襯底處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種襯底處理裝置和方法，尤其涉及一種使用等離子體的襯底處理裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]襯底襯底制造半導(dǎo)體元件需要諸如淀積、光刻、蝕刻、灰化、清洗和拋光等的多個(gè)處理工序。諸如沉積、蝕刻和灰化等的許多工藝均利用等離子體來處理諸如晶片等的半導(dǎo)體襯底。
[0003]一般地，使用等離子體的襯底處理裝置允許通過氣體供給構(gòu)件注入到等離子體發(fā)生器中的氣體在整個(gè)發(fā)生器中散開以產(chǎn)生等離子體。從等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的等離子體被提供給在其中執(zhí)行襯底處理工藝的處理腔室。提供給處理腔室的等離子體穿過處理腔室中的擋板(baffle)被提供到襯底表面。這導(dǎo)致在襯底的中央和邊緣區(qū)域之間等離子體被不均勻地提供。因此，這導(dǎo)致諸如灰化和蝕刻等的襯底處理工藝的不均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種襯底處理裝置和襯底處理方法，其能夠在使用等離子體的襯底處理工藝過程中調(diào)整等離子體的密度。
[0005]本發(fā)明的目標(biāo)并不限于如上所述，通過以下描述本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地理解在此沒有描述的其他目標(biāo)。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供的襯底處理裝置包括:腔室，包括一個(gè)下殼體和設(shè)置在下殼體上的上殼體；氣體供給單元，其向腔室供應(yīng)氣體；等離子體源，其從氣體產(chǎn)生等離子體；以及襯底支撐部，設(shè)置在下殼體中以支撐襯底，其中開口形成在上殼體和下殼體之間，使得下殼體的內(nèi)部空間和上殼體的內(nèi)部空間相互連通，其中所述氣體供給單元包括將氣體提供到上殼體的第一供給單元，以及直接將氣體提供到下殼體的第二供給單元，且其中所述等離子體源包括從提供到上殼體的氣體生成等離子體的第一源，以及從提供到下殼體中的氣體生成等離子體的第二源。
[0007]在一些實(shí)施例中，所述開口被設(shè)置為面對(duì)位于襯底支撐單元上的襯底的中心區(qū)域。
[0008]在其它實(shí)施例中，第二供給單元可以設(shè)置在開口周圍，并設(shè)置為向面對(duì)下殼體內(nèi)部空間中襯底的邊緣區(qū)域的區(qū)域提供氣體。
[0009]在其它實(shí)施例中，該第一源可以纏繞上殼體的側(cè)表面。
[0010]在另外的實(shí)施例中，該第二源可以纏繞下殼體的側(cè)表面。
[0011]在其它的實(shí)施例中，該第二源可以被布置在下殼體上方。
[0012]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述下殼體可以具有在其內(nèi)側(cè)上的渦流形成表面。
[0013]在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，襯底處理裝置還可以包括將第一空間和第二空間分離的氣體分離構(gòu)件，該第一空間面對(duì)位于下殼體內(nèi)部空間中襯底的中心區(qū)域，該第二空間面對(duì)襯底的邊緣區(qū)域，其中該氣體分離構(gòu)件可以設(shè)置在第一和第二空間之間，并具有內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間具備開放的上部端和下部端。
[0014]在另外的實(shí)施例中，該氣體分離構(gòu)件可以具有渦流形成面。
[0015]在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，所述襯底處理方法包括:利用由第一源從第一氣體產(chǎn)生的等離子體處理襯底的中心區(qū)域，該第一氣體由第一供給單元提供；以及利用由第二源從第二氣體產(chǎn)生的等離子體處理襯底的邊緣區(qū)域，該第二氣體由第二供給單元提供。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置可以在大尺寸區(qū)域處理中對(duì)襯底的整個(gè)表面提供均勻的等離子體密度。
【附圖說明】
[0017]包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖并入說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明示例性的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置的剖視圖；
[0019]圖2是示出圖1中第二氣體分配(distribut1n)板的一部分的剖切透視圖；
[0020]圖3是包括擋板的圖1中的襯底處理裝置的剖視圖；
[0021]圖4是示出襯底處理裝置的剖視圖，其中圖1中的第二源設(shè)置于下殼體的上方襯底；
[0022]圖5是示出渦流形成面的剖面圖，該渦流形成面設(shè)置在圖1中氣體分離構(gòu)件的內(nèi)表面和外表面上；
[0023]圖6是示出渦流形成面的剖面圖，該渦流形成面設(shè)置在圖1中氣體分離構(gòu)件的外表面上；
[0024]圖7是示出渦流形成面的剖面圖，該渦流形成面設(shè)置在圖1中氣體分離構(gòu)件的內(nèi)表面上；
[0025]圖8是示出渦流形成面的剖面圖，該渦流形成面設(shè)置在圖1中下殼體的內(nèi)表面上;
[0026]圖9是示出襯底處理裝置的截面圖，其中圖1中的氣體分離構(gòu)件設(shè)置為具有直徑從頂部到底部逐漸增加的截頭圓錐體(truncated cone)形狀襯底；以及
[0027]圖10是示出襯底處理裝置的截面圖，其中圖1中的氣體分離構(gòu)件設(shè)置為具有直徑從頂部到底部逐漸減小的截頭圓錐體形狀襯底。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖在下文中更詳細(xì)地描述。本發(fā)明的實(shí)施例可以體現(xiàn)為不同的形式，但不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于本文所闡述的實(shí)施例。提供這些實(shí)施例的目的是使本公開徹底和完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的構(gòu)思。因此，為了清楚起見夸大了圖中所示的元件的形狀。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例的襯底10可以是半導(dǎo)體晶片，但不限于此。因此，襯底10可以是諸如玻璃襯底等的不同種類的襯底。
[0030]而且，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，襯底處理裝置可以是使用等離子體執(zhí)行諸如灰化、沉積或蝕刻等工藝的裝置。
[0031]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置可以在襯底處理工藝過程中調(diào)節(jié)用于處理襯底的中心和邊緣區(qū)域中的每個(gè)的等離子體生成率。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底處理裝置襯底可以在大尺寸區(qū)域處理中在襯底10的整個(gè)區(qū)域的上方提供均勻的等離子體密度。
[0032]在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的襯底處理裝置I。
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的襯底處理裝置I的剖視圖。參考圖1，該襯底處理裝置I包括腔室100、氣體供給單元200、等離子體源300、襯底支撐單元400以及氣體分離構(gòu)件 500。
[0034]該腔室100包括上殼體120和下殼體140。氣體供給單元200包括第一供給單元220和第二供給單元240。等離子體源300包括第一源320和第二源340。
[0035]在下文中，從第一供給單元220提供的氣體被稱為第一氣體，從第二供給單元240供給的氣體被稱為第二氣體。
[0036]由第一氣體產(chǎn)生的等離子體用于處理襯底10的中心區(qū)域。由第二氣體產(chǎn)生的等離子體用于處理襯底10的邊緣區(qū)域。該第一和第二氣體可以是單一氣體。在這種情況下，該第一和第二氣體可為相同種類或不同種類。該第一和第二氣體可以是氣體混合物。在這種情況下，該第一和第二氣體可具有相同種類的氣體，但可以具有不同的組成比例。所述第一和第二氣體可具有不同的供給量。該第一和第二氣體可以包括氮?dú)?N2)和氧氣(O2)?？蛇x地，所述第一和第二氣體還可以進(jìn)一步包括其他種類的氣體。
