CN101821426A - 背板支撑件的射频回传板 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例一般包括一种用于利用射频电流的设备中的射频回传板。无论背板有多大，皆需要背板支撑结构以预防背板下垂。流动跨越背板并朝向喷洒头的射频电流会部分转向并往上流经支撑结构。往上流经支撑结构的射频电流会将不期望的偏压施加在支撑结构上，也会因此降低流至喷洒头的射频电流。藉由将射频电流回传至来源处，则可降低往上流经支撑结构的射频电流量。射频回传板可以设置在腔室盖和支撑结构之间，以将任何会往上流经支撑结构的射频电流重新导引而往下流回至腔室盖。
Description
技术领域
本发明的实施例一般涉及提供一射频回传路径(RF return path)给使用射频电流的设备中的背板支撑结构的方法及设备。
背景技术
随着对于大型平面显示器及大型太阳能面板的需求增加，待处理的基板的尺寸也必须增加。举例来说，大面积基板的表面积可超过2平方公尺。为了处理这些大面积基板，腔室尺寸也必须增加。对于等离子辅助化学气相沉积(PECVD)腔室来说，背板自然地要至少与大面积基板一般大。因此，针对处理大面积基板的PECVD设备来说，背板表面积是超过2平方公尺。随着背板尺寸增加，若期望不同尺寸腔室之间的处理结果一致，则有时也必须增加射频电流。
在PECVD中，工艺气体经过喷洒头而导入处理室中，并藉由施加至喷洒头的射频电流而点燃成为等离子。随着基板尺寸增加，施加至喷洒头的射频电流也要相应地增加。所施加的射频电流愈大，对于技师的危险也愈高。
因此，需要对射频电流进行控制，以确保技师仍为安全。
发明内容
本发明的实施例一般包括一种用于利用射频电流的设备中的射频回传板。无论背板有多大，皆需要背板支撑结构以预防背板下垂。流动跨越背板并朝向喷洒头的射频电流会部分转向并往上流经支撑结构。往上流经支撑结构的射频电流会将不期望的偏压施加在支撑结构上，也会因此降低流至喷洒头的射频电流。藉由将射频电流回传至来源处，则可降低往上流经支撑结构的射频电流量。射频回传板可以设置在腔室盖和支撑结构之间，以将任何会往上流经支撑结构的射频电流重新导引而往下流回至腔室盖。
在一实施例中，该设备包括：一腔室盖；一背板；一背板支撑结构，与该腔室盖耦接；以及一射频回传板，与一或多个紧固构件和该腔室盖耦接。该背板支撑结构横跨该腔室盖，并在该背板的一实质中央处与该背板耦接。该背板支撑结构亦利用一或多个紧固构件而与该腔室盖耦接。
在另一实施例中，该设备包括：一腔室盖；一支撑结构，与该腔室盖的数个边缘耦接，并延伸于该腔室盖上方；一耦接组件，由该支撑结构往下延伸，并且由上方的该支撑结构所支撑；以及一射频回传板，耦接于该耦接组件与该腔室盖之间。该支撑结构在该腔室盖上方的一位置处而延伸跨越该腔室盖。
在另一实施例中，该设备包括：一射频回传板主体，具有穿设于其中且按照一定尺寸制作以容纳一或多个第一紧固构件的一或多个通道，该一或多个第一紧固构件将一背板固定至一背板支撑结构，该射频回传板主体亦具有穿设于其中且按照一定尺寸制作以容纳一紧固构件的一或多个第二通道，且该紧固构件将该射频回传板主体耦接至一腔室盖。
附图说明
为让本发明的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，其部分乃绘示如附图式。须注意的是，虽然所附图式揭露本发明特定实施例，但其并非用以限定本发明的精神与范围，任何熟习此技艺者，当可作各种的更动与润饰而得等效实施例。
图1，绘示根据本发明的一实施例的PECVD设备的剖面视图。
图2，绘示根据本发明的一实施例的腔室盖及支撑组件的上视立体图。
图3，绘示根据本发明的一实施例的PECVD设备的腔室盖部分的剖面视图。
图4A，绘示根据本发明的一实施例的支撑环的上视图。
图4B，绘示图4A的螺栓穿过背板及支撑环的剖视图。
为便于了解，图式中相同的组件符号表示相同的组件。某一实施例采用的组件当不需特别详述而可应用到其它实施例。
具体实施方式
本发明的实施例一般包括用于利用射频电流的设备中的射频回传板。无论背板的尺寸有多大，背板支撑结构皆须用于预防背板的下垂(sag)，则跨越背板而朝向喷洒头流动的射频电流可能会部分转向并往上流经支撑结构。往上流经支撑结构的射频电流会将不期望的偏压施加在支撑结构上，也会因此降低流至喷洒头的射频电流。藉由将射频电流回传至来源处，则可降低往上流经支撑结构的射频电流量。射频回传板可以设置在腔室盖和支撑结构之间，以将任何会往上流经支撑结构的射频电流重新导引而往下流回至腔室盖。应了解待处理的基板可以为任何适合的基板，例如半导体基板、平面显示器基板、太阳能面板基板等。
