TWI549155B - 半導體裝置 - Google Patents

Description

半導體裝置

本發明涉及一種使用電漿加工晶圓(wafer)及LCD用玻璃基板等的蝕刻裝置(Etching,Ashing)或沉積裝置(PECVD；Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,HDP_CVD；High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,PEALD)之類的半導體裝置。

在半導體用晶圓(wafer)或LCD所用玻璃基板等的表面形成細微圖形(pattern)的表面處理技術上，電漿(Plasma)的生成技術在半導體領域根據細微電路線寬而改良，在使用玻璃基板的LCD領域則根據基板尺寸而改良。

作為適用於半導體用晶圓(wafer)處理技術的電漿源的代表例，包括平行平板型形態的電容耦合電漿(capacitive coupling Plasma,CCP)、由天線線圈感應的感應耦合電漿(Inductive coupling Plasma,ICP)方式。

電容耦合電漿(capacitive coupling Plasma,CCP)由日本的TEL(Tokyo electron)公司與美國的LRC(Lam Research)公司等予以 發展。

感應耦合電漿(Inductive coupling Plasma,ICP)則由美國的AMT(Applied Materials)公司與LRC公司完成了很多技術開發。

隨着電路線寬日益變小，使用天線線圈的ICP方式具有能夠在低壓生成電漿的優點並且其在電漿密度方面也卓越。然而，由於電漿源本身的非均勻性而可能會發生起因於天線線圈結構性問題的低均勻性電漿。因此，使用天線線圈的ICP方式由於在作為加工物的晶圓(wafer)上引起很多問題而逐漸被排除，但是隨着電路線寬趨向超細製程而使其重要性重新得到了重視。

在使用玻璃基板的LCD領域，ICP方式會因為玻璃基板變大而難以生成均勻的電漿，因此美國的AMT、日本的TEL公司、韓國的ADP Engineering公司、周星工程公司等廠商着重於開發基於平行平板型方式電容耦合電漿的沉積設備或蝕刻裝置。

另一方面，電容耦合電漿方式雖然有利於生成均勻電漿，但是由於電磁場會直接影響到作為加工物的晶圓(wafer)或玻璃基板等而較難在加工物上形成細微圖形。而且，所生成的電漿密度相對低於ICP源而在處理晶圓的窄小電路線寬時比較不利。如果是面積較寬(第7代、第8代)的玻璃基板，由於施加較高的power而不僅難以向電極傳遞均勻的power，還會因為高power而出現問題。

韓國註冊專利公報第0324792號雖然揭示了對於高周波電力進行低頻電力調變的技術，但沒有提出可靠地生成均勻電漿的方案。

先前技術文獻

專利文獻

韓國註冊專利公報第0324792號

本發明提供滑環與旋轉裝配體，其為了生成電漿或驅使電漿旋轉而向電漿源傳遞電力時透過表面接觸傳遞電力，從而大幅減少了電阻與電力損失。

本發明提供一種腔(chamber)，其透過插入腔內並配備永久磁鐵的襯套在加工對象物上的限定領域獲得高密度的均勻電漿。

作為一實施例，本發明的半導體裝置可以包括相對旋轉的第一構件及第二構件、充填在上述第一構件與上述第二構件之間的導電性液體或金屬刷(metal brush)。

作為一實施例，上述第一構件及上述第二構件透過上述導電性液體或上述金屬刷實現電氣連接。

作為一實施例，本發明的半導體裝置包括插入上述第一構件及上述第二構件之間的軸承，在上述軸承充填上述導電性液體。

作為一實施例，上述金屬刷安裝在上述第二構件，上述金屬刷包括：接觸部，與上述第一構件滑行接觸；加壓部，為了讓上述接觸部接觸上述第二構件而向上述第二構件的方向加壓上述接觸部。

作為一實施例，本發明的半導體裝置包括：腔，收容基板； 電漿源，形成於上述腔的一側並且把流入上述腔的上述基板的反應氣體激勵成電漿狀態；上述第一構件及上述第二構件配備在上述電漿源，在上述電漿源則配備：配置了連接到高周波電源的多個線圈的旋轉天線、裝配上述旋轉天線的轉動件、可旋轉地支撐上述轉動件的外殼。

作為一實施例，本發明的半導體裝置包括：腔，收容基板；電漿源，形成於上述腔的一側並且把流入上述腔的上述基板的反應氣體激勵成電漿狀態；襯套，安裝在上述腔的內部；上述電漿源包括配置了連接到高周波電源的多個線圈的旋轉天線，上述天線線圈為了生成均勻的電漿而旋轉360度以上，在上述襯套配備永久磁鐵。

