TW201101936A - Method for manufacturing large-area vacuum plasma treated substrates and vacuum plasma treatment apparatus - Google Patents

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.201101936 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明脫離達成基板表面之同質處理分佈的問題。 因此’提出具有待處理之至少lm2表面之任一基板或 多數基板，其中係同時處理該等基板且該等基板共同供應 至少lm2之待處理表面。 在用語表面”處理”下，我們進而了解該表面係直接暴 露於電漿之所有種類的處理，如電漿輔助蝕刻及尤其是電 ^ 漿輔助塗佈。我們尤其是提出電漿增強化學氣相沉積法 〇 (PECVD)。因此，將本發明進一步針對藉Rf電漿之真空電 漿處理。 【先前技術】 通常，藉Rf電漿在基板上達成同質表面處理爲長久以 來所提出之問題。因對於同質表面處理且因此尤其是對同 質厚度，及沿此等被塗佈表面之材料分佈之要求增高，故 該提出之問題維持在持續升高之要求下待以解決。 Q 由史帝芬（U. Stephan)於1 999年在材料硏究協會之第 5 5 7冊硏討會會議紀錄中之”在非結晶矽之大面積PECVD 中電力饋送問題”論文中，針對已知方法展現良好槪觀，以 解決表面處理同質性之所提問題。儘管被明確地針對 PECVD非結晶矽沉積，該文所教示之方法對於將該定址表 面（addressed surface)直接暴露於Rf電漿之所有種類的表 面處理係有效的。必須注意到在此種Rf電漿應用之相當最 近的發展顯示利用比先前所用之明顯較高頻率的趨向。但 是，先前習慣以Rf頻率範圍中之標準13·56ΜΗζ Rf頻率供 201101936 應Rf電漿，而今日之Rf頻率明顯增大至，例如，40 MHz 且更大。 習慣將待處理基板之該定址表面直接暴露於分開且大 致爲平面之電極配置，其爲建立該Rf電漿之一或多數電 Rf 信號所電饋（electrically fed)。 當我們說到”大致爲平面”之電極配置時，非將此理解 爲對於具平坦表面之整體平板狀電極（unitary plate-like electrode)的獨特界定，但只是理解爲沿幾何平面所佈置之 〇配置。 在史帝芬等人所提之文章中，提出沿此等電極配置之 駐波的發生且教示數種解決方案，以減低此種發生，且因 此減低其對於沉積在大基板表面上之層膜之同質厚度分佈 的負面影響。與如美國5 98 1 899中所教示之方法以及與依 據WO 2006/1 2023 9之方法大致符合的一種方法在於提供 一種電極配置，其係由電性Rf供應信號所集合或個別饋送 之多數相異電極組成。 Q 在經提出文章中所教示之一種方法在於提供一單一大 面積電極，且在相異之供應點電氣供應此等電極。對於單 一條狀之延伸電極，其教示在沿該電極條之中心軸，於多 個相異供應點電饋送此等電極條，以便改善曝露於此等條 電極之基板表面處理的同質性。因此，且由於經定址電極 爲條狀之事實，基板之大表面積可僅藉相對於該電極條移 動該基板來處理。 利用對電極之多數相異供應點，不必相對移動基板與 電極的進一步方法供應沿該電極周圍具有多數供應點之大 201101936 的整體電極板。 如在經提出文章中所教示，針對沿該等個別電極之Rf 電壓分佈的結果顯示不必相對移動基板與電極之大電極係 明顯差於由必須相互移動基板與電極的多點供應條電極所 達成之結果。