專利名稱：用于均勻性控制的射頻返回帶的調(diào)控方法與設(shè)備的制作方法
用于均勻性控制的射頻返回帶的調(diào)控方法與設(shè)備發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施例一般關(guān)于使用等離子體處理諸如太陽(yáng)能板基板、平面板基板或半導(dǎo)體基板等基板的方法與設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例關(guān)于用于等離子體處理腔室的射頻(RF)電流返回路徑。相關(guān)技術(shù)的描述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD) —般用以在基板上沉積薄膜，諸如半導(dǎo)體基板、太陽(yáng)能板基板以及液晶顯示器(LCD)基板。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積一般是藉由導(dǎo)入前驅(qū)氣體進(jìn)入具有設(shè)置在基板支撐件上的基板的真空腔室而完成。前驅(qū)氣體通常被引導(dǎo)通過(guò)位于真空腔室頂部附近的分布板。真空腔室中的前驅(qū)氣體經(jīng)賦能(例如，激發(fā))成為等離子體，其藉由從一或多個(gè)耦接至腔室的RF源施加RF功率至腔室。激發(fā)的氣體反應(yīng)而在基板表面上形成一層材料，其中該基板位于溫度受控制的基板支撐件上。分布板一般連接至RF功率源而基板支撐件通常連接至設(shè)有RF電流返回路徑的腔室主體。在使用PECVD工藝所沉積的薄膜中，均勻性通常是受期望的。舉例而言，非晶形硅膜(諸如微晶硅膜或多晶硅膜)通常使用PECVD沉積在平面板上，用于形成在晶體管或太陽(yáng)能電池中需求的p-n結(jié)。非晶形硅膜或多晶形硅膜的質(zhì)量和均勻性對(duì)于商業(yè)經(jīng)營(yíng)是重要的。因此，需要有改善均勻性的PECVD腔室。發(fā)明概述本發(fā)明的實(shí)施例一般關(guān)于用于等離子體處理基板的方法及設(shè)備。更特定而言，本發(fā)明的實(shí)施例提供具有用于改善均勻度的RF返回帶的等離子體處理腔室。本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種使用等離子體處理一基板的方法，其包含提供界定一處理容積的一處理腔室，其中一基板支撐件配置在該處理容積內(nèi)，與一射頻(RF)功率源連接的一氣體分布板配置在該基板支撐件之上，且該基板支撐件的周邊經(jīng)由多個(gè)RF返回帶與該RF功率源連接；使一個(gè)或多個(gè)處理氣體通過(guò)該分布板流至該處理容積；以及施加一射頻功率至該氣體分布板以從該處理容積內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理氣體產(chǎn)生一等離子體，其中一個(gè)或多個(gè)RF返回帶的阻抗已經(jīng)變更以調(diào)整該氣體分布板和該基板之間的局部等離子體分布。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種用于處理一基板的設(shè)備，其包含一腔室主體，其界定一處理容積，其中該腔室主體具有一狹縫閥開口，該狹縫閥開口經(jīng)設(shè)置以容許基板通過(guò)； 一基板支撐件，其配置在該處理容積內(nèi)，其中該基板支撐件經(jīng)設(shè)置以在處理期間在一支撐表面上容納一基板且支撐該基板；一氣體分布板，其配置在該處理容積內(nèi)且在該基板支撐件上方，其中該氣體分布板經(jīng)設(shè)置以傳送一個(gè)或多個(gè)處理氣體；一射頻功率源，其與該氣體分布板連接；以及多個(gè)RF返回帶，其連接在該基板支撐件的一周邊及該RF功率源之間，其中該多個(gè)RF返回帶經(jīng)設(shè)置以致該基板支撐件及該RF功率源之間的阻抗沿該基板支撐件的該周邊變化。
