TWI750629B - 批次型襯底處理設備 - Google Patents

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TWI750629B TW109111952A TW109111952A TWI750629B TW I750629 B TWI750629 B TW I750629B TW 109111952 A TW109111952 A TW 109111952A TW 109111952 A TW109111952 A TW 109111952A TW I750629 B TWI750629 B TW I750629B
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趙政熙
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南韓商尤金科技有限公司
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Abstract

本發明提供一種批次型襯底處理設備。所述批次型襯底 處理設備包括：筒，被配置成提供處理空間；分隔壁，被配置成提供在其中產生電漿的放電空間；氣體供應管，被配置成向所述放電空間供應程序氣體；以及多個電極，設置在所述筒外，以在所述放電空間中產生所述電漿。所述筒具有從所述筒的最外圓周表面向內凹陷的多個凹槽，且所述多個電極分別容置在所述多個凹槽中。

Description

批次型襯底處理設備
本發明涉及一種批次型襯底處理設備，且更具體來說，涉及一種將在單獨空間中分解的程序氣體提供到處理空間中的批次型襯底處理設備。
一般來說，襯底處理設備將待處理襯底定位在處理空間內，以通過使用化學氣相沉積或原子層沉積來沉積注入到處理空間中的程序氣體中所包含的反應粒子。襯底處理設備被分類為能夠對一個襯底執行襯底處理程序的單晶片型襯底處理設備及能夠同時對多個襯底執行襯底處理程序的批次型襯底處理設備。
通常，在批次型襯底處理設備中，處理空間的壁表面以及襯底通過環繞處理空間的熱壁型加熱單元而在溫度上升高。因此，會通過程序氣體在處理空間的內壁表面上形成不期望的薄膜。此處，當在處理空間中產生例如電漿等的程序環境時，沉積在內壁上的薄膜被在電漿產生空間中產生的磁場或電場分離成粒子而在襯底處理程序期間成為污染物。因此，襯底上的薄膜的品 質可能劣化，且此外，襯底處理程序的效率可能劣化。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻0001)韓國專利第10-1396602號
本發明提供一種將在單獨空間中分解的程序氣體提供到處理空間中的批次型電漿襯底處理設備。
根據示例性實施例，一種批次型襯底處理設備包括：筒，被配置成提供在其中容置多個襯底的處理空間；分隔壁，在所述筒的縱向方向上延伸並設置在所述筒內，以提供與所述處理空間分離且在其中產生電漿的放電空間；氣體供應管，被配置成向所述放電空間供應處理所述多個襯底所需的程序氣體；以及多個電極，在所述筒的所述縱向方向上延伸並設置在所述筒外，以在所述放電空間中產生所述電漿。所述筒可具有在所述筒的所述縱向方向上延伸且從所述筒的最外圓周表面向內凹陷的多個凹槽，且所述多個電極可分別容置在所述多個凹槽中。
所述多個凹槽可被設置成在所述筒的圓周方向上彼此間隔開。
所述多個凹槽之間的距離可相同。
在所述筒的圓周方向上，所述多個凹槽中的每一者的敞開的入口的寬度可小於所述多個凹槽中的每一者的內空間的最大寬 度。
當基於所述筒的所述最外圓周表面時，所述多個凹槽中的至少一者的深度可不同於其餘凹槽中的每一者的深度。
所述多個電極可包括被施加射頻(radio frequency，RF)電力的多個電源電極及被接地的接地電極，且在所述多個凹槽中，設置在中間部分處且在其中容置所述接地電極的凹槽的深度可大於其餘凹槽中的每一者的深度。
所述多個電極可分別接觸所述多個凹槽的內表面，且所述批次型襯底處理設備可進一步包括保護蓋，所述保護蓋被配置成覆蓋所述多個電極並覆蓋所述筒的外壁的一部分。
所述氣體供應管可在所述筒的圓周方向上設置在所述分隔壁外。
所述分隔壁可從所述多個凹槽中設置在外側處的凹槽中的每一者延伸出。
所述氣體供應管可從所述筒的外部將所述程序氣體供應到所述多個電極之間的空間中。
所述批次型襯底處理設備可進一步包括RF電源，所述RF電源被配置成向所述多個電極的一部分供應具有大約1kHz至大約10kHz的脈衝頻帶的脈衝式RF電力，以便週期性地接通/關斷所述電漿。
110:筒
115:凹槽
120:注入孔
130:電漿反應單元/分離式電漿反應單元
131:電極/第一電極
132:電極/第二電極/內部電極
133:電極/第三電極
135:分隔壁
135a:子側壁/第一子側壁
135b:子側壁/第二子側壁
135c:主側壁
140:襯底支撐單元
150:排氣單元
151:排氣構件
152:排氣管線
153:排氣孔
160:氣體供應管/供應管
161:供應孔
170:保護管
172:保護蓋
180:可變供電單元
181:RF分離器
182:RF電源
190:源氣體供應管
A-A’、B-B’、C-C’:線
d1、d2:深度
S:襯底
結合附圖閱讀以下說明，可更詳細地理解示例性實施例，在附圖中：圖1是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
圖2的(a)是沿著圖1所示線A-A’截取的剖視圖。
圖2的(b)是沿著圖1所示線B-B’截取的剖視圖。
圖2的(c)是沿著圖1所示線C-C’截取的剖視圖。
圖3是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
圖4是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
圖5是根據實施例的襯底處理設備的平面圖。
圖6是根據實施例的襯底處理設備的平面圖。
圖7是示出根據示例性實施例的RF供電方法的電路圖。
圖8是示出根據實施例取決於脈衝式RF電力的施加而定的離子密度及自由基密度的視圖。
在下文中，將參照附圖詳細闡述實施例。然而，本發明可被實施為不同的形式，而不應被視為僅限於本文中所述的實施例。確切來說，提供這些實施例是為了使本發明將透徹及完整，並將向所屬領域的技術人員充分傳達本發明的範圍。在各圖中，為使圖示清晰起見，誇大各層及各區的尺寸。在通篇中相同的參考編號指代相同的元件。
圖1是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖，圖2 的(a)是沿著圖1所示線A-A’截取的剖視圖，圖2的(b)是沿著圖1所示線B-B’截取的剖視圖，且圖2的(c)是沿著圖1所示線C-C’截取的剖視圖。
參照圖1及圖2，根據示例性實施例的襯底處理設備可包括：筒110，提供在其中處理多個襯底S的處理空間；襯底支撐單元140，在處理空間中在第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)裝載所述多個襯底S；排氣單元150，與筒110連通，以將處理空間內的程序殘留物排出到外部；分隔壁135，在筒110的縱向方向上延伸，設置在筒110內以便與處理空間分離，並提供在其中產生電漿的放電空間；氣體供應管160，將處理所述多個襯底S所需的程序氣體供應到放電空間；以及多個電極131及132，在筒110的縱向方向上延伸並設置在筒110外，以在放電空間中產生電漿。筒110可具有多個凹槽115，例如兩個凹槽115，凹槽115在筒110的縱向方向上延伸且從筒110的最外圓周表面向內凹陷。所述多個電極131及132可分別容置在所述多個凹槽115中。此處，筒110的最外圓周表面意指除了凹槽115之外的最外圓周表面。
筒110可具有圓柱形形狀，具有封閉的上部分及敞開的下部分且由例如陶瓷等耐熱材料製成。筒110可提供在其中容置並處理所述多個襯底S的處理空間。筒110的處理空間可為在其中容置襯底支撐單元140且實際執行處理程序(例如，沉積程序)的空間，襯底支撐單元140在第一方向上(即，在筒110的垂直方向上)裝載所述多個襯底S。從筒110的最外圓周表面向內凹陷 的多個凹槽115可設置在筒110的一個區域中，例如筒110的面對排氣單元150的區域中。所述多個凹槽115可在筒110的縱向方向上延伸，且可被設置成在筒110的圓周方向上彼此間隔開。在筒110的圓周方向上，所述多個凹槽115中的每一者的敞開的入口的寬度可小於所述多個凹槽115中的每一者的內空間的最大寬度。
襯底支撐單元140可被配置成支撐襯底S，以便在第一方向上(即，在垂直方向上)裝載所述多個襯底S且提供在其中單獨地處理所述多個襯底S的多個單元處理空間(unit processing space)。也就是說，襯底支撐單元140可提供多個層，使得襯底S在第一方向上被裝載。此處，一個襯底S可被裝載在一個層(或單元處理空間)上。因此，可在襯底支撐單元140的每一層上單獨地界定用於每一襯底S的單元處理空間，以防止各單元處理空間彼此干擾。當所述多個襯底S均被裝載在襯底支撐單元140上時，襯底支撐單元140可通過筒110的下部分(或進口)移動到筒110中的處理空間。襯底支撐單元140在形式或結構上不受特別限制，只要襯底支撐單元140在其上安裝並支撐所述多個襯底S即可。