因一次只處理一部分該定址表面，故基板與 電極之相對移動對於大表面造成大致較久的處理時間。利 用兩度空間延伸之大電極，然而，其係以減小之處理分佈 的同質性，導致整個大表面之同時處理。 0 【發明内容】 本發明之一項目的在提供一種電漿處理基板之製造方 法。一方面，必須達成改善之表面處理分佈的同質性，另 一方面，就產能而言，達成最經濟之表面處理。 此係藉由如所提出之方法實現，其包括在真空容器中 使至少lm2基板表面曝露於大致爲平面且分開之電極圖 案，該電極圖案係由超過1個（尤其是奇數Ne 23)之平 行、大致上等長之相互分開的諸電極條組成。在沿該電極 〇 條之長度軸的至少兩個相異供應定點，將Rf電漿放電能量 饋送給該等定址電極條中之至少一者。藉由以該定址電極 圖案所建立之電漿，處理該基板。 在本發明之另一態樣中，電極圖案由Ne個平行、大致 上等長之相互遠離的電極條組成，且Rf係以奇數相，尤其 是以至少3相供給。其中，Ne爲相數的整數倍。 當我們使”大致相等”長度之電極條定址時，我們了解 到此種相等的長度係在此等長度平均値±10%之範圍內。 當我們更談及以電極圖案所建立之”電漿”時，我們並 201101936 未指定是否考慮在該定址電極圖案處之整體電漿放電爲一 種電漿或多種電漿。 由於數個相互平行電極條與沿該電極條長軸，在多個 相異定點將Rf能量供給該等定址電極條中之至少一者的 組合，其變成可能明顯改善同時處理該定址之大表面積的 同質性，因此，同時處理全體表面且因此提供高產能。 在一實施例中，沿該定址長度軸之定點具有相互距離 s之平均値，且該等最外定點與該電極條之個別小邊緣相距 0 s/2±20%，尤其是 s/2± 1 0%。 在另一實施例中，沿該軸有提供該等定址定點之至少 三者，且選擇該等至少三定點之相互距離在s±20%，尤其 是s/2±10%之範圍內。 還有，在可與該等經提出實施例之每個組合的另一實 施例中，沿該等定址電極條之至少兩者的個別長度軸，由 此，在另一實施例中，沿該等定址電極條之至少主要數量 的長度軸提供在該處供有Rf電漿放電能量之相異定點，其 Q 中該主要數量意謂該等電極條數量之大於50%。 在另一實施例中，產生在預定頻率“下具最大能量之 電漿放電能量。此意謂考慮到放電能量之頻譜分佈’在頻 率fo下，該頻譜能量高於鄰近諸頻譜位置之頻譜能量。頻 率f〇對應於放電能量（或Rf信號）之波長λ〇。在此實施 例中，選擇該定址平均値S與該等電極條寬度中之至少一 者最大爲此波長λ〇的1/10。在許多情況下，波長λο能以λ〇* =c/fo來估計，亦稱爲自由空間波長（free space wavelength)，其中c爲真空中光速。然而，實際上，波長 201101936 λ〇能脫離自由空間波長λ Q*，其依存於所涉及之材料及幾 何形狀。 還有’在可與該等經提出實施例中之一者或多於一者 組合的另一實施例中，可調整該等定點之位置。 還有’在可與以上經提出之該等實施例中之一者或多 於一者組合的另一實施例中，將該等電極條數量細分成該 等電極條之至少兩個子集（sub-sets)且分別將增添至零信 號之電Rf信號供給該等子集之該等電極條。 0 因此’達到明顯優點，其中未必要有回到該產生器配 置之附加Rf電流回流路徑。 在依據可與該等經提出實施例中之一者或多於一者組 合之該發明方法的另一實施例中，選擇電漿處理爲非反應 性蝕刻或反應性蝕刻或層膜沉積。 還有，在可與該等經提出實施例中之一者或多於一者 組合的另一實施例中，藉由電漿增強化學氣相沉積法完成 層膜沉積。 Q 藉由真空電漿處理設備，進一步解決如以上槪述之目 的’該設備包括真空容器、在該容器內供至少一種平坦基 板配置用之基板支架，該基板配置具有至少lm2之待處理 表面。 