TW201010525A - Plasma treatment apparatus and method for plasma-assisted treatment of substrates - Google Patents

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.201010525 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電漿處理設備或系統，以及一種製 造基板之方法’甚至藉由電漿輔助表面處理之方式來處理 大型基板。因此，可瞭解到該“大型（large)”基板至少爲 lm 大小。更可瞭解到 電獎輔助處理（plasma assisted treatment)”爲電漿增強化學氣相沈積、pecvd、離子蝕刻 或電漿輔助反應蝕刻、電漿輔助加熱，及藉由藉助於電漿 0 所產生之離子、電子或中子而露出待處理表面所實現之其 它電漿輔助表面處理。 因此，本發明係提出此等利用Rf操作電漿之設備及方 法。 因此，可通盤瞭解本說明書及申請專利範圍之“ Rf” 爲具有ΙΟΟΚΗζ與200MHz之間的頻率之AC信號，特別是 具有13.56MHz的產業共用頻率以及其比較高階的諧波。 【先前技術】 © 於所屬技術領域中廣爲大眾所知悉之基板處理爲所謂 的平行板反應器以及其方法。原則上，在平行板反應器於 二極體或三極體之架構中，Rf電漿係於二個伸出的平行電 極間產生。待處理基板配置在該等二電漿產生電極之一者 上，或者，可能電氣偏壓（三極體架構）而浸入該等二平行 電極間所產生的Rf電漿中。事實上，在此類平行板反應器 中，該基板係直接露出或浸入強烈的Rf電漿中而造成臨界 控制問題，例如，關於離子撞擊，發生較大駐波（特別是其 變得更加臨界），其中認爲此類反應器爲處理大基板及甚至 201010525 非常大的基板之表面的對象。本發明係根據不同方法，亦 即，產生”遠端電漿（remote plasma)”的方法。 通盤瞭解本說明書及申請專利範圍之”遠端電漿源” 下，真空容器內的電漿源用來處理基板，藉以產生獨立於 該基板之電氣操作的電漿，以及該基板係設在遠離所產生 電漿的該容器中。因此，藉由遠端電漿源執行基板處理係 完全不同於藉由平行電極Rf電漿設備來處理此基板。在稍 後說明中，該基板係直接露出或浸入一強烈的Rf電漿中， ❹ 並且該基板之電氣操作可有效地影響該電漿。 通盤瞭解本說明書及申請專利範圍下，“直流隔離（DC isolating)”可用作關於DC電子信號之電氣隔離。 更具體言之，此一遠端電漿源方法由美國專利US 7 090 705 得知。根據此參考，其提供一種由第一導電電極所組成之遠端 電漿源，於其上裝配互相平行且具有各自的間隔桿之電氣 DC隔離材料。遠離該第一電極之該等桿的表面係以具有多 條導電材料來覆蓋作爲第二電極。Rf信號係施加於該等二 電極之間且於該等桿之間的空間中產生電漿。製程氣體係 送入該DC隔離材料之該等桿間的空間中。該基板係支撐 於離該雙電極遠端電漿源頗遠的真空容器內的基板固持器 上，以及其在施加Rf信號以於該雙電極之間產生電漿時， 大體上不會受到Rf信號的影響，反之亦然。 藉此遠端電獎源，電獎條（plasma stripes)係沿著該等 平行桿之長度大小來產生。沿著且取決於此大小，可輕易 地產生駐波，其不會影響分配於該基板上之處理。此外， 201010525 該條狀電漿圖案可能造成該基板上之各個電漿處理圖案 化。此外，該遠端雙電極電漿源係製造上極複雜且昂貴， 這在擬實施大的或非常大的遠端電漿源以處理大的或非常 大的基板情況下，將成爲嚴重的缺失。此外，依待執行之 處理製程而定，例如’在極活潑之反應氣體的協助下，顯 然該遠端電漿源須接受維修以以清潔或替換。由於該參考 遠端電漿源之高度複雜的結構，故此維修耗時且昂貴。此 於運用至製造方法時會造成較高的製造成本。 Φ 【發明内容】 本發明之目的係改善該提出之參照所教示之設備及方 法所帶來的至少部分缺失。 此依照本發明之電漿處理設備即可實現，其中本發明 包含真空容器、用於待處理基板的基板固持器以及遠端電 漿源。該遠端電漿源包含以二維方式延伸之第一板狀導電 電極及以二維方式延伸之第二導電電極。該等第一及第二 電極係大體上平行且互相DC電氣隔離。該等第一及第二 〇 電極更可操作連接至Rf電氣產生器，其中該Rf電氣產生 器以一預定頻率來產生一 Rf信號並且具有一預定功率。該 第一電極具有一任意露出於該基板固持器之表面及具有一 背面，以及更包含沿著其表面範圍所分配之通孔樣式。 