TWI355217B - Plasma generating apparatus - Google Patents

Description

1355217 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 • 本發明係有關於一種電漿產生裝置。更特別的是，本 • 發明有關於一種電漿產生裝置，其係經組態成可在一真空 室内安裝一有複雜結構之平板型天線及線圈型天線的天線 單元，允許靜電夾盤（Eiectr〇static Chuck，簡稱ESC) 上升及下降，可控制該靜電夾盤（ESC)與該天線單元之間 的電容’可選擇性地在該室内形成電場或者磁場，以及控 制射頻功率的效率最大化及傳輸速率，因此，能夠增加電 漿的密度（與習知高密度電聚產生裝置相比），在該靜電夾 盤（ESC)與該天線單元之間呈窄間隙及寬間隙的兩種情形 下旎夠產生均勻的電漿，甚至是在以低壓及高壓於真空室 内形成大尺度高密度電黎那時的情形下，可應用於各種用 於半導體、液晶顯示器（LCD)、有機發光二極體（〇LED)、 太陽能電池、等等的製程，也可應用於利用電製的材料加 工，例如蝕刻、化學氣相沉積（CVD)、電漿摻雜、以及雷 漿清洗。 【先前技術】 一般而言，電漿係一種離子化氣體為物質的第四態而 不是固體、液體及氣體。自由電子、正離子、中性原以 • 及中性分子同時存在而且在電漿中會不斷地相互反應。各 . 組份及濃度的控制有其重要性。在工程方面，電漿^當作 可用外部電場來形成及控制的氣體。 以下描述一習知電漿產生裝置。 5 1355217 如第1圖所示，習知電漿產生裝置係經組態成可產生 電漿18，其係藉由安裝兩個為電源電極（s〇urce • electrode) 11的平板電極以及一靜電夾盤（ESC)或感受 器（susceptor) 12使得它們在真空室1〇内上下隔開一段 預定距離’然後安置基板17於靜電夾盤（ESC) 12的頂面 上，接著施加外部射頻（RF)以及在電源電極11與靜電夾 盤（ESC ) 12之間形成強電場。 未加以描述的元件符號13、14、15及16係分別表示： 電源射頻（source RF)、偏壓射頻（bias RF)、電源匹配 器（source matcher)、以及偏壓匹配器（biasmatcher)。 在習知所謂的電容耦合式電漿（CCp)型電漿產生裝 置中，甚至可用平行極板電容器（platecapacit〇r)來產 生適於大型目標的均勻電漿。 然而，電容耦合式電漿（CCP)型電漿產生裝置只產 生低密度的電漿，特別是，儘管最近由於半導體製程及液 • 晶顯不器（LCD)製程的微型化而需要10毫托耳（mT)或 更低的低壓製程，它的缺點是難以產生及維持電漿於10 毫托耳或更低的低麗。 此外，也會有低電漿密度導致蝕刻速率及沉積速率降 低而致使生產率劣化的缺點。 、 如第2圖所示，習知電漿產生裝置係經組態成可產生 電漿28,此係藉由在真空室21内安置基板23於靜電夾盤 (ESC)(或感受器）22的頂面上、施加偏壓射頻、施加 電源射頻27至天線26 (其係配置於覆蓋真空室21頂面的 6 1355217 • \ 陶瓷真空吸附板（ceramic vacuum plate) 25的頂面）， 感應一道電流、施加磁場至真空室21的内部、用外部磁場 形成感應電場、以及用該感應電場加速電子。 * 未加以描述的元件符號24a、27a係分別表示偏壓匹 配器、電源匹配器。 與電容耦合式電漿（CCP)型相比，習知所謂感應輕 合式電漿（ICP)型電漿產生裝置有利於產生高密度電毁， 甚至可以毫托耳或更低的低壓產生高密度電漿，這是電 容耦合式電漿（CCP)型無法達成的。因此，感應耦合式電 漿（ICP)型已廣泛用於需要低壓特性的半導體製程。 然而’在感應耦合式電漿（ICP)型中，難以得到均 勻的電漿密度，因為在相互隔離的射頻功率施加端子和用 於流出電流的接地端子之間有電位差。 感應耦合式電漿（ICP)型的缺點是，如果把天線裴 在室内，會出現電弧放電（arcing)，因為在天線的前端（施 Φ 加射頻的部份）會形成強電位。 此外，在感應耦合式電漿（ICP)型中，如果把天線 插入室内，可能造成嚴重的污染，因為天線是由可降低天 線阻抗的銅（Cu)形成。 - • 近年來，半導體晶圓的直徑已超過200毫米而加大為 300毫米，預期今後會加大成45〇毫求。故而，電漿均^ 度極為重要。