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CN112670151B - 改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置 - Google Patents

改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置 Download PDF

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CN112670151B CN202010809687.9A CN202010809687A CN112670151B CN 112670151 B CN112670151 B CN 112670151B CN 202010809687 A CN202010809687 A CN 202010809687A CN 112670151 B CN112670151 B CN 112670151B
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Abstract

本发明涉及一种改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置，包括：腔室，其构成利用等离子体处理基板的区域；卡盘，其以在上部安放所述基板的方式位于所述腔室，且被施加向所述基板诱导所述等离子体的偏置电源；第一部分，其以安放基板的方式形成于所述卡盘的内侧；第二部分，其以低于所述第一部分的高度形成于所述卡盘的外侧；以及聚焦环，其覆盖所述第二部分，并以使所述第一部分露出的方式包围所述第一部分，所述第一部分包括：电介质部，其形成为宽度大于所述基板的宽度，以使所述基板与所述第二部分隔开，且与所述基板的下面相接。

Description

改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置。
背景技术
如图1所图示，等离子体处理装置是利用等离子体处理基板100(例如，刻蚀、蒸镀等)的装置。
等离子体处理装置的构件中，聚焦环400是防止安放基板100的卡盘300被等离子体处理的等离子体处理装置的主要构件。
尤其，对于被施加向基板100诱导等离子体的偏置电源700的卡盘300而言，聚焦环400是必备构件。
此时，构成聚焦环400的物质可以是电介质(例如，SiO2，Al2O3等)或半导体(例如，Si等)。
用于安放这样的聚焦环400的卡盘300将具备包括以安放基板100的方式形成于卡盘300的内侧的第一部分310及以低于第一部分310的高度形成于卡盘300的外侧的第二部分320的形状。
此时，在利用等离子体处理基板100的过程中，基板100与聚焦环400之间会受卡盘300的形状的影响，致使等离子体入射角(plasma incident angle)向基板100侧倾斜。
如此，当等离子体入射角倾斜时，基板100的外侧被入射角倾斜的等离子体处理，而被入射角倾斜的等离子体处理后的基板100的外侧存在等离子体处理垂直度(plasmatreatment vertical angle)倾斜的问题(例如，以垂直的0度为基准向+侧或-侧倾斜而进行刻蚀的问题；参考垂直指标(vertical indicators))。
这样的问题会导致基板100的可利用面积减少，基板100的面积变得越大，可利用面积变得越小。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供一种改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置。
技术方案
本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括：腔室，其构成利用等离子体处理基板的区域；卡盘，其以在上部安放所述基板的方式位于所述腔室；第一部分，其以安放基板的方式形成于所述卡盘的内侧；第二部分，其以低于所述第一部分的高度形成于所述卡盘的外侧；以及聚焦环，其覆盖所述第二部分，并以使所述第一部分露出的方式包围所述第一部分，所述第一部分包括：电介质部，其形成为宽度大于所述基板的宽度，以使所述基板与所述第二部分隔开，且与所述基板的下面相接。
根据一实施例，所述卡盘被施加向所述基板诱导所述等离子体的偏置电源，所述电介质部包括：第一电介质部区域，其构成比所述电介质部的外侧凹陷而安放所述基板的区域；以及第二电介质部区域，其构成形成得高于所述第一电介质部区域的高度而包围所述基板的区域。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述聚焦环包围所述第二电介质部区域。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，包括：电极线，其包含于所述电介质部，且以向所述基板施加静电力的方式被施加DC电源，所述电极线位于所述第一电介质部区域内。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述聚焦环向内侧延伸而覆盖所述第二电介质部区域的上部。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第二电介质部区域的上部被通过升降机构升降的遮蔽环覆盖。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述电介质部包括：第一电介质部区域，其构成安放所述基板的区域；以及第二电介质部区域，其构成由所述第一电介质部区域延伸而配置于所述基板的周围的被扩展的区域，所述聚焦环向内侧延伸而覆盖所述第二电介质部区域的上部。
本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括：腔室，其构成利用等离子体处理基板的区域；卡盘，其以在上部安放所述基板的方式位于所述腔室，且被施加向所述基板诱导所述等离子体的偏置电源；第一部分，其以安放基板的方式形成于所述卡盘的内侧；第二部分，其以低于所述第一部分的高度形成于所述卡盘的外侧；以及聚焦环，其覆盖所述第二部分，且以使所述第一部分的内侧露出的方式覆盖所述第一部分的外侧，所述聚焦环包括：第一主体部，其与所述第二部分的上面相接；以及第二主体部，其构成台阶地朝所述第一主体部的内侧形成而与所述第一部分的上面相接。
