Α7 ά52882 _______Β7___ 五、發明說明（） 發明背景 本發明係關於用於執行電漿輔助製程之電漿源，包括 於處理腔室於基材進行沈積及蝕刻製程。本發明特別係關 於許可處理大面積基材的電漿源。 電漿源須使前述類型製程於大面積晶圓上進行或甚至 用於平板顯示器處理。業界致力於製造單邊長1米的平板 顯示器，此種基材的電漿輔助處理需要比原有系統產生的 密度更高的電漿離子密度"此種大面積基材的電漿輔助處 理要求高電漿密度及高泵送速度來達成高處理速率。 前述類型電漿源中，只要處理氣體輸出量或泵送速度 滿足處理腔室要求，則電漿沈積或蝕刻速率將隨離子通量 或離子密度而定。因此對大面積基材達成滿意處理速率要 求氣體輸出量及離子通量夠高。 此外，具有所需大面積的電漿源須可忍受來自大氣壓 的相當力量，且須可提供最適當幾何用以形成電場，其將 提供来源處理腔室内側的均勻電漿β 發明簡述 本發明之目的係提供具有前述能力的大面積電漿源。 本發明之另一目的係提供可支持大氣壓力同時對侷限 於殼體内部的電漿提供所需靜電屏及許可射頻電磁場能量 傳輸至電漿的大面積電漿源殼體。 本發明經由提供一種電漿源殼體可達成此等及其它目 的’邊電聚源殼體具有由下列組成的側壁：金屬靜電屏件 ’其提供對大氣壓的支持；或由脊介電壁，其可支持大氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） ^ ^ I 1 n I ^ ^ I I I -I * — — — 1— ^ n * I I n ,ί n I I I {請先閱讀背面之注恚事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 五 ___ I _ - · J—.—I . ^ _ I-- - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7_ 發明說明（2) 壓’且組合導電元件提供靜電屏功能；或二者的組合。此 等壁可根據任一種垂直幾何形成，包括但非限於筆直、内 推拔或外推拔、内弩曲或外弩曲等。因此電漿源殼體可組 成具有實質上任一種所需尺寸及形狀，同時許可射頻能經 由殼體壁供給電漿〇此外此殼體方便容納冷卻處理腔室壁 的系統® 本發明之又一目的係於處理腔室内部達成高度電漿均 勻度。由於形成且維持電漿的射頻電場起源於環繞處理腔 室的區域’電漿均勻度可藉擴散而以氣體物種或處理氣體 ，流及電漿梯度組合達成電漿均勻度來提供製程一致性。 因此於任何壓力及射頻功率程度，電漿均勻度為處理腔室 之縱橫比的函數’換言之，截面積平方根對處理腔室高度 比。載面積為腔室具有平均載面積位置的水平面面積。 目前顯示藉由應用此處揭示的原理連同標準測試程序 ，可達成高度電漿均勻度。 根據本發明，前述及其它目的可由一種腔室殼體達成 ，該腔室殼雄箪住一電漿區於一大面積電漿源，用以於大 面積基材上進行電漿輔助製程，腔室殼體包含： 一殼件組成一實質上直立伸展壁環繞一對應電漿區的 空間，殼件有多個開〇,及導電元件形成環繞該空間之靜 電屏； 複數介電件各自有一周緣及各自設置成關閉一開口； 以及 封閉件形成一氣密封介於殼件與各該介電件之周緣間 本紙張尺度適用中國國家櫺準（CNS)A4规格⑵Ο X 297公着） -----I t------. i ! I 訂 I! ---— _ 線 (請先閱讀背面之注意^項再填寫本頁) 5 45288 广 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 〇 囷式之簡單說明 第1®為根據本發明之大面積電漿源之第一具體例之 透視圖。 第2圖為類似第1圖之視囷顯示根據本發明之電漿源之 第二具體例。 第3®為第1圈所示具體例之一組件部份之透視細節圖 ，若干元件係以分解形式顯示。 第4明為沿第1圓線4-4所取之剖面仰視圖。 第5圖為類似第3圖之視圖，顯示第1圖所示電漿源組 件之第二具體例。 第6Α圊為類似第3圖之視圖，顯示第1囷所示電漿源 組件之第三具體例。 