TWI376763B - Asymmetric grounding of rectangular susceptor - Google Patents

Description

1376763 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明主要係關於材料的電漿處理。明確地，本發明 係關於大矩形基座的電連接。 【先前技術】 爲在矽晶圓上製造積體電路研發的多種製造技術已用 於在玻璃和其他材料的大平板上製造顯示器和其他電 路。平板可形成爲電腦或電視機顯示器。近來，對使用 相同類型設備來製造薄膜太陽能電池的興趣不斷增加。 平板製造设備一直以來根據平板的尺寸和矩形形狀而與 晶圓製造設備區分。一些最早平板的一邊尺寸爲約 5 00mm ’但已有朝更大面板不斷發展的趨勢。一些最新 設備處理面板的尺寸為2200mmx2500mm，相對地，現有 生産的圓形晶圓為300mm〇由於這些面板具有55,000cm2 的總面積，因此這種設備生産稱爲55K。然而期望更大 的面板。 製造平板顯示器中使用的其中一種重要技術是電漿增 強化學氣相沉積（PEC VD )，其用於沉積典型的非晶氫化 石夕的半導體層和典型的非晶氫化氮化矽的絕緣層。非晶 矽可以摻雜爲任一傳導體型從而形成電晶體或太陽能電 池中所需的p-n接面。該處理還可用於沉積氧化矽和其 他材料層。這些層（尤其是矽和氮化矽層）的性質和均勻 4 1376763 性在商業應用中相當重要。 【發明内容】

在化學氣相沉積的處理中支撐將由薄膜塗覆之基材的 基座在其周邊不對稱接地，例如與真空腔室的壁接地連 接。接地可通過複數個導電片（strap)而實現，而導電 片在射頻（RF)電導或圍繞基座周邊之分佈方面上有所 差別。 本發明尤其有用於大尺寸（例如，大於lm)的矩形基 座’具有相對高頻率（例如’ 13.56MHz或以上）提供給相 對的激發電極的RF功率。 接地片可具有不同形狀，而造成不同的RF電導，即使 該些接地片在基座周邊上以等間距連接，或者在基座周 邊上均勻分佈之接地點可僅部分由接地片所佔據 (populated) 〇 可選擇不對稱接地以改善整個基材上沉積速率的均勻 性。不對稱亦可改善其他的薄膜性質及其均句性，諸如 非晶SiN : Η中㈣_氫鍵密度、應力或關速率。根據 -種設計規則，較高的片電導附加到與呈現低沉積 之一側的相對側上。 $ 【實施方式】 的典型沉 一種用於電漿增強化學氣相沉積（) 5 1376763 積腔室包括緊鄰支撐被塗覆面板之接地基座的喷頭電 極。用於沉積矽的處理氣體（諸如，矽烷（SiH4 )和氫氣. (H2))通過寬喷頭中的複數個孔供應以向面板上方的處 理空間均勻分佈CVD前驅物氣體。用於沉積氮化矽之前 驅物氣體的替代混合物是矽烷、氨（NH3)和氮氣（n2 )。 RF電源（例如’在13.56MHz下運作）連接至喷頭電極以 將處理氣體敫發成電漿並促使矽化學氣相沉積到基材 上。接地基座充當爲RF偏壓喷頭電極的反電極^基座可 通過桿（stem )連接到升降機構以允許外部機械臂將面 板傳送到基座上而然後提升面板更靠近喷頭。 基座的接地通過接地圍繞其連接至外部升降機構的桿 而非常容易實現。然而，Law等人已經在美國專利 6’〇24,〇44中才曰出藉由基座周邊處的複數個接地路徑而 改善薄膜性質。 周邊接地所需的精確理論很複雜且僅在研究中。在更 基礎的原理來看’由於金屬基座的趨膚效應（skin effect) =必須使周邊接地。根據公知的趨膚效應，高頻率轄射 #僅可穿透進入高導電金屬中較短的距離。相反地，電 場根據進入金屬中的深度t的指數函數，下降，其中 $是趨膚㈣’在非磁性材料中可計算爲 、