依照本發明所示之上述該等設備及依照本發明之製造 方法係特別適用以操作及製造具有至少1 m2或甚至至少 3m2之大尺寸之基板。故因此該等第一及第二電極之大小 具有至少大體上等於在各個基板固持器中將待處理或者將 被固持之各個基板的大小。 201010525 該第二電極具有一露出於該第一電極之背面的表面， 以及從那裡間隔一距離，及藉以於該第一電極之該背面與 露出該第二電極之該背面的表面間界定一空間。該遠端電 漿源更包含一氣體排出孔樣式，其鄰接於該空間中。規劃 該第一電極中之通孔之大小，以便於其中以該預定頻率 Rf、功率及一預定氣體壓力來建立電漿。此外，於該空間 中以該頻率Rf、功率及預定氣體壓力選擇用以界定該空間 之該間隔距離，以大體上防止電槳產生於該空間中。 Φ 因此，依照本發明之設備提供遠端電漿源，其事實上 係大致由二個平行且間隔開之大'尺寸電極所組成。規劃該 等電極間的空間的尺寸以防止電漿於其中產生》不同的 是，局部電漿係經由該電極（從將待處理之基板看過去）而 在通孔中產生，並沉積於一基板固持器上。該氣體或氣體 混合物係施加至該空間，其中該氣體或氣體混合物爲貴重 氣體及/或反應氣體或其氣體混合物。當此氣體或氣體混合 物離開該空間而經由該等通孔朝向該基板時，所指通孔中 〇 之該局部電漿與所指之工作氣體或氣體混合物作強烈地交 互作用。 不同或局部電漿沿著該遠端電漿源之表面分配而產 生，其中該遠端電漿源可爲大的或實質上非常大的電漿 源’該事實容許在出現此種駐波時，補償沿著該基板之處 理均一性（treatment homogeneity)的負面影響。藉由適當選 擇沿著相對且遠離該基板之一個電極表面的通孔分配，及/ 或沿著該電極板之大小的厚度外形，及/或該通孔之形狀與 尺寸，及/或所考量沿著其軸向大小之該等開口的形狀及結 201010525 構，其變得可準確地補償該影響（若駐波在該基板之處理分 配上發生時，其可能提高）。 此外，該基板於該基板固持器上電氣操作可被大體上 選擇獨立於該電漿產生，以及反之，其大體上不會影響此 電漿產生。該基板沒有遭受該局部電漿作用，但遭受經激 發之電漿氣體或氣體混合物之結果的作用，亦即，遭受來 自該遠端電漿源之離子、電子或中子作用。例如，若如期 望使該基板遭受電漿藉以得到比該局部電漿還低強度之電 0 漿，即可電性操作該基板以建立此期望效應。 於根據本發明之該設備的一個實施例中，該第二電極 沿著該容器之部分側壁而相鄰延展，且與該容器之部分側 壁隔開。因此，建立該第二電極與該部分側壁之間的另一 空間，其可被用來作爲氣體分配室。此外，在此實施例中， 該第二電極可被操作在Rf電位，然而該第一電極可被操作 在參考電位，最好在接地電位且另一較佳者爲與該容器之 側壁同電位。此具有顯著優點，亦即該基板及各個基板固 〇 持器事實上係藉由全爲等電位之導電側壁及表面來圍住。 在剛提及之該設備之另一實施例中，該容器的部分側 壁與該第二電極事實上界定另一空間。至少一個氣體注入 線透過該側壁之該部位而設置，且鄰接於該另一空間中。 另一氣體注入線之樣式係從該另一空間透過該第二電極而 設置，其中該第二電極係鄰接於該第一及第二電極之間的 一個空間中。因此，於第二延伸電極與該容器之部分側壁 之間的該另一空間係用來作爲氣體分配等化室，其中來自 所饋入氣體之亂流與壓力差係被均一化（homogenized)。 201010525 在對本發明設備之一般性考量下，形成第一電極之背 部（係設有該等通孔）與該第二電極之間的空間。藉由分別 建立限定上述空間之建一個或二個上述表面之表面，促成 該局部電漿於上述通孔中之點火（ignition)。因此，在一實 施例中，建立個別電極之上述表面的至少一者。藉此，在 一實施例中，大體上呈現與該第一電極中之該等通孔的至 少若干對齊，在界定該空間之該等表面之至少一者上，最 好在該第二電極處側向形成結構。在一實施例中，此等結 φ 構可藉由對齊或大體上與該通孔對齊之盲孔（blind holes) 來形成。 從上述該實施例觀之，其中另一空間經由氣體注入線 而與該第一及第二電極之間的空間相通，該等注入線可藉 由設置其注入口至所對齊或大體上與該第一電極中之至少 部分通孔對齊的該空間，而被附加利用以增強電漿放電點 火。顯然地，於一般態樣下，該等電極表面之至少一者的 該表面結構（其界定該空間）最好應提供該通孔附近或與該 〇 通孔對齊之不穩定表面，例如轉角或邊緣。 在依照本發明之設備的一個實施例中，該第一電極以 及最好與該容器之部分側壁係電氣連接至一參考電位，最 好連接至接地電位。