[发明专利]衬底处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种衬底处理设备，且更具体来说涉及一种能够提高等离子体均匀度的衬底处理设备。

背景技术

使用等离子体的衬底处理设备是在真空状态下利用物理反应或化学反应(如等离子体现象)对衬底执行衬底处理(例如衬底清洗、蚀刻、或沉积)的设备。一般来说，在衬底处理设备进行的衬底处理过程中，将反应气体注入至腔室中以执行衬底处理，通过施加电源，所注入反应气体在腔室中形成等离子体，且利用在腔室中形成的等离子体状态的材料(例如自由基)根据衬底处理的目的在衬底的表面上执行衬底处理(例如蚀刻或沉积)。

在使用等离子体的衬底处理设备中，感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)处理设备是一种产生圆形(涡旋)电场来使电子加速以对工艺气体进行电离并通过用于维持等离子体放电的感应磁场来产生感应耦合等离子体的设备。

更具体来说，感应耦合等离子体处理设备包括：柱体型的壳体，具有内部空间；安装在所述壳体中的腔室，所述腔室中具有衬底支撑件且将工艺气体喷射在所述腔室中，在所述衬底支撑件上置放有作为处理对象的衬底；以及电感线圈，放置在所述壳体与所述腔室之间并沿所述腔室的外圆周进行安装。通过这种衬底处理设备，当对电感线圈及衬底支撑部分施加射频(radio frequency，RF)电源时，所供应的工艺气体因所施加的电源而变成等离子体。且利用在腔室中形成的等离子体状态的材料(例如自由基)，根据衬底处理的目的在衬底的表面上执行衬底处理，例如清洗、蚀刻或沉积。

另一方面，由电感线圈产生的等离子体存在在衬底处理面的延伸方向上的均匀度不好的问题。即，由电感线圈产生的等离子体因电源施加的位置及接地的位置，而在与腔室中的衬底的中心区域对应的区域处和在与腔室中的衬底的边缘区域对应的区域处具有大的等离子体密度差异。换句话说，当在与衬底的宽度方向对应的方向上示出等离子体密度的空间分布时，等离子体被形成为在衬底的中心区域处与在衬底的边缘区域处具有大的等离子体密度差异。这会导致在衬底处理面的清洗、蚀刻、或沉积过程中处理均匀度下降。

此外，为了提高等离子体容量，在现有技术中会增大施加到电感线圈的电源电力。然而，这种方法会过度加热电感线圈从而造成因损耗而引起的损坏，由此会造成电感线圈的性能降低或等离子体的产生效率降低的问题。

＜现有技术文献＞

(专利文献0001)KR 10-0550931 B1

发明内容

[发明欲解决的课题]

本发明提供一种具有提高的等离子体均匀度的衬底处理设备。

本发明提供一种容易增大衬底区域处的等离子体密度的衬底处理设备。

[解决课题的手段]

根据本发明的衬底处理设备包括：腔室，具有衬底处理空间；以及线圈部分，具有多个电感线圈，所述多个电感线圈中的每一者具有被缠绕成包围所述腔室的外圆周的形状且排列在所述腔室的延伸方向上，其中所述多个电感线圈包括：边缘型电感线圈，在所述腔室中形成等离子体，所述等离子体在与所述衬底的边缘区域对应的区域处的密度相对高于在与所述衬底的中心区域对应的区域处的密度；以及中心型电感线圈，在所述腔室中形成等离子体，所述等离子体在与所述衬底的所述中心区域对应的所述区域处的密度相对高于在与所述衬底的所述边缘区域对应的所述区域处的密度。

所述衬底处理设备进一步包括：第一电源供应端子，连接到所述边缘型电感线圈的长度的中心；以及第二电源供应端子，连接到所述中心型电感线圈的两端中的一端，其中所述边缘型电感线圈的两端中的一端与另一端中的每一者均接地，且所述中心型电感线圈的长度的中心接地。

所述边缘型电感线圈及所述中心型电感线圈中的每一者是交流电源的波长的(1/4)λ倍，且所述边缘型电感线圈的所述长度比所述中心型电感线圈的所述长度长。

所述线圈部分是中心加强型，其中所述中心型电感线圈被配置成比所述边缘型电感线圈相对更靠近所述衬底；或者所述线圈部分是边缘加强型，其中所述边缘型电感线圈被配置成比所述中心型电感线圈相对更靠近所述衬底。

所述线圈部分是中心强化型，其中所述中心型电感线圈设置有多个，且所述多个中心型电感线圈被连续排列成比所述边缘型电感线圈更靠近所述衬底；或者所述线圈部分是边缘强化型，其中所述边缘型电感线圈设置有多个，且所述多个边缘型电感线圈被连续排列成比所述中心型电感线圈更靠近所述衬底。