CN103140011A - 直立式电浆产生装置 - Google Patents

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李炳寰
杨主见
叶昌鑫
黄俊凯
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Abstract

本发明提供一种直立式电浆产生装置，包括：一第一腔体，至少两个第二腔体、至少两个电极板，至少两个接地单元，搭配至少一射频电流供应器。本发明直立式电浆产生装置能达成同时实现多片基板的电浆制程，并具有可消除多腔室之间射频干扰的功效。

Description

直立式电浆产生装置
技术领域
本发明涉及一种产生电浆的装置，且特别涉及一种直立式电浆产生装置。
背景技术
在今日半导体制程技术中，电浆可进··非常有效的电浆辅助化学气相沉积(plasma-assisted chemical vapor deposition)、电浆辅助蚀刻(plasma-assisted etching)、以及电浆高分子化(plasmapolymerization)等薄膜制程及蚀刻工作。现今多种产业皆运用到电浆制程技术，如太阳能厂以及晶圆厂。例如，在太阳能电池中的传统微晶硅质薄膜的制程方式，即是在电浆增强型化学式气相沉积(Plasmaenhancec hemical vapor deposition，PECVD)制程中通入大量氢气与硅烷做稀释，再反应形成微晶硅质薄膜，藉以提升硅薄膜太阳能电池的效率与产能的目标。
在电浆增强型化学式气相沉积制程中，电浆由射频功率所激发，而电浆中的射频频率的提升可以增加镀膜速率。当欲镀膜的基板面积增大时，在其上传递的射频电磁波将会因相位变化造成电场的变动，相对地也影响了电浆的均匀性及后续镀膜的品质。尤其是在今日薄膜液晶显示器(Thin film transistor liquid crystal display，TFT LCD)厂与太阳能厂，其所使用的镀膜基板多为一平方公尺以上的大面积玻璃基板时，射频电磁波在腔体的不稳定将会严重影响组件量产的效率及成本。
参照美国专利中6,228,438号，标题为应用于大面积基板的电浆反应器(Plasma reactor for the treatment of large sizesubstrates)，其公开了一种透镜型电极板。该电极板表面系以高斯椭圆函数分布以匹配电场分布，产生一均匀电浆。然而该案中所公开了的设备并无法运用在直立电极式腔体以缩小设备所占面积。鉴于提高产能需求，有需提出一种直立式电浆产生结构装置以达到降低成本的目标。
参照中国专利公告第201183822Y号，标题为薄膜沉积装置，其公开了一种多片基板直立式电浆产生装置，该装置可以直立式腔体进行至少两个基板的电浆制程，具有节省成本的功效。直立式多电极腔体因各电浆区域的接地端皆电性相连。当设备体积较大时易产生寄生电感及电容现象，会产生不理想的接地条件，易使各电浆腔体区域产生射频功率互扰情形。
发明内容
针对现有技术存在缺陷和不足，本发明的主要目的在于提供一种直立式电浆产生装置，达成同时生产多片基板的目标，且不需相位调整器即能消除多腔室之间射频干扰的接地方式，以改善射频互扰的情形。
为达上述的主要目的，本发明采用以下技术方案：
一种直立式电浆产生装置，该装置可达到以直立式腔体进行多片式生产，该装置包含：一第一腔体；至少两个第二腔体；至少两个电极板；至少一射频电流源；以及至少两个接地单元。第一腔体的外表面电性地接地，且具有一第一进气口及第一出气口，其中第一进气口用以通入制程气体，第一出气口用以排出制程气体；第二腔体，配置于第一腔体的内部，皆具有一第二进气口及一第二出气口，其中第二进气口由第一进气口引入制程气体，第二出气口由第一出气口排出制程气体；电极板，配置于第二腔体的内部，用以呈载一制程基板；至少一射频电流源，设置于腔体外部，电性连接至少两个电极板，用以提供一射频电流以产生电浆于第二腔体内；以及接地单元，用以电性连接第一腔体及第二腔体；其中，第二腔体的外表面至少有一组以上的该接地单元，用以电性连接至第一腔体。
根据本发明的一特征，其中射频电流源具有至少两组不同频率的射频功率以对应于所述电极板。
据本发明的另一特征，其中射频电流源所提供的射频电流的频率为40.68MHz。
据本发明的另一特征，其中接地单元的间距超过射频电流源所提供的射频电流的一对应波长的二十分之一，其中该对应波长定义为光速除以射频电流的频率。
本发明直立式电浆产生装置具有以下功效：
