可调节电荷量的等离子体工艺设备制造技术

本发明专利技术涉及可以根据基板的物理性质相应地调节到达基板的等离子体离子等电荷量的等离子体工艺设备。等离子体工艺设备具备电荷测量器和控制部。电荷量测量器是在基板区域测量电荷量。控制部是控制施加于离子源的电源，使从电荷量测量器接收的测量电荷量收敛于基板的最佳电荷量。

Plasma process equipment with adjustable charge

The invention relates to a plasma process equipment which can adjust the plasma plasma charge amount to the substrate according to the physical properties of the substrate. The plasma process equipment is equipped with charge measuring device and control unit. Charge gauge is used to measure charge in the area of the substrate. The control unit controls the power supply applied to the ion source so that the measured charge received from the charge meter converges to the optimal charge amount of the substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调节电荷量的等离子体工艺设备
本专利技术涉及等离子体工艺设备，具体是，可以根据基板的物理性质相应地调节到达基板的等离子体离子等电荷量的等离子体工艺设备。
技术介绍
半导体工艺通常进行在基板上注入杂质或薄膜沉积或蚀刻表面等各种处理工艺。这些基板处理可以通过各种方式使用等离子体设备。根据等离子体设备处理基板的过程，朝向基板的物质通常都带电荷。但带电荷的粒子继续向基板移动，则基板上会积累带同一电荷的粒子，其结果是，后到达的物质由于排斥力无法再到达基板。为解决这些问题，注册专利1441191号提出了“利用淹没式等离子体枪的离子中和系统”，从其内容上来看，其具备使半导体晶元上积累的正电子中和的淹没式等离子体枪。淹没式等离子体枪是产生电子，相邻半导体晶圆的区域使离子束中和。注册专利1126324号提出了“具备束空间电荷中和装置的离子注入设备”。从其内容来看，其具备生成发射等离子体用热电子的等离子体簇射器。如上所述，现有技术只注重朝向基板的离子束的中和。但每个基板的物理性质不同，因此每个基板的清洗、注入、沉积等工艺条件也不一样。就是说，某些基板是表面不带电荷才能很好地进行清洗、注入和沉积，某些基板是堆积一定量的正电荷且整体带有较弱的正电荷时才能很好地进行清洗、注入和沉积。因此如现有技术，仅凭在基板部分使工艺物质的电荷中和，无法将基板处理得最好。
技术实现思路
技术课题为解决所述现有技术上存在的问题，本专利技术提供一种可调节电荷量的等离子体工艺设备，该设备是，第一、可以优化基板处理所需的电荷量条件；第二、在具备清洗、注入、沉积等工艺设备的复合(多用途)等离子体工艺设备上也容易优化基板处理所需的电荷量条件；第三、可以确认基板处理所需的电荷量的最佳条件，因此可以应用于测试、培训等各种用途。技术方案为解决这些问题，本专利技术的等离子体工艺设备结构可以包括工艺腔体、基板载具、离子源、电荷量测量器、控制部等。工艺腔体的内部形成密封空间。基板载具设在工艺腔体内并支撑基板。离子源是在工艺腔体内由工艺气体生成等离子体离子供应给基板。电荷量测量器是在基板区域测量电荷量。控制部是控制施加到离子源的电源，使从电荷量测量器接收的测量电荷量收敛于基板的最佳电荷量。本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备可以包括中和器。中和器可以给工艺腔体内供应电子等。中和器可以在基板区域调节电荷量。此时，控制部可以控制施加到离子源和中和器的电源中至少一个。本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备可以包括溅射器阴极。溅射器阴极是可以在工艺腔体给基板供应沉积物质。此时控制部可以控制对所述离子源、中和器、溅射器阴极施加的电源中至少一个，使所述测量电荷量收敛于所述基板的最佳电荷量；本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备中，基板是绝缘体。控制部可以利用根据基板的表面能量算出储存的最佳电荷量。本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备中，离子源是End-Hall离子源。End-Hall离子源可以由磁场部、电极等构成。磁场部是可以在朝向基板的前方相离设置多个磁极，形成加速环路用开放缝。磁场部可以将侧方和后方封闭，不包括注入工艺气体的注入口。电极可以置于磁场部内部中开放缝的下端。End-Hall离子源不是从侧方和后方接收工艺气体，而是从工艺腔体内的工艺气体生成等离子体离子，将该等离子体离子通过电极和基板之间的电位差移至基板。