TWI511446B - 平衡的ｒｆ電橋組件 - Google Patents

Description

平衡的RF電橋組件

在此所揭露的具體實施例在此一般性地關於電漿增強式化學氣相沈積(PECVD)裝置。

【相關申請案的交互參照】

本申請案主張美國臨時專利申請案序號61/298,394(APPM/14811L)的優先權，其於2010年1月26日提出申請，在此藉由參考方式併入。

PECVD係將氣體引入至一裝置，而氣體經點燃為電漿，及材料層沈積於一基材上的製程。存在有用於使用PECVD製程的許多應用，例如對一平面顯示器(flat panel display,FPD)沈積數層、對一太陽能板沈積數層、及對有機發光顯示器(organic light emitting display,OLED)沈積數層。

對特定的FPD的應用而言，PECVD腔室大小數年來不斷增加以符合消費者對較大FPD的需求。當腔室大小增加時，應具有經施加以產生電漿的功率。此些較大的腔室面臨一般被使用以處理半導體基材的較小的腔室會遭遇例如RF接地和電漿分佈的各種問題。然而，對於大腔室的問題程度遠大於較小的腔室，而此些問題的解決方案對小腔室和大腔室而言並不必然地相同。

大面積處理腔室所面臨的問題之一者係狹縫閥開口的效應。通過腔室壁的一者之狹縫閥開口影響RF返回路徑，及可導致在處理腔室內的電漿非對稱。當狹縫閥變為較大以容納甚至較大的基材時，此非對稱性會增加。此非對稱影響膜厚度和膜特性。

第1圖係先前技術大面積PECVD裝置的橫截面圖。該裝置包含：一腔室100，其中可沈積一或多個膜至一基材120上。該腔室100一般性地包含：壁102、一底部104、一噴氣頭106、及基材支撐118，其界定一處理容積。該處理容積可藉由狹縫開口108進入，以使得基板120移進或移出腔室100。基材支撐118可耦接至驅動器116以升高或降低基材支撐118。上升銷122可通過基材支撐118移動式地設置以移動一基材至基材承接表面、或從基材承接表面移動一基材。該基材支撐118亦可包含：加熱及/或冷卻元件124以維持基材支撐118於一所欲溫度。該基材支撐118亦可包含：RF返回帶126以在基材支撐118的周圍提供RF返回路徑。

噴氣頭106藉由緊固構件150耦接至背板112。噴氣頭106和背板112因為其耦接至RF功率源128而視為電極。噴氣頭106可藉由一或多個緊固構件150耦接至背板112以有助於避免垂降及/或控制噴氣頭106的直度/曲度。在一具體實施例中，可使用十二個緊固構件150耦接噴氣頭106至背板112。緊固構件150可包含：螺帽和螺栓組件。

氣體源132耦接至背板112以通過在噴氣頭106中的氣體通道提供氣體至基材120。真空幫浦110耦接至腔室100以控制處理容積106於一所欲溫度。RF功率源128耦接至背板112及/或耦接至噴氣頭106以提供RF電流至噴氣頭106。RF電流在噴氣頭106和基材支撐118之間產生一電場，以使得電漿可從在噴氣頭106和基材支撐118之間的氣體產生。可使用各種頻率，例如在約0.3MHz和約200MHz之間的頻率。在一具體實施例中，其提供頻率13.56MHz的RF電流。RF電流可藉由一匹配網路160供應至腔室100。該匹配網路160可藉由電導通帶162和連接板164耦接至氣體饋送構件170。RF電流沿著由箭頭166顯示的路徑從匹配網路160流動，及沿著箭頭168顯示的路徑返回。

遠端電漿源130(電感性地耦接的遠端電漿源130)亦可耦接在氣體源132和背板112之間。在處理基材之間，可提供一清潔室至遠端電漿源130，以使得產生遠端電漿。來自遠端電漿的自由基可提供至腔室100以清潔腔室100構件。處理氣體或遠端產生的自由基在進入在背板112和噴氣頭106之間的區域之前流經氣體饋送構件170。