在此實施例中，其事實上目前該遠端 電漿源之較佳第二電極顯然可以Rf電位來操作。當此第二 電極設在該容器之部分側壁與該第一電極間時，電氣DC 隔離一方面係必須在該第一與第二電極之間，且另一方面 在該第二電極與該容器之部分側壁之間。從該第二電極與 該容器各個部分側壁之間的空間作爲氣體分配等化室觀 -10- 201010525 之，於該部分側壁與該第二電極之間的該DC隔離 由配置相鄰於該第二電極且沿著該第二電極之周圍 或框形DC隔離間隔來實現。因此，該第二電極與 側壁之間的空間變成大體上包封爲一腔室。相同的 術藉由將該電氣DC隔離調整爲沿著及相鄰於該第 二電極周圍所設置之環形或框形間隔構件而可被用 一空間上。藉由在該等環形或框形DC隔離間隔之 者上施加不同的開口，可控制沿著該各個電極與容 φ 壁之周圍所產生的氣流，以便處理可能影響基板處 之均一性的周邊效應（border effects)。 在另一實施例中，該第二電極係電性連接至 位，最好連接至接地電位，以及較佳爲連接至與該 側壁相同的電位。因此，在此實施例中，自該基板 上之基板所觀察到的電極係操作在Rf電位。 此實施例在該容器之側壁與該第二電極之間不 電壓之態樣下是有助益的。因此，氣體供應與分配 φ 利用該第二電極與該側壁之各個部分之間的空間作 分配等化室來實現，而不用考慮任何電氣DC隔離 產生。 在該實施例之另一實施例中’該第二電極係藉 器之側壁本身來實現。此進一步簡化該遠端電漿源 架構。 在依照本發明之設備的另一實施例中’其可 所述之任何實施例，該基板固持器可操作連接至 產生器或電氣裝配爲浮接。一方面藉由選擇各自 ，可藉 的環形 該部分 包封技 一及第 在該第 至少一 器之側 理分配 參考電 容器之 固持器 具有Rf 可藉由 爲氣體 及電漿 由該容 之整體 合目前 壓電氣 壓或者 -11- 201010525 浮接操作該基板固持器，針對各個想用輔助電漿 用之基板的操作係大體上以獨立於該遠端電漿源 產生的方式來控制，然而顯然地也取決於施加至 漿源之該等二電極之間的空間上之該工作氣體或 物。 因此，藉由適當地電氣偏壓該基板，例如可; 沈積製程中控制離子撞擊或可選擇將遭受低強度 板，其中該低強度電漿係不同於在該第一電極之 Φ 中所產生的強烈局部電漿放電。 必須進一步指出，該第一電極在其整個大小 要爲固定厚度。其絕對可調整第一電極板具有期 形，例如，具有沿著其外圍增加厚度之外形。此 的通孔並因此在相關的通孔中明確選擇電漿放電 到在所選擇之該等通孔之一或全部中產生中： (hollow cathode-type)放電。 依照本發明之製造方法，特別適用以製造 φ lm2大小之基板，該基板具有藉由真空電漿輔助 理之表面，包含將基板施加至真空容器中之步驟 該基板之該真空容器中產生許多局部電漿放電， 沿著該基板大小來分配。此藉由具有多個面向該 著該基板延伸之通孔的第一電極，以及藉由一間 大體上平行延伸並與該第一電極間隔開之第二電 更藉由施加一電子電漿放電信號Rf至該第一 k 來實現。在產生該電漿前，於該容器中建立一預 力。將氣體注入或饋入該第一與第二電極之間的 處理所適 中之電漿 該遠端電 氣體混合 £ PECVD 電漿之基 該等通孔 上未必需 望厚度外 造成較長 特性，直 空陰極型 具有至少 處理所處 。在遠離 其遠離並 基板並沿 隔距離而 極，以及 第二電極 定真空壓 空間中。 -12- 201010525 藉以選擇該第一與第二電極間之間隔距離，以便至少大體 上防止電漿在該空間中產生。選擇並調整該等通孔以便分 別於其中建立局部電漿放電。因此，依照本發明之製造方 法可產生使用簡便且高效率之遠端電漿源，其中在該基板 上之駐波影響可獲補償以及其可被擴大處理大型或甚至大 於3m2之超大型基板而不用太多支出。此主要因爲事實上 該來源係由二片電極板所組成，且其中一片具有通孔樣 式，該等通孔可輕易地藉由例如雷射切割來實現。 φ 在依照本發明之方法的其中一個模式中，該基板係電 性浮接操作或者以選定的偏壓電位來電氣偏壓。 因此，在依照本發明之方法的一個操作模式中，藉由 適當選擇該基板之電氣偏壓，可大體上管理該基板如何與 該遠端電漿源交互作用。例如，藉由施加一負DC偏壓， 可建立該基板之軟離子（soft ion)撞擊。另一方面，藉由另 一選擇可讓該基板遭受且事實上爲浸入低強度電漿中，但 仍沒有受到該遠端電漿源所產生之高強度局部電漿放電。 