[0037]該腔室100提供了空間，用于從由氣體供給單元200提供的氣體產(chǎn)生等離子體。此夕卜，腔室100還提供了用于采用等離子體處理襯底10的空間。
[0038]上殼體120具有空間，在該空間中具備開放的上部和下部。上殼體120可具有大致圓柱形的形狀。上殼體120設(shè)置在下殼體140上并且耦接到下殼體140。上殼體120提供了空間用于從第一氣體產(chǎn)生等離子體。第一供給部220與上殼體120的上部連接。
[0039]下殼體140具有面向襯底10的中心區(qū)域的第一空間141和面向襯底10的邊緣區(qū)域的第二空間142。下殼體140可具有大致圓柱形的形狀。在上殼體120和下殼體140之間限定開口 160以在上殼體120的內(nèi)部空間和下部殼體140的內(nèi)部空間之間連通。在上殼體120和下殼體140之間提供密封構(gòu)件(未示出)，用于從外部密封。襯底裝載孔(未示出)限定于下殼體140的側(cè)壁中。襯底通過該襯底裝載孔(未示出)裝入腔室100或從腔室100卸載。該襯底裝載孔(未示出)可由開啟/關(guān)閉諸如門(未示出)等的構(gòu)件來開啟和關(guān)閉。排出孔143限定在下殼體140的底表面中。排出線路144與排出孔143連接。泵145安裝在排出線路144上。泵145將腔室100的內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)到處理壓力。腔室100中的殘留氣體和副產(chǎn)物通過排出線路144排出到腔室100的外部。下殼體140提供空間用以從第二氣體產(chǎn)生等離子體。下殼體140提供空間用以采用等離子體處理襯底10。第二供給單元240與下殼體140的上部親接。
[0040]上殼體120中的第一氣體產(chǎn)生的等離子體通過第一空間141供給到襯底10的中心區(qū)域。
[0041]在第二空間142中第二氣體被激發(fā)成等離子體。從第二氣體產(chǎn)生的等離子體通過第二空間142供給到襯底10的邊緣區(qū)域。
[0042]第一供給單元220設(shè)置在上殼體120上方。該第一供給單元220包括:第一氣體供給線路222、第一氣體儲(chǔ)存器224、第一氣體分配板226和第一氣體端口 228。該第一供給單元220可以單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置為多個(gè)。
[0043]第一氣體供給線路222連接到第一氣體端口 228。通過第一氣體端口 228提供的第一氣體流入到上殼體120中，并在該上殼體120中被激發(fā)成等離子體。
[0044]第一氣體分配板226設(shè)置于第一氣體端口 228的下方。當(dāng)?shù)谝粴怏w提供到上殼體120時(shí)，該第一氣體分配板226在上殼體120的全部區(qū)域上方保持該第一氣體的密度和流量均勻。第一氣體分配板226為板形。該第一氣體分配板226具有從上端延伸到下端的注射孔226a。在該第一氣體分配板226的每個(gè)區(qū)域中，該噴射孔226a以接近相同的密度和直徑形成。
[0045]第二供給單元240設(shè)置在開口 160周圍。該第二供給單元240包括第二氣體供給線路242、第二氣體儲(chǔ)存器244、第二氣體分配板246以及第二氣體端口 248。該第二供給單元240可以單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置為多個(gè)。
[0046]第二氣體供給線路242連接到第二氣體端口 248。通過第二氣體端口 228提供的第二氣體流入到第二空間142中，并在該第二空間142中被激發(fā)成等離子體。
[0047]第二氣體分配板246設(shè)置在第二空間142的第二氣體端口 248的下方。在第二氣體提供到第二空間142時(shí)，該第二氣體分配板246在第二空間142的整個(gè)區(qū)域上方保持該第二氣體的密度和流量均勻。設(shè)置第二氣體分配板246以圍繞開口 160。參考圖2，從頂部看時(shí)，該第二氣體分配板246具有環(huán)形形狀。第二氣體分配板246具有縱向部分，該縱向部分為具有平坦底部的U形。該第二氣體分配板246具有設(shè)置在其上部上且突出于側(cè)表面外部的部分，因而可以容易地與該第二氣體端口 248的下端耦接。第二氣體分配板246具有從其上端延伸到下端的注射孔246a。該噴射孔246a在整個(gè)底表面以接近相同的密度和直徑形成。
[0048]再次參見圖1，第一源320在上殼體120中從第一氣體產(chǎn)生等離子體。該第一源320可以是電感耦合等離子源。第一源32