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CN102105618B - 等离子处理设备和电子器件制造方法 - Google Patents

等离子处理设备和电子器件制造方法 Download PDF

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CN102105618B
CN102105618B CN2009801292803A CN200980129280A CN102105618B CN 102105618 B CN102105618 B CN 102105618B CN 2009801292803 A CN2009801292803 A CN 2009801292803A CN 200980129280 A CN200980129280 A CN 200980129280A CN 102105618 B CN102105618 B CN 102105618B
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plasma processing
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Abstract

一种等离子处理设备具有：被保持在预定电势的腔室、用于将基板保持在腔室内的基板台架、用于通过施加交流电力在腔室内产生等离子的电极、导电部件和粘接防止屏蔽，所述导电部件被构成为使得在形成等离子时所述部件包围基板台架和电极之间的等离子空间，由此连接基板台架和腔室的侧壁，并且在不形成等离子时通过所述部件的至少一部分因通过驱动机构导致的移动而引起的分离，而形成用于将基板引入到基板台架的开口，所述粘接防止屏蔽覆盖导电部件的等离子空间侧的表面。

Description

等离子处理设备和电子器件制造方法
技术领域
本发明涉及包括容纳沉积屏蔽的腔室的等离子处理设备，和电子器件制造方法。
背景技术
常规上，诸如溅射设备的等离子处理设备包括容纳沉积屏蔽的真空腔室，所述沉积屏蔽包围等离子产生空间以防止溅射粒子和其它粒子粘附于真空腔室的内壁上并遮蔽等离子产生空间以免受这些粒子影响。专利文献1公开了包括导电性沉积屏蔽的溅射设备的例子。
如专利文献1所示，沉积屏蔽被分割并形成为可打开/可关闭以在基板加载时将基板加载到基板台架上。如果在基板加载之后沉积屏蔽在分割部分中被完全关闭，那么粘附到沉积屏蔽的表面上的膜由于例如打开/关闭时的振动而剥离，由此产生粒子。为了防止这一点，分割部分保持在非接触状态中，使得在它们之间存在足够窄以不泄漏等离子的间隙(1mm或更小)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开No.2002-356771
发明内容
技术问题
但是，当在处理室中反复使用沉积屏蔽时，粘附的膜在其屏蔽表面上沉积。出于这种原因，随着沉积量增加，导电沉积屏蔽被更换。然而，由于还在放电电极和导电沉积屏蔽之间执行放电，因此，当沉积屏蔽的尺寸和形状在更换前后改变时，放电特性改变。在高频放电时该问题是特别严重的。在这种情况下，即使对于间隙也传导电流，因此，由于沉积屏蔽的尺寸的变化导致的上述间隙的变化的不利影响是不能忽略的；等离子产生状态或基板台架电势状态在更换前后改变或者对于各位置不同。作为结果，使用例如溅射的沉积导致诸如膜厚和成分之类的沉积结果的变化。
问题的解决方案
考虑上述的问题提出本发明，并且，本发明的目的是，提供一种即使当更换沉积屏蔽时也可获得稳定的沉积结果的等离子处理设备。
为了实现上述的目的，根据本发明，提供一种等离子处理设备，该等离子处理设备包括：
腔室；
被配置为将基板保持在所述腔室内的基板台架；
被配置为在所述腔室里面产生等离子的电极；和
被形成为包围所述电极和所述基板台架之间的等离子空间的屏蔽部件，
其中，所述屏蔽部件包含：
主体部分；和
通过分割所述主体部分形成的分离部分，
其中，所述主体部分和所述分离部分分别包含内部部分和关于等离子空间处于所述内部部分外面的外部部分，