不過，感應耦合式電漿（ICP)型在達成大尺 度的直控上有限制，而且在保證大尺度電衆均句度上 困難，儘管與半導體相比，在液晶顯示器（LCD)裝置方面 7 可保證有較高的大尺度電漿均勻度。 電爽=服？等缺點’感應，合式電浆（ICP)型使靜 =盤^sc)與喊真空吸附板之間有寬廣的距離。這導 心it反應氣體的停留時間增加。注入的反應氣體 右增岭留時間則會導致氣體的電離速率（iQnization rate)增加，因而會形成 更複雜的自由基（radieal)。因此’感驗合式電聚⑽） 型的缺點是難以符合新近必須控制需慎重處理之自由基的 半導體及LCD製程。 與電合耦口式電漿（CCP)型相比，在電漿擴散情形 良好的低壓下’感應輕合式電聚（IGp)型可產生均句的電 漿’但是在100毫托耳至10托耳、電漿擴散不良的高壓下， 感應搞合式電漿UCP)型會出現無法產生均勻電㈣問題。 【發明内容】 本發明的不範具體實施例一方面是至少針對該等問 題及/或缺點以及至少提供以下所描述的優點。因此，本發 明的示範具體實施例—方面是要提供—種錢產生裝置， 其係經組態成可在真空室内安裝一具有一平板型天線與一 線圈型天線之複雜結構的天線單元，允許一靜電夹盤（ESC) 上升及下降，控制在該靜電夾盤（ESC)與該天線單元之間 的電容，在該室内選擇性地形成電場或者磁場，以及控制 射頻功率的效率最大化及傳輸速率，因此，能夠增加電漿 的密度（與習知高密度電漿產生裝置相比），在該靜電夾盤 (E S C)與該天線單元之間呈窄間隙及寬間隙的兩種情形下 1355217 * 、 都旎夠產生均勻的電漿，甚至是在以低壓及高壓於真空室 内形成大尺度高密度電漿的兩種情形下，能夠應用於各種 . 用於半導體、液晶顯示器（LCD)、有機發光二極體（〇LED)、 太陽能電池、等等的製程，也能夠應用於利用電漿的材料 加工，例如蝕刻、化學氣相沉積（CVD)、電漿摻雜、以及 電聚清洗。 根據本發明示範具體實施例之一方面，提供一種電漿 φ 產生裝置。該裝置包含：一真空室、一靜電夾盤（ESC)、 天線單元、一天線罩（antenna c〇ver )、以及一罩體固 定器（cover holder)。該真空室有一中空内部而且頂部是 用一在中央一有通孔（through-ho 1 e)的真空吸附板密封。 "亥靜電夾盤（ESC )係經配置成是在該真空室的内中心、接 =一外部偏壓射頻（RF)、以及放置一基板於其上。該天線 單兀在該真空室内配置成是在該真空吸附板下面。該天線 罩覆蓋及耦合於該天線單元的頂部、通過該真空吸附板的 • 通孔暴露於外、在外緣有一氣體入口、以及接受及傳送一 外部電源射頻至該天線單元。該罩體固定器是用與該天線 罩耦合之该真空吸附板的上表面抓住，以及懸掛及固定該 天線單元。 該靜電夾盤（ESC)可使用一預定升降器來上升及下 . 降同時用該天線單元控制電容。 該升降器可為由該靜電夾盤（ESC)之底面延伸至該 真二至之底面的波紋管（bellows tube)。 3亥偏壓射頻可包含獨立分開的低頻偏壓射頻與高頻 9 偏壓射頻。 該天線單元可具有-平板型天線與一線圈型天線的 耦。結構。该平板型天線可利用與該靜電夾I (ESC)形成 電場的電谷輕合（capacitivecoupling)來產生電聚。該 線圈型天線可利用施加磁場以及形成感應電場於該真空室 内的感應耦合（inductive c〇upling)來產生電漿。 該天線單元可具有該平板型天線設於該天線單元之 中央以及該線圈型天線由該平板型天線之外緣伸出的形 狀。 該平板型天線可具有圓盤形狀。該線圈型天線可包含 第-直線部份、-祕部份、以及第二直線雜。該第一 直線部份係纟該平板型天線之外緣徑向伸&。該圓弧部份 係由該第-直線部份之—端循著與該平板型天線同心的圓 弧延伸。該第二直線部份係由該圓弧部份之—端徑向伸出。 該天線單元可具有由該平板型天線外緣延伸之單一 線圈型天線的單一結構。 該天線單元可具有多條由該平板型天線之外緣伸出 之線圈型天線的複雜結構。 該天線單元可包含··一在該天線單元之中心呈下凹的 凹入部份（e〇neave part)，以及多個以穿透方式形成於該 凹入部份之底面的氣體注入口（gas jet p〇rt)。 該天線單元可it-步包含—在該凹人部份與該天線 罩之間的氣體擴散板（gas diffusi〇n plate)。 遠平板型天線可具有矩形板形狀。該線圈型天線在形 45217 » 4

