專利名稱：等離子蝕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能處理大尺寸晶體的等離子體蝕刻裝置。本發(fā)明尤其涉及一種能 提高等離子體均勻性的等離子體蝕刻裝置，它將一個完整的陰極內(nèi)襯從外部插入到陰極裝 置中，其中所述的陰極內(nèi)襯在兩層上設(shè)有多個第一氣孔和第二氣孔，它們彼此相互間隔，使 反應(yīng)室中的反應(yīng)氣體能同時保持氣體流動和廢氣流動的均勻性，防止接地的完整陰極內(nèi)襯 的下部使反應(yīng)室發(fā)生閃光現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
用于半導(dǎo)體集成電路器件的大尺寸晶片和作為液晶顯示器(LCD)等關(guān)鍵部分使 用的玻璃基板通常會通過在一個表面上形成若干個薄膜層，并選擇性地僅將部分薄膜層移 除，形成某個預(yù)定形狀的超細(xì)微結(jié)構(gòu)，并形成一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)的環(huán)形或薄的薄膜層。上述的各種處理方法主要是用在那些能夠從外面分離晶片或基板的內(nèi)室或反應(yīng)室中。在上述方法中較優(yōu)選的是蝕刻方法，向內(nèi)室或反應(yīng)爐中通入一種反應(yīng)氣體(如四 氟化碳(CF4)，氯氣(Cl2),溴化氫(HBr)等)，在一個晶片表面產(chǎn)生等離子體反應(yīng)，從而去除 預(yù)定的材料。該蝕刻方法是一個使用一種光刻膠作為一種掩蓋劑以光刻膠模式，在基板上 形成瞬間電路來選擇性地去除部分，而不是完全覆蓋。由于在蝕刻方法中最重要的是維持整個底板表面上的蝕刻均勻性，因此內(nèi)室中需 要形成均勻的等離子體，這些等離子體與整個底板表面接觸，從而改進(jìn)蝕刻底板的均勻性， 防止過程中產(chǎn)生錯誤。在一個傳統(tǒng)的等離子體蝕刻裝置中，為了使內(nèi)室中的等離子體是均勻的，需要在 陰極裝置的外圓周上安裝一塊設(shè)有多個氣孔的擋板，在內(nèi)室的下面安裝一個泵排出部分， 這樣就可以操作該泵排出部分來泵排出副產(chǎn)物，如內(nèi)室中的一種反應(yīng)氣體，一種聚合物，一 種顆粒物等。于是傳統(tǒng)的等離子體蝕刻裝置就能通過均勻地排出內(nèi)室中的反應(yīng)氣體來確保 等離子體的均勻性。即如反應(yīng)氣體等副產(chǎn)物能不斷地從內(nèi)室均勻地流出，于是內(nèi)室中的等離子體就在 底板上均勻地散開，而不會受到反應(yīng)氣體、副產(chǎn)物等產(chǎn)生的阻力影響。但是，上述傳統(tǒng)的蝕刻裝置具有下述問題。首先，由于等離子體反應(yīng)中產(chǎn)生的反應(yīng)氣體、聚合物或顆粒物是泵排過一塊擋板 的，這就對排出的反應(yīng)氣體、副產(chǎn)物等有一個均勻性的限制。因此就產(chǎn)生了無法保證內(nèi)室中 等離子體均勻性的問題。其次，由于擋板不能有效地與內(nèi)室進(jìn)行接地，因此就產(chǎn)生了這樣一個問題，即會發(fā) 生等離子體閃光現(xiàn)象，其中氣孔間的等離子體是非均勻地閃光的。再次，由于沒有設(shè)置控制氣孔孔徑比率的控制構(gòu)件，因此就產(chǎn)生了這樣一個問題，即不能通過控制內(nèi)室中的氣體流動或流出來瞬時地控制底板的蝕刻率。 發(fā)明概述本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方面是解決至少一個上述問題和/或缺點，提供至少一種 下述優(yōu)點。因此，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方面是保持內(nèi)室中氣體流動和流出的均勻性，通過 泵排出等離子反應(yīng)中產(chǎn)生的一種反應(yīng)氣體、一種聚合物或一種顆粒物，它們穿過完整的陰 極內(nèi)襯，該內(nèi)襯在兩層上設(shè)有多個第一氣孔和第二氣孔。本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方面是改進(jìn)陰極內(nèi)襯的地面反作用力，從而防止氣孔間 產(chǎn)生等離子體閃光現(xiàn)象。本發(fā)明還有一個優(yōu)選實施方面是通過實現(xiàn)對第二氣孔的孔徑比例進(jìn)行控制來保 證整個底板表面的蝕刻均勻性，并通過內(nèi)室中的氣體流動和流出實現(xiàn)瞬時控制來控制等離 子體的均勻性。