背板112可由一支撐組件138支撐。一或多個固定螺栓140從支撐組件138向下延伸至一支撐環144。該支撐環144可藉由一或多個緊固構件142與背板112耦接。在一具體實施例中，該緊固構件142可包含：螺帽和螺栓組件。該支撐環144實質上在該背板112的中心處與背板112相耦接。在不具有支撐環144的情況中，背板112的中心係背板112具有最小量支撐的區域。因而，支撐背板112的中心區域可減少及/或避免背板112的垂降。

噴氣頭106可藉由托架134耦接至背板112。托架134可具有噴氣體106可支撐於其上的突出部136。背板112可被支撐於與腔室壁102耦接的突出部114以密封腔室100。腔室蓋152可與腔室壁102耦接，及藉由區域154從背板112處隔開。腔室蓋152可具有藉以允許一或多個緊固構件142以與背板112和氣體饋送通道156耦接的一開口，以供應處理氣體至腔室100。

RF返回板146與環144和腔室蓋152耦接。RF返回板146可藉由緊固構件148與腔室蓋152耦接。RF返回板146可耦接在緊固構件142與環144之間。RF返回板146提供RF電流返回向下流至腔室蓋152，而後流至RF功率源128的路徑。

第2圖係先前技術的中心饋入RF耦接的示意性的等比例視圖。如同第2圖所示，在中心區域相當擁擠。第2圖顯示：該匹配網路160耦接至端點阻塞210。電導通帶162耦接至匹配網路160，及連接板164耦接至端點阻塞210。氣體從氣體源饋送至腔室，其係經由氣體饋送構件170進入端點阻塞210和進入腔室。端點阻塞210由支撐環144環繞，該支撐環144耦接該背板至支撐結構。

如同前文所討論者，處理腔室100由於引起在膜厚度和特性的非對稱之狹縫閥而具有非對稱性。藉由從中心移動RF饋送位置，可控制非對稱性。此位置可移動更接近至狹縫閥開口，及因此抵消狹縫閥的效應。

消除電漿上的狹縫閥開口效應的另一方式係利用用於RF功率的多個饋入點以耦接至電極。然而，多個饋入點即使在組態中具有小變化亦會導致可靠度問題。舉例而言，在雙饋入系統的饋送延伸二者之阻抗可容易地藉由至接地面的寄生電容來改變。此寄生電容將造成電流改變及影響處理結果。另一種可能係設置於RF饋送帶中間的電容器在製造的誤差範圍內為不同的。換言之，製程即使在腔室間的微小變化亦會不一致。因此，一般使用單一饋送，因為其相對於有不平衡電流的多個饋送具有較高的一致性。

藉由饋送位置的膜特性(file profile)的敏感度係腔室大小和在其它物項之間的處理氣體等之函數。因而，饋送點通常基於腔室配置和製程而不同。換言之，一些情況利用非常接近電極的中心之饋入點，而其它情況利用相當遠離於中心的饋送點。因此，即便使用靠近狹縫閥開口的單一饋送位置以抵消狹縫閥開口的效應，具有儘可能地維持單一饋送位置接近於電極的中心之挑戰的情況。接近狹縫閥開口及亦位於電極的實質中心之單一饋送位置係不可能的。多個饋送選擇方案係具吸引力的；然而，如同前文所討論者，多個饋送係不一致的。

然而，習知的PECVD裝置需要RF功率源耦接至電極的多個位置，及減少電漿非對稱性。

在此所揭露的具體實施例一般性地關於使用於PECVD裝置的RF電橋組件。為了要確保在RF功率傳送至背板的多個位置之電流和電壓二者實質上相同，RF電橋組件可耦接於在連接至背板之前的一位置上的多個位置之間。RF電橋組件實質地使在多個位置之間的電壓分佈和電流分佈為相同。因而，實質相同的電流和電壓施加至在多個位置上的背板。

