TWI387398B - 製造真空電漿處理之工件的方法與真空電漿處理工件的系統 - Google Patents

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Phannara Aing
Rainer Ostermann
Klaus Neubeck
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Description

製造真空電漿處理之工件的方法與真空電漿處理工件的系統
製造真空電漿處理之工件的方法與真空電漿處理之工件的系統
因此本發明的處理方法是一種電漿應用，以供應的供應信號在高頻率的範圍內，以一個頻率有著最大的能量。
我們明確的定義：
高頻率範圍為：3到30 MHz非常高頻率範圍為(VHF)：30到300 MHz
全部的循環時間和以此方法的生產數量，系統是被處理的循環時間重要地支配著，清潔循環時間。在處理循環之後能夠履行確實清潔，在整個的循環時間是可以縮短的，依此可提高生產數量，這是希望設定的縮短處理循環之處理結果。依據這個處理循環使提昇處理效率。這處理製程的處理效率操作使用高頻率電漿可以提昇增加處理電漿頻率。例如電漿增高化學氣相沉澱法的處理製程，操作使用高頻率電漿-PHfECVD-這沉澱速率會被上昇的電漿頻率而提高，因此縮短處理循環。
亦為一般熟知的是使用於工作件(workpiece)處理時，當提昇高頻率的電漿之頻率，上昇到VHF頻率範圍時，這可能形成問題點，關係到均勻的處理工作件的表面，特別是表面為較大的，如，通常是真的以HfPECVD處理，用以製造平面顯示器，半導體晶片，太陽電池工作件或光學反應膜之 工作件。關於在非常高的處理電漿之頻率，對應著能均勻的處理效率這是問題點，是決定性的，如敘述在(美國)US 6 228 438，一個特殊電極作用。眼見事實的處理循環，遞減的循環時間被增加的電漿頻率是已知的伴隨著特別的問題點，解決關係到處理同性質的或均勻性的。
雖然如此，對應著整個循環和如此的生產數量也是被真空容器的清潔循環時間所支配著，在那一點是履行工作件的處理。
縮短清潔循環時間在處理製程的形態是本發明形態的典型，公告在(美國)US 6 410 102。因此它的目的就是減少清潔循環時間，在乾的蝕刻技術使用一個電漿與一個頻率，頻率這比處理在工作件上的電漿頻率低。
在(美國)US 6 410 102的報告是一個不均勻乾的蝕刻效能，當提昇電漿頻率給與乾的蝕刻VHF到50MHz或更高的能帶區，將引導真空容器不正確的清潔，處理的電漿是操作在VHF的能帶內或高出能帶。
本發明形態的目的是縮短清潔循環，關聯到系統的處理、清潔的處理循環時間或則是製造方法的敘述。這是依據本發明的方法、製造的真空電漿、處理的工作件包括步驟：(a)至少導入一個工作件到真空容器內去處理；(b)處理的工作件在真空室內，因此在真空室內設定電漿放電，第一之頻率至少在高(Hf)頻率的範圍內，供應信號產生最大能量； (c)從真空室移去工作件； (d)執行清潔真空容器之內部，關於在真空室設定的電漿放電，以第二之頻率較高於第一之頻率，供應信號產生最大能量；(e)重複步驟(a)到(d)至少一次。
本發明的發明者，總是認定循環時間為縮短工作件的處理，是被設定在處理的電漿之頻率的Hf範圍內，各自獲得的利益與各自生產數量可能的減弱，於是縮短清潔循環時間，在清潔的電漿之頻率是上昇或是維持高出處理的電漿之頻率。
假如縮短處理循環時，被增加的處理電漿頻率為特殊電極作用，且必須應用-解決處理同性質的問題，然而這測量將是反作用的非相同性質的清潔在清潔電漿之高的頻率。
進一步的，發明者認為被昇高的清潔電漿之頻率和保持高出處理電漿之頻率，它將變成可能的去應用增加清潔電漿之電力，加之預防錯誤的清潔和縮短清潔循環時間。
被維持的清潔電漿之頻率將高出處理電漿之高頻率，在清潔其間，離子砲擊室內的壁，電極導引濺鍍是減少的。這是有意味的增加電漿電力。被增加的或是保持清潔電漿之頻率將高出處理電漿之頻率，被覆電壓在電極的正面的表面之內，而且在容器的表面之內作用的電極是徹底的減少，減少電極表面離子砲擊的能量。而且，許多較高的電力可能應用過度補償，可能平坦的清潔效能沿著容器的壁，上述的評價電力(critical power)是達到的在表面濺鍍變成顯露的。
