TWI852382B - 批次型基底處理裝置 - Google Patents

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TWI852382B
TWI852382B TW112107602A TW112107602A TWI852382B TW I852382 B TWI852382 B TW I852382B TW 112107602 A TW112107602 A TW 112107602A TW 112107602 A TW112107602 A TW 112107602A TW I852382 B TWI852382 B TW I852382B
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趙政熙
金蒼乭
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南韓商尤金科技有限公司
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Abstract

本發明提供一種通過多個電極產生電漿以對基底執行處理製程的批次型基底處理裝置。批次型基底處理裝置包括反應管、多個電極及電極保護部。所述多個電極包括:第一電力供應電極與第二電力供應電極,彼此間隔開;以及第一接地電極及第二接地電極,在第一電力供應電極與第二電力供應電極之間被設置成分別與第一電力供應電極及第二電力供應電極對應。電極保護部包括:多個第一電極保護管,分別具有其中插置有第一電力供應電極及第二電力供應電極的內空間;多個第二電極保護管,分別具有其中插置有第一接地電極及第二接地電極的內空間;以及多個橋接部,被配置成分別將彼此面對的第一電極保護管的上部端部與第二電極保護管的上部端部連接到彼此。

Description

批次型基底處理裝置
本發明是有關於一種批次型基底處理裝置,且特別是有關於一種通過多個電極產生電漿以對基底執行處理製程的批次型基底處理裝置。
一般來說,一種基底處理裝置將待處理基底定位在處理空間內,以使用化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)或原子層沉積(atomic layer deposition,ALD)來沉積被注入到處理空間中的製程氣體中所包含的反應粒子。基底處理裝置被分類為能夠對一個基底執行處理製程的單晶片型基底處理裝置以及能夠同時對多個基底執行處理製程的批次型基底處理裝置。
批次型基底處理裝置可向多個電極供應高頻電力以產生電漿,且因此向基底供應通過激發在多個電極周圍注入的製程氣體而獲得的自由基,以執行處理製程。此處,在由電漿產生的離子朝向所述多個電極加速以與所述多個電極碰撞時,所述多個電極可能會被損壞。
另外,當高頻電力可被供應到所述多個電極以產生電漿,且因此在所述多個電極中產生熱量。隨著所述多個電極的溫度由於熱量產生而升高,所述多個電極的電阻增大,使得所述多個電極的電壓增大,且因此由電漿產生的離子的能量增加。另外,在具有高能量的離子與所述多個電極強烈碰撞時,所述多個電極可能會被進一步損壞。具體來說,當處理空間由環繞處理空間的熱壁式加熱單元(或加熱器)進行加熱時,所述多個電極的溫度進一步升高,此成為更難處理的問題。
因此,需要一種能夠在防止對多個電極造成損壞的同時降低所述多個電極的溫度及所述電極的環境溫度的配置。
[現有技術]
[專利文獻]
韓國專利第10-1145538號
本公開提供一種通過電極保護部對用於電漿形成的多個電極進行保護的批次型基底處理裝置。
根據示例性實施例,一種批次型基底處理裝置包括:反應管,被配置成提供其中容置有多個基底的處理空間;多個電極,在所述反應管的縱向方向上延伸且沿著所述反應管的圓周方向設置;以及電極保護部,被配置成保護所述多個電極,其中所述多個電極包括:第一電力供應電極與第二電力供應電極,彼此間隔 開;以及第一接地電極及第二接地電極,在所述第一電力供應電極與所述第二電力供應電極之間被設置成分別與所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極對應,且所述電極保護部包括:多個第一電極保護管,所述多個第一電極保護管中的每一者具有封閉的上部端部及敞開的下部端部,且所述多個第一電極保護管分別具有其中插置有所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極的內空間;多個第二電極保護管,所述多個第二電極保護管中的每一者具有封閉的上部端部及敞開的下部端部,且所述多個第二電極保護管分別具有其中插置有所述第一接地電極及所述第二接地電極的內空間;以及多個橋接部,被配置成分別將彼此面對的第一電極保護管的上部端部與第二電極保護管的上部端部連接到彼此。
所述第一接地電極可與所述第一電力供應電極間隔開,所述第二接地電極可與所述第二電力供應電極間隔開,且所述多個電極可被配置成在所述第一電力供應電極與所述第一接地電極之間的間隔空間以及所述第二電力供應電極與所述第二接地電極之間的間隔空間中產生電容耦合電漿(CCP)。
所述第一接地電極與所述第二接地電極可彼此間隔開。
所述第一接地電極與所述第二接地電極之間的間隔距離可小於或等於所述第一電力供應電極與所述第一接地電極之間的間隔距離以及所述第二電力供應電極與所述第二接地電極之間的間隔距離中的每一者。
彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管可通過所述橋接部連接到彼此以彼此連通,其中所述批次型基底處理裝置還可包括:冷卻氣體供應部,被配置成將冷卻氣體供應到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中;以及冷卻氣體排放部,被配置成從彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管排放所述冷卻氣體,以產生所述冷卻氣體的氣流。
所述冷卻氣體供應部可連接到所述多個第二電極保護管中的每一者,且所述冷卻氣體排放部可連接到所述多個第一電極保護管中的每一者。
所述批次型基底處理裝置還可包括:氣體供應密封蓋,連接到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中的任何一個電極保護管,且在所述氣體供應密封蓋中在與所述任何一個電極保護管連通的內空間的側壁中設置有流入埠,所述冷卻氣體通過所述流入埠而被供應;以及氣體排放密封蓋,連接到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中的另一個電極保護管,且在所述氣體排放密封蓋中在與所述另一個電極保護管連通的內空間的側壁中設置有排氣埠,所述冷卻氣體通過所述排氣埠而被排放。
所述冷卻氣體可包括惰性氣體。
所述批次型基底處理裝置還可包括:高頻電源部,被配置成供應高頻電力;以及電力分配部,設置在所述高頻電源部與 所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極之間且被配置成對從所述高頻電源部供應的所述高頻電力進行分配,以將所分配的所述高頻電力提供到所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者。
所述電力分配部可包括設置在分配點與所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的至少一者之間的可變電容器,所述高頻電力在所述分配點處被分配給所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者。
所述批次型基底處理裝置還可包括控制部,所述控制部被配置成選擇性地對施加到所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者的所述高頻電力進行調整。
10:基底
41:冷卻氣體供應部
42:冷卻氣體排放部
100:批次型基底處理裝置
110:反應管
111:處理空間
120:電漿形成部
121、122:電極
121a:第一電力供應電極
121b:第二電力供應電極
122a:第一接地電極
122b:第二接地電極
125:分隔壁
130:電極保護部
131:第一電極保護管
132:第二電極保護管
133:橋接部
135:第一密封構件
141:氣體供應密封蓋
142:氣體排放密封蓋
142a:排氣埠
145:第二密封構件
150:高頻電源部
155:電力分配部
160:控制部
170、175:氣體供應管
171:排放埠
180:排氣部
C-C’:徑向方向
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批次型基底處理裝置的示意性剖視圖。
圖2A至圖2B是用於闡釋根據示例性實施例的取決於多個電極的數目而被感應到接地電極中的電壓波形的概念圖。
圖3是用於闡釋根據示例性實施例的電極保護部的冷卻氣體的氣流的概念圖。
在下文中將參照附圖更詳細地闡述具體實施例。然而,本發明可被實施為不同的形式且不應被視為僅限於本文中所陳述的實施例。確切來說,提供這些實施例是為了使本公開內容透徹及完整,且將向所屬領域中的技術人員充分傳達本發明的範圍。在本說明中,相同的元件由相同的參考編號加以標示。在圖中,為使例示清晰起見而誇大各層及各區的尺寸。相同的參考編號始終指代相同的元件。
圖1是根據示例性實施例的批次型基底處理裝置的示意性剖視圖。
參照圖1,根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100可包括:反應管110,提供其中容置有多個基底10的處理空間111;多個電極,在反應管110的縱向方向上延伸且沿著反應管110的圓周方向設置;以及電極保護部130,保護所述多個電極。
反應管110可具有上部部分封閉且下部部分敞開的圓柱形形狀並且由例如石英或陶瓷等耐熱材料製成且可提供其中容置有待處理的所述多個基底10的處理空間111。反應管110的處理空間可為其中容置有基底舟(substrate boat)且還在其中執行實際處理製程(例如,沉積製程)的空間,在所述基底舟上在反應管110的縱向方向上裝載有所述多個基底10。
此處,基底舟可被配置成對基底10進行支撐且被設置成使得所述多個基底10裝載在反應管110的縱向方向(即,垂直方 向)上且還提供多個處理空間,在所述多個處理空間中對所述多個基底10進行各別地處理。
所述多個電極可沿著反應管110的縱向方向延伸且可沿著反應管110的圓周方向設置。舉例來說,所述多個電極中的每一者可具有沿著反應管110的縱向方向延伸的條形狀,可並排佈置(或彼此平行地佈置),且可沿著反應管110的圓周方向設置。
此處,所述多個電極可包括彼此間隔開的第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b以及在第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b之間被設置成分別與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b對應的第一接地電極122a及第二接地電極122b。第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b可彼此間隔開,且可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者供應(或施加)高頻電力(或射頻(radio frequency,RF)電力)。
第一接地電極122a及第二接地電極122b可分別對應於第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b且設置在第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b之間以進行接地。此處,第一接地電極122a及第二接地電極122b可分別進行接地或者可共同進行接地。舉例來說,第一接地電極122a及第二接地電極122b可設置在其中第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b被設置成彼此間隔開的空間中。此處,與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b對應的接地電極122a及122b 可被設置成分別面對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b。因此,可在彼此對應以進行配對的電力供應電極121與接地電極122之間產生電漿。