在一具體實施例中，揭露一種裝置。該裝置包含：一處理腔室，其具有：一背板，該背板具有：一電氣連接和分離於該第一電氣連接的一第二電氣連接。該裝置亦包含：一RF功率源和耦接至該RF功率源的一匹配網路。該裝置亦包含：一第一電導通元件，其具有：一第一端點，其耦接至該匹配網路、一第二端點，其耦接至一或多個第一托架，該等第一托架耦接至該第一電氣連接。該第一電導通元件亦具有：一第三端點，其耦接至一或多個第二托架，該等第二托架耦接至該第二電氣連接。該裝置亦包含：一RF電橋組件，其具有：一或多個離散元件，其耦接在該第一電氣連接和在間隔於該背板的一位置上之該第二電氣連接之間。

在另一具體實施例中，揭露一種裝置。該裝置包含：一處理腔室，其具有：一背板和設置於該背板之上該處理腔室外部的一支撐結構。該支撐結構在其實質中心耦接至背板。該裝置亦包含：一功率源和耦接至該功率源的一匹配網路。該裝置亦包含：一電導通帶，其耦接至該匹配網路、一第一托架，其耦接至該電導通帶、一第二托架，其耦接至該第一托架、一第三托架，其耦接至該第一托架、一第四托架，其耦接至該第二托架和該背板、一第五托架，其耦接至該第三托架和該背板，及一RF電橋組件，其耦接在該第四和第五托架之間。該RF電橋組件具有一或多個離散元件。

在另一具體實施例中，揭露一種電漿增強式化學氣相沈積裝置。該裝置包含：一處理腔室和設置於該處理腔室中的一背板。該背板具有：一第一電氣耦接，其經設置相鄰於該背板的實質中心，及一第二電氣耦接，其經設置相鄰於該背板的實質中心。該第二電氣耦接分離於該第一電氣耦接。該裝置亦包含：一支撐環，其在該背板的實質中心周圍與該背板耦接、一蓋，其設置於該背板的上方、和一支撐結構，其耦接經過該蓋至該支撐環。該裝置亦包含：一RF功率源，和設置於該蓋上和耦接至該RF功率源的一匹配網路。該裝置亦包含：一氣體饋送構件，其在該背板的實質中心與背板耦接，該氣體饋送構件經由該支撐環和具有一第一端點、一第二端點、和一第三端點的一第一電導通組件延伸，該第一端點耦接至該匹配網路。該裝置亦包含：一或多個第一托架，其耦接在該一電氣耦接和該匹配網路之間、一或多個第二托架，其耦接在該第二電氣耦接和該匹配網路之間、及一RF電橋件組件，其耦接在一或多個第一托架和一或多個第二托架之間。該RF電橋組件具有一或多個離散元件。

在此所揭露的具體實施例一般性地關於使用於PECVD裝置的一RF電橋組件。為了要確保在RF功率傳送至背板的多個位置之電流和電壓二者實質上相同，RF電橋組件可耦接於在連接至背板之前的一位置上的多個位置之間。RF電橋組件實質地使在多個位置之間的電壓分佈和電流分佈為相同。因而，實質相同的電流和電壓施加至在多個位置上的背板。

可使用的一種適當PECVD裝置可從AKT America,Inc.獲得，AKT America,Inc.為Applied Materials,Inc.的子公司，其位於Santa,CA。雖然下文的描述係參照PECVD裝置作出，應可了解到本發明同樣可應用於其它的處理腔室，其包含由其它製造商所製造者。

第3圖係耦接至電極318的雙RF饋送的電氣配置300的示意圖，其使用一RF電橋組件320以確保實質上相同的電壓施用在二個分離的點314、316。RF功率源302耦接至一匹配網路。該匹配網路在其中具有至少二個電容器306、308。該匹配網路而後分開以耦接至電極318。由於連接的長度，在匹配網路和電極318之間具有由電感器310、312來顯示的電感。RF功率而後耦接至在二個分開的點314、316的電極318。應可了解到當顯示二個連接點314、316時，可使用各種連接點。在連接至電極318之前，分開RF饋送藉由電氣耦接此二條線在一起的RF電橋組件320耦接在一起。RF電橋組件320係由電感器322、326和一或多個電容器324代表。RF電橋組件320運作以平衡在二個饋送點314、316之間的RF功率，以使得在二個饋送點314、316的RF功率實質上相同。