φ 此外，藉由沿著該電極之大小選擇該第一電極中該等 通孔之二維分配，及/或藉由適當地選擇該第一電極之厚度 外形以及該通孔之長度大小，及/或經由該第一電極沿著其 軸上範圍所考量之通孔外形，及/或其開口之形狀及/或其 大小，可補償可能在該基板處理時所發生駐波之負面影響》 在依照本發明之方法的另一模式中，該第一電極係操 作在參考電位，最好操作在與該容器之側壁等電位，較佳 爲操作在接地電位。如本發明之設備所述之內容，此操作 模式之其中一個顯著優點爲該基板係被均操作在相同電位 -13- 201010525 或至少非操作在Rf電位之側壁及表面所包圍。 在依照本發明之方法的另一模式中，於該第二電極與 該容器之部分側壁之間建立一另一空間。氣體或氣體混合 物係藉由至少一條注入線之配置而經由該容器之部分側壁 饋入或注入該另一空間中，且最後經由該第二電極中所分 配之饋送孔樣式，自此另一空間饋入該等二電極之間的一 個空間中。 如上所述及依照本發明之方法，於該第一電極之該等 φ 通孔中的該局部電漿放電之點火可藉由建立該第一及第二 電極之至少一個表面來改善，其中該表面鄰近或界定該空 間。因此，爲了使氣體經由該第二電極而送入饋送孔以便 自該另一空間遞送氣體或氣體混合物至一空間中，可將此 饋送孔設置相對於且大體上對齊該等通孔（其中該等局部 電漿放電將被點火）。關於用以改善點火之該等表面之更普 遍認知，參照本發明設備之上下文中的各個解說。 如前所述，該空間及/或另一空間可藉由設在各處及鄰 φ 近於其各周圍之各個環形或框形間隔而被大體上包封住。 該等電極之周圍及該容器之側壁間所期望控制之側向氣流 可藉由各個側向通孔經由此等間隔環或框來建立，以代替 藉由不同支柱（posts)僅利用機械方式及/或電氣方式來將 該第二電極與該容器之側壁分開，以及將該第一電極與該 第二電極分開之此等環形或框形間隔。 在依照本發明方法之另一操作模式中，該第二電極係 操作在參考電位，最好爲操作在與該容器之側壁等電位， 較佳爲操作在接地電位。 • 14- 201010525 如上所述’事實上，該第二電極非操作在Rf電位，且 其最好爲操作在與該容器之側壁相同電位，其在調整該氣 體饋送及分配系統上具有顯著優點。 因此，在該模式之另一實施例中，該容器之側壁係直 接用來作爲該遠端電漿源之第二電極。 在依照本發明方法之一操作模式中，該基板係藉由未 反應蝕刻、反應電漿輔助蝕刻、電漿增強化學氣相沈積 (PECVD)、藉由在許多不同遠端電漿放電中所產生之離子 φ 及/或電子及/或中子之交互作用而固化表面之任一者來處 理。在依照本發明方法之另一實施例中，其可結合任何上 述操作模式，該經製造之基板具有至少lm2,甚至至少3m2 之大小。 【實施方式】 第1圖顯示依照本發明之電漿處理設備及依照本發明 製造方法之操作原理的示意圖。該設備包含真空容器1、 於該容器1中之基板固持器3以及元件符號爲5之遠端電 Ο 漿源。該遠端電漿源5包含第一電極7S，其爲板狀或片狀， 且可具有至少lm2之大小。該遠端電漿源5更包含一背部 電極7b，其大體上平行沿著該第一電極78延伸且與該第一 電極間隔開》該電極7b相對於該第一電極78爲DC隔離。 經由該真空容器1之側壁設置一 Rf饋線，其以元件符號9 來圖示且一 Rf產生器11係與其連接。該真空容器1係藉 由幫浦配置（pumping arrangement)13來疏散。設置機器手 臂及負載固定配置（沒有顯示）以裝載及卸載基板固持器3 上之基板15或者待同時處理之複數基板。若基板15具有 -15- 201010525 有 同 定 、 極 Rf 在 對 實 氣 極 隔 在 的 如 上 續 此 處 表 上之基板15或者待同時處理之複數基板。若基板15具 特定最小大小，則將可了解到二塊或多塊不同基板將被 時處理且均以該最小大小來界定基板表面。

Rf功率於數百KHz到數百MHz之範圍內具有一預 頻率f〇，最好爲13.56MHz，或者其諧波，例如27MHz 40MHz、54MHz等，以及頻率較高者係施加至該等二電 7b 與 7S 。 該等二電極7(5與7S界定一空間17。雖然事實上高 φ 功率係施加該等二電極7b與7S之間，但至少可實質防止 該空間17中產生電漿。此係藉由在該等電極7s、7b之相 表面17b、17s之間建立一小於黑色間隔距離之間隔dk來 現，其中該黑色間隔距離係用於該經選擇的選擇頻率f〇 該Rf功率PRF以及在該空間17中的操作期間將建立之 體或氣體混合物壓力P。該間隔dk將被建立在該等電 7b、7S之表面間，以防止電漿於該空間1 7中點火’該間 dk可根據該Rf功率之預定頻率f〇、該Rf功率Prf以及 〇 該設備之操作期間將被使用之氣體或氣體混合物之壓力 實驗而被估測出。 該第一電極7S具有通孔19樣式。該等通孔可具有 第1圖中所示之類似圓柱之形狀。然而，其可沿著其軸 範圍充分地調整所考量之不同外形’例如不連續地或連 地調整改變直徑，以及其也可進一步調整爲橢圓形等。 外，該樣式不需均沿著該電極7s之範圍而有規律的在每 表面單元上設置相同數量的通孔。爲了補償在該基板之 理上可能發生駐波之影響，可適當選擇該電極7s之每一 -16- 201010525 大小而變化。 此外，再參照第1圖，該電極7S之大小不一定具有固 定厚度，而可推知一具體經調整之外形。此亦明顯影響該 通孔19之軸上大小，且其可爲一個建立以補償駐波效應之 參數。 在沿著該電極78之大小而依照期望圖案所分配之該等 通孔19之每一者上，由於該Rf信號施加至該等二電極7b 及7S上，故產生局部電漿放電21。 0 如上所述，該等通孔19 一般爲圓形》然而，該（等）通 孔19之精確形狀或式樣，其大小（例如，在爲圓形之情況 下之直徑）、其沿著電極7S之表面的分配（其甚至可能或可 能爲例如，沿著該電極7S之周圍的密集分配，用以例如處 理周邊效應及/或駐波）係藉由實驗及特定的預定製程條件 (關於Rf頻率、Rf功率及氣體或氣體混合物壓力）來估測， 以便沿著基板 15表面得出處理密度之期望均一性 (homogeneity)。 φ 氣體注入孔23之樣式係鄰接於該空間17中。其與氣體 槽配置24相通。待施加之該氣體或氣體混合物係取決於將 於在該基板15上待執行之處理製程來選定。例如，貴重氣 體（如氬）可被注入該基板15之未反應離子蝕刻表面，及/ 或藉由電漿氣炬（torches)21(例如，在諸如低離子撞擊處之 反應蝕刻或電漿增強化學氣相沈積，PECVD)而活化之反應 氣體》 依照第2圖，第1圖之該電極7b係操作在Rf電位， 然而該電極7S係操作在參考電位φ。，習慣上爲操作在接地 -17- 201010525 電位。該容器1之側壁係習慣上也操作在參考電位Φ。。在 此情況下，相同Rf電位差或Rf電壓將出現在該電極7b之 背面與該容器1之側壁的內表面之間作爲跨於空間17兩端 之電壓。因此，爲了防止電漿於該電極7b2背面與該容器 1之側壁的內表面之間點火，調整第2圖中標示爲dw之該 電極7b之背面27!>與該容器1之側壁的內表面27,之間的 間隔，以防止電漿在該空間27中放電。 將於下述說明，空間27中之氣體壓力不一定等於該空 0 間17中之氣體壓力，且二氣體壓力可與在處理第1圖中所 示之間隔T中所建立之氣體壓力不同。然而，關於防止在 該空間27中產生電漿，作與關於在空間17中之預防方式 相同的考量。原則上，各個間隔必須小於在各個氣體或氣 體混合物壓力處之黑色間隔距離，且取決於Rf頻率及功 率。如前所述，若期望實現該間隔至最大可能値，即可決 定性的在該等空間17與27上不藉由實驗而建立該最大間 隔，藉以仍可避免該電漿之產生。 〇 顯然地，若其不期望使用最大可能間隔，則該等間隔 可在可能發生電漿產生之臨界間隔下被好好地選出。 然而，若此等空間藉由各個柵極（grid)構件而被細分， 其中該等柵極構件可降低界定該等空間之該等表面之間的 整體電容，則所有界定空間（承載於Rf功率及於其上將避 免電漿產生）的表面距離可被作得較大。因此，參照第1圖， 浮接柵極可被導入該等電極與7b之間，其降低表面17b 與表面17s之間的電容並因此容許擴大該距離dk» 第3圖以類似於第2圖之圖式顯示進給第1圖所指之 -18- 201010525 氣體或氣體混合物之一個可能性，其中該氣體或氣體混合 物係均勻地分配或預定分配至該空間17中。因此，於電極 7b與該容器1之側壁的內表面27i之間的該電氣DC隔離 25係被認爲是一種包封該第二空間27之隔離環或框。此 空間27可因而藉由一條或大於一條之氣體注入線29被用 來作爲氣體分配空間，其中施加該期望氣體或氣體混合物。 如於第3圖中所示，該電極7b係設有通孔29之期望 樣式，經由該通孔，該氣體或氣體混合物係從空間27注入 0 至空間17。藉由個別選擇該分配以及該等通孔29之各個 直徑與長度，一期望氣體流入分配可被選入空間17中。再 參照第3圖，該空間17也藉由一絕緣間隔環或框31沿著 電極71)與7S之周圍被包封住。 須注意的是，通孔2 9a係與該等通孔1 9之一沿軸對 齊，以便於鄰近該通孔19建立具有一轉角部之表面結構（開 口 198之噴水孔）。此有助於或可改善該局部電漿之點火。 第3圖係顯示，在改善點火之相同目的下，大體上與該等 〇 通孔19之一對齊之肓孔3〇。 第2及3圖之實施例係目前較佳實施例》 第4圖係類似於第2圖之圖示。在此，該電極7b係操 作在參考電位，其等於該容器1之側壁之電位，習慣上係 操作在接地電位。具有電漿氣炬開口 19之電極7S係操作 在Rf電位。因此，也類似於第3圖之空間27的空間27a 可被建立爲氣體分配室。當第4圖之空間以等電位而被側 壁圍住時，不需要注意其中電漿之點火。同樣考量第1圖 中關於空間17與間隔dk。如第4圖中所示，該空間17可 -19- 201010525 如同第3圖之實施例中藉由DC絕緣間隔環或框31來均等 包封》第4圖之實施例顯示構造上變體及氣體饋送技術之 多樣變化，因爲電極7b與容器1之側壁係操作在相同電位 上。因此，依照第5圖之實施例，該容器1之側壁可被直 接用來作爲電極7b»在此實施例中，以一期望氣體分配至 該空間17的氣體供應可被輕易地藉由各個分配腔室及該 容器1側壁內及/或外側之分配管（沒有顯示在第5圖中）來 實現。 〇 截至目前爲此，在本發明之電漿處理設備中設有一寬 天線，藉由該等二個平行延伸之電極7b與7S所特別建立之 遠端電漿源5，其中該等電極設有阻擋電漿間隔以及在電 極7S中設有於其中產生局部電漿放電之該等通孔。 依照第3或5圖之實施例，必須提到以第5圖中之25、 31、25’及25’’取代所設置之絕緣間隔環或框，其係設置該 等各個空間27、17、27a之實體_包封（capsulation)，如第3 及4圖中元件符號33所示通過此等隔離間隔環或框之各個 © 側向氣體分配孔可被設置用來沿著該等各個電極7b、78之 周圍及沿著該容器1之側壁，建立一期望及可被控制的側 向氣流’以便考量到該區域上的周邊效應（包含受駐波所造 成之影響）》藉由沿著該等各個電極71)與7S之周圍以及該 容器1之側壁，裝配及分配不同間隔支柱，其甚至可期望 用以建立共同的間隔以及其中必要的共同DC隔離》 於通孔19中設有該等局部電漿放電之電極7s最好具 有如第1圖之厚度d7s : 1 mm $ d7s $ 15 mm。 -20- 201010525 因此，若d7s選在5與15mm(最好爲10mm)之間的範圍 內時，在該等通孔19中所產生之該局部電漿放電可進一步 爲中空陰極型放電。此外，該等通孔19接著造成一朝向該 基板固持器3與此基板15之明顯定向的氣體排出。在各個 長通孔19中之電漿強烈地與外流氣體互相作用。 相反地，若該電極7S之厚度d7s選在低於5mm或甚至 低於1 mm，則該電極7S變得非常輕且該等通孔1 9可十分 輕易地藉由雷射切割方式來實現。當該電極75具有至少 φ 1 m2或更大之大小時，間隔支柱在空間1 7中變爲必要，用 以支撐電極板。此等DC絕緣材料之間隔支柱可沿著電極 板之大小而設置分配，用以建立其穩定度。 該等電極7S中之通孔19具有1到30mm之直徑，最好 爲8到15mm，更佳爲10mme 觀察上述例示之各個實施例之電氣情況，可明顯看 出，在第2及3圖之實施例中，依照第1圖之該真空容器 中的間隔T(其中存有該具有基板15之基板固持器3)係大 〇 體上藉由操作於參考電位之導電表面來鄰接。因此，該基 板固持器3特別不受施加於該遠端電漿源5之Rf功率的影 響。 在依照第4及5圖之實施例中，該電極78係操作在Rf 電位。沿著其電極7S之周圍係鄰接於該容器1之側壁，其 中該容器之側壁係操作於參考電位，習慣上係操作在接地 電位。因此，在此實施例中，可能發生的是，在該等通孔 19中之局部電漿放電展開爲一比較薄的電漿層，其均沿著 指向該間隔T之該電極7S之表面，並因此朝向第5圖中元 -21 - 201010525 件符號35所示之基板固持器3。儘管如此，此電漿層仍無 法展開作爲該間隔T中之高強度電漿並僅殘留在該電極表 面上。因此，同樣在此實施例中，考量到該高導電電漿層 35,該基板固持器3與固持於其上之基板15可大體上被操 作而不受施加至該遠端電漿源之Rf功率之影響。 因此，在上述二個實施例中，具有電極715與7S之該二 電極電漿產生源爲關於該基板固持器3之遠端電漿源。在 該基板固持器3與其基板15上之電氣情況可被大體上設定 φ 爲與施加至該遠端電漿產生源5之電氣Rf功率無關。如前 所述，關於第4圖之通孔33，沿著該遠端電漿源5之周圍 的氣流藉由控制朝向第1圖之間隔Τ的氣流，可補償沿著 基板15而可能造成不均一處理分配之周邊效應。此也可例 如藉由沿著電極7S之周圍（具有不同於電極7S之中心區域 的分配）設置通孔1 9來實現，例如，藉由沿著該周圍之每 平方公分設置更多通孔。或者，沿著該電極7S之周圍的該 等通孔在直徑上可不同於設在較接近該電極7S之中央的通 〇 孔，例如，具有較大的直徑。 此外，如前述在該基板之處理上所可能提高駐波之負 面影響可藉由一般適當調整在電極7S上之局部電漿放電之 分配及/或其各自特性來補償。