第6Β為類似第6Α圖之視囷，顯示第6Α具體例之修改 形式a 第6C圖為第6B圓所示結構部份之剖面細節圈。 第7圖為第1圚所示電漿源具體例由腔室殼體内部向上 看去之剖面圓。 第8A及8B圖分別為第1圖所示具體例之各組件的仰視 剖面細節圓及底部平面細節圖。 第9圖為仰視圈解視圖舉例說明第7圖所示組件的工作 原理。 第10A及10B圖為速度分布圖說明第9圖所示各組件的 不同作業模。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4«*格<210*297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本真)
i ^ — — — — — — II — — — — — — — — I, — — — dll I- ) I I I 6 A7 _____E7___ 五、發明說明（4 ) 發明之詳細說明 第1圖舉例說明根據本發_明之處理裝置之第一具趙例 。此裝置主要由腔室殼體2及環繞腔室殼體2之包圍體4組 成。殼體2及包圍體4協力界限一環形空間6，空間6於本具 體例於水平面具有矩形截面。此乃適合處理構成平板顯示 器之基材的適當形狀。但其它載面也可提供且用於某些用 途例如半導想晶圓處理’圓形截面不僅對應於基材形狀， 同時也提供比較矩形更佳的結構完整性。 空間6以液體冷媒填補且含有射頻線圈8，其被供給射 頻電流’於殼想2包圍區產生電場俾便點燃及維持電聚於 由殼體2及由包圍體4的上下壁包圍的處理區1〇。包圍想4 上壁12載有冷媒供應及返回管線16，真空泵總成is用以栗 送氣體分子及離子離開處理區10以及維持預定真空壓力於 其中’以及聯結件用的通道（圖中未顯示）用以將新鮮處理 氣體導入處理區10。 壁12額外載有快速匹配總成或稱匹配網路20，其為已 知組件’且典型係由兩種可變電容器及電感器的L字形網 路組成，其中可變電容器係藉自動控制網路以機械方式調 整=網路20的目的係平衡射頻產生器之來源阻抗與負載阻 抗，如由產生器視入E配網路及電漿源可見。典型射頻產 生器之來源阻抗為50歐，因此可變匹配網路組件改變而使 &配網路的輸出阻抗為輸入阻抗至電漿源的複雜共軛接合 於巴配條件期間，於匹配網路接合的正向功率中之最大 而反射功率減至最小 匹配網路的設計雖然有速度、強 .~777^y：, 1 :¾ ^ ^ s ga $.fi ：：(t. iCNSIΛ! (2)0^ 297 ^^ j " ~ I I I--- I ft----^---I----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
d528 B A7 ____B7__ 五、發明說明（5 ) 勁度及控制性的差異，但全部皆係基於相同基本原理且常 見於先前技術說明。 容後詳述，腔室殼體2提供區10的直立界限壁，其構 造可忍受作用於壁12及14之力，該作用力係來自於作用於 包圍體4之相對大面積壁12及14的外表面的大氣壓與建立 於區10内部且作用於壁12及14内表面之真空壓力間的差異 。腔室殼體2進一步組構成可提供區1〇的靜電屏，且許可 射頻能由線圈8傳輸至區10。包圍體4之直立壁可為但無須 為組構成可藉各壁之兩相對面間的壓差而輔助忍受前述作 用於壁12及14之力。 各真空泵18為一真空泵總成之一部份，包括個別閘間 或節流閥22藉助於偶聯凸緣24假設於壁12上。當閘閥22保 持敞開時可達成最大泵送速度。但部份封閉件可利用流經 分布泵送孔口的變化流限制許可泵送速度產生空間變化。 閘閥22具有已知設計。 凸緣24為筒形部件，提供介於壁12之各貫穿鐘孔28與 各流18進氣端間的流道。鐘孔28為泵送淳口，其各自連通 各真空泵18的進氣口《經由適當設置及選擇鏜孔28數目， 連同適當選擇及控制泵18的作業，排氣流可調整而獲得來 自區10的均勻排氣。選擇及控制泵及配置鏜孔28可基於業 界已知原理及實務執行。 達成預定製程均勻度也要求適當控制氣體的注入。本 發明之此方面容後詳述。 