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本發(fā)明的又一實(shí)施例提供一種用于處理一基板的設(shè)備，其包含一腔室主體，其界定一處理容積；一第一電極，其配置在該處理容積內(nèi)；一第二電極，其配置在該處理容積內(nèi)，其中該第二電極相對(duì)于該第一電極且該第一及第二電極在其之間形成一等離子體容積；一射頻功率源，耦接至該第一電極；以及多個(gè)RF返回帶，在一預(yù)定的電勢(shì)下耦接于該第二電極及一主體之間，其中該多個(gè)RF返回帶耦接至該第二電極的一周邊，而該多個(gè)RF返回帶的阻抗沿著該第二電極的該周邊變化。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明參考具有某些繪制在附圖的實(shí)施例，可得到的上述簡(jiǎn)單概述的本發(fā)明的更具體描述，如此，可詳細(xì)了解本發(fā)明的上述特征。但要考慮的是，附圖只繪示本發(fā)明的典型實(shí)施例， 因本發(fā)明允許其它同等有效的實(shí)施例，因此不視為其范圍限制。圖IA概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于PECVD的等離子體處理系統(tǒng)的RF返回
市ο圖IB為圖IA的該等離子體處理系統(tǒng)的概要頂視圖。圖2A概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的等離子體處理腔室的剖面?zhèn)纫晥D。圖2B概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的RF返回帶連接。圖2C概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的RF返回帶。圖3至圖7概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的RF返回帶布置。圖8概要說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的補(bǔ)償腔室不對(duì)稱性的RF返回帶布置。圖9概要說(shuō)明示例性硅系薄膜光伏打(PV)太陽(yáng)能電池的剖面視圖。為有利了解，如可能，同一元件符號(hào)可用以標(biāo)示各圖共享的同一元件。應(yīng)認(rèn)知到在一實(shí)施例中揭露的元件和/或工藝步驟可不經(jīng)另外引述而用于其它實(shí)施例。具體描述本發(fā)明的實(shí)施例一般關(guān)于一種用于使用等離子體處理基板的方法及設(shè)備。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種等離子體處理腔室，該腔室具有耦接至多個(gè)RF返回帶的電極，其中RF返回帶的阻抗經(jīng)設(shè)定及/或調(diào)整以在處理期間調(diào)控等離子體分布。一實(shí)施例中， RF返回帶的阻抗可藉由改變RF返回帶的長(zhǎng)度、藉由改變RF返回帶的寬度、藉由改變RF返回帶的間隔、藉由改變RF返回帶的位置、藉由增加RF返回帶的可變電容或藉由以上的組合而變化。本發(fā)明的實(shí)施例一般利用于處理矩形基板，諸如用于液晶顯示器或平面板的基板以及用于太陽(yáng)能板的基板。其它適合的基板可為圓形，諸如半導(dǎo)體基板。本發(fā)明可利用于處理任何尺寸及形狀的基板。但是，由于增加RF返回需要更大的基座(susc印tor)，本發(fā)明提供特別的優(yōu)點(diǎn)于尺寸15K(約15，600cm2)、25K(約27，750cm2)及以上，更佳是40K(約 41，140cm2)及以上，例如 50K、55K 及 60K。雖然已于大面積基板處理系統(tǒng)內(nèi)說(shuō)明性描述、顯示及實(shí)行本發(fā)明，本發(fā)明可在其它等離子體處理系統(tǒng)中具有利用性，包含來(lái)自其它制造商的系統(tǒng)，其期望確保一個(gè)或多個(gè) RF返回路徑于幫助于系統(tǒng)內(nèi)允許的處理的層級(jí)下維持功效。其它本發(fā)明可實(shí)行的示例性處理系統(tǒng)包含CENTURA ULTIMA HDP-CVD 系統(tǒng)、PRODUCER APF PECVD 系統(tǒng)、PRODUCER BLACK DIAMOND 系統(tǒng)、PRODUCER BLOK PECVD 系統(tǒng)、PRODUCER DARC PECVD 系統(tǒng)、PRODUCER HARP 系統(tǒng)、PRODUCER PECVD 系統(tǒng)、PRODUCER STRESS NITRIDE PECVD 系統(tǒng)、PRODUCER TEOS FSGPECVD 系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都可購(gòu)自美國(guó)加州Santa Clara的Applied Materials有限公司·可使用本發(fā)明的實(shí)施例以形成許多不同類型的膜，所述膜可用于形成薄膜太陽(yáng)能電池，諸如顯示于圖9的示例性硅系薄膜光伏打(PV)太陽(yáng)能電池900的橫剖面視圖。硅系薄膜PV太陽(yáng)能電池900通?？砂恍纬捎诨?40上的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層902、 形成于透明導(dǎo)電氧化物層902上的光電轉(zhuǎn)換單元914以及形成于光電轉(zhuǎn)換單元914上的背側(cè)電極916。背側(cè)電極916可由層疊膜形成，該層疊膜包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層910以及導(dǎo)電層912。操作上，由環(huán)境提供的入射光922 (例如太陽(yáng)光或其它光子)供給至PV太陽(yáng)能電池900。PV太陽(yáng)能電池900中的光電轉(zhuǎn)換單元914吸收光能并且在形成于光電轉(zhuǎn)換單元 914中的p-i-n結(jié)將光能轉(zhuǎn)換成電能，因而產(chǎn)生電或能量?；蛘?，PV太陽(yáng)能電池900可順序顛倒地制造或沉積，或可包含兩個(gè)或更多個(gè)層疊在一起且由透明導(dǎo)電氧化物層分隔的光電轉(zhuǎn)換單元。除了其它合適的材料外，基板940可為金屬、塑料、有機(jī)材料、硅、玻璃、石英或聚合物的薄片?；?40可具有大于約1平方米的表面積，諸如大于約2平方米。視情況任選的介電層(未圖標(biāo))可配置于基板940及透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層902之間。一實(shí)施例中，視情況任選的介電層可為SiON或氧化硅(SiO2)層。透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層902、910可包含(但不限于)至少一種氧化物層，其選自由以下物質(zhì)所組成的群組氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(SiO)或其組合物。TCO 層902可由CVD工藝、PVD工藝或其它適合的沉積工藝所沉積。導(dǎo)電層912可包含(但不限于)金屬層，其選自由以下物質(zhì)所構(gòu)成的群組鈦、鉻、 鋁、銀、金、銅、鉬或其組合物的合金。光電轉(zhuǎn)換單元914包含ρ型半導(dǎo)體層904、η型半導(dǎo)體層908以及本征型(i型) 半導(dǎo)體層906。i型半導(dǎo)體層906也已知為塊狀層(bulk layer)，其用作為由入射光能量產(chǎn)生電子空穴對(duì)的光電轉(zhuǎn)換層。本征型半導(dǎo)體和非本征型半導(dǎo)體區(qū)別在于非本征型半導(dǎo)體中添加了摻雜原子。非本征型半導(dǎo)體層(諸如P型半導(dǎo)體層904以及η型半導(dǎo)體層908)用于收集由太陽(yáng)能電池內(nèi)的本征型半導(dǎo)體所產(chǎn)生的電子或空穴。本征型半導(dǎo)體層可藉由提供包含待形成的半導(dǎo)體材料源的氣體混合物形成。舉例而言，本征型硅層可藉由提供包含硅烷和氫氣的氣體混合物至處理腔室而形成。由氣體混合物形成的硅和其它半導(dǎo)體可視工藝參數(shù)而定以具有多變的結(jié)晶程度。在原子基本上不具有排列清楚的圖案或結(jié)晶度的材料是指非晶形。完整結(jié)晶的材料是指結(jié)晶、多晶或單晶材料。多晶硅材料是形成為許多由晶粒邊界分隔的晶粒的結(jié)晶材料。單晶材料是單一晶體的材料。具有部分結(jié)晶度的半導(dǎo)體固體(S卩，結(jié)晶比例(晶化率，crystal fraction)在約 5%至約95%之間)是指納米晶或者微晶，其通常是指懸置在非晶形相中的晶粒尺寸。納米晶硅(常常稱為微晶硅)是具有短程有序或中程有序的亞晶 (paracyrstalline)，并且由兩相混合物一嵌在非晶形基質(zhì)中的小晶粒構(gòu)成。納米晶和微晶有時(shí)是根據(jù)晶粒(或雛晶，crystallite)的尺寸而區(qū)分。然而，多數(shù)具有伸入微米范圍的晶粒的亞晶實(shí)際上是有微粒的多晶硅，其在晶體之間不具有無(wú)晶形基質(zhì)(amorphous matrix)，所以“納米晶” 一詞在指兩相亞晶硅時(shí)，被認(rèn)為是比“微晶”更佳的遣詞。
另一個(gè)源于1990年代晚期的解決之道是類似地將微晶硅定義為具有兩相，即在非晶形基質(zhì)中的晶粒，但限至于小于20nm特征尺寸的晶粒。相反地，多晶硅定義為單相的結(jié)晶材料，在結(jié)晶之間不具有無(wú)晶形基質(zhì)，且最小的結(jié)晶尺寸大于20nm。應(yīng)注意到“結(jié)晶硅/半導(dǎo)體”一詞可指任何形式的具有晶體相的硅/半導(dǎo)體，包含微晶和納米晶硅/半導(dǎo)體。本征型半導(dǎo)體層的結(jié)晶度影響本征型半導(dǎo)體層的光吸收特征。舉例而言，非晶形半導(dǎo)體層一般可由具有不同結(jié)晶度(諸如微晶硅)的本征層吸收不同波長(zhǎng)的光。因?yàn)榇死碛?，多?shù)太陽(yáng)能電池使用非晶形及微晶/納米晶層兩者以提供最廣泛的可能的光吸收特征。本征型半導(dǎo)體層可藉由沉積多重微晶半導(dǎo)體層而形成，以獲得期望的標(biāo)稱晶體比例、具有分級(jí)的結(jié)晶比例的膜、或者在層各處變化的結(jié)晶比例。ρ型及η型半導(dǎo)體層904、908可為由選自第三族或第五族元素所摻雜的硅系材料。 以第三族元素(例如硼)摻雜的硅膜稱為P型硅膜，而以第五族元素(例如磷)摻雜的硅膜稱為η型硅膜。一實(shí)施例中，η型半導(dǎo)體層908可為磷摻雜硅膜而ρ型半導(dǎo)體層904可為硼摻雜硅膜。摻雜的硅膜可為非晶形硅膜(a-Si)、多晶膜(poly-Si)或微晶膜(yc-Si)，具有通常在約5nm和約50nm之間的厚度。或者，在半導(dǎo)體層904、908中的摻雜元素可經(jīng)選擇以符合PV太陽(yáng)能電池900的裝置需求。η型和ρ型半導(dǎo)體層908、904可根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例使用處理腔室沉積。圖IA概要繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于PECVD的等離子體處理系統(tǒng)100的RF返回帶。等離子體處理系統(tǒng)100經(jīng)設(shè)置以使用等離子體處理大面積基板101以形成大面積基板上的結(jié)構(gòu)及裝置，該大面積基板用于制造液晶顯示器(LCD)、平面顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或用于太陽(yáng)能電池陣列的光伏電池。這些結(jié)構(gòu)可為多個(gè)后溝道蝕刻型的反轉(zhuǎn)交錯(cuò)(inverted staggered)(底柵極)薄膜晶體管，其包含多個(gè)依序沉積和遮蔽步驟。