當向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應高頻電源(或高頻電力)時,在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間可產生電漿。也就是說,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b可具有四電極結構,且可對高頻電力進行劃分以供應到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。因此,可減少產生電漿所需的高頻電力或獲得期望量的自由基所需的高頻電力,以防止出現由於高頻電力而導致的第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b的損壞和/或粒子的產生。
詳細來說,如在本公開中,當第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b具有四電極結構時,可產生用於對製程氣體進行分解的電漿,但是產生或獲得期望量的自由基所需的高頻電力可顯著降低或者可降低所需高頻電力的一半。因此,可防止反應管110及類似元件(例如,反應管、分隔壁、電極保護部等)因高頻電力而被損壞,且還可防止由於反應管110的損壞而產生粒子。舉例來說,如果以足夠的能量對製程氣體進行分解所需的電力為近似100 W,則當提供其中所述多個第一接地電極122a及第二接地電極122b設置在所述多個第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b之間的四電極結構時,可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者供應比近似100W的電力小近似50W的電力。因此,即使所供應的電力小於產生電漿所需的電力,最終仍可獲得與供應近似100W的電力時的自由基相同量的自由基。另外,由於向電力供應電極121中的每一者供應50W的低電力,因此可在不會由於高電壓而產生粒子的情況下更有效地對製程氣體進行分解。
圖2A至圖2B是用於闡釋根據示例性實施例的取決於多個電極的數目而被感應到接地電極中的電壓波形的概念圖。此處,圖2A示出四電極結構,且圖2B示出三電極結構。
參照圖2A至圖2B會看出,在圖2A所示的四電極結構與圖2B所示的三電極結構中,被感應到接地電極的電壓波形是不同的。
詳細來說,在如圖2B中所示的三電極結構中,當同時向所述兩個電力供應電極121a與電力供應電極121b施加相同的高頻電力時,施加到第一電力供應電極121a的電力與施加到第二電力供應電極121b的電力可被組合(或合併),且因此雙電壓可被感應到共用接地電極122。也就是說,在使用共用接地電極122的三電極結構中,施加到第一電力供應電極121a的電壓與施加到第二電力供應電極121b的電壓具有相同的相位差,且因此,比所 述兩個電力供應電極121a及121b的電場大的電場可被感應到接地電極122。另外,由於不期望的高電場,電漿電勢與電場成比例地增大,且因此出現電漿損壞。具體來說,可能會出現電漿損壞,從而對設置在其中被感應雙電壓的接地電極122周圍的第二電極保護管132、分隔壁125、反應管110造成損壞。
另一方面,如圖2A中所示,在根據示例性實施例的四電極結構中,與被感應到接地電極122的電壓的一半電平對應的電壓(即,與施加到第一電力供應電極及第二電力供應電極中的每一者的電壓相同的電壓)可被感應到第一接地電極122a及第二接地電極122b。因此,可抑制或防止在電漿產生(接通)及電漿維持期間由於高電壓產生的高電場而出現電漿損壞。也就是說,與施加到第一電力供應電極121a的電壓相同的電壓可通過施加到第一電力供應電極121a的電壓而被感應到第一接地電極122a。另外,與施加到第二電力供應電極121b的電壓相同的電壓可通過施加到第二電力供應電極121b的電壓而被感應到第二接地電極122b。
另外,在三電極結構的情形中,所述三個電極可能會彼此干擾,但是在四電極結構的情形中,第一電力供應電極121a與第一接地電極122a可進行配對,且第二電力供應電極121b與第二接地電極122b可進行配對,且因此,只有在近距離處彼此對應的電極可彼此作用,但是在遠距離處彼此不對應的電極對彼此的影響可為小的。另外,彼此不對應的電力供應電極121a及121b 與接地電極122b及122a之間的干擾影響可為小的。作為參考,在電磁場及電路的原理中,電力供應電極121與最近的接地電極122一起發揮作用。
舉例來說,所述多個電極可設置在通過分隔壁125而與處理空間111隔開的放電空間中,且電漿形成部120可由所述多個電極以及分隔壁125提供。電漿形成部120可使用所述多個電極產生電漿且可通過電漿對從氣體供應管170供應的製程氣體進行分解,以將經分解的製程氣體提供到反應管110中的處理空間111。此處,電漿形成部120可具有通過在反應管110的縱向方向上延伸的分隔壁125而與處理空間111隔開的放電空間。此處,可通過沿著反應管110的縱向方向延伸且設置在反應管110的圓周方向上的所述多個電極而在放電空間中產生電漿。
電漿形成部120的放電空間可為其中產生電漿的空間且可通過分隔壁125而與處理空間111隔開。因此,電漿形成部120可使用放電空間中的電漿對從氣體供應管170供應的製程氣體進行分解且可僅將經分解的製程氣體的自由基提供到處理空間111中。
此處,分隔壁125可在反應管110的縱向方向上延伸,可設置在反應管110內部或者設置在反應管110外部。舉例來說,如圖1中所示,分隔壁125可設置在反應管110內部以與反應管110的內壁一同界定放電空間,且可包括連接到反應管110的內壁(或內表面)的多個子側壁及位於所述多個子側壁之間的主側 壁。所述多個子側壁可從反應管110的內壁突出(或延伸)到反應管110的內部且可彼此間隔開以平行地設置。另外,主側壁可與反應管110的內壁間隔開且設置在所述多個子側壁之間。此處,所有所述多個子側壁及主側壁均可在反應管110的縱向方向上沿著反應管110的內壁延伸。然而,分隔壁125可被設置成各種形狀,而不僅限於圖1中所示的形狀,只要分隔壁提供與處理製程分離的放電空間即可。
作為另一實施例,分隔壁125可設置在反應管110外部以與反應管110的外壁一同界定,且可包括連接到反應管110的外表面(或外壁)的多個子側壁及位於所述多個子側壁之間的主側壁。多個側向側壁可從反應管110的外壁突出到反應管110的外部且可被設置成彼此間隔開且彼此平行。另外,主側壁可與反應管110的外壁間隔開且設置在所述多個子側壁之間。
主側壁可被設置成直徑小於或大於反應管110的直徑的管的形式,以在反應管110的側壁與主側壁之間(即,在反應管的內壁與主側壁之間或者在反應管的外壁與主側壁之間)界定放電空間。
電漿形成部120可在通過分隔壁125而與處理空間111隔開的放電空間中產生電漿,使得從氣體供應管170供應的製程氣體不被直接供應到反應管110中以在處理空間111中被分解,而是在作為與處理空間111隔開的空間的放電空間中被分解且然後被供應到處理空間111中。處理空間111的內壁(或內部壁) 以及基底10的溫度可由於環繞處理空間111的熱壁式加熱單元(或加熱器)而升高,且因此製程氣體可能會沉積以在處理空間111的內壁上形成不期望的薄膜。在處理空間111的內壁上形成(或沉積)的薄膜可能會在被電漿引起的電場或磁場分隔為粒子的同時在基底10的處理製程期間充當污染物。因此,當電漿形成部120在通過分隔壁125而與處理空間111隔開的放電空間中產生電漿以將製程氣體直接供應到處理空間111中從而在處理空間111中產生電漿時,可防止出現在處理空間111的內壁上形成的薄膜被電場及磁場分隔為粒子的限制。
電極保護部130可對所述多個電極進行保護且可環繞所述多個電極中的每一者的至少一部分,以對所述多個電極中的每一者進行保護。舉例來說,電極保護部130可環繞第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者的至少一部分,以對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b進行保護。
圖3是用於闡釋根據示例性實施例的電極保護部的冷卻氣體的氣流的概念圖。
參照圖3,電極保護部130可包括:多個第一電極保護管131,具有封閉的上部端部及敞開的下部端部且分別具有其中插置有第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的內空間;多個第二電極保護管132,具有封閉的上部端部及敞開的下部端部 且分別具有其中插置有第一接地電極122a及第二接地電極122b的內空間;以及多個橋接部133,分別將彼此面對的第一電極保護管131的上部端部與第二電極保護管132的上部端部連接到彼此。所述多個第一電極保護管131可分別設置在第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中且環繞第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的外周表面,以對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b進行保護。此處,所述多個第一電極保護管131可具有封閉的上部端部及敞開的下部端部且分別具有其中插置有第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的內部空間,使得第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者通過下部開口而向上插置。因此,所述多個第一電極保護管131可分別對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b進行保護。
所述多個第二電極保護管132可分別設置在第一接地電極122a及第二接地電極122b中且環繞第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者的外周表面,以對第一接地電極122a及第二接地電極122b進行保護。此處,所述多個第二電極保護管132可具有封閉的上部端部及敞開的下部端部且分別具有其中插置有第一接地電極122a及第二接地電極122b的內部空間,使得第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者通過下部開口而向上插置。因此,所述多個第二電極保護管132可分別對第一接地電極122a及第二接地電極122b進行保護。
舉例來說,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者可被保護以從頂部到底部被第一電極保護管131和/或第二電極保護管132環繞,且所述多個電力供應電極121a及121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者可由柔性編織配線製成。
一般來說,由於使用高頻電力而導致的電傳導可能會導致趨膚效應(skin effect),在所述趨膚效應下電流沿著表面流動(或者可能會受到金屬的趨膚深度的影響,所述趨膚深度是電流流經的深度)。在針對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b使用網狀類型電極的情形中,由於空的空間所佔據的面積為大的,且因此會由於大的表面積而在通過大的電阻供應高頻電力方面存在效率低下的限制。此外,可在高溫及低溫下重複執行用於基底10的處理製程,且當第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b以網狀類型提供時,網狀電極的形狀可根據溫度而發生不規則改變,此在維持形狀方面是不利的。另外,由於電阻根據改變的形狀而變化,因此存在當供應高頻電力時產生不均勻電漿的限制。
為防止這些限制,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b不僅可插置到第一電極保護管131和/或第二電極保護管132中,而且還 可使空的空間最小化,且因此以具有柔性的編織型(編織配線)提供。舉例來說,為進一步減少空的空間,可另外執行對電極中的每一者的表面施加金屬的方法。另外,可進一步設置對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及接地電極122中的每一者的兩個端部進行固定及支撐以使其不移動的彈簧部(未示出),使得柔性編織型的第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b在放電空間內部在反應管110的縱向方向上延伸且然後維持處於固定狀態。因此,柔性的第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者可通過彈簧部而固定在反應管110的縱向方向上且然後維持處於薄且細長的杆形狀。
