TWI377638B - Asymmetric grounding of rectangular susceptor - Google Patents

Description

1377638 九、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 係關於大矩形基座的電連接。 發明

【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 於在玻璃和其他材料的大平板上製造顯示器和其他電 平板可形成爲電腦或電視機顯示器。近來，對使用相 型設備來製造薄膜太陽能電池的興趣不斷增加。平板 設備一直以來根據平板的尺寸和矩形形狀而與晶圓製 備區分。一些最早平板的一邊尺寸爲約500mm，但已 更大面板不斷發展的趨勢。一些最新設備處理面板的 為 2200mmx2500mm，相對地，現有生産的圓形晶 300mm。由於這些面板具有 55,000cm2的總面積，因 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 強化學氣相沉積（PECVD )，其用於沉積典型的非晶 矽的半導體層和典型的非晶氫化氮化矽的絕緣層。非 可以摻雜爲任一傳導體型從而形成電晶體或太陽能電 所需的p-n接面。該處理還可用於沉積氧化矽和其他 層。這些層（尤其是矽和氮化矽層）的性質和均勻性在 應用中相當重要。 已用 路。 同類 製造 造設 有朝 尺寸 圓為 此這 漿增 氫化 晶碎 池中 材料 商業 【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 5 1377638 基座在其週邊不對稱接地，例如埤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)電導或圍繞基座週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 1m)的矩形基 座’具有相對高頻率（例如，1 3.56MHz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， 使該些接地片在基座週邊上以 邊上均勻分佈之接地點可 (populated ) ° 可選擇不對稱接地以改善 性。不對稱亦可改善其他的薄 晶SiN: Η中的妙-氫鍵密度、 設計規則，較高的片電導附加 的相對側上。 而造成不同的RF電導，即 等間距連接，或者在基座週 僅部分由接地片所佔據 整個基材上沉積速率的均勻 膜性質及其均勻性，諸如非 應力或濕刻速率。根據一種 到與呈現低沉積速率之一側 【實施 _ I _ 積腔室 用於沉 通過寬 勻分佈 替代混 如，在 發成電 爲 RF 接到升 万式 種用於電漿增強化學氣相沉積（PECVD )的典型沉 包括緊鄰支撐被塗覆面板之接地基座的噴頭電極。 積矽的處理氣體（諸如，矽烷（SiH4)和氫氣（Η2)) 噴頭t的複數個孔供應以向面板上方的處理空間均 CVD前驅物氣體。用於沉積氣化碎之前驅物氣艘的 合物是梦炫、氨（ΝΑ )和氮氣（& )。^電源（例 1 3.56MHZ下運作）連接至喷頭電極以將處理氣體激 漿並促使梦化學氣相沉益_ &丨| l 值麻哈I “ 積基材 接地基座充當 降機様以介却A Μ電極。基座可通過桿€ MW )連 降機構以允許外部機械 啤臂將面板傳送到基座上而然 6 1377638 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 而非常容易實現。然而，Law等人已經在美國專桴 6’024,044中指出藉由基座週邊處的複數個接地路徑而7 善薄膜性質》 i

週邊接地所需的精確理論很複雜且僅在研究中β在更 基礎的原理來看，由於金屬基座的趨膚效應（skin effect ) 而必須使週邊接地。根據公知的趨膚效應，高頻率輻射場 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5是趨 膚深度，在非磁性材料中可計算爲 δ \ π/icf ， 其中，Ρ是金屬的電阻率，μ是磁導率常數，c是光速，以 及f是電磁輻射頻率。對於2.8χ10·6歐姆-厘米電阻率的 铭和13·56ΜΗζ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〗2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1〇。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20將處理氣體供應給包含複數個分散氣孔 26之氣體分配板或噴頭24背部的歧管22，以將處理氣體 7 1377638 均勻分配到喷頭24和基座i 2之間的處理空間。該圖玫大 了處理空間的高度，其通常比其寬度小很多。喷頭24是導 電的以充當爲電極並與真空腔室1〇電絕緣。RF電源28 連接至喷頭24以在喷頭24和基座丨2之間將處理氣體激發 成RF電漿30。