作為一實施例，本發明的半導體裝置包括：腔，收容基板；電漿源，形成於上述腔的一側並且把流入上述腔的上述基板的反應氣體激勵成電漿狀態；上述電漿源包括配置了連接到高周波電源的多個線圈的旋轉天線，上述天線線圈為了生成均勻的電漿而旋轉360度以上，上述腔與上述電漿源之間配備有密封上述腔的蓋，在上述蓋的邊緣內部配備強磁體。

本發明改善了製程腔內現有感應耦合型電漿源所配備的具電壓差的天線線圈結構而大幅減少了因為電壓下降而導致的蓄電電磁場的損失，為了改善現有固定式天線線圈的電漿密度分佈的非均勻性而讓天線線圈旋轉，從而得到均勻的電漿密度分佈。

因此大幅減少了現有天線線圈所具備的電漿生成空間而得以大幅提高RF電源的電力傳遞效率，可以在有限的作業空間內輕易 地改變並調整天線線圈結構的幾何學結構，能夠提高電漿密度並且讓電漿生成密度均勻。

而且，天線線圈旋轉時由於在天線線圈的周邊或軸承充填導電性液體或配備金屬刷而得以向天線線圈可靠地供應電力。憑此可靠地生成電漿。

而且，由於電漿以旋轉狀態生成，因此在安裝於腔周邊的固定襯套上固定安裝永久磁鐵而得以加強電漿的密度及均勻性。

10‧‧‧基板

20‧‧‧腔(chamber)

30‧‧‧蓋

31‧‧‧強磁體

40‧‧‧O型環(O-ring)

50‧‧‧氣體入口(gas inlet)

55‧‧‧氣體通道(gas channel)

100‧‧‧天線(antenna)

110‧‧‧冷卻劑入口(coolant inlet)

120‧‧‧電源輸入部

130a‧‧‧中心線圈(center coil)

130b、130c、130d‧‧‧分線圈(branch coil)

140‧‧‧電源接地部

141‧‧‧冷卻劑出口(coolant outlet)

150‧‧‧連接器(connector)

200‧‧‧轉動件(rotator)

210‧‧‧冷卻劑連接部

215‧‧‧管

220、240‧‧‧冷卻劑通道(coolant channel)

280‧‧‧絕緣件

290、390‧‧‧滑輪(pulley)

300、700‧‧‧外殼(housing)

310‧‧‧冷卻劑供應部

312、342‧‧‧溝(groove)

315、345‧‧‧密封件(seal)

340‧‧‧冷卻劑排放部

350‧‧‧軸承

380‧‧‧馬達

400‧‧‧高周波電源

410、610‧‧‧高周波電源連接部

420、620‧‧‧滑環(slip ring)

500‧‧‧氣體板

510‧‧‧氣體孔

520‧‧‧氣體槽(Gas home)

611、710‧‧‧通孔

630、730‧‧‧第一封閉部

640、740‧‧‧接觸部

650、750‧‧‧第二封閉部

660、760‧‧‧加壓部

680‧‧‧水套(water jacket)

690、790‧‧‧導電性液體

800‧‧‧襯套

圖1是示出本發明的具備旋轉天線的半導體裝置之側剖視圖。

圖2是示出本發明的旋轉天線的一個實施例之立體圖。

圖3是對於圖2的概略圖。

圖4是示出本發明的旋轉天線的另一個實施例之概略圖。

圖5是示出本發明的旋轉天線的再一個實施例之概略圖。

圖6是放大示出圖1的氣體供應部分之局部放大圖。

圖7是示出本發明的氣體板之頂視圖。

圖8是圖7之主視圖。

圖9是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置之側剖視圖。

圖10是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置的一部分之剖視圖。

圖11是示出本發明的具備旋轉天線的再一個半導體裝置的一部分 之剖視圖。

圖12是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置的其它一部分之剖視圖。

圖13是示出本發明的具備旋轉天線的再一個半導體裝置的其它一部分之剖視圖。

圖14是示出組成本發明半導體裝置的襯套之概略圖。

圖15是概略地示出腔的蓋之頂視圖。

圖16是概略地示出腔的蓋之剖視圖。

下面結合附圖詳細說明本發明的實施例。在此先予舒明，在說明的過程中為了明確地闡釋或為了方便說明而誇張地圖示附圖所示構成要素的尺寸或形狀等。而且，針對本發明的構成及作用而給予特別定義的術語可以根據使用者、運行者的意圖或慣例而不同，該術語的定義應該以本說明書的整體內容作為基礎。