第一電極保護管131及第二電極保護管132可分別環繞第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的外部以及第一接地電極122a及第二接地電極122b的外部,以使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者電絕緣且還保護暴露於電漿氣氛的第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b免受電漿影響。因此,可安全地保護第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b免受可能會由電漿產生的污染物或粒子的影響。此處,第一電極保護管131及第二電極保護 管132中的每一者可由例如石英或陶瓷等耐熱材料製成且可被製造成與反應管110整合在一起。
所述多個橋接部133可將彼此面對(或彼此相對)的第一電極保護管131與第二電極保護管132連接到彼此且可維持第一電極保護管131與第二電極保護管132之間的間隙。因此,可恒定地維持彼此相互作用以產生電漿的電力供應電極121與接地電極122之間的距離,且彼此對應的一對電力供應電極121與接地電極122可具有相同的距離。此處,彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132可指其中分別插置有彼此相互作用以在其之間的空間中產生電漿的電力供應電極121與接地電極122的電極保護管131及132。此處,電力供應電極121可與最近的接地電極122一起發揮作用,以在電力供應電極121與最近的接地電極122之間的空間中產生電漿。另外,上部端部是指包括上部(或頂部)部分的上部端部在內的上部(或頂部)部分且也不僅僅意指上部端部。也就是說,第一電極保護管131及第二電極保護管132可被劃分成上部端部、中間端部及下部端部。此處,下部端部是指包括下部(或底部)部分的下部端部在內的下部(或底部)部分,且中間端部是指處於上部端部與下部端部之間的中間部分。
為在放電空間中獲得均勻的電漿密度,電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間必須具有相同的體積(或面積)。另外,可能需要在電力供應電極121與接地電極122之間的空間 中產生具有相同強度的電漿(或電漿電勢),以在電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間(或電漿產生空間)中產生具有均勻密度的電漿。為此,彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132可通過橋接部133而連接到彼此,以維持第一電極保護管131與第二電極保護管132之間的距離。因此,可恒定地維持彼此相互作用以在其之間的空間中產生電漿的電力供應電極121與接地電極122之間的距離,且電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間可具有相同的體積,以在所述多個電漿產生空間中產生具有均勻密度的電漿。
舉例來說,第一電極保護管131及第二電極保護管132中的每一者可伸長以僅對下部端部(部分)進行支撐。在此種情形中,第一電極保護管131和/或第二電極保護管132可能會搖動或傾斜。然而,橋接部133可將第一電極保護管131的上部端部與第二電極保護管132的上部端部連接到彼此,以有效地防止第一電極保護管131和/或第二電極保護管132搖動或傾斜。也就是說,當橋接部133僅將中間端部和/或下部端部連接到彼此時,第一電極保護管131與第二電極保護管132的未連接到彼此的上部端部可能會搖動、彎曲或傾斜。然而,第一電極保護管131及第二電極保護管132的下部端部(部分)可被支撐,且第一電極保護管131的上部端部與第二電極保護管132的上部端部可通過橋接部133連接並固定到彼此,以防止上部端部搖動、彎曲和/或傾斜,從而防止第一電極保護管131與第二電極保護管132作為整 體而搖動或傾斜。
第一接地電極122a可與第一電力供應電極121a間隔開,且第二接地電極122b可與第二電力供應電極121b間隔開。第一接地電極122a可被設置成與第一電力供應電極121a間隔開,且第一電力供應電極121a與第一接地電極122a可彼此間隔開以提供電漿產生空間。另外,第二接地電極122b可被設置成與第一電力供應電極121a間隔開,且第一電力供應電極121a與第一接地電極122a可彼此間隔開以提供電漿產生空間。因此,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b可對所述多個電漿產生空間進行界定。
另外,所述多個電極可在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生電容耦合電漿(capacitively coupled plasma,CCP)。也就是說,當向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加高頻電力時,可由在彼此面對(對應)的電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間中產生的電場來產生電容耦合電漿(CCP)。
此處,與電容耦合電漿(CCP)方法(在電容耦合電漿(CCP)方法中,通過從在彼此間隔開(或隔開)的電力供應電極121與接地電極122之間的空間中產生的電場所產生的電子加速獲得能量來產生電漿)不同,在電感耦合電漿(inductively coupled plasma,ICP)方法中,當流經連接到彼此的天線的電流所產生的 磁場隨時間發生改變時,可從在磁場周圍產生的電場產生電漿。一般來說,在電感耦合電漿(ICP)方法中,通過E模式產生電漿且將電漿轉換成H模式以產生高密度電漿。根據電漿密度或所施加的電力將電感耦合電漿(ICP)方法劃分成E模式及H模式。為執行從具有低電漿密度的E模式到具有高電漿密度的H模式的模式轉換,必須感應到高電力。另外,當輸入電力增大時,根據粒子及高電子溫度產生不參與反應的數個自由基,從而導致限制,其中難以獲得良好品質的膜且難以根據由天線產生的電場來產生均勻的電漿。
然而,在本公開中,由於在電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間(即,電漿產生空間)中的每一者中產生電容耦合電漿(CCP),因此可難以如同在電感耦合電漿(ICP)中般感應用於執行模式轉換的高電力。因此,通過根據低電子溫度產生參與反應的大量自由基會更有效地防止粒子的產生並獲得良好品質的膜。
另外,第一接地電極122a與第二接地電極122b可彼此間隔開且可彼此在實體上隔開。此處,“間隔”或“分隔”的含義並不意指一個主體,而是意指彼此之間的距離非常窄且大於0。
當第一接地電極122a與第二接地電極122b貼合到彼此而並未彼此間隔開時,第一接地電極122a與第二接地電極122b可能會彼此干擾,且第一接地電極122a及第二接地電極122b可能會干擾不與所述第一接地電極122a及第二接地電極122b對應 的電力供應電極121b及121a。舉例來說,施加到第一電力供應電極121a的電壓與施加到第二電力供應電極121b的電壓可在第一接地電極122a及第二接地電極122b(即,第一接地電極及第二接地電極)中被組合,且因此幾乎兩倍的電壓可被感應到第一接地電極122a及第二接地電極122b。在此種情形中,與電場成比例的電漿電勢可由於高電場而增大,且因此可能會出現電漿損壞,從而對設置在其中被感應雙電壓的第一接地電極122a及第二接地電極122b周圍的第二電極保護管132、分隔壁125及反應管110造成損壞。此處,在四電極結構的情形中,由於與三電極結構的情形相比,接地電極122a與接地電極122b的總體積增大,因此比三電極結構中的電壓低的較低電壓可被感應到第一接地電極122a及第二接地電極122b。
然而,當第一接地電極122a與第二接地電極122b彼此間隔開時,可抑制或防止第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的干擾,且可抑制或防止對不與第一接地電極122a及第二接地電極122b對應的電力供應電極121b及121a的干擾。也就是說,在第一接地電極122a與第二接地電極122b之間不存在干擾,且在不與第一接地電極122a及第二接地電極122b對應的電力供應電極121b與電力供應電極121a之間不存在干擾,且因此與施加到第一電力供應電極121a的電壓相同的電壓可通過施加到第一電力供應電極121a的電壓而被感應到僅第一接地電極122a。另外,與施加到第二電力供應電極121b的電壓相同的電壓可通過施加到 第二電力供應電極121b的電壓而被感應到僅第二接地電極122b。因此,可抑制或防止在電漿產生及電漿維持期間由於高電壓產生的高電場而出現的電漿損壞。
此處,第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的間隔距離可小於或等於第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔距離以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔距離。當第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的間隔距離大於第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔距離或者第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔距離時,在第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的空間中形成相對低的電漿密度,且放電空間中的電漿密度和/或自由基密度不均勻。為此,被供應到電漿形成部120的注入孔洞中的每一者的自由基的量可能會發生變化,且在所述多個基底10之間可能會出現不均勻的處理(或沉積)。另外,由於批次型基底處理裝置100的結構,放電空間的寬度(或電漿形成部的寬度)不可避免地受到限制。因此,當第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的間隔距離增大時,電力供應電極121與接地電極122之間的間隔空間(其為電漿產生空間)相對減小,且因此可能無法有效地對製程氣體進行分解且可能無法有效地獲得自由基。
因此,第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的間隔距離可小於或等於電力供應電極121與接地電極122之間的 間隔距離,且因此可在防止出現第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的干擾以及彼此不對應的電力供應電極121a及121b與第一接地電極122a及第二接地電極122b之間的干擾的同時有效地對製程氣體進行分解以有效地獲得自由基。另外,可均勻地產生放電空間內的電漿密度和/或自由基密度。因此,可防止所述多個基底10之間的不均勻處理,以改善所述多個基底10之間的處理(或沉積)均勻性。
因此,在根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100中,第一接地電極及第二接地電極122可設置在彼此間隔開的第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b之間,以提供與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b對應的接地電極122a及122b,且因此接地電極122可共同用於防止雙電場被感應到接地電極122中。因此,可抑制或防止由於與電場成比例增大的電漿電勢而產生的電漿損壞,且因此可延長電漿形成部的壽命。另外,可通過使用第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b來降低所施加的電壓而減少濺射效應(sputtering effect),且可使用高電漿密度及自由基來縮短製程時間。
彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132可通過橋接部133連接到彼此以彼此連通。也就是說,橋接部133可將彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132連接到彼此且使得第一電極保護管131與第二電極保護管132能夠彼此連通,以使得氣體在第一電極保護管131與第二電極保護管132 之間流動。舉例來說,可在第一電極保護管131及第二電極保護管132中的每一者中設置氣體通路,在所述氣體通路中,第一電極保護管131的內壁(或內表面)及第二電極保護管132的內壁(或內表面)分別與電力供應電極121及接地電極122(或電力供應電極的表面及接地電極的表面)間隔開,以使得氣體流動。此處,可在橋接部133中設置具有管形狀的氣體通路,以使得通過橋接部133連接到彼此的第一電極保護管131的氣體通路與第二電極保護管132的氣體通路能夠彼此連通。