根据一实施例，所述第一部分包括：电介质部，其与所述基板的下面相接；以及电极线，其包含于所述电介质部，且被施加向所述基板施加静电力的DC电源，所述电极线以位于所述第二主体部的下部的方式延伸。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括：金属层，其位于所述第二主体部的下部，且被施加所述电极线的静电力，以使所述第二主体部与所述电介质部贴紧。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述金属层采用蒸镀、镀金及溅射中的一个方法形成。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，包括：第三主体部，其构成台阶地向所述第二主体部的内侧延伸而覆盖所述基板的外侧。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第三主体部的内侧上部棱边倾斜地形成。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第二主体部由所述第一主体部延伸而形成。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第二主体部与所述第一主体部分开形成。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，构成所述第二主体部的物质的相对介电常数(Relative Permittivity)高于构成所述第一主体部的物质的相对介电常数。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第二主体部以覆盖所述第一主体部的上部的方式形成。
根据一实施例，所述改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的特征在于，所述第二主体部形成为包围所述第一主体部。
发明的效果
本发明具有防止基板的外侧的等离子体处理垂直度倾斜的效果。
附图说明
图1是关于以往的等离子体处理装置的图。
图2是关于本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的图。
图3是关于不同于图2的实施例的图。
图4是关于不同于图2的实施例的图。
图5是关于不同于图2的实施例的图。
图6是图5的实施例的聚焦环的立体图及剖视图。
图7是关于不同于图5的实施例的图。
图8是关于不同于图5的实施例的图。
图9是关于不同于图5的实施例的图。
图10是关于不同于图5的实施例的图。
附图标记
100：基板，200：腔室，300：卡盘，310：第一部分，311：电介质部，311A：第一电介质部区域，311B：第二电介质部区域，312：电极线，320：第二部分，400：聚焦环，410：第一主体部，420：第二主体部，421：金属层，430：第三主体部，500：遮蔽环，600：升降机构，700：偏置电源，800：DC电源。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所属技术领域中的一般的技术人员能够容易实施。
本发明可以被实现为多种不同的形态，并不限于此处说明的实施例。
如图1所图示，等离子体处理装置是利用等离子体处理基板100(例如，刻蚀、蒸镀等)的装置。
等离子体处理装置的构件中，聚焦环400是防止安放基板100的卡盘300被等离子体处理的等离子体处理装置的主要构件。
尤其，对于被施加向基板100诱导等离子体的偏置电源700的卡盘300而言，聚焦环400是必备构件。
此时，构成聚焦环400的物质可以是电介质(例如，SiO2，Al2O3等)或半导体(例如，Si等)。
用于安放这样的聚焦环400的卡盘300将具备包括以安放基板100的方式形成于卡盘300的内侧的第一部分310及以低于第一部分310的高度形成于卡盘300的外侧的第二部分320的形状。
此时，在利用等离子体处理基板100的过程中，基板100与聚焦环400之间会受卡盘300的形状的影响，致使等离子体入射角(plasma incident angle)向基板100侧倾斜。
如此，当等离子体入射角倾斜时，基板100的外侧被入射角倾斜的等离子体处理，而被入射角倾斜的等离子体处理后的基板100的外侧存在等离子体处理垂直度(plasmatreatment vertical angle)倾斜的问题(例如，以垂直的0度为基准向+侧或-侧倾斜而进行刻蚀的问题；参考垂直指标(vertical indicators))。
这样的问题会导致基板100的可利用面积减少，基板100的面积变得越大，可利用面积变得越小。
为了解决这样的问题，如图2所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括腔室200、卡盘300、第一部分310、第二部分320以及聚焦环400。
腔室200是利用等离子体处理基板100的区域。
卡盘300以在上部安放基板100的方式位于腔室200，且被施加向基板100诱导等离子体的偏置电源700。
卡盘300包括第一部分310及第二部分320。
第一部分310以安放基板100的方式以大于基板100的直径向上部凸出而形成于卡盘300的内侧。
第二部分320以低于第一部分310的高度形成于卡盘300的外侧。
聚焦环400覆盖第二部分320，并以使第一部分310露出的方式包围第一部分310。
如图2所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的第一部分310包括电介质部311。
电介质部311形成为大于基板100的宽度的宽度，以使基板100与第二部分320隔开，且与基板100的下面相接。
为了将聚焦环400安放于卡盘300，需要以低于第一部分310的高度形成第二部分320，且需要以与第二部分320的上面相接的方式安放聚焦环400。
然而，由于第一部分310与第二部分320的高度差，存在等离子体入射角会在第一部分310与第二部分320倾斜的问题。
为了解决这样的问题，在本发明中，代替以往因电介质部311的宽度形成得小于基板100的宽度(即，第一部分310的宽度形成得小于基板100的宽度)而使基板100跨于第一部分310与第二部分320之间的方式地，将电介质部311的宽度形成得大于基板100的宽度(即，第一部分310的宽度形成得大于基板100的宽度)，以使基板100与第二部分320隔开相当于电介质部311比基板100的宽度延伸的宽度的距离。
由此，使基板100的外侧与等离子体入射角倾斜的位置隔开，从而防止倾斜的等离子体入射角导致基板100的外侧的等离子体处理垂直度倾斜。
如此，具有防止基板100的外侧的等离子体处理垂直度倾斜的效果。
如图2所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的电介质部311包括第一电介质部区域311A及第二电介质部区域311B。
第一电介质部区域311A是构成比电介质部311的外侧(即，第二电介质部区域311B)凹陷而安放基板100的电介质部311的内侧区域。
第二电介质部区域311B是构成形成得高于第一电介质部区域311A的高度而包围基板100的区域。
在本发明中，使第二电介质部区域311B的高度形成得高于第一电介质部区域311A的高度，以使第二电介质部区域311B代替执行聚焦环400的作用的一部分。
即，在基板100与聚焦环400之间配置第二电介质部区域311B，以使第二电介质部区域311B代替执行聚焦环400的作用的一部分。
构成这样的电介质部311的物质例如可以由Al2O3、AlN、陶瓷(Ceramics)中的一个构成。
第二电介质部区域311B包围聚焦环400。
