超高速均勻等離子處理系統的製作方法
2023-04-29 06:52:26
專利名稱：超高速均勻等離子處理系統的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及一種用等離子處理基片的處理設備。
背景技術：
在不同的工業應用中，等離子處理系統常用於調整基片的表面性能。舉例而言，在半導體應用、太陽能電池板、氫燃料電池元件、汽車元件以及平面顯示器的矩形玻璃基片等應用中，等離子處理系統是用於等離子處理集成電路表面、電子儀器組件以及印刷電路板的常規手段。等離子處理系統還用於醫療應用中，可改變植入人體內部的諸如支架和植入物此類醫療器械的表面性能。對於基於現有平行板型電極的等離子處理系統而言，當其對位於處理電極間處理區內的相對較大基片進行處理時，可能會出現處理不均勻的情況。
當射頻電源供應到電極時，等位場線沿基片表面發生感應。在等離子處理過程中，從處理區內等離子中產生的正離子沿等位場線加速運動，並與基片表面相碰撞。等離子一般分布在整個處理室的真空空間中，所述處理室環繞電極，且在電極間具有最高的可觀測等離子密度。電極間處理區內等離子密度的均勻性會受到諸如接地室側壁這樣的外部場效應因素的影響，從而使電極間的等電位電場線發生變化，進而改變等離子分量充電組元的分布狀態。在處理區的外周邊，這種不均勻性尤為明顯。
減小外部電磁場作用因素的常規方法之一是加大處理室容積，從而使接地室側壁更加遠離電極。除了其它不利因素之外，尤其加大了處理室容積和處理系統的覆蓋區域。由於處理室容積的增大，從而導致為放入未處理基片而抽空處理室的時間和為取出處理完畢的基片而使處理室氣壓增至大氣壓的時間均延長。尤其的，在用於進行連續等離子處理大量基片的串行等離子處理系統中，由於在每個處理周期後更換基片時，都需要定期抽空和向處理室充氣，如果出現上述情況，就會顯著降低系統的處理量，從而產生極為不利的影響。
現有等離子處理系統的另一不足之處在於，等離子是在處理室內的真空區內偶然生成的，所述處理室位於電極間的處理區邊部。由於等離子在上述區域生成，從而致使等離子處理難於控制，並且可能會損傷位於上述區域中的元件。這種不定型等離子還可能改變等離子處理室中由等離子吸收的能量的位置，從而不易控制向電極發送的能量，以獲得連續和可重複的處理過程。
用於限定等離子的現有方法大致包括利用排斥場，其本質上為電場或磁場。一種特定的現有方法是在平行板型電極外周環繞限制環。所述限制環從某一絕緣體處形成，並充電至與等離子相當的電位，從而生成排斥電場，用於橫向限制等離子。但是，電極和所述限制環仍然位於相當大的真空室內，並被其包圍，從而仍需要進行抽空，並且等離子仍可能發生洩漏。所述限制環與氣隙一同安置，從而可對電極之間的處理區進行充分抽空。
因此，據此所述，本文意於提出一種等離子處理系統，其可克服現有等離子處理系統的上述及其它不足。
發明概要在本發明的一個實施例中，用於等離子處理基片的設備包括第一、第二電極和分隔環，所述第一、第二電極分隔放置，所述分隔環可對所述第一、第二電極的相對面進行真空密封，從而在第一和第二電極之間限定可抽空的真空處理區。所述第一和第二電極均用於支撐處理區內用於等離子處理的基片。所述分隔環將所述第一電極和第二電極相絕緣。所述設備還包括處理氣口和真空口，當所述第一和/或第二電極通電後，所述處理氣口將處理氣體引入處理區內，所述真空口將處理區抽空至一定氣壓，以適於從處理區內的處理氣體中生成等離子。
通過附圖及
，可對本發明上述及其它優點更為了解。
附圖簡要說明所述附圖加入本說明書中並構成說明書內容的一部分，其闡述了本發明的各實施例，同時對前文所述發明進行大致描述，並在對後文對其進行詳細說明，以解釋本發明的原理。