氣體供應管160可被配置成使得處理所述多個襯底S的程序所需的程序氣體可通過電漿反應單元130被供應到筒110中。
電漿反應單元130包括如下組件，所述組件包括分隔壁135及所述多個電極131及132，通過使用電漿來分解或活化從氣 體供應管160供應的程序氣體，且僅將程序氣體的自由基提供到處理空間中。
分隔壁135可包括設置在筒110內並與筒110的內壁連接的子側壁135a及135b、以及位於子側壁135a與135b之間的主側壁135c。分隔壁135可包括從筒110的內壁延伸到筒110的內部且彼此間隔開的子側壁135a及135b、以及設置在子側壁135a與135b之間且與筒110的所述多個凹槽115間隔開的主側壁135c。子側壁135a及135b以及主側壁135c可沿著筒110的內壁在筒110的縱向方向上延伸。然而，分隔壁135並非僅限於圖1所示的形狀，只要分隔壁135提供與處理程序分離的放電空間即可。
所述多個電極131及132設置在筒110外，且包括分別容置在所述多個凹槽115中的第一電極131及第二電極132。第一電極131及第二電極132中的每一者可在被保護管170從其上部分到下部分環繞的狀態下容置在所述多個凹槽115中。
由於在筒110的圓周方向上所述多個凹槽115中的每一者的入口的寬度小於內空間的最大寬度，因此第一電極131及第二電極132可在被保護管170環繞的狀態下穩定地安裝在所述多個凹槽115中。為了將第一電極131及第二電極132穩定地安裝在所述多個凹槽115中，在筒110的圓周方向上，所述多個凹槽115中的每一者的入口的寬度可比保護管170的最大寬度更小，且所述多個凹槽115中的每一者的內表面與保護管170的外表面可彼此接觸。在其中第一電極131及第二電極132容置在所述多個凹 槽115中的狀態下，第一電極131的及第二電極132的中心軸可設置在筒110的外壁內。
第一電極131可連接到RF電源，且第二電極132可被接地。第一電極131可被稱為電源電極，且第二電極132可被稱為接地電極。
第一電極131及第二電極132可在所述多個襯底S被裝載的第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)延伸。此處，第一電極131及第二電極132可被設置成彼此間隔開。此外，可對第一電極131施加RF電力，以通過在第一電極131與第二電極132之間產生的電場而在放電空間中產生電容耦合電漿(capacitive coupled plasma，CCP)。
一般來說，由於使用RF頻率，在電傳導中可能發生趨膚效應(skin effect)，即電流沿著表面流動。此處，當使用網型網狀電極時，由於被空的空間佔據的面積為寬的，因此RF電力因小的表面積所致的大電阻而被低效率地施加。此外，襯底處理程序是在高溫及低溫下重複執行。當使用網型網狀電極時，網狀電極可根據溫度改變而不規則地改變形狀，且因此在形狀保持方面是不利的。另外，由於電阻根據形狀的改變而改變，因此當施加RF電力時，可能產生不均勻的電漿。
為了防止上述限制，根據示例性實施例的第一電極131及第二電極132中的每一者可被插入到保護管170中，且此外可被設置成具有柔性的編織型(編織線)。在示例性實施例中，為了進 一步減小空的空間，可另外執行在電極中的每一者的表面上施加金屬的方法。
保護管170可環繞第一電極131及第二電極132中的每一者的外側以將第一電極131及第二電極132電絕緣，且還可保護暴露於電漿氣氛的電極免受電漿的影響。因此，可安全地保護第一電極131及第二電極132免受由電漿產生的污染或粒子的影響。保護管170可由耐熱材料(例如石英或陶瓷)製成。
隨著為穩定地產生電漿或獲得期望量的自由基而施加的RF電力增加，保護第一電極131及第二電極132的保護管170以及分隔壁135可能被具有高能量的離子損壞，且因此可能產生粒子。當保護管170被損壞時，內部電極132也可能被損壞或污染。
在示例性實施例中，為在放電空間中產生電漿而被施加RF電力的第一電極131及第二電極132可設置在筒110外的凹槽115中，以防止第一電極131及保護管170被電漿損壞。
此外，RF電源可向第一電極131供應脈衝式RF電力。可在大約1kHz至大約10kHz的脈衝頻率範圍中對脈衝式RF電力的脈衝寬度及占空比(duty ratio)進行調整。當對第一電極131施加脈衝式RF電力時，可週期性地接通/關斷電漿，即，可以脈衝的形式產生電漿。因此，在處理程序期間會損壞分隔壁並產生粒子的離子的密度可降低，而自由基的密度可恆定地得以維持(參見圖8)。根據示例性實施例，可在維持處理程序的效率的同時防止分隔壁135被電漿損壞。一般來說，RF電力可具有大約0.1MHz 至幾百MHz的頻率。
