TWI774132B - 用於加工基材的設備 - Google Patents

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Abstract

根據本發明之一例示性實施例，一種用於加工基材之設備包含：一支撐板；與該支撐板之一個表面平行設置且具有自一內端沿著一個方向捲繞之第1至第n線匝(n=大於3之一整數)之一天線；以及能夠調整形成於該等第1至第n線匝之間的間隔距離之一距離控制單元。

Description

用於加工基材的設備
發明領域
本發明係關於用於加工基材之設備，更特定言之，係關於用於加工基材、能夠調整形成於天線之線匝之間的間隔距離的設備。
發明背景
作為電漿產生裝置，存在電容耦合式電漿源(CCP)、感應耦合式電漿源(ICP)及使用電漿波之螺旋錐，以及微波電漿源，等等。其中，廣泛使用感應耦合式電漿源，因為可易於形成高密度電漿。
ICP類型電漿產生器具有安裝於腔室上方之天線。天線藉由自電源施加之RF功率在腔室之內部空間中產生磁場，且感應電場由該磁場形成。此時，供應至腔室中之反應氣體獲得用於自以感應方式產生之電場電離以形成電漿所需之充足能量，且電漿移動至基材以加工基材。
發明概要
本發明之一目標為提供用於加工基材、能夠控制形成於腔室內部之電漿之密度分佈之設備。
本發明之另一目標為提供用於加工基材、能夠改良用於基材之程序均勻性之設備。
本發明之又一目標將參考以下詳細描述及圖式而變得顯而易見。
根據本發明之例示性實施例，一種用於加工基材之設備包含：支撐板；與該支撐板之一個表面平行設置且具有自內端沿著一個方向捲繞之第1至第n線匝(n=大於3之整數)之天線；以及能夠調整形成於該等第1至第n線匝之間的間隔距離之距離控制單元。
天線之外端可為固定的，且距離控制單元可包括：固持器，其連接至天線之內端；及驅動電動機，其連接至固持器以使天線在一個方向上或在與該一個方向相反之方向上旋轉。
距離控制單元可進一步包括多個支撐件，其固定於第(m-1)線匝與第m線匝之間以限制第m線匝之移動(m=2、3、…、n-1之整數)。
支撐板可具有經配置以與中心間隔開之多個固定凹槽，且支撐件可分別插入並固定至固定凹槽。
基材加工設備可進一步包括：腔室，其具有內部空間，其中一程序於基材上執行，且其上部分係開通的；及基座，其安裝於上面置放有基材之腔室中，且支撐板可安裝於腔室上方。
根據本發明之實施例，形成於腔室內部之電漿之密度分佈可藉由調整天線之配置來控制。另外，藉由調整天線之配置，可控制電場之形狀，由此改良用於基材之程序均勻性。
較佳實施例之詳細說明
在下文中，本發明之較佳實施例將參考圖1至圖4更詳細地描述。本發明可以不同形式體現且不應建構為限於本文中所闡述之實施例。實際上，提供實施例以向本發明所屬領域中具通常知識者更完整地解釋本發明。因此，為了描述清楚起見，誇示圖式中所示之每一組件之尺寸。
圖1展示根據本發明之例示性實施例的用於加工基材之設備。如圖1中所示，腔室12具有內部空間11，且腔室12之上部分處於開通狀態。支撐板14安裝於腔室12之開通的上部分上並將內部空間11與外部分離。
腔室12具有形成於其一側上之通路12a，且基材S可經由通路12a裝載至內部空間11中或自內部空間11卸載。基座20安裝於內部空間之下部部分中且經由豎直配置之支撐軸22來支撐。基材S經由通路12a裝載且接著以實質上水平狀態置於基座20之上表面上。
天線16為實質上平行於支撐板14之上表面設置之線圈類型天線，且如稍後將描述，具有自內端16a沿逆時針方向捲繞之第1至第n線匝(n=大於3之整數)。天線16連接至RF電源供應器19，且RF電源供應器為天線16供電。匹配器18安裝於天線16與RF電源供應器19之間，且可經由匹配器18實現天線16與RF電源供應器19之間的阻抗匹配。
反應氣體經由安裝於內部空間11中之噴頭(圖中未示)或噴嘴(圖中未示)供應至內部空間11，且電漿經由稍後描述之電場產生。
天線16經由自RF電源供應器19供應之功率在內部空間11中產生磁場，且感應電場由磁場形成。為此目的，支撐板14可為介電窗。此時，反應氣體獲得用於自以感應方式產生之電場電離以形成電漿所需之充足能量，且電漿移動至基材以加工基材。
圖2展示固定至圖1中所示之支撐板之天線及距離控制單元，圖3展示圖2中所示之距離控制單元。如圖2及圖3中所示，天線16設置於支撐板14上，且為實質上平行於支撐板14之上表面設置之線圈類型天線。天線16具有在自內端16a沿逆時針方向捲繞時彼此間隔開之第1至第n線匝(n=大於3之整數)。