在産生RF電襞30時’大量的rf電子與通常由鋁组 成的金屬基座12電接地連接。然而，由於趨膚效應，RF 電子不能直接穿透相對較厚的基座12，而是在薄表面層中 沿迁回路徑3 2流動到基座1 2的週邊3 4，下降到其側面， 然後在基座12背部向内朝向桿14流動。RF接地電流流經 的表面層厚度與趨膚深度近似，即，在鋁中31微米。狹長 的迁回路徑32引起諸多可能的問題。如果路徑32與RF 波長可比，則駐波可能形成。在接地的真空腔室1〇與基座 12的週邊34和底部之間存在電容耦合。當由於電澳姝電 可能在週邊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’電容耦合在基座週邊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30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。該領域的論 文的例子包括 Lieberm an 箅人在 Plasma Sources Science and Technology, vol. 11， 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 jH，vol. 15，pp. S130-S 1 36(2006)發表的 “Inductive heating and E to H transitions in high frequency capacitive discharges” o 8 1377638

Blonigan等人最近在美國專利7,〇83 7〇2中描述了更 大且更多數量的週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，其圍繞基座的週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園的橫截面視圓中所示的大pecvd反應器40的 實施例包括真空腔室42，其具有與底壁48整合的相對側 壁44、46。真空腔室42是金屬的（通常爲鋁）且電接地。 形成在一個側壁44中的裝載埠（1〇ading p〇rt) 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 空腔至42中。圖中未示的狹缝閥在電漿處理期間選擇性密 封裝載蟑5 0»觀察璋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 被支樓在真空腔室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。蓋組件56通常也電接地。 真空系>57在真空腔室42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hanger) 60支撐在 蓋組件56上。氣體源62向形成在嘴頭58和蓋組件56頂 部之間的歧管64供應處理氣體。大量的氣孔66形成在喷 頭58的寬Q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支撐與喷頭58相對的面 9 1377638

板74或其他基材跨越處理區68。由於基座72支撐矩形 板，因此它也通常是矩形的。在沉積期間支撐在基座 上的陰影環75懸於面板74的週邊之上並可在一些結構 使用以確保面板74與基座72靠近並並列。Blonigan等 提供關於基座72結構和元件的更詳細描述。基座72安 在中央桿76上，該桿通過波紋管78與真空腔室42的底 48密封以允許升降機構80(例如，電機驅動渦輪傳動）在 載位置和處理位置之間垂直移動桿76和附接的基座72 在較低的裝載位置，升降銷82在基座72的表面上方伸 以固持面板74，用於從傳送面板74到插入裝載埠50的 碱臂葉片72以及傳送面板74離開機械臂葉片72。升降 構80接著升高基座72以提高面板74離開升降銷82到 座的上支撐表面上，並進一步提高基座72到面板72與 頭58緊靠相對的處理位置。