圖1是根據本發明的實施例而提出的等離子處理系統的立體圖；圖2是圖1中等離子處理系統的側面圖；圖3A是圖1和圖2中等離子處理系統的正截面視圖；圖3B是與圖3A相類似的正截面視圖，用於說明與封閉底座相配合的封閉蓋件；圖4是圖1中等離子處理系統的側截面視圖；圖5是圖1中等離子處理系統的所述封閉底座的分解視圖；圖6是圖1中等離子處理系統的所述蓋件的分解視圖；圖7是圖3A中沿7-7線而形成的俯視圖；圖7A和圖7B與圖7相類似，用於說明本發明的可選實施例；和圖8和圖9與圖3A和圖4相類似，是本發明可選實施例中等離子處理系統的正視圖和側視圖。
發明詳述參看圖1和2，等離子處理系統10大致包括具有蓋件14的外殼12和蓋件14置於其上的底座16、從蓋件14處懸出的一對支撐臂18、20以及上電極22和下電極24。所述處理系統10進一步包括分隔部件或環件26，其位於上電極22和下電極24之間，並與上電極22和下電極24周邊附近的相對面相接觸。所述電極22和24的相對面是大致平面的平行板，且具有近似相同的表面積。遮板25從底座16處朝表面支撐系統10向下延伸。
起重裝置28與所述支撐臂18、20機械配合，起到氣壓缸的作用，可將蓋件14相對於所述底座16在升高位置(圖3A)和降低位置(圖3B)之間抬高和降低。當處於升高位置時，可向如下所限定的處理區40(圖3B)中放入未處理的基片55，或是從中取出處理完畢的基片55。當處於降低位置時(圖3B)，在處理區40中可形成適當環境，以對處理區40內的基片55進行等離子處理。本發明認為所述處理區40可通過本領域普通技術人員所能理解的可選方法而得到，諸如可通過鉸接方式而使蓋件14相對於底座16發生樞軸轉動。
在串行應用中，所述處理系統10可配置用於供應未處理基片55的輸入承載器、用於接收處理完畢基片55的輸出承載器，以及將基片55從所述輸入承載器轉移至處理室和從處理室轉移至所述輸出承載器的機械手或類似裝置。另外，在處理多個非連續基片55時，可使其中的每個基片55獨立進入所述處理系統10中，或者使其中的一個或多個基片55連帶進入所述處理系統10中。非連續基片55還可位於支撐物或承載器之上，並從該處運送入所述處理系統中。所述處理系統10可在多個處理站之間配置單獨處理站，從而以流水線方式在多個處理站之間協同處理多個基片55。
電源30通過屏蔽式同軸電纜或傳輸線路32、34分別連接至電極22、24，用以控制所述電極22、24工作時的電能級別和頻率。所述電源30可為交流電源，並可以在諸如50Hz或60Hz這樣的極低頻率下工作，也可以在諸如40kHz和13.56kHz這樣的高頻下工作，還可以在諸如1kHz這樣的中等射頻下工作，或者是在諸如2.4GHz這樣的微波頻率下工作。所述電源30還可在彼此重疊的雙頻下工作。可選的，所述電源30可為直流(DC)電源，其中的等離子處於非振蕩態。在另一可選實施例中，電源30可配備射頻(RF)電源元件，以生成高密度等離子，也可配備直流電源元件，以便在不影響等離子密度的情況下單獨增加離子能量。
在本發明的某些實施例中，所述電源30可在一種或更多射電頻率下工作，並可包括阻抗匹配網絡(未標出)，以測量來自電極22、24等負載處的反饋功率，以及從所述電極22、24之間返回電源30的等離子。所述阻抗匹配網絡可調節電源30的工作頻率，以減少反饋功率。此類匹配網絡的結構已為本領域的普通技術人員所熟知。舉例而言，所述阻抗匹配網絡可通過改變匹配網絡內可調電容器的電容量而對匹配網絡進行調節，從而當負載變化時，電源30的阻抗可與負載的變化相匹配。勿庸置疑，電源、電壓以及工作頻率的級別會根據特定的應用場合而發生變化。