图1为根据本发明的一实施例的PECVD设备的剖面示意图。该设备包括一腔室100，而在该腔室100中，一或多个薄膜沉积至基板120上。可使用的适合的PECVD设备购自加州圣克拉拉的应用材料公司。下方的描述将会参照PECVD设备而进行探讨，但应了解本发明亦可等效应用至其它处理室(包括购自其它制造商的处理室)。
腔室100一般包括界定出工艺容积的壁102、底部104、喷洒头106及基板支撑件118。可以透过狭缝阀开口108而进出工艺容积，藉此可将基板120传输进出腔室100。基板支撑件118可耦接至致动器116，以升高及降低基板支撑件118。升举销122可移动地穿设于基板支撑件118中，以移动基板而使其离开或置于基板承接表面上。基板支撑件118亦可包括加热及/或冷却组件124，以将基板支撑件118维持在期望温度。基板支撑件118亦可包括射频回传带(strap)126，以在基板支撑件118周围提供射频回传路径。
喷洒头106藉由紧固构件150而耦接至背板112。喷洒头106可藉由一或多个紧固构件150而耦接至背板112，藉以协助预防下垂及/或控制喷洒头106的平直度/弯曲度。在一实施例中，使用12个紧固构件150以将喷洒头106耦接至背板112。紧固构件150可包括螺母及螺栓组件。在一实施例中，螺母及螺栓组件可由电性绝缘材料制成。在另一实施例中，螺栓由金属制成并且包围有电性绝缘材料。在又另一实施例中，喷洒头106可设有螺纹以容设螺栓。在另一实施例中，螺母可以由电性绝缘材料形成。电性绝缘材料协助预防紧固构件150与腔室100中存在的任何等离子产生电性耦合。
气体源132耦接至背板112，以将气体通过喷洒头106中的气体通道而提供至基板120。真空泵110耦接至腔室100，以将工艺容积控制在期望压力下。射频功率源128耦接至背板112及/或喷洒头106，以提供射频电流至喷洒头106。射频电流在喷洒头106与基板支撑件118之间提供电场，藉此，可由喷洒头106与基板支撑件118之间的气体产生等离子。可使用各种频率，例如约0.3MHz～约200MHz的频率。在一实施例中，射频电流是在13.56MHz的频率下提供。
亦可将一远程等离子源130(例如一感应耦合远程等离子源130)耦接于气体源132及背板112之间。在处理基板之间，可将一清洁气体提供至远程等离子源130，藉此产生远程等离子。来自远程等离子的自由基可以提供至腔室100以清洁腔室100组件。清洁气体可以进一步由提供至喷洒头106的射频功率源128所激发。适合的清洁气体包括但不限于为NF3、F2及SF6。基板120的顶表面与喷洒头106之间的间距是介于约400密尔(mil)～约1200密尔。在一实施例中，该间距是介于约400密尔～约800密尔。
背板112可以由支撑组件138所支撑。一或多个固定螺栓(anchorbolt)140可以由支撑组件138往下延伸至支撑环144。支撑环144可以藉由一或多个紧固构件142而与背板112耦接。在一实施例中，紧固构件142可以包括螺母及螺栓组件。在另一实施例中，紧固构件142可包括一与背板112的具螺纹承接表面耦接的具螺纹的螺栓。支撑环144与背板112的耦接可以在背板112的实质中央处。背板112之中央处为在缺乏支撑环144的下具有最少支撑量之处。因此，支撑背板112的中央区域可以降低及/或预防背板112的下垂。在一实施例中，支撑环144可以耦接至控制背板112形状的致动器，藉此，可将背板112的中央相对于背板112的边缘而上升或下降。背板112的移动可以相应于(in response to)在工艺过程中所获得的计量(metric)。在一实施例中，该计量为所沉积的层厚度。在另一实施例中，该计量为所沉积的层的组成。背板112的移动可以与工艺同时进行。在一实施例中，一或多个紧固构件142可以延伸穿过背板112而至喷洒头106。
喷洒头106可以额外利用托架134而耦接至背板112。托架134可具有一突出部(ledge)136，而喷洒头106可座落于突出部136上。背板112可以座落在与腔室壁102耦接的突出部114上，藉以密封腔室100。腔室盖152可与腔室壁102耦接，并藉由一区域154而与背板112间隔设置。在一实施例中，该区域154包括空气。在另一实施例中，该区域154包括电性绝缘材料。腔室盖152可具有一开口，藉此，一或多个紧固构件142可穿过该开口而与背板112耦接，且气体供应导管156可透过该开口供应工艺气体至腔室100。在一实施例中，支撑环144可设置于腔室盖152下方，并实质置中设置于腔室盖152的开口中。