第一電極131、第二電極132及氣體供應管160可在筒110的圓周方向上彼此間隔開。至少一個氣體供應管160可設置在分隔壁135外。例如，如圖1所示，兩個氣體供應管160可在筒110的圓周方向上分別設置在分隔壁135的一側及另一側處。也就是說，所述兩個氣體供應管160可設置在第一子側壁135a及第二子側壁135b外，以將程序氣體供應到放電空間。另一方面，可在筒110的圓周方向上僅在分隔壁135的一側或另一側處設置一個氣體供應管160。氣體供應管160可具有在第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)排列的多個供應孔161。
當氣體供應管160設置在分隔壁135內時，可在氣體供應管160周圍的空間中界定其中不產生電漿的死區(dead zone)。此外，當設置在分隔壁135內的氣體供應管160的所述多個供應孔朝向分隔壁135設置時，在分隔壁135內可能產生渦流，且因此，向分隔壁135內的放電空間產生均勻的壓力會花費時間。
在示例性實施例中，氣體供應管160可在筒110的圓周方向上設置在分隔壁135外，即，設置在第一子側壁135a及第二子側壁135b外，以將程序氣體直接供應到分隔壁135內的放電空間中，從而使程序氣體擴散。因此，可不產生渦流，且可能在短時間內在放電空間中產生均勻的壓力。此外，在示例性實施例中，由於第一電極131、第二電極132及氣體供應管160設置在放電空間外，因此放電空間的尺寸可減小，以在短時間內在放電空間中 產生均勻的壓力。
可在電漿反應單元130中界定多個注入孔120，在電漿反應單元130中分解的程序氣體的自由基通過所述多個注入孔120被注入到處理空間中。所述多個注入孔120可被界定在分隔壁135的主側壁135c中。所述多個注入孔120可被界定在第一電極131與第三電極133之間對應的位置中。所述多個注入孔120可在第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)排列，以對應於襯底支撐單元140的單元處理空間，使得自由基分別供應到所述多個襯底S。
當程序氣體被直接供應到筒110內的處理空間以在處理空間中產生電漿時，在通過磁場或電場執行處理程序以產生電漿的同時，在筒110的內壁上形成的薄膜可被分離成粒子。在示例性實施例中，在筒110中可設置有分離式電漿反應單元130，即，在其中產生電漿的放電空間與在其中處理襯底S的處理空間可彼此分離，以防止在執行處理程序時在筒110的內壁上形成的薄膜被分離成粒子。
排氣單元150可被設置成面對電漿反應單元130。排氣單元150可設置在處理空間中，以將處理空間內的程序殘留物排出到外部。排氣單元150可由在第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)延伸的排氣構件151以及連接到排氣構件151的排氣管線152及排氣泵(未示出)構成。排氣構件151可設置有多個排氣孔153，所述多個排氣孔153面對電漿反應單元130的注入孔且 在第一方向上(即，在垂直方向上)排列，以分別對應於襯底支撐單元140的單元處理空間。
如上所述，由於電漿反應單元130的注入孔120及排氣單元150的排氣孔153彼此對應，以在與襯底S被裝載的第一方向交叉的第二方向(例如，與襯底S的表面平行的方向)上設置在同一線上，因此從注入孔120注入的自由基可在被引入到排氣孔153中的同時進行層流(laminar-flow)。因此，從注入孔120注入的自由基可被均勻地供應到襯底S的頂表面。
根據示例性實施例的襯底處理設備可進一步包括源氣體供應管190，源氣體供應管190將源氣體供應到筒110中的處理空間。源氣體供應管190設置在筒110中，且可設置在電漿反應單元130的一側處。
程序氣體可包括一種或多種氣體，即，源氣體及與源氣體反應以產生薄膜材料的反應氣體。源氣體供應管190可將源氣體直接供應到處理空間。與將源氣體直接供應到處理空間的源氣體供應管190不同，氣體供應管160可首先將反應氣體供應到電漿反應單元130中，且反應氣體可被電漿活化且然後以自由基狀態供應到處理空間。例如，當將要沉積在襯底S上的薄膜材料是氮化矽時，源氣體可包括含矽氣體、二氯矽烷(SiH2Cl2，縮寫：DCS)等，且反應氣體可包括含氮氣體、NH3、N2O、NO等。
在示例性實施例中，由於將具有比源氣體相對更高的氣體分解溫度的反應氣體供應到電漿反應單元130，因此反應氣體可被 電漿反應單元130有效地分解並被供應到處理空間。