當所述等離子處理系統10運行時，真空泵36通過真空集流管38，連續地將由等離子處理產生的副產品和非反應處理氣體從處理區40中排出。所述真空泵36用於使處理區40內的總氣壓維持在某一足夠低的負壓狀態，以利於等離子的生成。一般適於形成等離子的典型氣壓約在20毫託至50託以上。處理區40內的氣壓可根據某一特定所需的等離子處理而進行控制，其基本上由供應至真空處理區40處的處理氣體的分壓而構成，從而可能包括一種或多種單獨的氣體種類。
所述等離子處理系統10包括基於微處理器的控制器，用於編程控制尤其是電源30、真空泵36和處理氣體源114這些部件。舉例而言，所述控制器可調節電源30的電源能級、電壓、電流和頻率，並協調從處理氣體源114中流出的處理氣體的供應情況，以及對真空泵36的抽氣速率進行協調，以便根據特定的等離子處理和應用而在處理區40中形成適當的氣壓。
如下所述，在基片55的處理過程中，當蓋件14和底座16相接觸，且具有適於等離子處理的環境時，電源30向電極22、24之間通電，從而在兩電極22、24之間的處理區40(圖3B和圖4)中生成電磁場。所述電磁場激發處理區內的處理氣體，使其處於等離子狀態，在等離子處理過程中，電源30供電並維持上述過程的進行。
等離子組元與所述基片55上的暴露材料發生反應，以對其表面進行理想化調整。通過選擇所述等離子的某些參數，諸如處理氣體的化學性質、處理區40內的氣壓、以及施加於電極22、24上的電能和/或頻率高低，便可以對等離子進行調節，使其可對基片55的表面進行理想化調整。所述處理系統10可包括終端識別系統(未標出)，從而當等離子處理(即蝕刻處理)已達到預定終端，或者可選擇的，等離子處理到達按照經驗而選定的工藝時間時，所述終端識別系統可自動進行識別。
參看圖3A和3B，上電極22通過多個絕緣定位件從上殼體處懸下，其中定位件42和44在圖3A中可見，定位件46在圖4中可見。在本發明的一個實施例中，上電極22為矩形，與定位件42、44和46相類似的絕緣定位件位於上電極22的各拐角和蓋件14的各拐角之間。止推環48通過常規夾持器而固定至蓋件14的四周，其用於將分隔環26固定至蓋件14上。從而，當起重裝置28拉動蓋件14，使之在上升位置和下降位置之間相對於底座16運動時，上電極22和止推環48便可隨蓋件14一同運動。
當將止推環48固定於蓋件14上時，所述止推環48向密封部件50施加垂直作用力，使其在分隔環26和上電極22之間受到擠壓作用。如圖3B所示，當蓋件14下降至與底座16相接觸的位置時，密封部件52在分隔環26和下電極24的外周之間受到擠壓作用。圖例中所述密封部件50、52為常用彈性O型環，但本發明對此並無限制。
基片支座54安裝於下電極24上，其結構可從支撐一個或多個基片55，或者支撐一個或多個承載器，所述承載器可承載一個或多個基片55，同時基片支座54位於處理區40內，適於進行等離子處理。所述基片支座54與下電極24之間具有良好的電接觸，從而基片支座54和基片55與下電極24具有相同的電位。在本發明的一個實施例中，所述基片支座54具有浮動電位，並與下電極24絕緣，但本發明並不限於此。本發明還認為基片55可由上電極22或分隔環26進行承載。當蓋件14和底座16相接觸時，便形成處理區40，電極22、24之間的內向水平表面對所述處理區進行水平方向的限定，分隔環26側壁的內向垂直表面對所述處理區進行垂直方向的限定。
所述底座16包括開口61，底座薄壁金屬閉合件62位於該開口上方，並形成所述外殼12的一部分。未抽空的大氣壓腔或氣隙58分別位於下電極24、底座16的組件以及閉合件62之間。另一未抽空的大氣壓腔或氣隙56限定在蓋件14、可從蓋件14上移除的蓋件表層60以及上電極22之間。一般而言，所述氣隙56、58的大小可使從電極22、24向蓋件14、底座16和閉合件62發生的能量損失降至最少，並且環繞電極22、24和分隔環26周邊的氣隙56、58部分連接成為單獨連續充氣空間，詳見圖3B所示。