另外,根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括將冷卻氣體供應到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的冷卻氣體供應部41以及從彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132排放冷卻氣體以產生冷卻氣體的氣流的冷卻氣體排放部42。
冷卻氣體供應部41可將冷卻氣體供應到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132,以使分別設置在彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的電力供應電極121及接地電極122冷卻。通過向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應高頻電力,可在產生電漿的同時產生熱量。由於熱量產生而引起的第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b的溫度升高會導致第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b之間的(金屬)電阻 增大。因此,當(感應)電壓通過以下方程式增大時,由電漿產生的離子的能量可增加:電壓(V)=電流(I)×電阻(R)。此處,具有高能量的離子可能會與所述多個第一電極保護管131和/或第二電極保護管132的表面強烈碰撞,從而對所述多個第一電極保護管131及第二電極保護管132造成損壞和/或產生粒子(例如形成第一電極保護管131及第二電極保護管132的材料(例如石英)中所包含的金屬成分)。如上所述般產生的粒子可能會充當反應管110中的污染物,從而導致薄膜的(金屬)污染。舉例來說,在製造半導體器件的製程期間產生的污染物粒子(或粒子)與器件的良率密切相關,且具體來說,在薄膜製程期間產生的(金屬)污染粒子會使電流傳導,從而導致電流洩漏。由於電流洩漏,可能會導致器件的故障且可能會對產品的良率產生嚴重的不利影響。
因此,在本公開中,可通過冷卻氣體供應部41將冷卻氣體供應到所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中,以使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b冷卻,從而防止或抑制第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者的溫度升高。因此,可防止由電漿產生的離子的能量增加,且可防止所述多個第一電極保護管131和/或第二電極保護管132由於離子的高階能量而在所述多個電極保護管131和/或第二電極保護管132的表面上彼此碰撞,以排除(金屬)污染的影響。
另外,可在近似600℃或大於600℃的高溫下執行對基底10進行處理的製程,且可使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b(其中每一者均由例如鎳(Ni)等金屬製成)在近似600℃或大於600℃的高溫下氧化。因此,可通過冷卻氣體供應部41而將冷卻氣體作為保護性氣體供應到所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中,以防止第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b被氧化,從而改善第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b的壽命。
舉例來說,冷卻氣體可被供應到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的任一電極保護管131或132,且然後可經由橋接部133(或通過橋接部)流動到另一個電極保護管132或131。此處,冷卻氣體可被供應到所有兩對第一電極保護管131及兩對第二電極保護管132中彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132的(任一)相同電極。作為另外一種選擇,冷卻氣體可被供應到所有的第一電極保護管131或者被供應到所有的第二電極保護管132。此處,冷卻氣體供應部41可包括對冷卻氣體的流動速率(或供應量)進行測量的流量計(未示出)。因此,可通過流量計(未示出)對冷卻氣體的流動速率進行測量,以對冷卻氣體的供應量(或流動速率)進行調整。此處,冷卻氣體供應部41可供應近似1.5L或大於1.5L的冷卻氣體且可以近似 1.5標準升/分鐘(standard liter per minute,slm)或大於1.5slm的流動速率來供應冷卻氣體。
冷卻氣體排放部42可從彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132排放冷卻氣體,以產生冷卻氣體的氣流。舉例來說,冷卻氣體供應部41可連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的任何一個電極保護管131及132,且冷卻氣體排放部42可連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中不與冷卻氣體供應部41連接的其餘(或另一個)電極保護管132或131。也就是說,冷卻氣體排放部42可連接到所述其餘的電極保護管132或131,以排放被供應到任何一個電極保護管131及132的冷卻氣體且排放被供應到任何一個電極保護管131及132的冷卻氣體以使所述冷卻氣體通過橋接部133流動到其餘的電極保護管132或131中。
在本公開中,可提供用於冷卻氣體的通路,所述通路通過冷卻氣體供應部41、橋接部133及冷卻氣體排放部42而穿過一個電極保護管131或132、橋接部133及另一個電極保護管132或131。因此,冷卻氣體可有效地流動到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中,以使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b有效地冷卻且有效地防止第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b被氧化。
在根據相關技術的三電極結構中,當所述多個第一電極保護管131與第二電極保護管132通過橋接部133連接到彼此時,流經所述多個第一電極保護管131中的每一者的冷卻氣體的流動速率與流經第二電極保護管132的冷卻氣體的流動速率可彼此不同。由於上述不同的流動速率,冷卻氣體的氣流可能不平穩,且可能無法有效地防止電力供應電極121及接地電極122被氧化。另外,第一電極保護管131與第二電極保護管132中的冷卻氣體的不同流動速率可能會影響電漿形成且可能無法實現製程氣體的有效分解。
然而,在此實施例中,由於橋接部133中的每一者將一個第一電極保護管131連接到一個第二電極保護管132,冷卻氣體供應部41可連接到一個電極保護管131或132,且冷卻氣體排放部42可連接到另一個電極保護管132或131,以使得穿過一個電極保護管131或132、橋接部133及另一個電極保護管132或131的冷卻氣體的氣流是平穩的。因此,可有效地防止電力供應電極121及接地電極122的氧化且冷卻氣體可不影響電漿形成,且因此可有效地對製程氣體進行分解。
此處,冷卻氣體供應部41可連接到所述多個第二電極保護管132中的每一者,且冷卻氣體排放部42可連接到所述多個第一電極保護管131。冷卻氣體供應部41可連接到所述多個第二電極保護管132中的每一者,以首先將冷的冷卻氣體供應到其中設置有(或插置有)第一接地電極122a及第二接地電極122b中的 每一者的所述多個第二電極保護管132中的每一者,從而通過由於穿過另一個電極保護管(即,第一電極保護管)而處於冷狀態的冷卻氣體而使第一接地電極及第二接地電極122有效地冷卻。
由於第一接地電極122a與第二接地電極122b之間的間隔距離小且彼此靠近,因此從第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者產生的熱量可能會受到熱輻射和/或對流的干擾。因此,第一接地電極122a及第二接地電極122b的熱量產生溫度可相對高於第一電力供應電極121a和/或第二電力供應電極121b的熱量產生溫度,且與對第一電力供應電極121a和/或第二電力供應電極121b的冷卻相比,通過具有相同溫度的冷卻氣體對第一接地電極122a及第二接地電極122b的冷卻可能效率較低。
因此,首先可將冷的冷卻氣體供應到其中分別設置有第一接地電極122a及第二接地電極122b的所述多個第二電極保護管132中的每一者,且在冷卻氣體是冷的狀態下,第一電極保護管131及第二電極保護管132可分別與第一接地電極122a及第二接地電極122b接觸,且因此在第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者與冷卻氣體之間可能會出現大的溫差,從而在第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者與冷卻氣體之間主動地(或有效地)進行熱量交換。因此,可使具有相對高的熱量產生溫度或冷卻不良的第一接地電極122a及第二接地電極122b有效地冷卻。
另一方面,冷卻氣體供應部41可連接到所述多個第一電 極保護管131中的每一者,使得當從其中分別設置有第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的第一電極保護管131中的每一者供應冷卻氣體時,在冷卻氣體穿過第一電極保護管131的同時,所述冷卻氣體與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者進行熱量交換。因此,經加熱的冷卻氣體與第一接地電極122a及第二接地電極122b之間的溫差變得不明顯(或減小),從而導致相對高的熱量產生溫度或第一接地及第二接地的不良冷卻,使得第一接地電極122a及第二接地電極122b的冷卻不明顯(或效率低下)。
冷卻氣體排放部42可連接到所述多個第一電極保護管131中的每一者,且另外,被供應到所述多個第二電極保護管132中的每一者以使第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者冷卻的冷卻氣體可通過所述(多個)橋接部133流動(或被引入)到第一電極保護管131,且在利用被引入到所述多個第一電極保護管131中的每一者中的冷卻氣體使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b冷卻之後,可排放所述冷卻氣體。因此,冷卻氣體可通過冷卻氣體供應部41被供應到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的第二電極保護管132,以穿過(每一)橋接部133,從而形成冷卻氣體的氣流,所述冷卻氣體在穿過彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的第一電極保護管131之後被排放到冷卻氣體排放部42。
此處,被供應到彼此面對的第一電極保護管131與第二 電極保護管132中的第二電極保護管132的冷卻氣體可能會具有相對高的熱量產生溫度或者可能無法被良好地冷卻,使得冷卻氣體在使接地電極122冷卻之後通過橋接部133移動到第一電極保護管131。此處,即使冷卻氣體通過與接地電極122的熱量交換而被加熱,冷卻氣體仍可具有比電力供應電極121的溫度低的溫度,以使電力供應電極121冷卻。此處,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者所具有的熱量產生溫度可低於第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者的熱量產生溫度。因此,即使冷卻氣體通過與第一接地電極122a及第二接地電極122b中的每一者的熱量交換而被加熱,仍可使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b充分地冷卻。
此處,冷卻氣體排放部42可包括連接到所述多個第一電極保護管131中的每一者的排氣管線。排氣管線可連接到所述多個第一電極保護管131中的每一者。因此,被供應到所述多個第二電極保護管132中的每一者以使第一接地電極及第二接地電極122中的每一者冷卻且通過橋接部133移動到第一電極保護管131以使第一電力供應電極121a或第二電力供應電極121b冷卻的冷卻氣體可被排放。此處,與排氣管線連接從而排放冷卻氣體的位置(例如,排氣埠)可寬於(或大於)供應冷卻氣體的位置(例如,流入埠)。因此,可平穩地排放冷卻氣體,且因此冷卻氣體可根據冷卻氣體的供應而平穩地流動。