該真空電漿處理設備更包括大致上爲平面之電極圖 案，其遠離該基板支架且由超過1個（尤其是奇數N=23) 之相互分開、平行的諸電極條組成。該等定址電極條中之 至少一者具有至少兩條電供應線路，其連接在沿著該電極 條之長度軸的相異定點處。 201101936 在本發明之設備的一實施例中，該定點具有相互平均 距離S且最外的定點與該電極條之小邊緣相距s/2±20% ’ 尤其是s/2±l〇%。 在依據可與其它實施例中之一者或多於一者組合之該 發明之設備的另一實施例中’至少一電極條具有該等電氣 供應線路之至少三條，因此，該等定點之相互距離與該相 互距離之平均値s相差最多爲20%s’尤其是最多爲1〇°/。s。 還有，在可與其它實施例中之一者或多於一者組合之 該設備的另一實施例中，該等定址電極條之至少二者’由 Ό 此，在另一實施例中，該等定址電極條之主要數量’具有 如所定址之該等供應及定點。 還有，在可與該等經提出之其它實施例中之一者或多 於一者組合的另一實施例中’有提供一種供電漿放電能量 用之Rf產生器配置。該產生器配置產生在預定頻率f〇下 具有最大頻譜能量之至少一個電供給信號。因此’該等經 定址定點之相互距離的平均値與該等電極條之寬度中至少 Q 一者最大爲對應該頻率fo之該波長λ〇之1/10。 在可與其它實施例中之一者或多於一者組合的另一實 施例中，至少該等經定址之相異定點一部分的位置係可沿 著該電極條調整。 在可與其它實施例中之一者或多於一者組合的另一實 施例中，有提供一種供電漿放電能量用之Rf產生器配置， 其具有至少兩個輸出，此等輸出之一在操作上係連接至該 數量之電極條之一子集，另外一輸出在操作上係連接至該 經定址數量電極條之另一子集，施加至該等子集之信號取 201101936 決於在添加至大致爲零信號之該等經定址輸出處所產生的 信號。 在本發明之另一態樣中，設備包括：用於電漿放電能 量之Rf產生器配置，其具有奇數相位，且，尤其是Ne爲 相位數的整數倍。 【實施方式】 本發明現在將藉由諸實施例及圖式作進一步說明。於 此表示： 〇 在第1圖中表示依據本發明設備及依據該發明方法之 基本槪念的示意圖。在真空容器1中，提供有基板支架3。 大基板5,或如5a之虛線表示，多數基板5a係支撐在基板 支架3上。單一基板5或伴隨之所有基板5a具有待處理表 面〇。習慣上，容器1之壁係以接地電位操作。基板支架3 亦可以接地電位或大半選擇爲DC電位之另一理想電位Φ 操作。在另一操作模式中，可操作使該基板支架3浮動在 真空容器1中。以示意方式使此等可能性表示在選擇區塊 〇 7中。相對於且遠離該表面〇,在該真空容器1中設有電極 配置9。該電極配置9由電極條9a、9b…所組成。該等電 極條9a、9b ...具個別長度la、U…及寬度wa、wb··.。若我 們界定丨爲平均長度如下： Γ Σ.Χ I =- η 其中Λ爲電極條數量，個別長度la、U…與丨相差最多 爲 ± 1 0 %。 至少兩電極條9a及9b之長度U、U…大致與該基板支 201101936 架3上之單一或多數基板5或5a的個別大小長度l 一致。 在該等電極條9a ' 9b…之寬度wa、wb…方向中考慮到該等 電極條數量爲偶數，或者，尤其是奇數，因此，對於待處 理之指定表面0，此數量可，例如，依據Rf操作頻率、大 小及距該電極配置9之該容器1環壁之距離、該電極配置 9與表面〇間之距離、表面〇之長度及待產生之Rf電漿型 式而變化。依據第1圖，該等偶數電極條之至少一者的電 極條9a具有至少兩Rf能量供給Ul及U2，其係連接至相 0 異定點Pi及P2之電極條9a。