當蓋件14位於其降低位置時，可在蓋件14和底座16周邊之間看到導電部件64，其為金屬製成，可使蓋件14和底座16之間發生良好的電接觸。所述蓋件14、底座16、蓋件表層60和閉合件62一同構成閉合導電殼體，該殼體用於對向位於外殼12內的電極22、24供應的電能進行限制。
傳輸線34穿過開口61，並以已知方式導電連接至下電極24處。傳輸線32進入蓋件14中，並位於可動蓋件表層60和上電極22之間，同時以已知方式導電連接至上電極22處。當兩個電極22、24均連接至電源30，且所述電源30為交流電源時，電極22、24中的其中之一可相對於另一電極的相位偏離180度，從而使兩個電極22、24均通電。可選擇的，電極22、24中的其中一個電極可接地，另一電極可通電。
在本發明的某些實施例中，某種適宜的冷卻液在氣隙56、58中循環運動，從而對處理系統10，尤其是對電極22、24進行冷卻。為達到這種效果，可在蓋件14內安裝安裝件57(圖2)，從而形成一冷卻部件，可向氣隙56提供冷卻源59(圖2)。諸如空氣這樣的強制冷卻流可通過安裝件57從所述冷卻源59引至氣隙56處，從而通過氣隙56、58，可圍繞電極22、24而形成連續的冷卻流。氣隙58用於向處理系統10內的冷卻流提供排氣通路，使之排至外界。
電極22、24和分隔環26所限定的空間構成所述處理區40，並代表處理系統10中由真空泵36抽空後的除真空集流管38以外僅有的一個空間，因而所述空間代表所述等離子處理系統10的真空密封外殼。這就與現有等離子處理系統形成了鮮明對比，在現有等離子處理系統中，電極位於容量極大的真空室內部，該真空室環繞電極設置，且處理氣體通電後在該真空室內受到激發，產生無約束等離子，但卻無法供位於電極22、24之間的工件55使用。從而，系統10的有效真空容量比現有處理室的真空容量要小。這樣設置後有諸多益處，包括提高等離子密度，減少將處理室抽空至某一適於激發等離子的氣壓的時間，極大的減少將處理室充氣至大氣壓的時間，但並不僅限於此。與現有等離子處理系統相比，上述益處可以提高系統處理量，降低運行成本，並縮短完成目標等離子處理的所需時間。
所述電極22、24由諸如鋁這類的導電材料製成。所述分隔環26由不導電材料製成，從而可以經受處理區40內的等離子環境，並且不會沾染已處理完畢的基片55。總體而言，構成分隔環26的材料應能充分抵禦處理區40內等離子的侵蝕。所述分隔環26限定了一個由非導電材料形成的垂直側壁，並且對電極22、24之間進行真空密封。
由於沒有設置通常的真空室，從而便消除了、或者至少是極大的降低了外磁場的影響。更具體而言，本等離子處理系統10中的電極22、24並不像現有真空室那樣周圍環繞有接地金屬側壁。而是採用了非導電分隔環26，其可以有效的起到所述處理區40的垂直側壁的作用。從而，這便降低或是消除了外磁場的影響，同時等位電場線均勻穿過基片55的整個表面，且不會在電極邊部形成邊緣現象，這就可以使等離子處理過程均勻的穿過基片55。
在某一實施例中，分隔環26由綠玻璃(即鈣鎂矽酸鐵或鈉鋁矽酸鐵)製成，但也可使用其它陶瓷材料，如鋁土，浮法玻璃，矽或石英。在本發明的可選實施例中，構成分隔環26的絕緣材料可為下列聚合碳氟化合物中的任一種，包括聚四氟乙烯(PTFE)，這是由杜邦以TEFLON商標銷售的四氟乙烯聚合物；全氟乙丙稀(FEP)，這是由杜邦以TEFLON FEP商標銷售的四氟乙烯和六氟乙烯的共聚物；全氟烷氧基碳氟化合物樹脂(PFA)，這是由杜邦以TEFLON PFA商標銷售的四氟乙烯醚的聚合物；或者是次乙基四氟乙烯(ETFE)，這是由杜邦以TEFZEL商標銷售的次乙基和四氟乙烯的聚合物。由於等離子蝕刻對陶瓷材料具有化學侵蝕作用，由此類材料製成的分隔環26可在等離子蝕刻方面得到應用。由於分隔環26是構成處理區40真空外殼的一部分，其應有足夠強度以承受外力作用，所述外力是由真空處理區40和氣隙56、58內大氣壓之間的氣壓差而造成的。