本發明是一種對應於圓形基板的加工的大面積用電漿源，對於圓形形狀尺寸的擴展非常容易。本發明是特別適合於使用晶圓的半導體加工製程的電漿源，是一種能夠獨自生成電漿的感應耦合型電漿源，而該電漿則適用於使用電漿加工的沉積(PECVD,HDPCVD,PEALD)裝置或者包括灰化(Ashing)在內的蝕刻(Etching)裝置等。

更進一步，由於能夠不受面積限制地輕易擴展，因此適合用 於LCD用玻璃基板或奈米碳管(CNT)等的加工製程。在高周波電源(RF電源)透過阻抗匹配器流入一個電極的RF電源連接到並聯連接的2個以上的天線線圈。天線線圈以數RPM~數百RPM的旋轉速度旋轉並且一邊進行圓運動一邊生成電漿。

本發明提供一種電漿源，作為能夠隨着作為加工物的基板的尺寸而延伸天線線圈的長度或輕易地改變天線線圈的幾何形狀的感應耦合型電漿源，其配備在沉積裝置或蝕刻裝置上部。

圖l是示出本發明的具備旋轉天線的半導體裝置之側剖視圖。圖2是示出本發明的旋轉天線的一個實施例之立體圖。下面結合圖1及圖2詳細說明本發明的旋轉天線及具備該旋轉天線的半導體裝置的結構及作用。

在腔(20)的上部的電漿源配備了：旋轉天線(100)、裝配旋轉天線(100)的轉動件(200)、可旋轉地支撐轉動件(rotator)(200)的外殼(300)。腔(20)的下部連接泵而讓腔(20)內部成為真空。腔(20)的上部配備O型環(40)並且用蓋(30)覆蓋密封。優選地，蓋(30)使用石英玻璃板。腔(20)的內部配置基板(10)及用來均勻地供應反應氣體的氣體板(500)，憑藉腔(20)上部的電漿源而將上述反應氣體激勵成電漿狀態。

在沒有圖示的實施例中，也可以把旋轉天線及轉動件插入腔內部。配備冷卻劑供應部及冷卻劑排放部的外殼位於腔外部較佳，因此把腔外部的外殼與腔內部的轉動件之間密封而維持腔內部的真空狀態。

雖然在針對圖6到圖8進行說明時會提到，但在此處稍微予以說明，在電漿源外廓透過氣體入口(50)、氣體通道(55)及氣體板(500)均勻地噴射諸如氬(Ar)氣一樣適合激活電漿的適當反應氣體後供應到腔(20)內。

作為一例，高周波電源(400)經過具備阻抗匹配器的高周波電源連接部(410)後透過滑環(420)施加到旋轉天線(100)。旋轉天線(100)上發生的感應電磁場則透過由石英玻璃板構成的蓋(30)在腔(20)內部激勵而生成電漿，置於基板支撐架上的基板(10)則被電漿加工。此時，RF電源可以使用數百KHz到數百MHz。

如前所述，與商用感應耦合型電漿源相比，本發明的最大差異在於配備了旋轉天線(100)。驅使線圈旋轉的本發明的特徵是為了在圓周方向生成均勻的電漿，而這卻是現有的具備固定天線線圈的感應耦合型電漿源難以實現的。旋轉天線(100)隔着絕緣件(280)裝配到轉動件(200)並且一起旋轉。裝配了旋轉天線(100)的轉動件(200)則可旋轉地插入外殼(300)。在外殼(300)及轉動件(200)的旋轉接觸面插入軸承(350)。配備在外殼(300)側的馬達(380)及轉動件(200)由皮帶滑輪(290、390)連接，隨着馬達(380)的旋轉而使得轉動件(200)及旋轉天線(100)得到旋轉力。此時，由於高周波電源連接部(410)也需要旋轉而使用滑環(420)連接了RF電源。

作為一實施例，本發明的線圈包括作為旋轉中心的中心線圈(130a)與並聯連接到中心線圈(130a)的3個分線圈(130b、130c、130d)。分線圈(130b、130c、130d)的形狀為“U”字形或“C”字形等 一側形成開口的封閉曲線形狀，從而讓連接到中心線圈(130a)的開始部分與配置電源接地部(140)的終端部分實際上位於同一軸上。為了裝配分線圈(130b、130c、130d)及中心線圈(130a)而配備連接器(150)。

透過滑環(420)連接到高周波電源(400)的電源輸入部(120)則配置在中心線圈(130a)的端部。分線圈(130b、130c、130d)的末端部則具備電源接地部(140)並接觸轉動件(200)而實現接地。

透過外殼(300)的冷卻劑供應部(310)供應的冷卻劑經過形成於外殼(300)與轉動件(200)的旋轉接觸面的溝(groove)(312)流入冷卻劑通道(220)。