如图2所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括电极线312。
电极线312包含于电介质部311，且以向基板100施加静电力(electrostaticforce)来使基板100贴紧于电介质部311的方式被施加DC电源800。
电极线312以与基板100的宽度相对应的方式位于第一电介质部区域311A内。
接着前述内容，后文中将对用于防止第二电介质部区域311B被等离子体处理的具体实施例进行说明。
首先，如图3所图示，包括如下特征。
聚焦环400向内侧延伸而覆盖第二电介质部区域311B的上部。
当聚焦环400覆盖第二电介质部区域311B的上部时，可以防止等离子体被第二电介质部区域311B处理而受损伤。
此时，由于聚焦环400防止第二电介质部区域311B受损伤，因此，就构成电介质部311的物质而言，除了前面提及的Al2O3，AlN，陶瓷(Ceramics)外，还可以由耐久性比其他物质相对低的聚酰亚胺(Polyimide)构成。
接着，如图4所图示，包括如下特征。
第二电介质部区域311B的上部被通过升降机构600升降的遮蔽环500覆盖。
此时，除了第二电介质部区域311B的上部外，遮蔽环500还可以进一步覆盖聚焦环400的上部。
遮蔽环500形成为在内侧形成有与基板100的形状对应的形状的孔的圆环形状。
当遮蔽环500覆盖第二电介质部区域311B的上部时，可以防止第二电介质部区域311B被等离子体处理而受损伤。
此时，由于遮蔽环500防止第二电介质部区域311B受损伤，因此，就构成电介质部311的物质而言，除了前面提及的Al2O3，AlN，陶瓷(Ceramics)外，还可以由耐久性比其他物质相对低的聚酰亚胺(Polyimide)构成。
作为不同于如前述图2至图4所示通过使第二电介质部区域311B的高度形成得高于第一电介质部区域311A的高度来代替执行聚焦环400的作用的一部分的实施例，如图5至图10所示，可以将第二电介质部区域311B的高度维持为与第一电介质部区域311A的高度相同，并由聚焦环400覆盖第二电介质部区域311B的上部。
作为这样的聚焦环400覆盖第二电介质部区域311B的上部的实施例，如图5所图示，包括如下特征。
第一电介质部区域311A是安放基板100的区域。
第二电介质部区域311B是由第一电介质部区域311A延伸而配置于基板100的周围的被扩展的区域。
聚焦环400向内侧延伸而覆盖第二电介质部区域311B的上部。
关于聚焦环400覆盖第二电介质部区域311B的上部的实施例，将在后面下进行详细说明。
如图5所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括腔室200、卡盘300、第一部分310、第二部分320以及聚焦环400。
腔室200是利用等离子体处理基板100的区域。
卡盘300以在上部安放基板100的方式位于腔室200，且被施加向基板100诱导等离子体的偏置电源700。
卡盘300包括第一部分310及第二部分320。
第一部分310以安放基板100的方式以大于基板100的直径向上部凸出而形成于卡盘300的内侧。
第二部分320以低于第一部分310的高度形成于卡盘300的外侧。
聚焦环400覆盖第二部分320，并以使包括安放基板100的部分的第一部分310的内侧露出的方式覆盖第一部分310的外侧。
如图5所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的聚焦环400包括第一主体部410及第二主体部420。
第一主体部410与第二部分320的上面相接。
第二主体部420构成台阶地朝第一主体部410的内侧形成而与第一部分310的上面相接。
在利用等离子体处理基板100的过程中，等离子体会使聚焦环400的温度上升。
此时，向基板100传递卡盘300的温度的媒介气体也被供应至第二主体部420的下部，从而会调节聚焦环400的上升的温度。
此外，第二主体部420与第一部分310相接，从而防止第一部分310被等离子体处理。
如此，由于向第二主体部420的下部供应传递卡盘300的温度的媒介气体，因而具有能够调节聚焦环400的温度的效果。
此外，第二主体部420与第一部分310相接，从而具有防止第一部分310被等离子体处理的效果。
如图5所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置的第一部分310包括电介质部311及电极线312。
电介质部311与基板100的下面相接。
构成这样的电介质311的物质例如可以由聚酰亚胺(Polyimide)、Al2O3、AlN、陶瓷(Ceramics)中的一个构成。
电极线312包含于电介质部311，且以向基板100施加静电力(electrostaticforce)来使基板100贴紧于电介质部311的方式被施加DC电源800。
电极线312以位于第二主体部420的下部的方式延伸。
此时，电极线312的宽度可以形成得比基板100的宽度宽。
如图6所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括金属层421。
金属层421位于第二主体部420的下部，且被施加电极线312的静电力(electrostatic force)，以使第二主体部420与电介质部311贴紧。
金属层421采用蒸镀(Deposition)、镀金(Plating)及溅射(Sputtering)中的一个方法形成。
如此，金属层421被施加静电力(electrostatic force)，从而具有防止聚焦环400翘起的效果。
如图7所图示，本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置包括第三主体部430。
第三主体部430构成台阶地向第二主体部420的内侧延伸而覆盖基板100的外侧。
第三主体部430的高度形成得小于第二主体部420的高度。
第三主体部430的内侧上部棱边倾斜地形成，从而能够减少基板100被第三主体部430遮挡而未被处理的遮蔽区域。
作为参考，虽然图5、图6、图8、图9及图10未示出包括第三主体部430，但是，根据需要，可以包括第三主体部430。
在本发明的实施例的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置中，如图5所图示，第二主体部420可以由第一主体部410延伸而形成，或者，如图8所图示，第二主体部420可以与第一主体部410分开形成。
对第二主体部420与第一主体部410分开形成的情况的具体实施例，将在后面进行描述。
第一、构成第二主体部420的物质的相对介电常数(Relative Permittivity)可以高于构成第一主体部410的物质的相对介电常数。
第二、如图9所图示，第二主体部420可以形成为覆盖第一主体部410的上部。
第三、如图10所图示，第二主体部420可以形成为包围第一主体部410。
前述第一、第二及第三实施例可以分别实施或组合其中两者以上来实施。
尽管通过优选实施例对本发明进行了详细说明，但本发明不限于此，而是可以在权利要求书的范围内被多样地实施。