射频回传板146是与支撑环144及腔室盖152耦接。射频回传板146可以藉由紧固构件148而与腔室盖152耦接。在一实施例中，紧固构件148包括一拉力螺栓(lag screw)。射频回传板146可以耦接于紧固构件142与支撑环144之间。射频回传板146针对会由紧固构件142往上移动至支撑环144的射频电流提供至射频功率源128的路径。射频回传板146提供射频电流往下流至腔室盖152并接着返回射频功率源128的路径。
图2提供根据本发明的一实施例的腔室盖202及支撑组件200的上视立体图。位于腔室盖202下方的背板中央可以由支撑结构206所支撑。支撑结构206可以藉由一或多个支柱208而与腔室盖202耦接。支撑结构206可包括升举板210，以允许支撑结构206的移动。所示的数个紧固构件214是用于将环耦接至支撑结构206。一或多个紧固构件222可将环耦接至背板。射频回传板216可利用紧固构件218而耦接至腔室盖202。在一实施例中，紧固构件218可包括一拉力螺栓。在一实施例中，腔室盖202可包括数个部分224、226。在另一实施例中，腔室盖202可包含单部件材料，其中央处穿设有一开口，以允许紧固构件222将环耦接至背板。
图3为根据本发明的一实施例的PECVD设备300的盖部分的剖面视图。设备300包括一气体源302，用以将工艺气体导入腔室中，以在基板上沉积一层。气体源302亦可导入一清洁气体至远程等离子源304，且清洁气体会在远程等离子源304中点燃成为等离子并输送至腔室以清洁的。设备300可包括耦接至背板308的支撑结构310。一或多个紧固构件320可将环312耦接至背板308。环312可以与支撑结构310耦接。工艺气体通过喷洒头314而流入与基板相遇，且喷洒头314利用实质设置在接近背板308与喷洒头314中央处的一或多个紧固构件而与背板308耦接。喷洒头314可以额外利用托架316而与背板耦接。
射频电流可以由射频功率源306流至设备300。射频电流可以沿着射频扼流器322的外侧而流入处理室。工艺气流是流经射频扼流器322以到达处理室。射频电流通过射频扼流器322的外侧。表面上看来，将气体及射频电流经过一共同位置耦接似乎会造成失败，然而，射频电流在通过导电表面时会具有「集肤效应(skin effect)」，射频电流的移动会尽可能接近驱动其的来源。因此，射频电流于导电组件的表面上移动，并仅穿透导电组件的某个可预先决定的深度(即，肤)。可预先决定的深度可经计算而为所施加的最大射频电流的函数。因此，当导电组件较射频电流穿透的预定深度还来得薄时，射频电流会与在其中流动的气体反应。相反的，当导电组件较射频电流穿透的预定深度还来得厚时，射频电流不会与在其中流动的气体反应。
射频电流将会朝向处理室流动。当射频电流沿着导管(由射频扼流器322导向背板308)的外侧移动，则射频电流在遇到背板308时会沿着背板308的上表面流动。射频电流沿着背板308的上表面移动，且接着往下流经背板308的侧面直到其遇到托架316为止。接着，射频电流沿着托架316前进直到其遇到喷洒头314之前侧。由射频功率源306至喷洒头314前侧的路径是由箭头324显示。
在射频电流沿着背板308的上表面前进时，射频电流会遇到将背板308耦接至环312的紧固构件320。则射频电流会沿着紧固构件320往上前进。射频电流会于背板308以及任何将背板308与紧固构件320绝缘的任何绝缘材料之间缓慢行进，以到达紧固构件320。若射频电流到达紧固构件320，则射频电流可能会往上流经紧固构件320而至环312。沿着紧固构件320往上移动的射频电流可能会对于维修或操作此设备300的技师造成伤害。另外，由背板308转向的射频电流会造成电感增加，并会使得到达喷洒头324的射频电流量降低。转向远离喷洒头314的射频电流量愈少，则该设备的效率愈高。
一或多个射频回传板318耦接于紧固构件320与环312之间。射频回传板318亦与腔室盖326耦接。射频回传板318可将射频电流回传至腔室盖326。在一实施例中，射频回传板318在高于环312的位置处而耦接于紧固构件320及环312之间。在另一实施例中，射频回传板318在低于环312的位置处而耦接于紧固构件320及环312之间。在一实施例中，射频回传板318可包括铜，而紧固构件320与环312可包括具有较低导电性(electrical conductivity)的材料，例如铝或不锈钢。由于铜具有较高的导电性，射频电流会沿着射频回传板318而回传至腔室盖326，而非沿着支撑结构310往上前进。在一实施例中，射频回传板318具有实质为S型的剖面。亦可预期射频回传板318具有其它形状。射频电流沿着射频回传板318流动至腔室盖326的顶表面，并接着返回射频功率源306。