如本發(fā)明一方面所述地公開了一種等離子體蝕刻裝置。裝置包括一個內(nèi)室，一個 陰極裝置和一個完整的陰極內(nèi)襯。所述的內(nèi)腔形成了一個等離子體反應(yīng)間隔。設(shè)置在內(nèi)室 的內(nèi)中間部分的陰極裝置可以支撐一塊底板。所述的完整的陰極內(nèi)襯在兩層上設(shè)有多個第 一氣孔和第二氣孔，，它們彼此相互間隔，從而使內(nèi)室中的氣體流動和流出保持均勻性，并 且該陰極內(nèi)襯從外部插入到陰極裝置中，并且其底部與內(nèi)室的內(nèi)表面相連。所述的陰極內(nèi)襯包括一塊放射狀地設(shè)有多個第一氣孔的擋板，一個上端與擋板內(nèi) 圓周相連的固定長度的襯墊部分，一個設(shè)置在襯墊部分下端、與內(nèi)室連接且放射狀地設(shè)有 多個第二氣孔的排氣部分。擋板的多個第一氣孔由多個相互間隔且每個間距均相等的槽組成。擋板內(nèi)圓周上有若干處與襯墊部分的下表面螺接。所述的排氣部分包括一塊排氣板，該排氣板上以固定間隔地設(shè)有多個第二氣孔， 這些第二氣孔與外方向之間的斜度都是相同的，此外所述的排氣部分還包括一塊沿排氣板 底部的外圓周延伸到外面的連接板，該板與內(nèi)室螺接。設(shè)置在排氣板上表面的一塊控制板可以進(jìn)行滑行旋轉(zhuǎn)，該控制板上設(shè)有多個與多 個第二氣孔對應(yīng)的控制部分，它們也能同時控制第二氣孔的孔徑比例。排氣板的上表面上設(shè)有多塊間隔控制板，它們可以在排氣板的上部滑行，從而控 制那些第二氣孔中每個氣孔的孔徑比例。所述的裝置還包括一個墊圈，它可以防止反應(yīng)氣體在連接板的底側(cè)表面上發(fā)生泄漏。所述的陰極內(nèi)襯上涂有氧化鋁(Al2O3)和氧化釔(Y2O3)。


下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點，其 中圖1是本發(fā)明所述的等離子體蝕刻裝置的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯的分解示意圖；圖3是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)示意4
圖4是本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯的部分分解示意圖在這些附圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的元素、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。為了使下述說明更簡潔，將會在 說明中省略其中公知的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。對本發(fā)明的具體描述將結(jié)合附圖完成。圖1是本發(fā)明所述的等離子體蝕刻裝置的側(cè)視圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的等離子體蝕刻包括一個內(nèi)室1、一個陰極裝置10和一個 陰極內(nèi)襯50。所述的內(nèi)室1從內(nèi)部分隔出一個等離子體反應(yīng)的空間。在內(nèi)室1的頂部中間安裝 了一個通往反應(yīng)氣體的氣體注射器5。內(nèi)室1的底部中間設(shè)有一個排氣部分8，用于排出某 種反應(yīng)副產(chǎn)物，如反應(yīng)氣體、聚合物、顆粒物等。此外，內(nèi)室1的一側(cè)還與外部接地，通過一種無線電頻率(RF)電源7將內(nèi)室1中 的反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化為一種等離子體狀態(tài)。所述的陰極裝置10為RF電源7形成一個電極，同時支撐一塊晶片或底板(圖中 未顯示)，因此它是垂直地設(shè)置于內(nèi)室1的中部。所述的陰極裝置10與RF電源7相連，并穩(wěn)固地安裝在底板的上表面。因此，RF電源7通過電流去除通入內(nèi)室1的反應(yīng)氣體，并將反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化為一種 等離子態(tài)，再通過等離子體來蝕刻處理底板表面。所述的陰極裝置10可以包括一個用于穩(wěn)定地固定底板的靜電吸盤(圖中未顯 示)，并且還可以安裝一根氣體管(圖中未顯示)，氦氣(He)等氣體在這根氣體管中循環(huán)， 冷卻底板。所述的靜電吸盤是一種通過在電極表面和目標(biāo)物之間形成電吸引力，吸住一目標(biāo) 物的裝置。