因此，藉由適當選擇電極7s 之表面區域每單位通孔之數量，改變該電極之大小，及/或 此等開口之直徑大小及/或經由電極7S沿著其軸上範圍之 此等開口之幾何形狀大小，可達成駐波效應的補償。 因此，以製造目的來說，該等通孔19係最好爲圓形’ 但其形狀也可作改變，以及也可沿著電極7S之大小作改 -22- 201010525 變，用以選擇性地影響沿著該基板15之處理分配。 在討論及說明該容器1中遠端電漿源5之實現及功能 後，基板固持器3與其基板15之電氣操作將作說明並再參 照第1圖》 如第1圖中所示之示意圖，藉由”選項”單元40，該 基板固持器3可藉如下選項操作：（a)被以電氣浮動操作， 或者（b)被選擇操作在參考電位φ。上，或者（c)被選擇操作在 —選定的DC電位上。依照選項（d)，該基板固持器係基於 φ 數KHz到數MHz的AC電位範圍並包含脈衝偏壓。依照選 項（e)，藉由DC加上AC來執行偏壓。如示意圖所示，所 有偏壓源最好爲可調整的。 因此，除非作電氣浮接操作/否則施加DC偏壓及/或 AC電位至該基板固持器3,其中可選擇性地控制基板之離 子撞擊及電子載入，用以建立該大區域基板15之期望表面 處理。由於不同於局部電漿放電之該遠端電漿源5沿著該 來源表面展開，故可能發生駐波之效應會被準確地補償。 φ 藉由電氣饋送該Rf電位操作電極，亦即，第2及3圖之電 極，依照第4及5圖之實施例的電極，在大於一個饋送點 P處，例如，在二個或四個沿著該電極之周圍及/或中央平 坦分配之饋送點，可額外地減弱沿著該大型表面基板15而 負面影響電漿處理之均一性的駐波。 如上所述，目前依照本發明之較佳實施例及本發明之 製造方法的操作係依照第2及3圖來說明，特別是關於電 極7S之電氣操作。目前所實現之實施例係操作在40MHz 之Rf頻率f。，而在空間27與空間1 7處之間隔係選.在1到 -23- 201010525 5mm之間，特別爲約3mme 如第1圖中所不’在該電極7S之表面與基板固持器3 或基板15之表面之間的距離dss爲介於8至60mm之間， 最好取決於所使用之壓力、頻率、氣體及其氣流而介於1〇 至40mm之間。 藉由上述製造電漿處理設備大型表面基板15，其表面 係藉由電漿輔助處理而被齊次處理。此處理可例如爲表面 蝕刻、對其反應或不反應、材料沈積、不用移除或附加材 φ 料之表面處理、或藉由改變在該基板之表面上之組成物、 加熱處理等。 如上述該設備及藉由此設備所實現製造基板之方法， 可轉基板擴充至具有大於3m2之大小或甚至非常大的基 板。因此，所述該遠端電獎源爲十分簡易的架構，其容許 所述擴充至此等來源，而在製造此遠端電漿源之操作時不 會太昂貴及複雜。 一方面該經處理之基板表面大體上與該等遠端源處所 〇 產生之電漿分離，另一方面駐波問題係被有效地補償，並 且可實現施加高強度相互作用之氣體以及藉由該遠端電漿 源產生電漿。於將待處理之表面上的中子' 離子及電子可 藉由該基板偏壓來作大體上選擇及控制，主要與電漿產生 無關。倂入該設備中之該遠端電漿源爲非常簡單的架構。 由於整個設備之簡單結構，故即使多處Rf饋送至該遠端電 漿源，及/或偏壓該基板或許可期望改善表面處理之均一 性，及/或避免駐波效應亦可被輕易地完成。 【圖式簡單說明】 -24- 201010525 第1圖爲依照本發明用以操作本發明之製造方法藉以 顯示本發明之原理之設備的示意圖； 第2圖爲以剖面示意圖表示第1圖之部分設備，其顯 示依照本發明設備之一實施例用以操作本發明方法之一個 模式； 第3圖爲類似於第2圖中具有氣體分配系統以操作本 發明方法之一模式的另一實施例之表示； 第4圖爲依照第2或3圖表示本發明設備依照本發明 φ 方法而操作一模式之另一實施例； 第5圖爲類似於第2至4圖中本發明設備依照本發明 方法而操作另一模式之另一實施例之表示。 【主要元件符號說明】 1 容器 3 基板固持器 5 遠端電漿源 7S 第一電極 7b 背部電極 9 Rf饋線 11 Rf產生器 13 幫浦配置 15 基板 17 空間 -25- 201010525 17 17b' 17 19、 19 2 1 24 25 、 25’ 、 25，， 27

27b 27! 29、29 30 3 1 3 3

fo

P R F

Φ 〇 T dk d 空間 電極之相對表面 通孔 局部電漿放電 氣體槽配置 DC電氣隔離 空間 電極之背面 容器側壁之內表面 通孔 盲孔 DC絕緣間隔環 側向氣體分配孔 選項單元 預定頻率 Rf功率 參考電位 間隔 間隔 電極之厚度 -26-