其它結(jié)構(gòu)可包含p-n結(jié)以形成用于光伏電池的二極管。等離子體處理系統(tǒng)100可經(jīng)設(shè)置以沉積多種材料于大面積基板101上，包含(但不限于)介電材料(例如Si02、Si0xNy、其衍生物或其組合物)、半導(dǎo)體材料(例如，硅及其摻雜物)、阻隔材料(例如，SiNx^SiOxNy或其衍生物)。藉由等離子體處理系統(tǒng)100形成或沉積于大面積基板上的介電材料及半導(dǎo)體材料的特定例子可包含外延硅、多晶硅、非晶形硅、 微晶硅、硅鍺、鍺、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、其摻雜物(例如硼、磷或砷)、其衍生物或其組合物。等離子體處理系統(tǒng)100也可經(jīng)設(shè)置以接收諸如氬、氫、氮、氦或其組合物的氣體，以用于當(dāng)作凈化氣體或載氣(例如氬、氫、氮、氦、其衍生物或其組合物)。使用系統(tǒng)100沉積硅薄膜于大面積基板101的一個(gè)范例可藉由使用硅烷當(dāng)作氫載氣中的前驅(qū)氣體而完成。使用系統(tǒng)100沉積薄膜于大面積基板上的多種裝置和方法可得于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/021，416，其于2005年11月17日提出申請(qǐng)，并早期公開為US 2005-0255257，標(biāo)題為 "Method Of Controlling The Film Properties Of PECVD-Deposited Thin Films" ( 制PECVD沉積薄膜的薄膜性質(zhì)的方法)；以及美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/173，210，于2005年7 月 1 日提出申請(qǐng)，早期公開為 US 2006-0228496，標(biāo)題為"Plasma Uniformity Control By Gas Diffuser Curvature”(藉由氣體擴(kuò)散器曲線控制等離子體均勻性)，兩者皆在此并入本文作為參考，這些申請(qǐng)案與本說(shuō)明書無(wú)不一致。使用系統(tǒng)100而形成的多種裝置的其它范例可得于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0/889,683，于2004年7月12日提出申請(qǐng)，早期公開為US 2005-0251990，標(biāo)題為“藉由氣體擴(kuò)散器孔洞設(shè)計(jì)控制等離子體均勻性”(Plasma Uniformity Control By Gas Diffuser Hole Design),；以及美國(guó)專利號(hào) 7，125，758，于 2006 年 10 月 24 日公告，標(biāo)題為 “Controlling the Properties and Uniformity of a Silicon Nitride Film by Controlling the Film Forming Precursors，，(藉由控制膜形成前驅(qū)物控制氮化硅膜的性質(zhì)與均勻度)，兩者皆在此并入本文作為參考，這些申請(qǐng)案與本說(shuō)明書無(wú)不一致。如

圖1所示，等離子體處理系統(tǒng)100通常包含界定處理容積110的腔室主體102。 基板支撐件104配置在處理容積110內(nèi)?；逯渭?04經(jīng)設(shè)置以于處理期間在頂部表面 10 上支撐基板101。基板支撐件104也經(jīng)設(shè)置以在處理期間垂直移動(dòng)以調(diào)整基板101與噴頭組件103之間的距離，噴頭組件103是經(jīng)設(shè)置以從處理氣體源107供給處理氣體至處理容積110。等離子體處理系統(tǒng)100也包含排氣系統(tǒng)111，其設(shè)置以將處理容積110抽真空。 