面 72 中 人 裝 壁 裝 〇 出 機 機 基 喷 相 9 爲 的 複 42 接 的 過 中 直 並 基座72包括金屬層，其充當爲與RF偏壓喷頭58 對的接地電極。因此，當RF電源70電偏壓噴頭58時 它將兩個電極58、72之間處理區68中的處理氣體激發 RF電漿，其活化面板74上預期層之化學氣相沉積涉及 化學反應。爲了克服趨膚效應和其他相關的RF效應， 數個接地片86連接在基座72的週邊和接地真空腔室 的底壁48之間，其充當爲到RF電源70的大RF回路。 地片8 6必須爲柔性的以容納基座7 2在其兩個位置之間 垂直運動。桿76也接地但一般認爲其接地主要有利於穿 桿到嵌入在基座72中的熱電偶之電信號線的電遮罩，其 基座被電加熱至精確可控的溫度。接地片86將RF電子 接分流（shunt )到腔室底壁48從而顯著縮短接地路徑 移動電子離開基座72。 10 第3圓的平面視囷中示出在平放狀態的標準接地 88。其具有寬度W(例如，約l〇mm)以及厚度約0.5 mm， 由例如鋁的軟金屬组成使得其具有可撓性，並且當橫向 曲到其厚度時，不會施加明顯的復原力。片厚皮小於片 度W的1 〇%，但只要其實質上大於趨膚深度’則片厚度 片88的RF電導具有相對較小的影響《鑒於基座72和 至壁的最大間隔’以及端管聊（endmount)的長度以及 些曲率’選擇片88的長度L，例如，長度约400mm。對 大部分長度，標準接地片88是無圖案的帶形。然而，每 形成有兩個安裝耳狀物90，在該兩個安裝耳狀物之間形 有端部狹槽92,該端部狹槽的寬度精確嚙合用於安裝其 螺釘桿。 如第4圖的俯視平面圖所示，基座72的上表面形成 與在其上將支撐之面板具有相同尺寸的一般矩形底 96。凹陷壁架98圍繞底座96以支撐陰影環的底部，該 影環在處理期間懸於面板的週邊之上。大 1 00形成於壁架98中並一般均勻間隔而圍繞基座72。 5圖的剖面側視圖所示，它們具有深度，該深度容納 每個凹槽100下方的兩個通孔106的兩個螺釘1〇4 102,每個凹槽1〇〇用於安裝每個接地片以。螺釘 入成形炎具110和片端部狹槽92區域的螺紋孔1〇8中 獲耳狀物90並從而俘獲片88的上端。成形夹具 尖頭端112’其具有向下傾斜的上側部，從而片隨 離開支撐而彎曲。同樣地，螺紋孔丨丨4擒从上 1 Η機械加工在真 室42的底壁48中。具有向上傾斜側部 1的尖頌端1 1 8 二成形夾具116通過貫穿片端部狹槽q 问的兩個螺釘 和第二夹具116中的貫穿孔緊固，並旋 ” 吸入腔室底壁48 片 且 彎 寬 對 腔 於 端 成 之 有 座 陰 槽 第 穿 部 旋 俘 有 其 腔 第 19 螺 11 1377638