有益效果根据本专利技术的等离子体工艺设备，其有益效果在于，可以基板区域形成符合基板的物理性质如基板表面能量的电荷量条件，从而优化利用等离子体的基板处理；在具备清洗、注入、沉积等工艺装置的复合(多用途)等离子体工艺调和中，可以对离子源、中和器、溅射器阴极等实施选择性控制，从而优化基板处理所需的电荷量条件；可以确认基板处理所需的电荷量的最佳条件，因此可以应用于测试、培训等用途。附图说明图1是图示本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备的第一实施例的结构图；图2是图示本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备的第二实施例的结构图；图3是本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备的第三实施例的结构图；图4是图示本专利技术的等离子体工艺设备的第一实施例的控制电荷量的方法的流程图；图5是图示本专利技术的等离子体工艺设备的第二实施例中控制电荷量的方法的流程图；图6是图示本专利技术的等离子体工艺设备的第三实施例中控制电荷量的方法的流程图。最佳实施方式下面结合附图详述本专利技术。图1是图示本专利技术的可调节电荷量的等离子体工艺设备的第一实施例的结构图。如图1所示，第一实施例的等离子体工艺设备的结构包括：工艺腔体10、基板载具20、离子源30、电荷量测量器40、电源部50和控制部60等。工艺腔体10的内部形成密封空间。工艺腔体10上根据工艺注入非反应气体或反应气体。非反应气体包括氩(Ar)、氖(Ne)、氦(He)、氙(Xe)等，反应气体包括氮(N2)、氧(O2)、甲烷(CH4)、四氟化碳(CF4)等。根据情况，可以将非反应气体和反应气体混合使用。工艺腔体10的一侧可以结合真空泵，真空泵的内部空间保持既定的工艺压力。基板载具20可以设在工艺腔体10内。基板载具20可以支撑基板(S)。基板载具20可在工艺腔体10内固定或者移动。离子源30是在工艺腔体10内由工艺气体生成等离子提供给基板(S)。离子源30是可以利用End-Hall离子源。End-Hall离子源可以由磁场部、电极等构成。磁场部由磁铁、磁极、磁芯等构成，内部可以形成圆形或椭圆形的加速环路空间。磁场部形成的加速环路空间向磁极方向开放，向磁芯方向封闭。磁铁可以置于磁极和磁芯之间。磁铁可以由永磁或电磁铁构成，例如，上端为N极，下端为S极地构成。形成一个加速环路时，两侧磁极是可以在磁铁的下端连接磁芯构成，因此磁铁只可能设在中央磁极的下部。磁极是在基板(S)方向上以既定间隔分离设置。磁极是隔着加速环路，N极和S极被交替设置。形成一个加速环路时，中央磁极为N极，两侧磁极为S极地构成。此时中央磁极与磁铁的上端即N极耦合，两侧磁极是通过磁芯与磁铁的下端即S极磁耦合。磁芯是通过磁铁的下端和两侧磁极磁耦合诱导磁力线。磁芯是与两侧磁极连接，使两个磁极形成S极，减少磁铁的下端即S极的磁力对上端即N极磁力线的影响。电极是在磁场部的内部与磁场部电气分隔设置在磁极之间的空间即加速环路空间的下部。具有如此结构的End-Hall离子源中，给电极施加正高电压且接地磁极，则通过电极和基板载具20之间形成的电场，内部电子或等离子体电子向加速环路空间的电极侧移动。沿着加速环路高速移动的电子使加速环路内的工艺气体离子化，离子化的等离子中，正离子通过电极和基板载具20之间的电位差向基板载具20侧移动，对基板(S)起到清洗、蚀刻、表面改性等作用。End-Hall离子源是磁场部的侧方和后方可以不包括注入工艺气体的气体注入口，可以将其封闭。此时，End-Hall离子源不是由侧方和后方被输入工艺气体，而是由工艺腔体10内的工艺气体生成等离子体离子。电荷量测量仪40可以测量工艺腔体10内的尤其是基板(S)区域的电荷量。电荷量测量仪40可以利用法拉第杯(FaradayCup)。法拉第杯上方有开口，侧方和后方可以是封闭的形状。离子或电子注入到法拉第杯并积累后生成电流，通过该电流值可以测量离子束或电子束的电荷量。法拉第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节电荷量的等离子体工艺设备，其特征在于，作为等离子体工艺设备，包括：工艺腔体，其内部具有密封空间；基板载具，其在所述工艺腔体内支撑基板；离子源，其位于所述工艺腔体内，生成正离子供应给所述基板；中和器或溅射器阴极，其位于所述工艺腔体内，并生成负离子供应给所述基板；电荷量测量器，其在所述基板区域测量所述正离子或负离子的电荷量；控制部，其控制对所述离子源、中和器、溅射器阴极施加的电源中至少一个，使所述测量电荷量收敛于所述基板的最佳电荷量；所述基板的最佳电荷量是根据所述基板的表面能量算出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 KR 10-2016-00419691.一种可调节电荷量的等离子体工艺设备，其特征在于，作为等离子体工艺设备，包括：工艺腔体，其内部具有密封空间；基板载具，其在所述工艺腔体内支撑基板；离子源，其位于所述工艺腔体内，生成正离子供应给所述基板；中和器或溅射器阴极，其位于所述工艺腔体内，并生成负离子供应给所述基板；电荷量测量器，其在所述基板区域测量所述正离子或负离子的电荷量；控制部，其控制对所述离子源、中和器、溅射器阴极施加的电源中至少一个，使所述测量电荷量收敛于所述基板的最佳电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄允硕，许闰成，
申请(专利权)人：发仁首路先株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR