排從支撐框212的上部端至支撐端213的下部端定位的第一區域介電窗221。在第二區域矩形框215中，安排從支撐框212的上部端至支撐端213的上部端定位的第二區域介電窗222，且第二區域介電窗222比第一區域介電窗221更薄。
若須要，則第二區域介電窗222可被安排於第一區域矩形框214中，且第一區域介電窗221可被安排於第二區域矩形框215中。
以下，將說明根據一第二範例實施例的電漿製程設備的一帽蓋框310。為了說明的方便，將對類似的元件給予如第一範例實施例相同的元件符號，且將省略重複的說明。
第3圖係根據本發明的一第二範例實施例，圖示用於一電漿製程設備的一帽蓋框的一透視圖。
如第3圖中所顯示，根據本發明的此範例實施例的帽蓋框310可包括一方形的外部框311、一支撐框312，及支撐端313，其中以一格子狀的圖案安排複數個矩形框316，且該支撐端313從支撐框312向外突出。
複數個矩形框316可具有彼此相同的形狀。可在帽蓋 框310之各個長度及寬度側面上形成N個矩形框316(其中N為一自然數)，使得在帽蓋框310之中形成總數為N2 的矩形框316。此處，可取決於基板S的尺寸或電漿製程設備的尺寸而以各種方式選擇N。
可在各個矩形框316中安排介電窗220，且第一區域介電窗221可安排於位於帽蓋框310的中央部分的(N-2)2 或(N-4)2 第一區域矩形框314中。亦即，除了最外側的一列或兩列的矩形框311之外，所有在帽蓋框310之中的矩形框可被選擇作為第一區域矩形框314。
若帽蓋框310進一步變得更大且因此在帽蓋框310的一側形成9個或更多個矩形框316，則除了最外側的三列的矩形框之外，所有在帽蓋框310之中的矩形框可被選擇作為第一區域矩形框314。
舉例而言，若在帽蓋框310之中形成總數為N2 的矩形框316，則可選擇位於帽蓋框310的中央部分的(N-A)2 矩形框314作為第一區域矩形框314，在該第一區域矩形框314中安排第一區域介電窗221。此處，N及A係為自然數，且A係比1大且小於N的一偶數。
以下，將說明根據本發明的一範例實施例的電漿製程設備的操作。
為了產生電漿，在此範例實施例中的電漿製程設備施加RF電源至天線230，使得在腔室100中可引發一電場及一磁場。接著，供應處理氣體至腔室100中，且由電場及磁場激發處理氣體，從而產生電漿。
由天線230產生的電場在中央部分係相對較強。因此，產生於中央部分的電漿密度係通常高於周圍部分的電漿密度。
然而，位於帽蓋框210的中央部分的第一區域介電窗221係比第二區域介電窗222更厚，且電子密集區存在於位於帽蓋框210的周圍的第二區域介電窗222之下方，從而相對地減少在第一區域介電窗221之下方的電漿密度。
結果，改善了在第一區域介電窗221及第二區域介電窗222之下方的電漿密度均勻性，且亦改善對基板的電漿製程的均勻性。
儘管已參考本文的範例實施例特別展示且說明本發明，但本領域中之技藝人士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範疇。範例實施例應僅考慮為說明之用而非限制的目的。所以，本發明的範疇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，且在範疇之中的所有差別將被理解為包括於本發明之中。
S‧‧‧基板
100‧‧‧腔室
110‧‧‧承受器
120‧‧‧射頻產生器
200‧‧‧帽蓋
210‧‧‧帽蓋框
211‧‧‧外部框
212‧‧‧支撐框
213‧‧‧支撐端
214‧‧‧第一區域矩形框
215‧‧‧第二區域矩形框
220‧‧‧介電窗
221‧‧‧第一區域介電窗
222‧‧‧第二區域介電窗
240‧‧‧電子密集區
310‧‧‧帽蓋框
311‧‧‧外部框
312‧‧‧支撐框
313‧‧‧支撐端
314‧‧‧第一區域矩形框
315‧‧‧第二區域矩形框
316‧‧‧矩形框
第1圖係根據本發明的一範例實施例的一電漿製程設備的一概要側向截面視圖。
第2圖係根據本發明的一第一範例實施例，圖示用於 一電漿製程設備的一帽蓋框的一透視圖。
第3圖係根據本發明的一第二範例實施例，圖示用於一電漿製程設備的一帽蓋框的一透視圖。
S．．．基板
100．．．腔室
110．．．承受器
120．．．射頻產生器
200．．．帽蓋
210．．．帽蓋框
211．．．外部框
212．．．支撐框
213．．．支撐端
214．．．第一區域矩形框
215．．．第二區域矩形框
220．．．介電窗
221．．．第一區域介電窗
222．．．第二區域介電窗
240．．．電子密集區

Claims (7)

  1. 一種電漿製程設備，該電漿製程設備包含：一腔室，該腔室包括一承受器，用於在該承受器上安放一基板；一帽蓋框，該帽蓋框係位於該承受器的上方，且該帽蓋框包含一外部框形成外緣，及一支撐框形成於該外部框中，使得複數個矩形框可形成於由該外部框所形成的一空間中；及複數個介電窗，該複數個介電窗分別安排於該複數個矩形框中，該複數個介電窗包含一第一區域介電窗及一第二區域介電窗，且該第一區域介電窗比該第二區域介電窗更厚，以防止電子在該第一區域介電窗下太過緊密，其中該第一區域介電窗係安排於該複數個介電窗之中的一中央部分，且該第二區域介電窗係安排於該複數個介電窗之中的一周圍部分。
  2. 如請求項1之電漿製程設備，其中該支撐框包含一支撐端向外突出，該第一區域介電窗係安排於該支撐框的一上部端與該支撐端的一下部端之間，及該第二區域介電窗係安排於該支撐框的該上部端與該支撐端的一上部端之間。
  3. 如請求項1之電漿製程設備，其中該第一區域介電窗包含一第一層介電窗，及位於該第一層介電窗上的一第二層介電窗。
  4. 如請求項3之電漿製程設備，其中該第一層介電窗包含一材料，該材料具有比該第二層介電窗的材料更高的磁導性。
  5. 如請求項4之電漿製程設備，其中該第一層介電窗包含以下至少一者：石英、一工程塑膠樹脂及一合成樹脂。
  6. 如請求項3之電漿製程設備，其中該支撐框包含一支撐端向外突出，該第二層介電窗係安排於該支撐框的一上部端與該支撐端的一上部端之間，且該第一層介電窗係安排於該第二層介電窗與該支撐端的一下部端之間。
  7. 如請求項6之電漿製程設備，其中形成該第一層介電窗，以填充於該第二層介電窗與該支撐端的該下部端之間。
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