B 狀上可為一條多次彎曲成形之直線，其係由該平板型天線 之外緣垂直伸出、再由該垂直伸出部份的末端與該平板型 天線平行地延伸、以及再由該平行延伸部份的末端垂直向 外延伸。 可藉由改變該真空室的阻抗（Zch)以及該線圈型天線 的阻抗（Zcoii)來控制電容耦合式電漿（CCp)與感應耦合 式電漿（ICP)的成分比（component ratio)。 該真空室的阻抗（Zch )可以用以下方程式表示：

Zch = 1 / 〇jCch 其中

Zch為真空室的阻抗，

Cch為真空室的電容，以及 ω為頻率。 該真空室的電容（Cch)可用以下方程式表示.

Cch =ε (A / dgap) • 其中 ε為真空室内的介電常數， Α為平板型天線的面積，以及 dgaP為平板型天線與靜電夾盤（ESC)的間隙距離。 當距離（dga山咸少時，可藉由增加電容A)和減少 阻抗（Zch)來提高電容輕合式電漿（cep )成八比 該線圈型天線的阻抗（Zcc)il)可用以下方程式表示.

^c〇n =R + ja)L + l / j〇)C 其中 j為虛數單位（]·2=_1 )， ω為頻率， L為電感，以及 C為電容。

該電容（C)可用 C = ε{β I d、 以下方裎式表示： 其中 £為電介質的介電常數， S為電介質的面積，以及 d為電介質的厚度。 可將該真工室組態成：一形成該真空室之框體的牆體 可在預定位置分成上半部及τ半部以及控制在該靜電爽盤 (ESC)與該天線單元之間的電容。該真空室可進一步包含 一間隙嵌板（gap block)’其係氣密地安置在該等分開的 牆體之間。 «亥真空至可具有與窄間隙一樣的短上下長度以在該 靜電夾盤（ESC)與該天線單元之間提供高電容。 該真空室可具有與寬間隙一樣的長上下長度以在該 靜電夾盤（ESC)與該天線單元之間提供低電容。 平板型天線與基板的面積比可等於或大於丨/25。 12 丄355217 4 _ 平板型天線及線圈型天線兩者與基板的面積比可等 於或大於1/25。 ' 該裝置可進一步包含一裝設於該線圈型天線之一預 定部份中的阻抗控制器。 該阻抗控制器可包含一隔離部件（i so 1 i on part )、 —諧振電路、以及一防護箱。該隔離部件使該線圈型天線 的切面（cut surface)以固定間隔相互隔離，在此藉由以 φ 預定長度切掉線圈型天線的預定部份可得到該等切面。該 諧振電路係與該線圈型天線的各個切面銜接，該等切面係 藉由該隔離部件而相互隔離。該防護箱係保護該諧振電路。 在該線圈型天線與該防護箱之間可安置一絕緣構件。 該諧振電路可為並聯諧振電路。 該諧振電路可為串聯諧振電路。 該諧振電路可為並聯可變諧振電路。 該諧振電路可為串聯可變諧振電路。 鲁可在該真空室的内壁面形成一凹槽部份（concave groove part)。該線圈型天線之該第二直線部份的前端可 插入該凹槽部份以及用用一預定耦合器來耦合及固定於該 真空室的内壁面。 Λ 該裝置可進一步包含一在該線圈型天線之該第二直 線部份之前端的電容器。 "Τ藉由在该第一直線部份之該前端與該真空室之— 凹槽部份之間安置一電介質來形成該電容器。 13 5217 該天線單元可由以下材料形成：包含對電漿有抵抗力 之絕緣膜或塗層的導體。 該絕緣臈可為陽極化链（A1 )。 該絕緣臈可藉由塗佈由陶瓷、氧化釔（γ2〇3)及氧化 錯（Zr〇2)構成的絕緣體來形成。 用於塗佈由陶瓷、氧化釔（Y2〇3)及氧化锆（Zr〇2)構 成之絕緣體的方法可為熱喷塗法（thermal spraying method) ° 【實施方式】 以下用附圖來詳述本發明的示範具體實施例。在以下 的說明中’為求簡潔’省略其中習知功能及組態的詳細描 述。 第3圖為圖示本發明電漿產生裝置之一示範具體實施 例的示意橫截面圖。第4A圖為在室内之第3圖天線單元的 示忍平面圖。第4B圖為沿著第4A圖中之直線A_A，繪出 的橫截面圖5圖的示意電路圖係根據本發明之一示範 具體實施例圖示電漿產生裝置的等價電路。 如第3至5圖所示’該電漿產生裝置包含真空室30、 靜電夾盤⑽）34、天線單元36、天線罩37、以及罩體 固定器37b。真空室30有一中空内部而且頂部是用在中央 有通孔31a的真空吸附板31密封。靜電爽盤（esc)料係 經配置成是在真空室3〇的内中心、接受外部偏壓射頻32、 以，放置基板33於其上。天線單元％在真空室別内配置 成是在真空吸附板31下面。天線罩37覆蓋及耦合於天線 1355217 t 4 * =36的頂部、通過真空吸附板31的通孔…暴露於外、 在外緣^氣體入口 37a、以及接受及傳送外部電源射頻犯 • 至天線早70 36。罩體固定器37b是用與天線罩37搞合之 真空吸附板31的頂面抓住以及懸掛及固定天線單元祁。 真空室30在形狀上為具有一中空内部且頂部呈開放 的圓柱。真空室3㈣開放頂部是用在中央有通孔—的真 工及附板31岔封。真空室3〇在内壁面有凹槽部份3〇a使 • 得線圈尘天線36b之第一直線部份36b3的前端可插入及固 疋於凹槽部份30a。 在真空室30的預定下半部設有抽取端口（未圖示） 用來排出真空室30内的氣體。 靜電夾盤（ESC)(或感受器）34在形狀上是配置在真 空室30之内中心的平板用來接收外部偏壓射頻32，並且 放置基板33於其上。波紋管38裝在靜電夾盤（Esc) 34 的底部以及在上升及下降期間控制靜電夾盤（ESC) 34與 天線早疋3 6的間隙。 偏壓射頻32係經組態成包含獨立分開的低頻偏壓射 頻32a與高頻偏壓射頻32b。 天線單元36在真空室30内配置成是在真空吸附板31 下面以及經由天線罩37來接受外部電源射頻35。特別是， 天線單元36有使平板型天線36a與線圈型天線36b耦合的 結構。平板型天線36a利用與靜電夾盤（ESC) 34形成電 場的電容輕合來產生電漿（P)。線圈型天線361)利用施加 磁場以及形成感應電場於真空室3〇内的感應耦合來產生 15 1355217 ‘ ·. 電漿（P)。 天線單元36具有平板型天線36a設於天線單元36中 央以及線圈型天線36b由平板型天線36a之外緣伸出的形 狀使得由電源施加之射頻功率感應的電流可經由平板型天 ' 線36a流到線圈型天線36b。 平板型天線36a具有圓盤形狀。線圈型天線36b包含 第一直線部份36M、圓弧部份36b2、以及第二直線部份 36b3。第一直線部份36bl由平板型天線36a外緣徑向伸 ® 出。圓弧部份36b2由第一直線部份36bl之一端循著與平 板型天線36a同心的圓弧延伸。第二直線部份36b3由圓弧 部份36b2之一端徑向伸出。 線圈型天線36b之第二直線部份36b3的前端係插進 形成於真空室30之内壁面的凹槽部份30a以及用一預定耦 合器36d來耦合及固定於真空室30的内壁面。 在線圈型天線36b之第二直線部份36b3的前端更設 φ 有一電容器。藉由安置電介質39於第二直線部份36b3的 前端與真空室30的凹槽部份30a之間可形成該電容器。 天線單元36係由以下材料形成：包含對電漿有抵抗 力之絕緣膜（亦即，塗層）的導體。 該絕緣膜可為陽極化鋁（A1)，或者是藉由塗佈絕緣 ' 體（例如，陶瓷、氧化釔（Y2〇3)、氧化锆（Zr〇2)、等等） 來形成的。 用於塗佈該絕緣體（例如，陶瓷、氧化釔（Y2〇3)、氧 化鍅（Zr〇2)、等等）的方法最好使用熱喷塗法。 16

