TWI333510B - - Google Patents

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'510 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本毛月係關於一種用以製造丰 牛導體薄膜之電漿處理裝置 及使用其之電漿處理方法，谁 進而砰細而言，係關於利用導 入有反應氣體之反應室的電喈卢 理方法》 $漿處置及使用其之電襞處 【先前技術】 ^前’作為此種„處理裝置’眾所周知有使電聚化學 ::之姓刻或蒸鍍之均勾性改善者(例如參照專利文獻”。 [專利文獻1]美國專利第4,264,393號說明書 又’用於製造半導體薄膜之電製CVD (Chemical Vap〇r 化學氣相沈積)裝置一般而言，具備成對配 、支持之陰極及陽極’具備將高頻功率施加 :極及陽極之任一者的裝置，進而具備用以形成薄膜之反 似孔體之供給裝置。並且，肖電漿CVD裝置中，—邊將反 應氣體供給至陰極與陽極之間，一邊將高頻功率施加至陰 極八陽極之間後使電漿產生，藉此於設置於陰極與陽極之 間的基板之表面形成薄膜。 。乂陰極與陽極之間隙稱為電極間距離。電極間距離存在 可使電漿有效產生之@定範圍。電極間距離控心該範圍 内，但較理想的是該控制之精度盡可能的高。並且，電極 間距離之控制’一般而言相對於電極間距離為1/1〇〇之程 度，亦即按照電極間距離之1%程度之精度而進行。又^ 控制電極間距離之方㈣由以下方式而進行，即，使作為 II6489.doc 電極之陰極及陽極之剛性相對於其等之尺寸得到充分確 保’且使所配置之陰極及陽極不產生彎曲。 [發明所欲解決之問題] 然而，先前技術中存在以下問題：於伴隨電極之大型化 而基板大型化之情形，電極之剛性變得不充分，且無法確 保預期之電極間距離精度，於進行電漿處理時無法得到良 好的成膜性。又，存在以下問題：為確保預期之電極間距 離精度，亦可進一步提高電極剛性，但此時，伴隨電極之 厚度增加或電極之支持部大型化等而電漿CVD裝置大 化° 本發明之課題在於提供一種電漿處理裝置，其與於作為 平板狀之電極的陽極及陰極大面積化時所產生之電極之彎 曲無關’可得到良好的成膜性。 【發明内容】 根據本發明之1個觀點，提供一種電漿處理裝置，其特 徵在於包含：反應室；將反應氣體導入反應室之氣體導入 邻，將反應氣體自反應室排出之排氣部；被支持於反應室 内的平板狀之第1電極及第2電極；以及對向狀地支持第J 電極及第2電極之第1支持體及第2支持體，且第丨電極及第 2電極係以受第1支持體及第2支持體支持之狀態下因各自 之自重而引起之最大沉降距離，即最大彎曲量彼此相同之 方式所構成。 [發明之效果] 本發明之電漿處理裝置中，儘管平板狀之第丨電極及第2 116489.doc 1333510 • 板。並且，若對該等金屬板以特定退火溫度進行退火處 理’則起因於機械加工等之金屬板之殘留應變消除，且兩 電極可得到相同之最大彎曲量。 較佳的^，此時之最大f曲量、亦即最大沉降距離，為 電極間距離（第i電極與第2電極之距離）之1%以上。此係因 為於未滿電極間距離之1%時，以比較兩電極之最大彎曲 畺而使》亥等相同之方式配置兩電極之作業較困難。藉由電 % 漿f理而進行成膜之基板，使該基板沿第1電極及第2電極 之4曲而f曲後形成薄膜。此時，基板使用玻璃基板等。 又為使基板之處理簡單，亦可將由玻璃等材質而構成 . t基板設置於由㉙合金等而成之薄板狀托盤上，且使基板 及托盤沿第1電極及第2電極之f曲而彎曲，藉由電衆處理 • 而實施成膜。 本發明之f I處理裝置，例如，藉由《 CVD法而應用 於製造矽系薄膜。 ^ 作為矽系薄膜’例如，可列舉以矽為主要成分之結晶質 至非晶質之薄膜》作為反應氣體，可使用含有石夕元素之氣 體。具體而言，可使用石夕院（SiH4)、二石夕院⑻办）等作為 反應氣體，亦可將該等石夕烧、二石夕烧用氫氣（H2)或氛氣 (He)等來稀釋。 又，利用本發明之電漿處理裝置所製造之矽系薄膜’除 此以外亦可列舉碳化矽（SiC)膜、氮化矽（SiN)膜、氧化矽 (Si〇)膜、SiGe膜等。 於製造碳切料，除導人含切元素之氣體以外同 116489.doc •10· 1333510 時導入含有碳元素之ch4、C2H6等氣體，以作為反應氣 體°於製造氮化矽膜時，除導入含有矽元素之氣體以外， 同時導入含有氮元素之NH3、NO等氣體，以作為反應氣 體。於製造氧化矽膜時，除導入含有矽元素之氣體以外， 同時導入含有氧元素之NO、C02等氣體，以作為反應氣 體。於製造SiGe膜時，除導入含有矽元素氣之體以外，同 時導入含有鍺元素之GeH4等氣體，以作為反應氣體。