參看圖3A和圖5，所述下電極24包括兩個橫向分布的真空部分66、68，其分別與兩個凸出部分70、72相重合，所述凸出部分70、72位於真空集流管38的相對懸臂74、76的端部。所述凸出部分70、72分別通過螺栓(未標出)固定至下電極24處，以分別對密封件78、80進行擠壓，從而形成真空密封。所述懸臂74、76收斂於通向真空泵36的垂直錐形部件82處。插入件88部分進入所述凸出部分70的開口內，同時部分進入環繞部件70的安裝板84內。類似的，插入件90部分進入所述凸出部分72的開口內，同時部分進入環繞部件72的安裝板86內。定心環92、94也位於相應所述凸出部分70、72內。複式安裝定位件96、98安裝在底座16和下電極24之間，所述兩個複式安裝定位件均具有中央開口，其與所述真空部分66、68相重合。
所述兩個相同的複式安裝定位件96、98均由諸如熱塑性彈性材料(TPE)這樣的絕緣材料製成，用於將下電極24同外殼12的底座16相隔離。所述相同的插入件88、90均由諸如陶瓷此類具有相對較高介電常數的絕緣材料製成，其用於將下電極24同外殼12的底座16和真空集流管38的凸出部分相隔離。
所述插入件88、90，至少是定心環92、94，對位於下電極24和真空集流管38之間的結合處的其餘空間進行填充。由於下電極24和外殼12的底座16之間需要絕緣，從而下電極24和真空集流管38分開放置。由於配置有所述插入件88、90和定心環92、94，從而可以防止等離子在真空集流管38和下電極24之間的其餘未填充空間受到激發。所述插入件99、90可有效的起到帶電例子過濾器的作用，從而限制等離子進入處理區70中。
參看圖3A、圖5和圖7，下電極24內的真空集流管66、68均分別包括一列通路100，上述通路分別與形成在相應插入件88、90內的一列通路102和形成在對應定心環92、94內的一列通路104相對齊。通過所述的對齊通路100、102和104，真空泵36將等離子處理產生的副產物和非反應氣體從處理區40排至真空集流管38內。所述通路100、102和104的排列和尺寸均進行了篩選，以使抽氣率達到最大，同時防止等離子由於空心陰極效應而受到激發。從而，等離子被限制在處理區40內，這就可使輸入激勵電源得到充分利用。
參看圖7A和7B，所述通路100、102和104並不限於圖7所示實施例的樣式和結構，而是認為可以包括其它任何樣式和結構，只要可以在不激發等離子的情況下提供適宜的抽氣率。一般而言，所述通路100、102和104分隔安置，且其安置方向垂直於廢氣氣流的排出方向。參看圖7A，在一特定可選實施例中，位於代表性插入件88a內的所述通路102和位於下電極24a的代表性真空埠66a內的通路100a共同形成了一套平行槽。定心環中的通路(未標出)與所述通路100a和102a相對齊。參看圖7B，在本發明的某一特定可選實施例中，代表性插入件88b內的通路102b和位於下電極24b的代表性真空埠66b內的通路100b共同形成了一套同心曲槽。定心環(未標出)內的通路與所述通路100b和102b相對齊。
參看圖4和圖6，進氣板106固定於上電極22的上水平表面。氣108延伸穿過所述進氣板106，並通過導管110與安裝件112相連接所述安裝件112進一步通過導出管113與處理氣體源114相連接(圖2)。所述導出管113和處理氣體源114可包括質量流控制器和流體測量裝置(未標出)，其相互配合工作，用於調節進入處理區40內的所有獨立處理氣體的流速。所述進氣板106朝向上電極22方向的水平表面106a包括多個凹形徑向流路116，所述流路與所述氣口108相交後發散。在將進氣板106固定於上電極22上時，多個衝孔或氣孔118延伸穿過上電極22，在布置所述衝孔或氣孔118時，應使每個氣孔118與進氣板內的每個徑向流路116相重合。如彈性金屬O型環這樣的常用密封部件120可對進氣板106和上電極22的鄰近周邊進行密封。