1.以直立式腔体形式同时进行多片基板的电浆制程，相较于平躺式腔体以单一腔体仅生产单片基板的形式，具有较低成本；
2.以单一组真空源设备可以提供多组电浆反应区使用，可在提高生产基板数量之余有效节省设备成本；以及
3.以至少两组接地路径可有效完成单电浆反应区的独立接地，并避免产生额外射频功率传输路径，避免习知直立多片式电浆产生设备所产生的射频干扰情形。
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
图1为本发明的直立式电浆产生装置。
图2为本发明的第二实施例示意图。
图3为本发明的第三实施例示意图。
【主要组件符号说明】
100：直立式电浆产生装置  110：第一腔体      111：第一进气口
112：第一出气口          120：第二腔体      121：第二进气口
122：第二出气口          130：电极板        140：基板
150：射频电流源          151：阻抗匹配器    152：射频传输线
160：接地单元            170：真空源        171：管路
具体实施方式
现请参照图1，为本发明的直立式电浆产生装置100，其包含：第一腔体110，至少两个第二腔体120，至少两个电极板130，至少一射频电流源150，以及至少两个接地单元160。
第一腔体110，其外表面电性地接地，且具有第一进气口111及第一出气口112，其中第一进气口111用以连接一制程气体源，以通入第一腔体110的制程气体。第一出气口112用以排出制程后所残余的气体。第一腔体110的内部中配置有至少两个第二腔体120。每一个第二腔体120皆具有独立的第二进气口121。，第一进气口111输出的制程气体经第二进气口121进入第二腔体120内。每一个第二腔体120皆具有独立的第二出气口122。制程残余气体经第二出气口122从第二腔体120排出；制程残余气体经第一出气口112从第一腔体110排出的。需注意的是，本发明直立式电浆产生装置包含一真空源170，设置于第一腔体110的外部，与第一腔体110有一管路171连接，该管路171用以将腔体内部的气体抽出，并可控制腔体的压力值位于0.5-760托耳(Torr)之间。
每一个第二腔体120中皆配置有对应的电极板130，用以呈载制程基板140，使直立式电浆产生装置100可对制程基板140进行一蚀刻、一沉积薄膜或一表面改质制程。需注意的是，基板140选自于玻璃、石英、塑料、透明可挠性基板所组成族群中的任何一种材料。为了得到较佳的透光特性与较低的制造成本，可以采用透光性较佳的玻璃。
在直立式电浆产生装置100中，的电浆产生所需的能量由一射频电流源150提供。射频电流源150，设置在该第一腔体110的外部，电性地连接至少两个电极板130，为电极板130提供射频电流；电极板130产生射频电场以解离第二腔体120内的制程气体，以产生电浆。
于本发明实施例中，射频电流的频率在10至150MHz之间，较佳该射频电流的频率为40.68MHz。电极板130为可承载基板面积为五代玻璃面板以上的需求，电极板130的面积介于864cm2至60000cm2之间。
本发明直立式电浆产生装置100还包含一阻抗匹配器151，电性地连接于射频电流源150与电极板130之间。由该射频电流源150往第一腔体110看进去的阻抗称之为馈入阻抗。阻抗匹配器151用以将射频电流源150的阻抗匹配至所述馈入阻抗。以使射频电流传输路径上的射频阻抗匹配，达成最大传输效益。
阻抗匹配器151、射频电流源150与电极板130间的电性连接由使用一射频传输线152所达成，且射频传输线152的阻抗介于10至75奥姆之间，较佳的阻抗为50奥姆。为使第二腔体120间不互相产生射频互扰现象，需使第二腔体120在射频电流工作环境形成良好电性接地特性，使射频电压仅存在于电极板130与第二腔体120之间，而不在第二腔体120外形成额外射频功率传导路径。习知接地方式为：用金属导线电性连接接地源与被接地物体，使被接地物体具有与接地源相同的零电位。为使第二腔体120在射频电路工作环境下具有良好接地特性，需在每个第二腔体120上选择至少两处进行接地的动作，亦即需避免第二腔体120的表面积对于射频电流工作频率的波长过长而产生寄生效应，丧失电位为零的效应。因此需使用至少两个接地单元160将作为接地源的第一腔体110与第二腔体120电性连接。需注意的是，接地单元160间的距离不超过射频电流的一对应波长的二十分之一，其中对应波长定义为光速除以射频电流的频率，以使接地单元160间不因距离过长而产生寄生电感效应影响接地电位。本发明实施例中，射频工作频率为13.56MHz 40.68MHz，所对应的接地单元160间的距离分别为1100mm及368.5mm。于本发明直立式电浆产生装置100中，第一腔体110、第二腔体120、电极板130、接地单元160的材质选自：镍、金、银、钛、铜、钯、不锈钢、铍铜合金、铝、被覆铝及其组合所构成的群组。