所述主体部分的所述外部部分和所述分离部分的所述外部部分是导电部件并且被形成为能够使所述腔室和所述基板台架通过相互的接触而连接，并且，
所述主体部分的所述内部部分和所述分离部分的所述内部部分被形成为不相互接触。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供即使当更换沉积屏蔽时也可获得稳定的沉积结果的等离子处理设备。
附图说明
被包含于说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并与说明一起用于解释本发明的原理。
图1是表示根据本发明的一个实施例的溅射设备的示意性配置的示图；
图2是图1所示的沉积屏蔽和外部部件的放大示图；
图3是表示中间沉积屏蔽和中间外部部件从图1和图2所示的状态(关状态)沿垂直方向移动到下部位置的状态(开状态)的示图；
图4是表示图1所示的溅射设备的另一实施例的示图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。
在本实施例中，作为等离子处理设备的一个例子，将解释电容耦合型溅射设备。图1是表示根据本发明的一个实施例的溅射设备的示意性配置的示图。
图1所示的溅射设备包含真空腔室103，在真空腔室103中，形成与用于例如放电气体和处理气体的气体引入系统连接的供给孔101和与包含低真空泵(roughing pump)和主泵的排出系统连接的排出孔102。真空腔室103包含传输端口114，该传输端口114用作用于将待处理的基板加载到真空腔室103中并从真空腔室103卸载被处理的基板的开口。本实施例例示群集型等离子处理设备，该群集型等离子处理设备与包含基板传输机器人的基板传输腔室连接并与基板传输腔室中的机器人交换基板。注意，以大致圆筒形状形成真空腔室103。
真空腔室103容纳可安装经受沉积处理的基板的台架104和面对基板的靶电极105。靶电极105与产生DC电压的DC电源113和产生高频电力(AC电力)的AC电源112连接。从这些电源供给到真空腔室103中的DC电力和AC电力从引入真空腔室103中的放电气体产生等离子。真空腔室103还容纳包围在靶电极105和台架104之间形成的等离子空间的屏蔽部件。屏蔽部件包含沉积屏蔽200(与内部部分对应)和包围沉积屏蔽200的外部的外部部件300(与外部部分对应)。
本实施例中的沉积屏蔽200总体上具有大致圆筒断面，并且沿高度方向被分成三个部分。沉积屏蔽200包含上部沉积屏蔽部分201、中间沉积屏蔽部分202和下部沉积屏蔽部分203。上部沉积屏蔽部分201、中间沉积屏蔽部分202和下部沉积屏蔽部分203(以下，也被简称为“沉积屏蔽部分201～203”)被配置为一体化地包围真空腔室103内的等离子空间。沉积屏蔽部分201～203由诸如不锈钢或铝的导电部件制成。为了防止一次粘附于屏蔽表面上的溅射薄膜的剥离，暴露于真空腔室103内的等离子空间侧的沉积屏蔽部分201～203的屏蔽表面具有通过Al喷涂或爆炸在它们上面形成的细微的三维图案。
图2是图1所示的沉积屏蔽部分201～203和外部部件300的放大示图。
沉积屏蔽部分201～203的屏蔽表面上的形成细微三维图案的范围由图2中的粗线表示。沉积屏蔽部分201～203以其间的间隙S1和S2相互分开以不相互接触，以防止它们在打开/关闭操作(后面描述)时相互碰撞。间隙S1和S2优选为约1.5～3mm。在这种情况下，能够减少跨过间隙S1和S2的电流传导的不利影响并且有效地防止溅射的粒子粘附于外部部件300上。
在本实施例中，间隙S1和S2以迷宫状形成以防止溅射的粒子很容易地通过间隙S1和S2移动到沉积屏蔽200外面。这使得能够增加从间隙S1和S2中的每一个的一端到间隙S1和S2中的每一个的另一端的路径的长度，并且进而降低粒子通过间隙S1和S2到达沉积屏蔽200外面的可能性。