此外，來源底部可設置適當基材支持件及供應偏壓電 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 n n -*-p°J· ϋ I *·1 Λ n IV La ϋ B7 B7 經濟^.智毪^產局3、二"費合作社扣.-,· 五、發明說明（6 ) 壓例如射頻偏壓給支持件的裝置。此處再度，此種基材支 持件可根據業界已知原理及實務組構及安裝於來源。 第2圖為類似第1圖之視圖，顯示根據本發明之來源之 第二具體例，於第1圖來源之主要差異係有關幾何構型方 面。第1圖所示具體例之腔室10為平行六面體形，第2圖之 腔至10’為角錐截頭體形式。如此殼體2’之側壁如同包圍 體4’側壁般’相對於來源縱軸傾斜。 第3圖為透視細節圖顯示部份殼體2，其係由導電材料 如鋁製成且被提供足夠產生所需抗壓強度及抗拉強度的壁 厚度。當包圍想4内部處於真空下時，朝向内部的積分壓 力將產生材料内部的彎折力矩’因而形成處於張力或壓縮 下的包圍體4分開各區。 殼體2由導電材料製成因而構成靜電屏。殼體2設置有 一系列垂直細長凹部32，其係以均勻間隔環繞殼體周邊隔 開。於各凹部32中心，有個狹窄細長的開縫34其延伸通過 殼體2其餘厚度而與區1〇連通。各凹部32設置有介電材料 例如鋁製成的插件36，附有一凸出部伸展入各凹部32的開 縫34内部。各插件36設置有四個彈性真空封40及40 ’位於 插件3 6之向内表面及真空封4 2及4 2 ’位於插件3 6外側。各 插件36由個別框架46覆蓋’框架46保持其關聯的插件36及 封40，42定位於凹部32，係利用多根螺絲（圖中未顯示）伸 展貫穿螺紋孔48 =介於二封40與40’間設置至少一連通至 大氣的通道於第4圖顯示於52。此通道製造成可伸展至 包圍體4外側位置用以當系統全然組裝時接近内部。通道52 I —I ------' - I---- I ^ (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 4
五、發明說明（7 ) 許可二封40及40’防漏。如此對腔室2與壁4間之冷媒流體54 密封以及相對於區10之真空密封可以單—埠口檢查。 射頻能可由線圈8經由插件36及開缝34流入區10内部 〇 第5圖顯示第1圖具艘例構造之另一種形式。第5圖所 示構造形式中’般體2設置有直立細長開缝go延伸貫穿殼 體2之整個壁厚度"於範例具體例中，各開缝6〇具有向外 分又或展開部就鄰殼體2外表面，及一部64具有垂直殼體2 直立壁的表面。介電窗66安裝於各開縫60之部64，且藉金 屬帶68牢固固定於部份64金屬帶硬焊至介電窗66之部64及 周緣。帶68用來補償介電窗66與殼體2間之熱膨脹差異。 第5圖顯示殼體2之外直立面的分解部份。此部份係更明白 舉例說明毗鄰開缝60間之區域之剖面形式。 帶68可由科法（Kovar)製成’科法為含54%鐵* 29%鎳 及1 7%鈷之金屬合金商品名。科法的熱膨脹係數係介於金 屬殼體與介電窗間。使用此種材料為業界常見。 第5圖之具體例中，各開縫60具有比第3及4圊所示具 體例之開縫34更大的面積，故第5圖具體例可提供射頻能 進入區10之更大的總有效介電窗面積。此外，於本具體例 扣接介電窗至電漿源殼體壁所需結構或結構面積減至最小 〇 第6A圖舉例說明根據本發明之腔室殼體72之文具 體例。殼體72具有第1圊殼體2之相同概略形式。但於各邊 '· 設置又一大面積開口 74環繞有一凹部76其框住間口 74。各 本纸張尺度適用ΐ Θ S家標準（CNS)A4規格⑵〇 * 297公釐） n I I n n n II *1 n J > ϋ i ϋ 1ί I* · n n tr n I {請先Mt#背面之注意事項再填寫本頁) 10 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) ~ 開口 74完全由例如鋁製成的剛性介電嵌片78覆蓋。各嵌片 Μ為單件式介電本體，由平坦底部8〇及多個直立伸展肋μ (請先閱讀背面之注意事項再填炉.>4頁) 由底部80於直角凸起組成。