纹孔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週邊和接地腔室主體之間 座的週邊意指包括基座的外部橫向側面以及與側面相 側面到基座中心之距離的1 0 %或2 0 %内的頂表面和底 的最外部分。亦可能將接地片連接到接地腔室側壁 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 72週邊下方或不主要位於底座96和被支撐的面板74 是有益的，即，以平行於矩形基座 72的相關邊的方 曲。這種朝側向取向，與第2圖相反，第2圖中片86 爲朝基座72的中間彎曲，避免了與升降銷的干擾並使 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 題。明確地說，對於氮化矽的沉積速率，典型地沿裝 50(下文稱爲狹缝閥或S/V)和窗埠50(下文稱爲窗I 之間的中心線的沉積分佈以第6圖中所示的不對稱圖 化。使用標準接地片的沉積速率靠近中心呈現明顯 值，以及朝窗和狹縫閥不對稱降低。該資料通常表明 近狹缝閥的一邊上的沉積越多。Choi等人在2006年 23 曰提交的且現在出版爲美國公開的專利 2007/0221128的美國專利申請11/389,603中公開了類 沉積不均勻性但採用不同的方法來改善該不均勻性。 我們已經確定不對稱接地配置影響沉積分佈並可 不對稱沉積分佈。雖然我們不受本發明的理論的理 制，但我們認爲裝載埠和相關的狹缝閥引起電磁場的 不對稱，其需要不對稱接地以補償不對稱的電磁場。 現在認爲其自身的觀察埠不會引起進一步的不對稱， 。基 隔在 表面 44、 基座 下方 向彎 表示 接地 性問 載埠 Sc W) 案變 最大 越接 3月 申請 似的 減少 解限 主要 我們 但其 12 1377638 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圖巾凹槽100的均勻間隔表示。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120，具有寬 度W，顯著大於第3圓的標準接地片88的寬度。例如， 其寬度W可以是50mm，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(定位在端部硃槽124的每側上），該端 部狹槽124具有與前文所述的端部狹槽92大約相同的寬 度。因此，寬接地片120可具有通過第5圖的相同夹緊裝 置而夾緊的端部，並代替標準對稱接地片88，而不改變基 座72或失具部件。可以認爲寬接地片120增加了電導，即 使在與其增加的寬度成比例的RF頻率下。由於寬接地片 120填充不同尺寸的外形輪廓’寬接地片12〇且有與標準 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 換性或者接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丨26、128可以具 有與標準或寬接地片88、1 20相同的外部形狀，但分別包 括狹縫孔130或菱形孔132，其都沿中間縱轴居中定位。 對於5〇mm宽片’孔130、132的寬度可以是3〇mm。孔13〇、 132減小片126中間的機械強度’並從而増加片可撓性。 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mm寬片形成具有寬度 13 1377638 3 0mm的頸138°頸狀片134還使可撓性增加。對於設計者 來說，中間昇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 槽限制爲轴長的相對小的中間部分，則片的電導將不會顯 著減小，而爹·少中間部分可容易彎曲以容納基座的垂直運 動。有孔的和頸狀接地片126、128、130和132可以或可 以不填充標準接地片88的相同的主要外形輪摩，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’如糸11圖的平面視圖中所示， 包括窄耳狀物142和寬耳狀物144，並在二者之間形成端 部狹槽146。端部狹槽146從片140的中間縱轴偏移，而 前述實施例的端部狹槽124表示爲以中間縱轴對稱。窄耳 狀物142的寬度近似對應安裝螺釘1〇2、U9和基座72的 壁架98的週邊之間的距離。有利地，窄耳狀物142的寬度 與第3圖的標準接地片88的對稱耳狀物9〇相同以允許較 寬的不對稱接地片代替具有相同失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140的哪一邊被緊靠基座72安裝。在一個 方向，安裝的片14〇幾乎完全從基座72的邊緣向内放置。 在另一方向，安裝的片140的大部分從基座72的邊緣向外 延伸玫置。 等更須問 不 aη接!ii的 的 ig連是吸 邊 on的不抽 週 B1量片空 座 。數的真 基 些限狀起 繞 這有形引 圍 的有面但 在 示具平的 過 所了 。行 通 於開片可 可 限公式是 性 不中幕片 勻 狀利寬狀 均 形專的辮 積 的的頭。>Γ 片用接性 現 電引性撓 發 導文柔可 經 或前之於 已 地在分利 們 接經部有 我 已性但。 人剛的題 14 1377638

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W-IN並示意性 在第12圖的平面圖中所示，第11圖的50mm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150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的剩餘三個邊上。在近似相關 但不同的結構中，標示W-OUT並示意性在第13圖中的平 面視圖中所示，50mm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W-IN的結構，它們的寬邊安裝在基座72的 外部使得它們局部懸於基座週邊之上。另外，標準 l〇mm 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,該结構的基本效果可能是將額外接地放置在裝載 埠5 0的相對側上。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圖的平面視圖中 示意性示出，50mm寬的偏移接地片140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， 並還沿更靠近狹縫閥的基座72的一半垂直邊160、162安 裝，用側邊區域1 5 6、1 5 8表示。在該實施例中，所有的接 地片140的寬邊安裝在基座72的外部上。標準10mm-mm 寬的接地片88安裝在基座72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1 60、1 62上的額外接地不均勻但從靠近窗側邊的大額 15 1377638 外接地朝狹缝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。 二個接地结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間之 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lOmm寬的接地片的標準結構std的沉積迷率靠近中 線呈現最小並且朝兩側增加。其中更寬的接地片放置窗側 上的W-OUT的結構—般呈現更高且略微平坦的沉積速 率’但在狹缝閥側邊上具有略微更高的沉積。在其令更寬 接地片放置在更靠近狹缝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10mm寬的標準片具有總寬度 500mm。如果w-OUT結構包括38個10mm寬的標準片和 12個5〇mm寬的標準片，則總寬度是98〇mm，産生兩倍於 STD結構的電導。S_1/2結構具有總寬度15 00 mm的相同數 量的標準片與寬片，產生三倍於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沉積 的不對稱，同時補償由標準結構産生的沉積不對稱。 實驗支援在一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一的考慮 16 1377638

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-OUT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18圖中表示。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-OUT和S-1/2接地結構， SiN: Η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的額外接 地降低該側上的沉積速率但增加相對側的沉積速率。

根據這些結果，我們認爲 S-1/2接地結構最具有前 景。繼續研究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 的改進。接地片的標準、均勻分佈在第20圖的平面視圖中 示出，其中每個單獨陰影線方框表示20mm寬的接地片1 70 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170，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 17 1377638

性接地片的较大彎曲，該接地片可延伸超過在畸變s 數個接地點。金屬真空腔室的底部上的接地點可以偏 座72上的相應接地點。另外，柔性接地片允許腔室接 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 出，其中每個雙陰影線方框表示在面向狹缝閥的基座 邊上以及更靠近狹缝閥的基座壁的一半相對垂直邊 寬的接地片1 72。50mm寬的接地片可以具有： 圖的接地片140的不對稱形狀，較佳地其寬邊懸於基 的一邊之上。另一方面，20mm寬的接地片1 70保持 座72與狹缝相對的一邊上和遠離狹缝閥的一半相對 邊上。 接地片的更不對稱的S-1/2 +分佈在第22圖的平 圖中示出’其中每個空方框表示在均勻分佈的接地點 任意接地片的缺失，即，空接地片174。與S-1/2分 較’一半或近似一半的20mm接地片從相對狹縫閥的 的一邊和遠離狹縫閥的一部分相對的垂直邊上去除， 僅保留一半數量的20mm接地片170，但更接近狹缝 接地點保持全部組裝50mm接地片172。 ^ 應用在PECVD處理中沉積SiNx的相同處理流程 試二個不同的接地結構，其中PECVD處理使用比氫 的處理更高的功率。對於三個接地结構，整個面板上 =速率分佈在第23圖中示出。第2〇圖的具有均勻接 笛^( STD )結構示出在狹縫的側邊上的強而寬的沉毛 圖的不對稱S-1/2結構表現出在面板的中間上延 值。：：積峰，但靠近狹缝閥和相對的窗具有顯著 2圓的更不對稱S_1/2 +結構表現出更均勻的 形的 離基 地點 中示 的一 上的 % 11 座72 在基 垂直 面視 處的 佈比 基座 並且 閥的 來測 化矽 的沉 地的 |峰。 伸的 的穀 沉積 18 1377638 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 -2 2 的三個接地結構，在面板上的十二個位置處以埃 (O.lnm)每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，這些結果將不做詳細討論。可獲得表面 電阻 '應力和測量Si-H和N-Η原子鍵密度的傅立葉變換 紅外光譜學（FTIR )的薄膜特徵的類似資料。所述具體的 資料允許對於CVD設備的特定應用來選擇優化的接地結 構。

本發明不限於在兩個獨立區域内均勻分佈的兩種類型 的均勻隔開接地。可以使用兩種以上不同類型的接地片並 且不同接地片可以分佈在三個或更多區域中。接地不對稱 可以用不同於在均勻隔開的接地位置的不同處放置不同導 電片的所述實施例的方式來實現。類似的結果可通過變化 圍繞基座週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。 本發明不限於由狭縫閥和可能的相對窗引起的不均 勻》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縫閥壁的壁上，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狹縫外之外的腔室不 對稱。例如，其他類型的不連續可能形成在金屬腔室壁中， 19 1377638