外部部件300具有包围沉积屏蔽200的外部的形状，并包含上部外部部件301、中间外部部件302和下部外部部件303。上部外部部件301、中间外部部件302和下部外部部件303(以下，也简称为“部件301～303”)由诸如铝或不锈钢的导电材料制成。中间外部部件302和中间沉积屏蔽部分202与本发明中的第三部件对应，上部外部部件301和上部沉积屏蔽部分201与本发明中的第二部件对应，并且，下部外部部件303和下部沉积屏蔽部分203与本发明中的第一部件对应。
如图2所示，在上述的部件中，下部外部部件303包含支撑部分303a和由支撑部分303a支撑的环形连接部分303b。下部沉积屏蔽部分203通过螺栓Bt1可拆卸地附接到连接部分303b，并且，连接部分303b和下部沉积屏蔽部分203通过表面接触相互电连接。下部沉积屏蔽部分203也通过螺栓Bt2可拆卸地附接到台架104，并且，下部沉积屏蔽部分203和台架104通过表面接触相互电连接。由此，电流在放电期间经由下部沉积屏蔽部分203从台架104流向下部外部部件303。注意，支撑部分303a和台架104接地(参见图1)。
中间外部部件302包含沿垂直方向延伸的大致圆筒状的垂直连接部分302a和沿水平方向延伸的水平连接部分302c。并且，中间外部部件302与驱动轴401连接以通过诸如汽缸(未示出)的驱动装置沿垂直方向移动。当中间外部部件302沿垂直方向移动到上部位置时，如图2所示，水平连接部分302c与下部外部部件303的下表面接触(图2所示的接触部分D)，并且，垂直连接部分302a的上端面与上部外部部件301接触(图2所示的接触部分B)。
在沿垂直方向处于比垂直连接部分302a的上端面低的水平处，在垂直连接部分302a的上部中形成台阶部分302b。中间沉积屏蔽部分202通过螺栓(未示出)可拆卸地附接到中间外部部件302，使得中间沉积屏蔽部分202与台阶部分302b邻接。随着中间外部部件302通过驱动轴401移动，中间沉积屏蔽部分202移动。当中间沉积屏蔽部分202沿垂直方向移动到上部位置(关闭状态)时，中间沉积屏蔽部分202与分别作为剩余沉积屏蔽部分的下部沉积屏蔽部分203和上部沉积屏蔽部分201形成上述的非接触间隙S1和S2。垂直连接部分302a的内周面不需要总是与中间外部部件302的外周面接触。优选通过考虑例如归因于在包含的处理步骤期间施加到这些周面的热的热膨胀，在这些周面之间形成窄的间隙。
当中间沉积屏蔽部分202如图2所示的那样沿垂直方向移动到上部位置(关闭状态)时，从台架104流向下部外部部件303的电流在放电期间通过接触部分D流向中间外部部件302。并且，由于跨过中间沉积屏蔽部分202和靶电极105的电压的变化产生的电流从中间沉积屏蔽部分202流向中间外部部件302。
上部外部部件301包含从中间外部部件302向真空腔室103的侧壁(腔室侧壁)沿垂直方向延伸的大致圆筒状垂直连接部分301a，和在垂直连接部分301a的上部中沿水平方向延伸的水平连接部分301b。水平连接部分301b通过使水平连接部分301b的下端面与在真空腔室103的侧壁上形成的台阶部分邻接，而经由螺栓Bt3被可拆卸地附接到真空腔室103。并且，上部沉积屏蔽部分201通过使上部沉积屏蔽部分201的沿水平方向延伸的部分与水平连接部分301b的上端面邻接，而经由螺栓Bt4被可拆卸地附接到水平连接部分301b。
通过该配置，当中间沉积屏蔽部分202如图2所示的那样被关闭时，从台架104流向中间外部部件302的电流在放电期间经由接触部分D流向上部外部部件301。并且，由于跨过上部沉积屏蔽部分201和靶电极105的电压的变化产生的电流从上部沉积屏蔽部分201流向上部外部部件301。
通过垂直层叠上部屏蔽板203a和下部屏蔽板203b使得在它们之间具有窄的间隙，由螺栓Bt5相互可拆卸地附接它们，来配置下部沉积屏蔽部分203。分别在上部屏蔽板203a和下部屏蔽板203b中的相互偏移的位置处形成狭缝L1和L2。狭缝L1和L2可与上部屏蔽板203a和下部屏蔽板203b之间的间隙一起形成迷宫状通气管。在下部屏蔽板203b中形成的狭缝L2穿过下部外部部件303。