沿該個別電極條9a之中心長 度軸Aa提供該等定點Pi、p2。 在本發明之一觀點下，至少一者或且依據第1圖，透 過一中心供給線路1 3，或作爲實例，如第1圖中之虛線所 示，透過在且沿電極條9b周邊之一者或多於一條Rf供給 線路13a，可將Rf能量供給其他電極條9b。 雖然可選擇個別Rf電壓及電流之相爲相異，但供給電 極條9a之多個Rf供給定點的Rf能量係相同。 Q 爲說明起見，在第2圖表示供給第1圖之個別Rf供給 定點Pa、Pb...之電Rf能量之頻譜線的分佈。在具有最大能 量Emax及對應波長λ 〇之頻率f〇處存有一條頻譜線。 若我們建立s爲依據第4圖實例之供給定點之所有相 互距離的平均値 „ ί/3 + ί/4 且依據第1圖： S = d〇 -10- .201101936 對於表面〇之最理想的同質處理，要遵守下列規則： 山=3/2± 10% 且 d2 = s/2 ± 10 % 藉此’ di及d2表示最外Rf供給定點與電極條9之個 別小邊緣間之個別距離。 因此且考 λ 〇，爲了表面 則： ❹ 及/或 如第1圖 如第2圖情況所說明之對應頻率fQ之波長 處理之最理想同質性’要額外滿足下列規 0<8<1/10^ 〇 < wx< 1/10 λ〇 〇 以雙箭頭q所進而示意表示者，沿軸Aa， 但亦可能在垂直於此之方向中之該Rf供給定點Pa、Pb的 位置係可調整的。第3圖表示此種調整之配置示意圖，其 中個別之Rf供給線路，例如爲第1圖之1 1 !，係安裝到在 個別導引構件17中受到導引之滑板（slide)15，該導引構件 Q 係安裝到電極條9a之表面。該滑板1 5，例如，可藉螺絲 1 9固定在理想位置。Rf供給線路1 1 a至電極條9 a表面之 電接觸可如箭頭P之示意表示，藉由向下旋擰（screwing down)供給線路11a加以實現。 如所定址且眼看電極配置9者，第1圖表示依據本發 明之最小槪念。尤其是對於在平行於該等電極條之A軸的 長度大小方向中具有較大大小之基板表面〇，如第4圖中 對於電極條9a’所示意表示者，有提供多於兩個之相異Rf 供給定點及個別Rf供給線路。 -11- 201101936 在第5圖中’以上視圖示意表示電極條98至9d之配置 且在第6圖中，若在該等電極條長度大小方向中該基板5、 5a之大小非常大時’則爲具有雙電極條9ai、9a2; 9bi、9b2 等之此種雙電極條配置。 在第7圖中，示意表示依據本發明具有四電極條之電 極配置9。該等電極條之每一個係在四個相異Rf供給定點 處由Rf所供給。如可自第7圖之實施例見到者，該等電極 條係集合成諸子集且由Rf供給輸入Br B2饋送每一子集。 0 因此，爲了第1圖之基板表面〇的極度簡化以及極度同質 處理，自Rf能量之供給輸入點B !、B2至Rf供給定點的所 有線路應大致相等。此確定所有Rf供給定點供有大小大致 相等之Rf能量且在供給至該等定址Rf供給定點之Rf電壓 或Rf電流之間大致無相互定相。 第11、12圖皆爲顯示正對電極條之長度軸的示意側視 圖，各自圖示一實例：如何實現所有將Rf供應連接至電極 條上個別定點的線路之相等長度。 〇 無論何時在兩個或多於兩個子集結構中操作該等電極 條時，可使電極條之整體配置電操作成雙或多相位系統。 因此，達成透過基板支架或透過真空容器壁不必有Rf電流 回流路徑之明顯優勢。 依據第8圖，有提供具兩個電極條子集之電極配置。 該第一子集係由電極條29a、29b、29。所形成，但是該第二 子集係由電極條30a-31c所形成。如在第1-5圖情況中所說 明者，該等電極條之每一個係在兩個或多於兩個之Rf供給 定點處由Rf所供給。 -12- 201101936