噴頭組件103通常以平行方式相對(duì)于基板支撐件104配置。一實(shí)施例中，噴頭組件103包含氣體分布板131和阻擋板132。氣體容積133形成于氣體分布板131與阻擋板132之間。氣體源107經(jīng)由氣體供給導(dǎo)管134連接至氣體容積 133。氣體分布板131、阻擋板132以及氣體供應(yīng)導(dǎo)管134通常由導(dǎo)電性材料形成，且相互電性連通。腔室主體102也是由導(dǎo)電性材料所形成。腔室主體102通常與噴頭組件103 電性絕緣。一實(shí)施例中，噴頭組件103經(jīng)由絕緣體135架置在腔室主體102上。一實(shí)施例中，基板支撐件104也是導(dǎo)電的，且基板支撐件104和噴頭組件103設(shè)置用于在其間生成等離子體的相對(duì)電極。RF功率源105通常用以在噴頭組件103和基板支撐件104之間生成等離子體。一實(shí)施例中，RF功率源105經(jīng)由阻抗匹配電路106的第一輸出106a耦接至噴頭103。阻抗匹配電路106的第二輸出106b電性連接至腔室主體102。一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶109電性連接于基板支撐件104和腔室主體102之間。 多個(gè)RF返回帶109經(jīng)設(shè)置以在處理期間縮短RF電流的路徑，并且以調(diào)整靠近基板支撐件 104的邊緣地區(qū)的等離子體均勻性。RF電流的路徑在圖IA中以箭頭概略繪示。RF電流通常從RF功率源105的第一輸出10 行進(jìn)至阻抗匹配電路106的第一輸出106a，然后沿著氣體供給導(dǎo)管134的外表面行進(jìn)至阻擋板132的背表面，然后行進(jìn)至氣體分布板131的前表面。從氣體分布板131的前表面，RF電流通過(guò)等離子體108前進(jìn)并且抵達(dá)基板101或者基板支撐件104的頂表面， 然后通過(guò)多個(gè)RF返回帶109至腔室主體102的內(nèi)表面10加。從內(nèi)表面102a，RF電流經(jīng)由阻抗匹配電路106的第二輸出106a返回到RF功率源105的第二輸出10恥。圖IB是等離子體處理系統(tǒng)100的概要頂視圖。圖IB概要繪示相關(guān)于基板支撐件 104的多個(gè)RF返回帶109的布置。多個(gè)RF返回帶109沿基板支撐件104的邊緣分布。每一 RF返回帶109可包含一寬撓曲物，其具有一端電性連接至基板支撐件104的表面，而另一端電性連接至腔室主體102。多個(gè)RF返回帶109容許基板支撐件104與腔室主體102之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。每一 RF返回帶109可具有不同的電性質(zhì)，其經(jīng)調(diào)整適于RF返回帶109的位置。一實(shí)施例中，RF返回帶109的阻抗經(jīng)調(diào)整以協(xié)調(diào)局部等離子體分布。
回頭參考圖1A，在處理期間，一個(gè)或多個(gè)處理氣體通過(guò)噴頭103從氣體源107流至處理容積110。RF功率施加于噴頭103和基板支撐件104之間，生成等離子體108以用于處理基板101。等離子體分布的均勻性通常是處理期間所期望的。然而，等離子體108的分布是由各項(xiàng)因子所決定，諸如處理氣體的分布、處理容積110的幾何形狀、電極之間的距離以及RF返回帶109的電性質(zhì)。本發(fā)明的一實(shí)施例中，處理容積110內(nèi)的等離子體分布可藉由調(diào)整一或多個(gè)RF返回帶109的一項(xiàng)或多項(xiàng)性質(zhì)而調(diào)整。一實(shí)施例中，RF返回帶109的性質(zhì)可藉由調(diào)整RF返回帶109的位置、調(diào)整RF返回帶109的寬度、調(diào)整RF返回帶109的長(zhǎng)度、調(diào)整相鄰的RF返回帶109之間的間隔、添加可變的或固定的電容、或其組合而調(diào)整。