另外,排氣管線可包括連接到抽吸埠的第一排氣管線以 及與第一排氣管線分支的第二排氣管線。第一排氣管線可連接到抽吸埠,以在排氣管線的至少一部分(例如,第一排氣管線)中產生排氣壓力(或用於排氣的壓力),且因此可從所述多個第一電極保護管131平穩地排放冷卻氣體。
舉例來說,第一排氣管線可連接到與抽吸埠連接的真空泵且通過與接地電極122及電力供應電極121中的每一者的熱量交換而被加熱的冷卻氣體可被快速地排放。因此,可使接地電極122及電力供應電極121中的每一者快速地冷卻,以改善接地電極122及電力供應電極121中的每一者的冷卻效率。
第二排氣管線可與第一排氣管線分支,且可在不通過真空泵或類似泵形成人工排氣壓力的情況下將冷卻氣體排氣到大氣。
此處,冷卻氣體排放部42還可包括用於對排氣管線的內徑進行調整的直徑調整構件(未示出)。直徑調整構件(未示出)可對排氣管線的內徑進行調整或者可對至少第一排氣管線的內徑進行調整。由於所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中的每一者由石英或類似材料製成且因此因真空壓力(或負壓力)而破裂,因此所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中的每一者的內部可維持處於適當的(內部)壓力(例如,大氣壓水準)。當在不具有直徑調整構件(未示出)的情況下通過真空泵在排氣管線中產生排氣壓力時,在所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中可 能會產生過低的(內部)壓力(或真空壓力),且因此所述多個第一電極保護管131和/或所述多個第二電極保護管132可能會破裂。因此,即使排氣管線中的至少第一排氣管線的內徑通過直徑調整構件(未示出)而減小(或得到調整)以通過真空泵在排氣管線中產生排氣壓力,所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132的內部仍可維持處於適當的(內部)壓力。
舉例來說,直徑調整構件(未示出)可包括孔口(orifice),且具有近似1/4英寸(inch,in)的所述孔口可插置到第一排氣管線中,使得使接地電極122及電力供應電極121中的每一者冷卻的冷卻氣體被恒定地排放到真空泵。此處,孔口可被設置為衝壓薄板且可用於壓降及流動限制的目的,以說明在穩定的排氣壓力下排放冷卻氣體。
另外,根據本公開的批次型基底處理裝置100還可包括針閥(needle valve)(未示出),所述針閥安裝在排氣管線中以對使接地電極122及電力供應電極121中的每一者冷卻的冷卻氣體的排放量進行控制。針閥(未示出)可安裝在排氣管線中,以對流動速率進行精細調整。此處,針閥(未示出)可手動地對超精細流動速率進行控制,且因此可針對真空排氣和/或空氣排氣(或熱量排氣)來對排氣量進行調整。
此處,冷卻氣體排放部42還可包括設置在第一排氣管線中的第一閥(未示出)及設置在第二排氣管線中的第二閥(未示出)。第一閥(未示出)可設置在第一排氣管線中,且當第一閥(未 示出)打開時,可執行通過第一排氣管線的排氣,且因此可執行真空排氣。
第二閥(未示出)可設置在第二排氣管線中,且當第二閥(未示出)打開時,可執行通過第二排氣管線的排氣,且可執行大氣排氣。
舉例來說,第一閥(未示出)及第二閥(未示出)可設置(或安裝)在與其中設置有第一電力供應電極121a的第一電極保護管131連接的排氣管線和與其中設置有第二電力供應電極121b的第一電極保護管131連接的排氣管線之間的接合點的後面(或後端部處)。因此,根據第一閥(未示出)及第二閥(未示出)的打開及關閉,真空排氣與大氣排氣可在接合點處分流。
此處,當向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時,第一閥(未示出)可打開,且當不向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時,第二閥(未示出)可打開。也就是說,當向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應(高頻)電力以產生電漿時,由於第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b產生熱量,因此第一閥(未示出)可打開,以通過在排氣管線中形成的排氣壓力來使接地電極122及電力供應電極121中的每一者迅速冷卻,從而改善第一接地電極122a及第二接地電極122b以及第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的冷卻效率。另一方面,當由於不需要產生電漿而不向 第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時,第二閥(未示出)可打開,以將通過與接地電極122及第一電力供應電極121a或第二電力供應電極121b的熱量交換而被加熱的冷卻氣體排氣到大氣。此處,當第一閥(未示出)打開時,第二閥(未示出)可關閉,且當第二閥(未示出)打開時,第一閥(未示出)可關閉。
排氣管線可在冷卻氣體的每標準升/分鐘(slm)的流動速率下產生近似0.15毫巴或大於0.15毫巴的排氣壓力,且具體來說,在冷卻氣體的每1slm的流動速率下產生近似0.15毫巴到近似20毫巴或大於20毫巴的排氣壓力。由於第一電力供應電極121a、第二電力供應電極121b、第一接地電極122a或第二接地電極122b的下垂(傾斜)使冷卻氣體的氣流中斷,每一電極121或122與電極保護管131或132之間的距離不是恒定的且充當使第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b和/或第一接地電極122a及第二接地電極122b的冷卻效率劣化的因素。
因此,排氣管線可在冷卻氣體的近似1slm的流動速率下產生近似0.15毫巴或大於0.15毫巴的排氣壓力。在此種情形中,可抑制或防止第一電力供應電極121a、第二電力供應電極121b、第一接地電極122a或第二接地電極122b的下垂,以均勻地維持每一電極121或122與每一電極保護管131或132之間的距離。另外,即使每一電極121或122與每一電極保護管131或132之間的距離不恒定,冷卻氣體仍可以(幾乎)恒定(或相等)的流 動速率流經第一電極保護管131及第二電極保護管132中的每一者,且因此第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b的冷卻效率可為均勻的。
此處,當在排氣管線中在冷卻氣體的近似1slm的流動速率下產生超過近似20毫巴的排氣壓力時,冷卻氣體可能會流動得過快,且因此可能無法充分地執行與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b、第一接地電極122a和/或第二接地電極122b的熱量交換。因此,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b和/或第一接地電極122a及第二接地電極122b的冷卻效率可能會劣化。
另外,可對與其中設置有第一電力供應電極121a的第一電極保護管131連接的排氣管線以及與其中設置有第二電力供應電極121b的第一電極保護管131連接的排氣管線中的每一者的排氣壓力進行調整(控制)。可對與其中設置有第一電力供應電極121a的第一電極保護管131連接的排氣管線以及與其中設置有第二電力供應電極121b的第一電極保護管131連接的排氣管線中的每一者的排氣壓力進行調整,且因此具有(幾乎)恒定流動速率的冷卻氣體可流動到所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中。此處,可對所述多個第一電極保護管131中的每一者的流動速率進行測量,以對與其中設置有第一電力供應電極121a的第一電極保護管131連接的排氣管線以及與其中設 置有第二電力供應電極121b的第一電極保護管131連接的排氣管線中的每一者的排氣壓力進行調整。另外,可對與其中設置有第一電力供應電極121a的所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132連接的排氣管線以及與其中設置有第二電力供應電極121b的所述第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132連接的排氣管線中的每一者的排氣壓力進行調整,使得所述多個第一電極保護管131中的每一者的流動速率根據第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的溫度而發生變化,以進行適當的冷卻。
所述多個橋接部133中的每一者所具有的內徑可小於所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中的每一者的內徑。當所述多個橋接部133中的每一者所具有的內徑小於所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132的內徑時,在將冷卻氣體充分填充在第二電極保護管132中的每一者中之後,可對冷卻氣體進行分配以使其流動到第一電極保護管131中的每一者,且由於冷卻氣體被充分填充在第二電極保護管132中的每一者中,因此可有效地防止接地電極122中的每一者被氧化。
另一方面,當所述多個橋接部133中的每一者所具有的內徑等於或大於所述多個第一電極保護管131和/或所述多個第二電極保護管132的內徑時,被供應到第二電極保護管132中的冷卻氣體在被(充分)填充在第二電極保護管132中之前可能會流 出到所述多個橋接部133,且由於冷卻氣體未被提供到第一電力供應電極121a、第二電力供應電極121b、第一接地電極122a和/或第二接地電極122b的整個表面,因此抗氧化效果可能會降低。另外,冷卻效率可能會由於未被執行熱量交換的部分而劣化,且在第一電力供應電極121a、第二電力供應電極121b、第一接地電極122a和/或第二接地電極122b中可能會出現溫度不均勻性,從而對第一電力供應電極121a、第二電力供應電極121b、第一接地電極122a和/或第二接地電極122b造成損壞或者影響電漿放電(或產生)的性能。
因此,在本公開中,可通過使所述多個橋接部133中的每一者的內徑小於所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中的每一者的內徑來解決所述限制。
此處,冷卻氣體可包括惰性氣體,且惰性氣體可為氮氣(N2)、氬氣(Ar)或類似氣體。可將例如氮氣(N2)等惰性氣體供應到所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中,以防止氧氣(O2)被引入或停留在所述多個第一電極保護管131及所述多個第二電極保護管132中且防止第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b通過與氧氣(O2)發生反應而被氧化。
當不向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時,冷卻氣體供應部41可供應冷卻氣體,所述冷卻氣體所具有的流動速率小於當向第一電力供應電極121a及第二電力供 應電極121b供應電力時的流動速率。僅當通過向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力而產生電漿時,第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b以及第一接地電極122a及第二接地電極122b才可產生熱量。因此,當由於未產生電漿(或未對電漿進行放電)而不向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時,可供應所具有的流動速率(例如,近似3slm)比在向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應電力時的流動速率(例如,近似10slm)小的冷卻氣體,且也可通過一般的大氣排氣排放所述冷卻氣體以節省能量消耗。
根據本公開的批次型基底處理裝置100還可包括:氣體供應密封蓋141,連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的一個電極保護管132或131,且在所述氣體供應密封蓋141中在與所述一個電極保護管132或131連通的內空間的側壁中設置有流入埠141a,所述冷卻氣體通過所述流入埠141a而被供應;以及氣體排放密封蓋142,連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的另一個電極保護管131或132,且在所述氣體排放密封蓋142中在與所述另一個電極保護管131或132連通的內空間的側壁中設置有排氣埠142a,所述冷卻氣體通過所述排氣埠142a而被排放。