反應(yīng)氣體穿過與陰極裝置10中心在同一條線上的氣體注射器5，進(jìn)入到內(nèi)室1的 內(nèi)部，使底板表面上可以均勻地形成等離子體。因此，RF電源7將內(nèi)室1中的反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化為一種等離子態(tài)，然后與底板表面發(fā) 生反應(yīng)，選擇性地蝕刻底板，最后穿過內(nèi)室1底部的排氣部分8流出到外面。所述的陰極內(nèi)襯50從外面插入并安裝到陰極裝置10中。在下面涉及圖2和圖3 的內(nèi)容中將會進(jìn)一步描述所述的陰極內(nèi)襯50。圖2是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯50的分解示意圖。圖3是本發(fā)明 一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯50的結(jié)構(gòu)示意圖。所述的陰極內(nèi)襯50在兩層上設(shè)有多個第一氣孔22和第二氣孔42，，它們彼此相互 間隔，使內(nèi)室中的氣體流動和流出能保持均勻性。所述的陰極內(nèi)襯50包括一塊擋板20、一 個襯墊部分30和一個排氣部分40。擋板20使等離子體反應(yīng)氣體能夠在內(nèi)室1中存留一個固定的時間，然后再排出這 些等離子體反應(yīng)氣體。如圖所示，所述的擋板20安裝后能夠與圓形襯墊部分30的上表面 相連，并位于陰極裝置10上端的外圓周表面上。
因此，擋板20的內(nèi)圓周表面與陰極裝置10的外圓周表面是對應(yīng)地設(shè)置的。擋板 20的外圓周表面與內(nèi)室1的內(nèi)圓周表面是對應(yīng)地設(shè)置的。因此，擋板20是垂直地安裝在陰 極裝置10的外圓周表面和內(nèi)室1的內(nèi)圓周表面之間的間隔部分處。擋板20的形狀為具有固定厚度的圓環(huán)。擋板20的中心上設(shè)有一個穿過擋板的插 孔25，陰極裝置10可以插入到這個插孔25中。擋板20的外圓周不僅限于圓形，它也可以是矩形等根據(jù)內(nèi)室1的內(nèi)圓周表面形狀 確定的形狀。因此，擋板20的外圓周表面與內(nèi)室1的內(nèi)圓周表面接觸連接，而插孔25的內(nèi)圓周 表面與陰極裝置10的外圓周表面接觸連接。因此，內(nèi)室1中的反應(yīng)空間被分隔成上部和下 部。擋板20上沿插孔25的圓周處間隔地設(shè)有多個組合孔20b，使用這些組合孔20b可 以將固定槽20a連接并固定到襯墊部分30的上表面。第一氣孔22是設(shè)置在擋板20中。反應(yīng)氣體會部分穿過的第一氣孔22是具有固定長度的槽，它們以固定的間隔設(shè) 置成放射狀。第一氣孔22不僅限于設(shè)置成槽形，也可以設(shè)置成其它適于等離子體環(huán)境條件的 形狀。所述的襯墊部分30從外面插入到陰極裝置10中，該部分為上下兩端均開口的圓形。所述的襯墊部分30設(shè)有一個與陰極裝置10的外圓周表面對應(yīng)地接觸的內(nèi)圓周表 面。此外，該襯墊部分30的上表面與擋板20的組合孔20b對應(yīng)地設(shè)有多個組合孔30b。所 以，襯墊部分30通過固定槽20a與擋板20上插孔25的下圓周表面接觸連接。所述的排氣部分40是設(shè)置在所述襯墊30的下面。所述的排氣部分40使反應(yīng)氣體、副產(chǎn)物等穿過擋板20，并最終排出到內(nèi)室1的排 氣部分8。所述的排氣部分40包括一個從襯墊部分30的底端伸出的排氣板41和一個從排 氣板41的底端上外圓周表面向外伸出的連接板45。所述的排氣板41是以固定的角度向外傾斜于襯墊部分30下端的外圓周。所述的 第二氣孔42均以固定的間隔設(shè)置。所述的第二氣孔42不限于具有如圖所示的形狀，它也可以被設(shè)置成各種形狀，如 圓形、長孔形等。所述的多個連接板45分別從排氣板41下端的外圓周上沿垂直方向延伸一個固定 的距離。這些連接板45設(shè)有多個組合孔40b，它們與固定槽40b組合設(shè)置用于固定內(nèi)室1。于是，由于固定槽40a將連接板45穩(wěn)定地組合到內(nèi)室1上，此外還增加了一個地 面反作用力，因此所述的陰極內(nèi)襯50能夠防止傳統(tǒng)的等離子體蝕刻裝置中，擋板未穩(wěn)定接 地使氣孔中出現(xiàn)的等離子體閃光現(xiàn)象。連接板45和內(nèi)室1之間安裝了一個墊圈70，來防止反應(yīng)氣體的非必要泄漏。所述的墊圈70可以是圓環(huán)形金屬環(huán)。此外還可以在排氣板41的外面，與排氣板41對應(yīng)地設(shè)置一塊控制板60，使之可以