舉例而言，在不具有RF電橋組件320的情況下，在點314的電壓大於在點316的電壓。在具有RF電橋組件320的情況下，一般會流入點314的過量電流將會流入點316以均勻地分散電壓。此電流等於由RF電橋組件320的阻抗分配的電壓差。因而，在RF電橋組件320的中間之電容性耦接(例如電容器324)因為電氣連接具有阻抗和阻絶其電流的共振電路。換言之，阻抗應小於零或非常小以允許足夠的電流以使在不同的點314、316之電壓相同。從而，RF電橋組件320將增加在點316的電壓和電流。電流將持續地流動，及RF電橋組件320將補償在二個點之間的電壓差。

第4A-4D圖係耦接至腔室100的RF饋送的示意圖，其中使用RF電橋組件400以平衝此電壓。氣體藉由氣體饋送構件170經由端點阻塞402傳送。在第4A-4D圖，RF電流初始地從匹配盒160經由電導通帶162饋入至第一托架406。該第一托架包含：電氣導通材料。該第一托架406具有二個端點促使電流以最後地流入二個不同的位置。一第二托架408A耦接至該第一托架406的第一端點，及一第三托架408B耦接至該第一托架406的第二端點。該第二托架408A和該第三托架408B二者包含：電氣導通材料。RF電流從該第一托架406沿著該第二托架408A和該第三托架408B二者流動。一第四托架410A耦接至該第二托架408A，及一第五托架410A耦接至該第三托架408B。該第四托架410A和該第五托架410B二者包含：電氣導通材料。RF電流沿著該第四托架410A和該第五托架410B二者流動。該第四托架410A和該第五托架410B二者耦接至該背板112以傳送RF電流至該背板112。

RF電橋組件400將第四和第五托架410A、410B在接近背板112的位置上耦接在一起。RF電橋組件400包含：耦接至該第四托架410A的一第六托架412A。RF電橋組件400亦包含：耦接至該第五托架410A的一第七托架412B。該第六和第七托架412A、412B藉由第八托架414耦接在一起。該第六、第七和第八托架412A、412B、414每一者包含：電氣導通材料。一或多個離散元件416耦接在該第八托架414和該第七架412B之間。應可了解離散元件416可耦接在第八托架414和第六托架412A、或沿著在第四和第五托架410A、410B之間的RF電橋組件400的任何位置上。在一具體實施例中，離散元件416包含：共振電容器。在一具體實施例中，具有一單一電容器。在另一具體實施例中，具有複數個電容器。在一具體實施例中，該等複數個電容器包含：至少一電容器，其具有與該等複數個電容器的另一者不同的容量。在一具體實施例中，該等複數個電容器具有相同的容量。

重要的是注意到RF電橋組件400的位置。RF電橋組件400設置於接近背板112而後接近該匹配網路160的一位置。此外，RF電橋組件400就設置於在RF電流耦合至該電極處之前。RF電橋組件400係電氣共振連接。RF電橋組件400運作以均勻的分散在電氣連接之間的功率，以使得實質相同的電壓和電流傳送至所有RF饋送位置的背板。舉例而言，若在一電氣連接的電壓和電流大於在其它電氣連接的電壓和電流，電壓將使用電橋均勻地分配，以使得在電氣連接耦接至背板的位置上，在最後饋送位置上的電流和電壓實質地相同。因此，可使用間隔於電極的實質中心的多個饋送。在不具有RF電橋組件400的情況下，電流和電壓的不平衡會導腔室100的不平衡電漿特性。

RF電橋組件400連接至就在最後RF饋送連接至電極之前的一位置上的多個饋入點。RF電橋組件可包含：一金屬線或板、或其它與電容性元件聚合的電氣連接。與RF電橋組件400所位於的最後饋送位置的靠近者，具有最小化在多個饋送之間的差之較佳的效應，因為其將補償就在RF電橋組件400之前的所有電流和電壓差。從而，在一PECVD腔室中，RF電橋組件400應接近背板112。即使當電流和電壓在多個點之間係不同的，RF電橋組件400總藉由增加較多的電流至較低的電壓點來補償差異。從而，可最小化在二或多個點的電壓和電流差。應可了解到當討論了連至背板的二個連接點時，會考慮到達至背板的額外連接點。