根據示例性實施例的襯底處理設備可進一步包括：加熱單元，環繞筒110以加熱所述多個襯底S；以及旋轉單元，連接到襯底支撐單元140的下部分以允許襯底旋轉，從而實現處理程序的均勻性。
圖3是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
參照圖3，除了電漿反應單元130之外，根據本發明實施例的襯底處理設備與圖1所示襯底處理設備相同或相似，且因此，以下說明將主要集中在差異上。
根據示例性實施例的襯底處理設備可包括：筒110，提供在其中處理多個襯底S的處理空間；襯底支撐單元140，在處理空間中在第一方向上(即，在垂直方向上)裝載所述多個襯底S；排氣單元150，與筒110連通，以將處理空間內的程序殘留物排出到外部；分隔壁135，從筒110延伸出，以便與處理空間分離並提供在其中產生電漿的放電空間；氣體供應管160，將處理所述多個襯底S所需的程序氣體供應到分隔壁135的內部；以及多個電極131、132及133，在筒110的縱向方向上延伸並設置在筒110外，以在放電空間中產生電漿。筒110可具有多個凹槽115，例如三個凹槽115，凹槽115在筒110的縱向方向上延伸且從筒110的最外圓周表面向內凹陷。所述多個電極131、132及133可分別容置在所述多個凹槽115中。
從筒110的最外圓周表面向內凹陷的多個凹槽115可設置 在筒110的一個區域中，例如筒110的面對排氣單元150的區域中。所述多個凹槽115可在筒110的縱向方向上延伸，且可被設置成在筒110的圓周方向上彼此間隔開。
為了在所述多個凹槽115之間的空間中均勻地產生電漿，所述多個凹槽115之間的距離可彼此相同。在筒110的圓周方向上，所述多個凹槽115中的每一者的入口的寬度可小於所述多個凹槽115中的每一者的內空間的最大寬度。
所述多個電極131、132及133包括設置在筒110外並分別容置在所述多個凹槽115中的第一電極131、第二電極132及第三電極133。第一電極131、第二電極132及第三電極133中的每一者可在被保護管170從其上部分到下部分環繞的狀態下容置在所述多個凹槽115中。第二電極132可容置在所述多個凹槽115中被界定在中間部分中的凹槽115中，且第一電極131及第三電極133可容置在所述多個凹槽115中設置在外側處的凹槽115中。
由於在筒110的圓周方向上所述多個凹槽115中的每一者的入口的寬度小於內空間的最大寬度，因此第一電極131、第二電極132及第三電極133可在被保護管170環繞的狀態下穩定地安裝在所述多個凹槽115中。為了將第一電極131、第二電極132及第三電極133穩定地安裝在所述多個凹槽115中，在筒110的圓周方向上，所述多個凹槽115中的每一者的入口的寬度可比保護管170的最大寬度更小，且所述多個凹槽115中的每一者的內表面與保護管170的外表面可彼此接觸。在其中第一電極至第三電 極131、132及133容置在所述多個凹槽115中的狀態下，第一電極131的、第二電極132的及第三電極133的中心軸可設置在筒110的外壁內。
第一電極131及第三電極133可連接到RF電源，且第二電極132可被接地。第一電極131及第三電極133中的每一者可被稱為電源電極，且第二電極132可被稱為接地電極。
第一電極131、第二電極132及第三電極133可在所述多個襯底S被裝載的第一方向上(即，在筒110的縱向方向上)延伸。此處，第一電極131、第二電極132及第三電極133被設置成彼此間隔開，且對第一電極131及第三電極133中的每一者施加RF電力，可通過在第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間產生的電場在放電空間中產生電容耦合電漿(CCP)。
為了在第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間的空間中均勻地產生電漿，第一電極131與第二電極132之間的距離和第二電極132與第三電極133之間的距離必須彼此相同。由於所述多個凹槽115之間的距離相同，因此第一電極131與第二電極132之間的距離可和第二電極132與第三電極133之間的距離相同。基於筒110的外壁，所述多個凹槽115可為彼此相同的深度。
隨著為穩定地產生電漿或獲得期望量的自由基而施加的RF電力增加，保護第一電極131及第二電極132的保護管170以 及分隔壁135可被具有高能量的離子損壞，且因此，可能產生粒子。當保護管170被損壞時，內部電極132也可能被損壞或污染。
在示例性實施例中，為在放電空間中產生電漿而被施加RF電力的第一電極131、第二電極132及第三電極133可設置在筒110外的凹槽115中，以防止第一電極至第三電極131、132及133以及保護管170被損壞。