氣體供應密封蓋141可連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的任何一個電極保護管132或131且可具有與所述任何一個電極保護管132或131連通的內空間, 使得被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的至少一部分被插置(或容置)在所述內空間中。另外,氣體供應密封蓋141可在與第二電極保護管132連通的內空間的側壁中設置有流入埠141a,通過所述流入埠141a在徑向方向上供應冷卻氣體。也就是說,可在與被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的延伸方向垂直的方向上設置流入埠141a。
舉例來說,氣體供應密封蓋141可連接到所述任何一個電極保護管132或131的下部端部,且在所述任何一個電極保護管132或131與氣體供應密封蓋141之間可夾置有第一密封構件135(例如O形環)。另外,被插置到所述任何一個電極保護管132或131的電極122或121的下部端部(或後端部)可通過氣體供應密封蓋141而被引出,且被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121可設置有突出部,所述突出部寬於氣體供應密封蓋141的內空間中所容置的其他部分的突出部且懸置在氣體供應密封蓋141的下部端部(例如,後端部)的臺階部分上。此處,突出部可被設置成使得被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121本身突出,或者可通過在被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121上添加相同材料或不同材料來設置所述突出部。此處,在被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的突出部與氣體供應密封蓋141的下部端部的臺階部分之間可夾置有 第二密封構件145(例如O形環)。因此,被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121可被穩定地支撐,以防止或抑制被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的下垂現象的出現,且所述任何一個電極保護管132或131的下部端部可被密封。
氣體排放密封蓋142可連接到彼此面對的第一電極保護管131與第二電極保護管132中的另一個電極保護管131或132,且可具有與所述另一個電極保護管131或132連通的內空間,使得被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的至少一部分被插置(或容置)在所述內空間中。另外,氣體排放密封蓋142可在與第二電極保護管132連通的內空間的側壁中設置有排氣埠142a,通過所述排氣埠142a在徑向方向上供應冷卻氣體。也就是說,可在與被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的延伸方向垂直的方向上形成排氣埠142a。
舉例來說,氣體排放密封蓋142可連接到所述另一個電極保護管131或132的下部端部,且在所述另一個電極保護管131或132與氣體排放密封蓋142之間可夾置有第一密封構件135。被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的下部端部可通過氣體排放密封蓋142而被引出,且被插置到所述另一個電極保護管132或131中的電極121或122可設置有突出部,所述突出部寬於氣體排放密封蓋142的內空間中所容置的其 他部分的突出部且懸置在氣體排放密封蓋142的下部端部的臺階部分上。此處,突出部可被設置成使得被插置到所述另一個電極保護管132或131中的電極121或122本身突出,或者可通過在被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122上添加相同材料或不同材料來設置所述突出部。此處,在被插置到所述另一個電極保護管132或131中的電極121或122的突出部與氣體排放密封蓋142的下部端部的臺階部分之間可夾置有第二密封構件145。因此,被插置到所述另一個電極保護管132或131中的電極121或122可被穩定地支撐,以防止或抑制被插置到所述另一個電極保護管132或131中的電極121或122的下垂現象的出現,且所述另一個電極保護管132或131的下部端部可被密封。
可通過流入埠141a而朝向被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的側表面供應冷卻氣體,所述流入埠141a界定在與被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的延伸方向垂直的方向上,且因此冷卻氣體可沿著被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的側迅速且有效地擴散。另外,冷卻氣體可以與被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的表面接觸的方式流動,且可有效地執行被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121與冷卻氣體之間的熱量交換。另外,冷卻氣體可通過排氣埠142a而沿著被插置到所述另一 個電極保護管131或132中的電極121或122的側表面有效且快速地流動,所述排氣埠142a設置在與被插置到所述另一個電極保護管131及132中的電極121或122的延伸方向垂直的方向上,且因此冷卻氣體可以與被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的表面接觸的方式流動,以有效地執行所述另一個電極保護管131或132與冷卻氣體之間的熱量交換。
另外,氣體供應密封蓋141的流入埠141a與氣體排放密封蓋142的排氣埠142a可具有不同的(延伸)方向、(形成)位置、大小(或直徑)和/或數目。
舉例來說,氣體供應密封蓋141的流入埠141a與氣體排放密封蓋142的排氣埠142a可對稱地設置在相反的(延伸)方向上,使得冷卻氣體的氣流如圖3中所示般平穩。
另外,氣體供應密封蓋141的流入埠141a與氣體排放密封蓋142的排氣埠142a可彼此對稱且被提供(或設置)在相對的側處。舉例來說,氣體供應密封蓋141的流入埠141a可設置在與氣體排放密封蓋142面對的側(或者一個電極保護管面對另一個電極保護管的側)的相對側處。另外,氣體排放密封蓋142的排氣埠142a可設置在與氣體供應密封蓋141面對的側(或者所述另一個電極保護管面對所述一個電極保護管的側)的相對側處。
當氣體供應密封蓋141的流入埠141a設置在與氣體排放密封蓋142面對的側(或者電極保護管中的一者連接到橋接部的側)時,冷卻氣體可沿著被插置到所述任何一個電極保護管132 或131中的電極122或121的與氣體供應密封蓋141的流入埠141a面對的側流動,以被排放到橋接部133,且因此被插置到所述任何一個電極保護管132或131中的電極122或121的與氣體供應密封蓋141的流入埠141a面對的側的相對側可能無法被良好地冷卻。另外,當氣體排放密封蓋142的排氣埠142a設置在與氣體供應密封蓋141面對的側(或者所述另一個電極保護管連接到橋接部(橋接部133)的側)時,冷卻氣體可沿著被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的與氣體排放密封蓋142的排氣埠142a面對的側流動,以被排放到氣體排放密封蓋142的排氣埠142a,且因此被插置到所述另一個電極保護管131或132中的電極121或122的與氣體排放密封蓋142的排氣埠142a面對的側的相對側可能無法被良好地冷卻。
然而,當氣體供應密封蓋141的流入埠141a設置在與氣體排放密封蓋142面對的側的相對側且氣體排放密封蓋142的排氣埠142a設置在與氣體供應密封蓋141面對的側的相對側時,可使被插置到所述任何一個電極保護管132或131的電極122或121以及被插置到所述另一個電極保護管131或132的電極121或122的整體有效地冷卻。
另外,氣體排放密封蓋142可設置有排氣埠142a,排氣埠142a所具有的大小和/或數目大於氣體供應密封蓋141的流入埠141a的大小和/或數目,使得通過氣體排放密封蓋142的排氣埠142a有效地排放冷卻氣體,以產生冷卻氣體的平穩氣流。
此處,當冷卻氣體供應部41連接到所述多個第二電極保護管132中的每一者且冷卻氣體排放部42連接到所述多個第一電極保護管131中的每一者時,氣體供應密封蓋141可連接(或設置)到所述多個第二電極保護管132中的每一者,且氣體排放密封蓋142可連接到所述多個第一電極保護管131中的每一者。
另外,氣體供應密封蓋141、氣體排放密封蓋142、第一密封構件135及第二密封構件145中的每一者可由阻燃材料製成,以消除由於熱量而引起的變形。
根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括供應高頻電力的高頻電源部150以及電力分配部155,所述電力分配部155設置在高頻電源部150與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b之間以對從高頻電源部150供應的高頻電力進行分配,從而將所分配的高頻電力提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。
高頻電源部150可供應高頻電力,且所供應的高頻電力可被施加(或供應)到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b。當高頻電力被施加到電力供應電極121時,可在電力供應電極121與接地電極122之間產生電場(或磁場),且因此可由所產生的電場產生電容耦合電漿(CCP)。
當向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加高頻電力時(例如,其中第一接地電極及第二接地電極設置在第一電力供應電極與第二電力供應電極之間的四電 極結構),可對高頻電力進行劃分且將高頻電力供應到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b。因此,可減少形成(或產生)電漿所需的電力或獲得期望量的自由基所需的電力,且與向一個電力供應電極121施加高頻電力的情形相比可減少或防止粒子的產生。另外,由於與使用一個電力供應電極121及一個接地電極122產生電漿的情況相比在更大(或更寬)的空間(或區域)中產生電漿,因此可更有效地對製程氣體進行分解。
舉例來說,高頻電源部150可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加具有選自近似4MHz到近似40MHz的範圍內的頻率的高頻電力。當高頻電力的頻率大於近似40MHz時,即使在具有兩個電力供應電極121的四電極結構的情形中,總阻抗Zn的虛部(imaginary part)Zn’仍過低而導致電漿點火的限制。另一方面,當高頻電力的頻率小於4MHz時,由於總阻抗Zn的虛部Zn’過大,因此即使電力供應電極121的數目增加也可能無法實現總阻抗Zn的最小虛部Zn’。也就是說,反應管110的周長(長度)是根據基底10的大小(或周長)來確定,且電力供應電極121的最大數目是根據反應管110的周長來確定。因此,即使根據電力供應電極121的數目增加的限制而通過增加電力供應電極121的數目來減少總阻抗Zn的虛部Zn’,電力供應電極121的數目仍不會減少到總阻抗Zn的最小虛部Zn’。
因此,高頻電源部150可向所述多個電力供應電極121a及121b中的每一者施加具有選自近似4MHz到近似40MHz的範 圍內的頻率的高頻電力。另外,由於電漿產生空間隨著電力供應電極121的數目增加而增大,因此為實現放電空間中的電漿均勻性,必須在所有電漿產生空間中提供相同(或特定水準)的電漿密度。為此,可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加具有相同頻率(或±10%的誤差範圍)的高頻電力。