Rf供給產生器33在兩Rf輸出Q!及Q2處產生，如第 8圖中所示針對接地電位，針對參考DC電位爲對稱之Rf 供給信號。爲對稱意謂出現在輸出（^及（^2處之該兩Rf信 號係至少大致成反相關係。若增添此等信號則形成零信號。 因此’電極配置係由電極條之兩子集所組成之該產生 器配置33供應完全封閉之Rf電流迴路，因此避免Rf電流 透過基板35或（未示出之）真空容器壁流回該產生器配置。 因此’透過形成在相鄰諸電極條間之個別電漿放電，該經 Q 定址之電流迴路爲封閉。藉由相位控制單元37，可調整輸 出Qi及Q2處之電信號輸出的相互相位關係，且該兩信號， 例如’藉由該產生器3 3之鎖相迴路加以鎖相。 在第9圖中，示意表示另一實施例，其中該電極配置 由分別爲R、S、T所定址之電極條的三子集組成。該三電 極條子集R、S、T分別爲產生器配置之三相輸出qr至QT 所供給。第9圖中之箭頭P!示意表示在個別子集對r/s ; S/T ; T/R之間所產生之Rf電漿放電。 〇 在第1〇圖中，以電性上更普通表徵之方式表示第9圖 之配置，其中該等阻抗元件40表示如第9圖中所示個別子 集之諸電極條間的電漿放電。從第10圖，由於該等子集之 高度平衡供給，變得清楚的是沒有透過基板及/或透過該真 空容器壁要建立Rf回流路徑。 量度實例（dimensioning examples): 注意第2圖，假定存在有最大能量處之Rf信號的頻率 爲40.68 MHz。此頻率f0對應於7.4m之波長(以自由空 間波長近似法（又〇«又〇* = c/f。；其中c爲真空中光速））。 -13- 201101936 因此，選擇該等電極條之寬度W爲0.7m。 對於長度長達〇_7m之電極條，需要一中心Rf供給定 點。 對於長度長達1.4m之電極條，需要兩個Rf供給定點， 其相互距離爲0.7m且與該等電極條之短邊緣相距〇.35m。 對於長度長達2.8m之諸電極條，需要四個Rf供給定 點，其相互距離爲〇.7rn且與該等電極條之短邊緣相隔 0 · 3 5 m 〇 0 而且，依據第1圖，爲了產生基板表面〇之均勻處理， 需要至少兩電極條之大小爲1.4 X 1.4m。 藉由本發明，變成可能處理沿該表面具高度同質處理 分佈，至少爲lm2之大基板表面，因此，一次處理整體表 面且因此提供高產能。該發明尤其適於此種基板表面上之 層膜沉積，尤其是利用電漿增強化學氣相沉積，作爲用於 以矽材料爲基材之太陽能電池的生產。 【圖式簡單說明】 Ο 第1圖爲依據本發明設備之最小配置的示意透視圖， 其操作依據本發明之方法； 第2圖依性質上爲如依據本發明所應用之供電極配置 用之Rf供給信號之頻譜表徵的實例； 第3圖爲依據該發明之饋送至電極條之Rf饋送線路之 配置的示意透視圖，其中該經定址線路可對經定址電極條 之接觸定點調整； 第4圖爲與第1圖類似，如本發明架構中所利用’供 說明個別量度規則之單一電極條的透視圖表徵； -14- 201101936 第5圖爲依據本發明之電極配置的示意上視圖； 第6圖爲與第5圖類似，爲大基板之另一電極配置的 表徵； 第7圖爲如本發明架構中所應用之電極配置之四電極 條的示意透視圖，因此，該等電極條相對於Rf供給，構成 諸子集或群組； 第8圖爲具有依據第7圖電極條之兩子集之電極配置 之Rf供給的示意表徵，因此，該Rf供給信號增添至大致 Q 爲零之形成信號； 第9圖爲如本發明架構中所探討之電極配置的示意表 徵，其具有電極條之三個子集； 第10圖大半爲異於第9圖之示意圖及表徵，該三個子 集之電極配置爲以三相對稱網路爲供給之Rf; 第Π圖爲正對電極條之長度軸的示意側視圖；及 第1 2圖爲正對電極條之長度軸的示意側視圖。 【主要元件符號說明】 1 真空容器 3 基板支架 5 大基板 5a 基板 0 表面 7 選擇區塊 9 電極配置 9a 電極條 9b 電極條 -15- 201101936