Claims (1)

1. 201010525 七、申請專利範圍： 1. —種電漿處理設備，包含： -一真空容器； -待處理基板用之基板固持器； -遠端電漿源； 其中該遠端電漿源包含： *第一導電電極，以平板狀二維方式延展； ♦第二導電電極，以二維方式延展； φ *該第一及該第二電極係大體上平行且彼此電氣DC隔 離； *該第一及該第二電極係操作連接至Rf電氣產生器， 該Rf電氣產生器以一預定頻率及一預定功率產生一 Rf信號； *該第一電極具有一任意露出於該基板固持器之表面 及具有一背面，以及更包含沿著其表面範圍所分配之 通孔樣式； φ *該第二電極具有一露出於該第一電極之背面的表 面，以及從那裡間隔一距離，藉以於該第一電極之背 面與該第二電極所露出之該表面間界定一空間； *注入孔樣式，鄰接於該空間中； *該等通孔可被規劃尺寸以於其中以該預定頻率Rf、 該預定功率以及一預定氣體壓力來建立電漿； *在該空間內以該預定頻率Rf、該預定功率及預定氣 體壓力使得該距離大體上防止該空間內之電漿產生。 2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第二電極沿著該 -27- 201010525 容器之內壁鄰接延展並與該容器之內壁間隔開。 3. 如申請專利範圍第2項之設備，其中該內壁及該第二電 極界定另一空間，其中至少一氣體注入線經由該內壁而 設置且鄰接於該另一空間中，另一氣體注入線之樣式係 經由該第二電極自該另一空間設置且鄰接於該空間中。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之設備，其中該第 一電極可較佳地也與該容器之內壁電氣連接至參考電 位，最好爲連接至接地電位。 ❿ 5.如申請專利範圍第1至3項中任一項之設備，其中該第 二電極係電氣連接至參考電位，較佳爲連接至接地電 位，最好爲連接至相同於該容器之內壁的電位》 6. 如申請專利範圍第5項之設備，其中該第二電極係藉由 該容器之內壁之部分來實現》 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之設備，其中該基 板固持器係可操作連接至偏壓電氣產生器或電氣裝配爲 浮接。 φ 8.如申請專利範圍第1至7項中任一項之設備，其中該基 板固持器具有以至少lm2或甚至至少3m2的範圍來固持 基板之範圍。 9. 一種製造具有由真空電漿輔助處理所處理之表面的基板 之方法，包含下列步驟： 將該基板施加至一真空容器中； 於遠離該基板處產生大量局部電漿放電，該電漿放電係 藉由具有面向該基板之通孔並沿著該基板分配的第一電 極’沿著大體上平行於該第一電極且藉由一間隔距離與 -28- 201010525 該第一電極間隔開所延展之第二電極來分配，以及對該 第一及第二電極施加一電漿放電信號Rf; 在產生該電漿前，於該容器中建立一預定真空壓力； 將氣體饋送入該第一及該第二電極間的空間中； 選擇該間隔距離以防止電漿於該空間中產生；以及 選擇該通孔以分別於其中建立電漿放電。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中更包含將一偏壓電 位施加於該基板或者以電氣浮接方式操作該基板。 0 11.如申請專利範圍第9或10項之方法，其中包含將該第 一電極操作於參考電位，較佳爲與該容器之內壁等電 位，最好爲操作於接地電位。 12.如申請專利範圍第9至11項中任一項之方法，其中包 含於該第二電極與該容器之內壁間建立另一空間，藉由 至少一個注入線之配置，經由該內壁饋送該氣體，並饋 送入該另一空間中，且自該另一空間經由該第二電極中 所分配之注入孔樣式而饋送入該空間中。 Φ 13.如申請專利範圍第9、10或12項之方法，其中將該第 二電極操作於一參考電位，較佳爲操作於與該容器之內 壁等電位，最好爲操作於接地電位。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中利用該容器之內 壁作爲該第二電極。 15. 如申請專利範圍第9至14項中任一項之方法，其中該 基板係藉由未反應触刻、反應電獎輔助蝕刻、電獎增強 化學氣相沈積、藉由離子及/或電子及/或中子之交互作 用而固化該基板之表面之任一者來處理。 -29- 201010525 16.如申請專利範圍第9至15項中任一項之方法，其中該 基板具有至少lm2或甚至至少3m2之範圍。

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