现请参照图2，其所示为本发明的第二实施例示意图，因至少两组接地单元160的使用可使第二腔体120视为独立单元而不互相产生互扰的作用，因此本实施例中，使用13.56MHz及40.68MHz两种不同频率的射频电流，其分别为射频电流源150、阻抗匹配器151以及射频电流源210、阻抗匹配器211，以为至少两组不同频率的形式以对应于该至少两个电极板120。
现请参照图3，其所示为本发明的第三实施例示意图，使用四组第二腔体120时，为使第二腔体120达到较佳接地效果时，接地单元160的配置方式为：排列于中间的二组第二腔体120需在上下配置接地单元160以达到一较佳的接地效果。
综上所知，本发明的直立式电浆产生装置具有以下功效：
1.以直立式腔体形式同时进行多片基板的电浆制程，相较于平躺式腔体以单一腔体仅生产单片基板的形式，具有较低成本；
2.以单一组真空源设备可以提供多组电浆反应区使用，可在提高生产基板数量的同时有效节省设备成本；以及
3.以至少两组接地路径可有效完成单电浆反应区的独立接地，并避免产生额外射频功率传输路径，避免习知直立多片式电浆产生设备所产生的射频干扰情形。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直立式电浆产生装置，其特征在于，包括：
一第一腔体，该第一腔体的外表面电性地接地，且具有一第一进气口及第一出气口，其中第一进气口用以通入制程气体，第一出气口用以排出制程气体；
至少两个第二腔体，配置于第一腔体的内部，每个第二腔体皆具有一第二进气口及一第二出气口，其中第二进气口由第一进气口引入制程气体，第二出气口由第一出气口排出制程气体；
至少两个电极板，配置于至少两个第二腔体的内部，用以呈载一制程基板；
至少一射频电流源，设置于腔体外部，电性连接至少两个电极板，用以提供一射频电流以产生电浆于第二腔体内；以及
至少两个接地单元，用以电性连接第一腔体及第二腔体；
其中，第二腔体的外表面至少有一组以上的接地单元，用以电性连接至第一腔体。
2.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述直立式电浆产生装置更包含一真空源，设置于腔体外部，与腔体有一管路连接，通过该管路用以将腔体内部的气体抽出，并可控制腔体的压力值位于0.5-760托耳(Torr)之间。
3.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述些电极板的面积介于864cm2至50400cm2之间。
4.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述射频电流源具有至少两组不同频率的射频功率以对应于所述电极板。
5.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述射频电流源提供的射频电流的频率在10至150MHz之间。
6.根据权利要求5所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述射频电流源所提供的射频电流的频率为40.68MHz。
7.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，还包含至少一阻抗匹配器，电性连接于射频电流源与所述电极板之间。
8.根据权利要求7所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述阻抗匹配器、射频电流源与该电极板间的电性连接由使用一射频传输线所达成，且该射频传输线的阻抗为50奥姆。
9.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述接地单元的间距超过射频电流源所提供的射频电流的一对应波长的二十分之一，其中对应波长定义为光速除以射频电流的频率。
10.根据权利要求1所述的直立式电浆产生装置，其特征在于，所述第一腔体、第二腔体、电极板、接地单元的材质选自：镍、金、银、钛、铜、钯、不锈钢、铍铜合金、铝、被覆铝及其组合所构成的群组。
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