依據本發明的一實施例的方法，引導之步驟(a)上昇到包括移去(c)重複至少一次上述的延續清潔步驟(d)為執行。這意味著真空容器可第一個被使用於各自的處理至少一個工作件在至少兩次的延續處理循環或著甚至是更多的上述之清潔循環設定前。
從更多的評價工作件處理和進一步之具體的處理、移去循環，一個清潔循環是執行的、是設定的，被直接進行從移去步驟(c)到清潔步驟(d)。
更具體的在清潔步驟(d)時，真空容器的總壓力是設定的，ptot，有效的為0.2 mbar≦ptot≦0.6 mbar。
因與電漿的長效自由路徑有相關性，使用氣體的本質是設定的，在清潔時。小的洞穴和間隙將是引導清潔的工作效率。真實的吐出，低壓力寧可引導到清潔速率的極限和在表面之內部具體的增加離子能量，等到實際的清潔電漿頻率是保持在高出高的處理電漿頻率，這效益是過度補償。
依據本發明，又一實施例的方法，在清潔步驟時，含有氟含量的氣體應用到真空容器內。
另一實施例中，至少使用一個SF6和NF3。
再一實施例中陳述第一個頻率，這是處理電漿的頻率f1選擇在10 MHz≦f1≦30 MHz。
另一實施例陳述第一個頻率f1，選擇在13.56 MHz。
又一實施例陳述第二個頻率f2，依據為清潔電漿頻率， 是選擇第一個頻率f1的諧波(harmonic)。
另一實施例的第二個頻率f2，是選擇VHF的頻率範圍。
另一實施例，它是第一個頻率f1，也選擇使用VHF的頻率範圍。
另一實施例第二個頻率f2，選擇30 MHz≦f2≦100 MHz。
另一實施例的第二個頻率f2，選擇接近在40 MHz。
另一實施例的第二個頻率f2，也是在高的頻率範圍。且在另一實施例的f2選擇為20 MHz≦f2≦30 MHz。
另一實施例的f2，是選擇在27 MHz左右，關於第一個諧波的f1，選擇在13.56 MHz，相同地f2為40 MHz左右依據f1的第二個諧波。
另一實施例，第二個頻率f2是選擇至少2倍於第一個頻率f1。
另一實施例的方法，依據本發明的工作件的表面至少是2000 cm2。
另一實施例的在處理的步驟時(b)在工作件表面沉澱被覆氮化矽(SiN)膜。
另一實施例的在處理的步驟時(b)這是執行至少是一個PVD和PECVD，在另一實施例中處理步驟(b)時為由PECVD處理組成。
另一實施例的方法，依據本發明的生產為平的工作件，在另一實施例為平面顯示器的工作件，如，工作件被用作平 面顯示器的製造。
在另一實施例中太陽電池的工作件被製造或是光學反應膜之工作件或是半導體工作件的工件。
依據本發明形態，進一步的目的，以真空電漿處理工作件的系統包含著：．可以抽真空的真空容器；．一個氣體入口裝置在真空容器和可以接觸到一個第一的氣體供應和一個第二的氣體供應；．在容器中，一個電漿產生的裝置(arrangement)與電子輸入到一個電極；．一個產生器的裝置與第一的和與第二的輸出和產生在第一的輸出之輸出信號有最大的能量在第一的頻率至少在高頻率範圍和產生在上述之第二的輸出之信號與最大的能量在第二的頻率比較第一的頻率高一些；．控制單元選擇其一的操作連接產生器裝置第一輸出到電漿產生裝置之電子輸入和第一的氣體供應到氣體入口或則是連接至產生器裝置第二的輸出到上述電子輸入和第二的氣體供應到氣體輸入口。
在第1圖所示，第一個實施例的系統，依據本發明執行實施的製造方法。
一個真空容器1，有輸入負載閘門(input loadlock)3和輸出負載閘門5，工作件為平面基板7，特殊製造的平面顯示器或太陽電池或光學反應膜之基板，特別是具有大表面處 理至少為2000 cm2，輸入被輸入負載閘門3上鎖，和放置在結構承受的表面7a上，依據第1圖底面為容器1被使用作為基板承受的表面7a。處理之後基板7，是卸載經過輸出負載閘門5，代替單一的工作件，在一些應用中，比一個工作件多的一組，同時放入在真空容器1中處理，在真空容器1內和工作件承受的表面7a相對著-這裡只有一個電極作用-那裡是準備一個第二個電極裝置9連接到電極輸入點E1，經過隔離的供料貫穿(feed through)11貫穿過容器1的壁。
電子輸入點E1，依據實施例之第1圖所示，是操作連接到匹配盒裝置13的輸出A13，在輸入點E13為操作連接任何一個第一個輸出點AHf，或產生器裝置15的一個第二個輸出點AHf+。產生器裝置15產生被產生器的工作台15Hf在輸出點AHf一個信號與最大能量，在頻率f1為高頻率的範圍。裝置15在輸出點AHf+更產生電子信號與最大能量，頻率f2比頻率f1高，圖示表示控制開關元件17，電極9是任何操作接觸的輸出點AHf或輸出點AHf+。
