TWI538007B

TWI538007B - 擋板及包含該擋板之基板處理裝置

Info

Publication number: TWI538007B
Application number: TW103129026A
Authority: TW
Inventors: 梁承國
Original assignee: Psk有限公司
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-06-11
Also published as: US20160042925A1; TW201606844A; JP2016039356A

Description

擋板及包含該擋板之基板處理裝置

本發明係關於基板處理裝置，且更具體而言，係關於使用電漿或電漿氣體處理基板之裝置。

為了製造半導體元件，需要諸如晶圓之半導體基板上的各種製程，諸如沈積、光刻、蝕刻、灰化、清潔、研磨等。在此等製程中，許多製程(諸如沈積、蝕刻及灰化)使用電漿或氣體在腔室內處理諸如晶圓之基板。

圖1為例示使用電漿之典型基板處理裝置的橫截面圖。參考圖1，在典型基板處理裝置中，藉由氣體供應單元11注射至頂蓋12之內側的氣體由電漿源13轉化成電漿。由電漿源13產生的電漿經由頂蓋12內的擋板14供應至基板15上。

到達擋板14上的電漿碰撞至擋板14之邊緣內側表面或碰撞至擋板14之徑向方向上的腔室之內側壁。因此，電漿之流動方向的突然改變產生漩渦。漩渦防止電漿經由注射孔16之平穩注射。

另外，因為擋板14之複數個典型注射孔經形成為垂直於擋板14之徑向，所以自擋板14之上側產生的粒子可經引入至基板上。

本發明提供一種擋板及一種基板處理裝置，該擋板及該基板處理裝置允許氣體平穩地供應至基板。

本發明亦提供一種擋板及一種基板處理裝置，該擋板及該基板處理裝置能夠最小化粒子至基板上的引入。

本發明之目的不限於前述該等目的，且熟習此項技術者自以下描述將清楚地理解其他目的。

本發明之實施例提供表面處理裝置。該基板處理裝置包括：製程腔室；基板支撐單元，其經提供以在該製程腔室內支撐基板；擋板，其安置於該基板支撐單元上且經形成為具複數個注射孔；以及氣體供應單元，其將氣體供應至該擋板上，其中該擋板包括斜坡區，該斜坡區形成於該擋板之邊緣處，且傾斜使得該斜坡區之上表面之高度隨著該斜坡區延伸至外側表面而增加。

在一些實施例中，該斜坡區可經成為具有斜坡孔，該斜坡孔隨著該斜坡孔向下延伸而朝向該擋板之外側表面傾斜。

在其他實施例中，該擋板可進一步包括凸面區，該凸面區形成於該擋板之中心區處且具有凸面上表面。

在其他實施例中，該斜坡區之斜坡可以直線提供。

在甚至其他實施例中，該凸面區可以單數形式提供為自該斜坡區之內側端延伸。

在其它實施例中，該凸面區可全部以均勻厚度提供。

在更進一步實施例中，該凸面區可能以複數形式設置。

在更進一步的實施例中，該凸面區可進一步包括：第一凸面區，其在自頂部觀察時以具有同心性的環形形狀提供；以及第二凸面區，其定位於該第一凸面區之中心處且在自頂部觀察時以圓形形狀提供。

在更進一步實施例中，該凸面區可包括複數個凸面區，該複數個凸面區經組合以在自頂部觀察時形成矩陣形狀。

在進一步實施例中，在該複數個凸面區中之每一個中的注射孔可經形成為在上下方向穿透。

在更進一步實施例中，該擋板可在其上表面之凸面區之間的區處經形成為具有底部被阻塞的狹縫。

在又更進一步實施例中，該擋板可在該凸面區與該斜坡區之間的區處經形成為具有該狹縫。

在甚至更進一步實施例中，該斜坡孔可經提供使得頂部區域比底部區域更寬。

在本發明之其他實施例中，提供擋板。該等擋板可經形成為具有複數個注射孔，且包括斜坡區，該斜坡區形成於該等擋板之邊緣處，且傾斜使得該斜坡之上表面之高度隨著該斜坡延伸至外側而增加。

在一些實施例中，該斜坡區可經形成為具有斜坡孔，該斜坡孔隨著該斜坡孔向下延伸而朝向該擋板之外側表面傾斜。

在其他實施例中，該斜坡區之斜坡可以直線提供。

在其他實施例中，該凸面區可全部以均勻厚度提供。

在進一步實施例中，該凸面區可以複數形式提供。

在更進一步實施例中，該凸面區可進一步包括：第一凸面區，其在自頂部觀察時以具有同心性的環形形狀提供；以及第二凸面區，其定位在該第一凸面區之中心處且在自頂部觀察時以圓形形狀提供。