其中’P是金屬的電阻率，μ是磁導率常數，。是光速， 以及f是電磁輕射頻率。對於28χΐ()·6歐姆厘米電阻率 6 1376763 的趣和13.56MHz的RF頻率，趨膚深度是約31微米， 距離遠小於典型的基座厚度。然而由於沉積速率的增 加’而期望更高的RF頻率’但趨膚深度相應降低並且相 關的接地效果增強。我們已經發現隨著面板越來越大沉 積非均勻性變得更差。 在第1圖的示意圖中說明對於電漿處理腔室的金屬趨 膚深度的效果。真空腔室10電接地並包圍支撐圖中未示 出之基材的基座12。基座12通過連接至外部垂直的升 降機構16之桿14而電接地連接真空腔室10。考慮到基 座12的大尺寸和重量，同步操作的複數個桿可分佈在基 座12的背部。氣體源2〇將處理氣體供應給包含複數個 分散氣孔26之氣體分配板或喷頭24背部的歧管，以 a:處理氣體均句分配到喷頭24和基座12之間的處理空 :圓放大了處理空間的高度’其通常比其寬度小很 夕。喷頭24是導電的以充當爲電極並與真空腔室10電 絕緣。灯電源28連接至喷頭24以在心 之間將處理氣體激發成RF電漿3〇。 在産生RF電漿30時，大量的^ 成的金屬基座12電接地連接。然而，：子與通常由銘組

電子不能吉盐空 、' 於趨膚效應，RF 電子不能直接穿透相對較厚的基座u 中沿迂回路徑32流動到基座12的 …表面層 面，然後在基座12背部向内朝向桿’下降到其側 流流經的表面層厚度與趨膚深度近似°RF接地電 米。狭長的迂回路徑32引起 P ’在鋁中31微 如果路徑 夕j托的問题。 7 1376763 32與RF波長可比，則駐波可能形成。在接地的真空腔 室10與基座12的周邊34和底部之間存在電容搞合。當 由於電漿放電可能在周邊34和腔室壁之間發生以及可 能奪走來自基座10和喷頭24之間的電漿30的功率，所 以從該點到接地存在顯著阻抗時，電容搞合在基座周邊 34處出現尤其嚴重的問題。而且’長路徑32在接地路. 徑中引起電感。 最新的理論已經強調通過電漿3〇的徑向傳導，由於電 漿中的較低波速其呈現甚至更大的趨膚效應。該領域的 〇阳文的例子包括Lieberman等人在p/asma ☆ z.ewce redno/ogy，v〇i. u，pp 283-293(2002)發表 的 Standing wave and skin effects in large-area, high-frequency capacitive discharges” 以及 Chabert 等人 在 ζ·άΰ/·，vol. 15, PP. S130-S136(2006)發表的 “Inductive heating and E to H transitions in high frequency capacitive discharges” °