流入冷卻劑通道(220)的冷卻劑到達冷卻劑連接部(210)。由於轉動件(200)接地而中心線圈(130a)則承載高周波電源(400)，因此為了絕緣而以絕緣管(215)連接冷卻劑連接部(210)及中心線圈(130a)的冷卻劑入口(110)。

優選地，線圈為了讓內部有冷卻劑流動並且導通高周波電源(400)而由導體管構成。雖然冷卻劑可以不在線圈流動，但使用冷卻劑的目的在於，防止RF電源被施加到線圈時發生的熱損失。透過冷卻劑入口(110)流入的冷卻劑經過中心線圈(130a)流到並聯連接到中心線圈(130a)的各個分線圈(130b、130c、130d)，透過形成於電源接地部(140)的冷卻劑出口(141)出去。

電源接地部(140)與轉動件(200)接觸並且一起旋轉，因此電源接地部(140)的冷卻劑出口(141)與形成於轉動件(200)的冷卻劑通 道(240)連接。因此，分線圈(130b、130c、130d)所排放的冷卻劑經過冷卻劑出口(141)流入冷卻劑通道(240)，經過被密封件(345)密封的溝(342)排放到冷卻劑排放部(340)。溝(312、342)是沿着外殼(300)的圓周方向形成的槽，溝(312、342)的週圍則由其結構不會妨礙外殼(300)與轉動件(200)的旋轉的密封件(315、345)密封。冷卻劑的供應及排放路徑在圖1中由箭頭圖示。

圖3是對於圖2的概略圖。請參閱圖2及圖3，本發明的天線(100)的另一個特徵是電源輸入部(120)與電源接地部(140)幾乎位於同一軸上。請參考作為天線(100)的旋轉軸的圖2所示虛擬線C-C'，作為一例，中心線圈(130a)的電壓為V而鄰接虛擬線C-C'的電源接地部(140)的電壓為0。而且，對於各個分線圈(130b、130c、130d)，在半徑方向的任意位置的相當於施加在兩束線圈的電壓之和的平均電壓是V而維持固定。在此，半徑方向指的是，以作為旋轉中心的中心線圈(130a)為起點時沿着垂直於中心線圈(130a)的方向遠離中心線圈(130a)的方向，例如其表示從圖2所示中心線圈(130a)的符號A方向或者從中心線圈(130a)的符號A'方向。如前所述地，本發明把電源輸入部(120)與中心線圈(130a)配置在同一軸上並且在鄰接中心線圈(130a)的位置配置電源接地部(140)而得以大幅減少線圈承受的電壓差。

請參閱圖3，作為一例，以“U”字形彎曲並且開始部分與終端部分互相鄰接的3個分線圈在連接中心線圈的Ain地點施加RF輸入電壓1時，由於會出現電壓下降而使得作為電源接地地點的Aout 的電壓V=0。而且，在形成為2束的分線圈中，如果施加在1束的電壓為1/4，施加在另一束的電壓則為3/4，作為其總和的平均電壓則成為1。不僅如此，在分線圈的外側輪廓部分各束電壓為1/2而使得平均電壓成為1。

亦即，對於位於線圈下面的作為加工物的基板(10)來說，由於能夠得到下列效果而得以大幅減少現有技術中由於天線(100)結構而發生的電壓差，該效果為，每一個分線圈(130b、130c、130d)沿着半徑方向均勻地承載平均電壓Vave=1，。這是因為，為了讓電源輸入部(120)與電源接地部(140)的位置互相鄰接而具有“U”字形或“C”字形線圈結構。

而且，現有被固定的天線(100)線圈在接通高周波電源(400)時存在着線圈之間的斜線中空空間(請參閱圖3)，電漿密度則在該空間非均勻地分佈。本發明卻由於線圈裝配體旋轉而抵消斜線部分，從而抵消了相異分線圈(130b、130c、130d)之間的斜線中空空間(請參閱圖3)上發生的電壓差。

本發明的感應耦合型電漿源如前所述地讓線圈旋轉並且具備了讓電源輸入部(120)與電源接地部(140)的位置互相鄰接的“U”字形或“C”字形線圈，因此能夠在半徑方向或圓周方向均勻地分佈電漿，而這卻是現有感應耦合型電漿源難以實現的。

均勻的電漿分佈能減少腔(20)的體積。另一方面，即使基板(10)的尺寸大型化，只要拉長“U”字形或“C”字形線圈的長度就能得到均勻的電漿，因此針對300mm、450mm及超過該尺寸而日益大 型化的新一代晶圓的擴展性良好。