1355217 I 第6A圖係根據本發明之另一示範具體實施例圖示天 線單元46，其係具有由平板型天線46a之外緣延伸之單一 線圈型天線46b的單一結構。 此外，如第6B圖至第6D圖所示，天線單元56、66 及76可具有由平板型天線56a、66a及76a外緣伸出之多 條線圈型天線56b、66b及76b的‘η’點分枝結構。 天線單元36包含凹入部份36e以及多個氣體注入口 36f。凹入部份36e是做成在天線單元36的中央呈下凹。 在凹入部份36e表面設有多個氣體注入口 36f。 天線單元36更包含一在凹入部份36e與天線罩37之 間的氣體擴散板40。 第7圖的示意平面圖係根據本發明之另一示範具體實 施例圖示電漿產生裝置的天線單元。 如第7圖所示，天線單元86包含平板型天線86a與 線圈型天線86b。平板型天線86a的形狀為矩形板。線圈 型天線86b的形狀為一條多次彎曲成形之直線，其係由平 板型天線86a之外緣垂直伸出、再由該垂直伸出部份的末 端與平板型天線86a平行地延伸、以及再由該平行延伸部 份的末端垂直向外延伸。 此種矩形基板可應用於各種領域，例如液晶顯示器 (LCD)、有機發光二極體（OLED)、以及太陽能電池。 在本發明中，平板型天線36a、46a、56a、66a、76a、 或86a與基板33的面積比最好等於或大於1/25。 亦即，面積比滿足公式1 : 17

1355217 A

Sp > (1/25) Sw.................( 1) 在公式1中，‘Sp’表示平板型天線的面積，而‘Sw’ 表示基板的面積。 另一方面，平板型天線36a、46a、56a、66a、76a、 或 86a 及線圈型天線 36b、46b、56b、66b、76b、或 86b 兩者與基板33的面積比最好也等於或大於1/25。 亦即，面積比滿足公式2 :