利用在多個RF饋送位置之間的RF電橋組件具有各種優點。一種優點係電壓和電流在多個饋送位置可為實質地相同。藉由利用RF電橋組件，補償藉由設置接近狹縫閥開口和間隔於中心的RF饋送位置而消除狹縫閥效應的偏離中心狹縫RF饋送所引起的電流不平衡。此外，RF電橋組件使得提供儘可能接近電極的中心之電氣連接係可能，而同時確保接近電極的中心多個位置的電壓和電流實質上相同。

當前文係關於本發明的具體實施例，在不偏離其基本範圍的前提下可考慮本發明的其它和另外的具體實施例，而本發明之範圍係由後續的申請專利範圍所決定。

100．．．腔室

102．．．壁

104．．．底部

106．．．噴氣頭

110．．．真空幫浦

112．．．背板

114．．．突出部

116．．．驅動器

118．．．基材支撐

120．．．基材

122．．．上升銷

124．．．加熱及/或冷卻元件

126．．．RF返回帶

128．．．RF功率源

130．．．遠端電漿源

132．．．氣體源

134．．．托架

136．．．突出部

138．．．支撐組件

140．．．固定螺栓

142．．．緊固構件

144．．．支撐環

146．．．RF返回板

148．．．緊固構件

150．．．緊固構件

152．．．腔室蓋

154．．．區域

156．．．氣體饋送通道

160．．．匹配網路

162．．．電導通帶

164．．．連接板

166．．．箭頭

168．．．箭頭

170．．．氣體饋送構件

210．．．端點阻塞

300．．．電氣配置

302．．．RF功率源

306．．．電容器

308．．．電容器

310．．．電感器

312．．．電感器

314．．．點

316．．．點

318．．．電極

320．．．RF電橋組件

322．．．電感器

324 326．．．電容器

400．．．RF電橋組件

402．．．端點阻塞

406．．．第一托架

408A．．．第二托架

408B．．．第三托架

410A．．．第四托架

410B．．．第三托架

412A．．．第六托架

412B．．．第七托架

414．．．第八托架

416．．．離散元件

為了更詳細地了解本發明的前文引述特徵，本發明的特定描述簡短地由前文概述，其可參考具體實施例，其中一些示例說明於隨附圖式中。然而，可注意到隨附圖式僅示例說明本發明的典型的具體實施例及因而不視為限制其範疇，對本發明亦允許其它等同效用的具體實施例。

第1圖係先前技術PECVD裝置的橫截面圖。

第2圖係可使用於第1圖的PECVD裝置的中心饋送RF耦合的示意性等比例視圖。

第3圖係根據一具體實施例耦接至電極的雙RF饋送的電氣配置之一示意性視圖，其中使用RF電橋組件。

第4A-4D圖係根據一具體實施例耦接至腔室的RF饋送的示意性視圖，其中使用RF電橋組件以平衡電壓。

為了促使理解，使用相同的參考編號，若為可能，指定圖式共有的相同元件。可考慮到具體實施的元件和特徵可有益地併入其它具體實施例，而無需進一步的引述。

130．．．遠端電漿源

160．．．匹配網路

162．．．電導通帶

164．．．連接板

170．．．氣體饋送構件

210．．．端點阻塞

402．．．端點阻塞

406．．．第一托架

408A．．．第二托架

408B．．．第三托架

412A．．．第六托架

412B．．．第七托架

414．．．第八托架

416．．．離散元件

Claims (17)