以下将参照图1～3解释根据实施例的溅射设备的操作。图3是表示中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302从图1和图2所示的状态(关状态)沿垂直方向移动到下部位置的状态(开状态)的示图。在开状态中，中间外部部件302与上部外部部件301和下部外部部件303分开(分离)。
在图1所示的关状态中，中间外部部件302密封传输端口114。但是，如图3所示，可通过沿垂直方向向下移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302，经由传输端口114传输基板(未示出)。基板经由传输端口114被传输到真空腔室103中并被固定到台架104上。
然后，中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302沿垂直方向向上移动以关闭传输端口114。放电气体被引入真空腔室103中，然后，向靶电极105施加高的AC(例如，13.56MHz～100MHz)和DC电压以从放电气体产生等离子。以这种方式，当施加来自AC电源112和DC电源113的电力的真空腔室103被保持在预定的电势时，驱动轴401和汽缸将上部外部部件301、中间外部部件302和下部外部部件303保持在中间外部部件302与上部外部部件301和下部外部部件303接触的位置处。并且，中间外部部件302和上部外部部件301和下部外部部件303与真空腔室103电连接。
由此，从AC电源112和DC电源113供给的电流通过等离子在如上面描述的那样经过台架104、外部部件300和真空腔室103的侧壁时流向大地。在沉积屏蔽200中产生的电流在经过外部部件300和真空腔室103的侧壁时流向大地。以这种方式，由于不需要更换的外部部件300形成返回电路，因此能够防止沉积屏蔽200的归因于其更换的电气特性的变化，并进而使得在基板上形成的膜的沉积特性稳定化。
在本实施例中，外部部件300包围沉积屏蔽200的整个外部，但是，对于本发明来说，该特征不总是必须的。通过该配置，外部部件300还用作双重的屏蔽，并且这使得能够更可靠地防止任何等离子泄漏。外部部件300的构成部件301～303之间的间隙优选被设为0.1mm(包含)～1mm(包含)，原因是这使得能够更有效地防止任何等离子泄漏。
并且，通过如图2所示的那样在相互偏移的位置处形成狭缝L1和L2，电导率可从与常规的单一沉积屏蔽对应的20～50L/s增加到100～200L/s。
并且，本实施例例示了在真空腔室103的整个圆周部分上移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302的配置。通过该配置，沿台架104的圆周方向在中间沉积屏蔽部分202和下部沉积屏蔽部分203之间均匀地形成接合。用作屏蔽接合的间隙可能由于例如等离子进入间隙中变为等离子分布中的奇点(singularity)，并且，这导致等离子分布的不均匀。但是，通过沿台架104的圆周方向在中间沉积屏蔽部分202和下部沉积屏蔽部分203之间均匀地形成接合，能够使等离子分布均匀化，并进而使沉积特性的面内分布均匀化。然而，在真空腔室103的整个圆周部分上移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302的配置不总是必须的。例如，可以采用可仅垂直移动经由传输端口114传输基板所需要的部分的配置。
并且，如本实施例中那样，可通过移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302以允许经由传输端口114传输基板，获得以下的优点。即，如本实施例那样移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302的配置不需要用于提升/下降台架104的升降机构。如果采用提升/下降台架的配置，那么台架通过诸如波纹管(bellows)的升降机构接地。相反，如果不采用提升/下降台架的配置，那么通过升降机构的接地是不必要的，并且这有利于接地时的台架电势的稳定化。这使得能够进一步稳定沉积特性。