進而，為控制導電性亦可使雜質導入該等矽系薄膜中， 於為η型時同時導入含有pH3等雜質元素之氣體，於為p塑 時同時導入含有等雜質元素之氣體。 本發明之電漿處理裝置中，作為反應室，可使用至少使 内部排氣為真空者。赫社Μ Β ,,, 嘗較佳的疋’例如可利用不銹鋼、鋁合 金等而製成如此之反應室，且於由2個以上部件而構成 時’可將Ο形環等用於嵌合部而形成為完全密封之構造。 本發明之電漿處理裝置ψ 祚& 衣直甲，作為氣體導入部，例如，可

使用電漿CVD裝置中慣用去 ^ 貝用者但並非特別限定於該等。 本發明之電漿處理裝詈巾你或 > 衣置宁，作為排氣部，例如，可使用 由真工栗、將反應室與真空每遠接夕站*拉 具二泵連接之排乳管、設置於排氣 管之中途的壓力控制器等而構成者。 本發明之電漿處理裝置中，和 °又置有用以將高頻功率施办 至第1電極及第2電極之pq# 之間的面頻電源部。作為該高頻電渴 部，例如，可使用包含 冤忒激發電源及阻抗整合器等者。 本發明之電漿處理裝置中午為 τ作馮第1電極及第2電極， 使用係平板狀且包含不銹 备妷專耐熱導電性相 116489.doc 1333510 ，者。較佳的是’第！電極及第2電極之形狀、尺寸及材質 較佳的是，於藉由機械加工等而殘留有加工應 支寻，藉由退火處理而消除殘留應變。 電極例如亦可具有中空構造，-係内置有加熱器之 S，第2電極例如亦可具有中空構造，且係於與第! 電極之對向面具有多個孔之陰極電極。

叮本發明之電漿處理裝置中，第1支持體及第2支持體，亦 :^吏第^電極及第2電極正交於重力方向之方式，亦即以 兩電極成為水平之方式而支持。如此之構成中，例如於第 1電極及第2電極大致為方形時，第i支持體及第2支持體， 亦可分別由支持第1極及第2電極之各4個角部 支持片而成。 於第1支持體及第2支持體分別由4個分割支持片而成 時，構成第2支持體之4個分割支持片，亦可分別固定於自 反應室之底面向垂直上方延伸之4根支柱之上端。 又’作為第i支持體及第2支持體之形狀、形態，並非限 定於上述者，例如，亦可係僅分別支持第丨電極及第2電極 之邊緣的2個框狀架台，進而，亦可係該等2個框狀架臺上 下相連而一體形成者。 如此，第1支持體及第2支持體之形狀、形態，只要可互 相平行地支持第丨電極及第2電極，且，可滑動地支持第】 電極及第2電極之至少一者’不管為怎樣之形狀、形態均 可，並非特別限定者。 又，本發明之電漿處理裝置中’第丨支持體及第2支持 116489.doc 12 1333510 體’亦可分別具有較松地扣止第1電極及第2電極之邊緣的 扣止用突起，各扣止用突起以於第1電極及第2電極之各邊 緣與各扣止用突起之間產生間隙之方式而配置。 此處，於如上所述分別由4個分割支持片而構成第丨支持 體及第2支持體時，亦可使扣止用突起設置於各分割支持 片上。又，於如上所述由2個框狀架台而構成第丨支持體及