這開關元件17具有控制輸入點C17。
電極裝置9如工作件的支撐表面7a可以以形狀特殊需求，如，分配與高頻率電漿，原因為在結構表面作非同性質的處理效率，參考如(美國)US 6 228 438。
真空容器1更有氣體入口19和流量接觸經過的控制流量開關元件21，任何一種的氣體供應G1或氣體供應G2。在流量開關元件21的控制輸入點為C21。
開關元件17，好像流量開關元件21，是控制經過各自 控制的輸入C17和C21，被製程循環控制元件23。進一步的，第1圖所標明的事實註解。這是供給一個匹配盒裝置13和容器1的壁，是展示出接觸在參考電位，如，接地電位，它能夠應用在不同地高頻率之電子電壓與電極裝置9與基板之間，支撐表面7a，像被接觸道容器1的壁經過第二個匹配盒裝置在參考電位上或甚至送Rf能量經過第二個匹配盒裝置到容器1。雖然如此，它將是更多的慣例到束緊的容器1，如展示的參考電位。一旦基板7有導引進入容器1高頻率電漿協助處理被執行在其上。如此的作，控制元件23操作開關元件17以供應電極裝置9從產生器裝置15的輸出點AHf輸出電子能量。這高頻率電漿協助處理，可為能反應和無反應的PVD處理，但是高頻率電漿增加CVD處理。因此，特別是如此的處理，如，處理氣體，可能與操作的氣體，如，氬氣，從氣體供應G1聯合經過入口19進入容器1。這是被元件23和流量控制元件21控制的。
只要基板7的高頻率電漿處理是終止的，尚未處理的基板將被從容器1經過輸出的輸出負載閘門5移出，。
接下來，在容器1的內部必須清潔的，從污染沉澱為基板剛處理完成的、沉澱的膜面或在高頻率電漿協助處理時刻。
繼續清潔循環，為直接執行每一個處理循環後的工作件，或是少量的評價應用，之後，執行預定數量的處理循環。
因清潔循環電極9是電子的操作連接至產生器裝置15的輸出點AHf+，控制是控制元件23和開關元件17。同時的 進行和最多情況氣體應用到容器1經過氣體入口19，由被控制元件23和流量控制元件21開關到第二個氣體供應G2。
以清潔為目的，這氣體供應G2可以含有氟的量，因此SF6和/或則是NF3。可能氧包含在氣體供應G2。當信號被產生器的裝置15產生，在輸出點AHf+有頻率f2，是比頻率f1產生在輸出點AHf高，供應清潔循環電漿，供應的信號使能量最大，有著比處理循環還要高的頻率。
我們以”最大能量”的頻率，去計算產生器裝置15的輸出信號，是不需要正弦曲線的，以及將正常的依據分配頻譜供給，其特徵在，最大能量在特殊的頻譜頻率。
依據第1圖，關於特殊實施例如何操作和分析系統，我們在此委實導引部分和特殊的實施例之陳述原因。
假使兩個頻率f1和f2是彼此很寬的分離，它可能變的困難上修整匹配盒裝置(matchbox arrangement)13，去滿足兩者頻率。然而任選其一的匹配盒裝置13也控制順應到特殊的頻率f1和f2，第1圖的速寫線表示，或者是依據第2圖，在匹配盒裝置，包括兩個分離的匹配盒13Hf和13Hf+，使之變成可能在一起的個別供應。
例如：
玻璃基板的一表面處理為410×520 mm2，依據第1圖在系統內，被覆特殊處理的步驟，有SiN層，且，選擇處理電漿頻率為f1=13.56 MHz，然後將結構從容器1移出。
特殊被覆之後繼續以清潔步驟執行，以SF6和O2氣體由入口進入容器1，氣體從第1圖的氣體供應G2進入，氣 體流量如下：SF6：500 sccm O2：100 sccm
清潔循環時，在容器1內的總壓力ptot為0.4mbar。
首先，清潔從SiN開始執行在頻率f2=13.56 MHz和使用電力在500 w左右，這電力在500 w左右為起動電極前之限制的電力Pcrit。電極會因離子砲擊和電極濺鍍結果而受到傷害。
然而f2各自上昇到f2=27MHz和f2=40MHz，在這理的頻率f2的Rf電力是變化的。其結果如第3圖所示。經過(a)展示，依據清潔速率為Å/s，從Rf電力在W時f2=27MHz，經過(b)為40MHz。它是被確認為清潔電漿上昇頻率f2，Rf電力的應用也認為不用抵達Pcrit。
它被發現評價電力Pcrit是依據f2經過接近的如第4圖所示。
從此，它可以看出上昇的頻率f2與電漿的電力也是實質上昇，事實上不用抵達Pcrit，電極和壁的表面招來濺鍍的危險。