在又進一步實施例中，在該複數個凸面區中之每一個中的注射孔可經形成為在上下方向上穿透。

包括隨附圖式以提供對本發明之進一步理解，且隨附圖式併入本說明書中且構成本說明書之一部分。圖式例示本發明之示範性實施例，且與描述一起用於解釋本發明之原理。

1‧‧‧基板處理裝置

10‧‧‧基板

11‧‧‧氣體供應單元

12‧‧‧頂蓋

13‧‧‧電漿源

14‧‧‧擋板

15‧‧‧基板

16‧‧‧注射孔

100‧‧‧製程腔室/腔室

120‧‧‧處理室/外殼

122‧‧‧排氣孔

123‧‧‧接地線

124‧‧‧排氣線

126‧‧‧泵

140‧‧‧電漿產生室

142‧‧‧放電室

144‧‧‧擴散室

200‧‧‧基板支撐單元

220‧‧‧支撐板

240‧‧‧支撐軸

300‧‧‧氣體供應單元

320‧‧‧氣體供應線

340‧‧‧氣體儲存單元

360‧‧‧氣體埠

400‧‧‧電漿源

420‧‧‧天線

440‧‧‧電源

500‧‧‧擋板

510‧‧‧斜坡區

520‧‧‧凸面區

522‧‧‧第一凸面區

524‧‧‧第二凸面區

530‧‧‧注射孔

531‧‧‧斜坡孔

540‧‧‧狹縫

A-A’‧‧‧線

B-B’‧‧‧線

圖1為例示典型基板處理裝置的橫截面圖；圖2為例示根據本發明之一實施例的基板處理裝置的橫截面圖；圖3為圖2之擋板自頂部觀察的平面圖；圖4為例示圖2之傾斜孔之另一實施例的橫截面圖；以及圖5至圖9為例示圖2之擋板之其他實施例的視圖。

在下文中，將參考隨附圖式詳細描述示範性實施例。本發明之實施例可以各種形式修改，且本發明之範疇不應被理解為限於以下實施例。提供此等實施例以使本揭示內容將本發明之概念更完全地傳達至熟習此項技術者。因此，元件形狀經誇示以用於更清楚的描述。

在本發明之實施例中，基板10可為半導體晶圓。然而，基板10不限於半導體晶圓且可為不同類型之基板，諸如玻璃基板等。

另外，在本發明之實施例中，基板處理裝置可為使用電漿或氣體來執行製程(例如，灰化、沈積、蝕刻等)的裝置。

在下文中，將描述根據本發明之一實施例的基板處理裝置1。

圖2為例示根據本發明之一實施例的基板處理裝置的橫截面圖。參考圖2，基板處理裝置1具有製程腔室100、基板支撐單元200、氣體供應單元300、電漿源400及擋板500。

製程腔室100具有處理室120及電漿產生室140。處理室120提供由電漿處理基板10的空間。電漿產生室140提供自製程氣體產生電漿的空間。

處理室120具有頂部打開的空間。處理室120可通常係以圓柱形狀提供。處理室120在其側壁處經形成為具有基板入口(未示出)。基板10經由基板入口裝載至處理室120中或自處理室120卸載。基板入口(未示出)可由諸如門(未示出)的打開/關閉構件打開或關閉。排氣孔122形成於外殼120之底表面上。排氣線124連接至排氣孔122。泵126安裝在排氣線124上。泵126將處理室120中之壓力調整至製程壓力。處理室120中之殘留氣體及副產物經由排氣線124排放至處理室120之外側。

電漿產生室140定位在處理室120之外。在一實例中，電漿產生室140定位在處理室120上，且耦接至處理室120。電漿產生室140具有放電室142及擴散室144。放電室142及擴散室144順序地提供於上下方向上。放電室142具有空心圓柱形形狀。當自頂部觀察時，放電室142中之空間比處理室120中之空間更狹窄。電漿在放電室142中自氣體產生。擴散室144中之空間具有寬度隨著擴散室向下延伸而增加的部分。擴散室144之下端耦接至處理室120之上端，且用於自外側密封擴散室144及處理室120的密封構件(未示出)提供於擴散室與處理室之間。

製程腔室100由傳導材料製作。製程腔室100可經由接地線123接地。

基板支撐單元200在製程腔室100內支撐基板10。基板支撐單元200具有支撐板220及支撐軸240。

支撐板220定位在處理室120內且係以圓板形狀提供。支撐板220由支撐軸240支撐。基板10置放在支撐板220上。電極(未示出)提供於支撐板220內，且基板10可藉由靜電力或機械夾具支撐在支撐板220上。

氣體供應單元300將氣體供應至擋板500上。氣體供應單元300可提供於放電室142上。氣體供應單元300可以單數或複數方式提供。氣體供應單元300具有氣體供應線320、氣體儲存單元340及氣體埠360。