尤其是電介質構件中。甚至非方形基座引起腔 稱。另外，考慮到距離基座中心的距離，接地 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 大矩形基座，或者具有該小尺寸的其他次要非 然而，用於300mm和更大晶圓的圓形基座可由 週邊接地受益，因爲所述腔室通常還包括在一 一側上的晶圓痒和狹縫閥。 接地片的可撓性可容納基座的垂直運動。 移動，則片不需要有可撓性的。接地不對稱的 決於沉積不對稱或被補償的其他效應。所述實 窗和狹缝閥的整個邊上以及在一半垂直壁之上 變化約四分之一。可能需要更少的不對稱。一 個基座邊緣的至少一半具有總接地電導，其與 寸的基座邊緣部分的電導相差至少50%或至少 數。 雖然本發明描述用於電漿腔室，其中基座 行于地面水平延伸，但是類似的不對稱接地可 基座和喷頭垂直配置或至少明顯相對水平傾 室。因此，基座不完全支撐面板但被設計爲與 置以及與其電耦合以確定其電位。另外，在所 中的升降機構實質上從而相對電極水平地來回 嚴格地提升面板。而且，在所述垂直配置中， 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 接地片，但是不對稱導電片可以連接到固定的 變化的電位。明確地說，本發明可應用於其中 室内的不對 可以沿基座 長度1 0 %的 方形部件。 使用不對稱 般管形壁的 如果基座不 要求程度取 施例使靠近 的接地電導 個限定是一 另一相同尺 ‘ 1 0 0 %的分 和喷頭都平 應用於其中 斜的電漿腔 其靠近且並 述垂直配置 移動而不是 結構不對稱 〇 接到主體的 非零電位或 喷頭通常接 20 1377638 地且基座RF供電使得複數個導電片將基座週邊連接到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’對腔室接地的修改可 在該領域中進行並不同處理進行不同修改β 【圖式簡單說明】 第1圖是示意表示化學氣相沉積使用的電漿處理腔室 的橫截面視圖，其示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 視圖並示出複數個週邊接地點； 第3圖是標準接地片的爭面視圖； 第4圖是基座的平面視圈，其示出複數個週邊接地點； 第5圓是示出將基座的週邊連接到底腔室壁的_個接 地片的局部别視圓； 第6圖是示出使用對稱週邊接地的沉積迷率分佈圖. 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 的三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14 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圆的三個接地構 造的氮化氮化梦中硬-氫鍵所占分數、應力和濕刻速率的圍 繞面扳的分佈圖貌； 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： 21 1377638 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20-22圖的三個接地構造的沉積 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 12 ' 72 基座 14、 76 桿 16、 80 升降機構 20、 62 氣體源 22 歧管 24 ' 58 喷頭 26、 66 氣孔 28、 70 RF電源 30 RF電漿 34 週邊 40 PECVD反應器 44、 46 側壁 48 底壁 50 裝載埠 52 觀察埠 54 窗 56 蓋組件 57 真空泵 60 懸架 68 處理區 74 面板 75 陰影環 78 波紋管 82 升降銷 86、 88 接地片 90 安裝耳狀物 92 > 146 端部狹槽 96 底座 98 壁架 100 ' 136 凹槽 102 頭部

22 1377638

104、 119 螺釘 106 通孔 108、 114 螺纹孔 110、 116 成形 夾 具 112、 118 尖頭端 120 寬接地片 122 耳狀物 126 ' 128 有孔接地片 130 狹缝孔 132 菱形孔 134 頸狀接地片 138 頸 140 偏移的寬接地片 142 窄耳狀物 144 寬耳狀物 148 中央縱軸 150 内部 區域 152 外部區域 154 端部 區域 156、 158 側邊 區 域 160、 162 垂直邊 170 2 0mm寬的 接 地片 172 50mm寬的接地片 174 空接地片

23

Claims (1)

1377638 第彳◊十、申請專利範圍： ί01·年’ϋ修正本 (〇 f. 乂 / 名、修瓦 1· 一種電漿處理腔室，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，並經配置爲與即將被處理之一矩形基材並列；以及 複數個導電片，將該第二電極的一週邊連接至一預定 電位的主體，並對圍繞該週邊之主體産生一不對稱接地電 導。 2.如申請專利範圍第1項所述之腔室，更包括一移動 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。 3·如申請專利範圍第2項所述之腔室，其中該導電片 具可撓性並可回應該第二電極的移動而彎曲。