在示例性實施例中，可通過使用三電極結構向兩個電極單獨地供應RF電力，在所述三電極結構中第二電極132被設置成在分別被施加RF電力的第一電極131與第三電極133之間接地。因此，與其中向一個電極施加高RF電力的情況相比，可降低獲得期望量的自由基所需的電力，以減少將產生的粒子的量或防止粒子的產生。
此外，在示例性實施例中，可向第一電極131及第三電極133供應脈衝式RF電力。可在大約1kHz至大約10kHz的脈衝頻率範圍中對脈衝式RF電力的脈衝寬度及占空比進行調整。當對第一電極131及第三電極133施加脈衝式RF電力時，可週期性地接通/關斷電漿，即，可以脈衝的形式產生電漿。因此，在處理程序期間會損壞分隔壁並產生粒子的離子的密度可降低，而自由基的密度可恆定地得以維持(參見圖8)。根據示例性實施例，可在維持處理程序的效率的同時防止分隔壁135被電漿損壞。一般來說，RF電力可具有大約0.1MHz至幾百MHz的頻率。
由於各種因素，在第一電極131與第二電極132之間以及 第二電極132與第三電極133之間產生的電漿的密度可能不均勻。然而，在示例性實施例中，可在可變供電單元180中分別向第一電極131及第三電極133施加具有不同強度的RF電力，以在第一電極131與第二電極132之間的空間以及第二電極132與第三電極133之間的空間中產生均勻的電漿。稍後將詳細闡述用於分別向第一電極131及第三電極133施加具有不同強度的RF電力的可變供電單元180。
第一電極131、第二電極132、第三電極133及氣體供應管160可被設置成在筒110的圓周方向上彼此間隔開。至少一個氣體供應管160可設置在分隔壁135外。例如，如圖3所示，兩個氣體供應管160可在筒110的圓周方向上分別設置在分隔壁135的一側及另一側處。
可在電漿反應單元130中界定多個注入孔120，在電漿反應單元130中分解的程序氣體的自由基通過所述多個注入孔120被注入到處理空間中。所述多個注入孔120可被界定在分隔壁135的主側壁135c中。主側壁135c可包括位於第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間對應的位置中的多個注入孔120。因此，從氣體供應管160供應的程序氣體可被在第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間產生的電漿充分分解，且因此，可向處理空間供應期望量的自由基。
圖4是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
參照圖4，除了凹槽之外，根據本發明實施例的襯底處理設備與圖3所示襯底處理設備相同或相似，且因此，以下說明將主要集中在差異上。
在示例性實施例中，與圖3不同，當基於筒110的最外圓周表面時，所述多個凹槽115中的至少一者的深度可不同於其餘凹槽115中的每一者的深度。例如，當基於筒110的最外圓周表面時，所述多個凹槽115中設置在中間部分處的凹槽115的深度d2可大於設置在外側處的凹槽115中的每一者的深度d1。此處，筒110的最外圓周表面意指除了凹槽115之外的最外圓周表面。如上所述，由於所述多個凹槽115中設置在中間部分處的凹槽115的深度大於設置在外側處的凹槽115中的每一者的深度，因此容置在中間凹槽115中的第二電極132及接地電極可設置在放電空間中更深處，且第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間的高密度電漿產生區可擴展。由於供應管160內的程序氣體可在筒110的圓周方向上經由擴展的高密度電漿產生區從設置在分隔壁135外的氣體供應管160排放，因此可提高程序氣體的電漿分解效率。因此，可將高密度自由基供應到處理空間。
圖5是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
除了電極周圍的結構之外，根據示例性實施例的襯底處理設備與圖3所示襯底處理設備相同或相似，且因此，以下說明將主要集中在差異上。
在示例性實施例中，與圖3不同，容置在多個凹槽115中 的多個電極131、132及133可不被保護管170環繞。所述多個電極131、132及133可分別接觸所述多個凹槽115的內表面。容置在所述多個凹槽115中的所述多個電極131、132及133可設置在放電空間中的更深處。因此，第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間的高密度電漿產生區可擴展。由於供應管160內的程序氣體可在筒110的圓周方向上經由擴展的高密度電漿產生區從設置在分隔壁135外的氣體供應管160排放，因此可提高程序氣體的電漿分解效率。因此，可將高密度自由基供應到處理空間。