但是，本发明不限于可通过移动中间沉积屏蔽部分202和中间外部部件302来经由传输端口114传输基板的配置。如图4所示，可以采用可通过用升降机构提升/下降台架104来加载基板的配置。可以在台架104下降到下端时将基板从传输端口114加载到真空腔室103中，并且可在将基板放置于台架104上之后提升台架104。
并且，虽然图1例示了台架104位于靶电极105下面的情况，但是本发明不限于此。可以采用靶电极位于真空腔室内的下侧并且保持基板的台架位于靶电极上面的配置。
并且，虽然本实施例例示了中间外部部件302与驱动轴401连接并且通过诸如汽缸(未示出)的驱动装置移动的配置，但是，作为替代，可以采用移动上部外部部件301和下部外部部件303的配置。作为替代方案，可以采用独立地移动中间外部部件302和上部外部部件301和下部外部部件303的配置。
并且，在本发明中，内部部分不总是必要的。例如，本发明可实施为以下的等离子处理设备。该设备包括腔室、用于在腔室内保持基板的基板台架、用于在腔室内产生等离子的电极、和形成为包围电极和基板台架之间的等离子空间的导电屏蔽部件。屏蔽部件包含基板台架侧的第一部件、与第一部件分开的腔室侧的第二部件、和以包围第一部件和第二部件之间的基板台架的外部的环形形状形成的第三部件。第三部件形成为能够通过与第一部件和第二部件之间的接触来连接腔室和基板台架。该设备还包括用于在闭位置和开放等离子空间的开位置之间移动第三部件的驱动装置。在这种情况下，由于作为驱动基板台架的替代驱动屏蔽部件，因此能够稳定基板台架的接地状态，并进而使面内电气特性均匀化。另外，由于第三部件和剩余部件之间的接触部分在基板周围均匀化，因此，还能够在这一方面使诸如等离子分布和台架电势的面内条件均匀化。
(对于电子器件制造方法的应用)
根据本发明的实施例的等离子处理设备适用于制造例如诸如大屏幕平板显示器(液晶显示器)、薄膜太阳能电池面板、微电感器或磁记录头的电子器件，或诸如MRAM(磁阻随机存取存储器)的使用磁薄膜的存储设备。
虽然以上参照附图描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于该实施例，并且，可在从权利要求理解的技术范围内变为各种形式。
本申请要求基于在2008年7月31日提交的日本专利申请No.2008-197582的优先权，在此通过应用并入其全部内容。

Claims (7)

1.一种等离子处理设备，包括：
腔室；
被配置为将基板保持在所述腔室内的基板台架；
被配置为在所述腔室里面产生等离子的电极；和
被形成为包围所述电极和所述基板台架之间的等离子空间的屏蔽部件，
其中，所述屏蔽部件包含：
主体部分；和
通过分割所述主体部分形成的分离部分，
其中，所述主体部分和所述分离部分分别包含内部部分和相对于等离子空间处于所述内部部分外面的外部部分，
所述主体部分的所述外部部分和所述分离部分的所述外部部分是导电部件并且被形成为能够使所述腔室和所述基板台架通过相互的接触而连接，并且，
所述主体部分的所述内部部分和所述分离部分的所述内部部分被形成为不相互接触。
2.根据权利要求1的等离子处理设备，还包括驱动装置，所述驱动装置用于在开放等离子空间的开位置与所述主体部分的所述外部部分和所述分离部分的所述外部部分相互接触的接触位置之间移动所述分离部分。
3.根据权利要求1的等离子处理设备，其中，所述分离部分以包围所述基板台架的外部的环形形状形成。
4.根据权利要求3的等离子处理设备，其中，所述屏蔽部件包含：
被附接到所述基板台架的周边的第一部件；
与所述第一部件分开并用作被附接到所述腔室的所述主体部分的第二部件；和
以能够连接所述第一部件和所述第二部件的环形形状形成的用作所述分离部分的第三部件。
5.根据权利要求1的等离子处理设备，其中，所述内部部分在等离子空间与在所述外部部分之间的接触部分之间形成迷宫结构。
6.根据权利要求1的等离子处理设备，其中，所述内部部分被可拆卸地附接到所述外部部分。
7.一种电子器件制造方法，包括通过使用在权利要求1中限定的等离子处理设备制造电子器件的步骤。
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