Sp + Sc>(l/25) Sw................(2) 在公式2中，‘Sc’表示線圈型天線的面積，‘Sp’ 表示平板型天線的面積，以及‘Sw’表示基板的面積。 天線罩37的形狀係覆蓋氣體擴散板40、氣密地耦合 至天線單元36的頂部、以及在外緣的預定部份中有氣體入 口 37a。 罩體固定器37b係夾住天線罩37。該罩體固定器37b 係經放置成一端是在真空吸附板31的上表面上以及另一 端是用預定耦合器39來耦合及固定於天線罩37。 未加以描述的元件符號41係表示用於使真空吸附板 31與天線罩37之間、以及真空吸附板31與罩體固定器37b 之間有氣密性的密封物。 在依上述方式構成的電漿產生裝置中，在真空室30 18 1355217 内產生電漿（P)的方式係藉由：放置基板33於在真空室 30内的靜電夹盤（ESC) 34上’使用波紋管38來控制天線 . 早元％與靜電夾盤（ESC)34的間隙’經由各個匹配器32c、 35a施加射頻功率32、35至真空室30的内部，通過氣體 入口 37a來注入氣體，以及通過氣體擴散板4〇及氣體注入 口 36f來均勻地散佈氣體。 偏壓射頻32的低頻偏壓射頻32a是在約丨00千赫 φ θ(ΚΗζ)至4兆赫（MHz)的範圍内’而高頻偏壓射頻3肋 是在約4兆赫（MHz)至1〇〇兆赫（MHz)的範圍内。 若在平板型天線36a與靜電夾盤（ESC) 34之間形成 電場可產生電漿（P)(電容耦合式電漿（ccp)型）。若在 線圈型天線36b與靜電夾盤（ESC) 34之間形成磁場可產 生電漿（P)(感應耦合式電漿（lcp)型）。 電谷耗合式電漿（CCP)型及感應輕合式電漿（〖CP) 型各可用它的組件來控制。參考第5圖的等價電路，可得 _ 方程式3如下：

Zch = 1 / iyCch c〇h =e (A / dgap)..................( 3) 在方程式3中，‘Zch，為真空室3〇的阻抗，而I 5真空室30的電容。可藉由控制電容⑹來控制阻抗 V Zch ) ° 匕ε表示真空室3〇内部的介電常數以及在低壓近似 1355217 I *- A表示平板型天線36a的面積，而‘dgap，表示平 板型天線36a與靜電夾盤（ESC) 34的間隙距離。藉由控 • 制距離（dgap)’可增加或減少電容耦合式電漿（CCP)成分 • 比。如果距離（‘p)減少，則阻抗（zch)減少，從而電容 輕合式電漿（CCP)成分比會增加。 反之’如果距離（dgap)增加，則阻抗（Zeh)增加，從 而電容耦合式電漿（CCP)成分比會減少。 • 在第5圖中，線圈型天線36b的阻抗（Zccil)可用以 下方程式4表示：

Zc〇ii = R + j<yL + 1 / jiyC...........(4) 在方程式4中’ ‘厂為虛數單位（j2=-l)，‘〇〇，為 頻率、L為電感、以及‘C，為電容。電容（c)可用以 下方程式5表示： 就這點而5，藉由安置電介質39於線圈型天線36b 與真空室30之間可形成該電容器。 、在方程式5中’‘ε，為電介質39的介電常數，‘S, 為電"質39的面積，而‘d’為電介質烈的厚度。藉由控 制電介質39的厚度（d)可改變電容（c)。 20 1355217 肆 電介質39可為諸如鐵弗龍、威適配（Vespel)、皮克 (PEEK )、陶瓷之類的材料。 第8圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施例 的示意橫截面圖。 如第8圖所示，真空室301係經組態成：形成真空室 301框體的牆體301a可在預定位置分成上半部及下半部以 控制在靜電夾盤（ESC) 302與天線單元303之間的電容。 真空室301可進一步包含一氣密地插置於分開牆體301a *之間的間隙嵌板304。 可調整間隙嵌板304至想要的高度，或者用多個間隙 嵌板304來調整它的高度。最好分別在間隙嵌板304與上、 下牆體301a之間加上密封構件305。 第9圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施例 的示意橫截面圖。 如第9圖所示，真空室311在結構上可具有與窄間隙 φ 一樣的短上下長度以在靜電夾盤（ESC )312與天線單元313 之間提供面電容。 靜電夾盤（ESC) 312係經組態成為在真空室311内不 能升降的固定類型。 第10圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施 例的示意橫截面圖。 ' 如第10圖所示，真空室321在結構上具有與寬間隙 一樣的長上下長度以在靜電夾盤（ESC )322與天線單元323 之間提供低電容。 21 1355217 . » 靜電夾盤（ESC) 322係經組態成為在真空室321内不 能自行升降的固定型。 當窄間隙及寬間隙的參考距離約為60毫米時，可定 義60毫米以下為窄間隙，以及定義6〇毫米以上為寬間隙。 第11至17圖係根據本發明電漿產生裝置之另一示範 具體實施例圖示另外設於線圈型天線36b之一預定部份中 的阻抗控制器。 該阻抗控制器包含隔離部件105、諧振電路1U、U2、 113或114、以及防護箱11〇。隔離部件1〇5係經組態成可 使線圈型天線36b的切面以固定間隔相互隔離，藉由把線 圈型天線36b的預定部份切掉預定長度可得到該等切面。 諧振電路111、112、113或114係銜接線圈型天線36b中 各個以隔離部件105相互隔離的切面。防護箱11〇係保護 諧振電路11卜112、113或114。 在線圈型天線36b與防護箱11〇之間安置絕緣構件 120供絕緣用。 第12圖中’在諧振電路11卜112、113或114右邊 的線圈型天線36b是接地的，因此不需要絕緣構件12〇。 在左邊的線圈型天線36b不接地，因此需要包圍整個框體 的絕緣構件120。 第13圖圖示作為諧振電路1U的並聯諧振電路。第 14圖圖示作為諧振電路112的串聯諧振電路。 第15及16圖係圖示可變元件。詳言之，第15圖圖 示作為諧振電路113的並聯可變諧振電路。第16圖圖示作 22 I355217 ♦ » » 為諧振電路114的串聯可變諧振電路。 第17圖的等價電路圖係圖示第5圖的等價電路及其 . 外部阻抗控制器。 . 如上述，電漿產生裝置有以下效用：其係經組態成在 室内可安裝具有平板型天線與線圈型天線之複雜結構的天 線單元，允許靜電夾盤（ESC)上升及下降，可控制在該靜 電夾盤（ESC)與該天線單元之間的電容，在該室内可選擇 _ 性地形成電場或者磁場，以及控制射頻功率的效率最大化 及傳輸速率，因此，能夠增加電漿的密度（與習知高密度 電漿產生裝置相比）’在該靜電夾盤（ESC)與該天線單元 之間呈窄間隙及寬間隙的兩種情形下都能夠產生均勻的電 漿，甚至是在以低壓及高壓於真空室内形成大尺度高密度 ，聚的兩種情形下’可應用於各種祕半導體、液晶顯示 器（LCD)、有機發光二極體（〇LED)、太陽能電池、等等的 製程’也可應用於利用電漿的材料加工，例如蝕刻、化學 • 氣相沉積（CVD)、電漿摻雜、以及電漿清洗。 儘S已用一些較佳具體實施例來圖示及描述本發 月熟叫此藝者應瞭解，在形式及細節上仍可做出許多改 變而不脫離用以下申請專利範圍界定的本發明精神 疇。 • 【圖式簡單說明】 . 閱項以下結合附圖的詳細說明可更加明白本發明用 來輔助上述及其他目標、特徵及目標的附圖，其中： 第1圖的示意圖係根據先前技術圖示一電浆產生裝置 23 1355217 . - 實施例； 圖示另一電漿產生 第2A圖的示意圖係根據先前技術 裝置實施例； 第2B圖為帛2A圖感應輕合式電衆（Icp)天線的 意平面圖； 第3圖為圖示本發明錢產生農置之—示範具體實施 例的示意橫截面圖；

第4A圖為在室内之第3圖天線單元的示意平面圖； 第4B圖為沿著第4A圖中之直線A_A，繪出的橫戴面 第5圖的示意電路圖係根據本發明之一示範具體實施 例圖示電漿產生裝置的等價電路； 第6A至6D圖的示意平面圖係根據本發明的其他示範 具體實施例圖示電漿產生裝置的天線單元； 第7圖的示意平面圖係根據本發明之另一示範具體實 施例圖示電榮產生裝置的天線單元； 第8圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施例 的示意橫截面圖； 第9圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施例 的示意橫截面圖； 第10圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施 例的示意橫截面圖； 第11圖為本發明電漿產生裝置之另一示範具體實施 例的示意平面圖，其中阻抗控制器係設於線圈型天線之— 24 1355217 預定部份中； 第12圖為圖示第11圖之關鍵元件的示意橫截面圖； 第13圖的示意圖係圖示作為第u圖之諧振電路的並 聯諧振電路； 第14圖的示意圖係圖示作為第 聯諧振電路； 11圖之諧振電路的串

第15圖的示意圖係圖示作為第 聯可變讀振電路； 11圖之諧振電路的並 第16圖的示意圖係圖示作為第 聯可變諸振電路；以及 11圖之諧振電路的串 第17圖的等價電路圖係圖示第 圖的等價電路及其 外部阻抗控制器 應瞭解，附圖中類似的元侔、奸 件特徵及結構都用相 元件符號表示。 【主要元件符號說明】 同的 10 真 空 室 11 電 源 電 極 12 靜 電 夾 盤 (ESC ) 或 感 受 器 13 電 源 射 頻 14 偏 壓 射 頻 15 電 源 匹 配 器 16 偏 壓 匹 配 器 17 基 板

18電漿 21真空室 22靜電夹盤（ESC ) 或感受器 23基板 24偏壓射頻 24a偏壓匹配器 25陶瓷真空吸附板 26天線 25 1355217 > »

27 電 源 射 頻 36f .氣 體 注 入 口 27a 電 源 匹 配 器 37 天 線 罩 28 電 漿 37a .氣 體 入 口 30 真 空 室 37b 丨罩 體 固 定 器 30a 凹 槽 部 份 38 波 紋 管 31 真 空 吸 附 板 39 電 介 質 31a 通 孔 40 氣 體 擴 散 板 32 外 部 偏 壓 射 頻 41 密 封 物 32a 低 頻 偏 壓 射 頻 46 天 線 單 元 32b 頻 偏 壓 射 頻 46a .平 板 型 天 線 32c 匹 配 器 46t ，線 圈 型 天 線 33 基 板 56 天 線 單 元 34 靜 電 夾 盤 ( ESC ) 56a i平 板 型 天 線 35 外 部 電 源 射 頻 56t 丨線 圈 型 天 線 3 5a 匹 配 器 66 天 線 單 元 36 天 線 單 元 6 6a L平 板 型 天 線 36a 平 板 型 天 線 66b ，線 圈 型 天 線 36b 線 圈 型 天 線 76 天 線 單 元 36bl 第 一 直 線 部 份 76a L平 板 型 天 線 36b2 圓 弧 部 份 76t ，線 圈 型 天 線 36b3 第 二 直 線 部 份 86 天 線 單 元 36d 預 定 轉 合 器 86a L平 板 型 天 線 36e 凹 入 部 份 8 6b線 圈 型 天 線 26 1355217 * 参 301 真空室 301a牆體 302 靜電夾盤（ESC ) 303 天線單元 304 間隙嵌板 305 密封構件 311 真空室 $ 312 靜電失盤（ESC ) 313 天線單元 321 真空室 322 靜電夾盤（ESC ) 323 天線單元 105 隔離部件 110 防護箱 111 諧振電路 • 112諳振電路 113 諧振電路 114 諧振電路 120 絕緣構件 . d 電介質39的厚度 P 電漿 zch 真空室的阻抗 27 1355217 $ cch 真空室的電容 ω 頻率 ε 真空室内的介電常數 Α 平板型天線的面積 dgap 平板型天線與靜電夾盤（ESC )之間隙的 距離

Z c 〇 i 1 線 圈 型 天 線 的 阻 抗 Sc 線 圈 型 天 線 的 面 積 Sp 平 板 型 天 線 的 面 積 S w 基 板 的 面 積 L 電 感 C 電 容

28

Claims (1)

1355217 100年3月11日修正替換頁 十、申請專利範園： 一-^ L 一種電漿產生裝置，其係包含： • 室’其係具有一中空内部而且頂部是用-在中 央具有通孔的真空吸附板密封，其中，上述真空室之 f體的牆體在預定位置分成上半部及下半部，以控制 在該靜電夾盤（ESC)與該天線單元之間的電容，且 上述真工至更包含-間隙嵌板，其係氣密地安置在該 ^ 等分開的牆體之間； 一靜電夾盤（ESC)，其係經配置成是在該真空室的内 中心、接受一外部偏壓射頻（RF)、以及放置一基 板於其上； 一天線單元，其係在該真空室内配置成是在真空吸附 板下面； 一天線罩’其係覆蓋及耦合於該天線單元的頂部、通 過该真空吸附板的通孔暴露於外、在外緣有一氣 % 體入口、以及接受及傳送一外部電源射頻至該天 線單元；以及 一罩體固定器，被該天線罩耦合之該真空吸附板的上 表面抓住，以及懸掛及固定該天線單元。 2* 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該靜電夾盤 (ESC)使用一預定升降器來上升及下降同時用該天 線單元控制電容。 29 100年3月li日修正替換頁 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中- 一由該靜電夾盤（ESC)之底面延伸至該真空^底 面的波紋管。 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該偏壓射頻 包含獨立分開的低頻偏壓射頻與高頻偏壓射頻。 如申請專利範圍第1項所述之裝置’其中該天線單元 具有一平板型天線與一線圈型天線之耦合結構， 其中該平板型天線係利用與該靜電夾盤（ESC)形成 電場的電容1¾合來產生電漿，以及 其中該線圈型天線係利用施加磁場以及形成感應電 場於該真空室内的感應耦合來產生電漿。 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該天線單元 具有該平板型天線設於該天線單元之中央以及該線 圈型天線由該平板型天線之外緣伸出的形狀。 如申請專利範圍第6項所述之装置，其中該平板型天 線具有圓盤形狀，以及 其中該線圈型天線包含： 第一直線部份，其係由該平板型天線之外緣徑向伸 出； 100年3月11日修正替換頁 一圓弧部份，其係由該第—直線部份之^— 平板型天線同心的圓弧延伸；以及， . 第一直線部份，其係由該圓弧部份之一端徑向伸出。 8.如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該天線單元 ^有由該平板型天線外緣延伸之單一線圈型天線的 單一結構。 % 9·如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該天線單元 具有多條由該平板型天線之外緣伸出之線圈型天線 的複雜結構。 ” 1〇.如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該天線單元 包含： •在該天線單元之中心呈下凹的凹入部份；以及 多個以穿透方式形成於該凹入部份之底面的氣體注 入C2 〇 U*如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該天線單元 更包含一在該凹入部份與該天線罩之間的氣體擴散 板。 12 •如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該平板型天 31 1355217 100年3月11日修正替換頁 線係具有矩形板形狀，以及 其中該線圈型天線的形狀為一條多次彎曲成形之直 線，其係由該平板型天線之外緣垂直伸出、再由 該垂直伸出部份的末端與該平板型天線平行地 延伸、以及再由該平行延伸部份的末端垂直向外 延伸。 13·如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中可藉由改變 該真空室的阻抗（Zch)以及該線圈型天線的阻抗（Ze〇il) 來控制電容耦合式電漿（CCP)與感應耦合式電漿 (ICP )的成分比。 14.如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該真空室的 阻抗（Zch )用以下方程式表示： Zch =1 / i〇Cch

其中 Zch為真空室的阻抗， Cch為真空室的電容，以及 ω為頻率，以及 用以下方程式表示： 其中該真空室的電容（Cch) cch =ε (A / dgap) 其中 ε為真空室内的介電常數， 32 ， 1100年3月11日修正替拖▼ A為平板型天線的面積，以及 〜- dgaP為平板型天線與靜電夾盤（ESC)的間隙距離。 15,如申請專利範圍第丨4項所述之裝置，其中當該距離 (dgap)減少時’可藉由增加該電容（Cch)和減少該阻 抗（Zch)來提高電容耦合式電漿（ccp)成分比。 % 16*如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該線圈型天 線的阻抗（Zcoil)用以下方程式表示： Zcoil =R + j<i?L + l /]coC 其中 j為虛數早位（j2 = __ 1 )， ω為頻率， L為電感，以及 C為電容，以及 其中該電容（C)用以下方程式表示： C = €(S/d) 其中 £為電介質的介電常數， S為電介質的面積，以及 d為電介質的厚度。 17. 如申請專利範圍第I項所述之裝置，其尹該真空室具 33 . 100年3月11日修正替換頁 ^與窄間隙—樣的短上下長度以在該靜電夾盤（ESC) 〃該天線單元之間提供高電容。 如申請專利範@第丨項所述之裝置，其中該真空室具 ^與寬間隙-樣的長上下長度以在該靜電失盤（esc) 與該天線單元之間提供低電容。 =請專韻圍第5韻狀1置，其巾平板型天線 /、基板的面積比等於或大於1/25 ^ 如申請專·目第5項所述之裝置，其巾平板型天線 及線圈型天線兩者與基板的面積比等於或大於ι/25。 如申請專利範圍第5項所述之I置，更包含：一裝設 於該線圈型天線之i定部”的阻抗控制器。 如申請專利範圍第21項所述之裝置，射該阻抗控制 器包含： 一隔離部件’其係用於使該線_天線的切面以固定 間隔相互隔離’该等切面係藉由^巴該線圈型天線 之一預定部份切掉一預定長度來得到； -諧振電路，其係與__天線的各㈣面銜接， 該等切面係藉由該隔離部件而相互隔離；以及， 年3月11日修正替換頁 用於保護該諧振電路的防護箱 圍第22項所述之裝置，其中在該線圏型 線/、該防蠖箱之間安置一絕緣構件。 如申請專利範圍第22項或第23項所 該諧振電路為-並聯諧振電路。 裝置其令 $申請專利範圍第22項或第23項所述之裝置，其 該諧振電路為一串聯諧振電路。 、中 第22項或第23項所述之裝置，其中 茨°自振電路為一並聯可變諧振電路。 如申請專利範圍第22項或第23項所述之裝置，其中 該諧振電路為一串聯可變諧振電路。 如申請專利範圍第7項所述之裝置，纟中在該真 的内壁面形成一凹槽部份，以及 其中該線_天線之該第二直線部份的前端係插入該 凹槽部份ms-預定輕合n㈣合及固定於該 真空室的内壁面。 29. ,. 曰修正替換苜 如申凊專利範圍第8項所述之裝置，更^ 線圈型天線之該第二直線部份之前端的電容器。§ 30. 之間安置一電介質來形成該電容器 31.如申請專利範圍第i項所述之裝置，其中該天線單元 係由以下材料形成：包含對電聚有抵抗力之絕緣膜或 塗層的導體。 如申請專利範圍第29項所述之裝置，其中係藉由在 該第二直線部份之該前端與該真空室之一凹槽部份 32. 如申請專利範圍第31項所述之裝 陽極化鋁（A1 )。 置，其中該絕緣膜為 33.

34. 如申請專利範圍第31項所述之裝置，其巾該絕緣膜 係藉由塗佈一由陶曼、氧化紀（Y2〇3)及氧化錯（Zr〇2) 構成之絕緣體來形成。 如申請專利範圍第33項所述之裝置，其巾用於塗佈 ^陶曼、氧化紀（Y2〇3)及氧化鍅（Zr㈤構成之該絕 緣體的方法是熱噴塗法。 36 1355217 . Η—、圖式

第2a圖 37 1355217 . _ 100年3月11日修正替換頁

第2b圖

32a

38 1355217 100年3月11日修正替換頁

第4a圖

36b3 30a

第4b圖 39 1355217 .

Zcoi I

歷

100年3月11曰修正替換頁 40 1355217 . _ 100年3月11日修正替換頁

• 第6b圖

41 1355217

100年3月11日修正替換頁

第6d圖

42 1355217 .

100年3月11日修正替換頁

43 1355217 .

322

321 第10圖

第11圖 44 135-5217 .

110

100年3月11日修正替換頁 _ VVVVV 1 R Ψν~~ 111

第13圖 C L R 112 第14圖 45 1355217 . _ 100年3月11日修正替換頁

113 第15圖

46 1355217. ,. _ 100年3月11日修正替換頁

47