1. 一種用於電漿增強化學氣相沈積的裝置，該裝置包含：一處理腔室，該處理腔室具有：一背板，該背板具有：一第一電氣連接、及與該第一電氣連接分離的一第二電氣連接；一RF功率源；一匹配網路，該匹配網路耦接至該RF功率源；一第一電導通元件，該第一電導通元件具有：一第一端點，該第一端點耦接至該匹配網路、一第二端點，該第二端點耦接至一或多個第一托架，該一或多個第一托架耦接至該第一電氣連接，及一第三端點，該第三端點耦接至一或多個第二托架，該一或多個第二托架耦接至該第二電氣連接；及一RF電橋組件，該RF電橋組件具有耦接在該第一電氣連接和在與該背板間隔開的一位置上的該第二電氣連接間的至少一個調諧電容器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第一電氣連接和該二電氣連接二者與該背板的一中心間隔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中一氣體源耦接至與該第一電氣連接和該第二電氣連接間隔開的一位 置上之該處理腔室。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該裝置係一電漿增強化學氣相沈積裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該至少一個調諧電容器包含：複數個調諧電容器且其中至少一調諧電容器具有與該等複數個調諧電容器的另一調諧電容器不同之容量。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該裝置係一電漿增強化學氣相沈積裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該處理腔室具有為一般長方形的形狀。
8. 一種用於電漿增強化學氣相沈積的裝置，該裝置包含：一處理腔室，該處理腔室具有一背板；一支撐結構，該支撐結構設置於在該背板上方的該處理腔室之外部，該支撐結構在該背板的一實質中心處與該背板相耦接；一功率源；一匹配網路，該匹配網路耦接至該功率源； 一電導通帶，該電導通帶耦接至該匹配網路；一第一托架，該第一托架耦接至該電導通帶；一第二托架，該第二托架耦接至該第一托架的一第一端點；一第三托架，該第三托架耦接至該第一托架的一第二端點；一第四托架，該第四托架耦接至該第二托架和該背板；一第五托架，該第五托架耦接至該第三托架和該背板；及一RF電橋組件，該RF電橋組件耦接在該第四托架和該第五托架之間，該RF電橋組件具有至少一個調諧電容器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該RF電橋組件包含：一第六托架，該第六托架耦接至該第四托架；一第七托架，該第七托架耦接至該第五托架；一第八托架，該第八托架耦接在該第六托架和第七托架之間；及該至少一個調諧電容器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中一氣體源耦接至與該第一耦接位置和該第二耦接位置間隔開的一 位置上的該處理腔室。
11. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該裝置係一電漿增強化學氣相沈積裝置。
12. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該處理腔室具有為一般長方形的形狀。
13. 一種電漿增強化學氣相沈積裝置，包含：一處理腔室；一背板，該背板設置於該處理腔室中，該背板具有：一第一電氣耦接，該第一電氣耦接設置相鄰於該背板的一實質中心，及一第二電氣耦接，該第二電氣耦接設置相鄰於該背板的該實質中心，該第二電氣耦接與該第一電氣耦接相分離；一支撐環，該支撐環在該背板的該實質中心周圍與該背板相耦接；一蓋，該蓋設置於該背板上方；一支撐結構，該支撐結構經由該蓋耦接至該支撐環；一RF功率源；一匹配網路，該匹配網路設置於該蓋上及耦接至該RF功率源；一氣體饋送構件，該氣體饋送構件在該背板的該實質中心處與該背板相耦接，該氣體饋送構件延伸通過該支 撐環；一或多個第一托架，該一或多個第一托架耦接在該第一電氣耦接和該匹配網路之間；一或多個第二托架，該一或多個第二托架耦接在該第二電氣耦接和該匹配網路之間；及一RF電橋組件，該RF電橋組件耦接在該一或多個第一托架和該一或多個第二托架之間，該RF電橋組件具有至少一個調諧電容器。
14. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該至少一個調諧電容器包含：複數個調諧電容器且其中至少一調諧電容器具有與該等複數個調諧電容器的另一調諧電容器不同之容量。
15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該處理腔室具有為一般長方形的形狀。
16. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，其中該至少一個調諧電容器包含：複數個調諧電容器且其中至少一個調諧電容器具有與該等複數個調諧電容器的另一調諧電容器不同之容量。
17. 如申請專利範圍第16項所述之裝置，其中該處理腔室具有為一般長方形的形狀。