在此種情況中，視需要，可進一步設置覆蓋所述多個電極131、132及133並覆蓋筒110的外壁的一部分的保護蓋172。保護蓋可用於保護所述多個電極131、132及133免受外部環境的影響，或者支撐所述多個電極131、132及133。
圖6是根據示例性實施例的襯底處理設備的平面圖。
除了電漿反應單元130及氣體供應管160之外，根據本發明實施例的襯底處理設備與圖3所示襯底處理設備相同或相似，且因此，以下說明將主要集中在差異上。
所述多個電極131、132及133包括設置在筒110外並分別容置在所述多個凹槽115中的第一電極131、第二電極132及第三電極133。第一電極131、第二電極132及第三電極133中的每一者可在被保護管170從其上部分到下部分環繞的狀態下容置在所述多個凹槽115中。第二電極132可容置在所述多個凹槽115 中被界定在中間部分中的凹槽115中，且第一電極131及第三電極133可容置在所述多個凹槽115中設置在外側處的凹槽115中。
分隔壁135可從所述多個凹槽115中設置在外側處的凹槽115延伸出。也就是說，分隔壁135可從其中容置第一電極131及第三電極133的凹槽115延伸出，以提供放電空間。
多個氣體供應管160可從筒110的外部向所述多個電極131、132及133之間的空間供應程序氣體。所述多個供應管160設置在筒110外，即，設置在將第一電極至第三電極131、132及133的中心軸彼此連接的線外。此外，所述多個氣體供應管160的供應孔161可被界定成分別面對第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間的空間。
當所述多個氣體供應管160的供應孔161朝向第一電極131與第二電極132之間的空間以及第二電極132與第三電極133之間的空間被界定時，通過所述多個氣體供應管160的供應孔161供應的程序氣體可被直接供應到第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間的放電空間中。因此，可不在分隔壁135內產生渦流，且可減少使程序氣體擴散到放電空間中所花費的時間，以提高程序氣體的分解速率及電漿分解速率。
此外，可減小由分隔壁135及筒110的一部分環繞的放電空間的尺寸，以減少使供應到放電空間的程序氣體均勻擴散所花費的時間。因此，程序氣體可被電漿分解，以減少將程序氣體供 應到處理空間所花費的時間。
注入孔120及供應孔161可被設置成相對於筒110的徑向方向彼此錯位。當注入孔120及供應孔161不彼此對應而是如圖6所示彼此錯位時，通過供應孔161供應的程序氣體可不通過筒110的注入孔120被直接排放，而是具有用於由電漿分解的餘量(margin)以提高電漿分解效率。通過供應孔161供應的程序氣體可被電漿充分分解，且可將高密度自由基供應到處理空間。
圖7是示出根據示例性實施例的RF供電方法的電路圖。
參照圖7的(a)，可變供電單元180可包括：RF電源182，向第一電極131及第三電極133供應RF電力；以及RF分離器181，分別設置在RF電源182與第一電極131之間以及RF電源182與第三電極133之間，以調整RF電力的強度及比率。
由於各種因素，可能發生不均勻電漿產生，即在第一電極131與第二電極132之間產生的電漿的密度及在第二電極132與第三電極133之間產生的電漿的密度彼此不同。在示例性實施例中，可通過使用可變供電單元180來調整施加到第一電極131及第三電極133中的每一者的RF電力的強度及比率，以便產生均勻的電漿。RF分離器181可調整從電連接的RF電源182供應的RF電力的強度或比率，使得分別向第一電極131及第三電極133施加具有不同強度的RF電力。
可變供電單元180可進一步包括探針，所述探針分別設置在第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電 極133之間，以測量電漿的放電特性(放電電流、放電電壓、相位等)。因此，可根據從探針測量的放電特性的差異來調整RF電力的強度及比率。
參照圖7的(c)，第一電極131及第三電極133可電連接到兩個RF電源182，以獨立地接收RF電力，從而產生均勻的電漿。
參照圖7的(b)，當在第一電極131與第二電極132之間以及第二電極132與第三電極133之間產生的電漿的密度是均勻的時，從一個RF電源182輸出的RF電力可被均等地分配以供應到第一電極131及第三電極133。