如此，它因上昇的處理電漿的頻率，變成可能去組合縮短處理循環時間，和同時處理被保持頻率清潔電漿仍然較高於處理電漿的頻率，縮短處理循環時間。因此，甚至上昇的清潔電漿之電力。如此，整體的循環時間事實上是縮短的，依據工作件的產出數量，經過本發明形態的系統和特殊的方法來製造，事實上是增加的。
隨著執行清潔反應速率表，在頻率值以f2為13.56 MHz和27MHz表示。用SF6/O2來執行清潔。因此，在SiN的反應之污染層和非結晶矽以沉澱速率低沉澱，a-Si-LDR，則是被移出的。因兩者的頻率值，Rf電力應用正好低於Pcrit，這電極的表面是濺鍍的表面，容器的壁之表面是剛開始的。可以看到在f2=27MHz是較高的清潔速率，是實現較高的電力與應用。
1‧‧‧真空容器
3‧‧‧輸入閘門
5‧‧‧輸出閘門
7‧‧‧基板
7a‧‧‧表面
9‧‧‧電極
11‧‧‧供料貫穿
13‧‧‧匹配盒裝置
15‧‧‧產生器裝置
17‧‧‧開關元件
19‧‧‧入口
21‧‧‧控制流量開關元件
23‧‧‧控制元件
G1‧‧‧氣體供應
G2‧‧‧氣體供應
C17‧‧‧控制輸入
C21‧‧‧控制輸入
以圖來幫助本發明的描述，如：第1圖為表示本發明第1實施例之系統，依據本發明形態實施的製造方法；第2圖為第1圖的系統之部分元件的放大；第3圖表示清除率(FR)(Å/s)和Rf電力(w)關係，當依據製造方法執行清除工作，本發明形態的系統依據清除電漿頻率和處理電漿頻率之關係；第4圖表示依據本發明形態的方法，濺鍍評價電漿電力和系統內的電漿頻率之關係。
1‧‧‧真空容器
3‧‧‧輸入閘門
5‧‧‧輸出閘門
7‧‧‧基板
7a‧‧‧表面
9‧‧‧電極
11‧‧‧供料貫穿
13‧‧‧匹配盒裝置
15‧‧‧產生器裝置
17‧‧‧開關元件
19‧‧‧入口
21‧‧‧控制流量開關元件
23‧‧‧控制元件
G1‧‧‧氣體供應
G2‧‧‧氣體供應
C17‧‧‧控制輸入

Claims (30)

  1. 一種製造真空電漿處理工作件之方法，包括下列步驟：(a)將欲處理之至少一個工作件導引入真空室；(b)在上述真空室中處理上述工作件，藉以在至少於Hf頻率範圍內的第一頻率下利用具有最大能量的供應信號，而在上述真空室中建立等離子放電；(c)從該真空室移除上述工作件；(d)在上述真空室之內部執行清潔，藉以在高於上述Hf頻率的第二頻率下利用具有最大能量的供應信號，來建立上述等離子放電；(e)重複步驟(a)到(d)至少一次；其中，選擇上述第一頻率f1為：10 MHz≦f1≦30 MHz；選擇上述第二頻率f2為：30 MHz≦f2≦100 MHz。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：在進行到上述清潔步驟(d)之前，重複上述導引步驟(a)直至包括上述移除步驟(c)至少一次。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：直接從上述移除步驟(c)轉換到上述清潔步驟(d)。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)期間，於真空室內建立的一個總壓力ptot，其符合0.2mbar≦ptot≦0.6mbar。
  5. 如申請專利範圍第2項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)期間，於真空室內建立的一個總壓力ptot，其符合0.2mbar≦ptot≦0.6mbar。
  6. 如申請專利範圍第3項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)期間，於真空室內建立的一個總壓力ptot，其符合0.2mbar≦ptot≦0.6mbar。
  7. 如申請專利範圍第1到6項中任一項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)期間，在上述真空容器中提供含氟氣體。