第2支持體時，扣止用突起亦可沿各架台之外周邊緣而突 出。 又，第1支持體及第2支持體亦可由絕緣物而構成。此 處，作為構成第1支持體及第2支持體之絕緣物，例如，可 列舉玻璃、氧化鋁或氧化錯等絕緣性、隔熱性優良之耐熱 材料。又，於設置第1電極及第2電極之任一者時，亦可將 導體用於該所設置之側的支持體。 又，第1電極及第2電極與第1支持體及第2支持體，亦可 於1個反應室内以分別成複數對地設置。

第1電極及第2電極，藉由上述支持方法而於重力方向上 產生自由彎曲，較佳的是，該自由彎曲之尺寸、亦即沉降 距離，如上所述，係第丨電極與第2電極之間隙距離（電極 間距離）之1 %以上。 形成薄膜之基板設置於第1電極及第2電極之間，且十分 薄，並形成為沿第丨電極及第2電極之弯曲者。考慮基板2 用表面塗敷有透明導電膜之玻璃基板等，且基板亦可以易 於搬送之方式而設置於托盤7之後進行處理，該托盤7係由 與第1電極及第2電極相同之材料等而形成。托盤7之平面 116489.doc 4 尺寸與基板相同，或者亦可稍大。 又’本發明自其他觀點看亦在於提供一種電漿處理方 法’使用上述1個觀點之電漿處理裝置’使應形成薄膜之 基板沿第1電極及第2電極之彎曲而彎曲並配設於兩電極之 間將反應氣體供給至反應室内，將高頻功率施加至第j 電極及第2電極之間’於基板表面形成半導體薄膜。 以下，根據圖式就本發明之實施形態之電漿處理裝置加

以詳細說^再者’以下多個實施形態中’所共用之部件 使用相同符號進行說明。 [實施形態1 ] 根據表示其整體構成之圖1，說明本發明之實施形態丨之 薄膜製造用電漿處理裝置。

如圖1所不，實施形態1之薄膜製造用電漿處理裝置100 具備：腔室15，用以將反應氣體導入腔室15内之氣體導入 部28，用以排出腔室15内之反應氣體之排氣部29，以及用 以將高頻功率施加至腔室15内之高頻電源部3〇。 於腔至15内配置有：平板狀之長方形陽極電極（第工電 極Μ，平板狀之長方形陰極電極（第2電極）12，以及用以互 相平行且可滑動地支持該等兩電極4、12之第丨支持體6、 第2支持體5。陰極電極】2具有喷淋板2及背板3,並且與陽 極電極4對向而設置。 此處’腔室之平面形狀為長方形，且由本體部9盘擋 板部8而構成。本體部9與擋板部8均可由不錄鋼或鋁人金 等而製成。本體部9與擋板部8之嵌合部分使用〇形淨（:圖 U6489.doc • ί4· 1333510 示）等而密封。 腔室1 5中連接有排氣部29，該排氣部29由排氣管20、真 空栗2 1及壓力控制器22而構成，且以可使腔室丨5内控制為 任意之真空度之方式而構成。 於腔室15之本體部9之長方形底面，於各自之角部附近 各设置有1個第1支持體6，於該等第丨支持體6之上載置有 陽極電極4。第1支持體6藉由下述理由，由4個小方塊狀之

分割支持片而構成，且藉由該等4個分割支持片分別支持 陽極電極4之4個角部。 陽極電極4之尺寸設定為對應於應成膜之基板1之尺寸地 適當尺寸。實施形態I中，將基板1之平面尺寸設定為 900x550 _〜i2〇〇x75〇職，且將相對於基板i之陽極電極 斗之平面尺寸设定為⑺⑼“⑽爪爪〜^⑽^⑼爪瓜’將厚度 设疋為10〜50 mrn。