Claims (3)

1.一种改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置，其特征在于，包括：
腔室，其构成利用等离子体处理基板的区域；
卡盘，其以在上部安放所述基板的方式位于所述腔室，且包括以安放基板的方式形成于所述卡盘的内侧、且宽度大于所述基板的宽度的第一部分和以低于所述第一部分的高度形成于所述卡盘的外侧的第二部分；以及
聚焦环，其覆盖所述第二部分，并以使所述第一部分露出的方式包围所述第一部分，
所述第一部分包括：
电介质部，其形成为宽度大于所述基板的宽度，以使所述基板与所述第二部分隔开，且与所述基板的下面相接；以及
电极线，其包含于所述电介质部，且以向所述基板施加静电力的方式被施加DC电源，
所述电介质部包括：
第一电介质部区域，其构成比所述电介质部的外侧凹陷而安放所述基板的区域；以及
第二电介质部区域，其构成形成得高于所述第一电介质部区域的高度而包围所述基板的区域，
所述卡盘被施加向所述基板诱导所述等离子体的偏置电源，
所述聚焦环包围所述第二电介质部区域，
所述电极线位于所述第一电介质部区域内。
2.根据权利要求1所述的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置，其特征在于，
所述聚焦环向内侧延伸而覆盖所述第二电介质部区域的上部。
3.根据权利要求1所述的改善了等离子体处理垂直度的等离子体处理装置，其特征在于，
所述第二电介质部区域的上部被通过升降机构升降的遮蔽环覆盖。
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