  8. 如申請專利範圍第1到6項中任一項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)中，在該真空容器中提供SF6和NF3中的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，更包括：在上述清潔步驟(d)中，在該真空容器中提供SF6和NF3中的至少一種。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：選擇上述第一頻率f1為大約13.56 MHz。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：選擇上述第二頻率為上述第一頻率的諧波。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：選擇上述第二頻率為大約40 MHz。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：選擇上述第二頻率f2為上述第一頻率f1的至少兩倍。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，藉以製造具有大於2000cm2之處理表面的工作件。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，上述處理包括塗敷SiN。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，上述處理包括塗敷SiN。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述處理包括物理氣相沉澱法(PVD)和電漿增加化學氣相沉澱法(PECVD)中的至少一個。
  18. 如申請專利範圍第14至16項中任一項之方法，其中上述處理包括物理氣相沉澱法(PVD)和電漿增加化學氣相沉澱法(PECVD)中的至少一個。
  19. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述工作件是平的工作件。
  20. 如申請專利範圍第14項之方法，其中上述工作件是平的工作件。
  21. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述工作件是用於平面板顯示器的工作件。
  22. 如申請專利範圍第19項之方法，其中上述工作件是用於平面板顯示器的工作件。
  23. 如申請專利範圍第14項之方法，其中上述工作件是用於平面板顯示器的工作件。
  24. 如申請專利範圍第14項之方法，其中上述工作件是太陽能電池的工作件。
  25. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述工作件為具有感光膜的工作件。
  26. 如申請專利範圍第14項之方法，其中上述工作件為具有感光膜的工作件。
  27. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述工作件是用於半導體工作件的工作件。
  28. 如申請專利範圍第14項之方法，其中上述工作件是用於半導體工作件的工作件。
  29. 如申請專利範圍第1項之方法，更包括：由第一產生器以上述第一頻率來產生上述供給信號與由第二產生器以上述第二頻率來產生上述供給信號，且透過一個共通的匹配盒裝置或是各別的第一和第二匹配盒裝置，將兩個上述供給信號施加到真空容器內的共同電極。
  30. 一種真空電漿處理工作件之系統，其包含：可以抽真空的真空容器；氣體入口裝置，在上述真空容器中，且可連接到一個第一氣體源和一個第二氣體源；電漿產生裝置，在上述的容器中且具有至一電極的電子輸入；具有第一和第二輸出的產生器裝置，於上述第一輸出產生在至少在該Hf頻率範圍中之第一頻率下具 有最大能量的輸出信號，且於上述第二輸出產生在高於上述第一頻率的第二頻率下具有最大能量的供應信號；控制單元，其可替換且可操作地將上述產生器裝置的第一輸出連接至上述電子輸入及將第一氣體源連接至上述氣體入口，或者是將上述產生器裝置的第二輸出連接至上述電子輸入及將上述第二氣體源連接至上述氣體入口；其中，上述第一頻率f1為：10 MHz≦f1≦30 MHz；上述第二頻率f2為：30 MHz≦f2≦100 MHz。
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