鼓片78之尺寸可完整伸展跨開 口 74及凹部76。 殼體72進一步設置複數細長負載支持件％ ’支持件係 由導電材料如鋁製成。各支持件86具有丁字形截面，座落 於二毗鄰肋82間且於上下兩端牢固連結至殼體72之頂緣及 底緣。件86係作為靜電屏導電件功能，重要地支持件須對 頂至底的殼體72具有良好射頻電接觸。滿意的接觸以及良 好機械聯結可使用機器螺絲（圖中未顯示）提供，螺絲牢固 固定各支持件86之上端及下端於殼體72之頂緣及底緣。由 於支持件8 6為金屬製成，故相對不具彈性’較佳設置—層 彈性材料於各支持件86與其關聯底部80部份間。一種支持 件88以虛線顯示於第6Α圖。 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 至於第6Α圖所示具體例之替代例，靜電屏可設置成於 各敌片78外表面的金屬塗層形式，如第圖所示此塗層 係呈長條形各自位於一 Ε比鄰肋8 2間。本具體例中，肋g 2縮 紐，故其兩端於各嵌片78之上緣及下緣隔開。上及下窗撐 桿S9(僅上撐桿S9顯示於第6B圖）沿各嵌片78之上緣及下緣 伸展’且設置有凹口其容納肋82末端，及設置有小翅片其 與肋82互鎖。翅片與施用的金屬塗層直接接觸。窗撐桿的 牢固固定各介電嵌片78之整個周邊於殼體72的關聯開口。 撐桿89被螺栓至殼體72，如第6B圖所示。 备辑桿89具戋某種内建結構I如第圖所示特.弓,j ............................ _ Λ4規格^ 2 ίο X 297公廣 表紙技尺度遢珣中國國家ϋ·
(CNS 11 鎚濟却智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 i、發明説明（4 第6C圖顯示0形環封4〇及40”及洩漏測試埠口 52,。第6八及 6Β圖所示二具體例中，各介電嵌片78須可忍受由於存在有 腔室真空時向内取向的壓力所施加的彎折力矩。此乃肋82 的主要目的。 於第6 Α圖所示具趙例及前述關聯替代例中，各介電敌 片78藉至少二〇形環固定於切槽41而氣密密封於關聯凹部 76。較佳密封係由設置雙重彈性體封例如環4〇及4〇,達成， 一封隔開某個間隔’偶聯一系列通道例如通道52由殼趙内 部至外側而使技術員可測試液體洩漏或真空洩漏。 第7圖為剖面圖顯示當由腔室區1〇向上仰視時的腔室2 壁及壁12底面。壁12載有處理氣體導入管90陣列，具有垂 直伸展的進氣口部92其延伸貫穿介電插件96且由介電插件 支持，介電插件牢固固定於壁12的開口 98。插件96及此總 成的其它介電部件例如可由PTFE製成。各管90具有水平伸 展的出氣部94延伸介於關聯的進氣部92間。各管90之出氣 部94設置有一排出氣孔或注入喷嘴94’（苐8 A及8B圖）順其 長度延伸。 管90之出氣部94可位在待處理的基材上方某個高度， 許可最適當氣體物種到達基材。隨著出氣部94與基材間距 的加大，管90間隔可增加，同時到達基材的游離氣體密度 保持相當均勻。當然，管9〇間間距增加導致管數減少。但 用於某些製程希望使管90之出氣部更接近基材β例如希望 縮短氣體游離以及所得離子接觸基材間的時間。 各氣體注入管之輸入部聯結至流量調節閥或個別質量 本紙張尺度剌t關家縣（CNS ) A4規格（2ωχ297公楚） I--------^------------^ (請先Μ讀背面.<.注意事項-f..寫本頁) 12 --f-uri.產局 “-"昏合怍^印，^ A7 B7 五、發明說明（10) 流量控制器來控制氣體由進氣歧管（圖中未顯示）的注入。 經由控制氣體之流入各管90各端，多種氣體注入方式變成 可能，容後烊述。 壁12中心設置一觀視埠口 99呈漏斗形通道。漏斗形通 道有夹角’故提供涵蓋整個接受處理基材的視野。觀視淳 口 99可單純用於目測檢視腔室及其製程，或可容納要求光 學近接内部腔室的偵錯系統β 氣體導入管90之外表面隨著時間的經過被塗上處理氣 體殘餘物。