Hi ιι2

Pi p2 13 13a 15 17 o 19 11a 9a， 5 5a 9al 9a2 9bi ❹ 9 b2

Bi Bi 29a 29b 29〇 3〇a-3 1 c 33

Qi

Rf能量供給 Rf能量供給 定點 定點 中心供給線路 Rf供給線路 滑板 導引構件 螺絲

Rf供給線路 電極條 基板 基板 雙電極條 雙電極條 雙電極條 雙電極條 Rf供給輸入 Rf供給輸入 電極條 電極條 電極條 電極條

Rf供給產生器 Rf輸出 -16 - 201101936 q2 Rf輸出 35 基板 37 相位控制單元 40 阻抗元件

-17-

Claims (1)

1. 201101936 七、申請專利範圍： 1.—種真空電漿處理基板之製造方法，包括： • 在真空容器中，使待處理之至少lm2基板表面暴露於 大致爲平面且遠離之電極圖案，該電極圖案係由 3之平行、大致上等長之相互遠離的諸電極條組成， 其中爲奇數； •在沿著該至少一個電極條之長度軸的至少兩個相異定 點，將Rf電漿放電能量供給該等電極條中之至少一 〇 者； •藉由以該電極圖案所建立之電漿，處理該基板。 2 ·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該Rf係以奇數相供 給。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中N。爲相數的整數倍。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，包括沿著 該長度軸，選擇該等定點具有相互距離s之平均値，該 至少兩定點之最外定點與該電極條之該等小邊緣相距 〇 s/2±20%。 5 ·如申請專利範圍第丨至4項中任一項之方法，包括沿著 該軸之該等定點之至少三者，該等點之相互距離相差平 均値s最多爲該平均値之20%。 6. 如申請專利範圔第丨至5項中任一項之方法，沿該等電 極條之至少二者的長度軸，較佳是沿該等電極條之至少 主要數量的長度軸，提供該等點》 7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之方法，包括產生 在預定頻率f〇下具最大能量之該電漿放電能量，而選擇 -18- 201101936 該平均値S與該等電極條之寬度中之至少一者最大爲 1/1〇又〇，其中λ〇爲對應該頻率f〇之波長。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，包括調整 該等定點之位置。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之之方法，包括將 該等電極條細分成至少兩個電極條子集，且將大致添加 至零信號之電Rf信號分別供給該等子集之該等電極條。 1 〇.如申請專利範圍第1至9項中任一項之方法，該電漿處 理爲非反應式或反應式蝕刻或層膜沉積。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，該層膜沉積爲PECVD。 12. —種真空電漿處理設備，包括 •真空容器； •在該容器內供至少一種基板配置用之基板支架，該基 板配置係由一個或多於一個平坦基板組成，該基板配 置具有至少lm2之待處理表面； •大致上爲平面之電極圖案，其遠離該基板支架且由Ne 個相互遠離、平行的諸電極條組成，該等電極條中之 至少一者具有至少兩條電供應線路，其連接在沿著該 至少一電極條之長度軸的相異定點。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之設備，該定點具彼此間距相互 距離爲s之平均値，該最外定點與該電極條之該等小邊 緣相距s/2±20%。 14.如申請專利範圍第12或13項之設備，該至少一電極條 具有該等電供應線路之至少三條，該等定點之相互距離 與該相互距離之平均値s相差最多爲2 0%s。 -19- .201101936 15_如申請專利範圍第12至14項中任一項之設備，該等電 極條之至少二者’較佳是該等電極條之主要數量具有該 等供應線路及定點。 1 6 .如申請專利範圍第1 2至1 5項中任一項之設備，更包括 供電漿放電能量用之Rf產生器配置，該產生器配置產生 在預定頻率“下具有最大頻譜能量之至少一個電饋信 號’該等電極條之寬度與該等定點之相互距離的平均値 中至少一者最大爲λ〇之1/10，其中λ〇爲對應該頻率f〇 0 之波長。 1 7 .如申請專利範圍第1 2至1 6項中任一項之設備，至少一 部分該等相異定點之位置係可沿著該電極條調整。 1 8 .如申請專利範圍第1 2至1 7項中任一項之設備，包括供 具有至少兩個輸出之電漿放電能量用的Rf產生器配 置，該等輸出之一在操作上係連接至該數量之電極條之 一子集，另外一輸出在操作上係連接至該數量電極條之 另一子集，施加至該等子集之信號取決於在添加至大致 Q 爲零信號之該等輸出處所產生的信號。 1 9.如申請專利範圍第1 2至1 8項中任一項之設備，包括： 供電漿放電能量用之^^產生器’具有奇數相。 20.如申請專利範圍第19項中任一項之設備’其中N<:爲相 數的整數倍。 -20-