图4A为根据本发明的一实施例的与背板406耦接的支撑环400的上视图。在图4A中，根据清楚解释的目的，并未示出电性绝缘材料420、罩盖418以及射频回传板416。图中示出用于将环400耦接至支撑结构的钻孔402，且图中亦示出螺栓404。图中所示出的钻孔402为6个，但应了解可使用较少或较多数量的钻孔402。另外，图中示出将支撑环400耦接至背板406的8个螺栓404，但应了解可使用较少或较多数量的螺栓404。图4B为图4A的螺栓404穿过背板406及支撑环400的剖视图。在支撑环400与背板406之间，螺栓404可藉由绝缘垫圈408而电性隔离。在一实施例中，绝缘垫圈408是钻孔装埋(countersunk)于背板406中。亦可使用其它绝缘材料来将螺栓与射频电流电性隔离。图中示出工艺气体通过背板406的通道414。螺栓404可以包设在电性绝缘材料420中，并以一罩盖418罩住。由于螺栓404是直接螺锁入背板406中，故其具射频吸引性(RF hot)，因此射频电流会沿着螺栓404流动。射频回传板416会将射频电流回传至盖(图中未示)。射频回传板416可耦接于支撑环400和电性绝缘材料420之间。在一实施例中，射频回传板416可耦接于螺栓404与支撑环400的底部之间。射频回传板416的另一端可以耦接至盖(图中并未示出盖)。
藉由将射频回传板耦接于背板支撑结构与腔室盖之间，则流至支撑结构的射频电流量降低，且此对于必须操作此腔室的技师来说也较为安全。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (15)
1.一种设备，包括：
腔室盖；
背板；
背板支撑结构，在该腔室盖的一边缘与该腔室盖耦接，该背板支撑结构横跨该腔室盖，并在该背板的一实质中央处与该背板耦接，该背板支撑结构藉由延伸穿过该腔室盖的一或多个第一紧固构件而与该背板耦接；以及
射频(RF)回传板，与该背板支撑结构及该腔室盖耦接。
2.如权利要求1所述的设备，其中该射频回传板的剖面形状为S型。
3.如权利要求1所述的设备，更包括：
支撑环，将该背板支撑结构与该背板耦接。
4.如权利要求3所述的设备，其中该射频回传板藉由该一或多个第一紧固构件而与该支撑环耦接，而该射频回传板藉由一或多个第二紧固构件而与该腔室盖耦接，其中该腔室盖具有穿设于其实质中央处的一开口，且其中该支撑环的直径小于该开口的直径。
5.如权利要求1所述的设备，其中该射频回传板包括具有第一导电性(electrical conductivity)的材料，该背板支撑结构包括具有第二导电性的材料，且该第二导电性小于该第一导电性。
6.如权利要求1所述的设备，其中该背板支撑结构更包括一环，其中该射频回传板是耦接于该一或多个第一紧固构件与该环之间，且其中该射频回传板是耦接于该一或多个第二紧固构件与该腔室盖之间。
7.如权利要求1所述的设备，其中该腔室盖包括数个部件(piece)。
8.如权利要求1所述的设备，其中该腔室盖具有穿设于该腔室盖的实质中央处的开口，且其中该一或多个紧固构件延伸穿过该腔室盖的该开口。
9.一种设备，包括：
腔室盖；
支撑结构，与该腔室盖的数个边缘耦接，并延伸于该腔室盖上方，该支撑结构在该腔室盖上方的一位置处而延伸跨越该腔室盖；
耦接组件，由该支撑结构往下延伸，并且由上方的该支撑结构所支撑；以及
射频回传板，耦接于该耦接组件与该腔室盖之间。
10.如权利要求9所述的设备，其中该射频回传板包括具有第一导电性的材料，该耦接组件包括具有第二导电性的材料，且该第二导电性小于该第一导电性。
11.如权利要求9所述的设备，其中该腔室盖具有穿设于该腔室盖的实质中央处的开口。
12.如权利要求9所述的设备，其中该射频回传板的剖面形状为S型。
13.如权利要求9所述的设备，其中该腔室盖包括数个部件(piece)，且该射频回传板是与该些部件的至少二者耦接。
14.一种设备，包括：
射频回传板主体，具有穿设于其中且按照一定尺寸制作以容纳一或多个第一紧固构件的一或多个通道，该一或多个第一紧固构件是将背板固定至背板支撑结构，该射频回传板主体亦具有穿设于其中且按照一定尺寸制作以容纳紧固构件的一或多个第二通道，且该紧固构件是将该射频回传板主体耦接至腔室盖。
15.如权利要求14所述的设备，其中该射频回传板主体的剖面形状为S型。
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