根據本發明之進一步特點’此等塗層可於清潔 殼體2内部期間藉施加射頻偏壓至管9〇而由管9〇去除a 此種清潔習知係於當日飪刻或沈積腔室藉分開清潔處 理進行’其中腔室被清潔時基材係安裝於區1〇〇區1〇以氣 體填補’氣體於電漿内游離時可由殼體2内部表面去除殘 餘塗層，且電漿產生的射頻場於區1〇形成。晶圓處理過程 ’清潔處理可於比較正常製程壓力遠更高的製程壓力下進 行俾便藉由增加電漿的原子或離子數目而改良化學處理速 率。外加射頻偏壓至殼體2部件也可提高殘餘物的去除速 率。 也已知安裝金屬電極於殼體外側及殼體介電壁後方， 且外加電壓至電極俾便提供偏壓給壁且提高清潔速率。此 i配置例如設置於Wayne Johnson之審查中之臨時申請案 όϋ 065.794，名稱「可全射頻偏壓及/或表面溫度控制的 ESRF」= 外加射頻偏壓至管90可增加管90内部的離子撞擊能> （CNS)A.!規格（2】〇χ297 --------------裝--------訂---------線 (靖先《讀背面之江意事項再填寫本頁) 4528 1 A7 _ B7 經濟耶智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（„) 如此提高殘餘物可由其内壁蝕刻去除速率及效果。離子撞 擊可被視為提高被撞擊表面之表面溫度因而提高化學反應速率。 較佳/主入官90係由陽極化銘製成，或由金屬管組件套 於石英或礬土製成的介電管組成。 為了許可外加清潔射頻偏壓至管90,須將管90與包圍 體4壁電隔離。要求此種電隔離’故於輪送氣體的管内部 不會形成電漿。此偏壓於正常作業期間不會施加，而僅於 定期的清潔週期才施加。施加於氣體注入管的射頻偏壓係 定期施加用來清潔外表面（或處理側）。蝕刻處理期間污染 物累積於管表面為了使長期顆粒污染減至最低，注入管 外表面（腔室内部全部表面除外）須於清潔週期期間接受清 潔。射頻偏壓須產生直流自行偏壓（結果造成跨鞘套的平 均壓差）’其又影響輸送給注入管面的平均離子能。 若管係由導電材料製成，則須電容器來許可其藉自行 偏壓帶電。 為了防止於射頻偏壓施用期間於注入管内部容積產生 電毁’可使用管内側結構’其藉由使用介電表面積來使介 電崩潰減至最低。其中一例為一束介電材料（石英）毛細管 於氣體流徑上’如用於半導體業輸送處理氣體至上電極注 入板。 第8A及8B圖顯示供應射頻電壓至注入管9〇之配置細 節。第8A圖為剖面圖，第8B圖為注入管90入口區之底視 平面圖，經此入口區供應處理氣體及外加射頻偏壓。此總 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁> 訂---------線I, -Li I · -I ϋ I n If ϋ . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵0x 297公爱） 14 經濟^智«!8>產局：3;1_消夤合作社印，^ A7 _____B7__ 五、發明說明（12) 成駐在上壁丨2内部。如所示，處理氣體由標準氣體管線進 給，且使用標準配件102配接至氣體注入系統。介電插件96 隔開配件102於導電底環104其環繞進氣部92。射頻電壓經 由製作於各E配網路輸出的標準聯結凸緣，射頻聯結介面 108及與底環1〇4形成一單元的射頻内導體外加至環1〇4 。饋至氣體注入射頻偏壓總成的射頻饋線為標準饋線，由 内導體110、外導體114及電介質116夾置於二導體間組成 。内導體Π0附接至底環1〇4，底環緊密接觸氣體注入管9〇 。外導體114整合支持板120。介電插件96及116將外導體 Π4及其支持板丨2〇與内導體11〇及環1〇4隔開。 根據本發明’使用第7圖所示注入管配置，區1 〇内部 的處理氣體分布可藉適當選擇進氣壓力、氣體流速、及各 管90之注入喷嘴（94’）總面積中之一或多者控制。影響此 項控制的關係將參照第7 ' 9、1 〇 A及1OB圖說明。 如第7圖所示’處理氣體經由注入管9〇陣列進入區 ’管陣列的出氣部94位於共通水平面位在包圍想壁a下方 選定的垂直距離’該壁組成泵歧管板D但全部注入管9〇無 須位於一共同水平面。