供應至所述氣口108的處理氣體通過徑向流路116分散流至所述氣孔118處。處理氣體穿過氣孔118後進入處理區40中，並穿過位於基片支座54上的基片55，所述氣孔118位於下電極24上部，且彼此隔開一定距離。將塞子122塞入一個或多個氣孔118中，便可有效的阻塞處理氣體流，從而可為某一特定的處理工藝進行氣體配置。在本發明的一實施例中，所述氣孔118具有螺線，所述塞子122可為具有適當尺寸的定位螺絲。通過檢查被處理基片55處理過程的均勻性，便可憑經驗而決定如何對氣體配置進行調節。進入處理區40內的處理氣體流和真空泵36的抽氣速率相互匹配，以維持處理區40內的總氣壓處於較低值，以便通過處理氣體的分壓而生成等離子。
本發明氣體配置系統可使工藝均勻穿過基片55，並可允許對配氣模式進行靈活調節。在本發明的可選實施例中，處理氣體可利用另一不同類型的配氣系統而供應至處理區40，例如配氣環，噴氣器，單氣口等。
本發明設想所述電極22可設置為在處理區30內產生無離子或下遊態等離子。在共有的目前待審的專利申請10/324,436中公布了電極22的適當結構，所述專利申請於3002年12月20日以James Scott Tyler等人的名義提交，其名稱為「等離子處理系統」，該申請在此將其作為參考而引入。
這裡所述諸如「垂直」、「水平」等詞，僅是用舉例來進行說明，並非是對發明進行限制。此處「水平」一詞是指與電極22、24的正面相平行的平面，而並不是指方向。此處「垂直」一詞是指與所定義水平相垂直的方向。諸如「上」、「下」、「在上部」、「在下部」、「一側「(例如側壁)、「高」、「低」、「高於」、「低於」和「在之下」等詞均是相對於水平面而進行限定的。應該理解的是，其它參考物應在本發明的精神及範圍之內，且本領域普通技術人員應理解，所限定的參考物只是相對，而非絕對。
參看圖8和圖9，其具有與圖1-7相類似的參考標號，並與本發明的一可選實施例保持抑制，其中等離子處理系統10a具有第二處理平面，並相對垂直於第一處理平面。這便增加了系統10a對工件進行單個處理的能力，並與系統10(圖1-7)相比較而言，增加了系統的吞吐量。所述第二平面在上電極22和下電極24之間插入了中間電極130，並增加了附加分隔部件或環件132，所述附加分隔部件與分隔環26本質相同。電極130和分隔環132由機架134進行支撐，並通過絕緣部件136(圖8)使其與所述機架134絕緣。
當蓋件14移動至升高位置後(圖3A)，與起重設備28(圖1和圖2)相類似的起重設備(未標出)將所述機架134相對於底座16垂直抬起或放下。從而當蓋件14和機架134處於降低位置時(圖8和圖9)，便可形成處理區域，其由第一部分40a和第二部分40b構成，所述第一部分40a由上電極22、分隔環26和中間電極130包圍形成，所述第二部分40b由下電極24、中間電極130和分隔環132包圍形成。
在本可選實施例中，所述機架134構成外殼12的一部分，並通過與氣隙56、58連續相連的氣隙133而與電極130和分隔環132相分離。當蓋件14位於降低位置時，與導電部件64類似的導電部件138定位在機架134和蓋件14的周邊之間。此時導電部件64定位在機架134和底座16的周邊之間。蓋件14、底座16、外殼62和機架134共同限定了一個導電殼體，其起到屏蔽物的作用，用於限制供應至外殼12內電極22、24的電源。
所述處理區域內的兩個部分40a和40b通過中間電極130周邊上的一列通路135(圖9)而彼此相通。處理區40b直接通過真空部分66、68進行抽空，處理區40a通過通路135進行泵氣。與處理區40相類似(圖3至圖7)，處理區40a和40b僅表示系統10中的真空區域，並具有與如上所述系統10相同的多種優勢和效用。本發明並不限於兩個處理平面，還可以連續方式引入附加平面。