滑動旋轉(zhuǎn)。
所述的控制板60是可旋轉(zhuǎn)滑動地沿排氣板41設(shè)置的，其中控制板60從外面插入 襯墊部分30上，并安裝在排氣板41的上表面。所述的控制板60被設(shè)置成與排氣板41相 對應(yīng)的環(huán)形。所述的控制板60上以一定的間隔，與排氣板41上的第二氣孔42對應(yīng)地設(shè)置了多 個控制部分62因此，如圖3所示，如果旋轉(zhuǎn)控制板60，即可以調(diào)節(jié)其與控制部分62的重疊面積， 于是可以同時控制排氣板41上每個第二氣孔42的孔徑比例均。S卩，一位操作者根據(jù)箭頭63的指示以合適的角度旋轉(zhuǎn)所述的控制板60，于是就可 以控制第二氣孔42的孔徑比例來選擇條件，同時泵排氣，瞬時地控制內(nèi)室1中的氣體流動 和流出。圖4所示的是本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例所述的陰極內(nèi)襯50。除了控制板結(jié)構(gòu)之 外，本實施例的結(jié)構(gòu)與上述實施例均相同，因此下面將僅說明一個改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。如圖所示，多個單獨的控制板80被安裝在排氣板41的上表面。所述的多個單獨控制板80是與排氣板41上第二氣孔42的數(shù)量相對應(yīng)的，它們可 以控制每個第二氣孔42的孔徑比例。具體來說，所述的單獨控制板80是沿排氣板41可滑動地安裝的，它們可以對應(yīng)地 打開或關(guān)閉第二氣孔42。通過控制每個單獨控制板80的位置，一位操作者可以有差異地控 制每個第二氣孔42的孔徑比例。指引構(gòu)件82和83可以分別安裝在排氣板41的上端和下端，來提供一個引導(dǎo)間隔 (如一個凹槽)，單獨控制板80的上端和下端可以分別插入到該引導(dǎo)間隔中并可以在其中 滑動，這樣單獨控制板80就可以自由地在排氣板41的上表面滑動。所述的指引構(gòu)件82和83可以以相互間隔的帶狀分別設(shè)置在排氣板41的上表面 和下表面，為了能夠插入到單獨控制板80的上端和下端，它們還設(shè)有一個凹槽，單獨控制 板80就是通過凹槽安裝到排氣板41的上表面。因此，通過移動單獨控制板80的位置，瞬時控制每個第二氣孔42的孔徑比例，一 位操作者可以能更好地瞬時控制氣體流動和流出時的均勻性，同時還能泵排出內(nèi)室1中的 反應(yīng)氣體和副產(chǎn)物等。所述的單獨控制板80不僅限于如圖4所示的形狀，它也可以設(shè)置成開口 /關(guān)閉的 門形被滑動地安裝在第二氣孔42中作為一個共同的開口 /關(guān)閉的門。所述的陰極裝置50可以被涂上氧化鋁(Al2O3)、氧化釔(Y2O3)等優(yōu)良的耐腐蝕和 耐磨損劑。下面將說明圖1所示結(jié)構(gòu)的操作方法。如果一種反應(yīng)氣體通過氣體注射器5被注入到內(nèi)室1中，RF電源7開始應(yīng)用于陰 極裝置10，那么反應(yīng)氣體將會誘導(dǎo)放電，并轉(zhuǎn)變成一種等離子狀態(tài)，從而蝕刻底板表面上的 特殊薄膜。同時，陰極內(nèi)襯50使所述的反應(yīng)氣體保持持續(xù)均勻的氣體流動，于是持續(xù)地和副 產(chǎn)物一起，如箭頭3所示地同時穿過第二氣孔22和第二氣孔42。然后反應(yīng)氣體從排氣部分 8中排出。在此，所述的反應(yīng)氣體穿過第一氣孔22，然后穿過第二氣孔42再次被排出。因此，擋板20和排氣部分40之間形成的一個間隔部分直到了一個緩沖作用，使內(nèi)室1中的氣體 流動和流出可以更均勻地排出。因此，通過使等離子體反應(yīng)之后產(chǎn)生反應(yīng)氣體、聚合物或顆粒物穿過完整且設(shè)有 第一氣孔22和第二氣孔42的陰極內(nèi)襯50被泵排出，本發(fā)明通過在擋板20和排氣部分40 之間設(shè)置間隔部分，產(chǎn)生緩沖作用，從而改進(jìn)非均勻地排氣。此外，本發(fā)明還可以增加地面 反作用力，防止陰極內(nèi)襯50伸出連接到內(nèi)室1上而產(chǎn)生的等離子閃光現(xiàn)象。并且本發(fā)明還 能控制第二氣孔42的孔徑比例，從而瞬時地控制內(nèi)室1中等離子體的均勻性。為了便于說明，上述優(yōu)選的實施例僅作為一個實施來進(jìn)行說明，因此它們不能限 制權(quán)利要求保護(hù)的范圍，并且它們均可以應(yīng)用于某種等離子體真空處理的設(shè)置，如濺射或 化學(xué)氣相沉淀(CVD)。