實際上，較佳改變其相對於晶圓平 面的垂直間隔距離。 注入管90於一水平方向間隔相等（間隔距離為低）。如 第9圖舉例說明，各管9〇之出氣部94於水平方向跨區1〇的 長度為2L。如前文所見’管9〇數目及其間隔d可改變而達 h選疋的處理結果t同樣長度2L係基於預定處理結果選 定各注八營90沿其全長亦即沿其進氣及出氣部具有載面 ------------I ---- I I - - ' — — — — — III — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
国园家(C>：S)A;規格公釐） 45288 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 玉、發明說明（13) 積八1 ’及各管90之出氣部94設置N個注入噴嘴（第8A及8B 圖之94)各自具有載面積入2。如此一管90的注入喷嘴具有 總出氣面積A„=NA2。注入噴嘴間隔一致，介於毗鄰注入 喷嘴中線間間隔為△!。氣體於各端亦即於進氣部以進氣 壓力Pt及容積流速q饋至管9〇兩端。也闡述於第9圖的討論 。各管90之截面積無須為恆定，注入喷嘴間隔距離無須相 等。注入嗜嘴的群集對額外氣體注入控制而言為較佳。 注入系統設計成可將處理氣體導入維持真空壓力匕的 大容積腔室區10。氣體係以低於音速亦即M=v/a<0.3-0.5 導入’此處Μ為馬克（Mach)值’ v為各出氣孔口的氣體速 度及a為局部音速。 根據本發明，跨管9〇出氣部94長度的出氣速度分布或 梯度可經由適當選擇於管9〇兩端的流速q及進氣總壓力Pt 控制。建立的特殊梯度將影響電漿輔助處理跨基材全表面 的一致性。 當進入注入管90之流速q高時，可獲得出氣速度分布 ’速度於管出氣部長度中部為最大，而朝向末端遞減。另 外當流速Q低時’速度分布為於管出氣部94末端可達成最 大速度。因此藉由調整進氣容積流速q，可控制沿管9〇出 氣部的速度分布或橫向方向速度分布。 為求明白起見，定義「高流速」及「低流速」等詞。 「高流速」為氣體動量相對於進氣管氣體壓力與腔室壓間 之差異為大。同理r低流速」為相對氣體動量為小。以高 流速為例，橫向氣體梯度不足以彎曲「高動量流體，且 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） ^-----—ΙΊ· -----------------V---------ΓΊ-------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 16 A7 B7 (l) 五、發明說明（14) 加速其通過毗鄰注入喷嘴；因此主要機轉係將氣體減速至 管90出氣部94長度中點的停滯壓力，與此處動量抵銷而達 成足夠壓差。出氣部中點的停滯流單純為將處理氣體導入 注入管兩端的結果。以低流速為例，氣體動量為氣體受進 氣壓力與腔室區10壓力間的差異影響，經由注入管出氣部 末k的開口流出，當氣體通過連續注入喷嘴94 ’送出時， 管90出氣部94内部壓力降低。 採取更激烈辦法，前文說明可以更明確方式證實，考 慮第9圊指示的座標系動量的橫式。假設流為穩定，為二 維，且忽略黏稠項目，動量橫式變成： -1 dP dvr dv --=v. —-η-—二 p dr dz vrd) 徑向壓力梯度可以兩項平衡；第一項表示移轉流方向 動量（方向z)成為徑向動量（方向r)，第二項表示徑向流的 徑向加速。注入管設計取決於獨立參數集合包括pc，Q， Pt ’ Pc，At，A2t ’ Δ,及L ;參照第9圖。注意此參數清單排 除注八喷嘴94，數目N及其個別的截面積a2，原因在於 N=2L/A^A2=A2T/N。忽略壓縮性效應（M<0.3的良好假設） •動量之徑向式使用如下關係為無維度 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J/ (2a) A：Tr ~2Α^Δί (2b)
Q (2c) 20 <2d> PΊρ <2e) /?