圖4是示出本發明的旋轉天線的另一個實施例之概略圖。圖5是示出本發明的旋轉天線的再一個實施例之概略圖。圖4圖示了分線圈為1個的情形，圖5則圖示了2個分線圈(130b、130c、130d)並聯連接的情形。分線圈為1個時，不需要區分串聯連接與並聯連接。例如，在天線旋轉並連接到中心線圈的Ain地點施加RF輸入電壓1時，由於會出現電壓降而使得作為電源接地地點的Aout的電壓V=0。對於位於線圈下面的作為加工物的基板(10)來說，由於能夠得到平均電壓Vave=1沿着半徑方向均勻承載的效果，從而大幅減少了現有天線結構中發生的電壓差。

圖6是放大示出圖1的氣體供應部分之局部放大圖。圖7是示出本發明的氣體板(500)之頂視圖。圖8是圖7之主視圖。下面結合圖6到圖8詳細說明本發明的半導體裝置的氣體板(500)。

首先，請參閱圖6，透過腔(20)上的氣體入口(50)流入的反應氣體經過氣體通道(55)後透過氣體板(500)的氣體槽(520)及氣體孔(510)供應到腔(20)內部。

下面請參閱圖7及圖8，透過沿着氣體板(500)的圓周方向及半徑方向形成的氣體槽(520)均勻地分佈到基板(10)整個面積的氣體則透過氣體孔(510)噴射到腔(20)內部。

由於在氣體板(500)的微細氣體槽(520)與氣體孔(510)的氣體分壓較高，因此不會因為由RF電源導致的感應電磁場而生成電漿。因此只會在腔(20)內部生成電漿並且能夠阻止氣體供應通路生 成不需要的電漿。

另一方面，為了讓前文說明的天線(100)正常動作，需要可靠地供應電源。

天線(100)的電源供應可以是高周波電源被施加到滑環(420)與電源接地部(140)之間。電源供應線中的一個與滑環(420)實現電氣連接，另一個則需要與電源接地部(140)連接。

然而，可能會由於滑環(420)公差等原因而在天線(100)的旋轉過程中讓滑環(420)與電源供應線暫時無法實現電氣連接。

同樣地，對於電源接地部(140)也會發生該狀態。電源接地部(140)與轉動件(200)、軸承(350)、外殼(300)實現電氣連接，在轉動件(200)和天線(100)一起旋轉的過程中，可能會由於軸承(350)公差等原因而使得軸承(350)與轉動件(200)或外殼(300)暫時無法實現電氣連接狀態。

圖9是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置之側剖視圖。

圖9所示半導體裝置可以包括相對旋轉的第一構件及第二構件、充填在第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)。

第一構件與第二構件是需要互相實現電氣連接的構件，作為一例，第一構件可以是滑環(620)、轉動件(200)，第二構件可以是高周波電源連接部(610)、外殼(700)。

配備在外殼(700)側的馬達(380)及轉動件(200)由皮帶滑輪(290、390)連接，隨着馬達(380)的旋轉而使得轉動件(200)及旋轉 天線(100)得到旋轉力。

由於第一構件與第二構件的製作公差、裝配公差等而在相對旋轉時第一構件與第二構件可能無法實現電氣連接。為了可靠地防止該現象，可以利用導電性液體(690、790)。

導電性液體(690、790)是一種能夠讓電流動的液體狀態物質，其可以充填在第一構件與第二構件之間。導電性液體(690、790)可以是水銀之類的液體金屬。第一構件與第二構件即使在機構學上處於電隔離狀態，也可以憑藉導電性液體(690、790)讓第一構件與第二構件實現電氣連接狀態。

圖10是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置的一部分之剖視圖。圖10可以是圖9所示滑環(620)部分的放大圖。

在圖10中，第一構件是滑環(620)，第二構件則是高周波電源連接部(610)。

作為第二構件的高周波電源連接部(610)對於滑環(620)保持固定狀態，可以連接電源供應線之一。

高周波電源連接部(610)可以形成中空，該中空則收容和天線一起旋轉的滑環(620)。憑此，作為第一構件的滑環(620)可以被作為第二構件的高周波電源連接部(610)的內部收容。而且，可以為了保障滑環(620)的旋轉而在中空與滑環(620)之間配備軸承。

雖然在圖形中高周波電源連接部(610)的中空與滑環(620)幾乎相接，但為了進行相對旋轉而可以讓中空與滑環(620)實際上維持隔離狀態。因此，高周波電源連接部(610)與滑環(620)之間的電氣 連接則依靠配備在兩者之間的軸承。

具體地說，軸承可以包括：與滑環(620)接觸的內輪、與高周波電源連接部(610)接觸的外輪、內輪與外輪之間的球。因此，為了讓高周波電源連接部(610)與滑環(620)實現電氣連接而需要讓構成軸承的內輪、球、外輪全部維持電氣連接的狀態。亦即，球需要同時接觸內輪與外輪。然而，軸承的公差、滑環(620)旋轉時的衝擊等原因可能會使得球無法接觸內輪或外輪，這就表示高周波電源連接部(610)與滑環(620)之間的電氣連接被斷開。