如上文所述，本發(fā)明的效果是可以使底板上的等離子保持均勻性，確保底板的蝕 刻均勻性，通過將反應(yīng)氣體穿過兩層結(jié)構(gòu)的完整陰極內(nèi)襯被泵排出，減少過程錯誤，并通過 防止氣孔間產(chǎn)生等離子體閃光現(xiàn)象來改進(jìn)處理效率。本發(fā)明還有一個效果是可以通過使整 塊底板表面上的蝕刻率保持均勻性，使之可以通過控制第二氣孔的孔徑比例來瞬時地控制 等離子體的均勻性，從而制造出高質(zhì)量的底板。雖然本發(fā)明已經(jīng)公開描述了某些優(yōu)選的實施例，但應(yīng)理解為只要不違背和超出權(quán) 利要求所規(guī)定的本發(fā)明的原理和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員就可以對其進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種等離子體蝕刻裝置，其特征在于包括 一個為等離子反應(yīng)提供空間的內(nèi)室；一個設(shè)置于內(nèi)室內(nèi)部中間部分并支撐底板的陰極裝置；和一個完整的陰極內(nèi)襯，該陰極內(nèi)襯在兩層上設(shè)置了多個第一氣孔和第二氣孔，這些氣 孔均相互間隔地設(shè)置，使內(nèi)室中的氣體流動和流出保持均勻性，并且陰極內(nèi)襯從外面插入 到陰極裝置上，與內(nèi)室中內(nèi)表面的底部相連。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的陰極內(nèi)襯包括 一塊擋板，其上設(shè)有多個呈放射狀排列的第一氣孔；一個固定長度的內(nèi)襯部分，其下端與擋板的內(nèi)圓周相連；和一個設(shè)置在內(nèi)襯部分下部、并與內(nèi)室相連的排氣部分，其上設(shè)有多個呈放射狀排列的第一氣孑Lo
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述擋板的第一氣孔包括多個相互間隔的 槽，它們呈放射狀排列。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述擋板的內(nèi)圓周上有若干處與內(nèi)襯部分的 上表面螺接。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的排氣部分包括一塊排氣板，其上以固定的間隔設(shè)置了多個穿過排氣板的第二氣孔，所述的第二氣孔 是以固定的角度向外傾斜；和一塊沿排氣板下端的外圓周向外伸出、并與內(nèi)室螺接的連接板。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于排氣板的上表面設(shè)有滑動旋轉(zhuǎn)的控制板，該 控制板設(shè)有與多個第二氣孔對應(yīng)的多個控制部分，它們一起控制第二氣孔的孔徑比例。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述的排氣板上表面設(shè)有多塊單獨控制板， 它們在排氣板上部發(fā)生滑動，從而控制每個第二氣孔的孔徑比例。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于該裝置還包括一個墊圈，它防止反應(yīng)氣體在 連接板下表面上發(fā)生泄漏。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的陰極內(nèi)襯上涂有氧化鋁(Al2O3)、氧化 釔(Y2O3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體蝕刻裝置。該裝置包括一個內(nèi)室、一個陰極裝置和一個完整的陰極內(nèi)襯。所述的內(nèi)室設(shè)有一個等離子體反應(yīng)空間。所述的陰極裝置是設(shè)置在內(nèi)室內(nèi)的中間，它支撐底板。所述的完整的陰極內(nèi)襯在兩層上設(shè)有多個第一氣孔和第二氣孔，它們彼此相互間隔，使內(nèi)室中的氣體流動和流出保持均勻，并且陰極內(nèi)襯從外面插入到陰極裝置上，并且其底部與內(nèi)室的內(nèi)表面相連。
文檔編號H01J37/32GK101996842SQ20101024727
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者崔允珖, 文熙錫, 李東錫, 蔡煥國 申請人:顯示器生產(chǎn)服務(wù)株式會社