由於受到止動環137所施加的垂直力的作用，與密封部件50相類似或相同的密封部件50a被壓縮在分隔環132和中間電極130下部130a周邊之間。與密封部件52相類似或相同的密封部件52a在分隔環26和中間電極130上部130b周邊之間發生壓縮。密封部件此時在分隔環132和下電極24之間發生壓縮。
所述機架134安裝在起重設備上(未標出)，可以將包括電極130和分隔環132在內的組件相對於底座14抬起。當所述外殼12上的蓋件14相對於電極130抬高后，包括電極130和分隔環132在內的組件可相對於底座16發生移動，以便於將基片支架138安裝於電極130上。所述基片支架140與基片支架54相同，可支撐一個或多個基片55，或支撐一個或多個承載有一個或多個基片55的運載器，所述基片支架位於處理區40a內，並適於等離子處理。相似地，在處理區40b內適於進行等離子處理的位置，基片支架54此時支撐一個或多個基片55，或者支撐一個或多個分別承載一個或多個基片55的承載器。
中間電極130包括下部130a和承載基片支架140的上部130，所述下部130a具有與上電極22相類似的結構，並具有氣體分配系統，可平穩、均勻的將處理氣體分配至處理區40b內。所述中間電極130的下部130a包括進氣板144，其與進氣板106相同或相似，且具有通過導管146而連接至安裝件148上的氣口144，所述氣口又進一步連接至處理氣體源114(圖2)上。所述進氣板142朝向中間電極130下部的平面包括多個凹形徑向流路150，其與流路116類似或相同，且在氣口114處相交並從此處發散。多個衝孔或氣孔152延伸穿過所述下部130a，所述氣孔152與氣孔118相似或相同，且使每個氣孔152均每個與進氣板142內的徑向流路150相對齊。如彈性O型環這樣的常用密封部件154可對所述進氣板142和中間電極130的下部130a的外周進行密封。在本發明的此實施例中，氣孔118此時可向處理區40a內的工件55正對面均勻配送處理氣體，相似的，氣孔152可向處理區40b內的工件55正對面均勻配送處理氣體。
傳輸線156以已知方式電連接至中間電極130。通常而言，全部三個電極22、24和130均連接至電源30，當電源30為交流電源時，中間電極130相對於其它電極22、24的相位偏離180度。
儘管通過對各種不同實施例的細節進行的詳細描述，從而對本發明進行了詳細說明，但申請人並非意於將所附權利要求以任何方式限制至上述細節的範圍內。本領域技術人員可很容易看出本發明的其它益處及改正。因此，廣義而言，本發明並不限於所述特定細節、所選代表性的裝置和方法，以及所描述的說明性實施例。相應的，在不偏離申請人總的發明構思的宗旨下，可與所述發明有所區別。本發明的範圍僅由所附權利要求進行限定。
權利要求
1.一種利用等離子對基片進行處理的設備，包括第一電極；第二電極，其相對於所述第一電極間隔開放置；分隔環，用於在所述第一電極和第二電極之間形成真空密封，並在所述第一電極和第二電極之間形成可抽空的處理區，所述第一電極用於承載所述處理區內進行等離子處理的基片，所述分隔環將所述第一電極和第二電極電絕緣；處理氣體口，用於將處理氣體引入所述處理區內；和真空口，用於將所述處理區抽空至一定壓力，在該壓力下適於從在所述處理區內的處理氣體中生成等離子。
2.如權利要求1中所述設備，還包括連接至所述真空口的真空集流管，所述真空集流管與所述第一電極和第一電極電絕緣。
3.如權利要求2所述設備，其中所述真空集流管包括鄰近所述真空口的封閉式容器，且還包括由電絕緣材料製成的插入件，其位於所述封閉式容器內，所述插入件包括第一多個通路，所述第一多個通路將真空集流管與真空口相連接。