A (2f) 17 4528 8 2 A7 __B7__五、發明說明（15) 此處AP=Pt-Pe ; p表示局部密度，及p。表示停滯條件密度。 徑向長度及速度大小係由連續性獲得。如此獲得動量之無 維度徑向方程式， δΡ* B*(v: 5ν’ dz3 • + vs dv* dz1 (3) 其識別無維度參數 B* 4/〇〇Q2 Λ22ΤΔΡ (4) 經浯部智慧科產局員工消費合作杜印製 當B*>>1時’對應於高流速，其中壓力梯度不足以實 質上轉動流方向動量，因此速度較高由注入管出口部中點 或中心離開》相反地B * << 1對應於低流速，此時相反陳述 為真。所得速度分布說明於第10A及10B圖。 如此若B* = 1，則出氣速度沿管90出口部94長度大致 恆定。對許多處理而言為較佳出氣速度分布。但也可能有 一種情況*較佳B*?tl。例如區1〇產生的射頻場於垂直區1〇 縱中轴的徑向方向強度可改變β此種情況下，具有第1〇Α 及10Β圖之一所示形式的氣體流速可用來補償射頻場變化 俾便產生跨基材面為一致的處理結果。 密切檢視Β*定義了解注入管9〇設計。例如條件β*»】 可藉進行如下任一種動作達成同時維持所有其它參數為恆 定··增加Q(增高氣體動iPcV);降低ΔΡ(減少迴轉力）；及 降低(提供更大流阻力）。 典型介於Pe指定值、進氣壓力及流速間存在有因定關 係。但可獨立控制進氣總壓力及質量流速。要求調整使用 <請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) ^ ----I--- I I I I ---— ^ V1IIIHIL I ---- 18 (5) A7 B7 五、發明說明（16) 節流間系統的總壓力損失。例如渦旋分子泵上游的節流閥 可調整腔室壓力’注入管上游的壓力調節器可調節總壓力 考慮先前列舉之各獨立維度參數清單，足夠定義均勻 度參數u=P(z=〇)-P(z=L) ’故無維度均勻度U*=U/AP呈現 :(β* 厶尸 j 考慮漸近線限制，此處末四參數趨近於零，換言之， 注入噴嘴數目為大（△l/L-M)) ’壓差相對於絕對值為小 (△P/Pe—0)，各注入喷嘴面積A2相對於注入管截面積為小 ，注入管相對於其直徑為長（八〆!^—^)。以^^之 名目條件為.Δ1 =丨.〇厘米’ L = 50厘米，Ν=1〇〇，Α】 = 1.77 平方厘米’ Α2=0.〇〇79平方厘米，Pc=5〇〇毫托耳，pt=600 毫托耳及 Q=160 seem(或 Qt()t=320 seem)。 根據本發明可能的多種替代例，希望使氣流扼流在氣 體注入喷嘴94’。當跨注入喷嘴94,之壓力比（亦即注入管 内側總壓力相對於超出注入喷嘴出口的周圍腔室壓力比） 夠大時*注入喷嘴到達「扼流條件」，其中容積流速不會 隨著背壓（或腔室壓力）的進一步下降或進氣總壓力的升高 改變貫際上’質量流量唯有藉提高總進氣壓力（因而影 響氣體密度）進一步升高。由於注入喷嘴出口的容積流速 不受’/支八T嘴出口區面積值定’如此暗示出氣速度恒定 te可重新分配注人管90的注入噴嘴94，俾便影響進入腔 室的質量流量分布如此質量流量分布設計成如第1 〇八及 —I I----— — — — i I I I--—訂丨 — — — — li (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智«一財產局員ί·消費合作社iijs 19 452882 A7 B7 五、發明說明（17) 10B圊所述方式。例如若注入噴嘴94’朝向注入管9〇末端群 集’則可獲得類似第10B圖的質量流量分布。相反地，若 注入喷嘴94’朝向注入管中心群集，則獲得類似.第10A圖的 質量流量分布。此外’遠離注入平面（約1〇至2〇倍注入脅 嘴直徑）處’速度分布類似此等分布形式。 使用氣體注入管有若干優點，亦即：氣體注入管的射 頻偏麼許可定期清潔外表面；晚鄰管於分開垂直及/或水 平面的變化配置，許可注入管位在基材上方不同垂直高度 俾便改良製程控制；可選擇的注入喷嘴分布用以修改進氣 質量流量分布；超音波或低於音波注入能力；以及注入管 的氣體動量調整用於質量流量再度分布低於音波沒入。 