Blonigan等人最近在美國專利7,〇83,7〇2中描述了更 大且更多數量的周邊接地路徑對於不斷增大的基座的適 宜性，在此引用該專利作爲參考。55K pECVD腔室可包 括總共50或更多接地片，其圍繞基座的周邊均勻分佈且 柔性連接至真空腔室的底部。然而，均勻性和薄膜性質 的問題仍然存在且需要解決。 第2圖的橫截面視圖中所示的大pECVD反應器4〇的 實施例包括真空腔室42 ’其具有與底壁48整合的相對 8 丄376763 側壁44、46。真空腔室42是金屬的（通常爲鋁）且電接地。 形成在—個側壁44中的裝载埠（loading port) 5〇連接 至中央傳送腔室以允許機械臂將傳送葉片上的面板傳送 至真空腔室42中。圖中未示的狹缝閥在電漿處理期間選 擇陂选封裝載埠50。觀察埠52形成在相對的側壁46中 並用窗54密封以允許觀察面板的裝載和處理。窗玻璃典 型地爲電介質，與金屬腔室壁相反。其他兩個圖中未示 φ 的腔室側壁不包括顯著影響真空腔室42内導電條件的 大孔。蓋組件56被支撐在真空腔室42上並對真空腔室 42密封，但可提升離開真空腔室42用於腔室維護。蓋 、、且件56通*也電接地。真空泵57在真空腔室的底部 處連接真空腔室42的内部以將腔室内部抽吸到低托 (Torr )範圍。 氣體分配板或喷頭58通過懸架（hange〇 6〇支撐在蓋 組件56上。氣體源62向形成在噴頭58和蓋組件％頂 • 冑之間的歧管64供應處理氣體。大量的氣孔“形成在 喷頭58的寬區域上以將處理氣體均勻注入到真空腔室 42内的處理區68中。至少喷頭58的前面是金屬的（通常 由鋁製成）’並與蓋組件56和真空腔室42電絕緣，且通 過RF電源70電偏壓。在處理期間基座72支樓與喷頭 58相對的面板74或其他基材跨越處理區68。由於基座 72支推矩形面板’因此它也通常是矩形的。在沉積期間 支樓在基座72上的陰影帛75懸;於面& 74的周邊之上並 可在二、，σ構中使用以禮保面板74與基座Μ靠近並並 9 歹J Blomgan等人提供關於基座72結構和元件的更詳細 描述。基座72安裝在中央桿76上，該桿通過波紋管Μ 與真空腔室42的底劈4R您+_1、丨> -璧48在封以允許升降機構8〇(例如， 電機驅動渦輪傳動)在裝載位置和處理位置之間垂直移 動桴76和附接的基座72。在較低的裝載位置，升降銷 82在基| 72的表面上方伸出以固持面板74,用於從傳 送面板74到插入裝載埠5〇的機械臂葉片72以及傳送面 板74離開機械臂葉片72。升降機構80接著升高基座72 以提高面74離開升降銷82到基座的上支撐表面上， 並進-步提高基座72到面72肖噴頭58緊靠相對的處 理位置。 基座72包括金屬層’其充當爲與RF偏壓喷頭58相對 的接地電極。因此，當RF電源7〇電偏壓喷頭則，它 將兩個電極58、72之間處理區68中的處理氣體激發爲 RF電漿’其活化面板74上預期層之化學氣相沉積涉及 的化學反應。爲了克服趨膚效應和其他相關的RF效應， 複數個接地片86連接在基座72的周邊和接地真空腔室 42的底壁48之間，其充當爲到RF電源7〇的大rf回路。 接地片86必須爲柔性的以容納基座72在其兩個位置之 間的垂直運動《桿76也接地但一般認爲其接地主要有利 於穿過桿到嵌人在基座72中的熱電偶之電信號線的電 遮罩其中基座被電加熱至精確可控的溫度。接地片86 將RF電子直接分流（shun〇到腔室底壁48從而顯著縮 短接地路徑並移動電子離開基座72。 10 1376763 第3圖的平面視圖中示出在平放狀態的標準接地片 “。其具有寬度W(例如’約1〇mm)以及厚度約〇 5mm， 且由例如鋁的軟金屬組成使得其具有可撓性，並且當橫 向彎曲到其厚度時，不會施加明顯的復原力。片厚度小 於片寬度W的1 〇%，但只要其實質上大於趨膚深度則 片厚度對片88的RF電導具有相對較小的影響。鑒於基 座72和腔室壁的最大間隔，以及端管腳（end爪训…） φ 的長度以及一些曲率，選擇片88的長度L·，例如，長度 約400mm。對於大部分長度，標準接地片88是無圖案的 帶形。然而，每端形成有兩個安裝耳狀物9〇,在該兩個 女裝耳狀物之間形成有端部狹槽92，該端部狹槽的寬度 精確嚙合用於安裝其之螺釘桿。 如第4圖的俯視平面圖所示，基座72的上表面形成有 /、在其上將支撐之面板具有相同尺寸的一般矩形底座 96。凹陷壁架98圍繞底座96以支撐陰影環的底部，該 ® 陰衫環在處理期間懸力面板的周邊之上。大彡矩形之凹 槽100形成於壁架98中並一般均勻間隔而圍繞基座72。 如第5圖的剖面側視圖所示，它們具有深度，該深度容 納貫穿每個凹槽100下方的兩個通孔1〇6的兩個螺釘1〇4 頭部102，每個凹槽1〇〇用於安裝每個接地片88。螺釘 1 〇4旋入成形夾具11〇和片端部狹槽％區域的螺紋孔 108中以俘獲耳狀物9〇並從而俘獲片88的上端。成形 夾具11〇具有尖頭端112，其具有向下傾斜.的上側部從 而片88隨著其離開支撐而彎曲。同樣地，螺紋孔114機 1376763 械加工在真空腔室42的底壁48中。具有向上傾斜側部 的尖頭端118的第二成形夾具116通過貫穿片端部狹槽 92的兩個螺釘119和第二夹具116中的貫穿孔緊固並 旋入腔室底壁48的螺紋孔114中以俘獲二者之間的接地 片88的底端。