4 ·如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該腔室係 電接地並包括該主體。 5.如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中連接至該 第二電極之週邊的導電片具有複數個不同的個別形狀。 6.如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該第二電 極是矩形且其之一邊至少爲lm。 24 1377638 7·如申請專利範圍第6項所述之腔室.，更包括一射頻 電源，其在至少 13MHz的頻率下運作且連接至該第一電 極。 8·如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該第一電 極包括複數個延伸貫穿其中且可連接至一氣體源的氣體分 配孔。

9·如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該複數 個導電片不對稱地分佈於該週邊的附近。 10·如申請專利範圍第1項所述之腔室，其中該複數 個導電片中的不同導電片具有複數個不同的個別形狀。 11. 一種電漿處理腔室，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，該第二電極與該第一電極相 對，並經配置爲與即將被處理之一基材並列；以及 複數個具有複數種不同的個別形狀的導電片，將該第 二電極的一週邊連接至一預定電位的腔室。 12.如申請專利範圍第11項所述之腔室，更包括一升 降機構，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，且其中該導電片具可撓性並可回應該第二 電極的移動而彎曲。 25 1377638 13·如申請專利範圍第11項所述之腔室，其中該導電 片圍繞該第二電極的一週邊而均勻分佈。 14·如申請專利範圍第11項所述之腔室，其中該複數 種形狀包括複數個寬度的導電片。 15· —種電漿增強化學氣相沉積腔室，包括： 一真空腔室，包括一電接地壁；

一喷頭電極，其設置在該真空腔室中並具有複數個貫 穿其中的氣體分配孔； 一射頻電源，其連接至該喷頭電極並在至少 13MHz 的一頻率下運作； -矩形基座，其設置在該腔室中並經配置爲與即將處 理的一矩形面板並列； 一移動機構，用於移動該基座靠近和遠離該噴頭電 極；以及

複數個柔性接地片，其連接在該基座的一週邊與該電 接地壁之間並在該基座和該壁之間産生圍繞該週邊變化的 一不對稱電導。 1 6 .如中請專利範圍第 1 5項所述之化學氣相沉積腔 室，其中該複數個接地片甲的不同接地片形成有不同的個 別形狀。 1 7 ·如f請專利範圍第1 5項所述之化學氣相沉積腔 室，其中該接地壁是與該喷頭相對的該基座一邊上的真空 腔室的一後壁。 26 1377638 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之化學氣相沉積腔 室，其中該不對稱電導係經選擇以在一化學氣相沉積處理 中於該面板上産生一更均勻的沉積。 19· 一種電漿增強化學氣相沉積處理，包括以下步驟： 提供一電漿腔室，其包括 一真空腔室，包括一電接地壁，

一喷頭電極，其設置在該真空腔室中並具有複數 個貫穿其中的氣體分配孔， 一射頻電源，其連接至該噴頭電極，以及 一矩形基座，其設置在該腔室中並經配置爲與即 將處理的一矩形面板並列； 在該基座的一週邊和該接地壁之間連接複數個導電片 以産生圍繞該週邊變化的一不對稱電導； 容許一用於化學氣相沉積的前驅物氣體通過該喷頭電 極進入該真空腔室；以及

以來自該射頻電源的射頻功率來將該前驅物氣體激發 爲一電漿以將來自該前驅物氣體的材料化學氣相沉積至該 面板上。 20 .如申請專利範圍第1 9項所述之處理，其中該複數 個導電片中的不同導電片具有不同的個別形狀。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之處理，其中該不對 稱電導係經選擇以具有一改善一沉積均勻性的變化。 2 2 .如申請專利範圍第1 9項所述之處理，更包括移動 27 1377638 該基座靠近和遠離該喷頭電極以使該導電片彎曲。

28