如前文參照第1及2圖說明，根據本發明之電漿源包括 多個泵18 ’其於處理操作期間連續由區1〇測出氣體。各泵 18主要作用於區1〇的關聯段。以高速處理要求高氣體輸入 量獲得預定表面化學反應值。處理要求高氣體輪出量及高 電漿密度》此處揭示具艘例採用的大數目幫浦可獲得對大 面積基材達成高處理速度需要的高泵送能力。各絮浦配備 有一節流控制閥’如第1圖顯示於22，可調節幫浦的泵送 速度經由個別控制各幫浦18的系送速度，可獲得宽廣的 泵送速度側錄變化。各幫浦18係由任一型目前用於電聚處 理裝置的幫浦組成。單純以非限制例舉例說明，各幫浦18 為渦旋分子泵或渦旋泵含有或不含備份泵。 如第1及2圖指示，本發明裝置可配備有十六（4X4)幫浦 18。各幫浦可為1000升/秒满旋泵設置於壁12頂上。處理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<2】0 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ---I — I - --*T°J— — — — — — — — — J1 ί κι — — — — — — 20 經濟舡智祛財產局ME工消費合作社.2¾ A7 B7 五、發明說明（18) 氣體錯處理氣趙由;i入喷嘴送出速度形成的動量，由注入 管90之注入喷嘴94’導向基材。於與基材互動後，未使用 處理氣體及揮發性反應產物由泵〗8移出。為了減少反應產 物與進入的處理氣體間的交互作用，建立向外的壓力梯度 來對反應產物施加偏壓而流至外壁然後向上流至幫浦。此 係經由降低幫浦18的泵送速率達成’幫浦接近板12中心， 例如經由略微關閉泵的閥來減少流導。藉此方式朝向腔室 殼體2 ’2’壁可達成較低腔室壓力。 雖然前文係參照本發明之特殊具體例說明，但須了解 可未背離其精館做出多種修改。隨附之申請專利範圍意圖 涵蓋落入本發明之精髓及範圍内的修改。 根據本發明之電漿源包括習知夾持待處理的基材或晶 圓的卡盤。卡盤為大半習知電漿源的典型卡盤。除了夾持 基材外，可外加射頻偏壓給基材並加熱基材。因此用於大 面積處理，卡盤係由多段組成。 因此本揭示具體例於多方面而言可視為舉例說明而非 限制性’本發明之範圍係由隨附之申請專利範圍而非前文 說明指示，因此意圖涵蓋屬於申請專利範圍之定義及相當 例範圍内的全部變化。 fX：SS)AA (^10 ^ 29： --I — — — — — — — — I I I----- — — — (請先Ba讀背面之注意事項再填寫本頁) 21 4528b, A7 B7 五、發明說明（19) 元件標號對照 2…腔室外殼 4…包圍體 6···環形空間 8···射頻線圈 10." 處理區腔室 12-4 …壁 16··· 冷媒供應/返回管線 18··· 真空泵總成 20··· 匹配網路 22··· 閘閥 24·.· 耦合凸緣 28". 貫穿鏜孔 32··· 凹部 34··· 開槽 36-- 插件 40... 〇形環封 41··· 切槽 42··· 插件 46··· 框架 48… 螺紋孔 52". 測漏埠口 54 — 冷卻流體 60… 開槽 64… 部分 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 66…介電窗 68…金屬帶 72…外殼 7 4…開口 7 6 _ ·凹部 78··*介電嵌板 80…平坦底部 82…肋 86…支持件 89…撐桿 90…導入管 92…進氣部 94…出氣部 94’…注入喷嘴 96…介電插件 99…觀視埠口 102…配件 104…導電基底環 108…射頻連結介面 110···内導體 114·..外導體 116…介電插件 120…支持板 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS)A4規格（2]〇χ297公釐） 22