接地片電連接在基座的周邊和接地腔室主體之間。基 座的周邊意指包括基座的外部橫向側面以及與側面相隔 在側面到基座中心之距離的1〇%或2〇%内的頂表面和底 表面的最外部分。亦可能將接地片連接到接地腔室側壁 44、46 ’而不是連接到腔室底壁48。 已經發現定位接地片88以實質上位於壁架98或基座 72周邊下方或不主要位於底座％和被支撐的面板μ下 方是有益的，即，以平行於矩形基座72的相關邊的方向 彎曲。這種朝側向取向，與第2圖相反，第2圖中片％ 表不爲朝基座72的中間彎曲，避免了與升降銷的干擾並 使接地電流遠離基座72的底部。 然而，即使五十個接地片似乎也不能解決均勻性問 題。明確地說’對於I切的沉積速率，典型地沿裝載 埠50(下文稱爲狹縫閥或s/v)和窗槔5〇(下文稱 或W)之間的中心線的沉積分佈以“圖中所示的不對 稱圖案變化。使用標準接地片的沉積速率靠近中心呈現 明顯最大值’以及朝窗和狹縫閥不對稱降低。該資料通 常表明越接近狹縫閥的-邊上的沉積越多。Choi等人在 2006年3月23曰提交的—， 的且現在出版爲美國公開的專利 12 1376763 申》月2007/0221128的美國專利申請j 1/389 6〇3中公門了 類似的沉積不均句性但採用不同的方法來改善該不^ 性。 我們已經碑定不對稱接地配置影響沉積分佈並可減少 不對稱沉積分佈。雖然我們不受本發明的理論的理解限 制’但我們認爲裝載槔和相關的狭縫閥引起電磁場的主 要不對稱’其需要不對稱接地以補償不對稱的電磁場。 籲我們現在認爲其自身的觀察埠不會引起進-步的不對 稱，但其用作參考點來描述應用本發明的腔室。 本發明的一個實施例可應用於接地片的對稱定位，其 通過第4圖令凹槽100的均句間隔表示。然而不同類 型的接地片將基座的不同部分連接到地以實現不對稱接 地。 在第7圖的平面視圖中所示的寬接地片12〇,具有寬 度W，顯著大於第3圖的標準接地片88的寬度。例如， •其寬度w可以是50_，是標準接地片88的寬度的四 倍。然而’其長度L可以相同。其具有比第3圖的耳狀 物90更寬的耳狀物122(定位在端部狹肖的每側 • 上），該端部狹槽124具有與前文所述的端部狹槽”大 約相同的寬度。因此’寬接地片12〇可具有通過第5圖 的相同夾緊裝置而夾緊的端部，並代替標準對稱接地片 “，而不改變基座72或夾具部件。可以認爲寬接地片 120增加了電導’即使在與其増加的寬度成比例的叮頻 率下。由於寬接地片120填充不同尺寸的外形輪廓，寬 1376763 接地片120具有與標準接地片88不同的形狀，儘管其全 部特徵在許多方面功能相似。 寬接地片120可方便地具有與標準接地片88相同的厚 度且由相同材料形成。然而，增加的寬度可能降低其= 可撓性或者揍地片的電導可能必須稍微減小。因此，第 8圖和第9圖的平面視圖中所示的有孔接地片i26、ι28 可以具有與標準或寬接地片88、120相同的外部形狀，