同時，如上文所描述，天線16在內部空間11中產生電場以自供應至內部空間11之反應氣體產生電漿，由此加工基材。在此情況下，所產生電漿之密度分佈取決於由天線16感應之電場之形狀且由天線16產生之電場之形狀取決於天線16之形狀。因此，當程序均勻性由於經由電漿之基材加工程序而不佳時，天線16之形狀可經調整以改良程序均勻性。
舉例而言，由於沈積程序，當沈積於基材之整個表面上之薄膜之厚度明顯不均勻，亦即，薄膜之厚度在基材之中心區域中為高且薄膜之厚度在邊緣區域中為低時。此程序不均勻性可具有各種原因，但一個原因可為電漿之不均勻性，亦即，基材之中心區域中之高電漿密度及基材之邊緣區域中之低電漿密度。電漿不均勻性可藉由調整天線16之形狀來改良。另外，適合的電漿密度分佈可取決於程序而變化，且下文描述之方法可以各種方式加以應用，除用於改良電漿之不均勻性之必要性之外。
內部空間11中電漿之密度分佈取決於由天線16感應之電場之分佈或磁場之分佈，且電場/磁場之分佈取決於天線16之形狀。亦即，如上文所描述，隨著形成於天線16之線匝之間的間隔距離減小，電場/磁場變得較強且電漿之密度增大。相對而言，隨著形成於天線16之線匝之間的間隔距離增大，電場/磁場變得較弱且電漿密度減小。
特定言之，當天線16之中心區域中線匝之間的間隔距離減小時，內部空間11之中心區域中之電場/磁場變得較強且電漿密度增大，由此提高加工速率(或增大薄膜之厚度)。相反地，當天線16之中心區域中線匝之間的距離增大時，內部空間11之中心區域中之電場/磁場變得較弱且電漿密度減小，由此降低加工速率。對於天線16之邊緣區域同樣如此。
線匝之間的間隔距離可藉由捲繞或解繞天線16之內端16a來調整，且藉由經由固持器42使天線16之內端16a旋轉來實現捲繞或解繞內端16a。
特定言之，如圖1及圖2中所示，在天線16置放於支撐板14上方之狀態下，天線16之外端16b固定至支撐板14之上表面。天線16之內端16a插入至固持器42之插入凹槽中，且內端16a設置於支撐板14之中心區域中。
固持器42具有自底部凹入之插入凹槽，且經由旋轉軸46連接至驅動電動機44。固持器42可藉由驅動電動機44沿正向或反向方向旋轉，且可與內端16a一起旋轉。
圖4展示圖2中所示之天線之經調整狀態。如圖4中所示，當固持器42順時針旋轉時，內端16a沿與天線16之線匝捲繞之方向相反的方向旋轉，使得天線16較緊密地捲繞且置於中心區中的線匝之間的間隔距離減小。因此，在內部空間11之中心區域中，電場/磁場變得較強且電漿密度增大，使得加工速率(或薄膜之厚度)增大。
相反地，如圖4中所示，當固持器42沿逆時針方向旋轉時，內端16a沿天線16之線匝捲繞之方向旋轉，使得天線16經釋放且置於中心區中的線匝之間的間隔距離增大。因此，在內部空間11之中心區域中，電場/磁場減弱且電漿密度減小，使得加工速率(或薄膜之厚度)減小。
以此方式，天線16可變形，且可分別調整內部空間11之中心區域及邊緣區域中電場/磁場之分佈及電漿之密度分佈。
另一方面，支撐件32固定至支撐板14且設置於天線16之線匝之間，且可支撐天線16之線匝並在內端16a旋轉時限制移動。支撐板14具有形成於上表面上之多個固定凹槽15，且固定凹槽15設置成與支撐板14之中心間隔開。支撐件32之下端分別插入至固定凹槽15中以在藉由外力之位移受限的狀態下支撐天線16之線匝。
如上文所描述，當旋轉內端16a以調整線匝之間的間隔距離時，支撐件32充當使間隔距離經調整之經調整區與間隔距離經調整之未經調整區分離的邊界。亦即，如圖4中所示，當位於支撐件32內部的天線16之線匝之間隔距離減小時，位於支撐件32外部的天線16之線匝的移動受支撐件32限制，使得間隔距離維持實質上相同。相對而言，當位於支撐件32內部的天線16之線匝之間的間隔距離增大時，鄰近於支撐件32的天線16之線匝及位於支撐件32外部的天線16之線匝的移動受支撐件32限制，使得間隔距離維持實質上相同。
儘管參考例示性實施例詳細描述本發明，但本發明可以許多不同形式體現。因此，下文闡述之申請專利範圍之技術想法及範疇不限於較佳實施例。
11:內部空間 12:腔室 12a:通路 14:支撐板 15:固定凹槽 16:天線 16a:內端 16b:外端 18:匹配器 19:RF電源供應器 20:基座 22:支撐軸 32:支撐件 42:固持器 44:驅動電動機 46:旋轉軸 S:基材
圖1展示根據本發明之例示性實施例的用於加工基材之設備。
圖2展示固定至圖1中所示之支撐板之天線及距離控制單元。
圖3展示圖2中所示之距離控制單元。
圖4展示圖2中所示之天線之經調整狀態。
14:支撐板
15:固定凹槽
16:天線
32:支撐件
42:固持器
44:驅動電動機