陽極電極4可由不錄鋼、紹合金、碳等而製成，但實施 形態1中使用鋁合金。 陽極電極4為中空構造，且該中空部分内置有加熱器（鐘 裝加熱器)24。陽極電極4中藉由用以形成中空構造之機械 加工而殘留有加工應變。因&，於使用陽極電極4前，藉 由退火處理而消除加jl應變。該退火處理使用熱電偶a等 雄'封型溫度感測器而進行。χ，退火處理根據料陽極電 極4之金屬而處理溫度不同，於使用紹合金時，一般使用 保持於345°C之後緩冷卻之溫度週期。 陽極電極4僅載置於第1支持體6上，而未藉由螺旋夾等 116489.doc -15- 、固定#此’陽極電極4即使加熱後膨服，僅該膨服部 分可於第1支持體6上滑動’因此膨脹部分消去後，可藉由 重力因自重而向下方自由彎曲。 再者，陽極電極4與腔室15藉由4片接地板而電性連接。 亦即，接地板由寬度為10〜35 mm、厚度為〇 5〜3爪爪之鋁 板而製成，且分別安裝於陽極電極4之4個角部。 陰極電極12係由噴淋板2與背板3而構成之中空狀之電 極。噴淋板2與背板3均可由不銹鋼 '鋁合金等而製成，但 幸乂好的疋由與陽極電極4相同之材質而製成，實施形態工中 使用銘合金β 陰極電極12之尺寸設定為對應於應成膜之基板丨之尺寸 地適§尺寸。實施形態i中，將陰極電極丨2之平面尺寸設 定為1000x600 mm〜i2〇〇x800 mm，將厚度設定為1〇〜5〇 mm ’藉此與陽極電極4為相同之尺寸。 陰極電極12之内部為中空，且利用反應氣體管23而與氣 體導入部28連接。自氣體導入部28通過反應氣體管23而導 向陰極電極12之内部之反應氣體，自形成於陰極電極12之 噴淋板2之複數個孔以喷淋狀排出。 較理想的是’喷淋板2之多個孔形成為各自之直徑為 〇.1〜2_0 mm ’且鄰接之孔彼此之間隔為數mrn〜數cni間距。 陰極電極12之喷淋板2中殘留有機械加工之加工應變， 因此於使用前藉由退火處理而消除加工應變。該退火處理 根據用作陰極電極12及噴淋板2之金屬而處理溫度不同， 於將紹合金使用於該等時’一般使用保持於3 4 5之後緩 < ξ- H6489,doc 16- 1333510 冷卻之溫度週期。 陰極電極12之喷淋板2載置於共計4個第2支持體5之上， 該第2支持體5各設置於自腔室15之本體部9之底面偏向上 方的4個角部上。第2支持體5可由玻璃、氧化鋁或氧化鍅 等而製成’實施形態1 _使用氧化鋁或氧化鍅。

陰極電極12係僅將該喷淋板2載置於第2支持體5之上， 而未藉由螺旋夾等而固定。藉此，陰極電極丨2即使加熱後 膨脹’僅該膨脹部分可於第2支持體5上滑動，藉此膨脹部 分消去後，藉由重力因自重而自由彎曲。 陽極電極4與陰極電極12因自重而自由彎曲時之彎曲 量、亦即沉降距離相同，且兩電極4、12之最大彎曲量、 亦即最大沉降量亦相同。使用長邊長度約丨〇〇〇 mm、短邊 長度約600 mm、厚度15 mm之陰極電極12之實施形態i 中’陰極電極12之最大彎曲量約為1 2 mm。此係實施形態

1中所使用之陽極電極4與陰極電極12之設定間隙（電極間 距離）即1 0 mm之12〇/〇。 較理想的是，陽極電極4與陰極電極丨2之對向間隔之公 差（間隔精度）為設定值之幾％以内。此係因為藉由成膜條 件而變化，但若陽極電極4與陰極電極12之對向間隔之公 差為設定值之4°/。以上，則產生±丨〇%以上之膜厚不均或無 法成膜區域。實施形態1中該對向間隔之公差控制於1%以 内。 貝施形態1中’使用長度約1〇〇〇 mm>(約1〇〇〇爪爪且厚戶 約2 mm之正方形玻璃基板丨，且使該玻璃基板丨以易於移動 II6489.doc 1333510 之方式’而於載置於相同尺寸且厚度為1Q細之链合金製 正方形托盤7之上的狀態下，配置於陽極電極4之上。相對 於陽極電極4而言，玻璃基板1與托盤7十分薄且較輕， 又剛性更低，故而於沿陽極電極4之彎曲而設置時，幾 乎不會使陽極電極4之彎曲增加。