但分別包括狹縫孔13 〇或菱形孔丨3 2，其都沿中間縱轴 居中定位。對於50mm寬片，孔13〇、132的寬度可以是 30mm。孔130、132減小片126中間的機械強度，並從 而増加片可徺性。或者，頸狀接地片134可以具有一個 平坦邊但具有切入另一邊中的凹槽136，從而對於5〇爪以 寬片形成具有寬度3〇mm的頸138。頸狀片134還使可撓 性增加。對於設計者來說，中間具有減小的橫截面的其 他形式的頸狀或其他形狀的片是顯而易見的。孔和頸影 響片電導，但如果孔和凹槽限制爲軸長的相對小的中間 部分，則片的電導將不會顯著減小， 谷易彎曲以容納基座的垂直運動。有 而至少中間部分可 孔的和頸狀接地片 126、128、130和132可以或可以不填充標準接地片μ 的相同的主要外形輪廓’但由於導入其中的幾何特徵其 具有與該標準接地片的不同形狀。 偏移的寬接地片140,如第u圖的平面視圖中所示， 包括窄耳狀物142和寬耳狀物⑷，並在二者之間形成 端部狹㈣6。端部狭槽146從片14〇的中間縱㈣移， 14 I376763 而前述實施例的端部狹槽124表示爲以中間縱㈣稱。 窄耳狀物i42的寬度近似對應安裝螺釘1〇2、u9和基座 72的壁帛98❺周邊之間的距離。有利地，窄耳狀物⑷ 的寬度與第3圖的標準接地片88的對稱耳狀物相同 =允許較寬的不對稱接地片代#具有相同夾具部件的較 窄對稱接地片。這種設計具有能在兩個不同方向安裝在 基座72上的優勢’其取決於片14()的哪—邊被緊靠基座 72安裝。在一個方向，安裝的片140幾乎完全從基座72 的邊緣向内放置。在另一方向，安裝的片14〇的大部分 從基座72的邊緣向外延伸放置。 接地或導電片的形狀不限於所示的這些。m〇nigan等 人已經在前文引用的專利中公開了具有有限數量的連接 更剛性部分之柔性接頭的寬幕式#。平面形狀的片不是 必須的但有利於可撓性。辮狀片是可行的但引起真空抽 吸的問題。 我們已經發現沉積均勻性可通過在圍繞基座周邊的不 同位置處安裝不同形狀的接地片而改善。在標準的或傳 統結構中，所有的接地片是第3圖的窄接地片88。已經 嘗試不同的不對稱結構。在一個結構中，標示並 不意性在第12圓的平面圖中所示，第n圖的5〇mm寬 的偏移接地片140沿靠近觀察埠52和窗54的基座72的 整個邊安裝’一般用内部區域15〇來表示。另外，將它 們的寬邊安裝在基座72的内部上。在W_IN的結構中， 標準10mm寬的接地片88安裝在基座72的剩餘三個邊 15 1376763 上。在近似相關但不同的結構中，標示臀_〇11丁並示意性 在第13圖中的平面視圖中所示〜寬的偏移接地片 140沿靠近窗54和觀察埠52的整個基座72安裝一般 用外部區域152表示。然而，不同於的結構，它 們的寬邊安裝在基座72的外部使得它們局料於基座 周邊之上。另外，標準1Gmm寬的接地片88安裝在剩餘 的三個邊。鑒於通常小尺寸的觀察埠52,該結構的某太 效果可能是將額外接地放置在裝載埠5〇的相^側上二兩 個所示的結構可以修改從而額外的接地僅沿窗側面的一 部分延伸。 在另一結構中，標示S-1/2並在第14圓的平面視圖中 示意性示出，50mm寬的偏移接地片14〇沿靠近狹縫閥和 裝載埠50的基座72的整個邊安裝，用端部區域154表 示’並還沿更靠近狹缝閥的基座72的一半垂直邊16〇、 162女裝，用侧邊區域156、158表示。在該實施例中， • 所有的接地片I40的寬邊安裝在基座72的外部上。標準 寬的接地片88安裝在基座乃的剩餘側邊區域 上。所示的S-1/2結構可以以多種方式變型諸如，沿小 於或大於一半垂直邊160、162延伸的額外接地。在更複 雜的修改中，垂直邊160、162上的額外接地不均句但從 罪近窗側邊的大額外接地朝狹縫側邊的任何額外接地逐 漸變細到沒有。不對稱接地的其他結構也是可能的。 二個接地結構可在其他相同的腔室條件下使用來沉積 氣化的氮化矽薄膜。沉積膜的厚度在面板的窗和狹縫閥 1376763 之間的中線上測得。沉積速率的分佈在第15圖中示出。 使用所有10mm寬的接地片的標準結構STD的沉積速率 罪近中線呈現最小並且朝兩側增加。其_更寬的接地片 放置窗侧上的W-OUT的結構一般呈現更高且略微平坦 的沉積速率’但在狹縫閥側邊上具有略微更高的沉積。 在其中更寬接地片放置在更靠近狭縫閥側邊的底座的二 分之一處的S-1/2結構在窗側邊上沉積速率呈現一個窄 ^ 峰但較寬的穀值而在窗側邊上呈現窄榖值但較寬的峰。 對於S - 1 /2結構的結果的不對稱與所期望相反。 額外的不對稱接地電容似乎一般增加沉積。