根據本發明，導電性液體(690)可以被充填在作為第一構件的滑環(620)的外表面與作為第二構件的高周波電源連接部(610)的內表面之間。憑此，能夠與軸承狀態無關地、可靠地維持滑環(620)與高周波電源連接部(610)的電氣連接。

在第一構件與第二構件之間充填導電性液體(690、790)的方法有很多。

例如，導電性液體(690、790)可以透過形成於第二構件的通孔(611、710)被充填在第一構件與第二構件之間。

具體地說，第二構件的內表面可以形成連接到第二構件的外表面的通孔(611、710)。可以透過該通孔(611、710)把導電性液體(690、790)充填在第一構件與第二構件之間。為了防止被充填在第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)透過通孔(611、710)流出，可以配備封閉通孔(611、710)的第一封閉部(630、730)。

第一封閉部(630、730)可以包括透過通孔(611、710)充填導電 性液體(690、790)後將通孔(611、710)予以封閉的封閉件(Packing)等。第一封閉部(630、730)可以配置在靠近第二構件內表面的通孔(611、710)入口之處。

另一方面，需要防止充填在第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)泄漏到構成半導體裝置的其它要素或外部。為此，可以配備第二封閉部(650、750)。

第二封閉部(650、750)能以內含通孔(611、710)的封閉式迴路(closed loop)形態安裝在第二構件的內表面。第二封閉部(650、750)可以是所謂的O型環(O-ring)。透過通孔(611、710)流入第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)沿着第一構件的外表面或第二構件的內表面擴散。第二封閉部(650、750)能夠把導電性液體(690、790)的擴散範圍局限在第二封閉部(650、750)所形成的封閉式迴路的領域。

第二封閉部(650、750)可以限制充填在第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)的量而得以節約生產成本。而且，有了第二封閉部(650、750)後不以封閉(Sealing)導電性液體(690、790)的結構形成第一構件與第二構件也無妨。

在軸承上也能充填導電性液體。充填在軸承的導電性液體不僅具備導電性，還不能妨礙軸承的功能並且能夠承受軸承上發生的熱。作為一例，充填在軸承的導電性液體可以是導電性耐熱滑脂。充填在軸承的導電性液體可以充填在內輪與外輪之間。此時，軸承可以配備防止導電性液體流出的密封部。

另一方面，施加到高周波電源連接部(610)的高周波電源可能使得高周波電源連接部(610)被加熱。溫度上昇時，高周波電源連接部(610)的電阻值會變大或發生安全事故，因此需要降低高周波電源連接部(610)的溫度。

為此，高周波電源連接部(610)可以配備讓冷卻水循環的水套(680)。水套(680)可以連接允許冷卻水進入的輸入管、讓冷卻高周波電源連接部(610)的過程中被加熱的冷卻水流出的輸出管。

圖11是示出本發明的具備旋轉天線的再一個半導體裝置的一部分之剖視圖。

如同圖10一樣，圖11中的第一構件是滑環(620)而第二構件是高周波電源連接部(610)。此時，第一構件是高周波電源連接部(610)而第二構件是滑環(620)也無妨。

在第一構件與第二構件之間可以配備金屬刷以替代導電性液體。金屬刷安裝在高周波電源連接部(610)的內牆面，能夠如同導電性液體一樣地讓第一構件及第二構件實現電氣連接。

導電性液體可以儘量減少摩擦力等阻力，因此幾乎不存在着第一構件與第二構件的相對旋轉被導電性液體限制的問題。但是，需要定期更換用來防止導電性液體泄漏的第二封閉部(650)。

金屬刷包括：接觸部(640)，與第一構件滑行接觸；加壓部(660)，為了讓接觸部(640)接觸第二構件而向第二構件的方向加壓接觸部(640)。

接觸部(640)基本上處於和安裝了金屬刷的第二構件實現電氣 連接的狀態。因此，只要讓接觸部(640)接觸第一構件就能讓第一構件與第二構件透過接觸部(640)實現電氣連接。

然而，第一構件與第二構件不是互相固定連接的狀態而是相對旋轉的狀態，因此需要一種能讓接觸部(640)可靠地滑行接觸第一構件的工具。該工具可以利用加壓部(660)。

加壓部(660)可以包括將接觸部(640)朝第二構件方向推的彈簧之類的彈性體。

根據前文所述的金屬刷，由於接觸部(640)對第一構件的滑行接觸而使得第一構件與第二構件的相對旋轉力被局部抵消。但是不需要第二封閉部(650)之類的密封工具，還能半永久性地使用。