此外，RF電源182可向第一電極131及第三電極133供應脈衝式RF電力。可在大約1kHz至大約10kHz的脈衝頻率範圍中對脈衝式RF電力的脈衝寬度及占空比進行調整。
根據示例性實施例，從氣體供應管供應的程序氣體可在與處理空間分離的單獨放電空間中分解，以便被提供到處理空間中，從而防止從筒的內壁分離出粒子。
根據示例性實施例，電極可設置在筒的凹槽中，以在放電空間中產生電漿，從而防止電極及保護管被電漿損壞。
根據示例性實施例，由於氣體供應管設置在分隔壁外，以將程序氣體直接供應到分隔壁內的放電空間中，因此可不在分隔壁內發生渦流，且此外，可在短時間內在放電空間中產生均勻的壓力。
根據示例性實施例，氣體供應管可設置在分隔壁外，且此外，電極可設置在凹槽中，以減小放電空間的尺寸並在短時間內在放電空間中產生均勻的壓力。
根據示例性實施例，可向電極供應脈衝式RF電力，以在處理期間在恆定地維持自由基的密度的同時降低離子的密度。根據示例性實施例，可在維持處理程序的效率的同時防止分隔壁被電漿損壞。
如上所述，儘管已參照本發明的優選實施例具體示出及闡述了本發明，但所屬領域中的技術人員應理解，在不背離由所附申請專利範圍界定的本發明的精神及範圍的條件下，可在形式及細節上作出各種改變。因此，本發明的範圍並非由對本發明的詳細說明界定，而是由所附申請專利範圍界定，且處於所述範圍內的所有差異將被視為包含於本發明中。
110:筒
115:凹槽
131:電極/第一電極
132:電極/第二電極/內部電極
135:分隔壁
135a:子側壁/第一子側壁
135b:子側壁/第二子側壁
135c:主側壁
150:排氣單元
151:排氣構件
160:氣體供應管/供應管
161:供應孔
170:保護管
190:源氣體供應管
A-A’、B-B’、C-C’:線
S:襯底

Claims (10)

  1. 一種批次型襯底處理設備，包括：筒，被配置成提供在其中容置多個襯底的處理空間；分隔壁，在所述筒的縱向方向上延伸並設置在所述筒內，以提供與所述處理空間分離且在其中產生電漿的放電空間；氣體供應管，被配置成向所述放電空間供應處理所述多個襯底所需的程序氣體；以及多個電極，在所述筒的所述縱向方向上延伸並設置在所述筒外，以在所述放電空間中產生所述電漿，其中所述筒具有在所述筒的所述縱向方向上延伸且從所述筒的最外圓周表面向內凹陷的多個凹槽，且所述多個電極分別容置在所述多個凹槽中，其中所述多個凹槽之間的距離相同。
  2. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中所述多個凹槽被設置成在所述筒的圓周方向上彼此間隔開。
  3. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中在所述筒的圓周方向上，所述多個凹槽中的每一者的敞開的入口的寬度小於所述多個凹槽中的每一者的內空間的最大寬度。
  4. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中當基於所述筒的所述最外圓周表面時，所述多個凹槽中的至少一者的深度不同於其餘凹槽中的每一者的深度。
  5. 如請求項4所述的批次型襯底處理設備，其中所述多個電極包括被施加射頻電力的多個電源電極及被接地的接地電極，且在所述多個凹槽中，設置在中間部分處且在其中容置所述接地電極的凹槽的深度大於其餘凹槽中的每一者的深度。
  6. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中所述多個電極分別接觸所述多個凹槽的內表面，且所述批次型襯底處理設備進一步包括保護蓋，所述保護蓋被配置成覆蓋所述多個電極並覆蓋所述筒的外壁的一部分。
  7. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中所述氣體供應管在所述筒的圓周方向上設置在所述分隔壁外。
  8. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，其中所述分隔壁從所述多個凹槽中設置在外側處的凹槽中的每一者延伸出。
  9. 如請求項8所述的批次型襯底處理設備，其中所述氣體供應管從所述筒的外部將所述程序氣體供應到所述多個電極之間的空間中。
  10. 如請求項1所述的批次型襯底處理設備，進一步包括射頻電源，所述射頻電源被配置成向所述多個電極的一部分供應具有1kHz至10kHz的脈衝頻帶的脈衝式射頻電力，以便週期性地接通/關斷所述電漿。
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