氣體供應線320連接至氣體埠360。氣體埠360耦接至放電室142之上側。經由氣體埠360供應的氣體經引入放電室142中，且隨後在放電室142中經激發至電漿。

電漿源400在放電室142中自由氣體供應單元300供應的氣體產生電漿。在一實例中，電漿源400可為電感耦合電漿源。電漿源400具有天線420及電源440。

天線420提供於放電室142之外，以便包圍放電室142之側表面兩次或兩次以上。天線420之一端連接至電源440且另一端接地。

電源440將功率施加至天線420。在一實例中，電源440可將RF功率施加至天線420。

圖3為圖2之擋板自頂部觀察的平面圖。參考圖2及圖3，擋板500定位在基板支撐單元200上。例如，擋板500經提供至擴散室144之下端。電漿經由注射孔530自擴散室144供應至處理室120之內側。擋板500具有比擴散室144之下端之內徑更大的直徑。擋板500接地。在一實例中，擋板500可經提供成接觸腔室100且因此經由腔室100接地。選擇性地，擋板500可直接連接至單獨的接地線。擋板500在自頂部觀察時可以圓形形狀提供。擋板500包括斜坡區510及凸面區520。

斜坡區510形成於擋板500之邊緣區處。斜坡區510傾斜使得該斜坡區之上表面高度隨著該斜坡區延伸至該斜坡區之外側表面而增加。斜坡區510之斜坡可以直線提供。藉由如此做，在徑向方向上流動的電漿或氣體之流動方向之突然改變經緩和，以最小化漩渦在電漿或氣體之流動中的出現。

凸面區520形成於擋板500之中心區處。凸面區520具有凸面上表面。凸面區520係以單數方式提供。凸面區520經提供成自斜坡區510之內側端延伸。凸面區520可經提供使得該凸面區之厚度隨著該凸面區延伸至該凸面區之中心而增加。藉由如此做，電漿及氣體沿擋板500之彎曲路徑流動以使電漿及氣體之流動平穩。另外，因為擋板500之上表面之面積增加，所以自電漿等傳遞的熱更廣泛地分佈。因此，因為擋板500之上表面與下表面之間的溫度差減小，所以可抑制由於此溫度差引起的熱變形。

自擋板500之頂部延伸至底部的複數個注射孔530形成於擋板500中。注射孔530可遍及擋板500以相同密度及相同直徑形成。或者，注射孔530可遍及擋板500之區以不同直徑形成。注射孔530包括斜坡孔531。斜坡孔531形成於斜坡區510中。斜坡孔531經形成為便隨著該斜坡孔向下延伸而朝向擋板500之外側表面傾斜。因為斜坡孔531形成於斜坡區510中，所以藉由電漿或氣體之流動收集在擋板500之邊緣中的粒子朝向基板之側表面排放，因此防止粒子經引入至基板上。

圖4為例示圖2之傾斜孔之另一實施例的橫截面圖。參考圖4，斜坡孔531可經提供使得其上部區域比下部區域更寬。因此，與斜坡孔531之上部區域經提供為與下部區域相同的情況相比，斜坡孔531之設置允許粒子有效地排放至外側表面。

圖5為例示圖2之擋板500之另一實施例的橫截面圖。參考圖5，凸面區520可全部以一均勻厚度提供。圖5中擋板500之其他結構、設置及效應類似於圖2中擋板500之該等結構、設置及效應。

圖6為例示自頂部觀察的圖2之擋板500之另一實施例的平面圖。圖7為沿圖6之擋板500之線A-A’取得的橫截面圖。參考圖6及圖7，提供複數個凸面區520。複數個凸面區520中之每一個中的注射孔經形成為在上下方向上穿透。凸面區520包括第一凸面區522及第二凸面區524。

當自頂部觀察時，第一凸面區522以環形形狀提供。第一凸面區522可提供為包括具有不同直徑及相同同心的複數個凸面區。

第二凸面區524定位在第一凸面區522之中心處，且在自頂部觀察時以圓形形狀提供。

擋板500在其上表面之凸面區520之間且在凸面區520與斜坡區510之間的區處經形成為具有底部被阻塞的狹縫540。在此情況下，因為粒子沿電漿或氣體之流動收集在狹縫540中，該電漿及氣體沿凸面區520之彎曲表面形成，所以可有效防止粒子經引入至基板上。

圖8為例示自頂部觀察的圖2之擋板500之另一實施例的平面圖。圖9為沿圖8之擋板500之線B-B’取得的橫截面圖。參考圖8及圖9，當自頂部觀察時，複數個凸面區520組合來形成陣列形狀。圖8中擋板500之其他結構、設置及效應類似於圖6中擋板500之該等結構、設置及效應。

根據本發明之實施例，擋板及基板處理裝置可將電漿或氣體平穩地供應至基板。

另外，擋板及基板處理裝置可最小化粒子至基板上的引入。