陰極電極12上利用功率導人端子27而連接有高頻電源部 3〇,该_源部30包括電聚激發電源ι〇與阻抗整合器 11。並且’藉由高頻電源部30而施加有高頻功率。電漿激 發電源1〇使用DC〜108.48施之頻率且i〇 w〜i〇〇請之功 率1施形態丨中’使_.56ΜΗζ〜54·24μΗζ w〜100 kw之功率。 包含以上構成之實施形態1之薄膜製造裝置H)〇中，使包 含利用H2而稀釋之g 之S H4之反應氣體，以特定流量與壓力經 陰極電極12而導入’使上述高頻功率施加至陰極電極12 與陽極電極4之間而產生輝光放電。藉此，於基⑹表面膜 厚為300 nm之石夕薄膜以成膜時間為1〇分鐘 '膜厚分佈為 土 10%以下而堆積。 [實施形態2] 根據圖2說月本發明之實施形態2之薄膜製造用電浆處理 裝4 °實施形態2之電椠處理裝置200，；^個腔室9之内 〇P °又置2組陽極電極4、陰極電極12與2組第1支持體6 ' 第2支持體5 ’構成為2層。 β具體而言’於藉由第1層之第1支持體6而支持的第！層之 陽極電極4之上方，g己置有第巧之陰極電極叫藉由第1層 116489.doc -18- 1333510 之第2支持體5而支持）。並且，於該第】層之陰極電極以 上方°又置有用以支持第2層之陽極電極4的第2層之第1支 持體6。藉由如此夕^ ^ 此之2層、、.。構，而上下配置有2組陽極電極 4 '陰極電極12。 貫施形態2中，使電漿處理裝置200為2層結構者，電漿 處理裝置亦可藉由重複同樣之結構而構成為3層以上。

再者’腔室15、氣體導人部28、排氣物、高頻電源部 3〇、各陽極電極4、各陰極電極12、各第工支持體6及各第2 支持體5等各部分構成，與實施形態1實質上相同。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之實施形態1之電漿處理裝置（薄膜勢 造裂置）之整體構成的說明圖。 、 圖2係表示本發明之實施形態2之電漿處 衣置（溥膜製 造裝置）之整體構成的說明圖。

【主要元件符號說明】 1 基板 2 噴淋板 3 背板 4 陽極電極 5 第2支持體 6 第1支持體 7 托盤 8 擋板部 9 本體部 116489.doc 19- < Λ 1333510 10 電漿激發電源 11 阻抗整合器 12 陰極電極 20 排氣管 21 真空泵 22 壓力控制器 23 反應氣體管 24 加熱器 25 熱電偶 26 接地線 27 功率導入端子 28 氣體導入部 29 排氣部 30 南頻電源部

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Claims (1)

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曰修正本 第095143613號專利申請案 -中文申請專利範圍替換本(99年7月） 十、申請專利範圍： i•一種電漿處理裝置，其特徵在於包含：反應室；氣體導 入部，其將反應氣體導入反應室；I氣部，其將反應氣 體自反應室排出；平板狀之第1電極及第2電極，其等係 被支持於反應室内；與第丨支持體及第2支持體，其等係 將第1電極及第2電極對向狀地支持；且第丨電極及第2電 極係經退火加工，並以受第丨支持體及第2支持體支持之 狀態下因各自之自重而引起之最大沉降距離，即最大彎 曲量彼此相同之方式所構成。 2 ‘如凊求項1之電漿處理裝置，其中第1電極及第2電極之 形狀、尺寸及材質彼此相同。 3.如清求項1或2之電漿處理裝置，其中第丨電極及第2電極 為中空構造。 4. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中第丨電極及第2電極 以可於限定範圍内移動之方式被支持。 5. 如請求項2之電漿處理裝置，其中第1電極及第2電極之 材質為鋁合金。 6·如請求項1或2之電漿處理裝置，其中第1電極及第2電極 相隔特定之電極間距離，且由使各自之最大彎曲量為電 極間距離之1%以上的形狀、尺寸及材質所構成，並由第 1支持體及第2支持體所支持。 7. —種電漿處理方法，其特徵在於：使用如請求項1至6中 任一項之電漿處理裝置，使作為被處理物之基板以沿第 1電極及第2電極之彎曲之方式，彎曲而配設於兩電極之 116489-990720.doc 1333510 間’並進行電漿處理，藉此於基板之表面形成半導體薄· 膜。 8·如請求項7之電漿處理方法，其中將玻璃基板載置於第1 電極及第2電極中之下部電極之上。 9. 如請求項1之電漿處理裝置，其中進而具備用以配設基 板之薄板狀托盤。 10. 如請求項7之電漿處理方法’其中基板係載置於托盤之 上0 116489-990720.doc