舉例來說,在其中第一接地電極122a及第二接地電極122b設置在第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b之間的四電極結構的情形中,可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加具有約27MHz(或27.12MHz)的頻率的高頻電力。
電力分配部155可設置在高頻電源部150與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b之間,以對從高頻電源部150供應的高頻電力進行分配,從而將所分配的高頻電力提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。此處,電力分配部155可為電力分割器(power splitter)且設置在高頻電源部150與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b之間,以對從高頻電源部150供應(輸出)的高頻電力進行分配,且可將所分配的高頻電力提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。在此種情形中,由於向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加相同的電力(或電壓),因此可在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極 122b之間的間隔空間中產生均勻的電漿。
可通過多個高頻電源部150向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加高頻電力,但是由於所述多個高頻電源部150之間的性能差異,可分別向第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b施加不同的電力。因此,可在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間中和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生具有不同密度的非均勻電漿。另外,當通過所述多個高頻電源部150向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者施加高頻電力來對電漿進行放電時,所有的電漿可能會由於高頻電力的低阻抗而朝向產生電漿的側集中,且因此可能無法相對於第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間產生平衡的電漿,且可能會容易出現對產生電漿的電力供應電極121及接地電極122的電損壞。
然而,當從一個高頻電源部150供應的高頻電力通過電力分配部155被分配且被提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者時,可向第一電力供應電極121a與第二電力供應電極121b施加相同的電力,且因此可在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生均勻的電漿。
第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間之間的電漿可能會由於各種(外部)因素而不均勻,且第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間之間的電漿密度可能不均勻。具體來說,當第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的至少一者設置在分隔壁125外部時,分隔壁125可設置在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間中和/或第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中,且因此第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間之間的電漿密度的不均勻性可能會由於分隔壁125的干擾而進一步增強。在此種情形中,可對通過電力分配部155提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力的量值或比率進行調整以提供到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。因此,可在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生均勻的電漿。
另外,當在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間中產生的電漿密度和在第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生的電漿密度可能彼此不 同且不均勻(或均勻)時,從一個高頻電源部150輸出的高頻電力可被均等地分配並供應到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。此處,高頻電源部150可向第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b供應脈衝形式的RF電力且還可通過對脈衝的寬度及工作比進行調整來供應RF電力。
此處,電力分配部155可包括設置在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的至少一者之間的可變電容器(未示出),所述高頻電力在所述分配點處被分配給第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者。可變電容器(未示出)可設置在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的所述至少一者之間,所述高頻電力在所述分配點處被分配給第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者,且可通過改變電容(或存儲電容)來對從高頻電源部150供應的高頻電力的量值或比率進行調整。
舉例來說,可在電力分配部155中設置一個可變電容器(未示出)。此處,可在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的一個電力供應電極121a或121b之間設置固定電容器(未示出),且可在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的另一個電力供應電極121b或121a之間設置可變電容器(未示出)。因此,可根據在所述一個電力供應電極121a或121b與一個接地電極122a或122b之間的間隔空間中產生的電漿密度來對可變電容器(未示出)進行調整,以對 在所述另一個電力供應電極121b或121a與接地電極122b或122a之間的間隔空間中產生的電漿密度進行調整。此處,可將在所述另一個電力供應電極121b或121a與接地電極122b或122a之間的間隔空間中產生的電漿密度調整成與在所述一個電力供應電極121a或121b與接地電極122a或122b之間的間隔空間中產生的電漿密度相同。
可設置多個可變電容器(未示出),且所述多個可變電容器(未示出)可被設置成分別與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b對應,且所述多個可變電容器(未示出)可連接(或設置)在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者之間,從高頻電源部150供應的高頻電力在所述分配點處被分配。此處,所述多個可變電容器(未示出)可對從電連接的高頻電源部150供應的高頻電力的量值或比率進行調整。
在本公開中,可變電容器(未示出)可安裝在分配點的後端部(或分配點之後),以便設置在分配點與第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的至少一者之間,從而對第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間中的電漿密度以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中的電漿密度進行調整(調節)。
根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括控制部160,所述控制部160用於選擇性地對施加到第一電力供應 電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力進行調整。
控制部160可選擇性地對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力進行控制,且可根據電漿狀態(例如放電電流、放電電壓及相位)選擇性地對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力進行調整。此處,控制部160可連接到電力分配部155以對可變電容器155a進行控制,從而對施加到所述多個電力供應電極121a及121b中的每一者的高頻電力的強度或比率進行調整。
舉例來說,根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括電漿測量部(未示出),所述電漿測量部對第一電力供應電極121a與第一接地電極122之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中的每一者的電漿密度進行測量。控制部160可根據在電漿測量部(未示出)中測量的電漿密度來對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力進行調整。
電漿測量部(未示出)可對第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中的每一者中的電漿密度進行測量,且還可通過對放電特性值(例如放電電流、放電電壓及相位)進行測量來測量電漿密度。舉例來說,電漿測量部(未示出) 可包括探針杆(probe rod)。所述探針杆可設置在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中的每一者中,以對在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生的電漿的放電特性值進行測量。因此,電漿測量部(未示出)可對電漿密度進行測量。
控制部160可接收由電漿測量部(未示出)測量的電漿密度,以根據所測量的電漿密度對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力進行調整。另外,控制部160可連接到電力分配部155且可對可變電容器(未示出)進行控制以對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b的高頻電力的量值或比率進行調整。舉例來說,探針杆可設置在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中的每一者中,以對通過可變電容器(未示出)的高頻電力的量值或比率進行調整。此處,可通過探測杆對在第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間以及第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間中產生的電漿的放電特性值(例如,放電電流、放電電壓、相位等)和/或電漿密度進行測量,以使得對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力的量值或比率進行 調整。
在此實施例中,可對施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b中的每一者的高頻電力的量值或比率進行控制,使得基底處理製程所需的自由基的沉積是均勻的,以被可變地調整來解決電漿密度分佈不均勻的限制。
根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括氣體供應管170及排氣部180,所述氣體供應管170供應對多個基底10進行處理的製程所需的製程氣體,所述排氣部180對反應管110的內部進行排氣。
氣體供應管170可供應對所述多個基底10進行處理的製程所需的製程氣體,且可通過電漿形成部120將製程氣體供應到反應管110中。另外,氣體供應管170可包括將製程氣體排放(或注入)到放電空間中的排放埠171。此處,電漿形成部120可佈置在反應管110的縱向方向上且包括多個注入孔洞,由電漿進行分解的製程氣體的自由基通過所述注入孔洞而被供應到處理空間111。舉例來說,所述多個注入孔洞可界定在分隔壁125中且可向處理空間111供應自由基。