4.如權利要求3所述設備，其中所述真空口由第二多個通路限定，所述第二多個通路延伸穿過所述第一電極，並與所述第一多個通路相對齊。
5.如權利要求1所述設備，其還包括與所述真空口相連接的真空泵，用於將所述處理區抽空至一定壓力，以適於從所述處理區內的處理氣體中生成等離子。
6.如權利要求1所述設備，還包括與所述處理氣口相連接的處理氣體源，用於將處理氣體引入所述處理區內。
7.如權利要求1所述設備，其中所述第二電極包括多個開口，這些開口的排列方式可以使處理氣體有效地從所述處理氣體口進入所述處理區中。
8.如權利要求1所述的設備，還包括基片支架，其位於所述處理區內，具有可承載第一電極上的基片的結構。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述基片支架通電連接至所述第一電極。
10.如權利要求1所述的設備，還包括導電外殼，其環繞所述分隔環、所述第一電極和所述第二電極安置，所述第一電極和第二電極通過氣隙而分別與所述導電外殼分隔。
11.如權利要求10所述的設備，其中所述外殼包括底座和蓋件，所述蓋件可相對於所述蓋件在打開位置和關閉位置移動，以進入所述處理區，所述蓋件承載所述第一電極，以相對於所述底座而移動。
12.如權利要求10所述的設備，還包括位於所述蓋件內的冷卻劑口，用於向所述氣隙提供冷卻液流，以冷卻所述第一電極和第二電極。
13.如權利要求1所述的設備，其中所述第一電極包括所述真空口，所述第二電極包括所述處理氣口。
14.如權利要求13所述的設備，其中所述第二電極包括多個與所述處理氣口相連的氣體開口，所述多個氣體開口位於所述第二電極內，用於經過基片的相對表面配送處理氣體。
15.一種用於等離子處理多個基片的設備，包括第一電極；第二電極，其相對於所述第一電極間隔放置；第三電極，其位於所述第一電極和第二電極之間；第一分隔環，用於在所述第一電極和第三電極之間形成真空密封，並在所述第一電極和第三電極之間限定第一可抽真空處理區，所述第一電極用於支撐位於所述第一處理區內的進行等離子處理的多個基片中的一個，同時所述第一分隔環將所述第一電極和第二電極電絕緣；第二分隔環，用於在所述第二電極和第三電極之間形成真空密封，並在所述第二電極和第三電極之間限定第二可抽真空處理區，所述第三電極用於支撐位於所述第二處理區內的用於等離子處理的多個基片中的一個，同時所述第二分隔環將所述第二電極和第三電極電絕緣；至少一個處理氣口，用於將處理氣體引入至所述第一處理區和第二處理區內；和真空口，用於將所述處理區抽空至一定壓力，在該壓力下適於從位於所述第一處理區和第二處理區內的處理氣體中生成等離子。
16.如權利要求15所述的設備，其中所述真空口限定於所述第二電極內。
17.如權利要求16所述的設備，其中所述第一電極包括第一處理氣口，用於將處理氣體引入所述第一處理區內，所述第三電極包括第二處理氣口，用於將處理氣體引入所述第二處理區內。
全文摘要
一種用於等離子處理基片的設備。所述設備包括相互分隔放置的第一電極和第二電極。分隔環對所述第一電極和第二電極的相對面進行真空密封，以在其間限定可抽空的處理區。處理氣口與所述真空區相通，以將處理氣體引入所述處理區內。當所述第一電極和第二電極通電後，所述處理區可通過位於第一電極和第二電極中的某一個內的真空口而進行抽空，以在處理區中形成適當氣壓，並從處理氣體中激發出等離子。
文檔編號H01J37/32GK1728916SQ20051008362
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月13日 優先權日2004年7月13日
發明者羅伯特·S·康德拉斯霍夫, 詹姆斯·P·法西奧, 詹姆斯·D·格蒂, 詹姆斯·S·泰勒 申請人:諾信公司