用於解釋 該結果的一個測量將所有接地片的寬度求和，用於計算 有效接地電導。五十個1〇mm寬的標準片具有總寬度 500mm。如果W-OUT結構包括38個l〇mm寬的標準片 和12個5〇mm寬的標準片，則總寬度是980mm，産生兩 倍於STD結構的電導。S-1/2結構具有總寬度1500mm • 的相同數量的標準片與寬片，産生三倍於STD結構的電 導。 雖然S 1 /2結構的不對稱接地顯著增加沉積不對稱’ • 但是實驗證明沉積不對稱可以控制。然而，實驗基於接 地不對稱的極端情形。接地量的更精確調整將減少産生 ’儿積的不對稱’同時補償由標準結構産生的沉積不對稱。 實驗支援在-側上的額外接地增加另一側上的沉積速 率的結論。 對於商業生産，沉積速率和其均勻性不是唯-的考慮 17 1376763 因素。還必須考慮薄膜性質和其均勻性。第16、17和 18圖表示用三個所述結構生長之氫化的氮化矽薄膜的薄 膜性質的三個測量。方框包含在中間、四個邊以及面板 的兩個拐角處測得的矽-氫鍵分數的測量值、應力和濕刻 速率。最高值是對於STD接地片結構，中間值是對於 w-ουτ的結構，以及最低值是對於s_1/2結構。氫化的 矽中之氫分數在第16圖中表示。一般地，期望低氫分 φ 數。薄膜的應力在第17圖中表示。一般地，期望低應力 而不管壓應力或拉應力。濕刻速率（WER )在第丨8圖中 表不。一般地，高濕刻速率顯示差的薄膜性質因此期望 低 WER。 不同處理的結果表示來自於第15_18圖的處理的顯著 不同的結果。例如，對於標準、w_〇UT和s_1/2接地結 構，SiN:H的 PECVD的不同組的條件産生在第19圖的 圖中所示的沉積分佈。這些結果更清楚地證實腔室一側 額卜接地降低該側上的沉積速率但增加相對側的沉積 逮率。 根據這些結果，我們認爲s_1/2接地結構最具有前景。 繼續研九工作以構造所涉及處理的最佳接地結構。然 而，重要地，已經證實接地不對稱可補償並至少部分校 正由腔室不對稱引起的沉積不對稱。 具有更複雜分佈的更詳細的實驗已示出，證實進一步 、文進接地片的標準、均勻分佈在第圖的平面視圖 中丁出其中每個單獨陰影線方框表示2〇mm寬的接地 18 1376763 片170或更具體地表示在基座72上的接地點。在一組兩 個相對邊上存在十二個接地片17〇，在另一組的兩個相 對垂直邊上存在十四個接地片170，反應基座170的略 微非方形形狀。因而，總共存在52個接地片170。如圖 所示，接地片170的接地點沿各個邊均勻分佈但偏移各 個角。該偏移容納柔性接地片的較大彎曲，該接地片可 延伸超過在畸變S形的數個接地點。金屬真空腔室的底 部上的接地點可以偏離基座72上的相應接地點。另外， 柔丨生接地片允„午腔至接地點定位在金屬真空腔室的較低 側壁上。 接地片的不對稱S_1/2分佈在第21圖的平面視圖中示 出八中母個雙陰影線方框表示在面向狹縫閥的基座的 一邊上以及更靠近狹縫閥的基座壁的一半相對垂直邊上 的5(hnm寬的接地片172c5〇mmt的接地片可以具有第 11圖的接地片140的不對稱形狀，較佳地其寬邊懸於基 座72的邊之上。另一方面，20mm寬的接地片170保 持在基座72與狹縫相對的一邊上和遠離狹縫閥的一半 相對垂直邊上。 接地片的更不對稱的s_1/2+分佈在第22圖的平面視圖 中不出其中每個空方框表示在均勻分佈的接地點處的 任意接地片的缺失’即，空接地片Π4。與S-1/2分伟比 較半或近似半的20_接地片從相對狹縫閥的基 座的-邊和遠離狹縫閥的—部分相對的垂直邊上去除， 並且僅保留—半數4的2G_接地片170’但更接近狹縫 19 1376763 閱的接地點保持全部組裝50mm接地片1 72。 應用在PTECVD處理中沉積SiNx的相同處理流程來測 試三個不同的接地結構，其中PECVD處理使用比氫化石夕 的處理更尚的功率。對於三個接地結構，整個面板上的 沉積速率分佈在第23圖中示出。第20圖的具有均勻接 地的4示準（STD )結構示出在狹縫的側邊上的強而寬的 沉積峰。第21圖的不對稱S_1/2結構表現出在面板的中 φ 間上延伸的更寬的沉積峰，但靠近狹缝閥和相對的窗具 有顯著的榖值。第22圖的更不對稱S-1/2 +結構表現出更 均勻的沉積分佈。可以進一步優化接地結構。 薄膜性能的分佈也很重要。第24圖示出對於第20圖 22的二個接地結構，在面板上的十二個位置處以埃 (O.lnm)母分鐘單位的濕刻速率值。每個方框包含對於 STD、S-1/2和S-1/2 +接地結構從上到下的點處的值。除 了敍述接地結構不影響濕刻速率以及濕刻速率在面板上 的二維圖案中變化外，這些矣 ’這些結果將不做詳細討論。可獲