此處,可設置多個氣體供應管170,所述多個氣體供應管170對稱地設置在從反應管110的中心軸線C延伸到放電空間的中心的徑向方向C-C’的兩側處。此處,一對第一電力供應電極121a與第一接地電極122a以及一對第二電力供應電極121b與第二接地電極122b也可在朝向放電空間的中心延伸的徑向方向C-C’上 對稱地設置在兩側處。當所述多個氣體供應管170在延伸到放電空間的中心的徑向方向C-C’上對稱地設置時,製程氣體可均勻地供應到放電空間的兩個空間(或區),且因此製程氣體可在放電空間內有效地擴散。另外,所述一對第一電力供應電極121a與第一接地電極122a以及所述一對第二電力供應電極121b與第二接地電極122b可在從中心軸線C延伸的徑向方向C-C’上對稱地設置在兩側處,且因此製程氣體可均勻地供應到第一電力供應電極121a與第一接地電極122a之間的間隔空間和第二電力供應電極121b與第二接地電極122b之間的間隔空間。因此,可改善放電空間兩側的空間中的電漿均勻性,且在電漿形成部120中界定的多個注入孔洞之間供應(或穿過)的自由基的量與被供應到處理空間的自由基的量可為均勻的。
排氣部180可對反應管110的內部進行排氣且可被設置成面對電漿形成部120。排氣部180可設置在處理空間111中,以將處理空間111中的製程殘留物排放到外部。排氣部180可包括在反應管110的縱向方向(或垂直方向)上延伸的排氣噴嘴、連接到排氣噴嘴的排氣管線、以及排氣泵。排氣噴嘴可面對電漿形成部120的注入孔洞且可包括在垂直方向上與基底舟的單位處理空間對應地佈置的多個排氣孔洞。
因此,電漿形成部120的注入孔洞與排氣部180的排氣孔洞可彼此對應,且在與基底10的表面平行的方向上設置在同一直線上,所述方向與上面裝載基底10的反應管110的縱向方向交 叉,且因此從注入孔洞注入的自由基可被引入到排氣孔洞中以產生層流(laminar flow)。因此,從注入孔洞注入的自由基可均勻地供應到基底10的頂表面。
此處,製程氣體可包括一種或多種類型的氣體且可包括源氣體及與源氣體發生反應以形成薄膜材料的反應氣體。舉例來說,當欲沉積在基底10上的薄膜材料是氮化矽時,所述源氣體可包括含矽氣體(例如二氯矽烷(SiH2Cl2,縮寫為DCS)),且所述反應氣體可包括含氮氣體(例如NH3、N2O、No及類似氣體)。
根據示例性實施例的批次型基底處理裝置100還可包括環繞反應管110以對所述多個基底10進行加熱的加熱單元。另外,為實現處理製程的均勻性,基底舟可通過連接到基底舟的下部部分的旋轉單元而旋轉。
另外,RF電力可以脈衝形式的RF電力供應。可在近似4MHz到近似40MHz(或近似1kHz到近似10kHz)的脈衝頻帶中對脈衝RF電力的脈衝寬度及工作比進行調整。工作比意指接通週期與關斷週期的比率。當脈衝RF電力被施加到第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b時,電漿可週期性地接通/關斷,即,電漿可以脈衝的形式產生。因此,在處置製程期間對第一電力供應電極121a及第二電力供應電極121b、第一接地電極122a及第二接地電極122b以及分隔壁125造成損壞且產生粒子的離子的密度可減小,但是可恒定地維持自由基的密度。因此,可在維持處置製程的效率的同時減少或防止第一電力供應電極121a及第 二電力供應電極121b、第一接地電極122a及第二接地電極122b以及分隔壁125的損壞及粒子的產生。
如上所述,在示例性實施例中,可在通過電極保護部使所述多個電極電絕緣的同時保護暴露於電漿氣氛的所述多個電極免受電漿的影響,且可安全地保護所述多個電極免受可能會由電漿產生的污染物或粒子的影響。另外,彼此面對的第一電極保護管的上部端部與第二電極保護管的上部端部可通過所述多個橋接部連接到彼此以構成電極保護部,且因此可恒定地維持彼此面對的第一電極保護管與第二電極保護管之間的距離,使得第一電力供應電極與第一接地電極之間的距離以及第二電力供應電極與第二接地電極之間的距離被均勻地維持,且第一電力供應電極與第一接地電極之間的間隔空間和第二電力供應電極與第二接地電極之間的間隔空間可具有相同的體積。因此,電漿密度在所述多個電漿產生空間中可為均勻的。另外,彼此面對的第一電極保護管與第二電極保護管可通過橋接部而彼此連通,以在將冷卻氣體供應到彼此面對的第一電極保護管與第二電極保護管中的同時形成通過冷卻氣體排放部的冷卻氣體的氣流,且因此可使在產生電漿的同時產生熱量的第一電力供應電極至第二電力供應電極及第一接地電極至第二接地電極有效地冷卻。另外,第一接地電極及第二接地電極可設置在彼此間隔開的第一電力供應電極與第二電力供應電極之間,以提供分別與第一電力供應電極及第二電力供應電極對應的第一接地電極及第二接地電極,且因此接地電極可共 同用於防止在接地電極中感應出雙電場,從而抑制或防止由於電漿電勢與電場成比例地增大而出現的電漿損壞且延長所述多個電極及電極保護部的壽命。可通過使用所述多個電力供應電極來降低所施加的電壓而減少濺射效應,且可使用高電漿密度及自由基來縮短製程時間。另外,可通過電力分配部對從一個高頻電源部供應的高頻電力進行分配,以供應到第一電力供應電極及第二電力供應電極,且因此可在第一電力供應電極與第一接地電極之間的間隔空間和第二電力供應電極與第二接地電極之間的間隔空間中形成均勻的電漿。
根據示例性實施例的批次型基底處理裝置可使所述多個電極電絕緣且同時通過電極保護部保護暴露於電漿氣氛的所述多個電極免受電漿的影響,且還可安全地保護所述多個電極免受可能會由電漿產生的污染物或粒子的影響。另外,彼此面對的第一電極保護管的上部端部與第二電極保護管的上部端部可通過所述多個橋接部連接到彼此以構成電極保護部,且因此可恒定地維持彼此面對的第一電極保護管與第二電極保護管之間的距離,以均勻地維持第一電力供應電極與第一接地電極之間的距離和第二電力供應電極與第二接地電極之間的距離。因此,第一電力供應電極與第一接地電極之間的間隔空間和第二電力供應電極與第二接地電極之間的間隔空間可具有相同的體積,以使得所述多個電漿產生空間之間的電漿密度是均勻的。
另外,彼此面對的第一電極保護管與第二保護管可通過 橋接部而彼此連通,以在通過冷卻氣體供應部將冷卻氣體供應到彼此面對的第一電極保護管與第二電極保護管中的同時形成通過冷卻氣體排放部的冷卻氣體的氣流。因此,可使在產生電漿的同時產生熱量的第一電力供應電極及第二電力供應電極、以及第一接地電極及第二接地電極有效地冷卻。
另外,第一接地電極及第二接地電極可設置在彼此間隔開的第一電力供應電極與第二電力供應電極之間,以提供分別與第一電力供應電極及第二電力供應電極對應的第一接地電極及第二接地電極,且因此接地電極可共同用於防止在接地電極中感應出雙電場。因此,可抑制或防止由於與電場成比例地增大的電漿電勢而產生的電漿損壞,且因此可延長所述多個電極和/或電極保護部的壽命。可通過使用第一電力供應電極及第二電力供應電極來降低所施加的電壓而減少濺射效應,且可使用高電漿密度及自由基來縮短製程時間。
另外,可通過電力分配部對從一個高頻電源部供應的高頻電力進行分配,以供應到第一電力供應電極及第二電力供應電極,且因此可在第一電力供應電極與第一接地電極之間的間隔空間和第二電力供應電極與第二接地電極之間的間隔空間中形成均勻的電漿。
儘管已參照各實施例的數個例示性實施例闡述了各實施例,然而各實施例並不限於前述實施例,且因此應理解,所屬領域中的技術人員可設計出將落入本公開的原理的精神及範圍內的 諸多其他修改形式及實施例。因此,本發明的真正保護範圍應由隨附權利要求的技術範圍來確定。
10:基底
100:批次型基底處理裝置
110:反應管
111:處理空間
120:電漿形成部
121、122:電極
125:分隔壁
130:電極保護部
131:第一電極保護管
132:第二電極保護管
150:高頻電源部
155:電力分配部
160:控制部
170、175:氣體供應管
171:排放埠
180:排氣部
C-C’:徑向方向

Claims (11)

  1. 一種批次型基底處理裝置,包括:反應管,被配置成提供其中容置有多個基底的處理空間;多個電極,在所述反應管的縱向方向上延伸且沿著所述反應管的圓周方向設置;以及電極保護部,被配置成保護所述多個電極,其中所述多個電極包括:第一電力供應電極與第二電力供應電極,彼此間隔開;以及第一接地電極及第二接地電極,在所述第一電力供應電極與所述第二電力供應電極之間被設置成分別與所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極對應,且所述電極保護部包括:多個第一電極保護管,所述多個第一電極保護管中的每一者具有封閉的上部端部及敞開的下部端部,且所述多個第一電極保護管分別具有其中插置有所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極的內空間;多個第二電極保護管,所述多個第二電極保護管中的每一者具有封閉的上部端部及敞開的下部端部,且所述多個第二電極保護管分別具有其中插置有所述第一接地電極及所述第二接地電極的內空間;以及多個橋接部,被配置成分別將所述多個第一電極保護管及所述多個第二電極保護管中彼此面對的第一電極保護管的所述上部 端部與第二電極保護管的所述上部端部連接到彼此。
  2. 如請求項1所述的批次型基底處理裝置,其中所述第一接地電極與所述第一電力供應電極間隔開,所述第二接地電極與所述第二電力供應電極間隔開,且所述多個電極被配置成在所述第一電力供應電極與所述第一接地電極之間的間隔空間以及所述第二電力供應電極與所述第二接地電極之間的間隔空間中產生電容耦合電漿(CCP)。
  3. 如請求項2所述的批次型基底處理裝置,其中所述第一接地電極與所述第二接地電極彼此間隔開。
  4. 如請求項3所述的批次型基底處理裝置,其中所述第一接地電極與所述第二接地電極之間的間隔距離小於或等於所述第一電力供應電極與所述第一接地電極之間的間隔距離以及所述第二電力供應電極與所述第二接地電極之間的間隔距離中的每一者。
  5. 如請求項1所述的批次型基底處理裝置,其中彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管通過所述橋接部連接到彼此以彼此連通,其中所述批次型基底處理裝置還包括:冷卻氣體供應部,被配置成將冷卻氣體供應到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中;以及 冷卻氣體排放部,被配置成從彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管排放所述冷卻氣體,以產生所述冷卻氣體的氣流。
  6. 如請求項5所述的批次型基底處理裝置,其中所述冷卻氣體供應部連接到所述多個第二電極保護管中的每一者,且所述冷卻氣體排放部連接到所述多個第一電極保護管中的每一者。
  7. 如請求項5所述的批次型基底處理裝置,其更包括:氣體供應密封蓋,連接到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中的任何一個電極保護管,且在所述氣體供應密封蓋中在與所述任何一個電極保護管連通的內空間的側壁中設置有流入埠,所述冷卻氣體通過所述流入埠而被供應;以及氣體排放密封蓋,連接到彼此面對的所述第一電極保護管與所述第二電極保護管中的另一個電極保護管,且在所述氣體排放密封蓋中在與所述另一個電極保護管連通的內空間的側壁中設置有排氣埠,所述冷卻氣體通過所述排氣埠而被排放。
  8. 如請求項5所述的批次型基底處理裝置,其中所述冷卻氣體包括惰性氣體。
  9. 如請求項1所述的批次型基底處理裝置,其更包括:高頻電源部,被配置成供應高頻電力;以及電力分配部,設置在所述高頻電源部與所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極之間且被配置成對從所述高頻電源部 供應的所述高頻電力進行分配,以將所分配的所述高頻電力提供到所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者。
  10. 如請求項9所述的批次型基底處理裝置,其中所述電力分配部包括設置在分配點與所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的至少一者之間的可變電容器,所述高頻電力在所述分配點處被分配給所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者。
  11. 如請求項1所述的批次型基底處理裝置,其更包括控制部,所述控制部被配置成選擇性地對施加到所述第一電力供應電極及所述第二電力供應電極中的每一者的高頻電力進行調整。
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