圖12是示出本發明的具備旋轉天線的另一半導體裝置的其它一部分之剖視圖。圖12也可以是圖9所示外殼(700)部分的放大圖。

圖12的第一構件是轉動件(200)而第二構件是外殼(700)。

作為第二構件的外殼(700)對轉動件(200)維持固定的狀態，可以連接電源供應線中的另一個(接地端)。

外殼(700)可以形成中空，該中空收容和天線一起旋轉的轉動件(200)。憑此，作為第一構件的轉動件(200)可以被作為第二構件的外殼(700)的內部收容。而且，可以在外殼(700)與轉動件(200)之間配置軸承以確保轉動件(200)的旋轉。外殼(700)與轉動件(200)之間的電氣連接則依靠配置在兩者之間的軸承。

為了解決基於軸承的電氣連接可靠度較低的問題，可以在作為第一構件的轉動件(200)的外表面與作為第二構件的外殼(700)的 內表面之間填充導電性液體(790)。憑此，能夠與軸承狀態無關地、可靠地維持轉動件(200)與外殼(700)的電氣連接。

此時，外殼(700)如同高周波電源連接部(610)一樣地形成了讓水銀之類的導電性液體(790)流入的通孔(710)，也可以配備第一封閉部(730)及第二封閉部(750)。

而且，配置在轉動件(200)與外殼(700)之間的軸承也能充填導電性耐熱滑脂之類的導電性液體。

由於充填在第一構件與第二構件之間的導電性液體(690、790)、充填在軸承的導電性液體而能夠可靠地實現第一構件與第二構件之間的電氣連接。

圖13是示出本發明的具備旋轉天線的再一個半導體裝置的其它一部分之剖視圖。

如同圖12，圖13的第一構件是轉動件(200)而第二構件是外殼(700)。當然，第一構件是外殼(700)而第二構件是轉動件(200)也無妨。

作為第二構件的外殼(700)對轉動件(200)維持固定的狀態，可以連接電源供應線中的另一個，例如可以連接接地端。

構成金屬刷的接觸部(740)與加壓部(760)可以安裝在相當於第二構件的外殼(700)的內牆面上所形成的槽。

安裝在外殼(700)的接觸部(740)可以憑藉加壓部(760)與轉動件(200)滑行接觸。其結果，外殼(700)與轉動件(200)可以透過接觸部(740)互相電氣連接。

請重新參閱圖9，本發明的半導體裝置可以包括：腔(20)，收容基板；電漿源(plasma source)，形成於腔(20)的一側而把流入上述腔(20)的上述基板的反應氣體激勵成電漿狀態。

電漿源可以包括作為第一構件的滑環(620)或轉動件(200)、作為第二構件的高周波電源連接部(610)或外殼(700)。電漿源還包括旋轉天線，該旋轉天線以軸對稱方式配置並聯連接於高周波電源的多個線圈。旋轉天線可以裝配在作為第一構件的轉動件(200)。此時，外殼(700)能以可旋轉的方式支撐轉動件(200)。

根據前述電漿源，由於天線旋轉而得以對腔(20)內部的反應空間均勻地供應電漿。

流入腔(20)內部的電漿針對基板施以打擊而實現基板的清洗、蝕刻、沉積等。該效果不僅實現於基板，還實現於腔(20)內的內牆。為了儘量減少電漿對腔(20)內牆的影響而在腔(20)的內部安裝襯套(liner)(800)。襯套(800)與腔(20)的內牆相對面地安裝，被電漿毀損時可以更換新襯套(800)。

此時，在襯套(800)或腔(20)的外部安裝永久磁鐵(810)而得以防止被電漿激勵的粒子打擊襯套(800)或腔(20)內牆。

圖14是示出組成本發明半導體裝置的襯套(800)之概略圖。

圖14圖示了永久磁鐵(810)被配置在襯套(800)的情形。

由圖可知，在平面上配備了圓形襯套(800)，在襯套(800)上以等角度充磁了+極(811)與-極(812)。

根據該構成方式，如圖14的箭頭所示地發生磁力線，具有極 性的電漿粒子受到磁力線影響無法接近襯套(800)或腔(20)而被彈開。

然而，在平面上襯套(800)的中心生成的電漿粒子按照輻射狀行進時，可以由各磁力線的間隙(箭頭進入或出去的地點)打擊襯套(800)或腔(20)。然而，本發明的半導體裝置由於具備旋轉的天線而使得電漿粒子不按照輻射狀行進，而是相對於輻射狀方向呈傾斜方向地行進。因此能夠從源頭上避免電漿粒子從磁力線的間隙進入。