Claims (5)

  1. 一種用於加工基材之設備，其包含：一支撐板；一天線，其與該支撐板之一個表面平行設置，該天線具有彼此間隔開且自一內端沿著一個方向捲繞之第1至第n線匝(n=大於4之一整數)；多個支撐件，其固定於該天線之第(m-1)線匝與第m線匝之間以限制該第(m-1)線匝與第m線匝之移動(m=大於3且小於n之一整數)；以及一距離控制單元，其藉由使該天線之該內端在該一個方向上或在與該一個方向相反之一方向上旋轉而能夠調整形成於該第1至該第(m-1)線匝之間的間隔距離，該天線包括：一內部，其具有該第1至該第(m-1)線匝且位於該支撐件內，當該天線旋轉時，該內部可向該天線之該內端移動；一外部，其具有該第m至該第n線匝且位於該支撐件外，當該天線旋轉時，該外部向該天線之該內端的移動被該支撐件所限制；以及一連接部，其設置在該內部與外部之間以連接該內部與該外部，該連接部具有一線狀使該連接部與該內部及外部所形成之角度藉由該天線的旋轉來改變。
  2. 如請求項1之設備，其中該天線之一外端為固定的，且該距離控制單元包括：一固持器，其連接至該天線之該內端；及一驅動電動機，其連接至該固持器以使該天線旋轉。
  3. 如請求項1之設備，其中該支撐板具有經配置以與中心間隔開之多個固定凹槽，且該等支撐件分別插入並固定至該等固定凹槽。
  4. 如請求項1之設備，其中該第(m-1)線匝之向外移動與該第m線匝之向內移動被支撐件所限制。
  5. 如請求項1至4中任一項之設備，該設備進一步包含：一腔室，其具有一內部空間，其中一程序係於一基材上執行，且其之一上部分係開通的；及一基座，其安裝於上面置放有該基材之該腔室中，其中該支撐板安裝於該腔室上方。
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