化的接地結構。

20 1376763 不同導電片的所述實施例的方式來實現。類似的結果可 通過變化圍繞基座周邊的接地位置的分佈而獲得，即， 增加和減少均勻隔開且相同的接地片的標準結構中接地 片的數量。即，可以變化接地片之間的分佈和間隔來産 生預期的接地不對稱。在不均勻分佈中，接地片可以是 相同或不同類型。 本發明不限於由狹縫閥和可能的相對窗引起的不均 句。由於相對小尺寸的窗，與狹缝閥相關的裝載埠可單 獨造成需要補償的所觀察到之不均勻性。另外，觀察埠 或其他不對稱腔室結構可以定位在垂直於狹缝閥壁的壁 上，可能需要關於底座的垂直中心線不對稱的接地。 不對稱接地可用於補償除了窗和狭缝外之外的腔室不 對稱例如，其他類型的不連續可能形成在金屬腔室壁 中，尤其是電介質構件中。甚至非方形基座引起腔室内 的不對稱。另外，考慮到距離基座中心的距離，接地可 以沿基座的矩形邊而變化。 本發明最有益於圓角限制於小於基座一邊長度1〇%的 大矩形基座，或者具有該小尺寸的其他次要非方形部 件。然而，用於3〇〇mm和更大晶圓的圓形基座可由使用 ^對稱周邊接地受益，因爲所述腔室通常還包括在一般 皆形壁的一側上的晶圓埠和狹缝閥。 接地片的可撓性可容納基座的垂直運動。如果基座不 移動，則片不需要有可撓性的。接地不對稱的要求程度 取決於/儿積不對稱或被補償的其他效應❹所述實施例使 21 1376763 靠近窗和狹缝閥的整個邊上以及在一半垂直壁之上的接 地電導變化約四分之一。可能需要更少的不對稱。一個 限定是一個基座邊緣的至少一半具有總接地電導，其與 另一相同尺寸的基座邊緣部分的電導相差至少50%或至 少100%的分數。 雖然本發明描述用於電漿腔室，其中基座和喷頭都平 行于地面水平延伸，但是類似的不對稱接地可應用於其 中基座和噴頭垂直配置或至少明顯相對水平傾斜的電漿 腔室。因此，基座不完全支撐面板但被設計爲與其靠近 且並置以及與其電耦合以確定其電位。另外，在所述垂 直配置中的升降機構實質上從而相對電極水平地來回移 動而不是嚴格地提升面板。而且，在所述垂直配置中， 結構不對稱可能由在其底部邊緣局部支撐面板的結構造 成。 雖然本發明在上下文中描述在零電位下連接到主體的 接地片’但是不對稱導電片可以連接到固定的非零電位 或變化的電位。明確地說，本發明可應用於其中喷頭通 常接地且基座尺1?供電使得複數個導電片將基座周邊連 接到RF電源的電漿刻蝕腔室。 本發明允許對不昂貴且容易製造的接地片進行簡單修 改而改善均勻性和薄膜性質。另外，對腔室接地的修： 可在該領域中進行並不同處理進行不同修改。 【圖式簡單說明】 22 1376763 第1圖是示意表示化學氣相沉積使用的電漿處理腔室 的橫截面㈣’其$出在單一點之接地基座的作用，· 第2圖是化學氣相沉積使用之電漿處理腔室的橫截面 視圖並示出複數個周邊接地點； 第3圖是標準接地片的平面視圖； 第4圖是基座的平面視圖’其示出複數個周邊接地點； 第5圖是示出將基座的周邊連接到底腔室壁的一個接 地片的局部剖視圖； 第6圖是示出使用對稱周邊接地的沉積速率分佈圖； 第7圖到第11圖是本發明可使用的不同形狀和尺寸接 地片的平面視圖； 第12、13和14圖是示意性說明不對稱接地矩形基座 的二個實施例的平面視圖； 第15圖是說明基座的常規對稱接地和第13圖和第μ 圖的不對稱接地基座的兩個實施例的沉積分佈圖； 第16 -18圖是分別說明對於第12_14圖的三個接地構 造的氫化氮化矽中矽-氫鍵所占分數、應力和濕刻速率的 圍繞面板的分佈圖貌； 第19圖是類似於第丨5圖說明對於相同接地結構但不 同沉積處理的沉積分佈圖； 第20圖是說明對稱接地矩形基座的平面視圖； 第21圖和第22圖是說明矩形基座的不對稱接地的兩 個實施例的平面視圖； 第23圖是說明對於第2〇·22圖的三個接地構造的沉積 23 1376763 分佈圖； 第24圖是對於第20-22圖的三個接地結構的濕刻速率 圍繞面板的分佈圖貌。 【主要元件符號說明】 10、42 真空腔室 14、76 桿 20、62 氣體源 籲24、58喷頭 28、70 RF 電源 34周邊 44、46 側壁 50裝載埠 54窗 57真空泵 68處理區 75陰影環 _ 82升降銷 90安裝耳狀物 96底座 100、136 凹槽 104、119 螺釘 108、114螺紋孔 112 ' 118 尖頭端 122耳狀物 130狹縫孔 12、72 基座 16、80升降機構 22歧管 26、66 氣孔 30 RF電漿 40 PECVD反應器 48底壁 52觀察埠 56蓋組件 60懸架 74 面板 78波紋管 86、88接地片 92、146端部狹槽 98壁架 102頭部 106 通孔 110、116成形夾具 120寬接地片 126、128有孔接地片 132 菱形孔 24 1376763 134頸狀接地片 140偏移的寬接地片 144寬耳狀物 150 内部區域 154端部區域 160、162 垂直邊 172 50mm寬的接地片 138頸 142 窄耳狀物 148 中央縱轴 152外部區域 156、158側邊區域 170 20mm寬的接地片 174 空接地片