其結果，即使沒有驅使配備在襯套(800)或腔(20)外部的磁力極性旋轉而使其固定，也可以讓電漿粒子無法打擊襯套(800)或腔(20)內牆。

總而言之，本發明的半導體裝置包括其一側安裝第一構件及第二構件並收容基板的腔(20)、安裝在腔(20)內部的襯套(800)，襯套(800)或腔(20)的外部則固定安裝永久磁鐵(810)。

另一方面，第一構件及第二構件可以包括非磁體。第一構件及第二構件包括磁體時電漿粒子可能會朝向第一構件或第二構件行進，從而導致第一構件及第二構件毀損、基板的製程可靠度下降。以非磁體構成第一構件及第二構件時可以從源頭上防止該問題。

圖15是概略地示出腔(20)的蓋(30)之頂視圖，圖16是概略地示出腔(20)的蓋(30)之剖視圖。圖16可以是圖15所示A-A'的截面。

腔(20)的蓋(30)可以由陶瓷之類的非磁體、絕緣物構成。蓋(30) 的端部透過O型環等安裝在腔(20)。此時，蓋(30)的端部和O型環或腔(20)進行熱交換而使得其溫度相對低於蓋(30)的中央部。溫度低於特定值時，腔內部的聚合物可能被蓋(30)吸附。

為了防止該現象，可以在蓋(30)的邊緣內部配備由鐵成分的薄板(plate)所形成的強磁體(31)。由於電漿源所施加的高周波(RF)而在強磁體(31)有渦電流流動。渦電流使得強磁體(130)被加熱，因此不需要額外的外部熱源也能對蓋(30)的邊緣加熱。其結果，透過強磁體(31)加熱蓋(30)的邊緣而得以防止腔(20)內部的聚合物被吸附在蓋(30)的現象。

綜上所述，本發明之發明內容對本發明之較佳實施例進行了說明，但其僅為例示，本發明所屬領域中具有通常知識者當知，在不脫離本發明的范圍之情形下得實行各種等值變化與修飾實施例。本發明的真正技術保護範圍應該由申請專利范圍所界定。

10‧‧‧基板

200‧‧‧轉動件

290‧‧‧滑輪

610‧‧‧高周波電源連接部

620‧‧‧滑環

700‧‧‧外殼

790‧‧‧導電性液體

800‧‧‧襯套

810‧‧‧永久磁鐵

Claims (7)

1. 一種半導體裝置，其中，包括：腔，收容基板；電漿源，形成於上述腔的一側，並且把流入上述腔的上述基板的反應氣體激勵成電漿狀態；上述電漿源包括：配置了連接到高周波電源的多個天線線圈的旋轉天線、裝配上述旋轉天線的轉動件、可旋轉支撐上述轉動件的外殼，上述天線線圈為了生成均勻的電漿而旋轉360度以上，上述高周波電源透過高周波電源連接部或滑環連接到上述多個天線線圈的一端部，備於上述多個天線線圈的另一端部的電源接地部則與上述轉動件接觸，為了上述電源接地部的接地，上述旋轉的轉動件和上述固定的外殼實現電氣連接，第一構件包括上述滑環或上述轉動件，第二構件包括上述高周波電源連接部或上述外殼，上述第一構件對上述第二構件進行相對旋轉，在上述第一構件與上述第二構件之間配備導電性液體或金屬刷，憑藉上述導電性液體或上述金屬刷使得上述第一構件及上述第二構件實現電氣連接，憑藉上述第一構件及上述第二構件的電氣連接使得上述高周波電源連接到 上述天線線圈或者上述天線線圈接地。
2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中，上述第一構件被上述第二構件的內部收容，上述導電性液體充填在上述第一構件的外表面與上述第二構件的內表面之間，上述第二構件的內表面形成連接上述第二構件的外表面的通孔，包括：第一封閉部，在透過上述通孔充填上述導電性液體後封閉上述通孔；第二封閉部，以內含上述通孔的封閉式迴路的形態安裝在上述第二構件的內表面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中，包括插入上述第一構件及上述第二構件之間的軸承，在上述軸承充填上述導電性液體。
4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中，上述金屬刷安裝在上述第二構件，上述金屬刷包括：接觸部，與上述第一構件滑行接觸；加壓部，為了讓上述接觸部接觸上述第二構件而向上述第二構件的方向加壓上述接觸部。
5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中， 包括襯套，其安裝在上述腔的內部；在上述襯套或上述腔的外部固定安裝永久磁鐵。
6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中，包括襯套，其安裝在上述腔的內部；在上述襯套配備永久磁鐵。
7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中，上述腔與上述電漿源之間配備有密封上述腔的蓋，在上述蓋的邊緣內部配備強磁體。