Claims (1)

1. 七 、申請專利範圍：Μ — π •—種電漿處理腔室，包括： 號專利案

   具空腔室，包括數個 該腔室内的一第一電極； 電槌相 且謗第 ;从及 與具有 個侧邊 該腔室内的一第二電極，該第二電極與第 對，並經配置爲與要被處理之一矩形基材並列 二電極具有四個周邊線性延伸且矩形配置的側 —複數個導電片，其係連接至所有該等四個側 —預定電位的主體’ ^該複數個導電片沿著該 非均勻地配置。 電導， 括· <變 2.如申請專利範圍帛i項所述之電t處理腔室， 複數個導電片産生一圍繞該周邊變化之不對稱 該不對稱電導係經選擇以具有—改#沉積均句 動。 —種電漿處理腔室，包括： —真空腔室，包括數個側壁與一背壁； 該腔室内的一第一電極； 該腔至内的一第二電極，該第二電極與第〜電 對，並經配置爲與要被處理之一矩形基材並列，極相 —電極具有兩個相對且平行的線性延 ^ 迓乐—側邊 兩個相對且平行的線性延伸周邊第二側邊，該些第 26 ^/63 —惻遣係垂直於該些第一側邊； 置數個第冑電片’沿著該些第—側邊非均勻地配 連接至t些複數個第—導電片將該第二電極之第-側邊 至具有一預定電位的主體；及 該個第二導電片，將該第二電極之第二側邊連接至

   4 .如申請專利範圍第 些第—導電片係以一 邊配置》 3項所述之電漿處理腔室，其中該 常見的非均勻佈置沿著該些第一側 所述之電漿處理腔室 均勻佈置沿著該些第 ’其中該 —側邊配 5·如申請專利範圍第3項 些第二導電片係以各自的 置。 6如申清專利範圍第3項所述之電聚處理腔室，更包括 移動機構，其連接至該第二電極以移動該第二電極靠 近和遠離該第一電極’且其中該些第一導電片與第二導 電片具可換性並彳回應該第三電極的移動而彎曲。 7.如申請專利範圍第3項所述之電漿處理腔室，其中該 複數個導電片產生一圍繞該周邊變化之不對稱電導，該 不對稱電導係經選擇以具有一改善沉積均勾性之變動： 27 1376763 8· —種電漿處理腔室，包括： 一腔室，包括數個側壁與一背壁； 該腔室内的一第一電極；

   該腔室内的一第二電極，該第二電極與第一電極相 對’並經配置爲與要被處理之一矩形基材並列：以及 複數個導電片，圍繞該第二電極之一周邊非均勻地分 佈，將該周邊連接i具有—預定電位的主體，並對圍繞 該周邊之主體產生一不對稱接地電導。 9· 一種電漿處理腔室，包括： 腔至’包括數個側壁與—背壁. 該腔室内的一第一電極； 對

   ’並經配置爲與要被處理之_ 複數個具有複數種形狀之導電 周邊連接至具有一預定電位的 之主體産生一不對稱接地電導 該腔室内的一第二電極 該第二電極與第一電極相 矩形基材並列；以及 片’將該第二電極的一 主體’並對圍繞該周邊 28