圖2A概要繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的等離子體處理腔室200的剖面?zhèn)纫晥D。等離子體處理腔室200包含腔室底部201、側(cè)壁202以及蓋組件203。腔室底部 201、側(cè)壁202及蓋組件203界定處理容積206?；逯渭M件204配置在處理容積206 內(nèi)。開口 207穿過(guò)側(cè)壁202的一側(cè)而形成。設(shè)置開口 207以容許基板208通過(guò)。狹縫閥 205耦接至側(cè)壁202且經(jīng)設(shè)置以于處理期間關(guān)閉開口 207。蓋組件203由側(cè)壁202支撐且能被移除以維護(hù)等離子體處理腔室200的內(nèi)部。蓋組件203包含外蓋M2、蓋遮板M3、阻擋板209、分布板210、氣體導(dǎo)管241以及絕緣體213。阻擋板209以及分布板210實(shí)質(zhì)上彼此平行配置而在其間形成氣體分布容積214。 阻擋板209及分布板210經(jīng)設(shè)置以使處理氣體分布至處理容積206。阻擋板209及分布板 210 一般由鋁所制造。絕緣體213配置在側(cè)壁202上并且經(jīng)設(shè)置以將側(cè)壁202電性隔離分布板210及阻擋板209。蓋遮板M3由外蓋242支撐，且電性連接至側(cè)壁202。開口 212穿過(guò)阻擋板209形成并且經(jīng)設(shè)置以經(jīng)由氣體導(dǎo)管241將氣體分布容積 214連接至氣體源(未圖示)。分布板210在靠近中心區(qū)段處具有穿孔的區(qū)域。多個(gè)孔洞 211貫穿分布板210形成并且提供氣體分布容積214和處理容積206之間的流體連通。分布板210的穿孔區(qū)域經(jīng)設(shè)置以提供穿過(guò)分布板210進(jìn)至處理容積206的氣體的均勻分布?；逯渭M件204在處理容積206內(nèi)配置于中心且在處理期間支撐基板208。 基板支撐件組件204通常包含導(dǎo)電的支撐件主體217，其由延伸穿過(guò)腔室底部201的軸桿 218支撐。支撐件主體217通常在形狀上是多邊形，并且至少在支撐基板208的支撐件主體217的一部分之上以電性絕緣的涂層覆蓋。絕緣涂層也可覆蓋支撐件主體217的其它部分。一實(shí)施例中，基板支撐件組件204在正常情況下至少于處理期間是耦接到地面電位。支撐件主體217可由金屬或其它類似的導(dǎo)電材料(例如鋁)所制成。絕緣涂層可為介電材料，排除其它之外，諸如氧化物、氮化硅、二氧化硅、二氧化鋁、五氧化二鉭、碳化硅或聚酰亞胺，這些材料可由多種沉積或涂覆工藝所施加，例如(但不限于)火焰噴涂、等離子體噴涂、高能涂層、化學(xué)氣相沉積、噴涂、黏附膜、濺鍍及包覆。一實(shí)施例中，支撐件主體217包覆至少一個(gè)嵌入的加熱元件219，該元件設(shè)置以在處理期間加熱基板208。一實(shí)施例中，支撐件主體217也包含熱耦以用于溫度控制。一實(shí)施例中，支撐件主體217可包含一個(gè)或多個(gè)加強(qiáng)構(gòu)件，其包含金屬、陶瓷或其它嵌于其中的加強(qiáng)材料。加熱元件219 (諸如電極或電阻式元件)耦接至電源220并且可控制地加熱定位于其上的支撐組件204和基板208至預(yù)定溫度。一般而言，加熱元件219將基板208在處理期間維持于約150°C到至少約460°C的一致的溫度。加熱元件219相對(duì)于支撐件主體217 電性浮置。軸桿218從支撐件主體217穿過(guò)腔室底部201延伸并且將基板支撐件組件204耦接至舉升系統(tǒng)221。舉升系統(tǒng)221將基板支撐件組件204于升高的處理位置(如圖2A所示)與助于傳送基板的降低的位置之間移動(dòng)。一實(shí)施例中，基板支撐件組件204包含環(huán)繞陰影框架222。環(huán)繞陰影框架222經(jīng)設(shè)置以于工藝期間防止基板208及支撐件主體217的邊緣上的沉積或其它處理。當(dāng)基板支撐件組件204處于升高的處理位置時(shí)(如圖2A所示)，環(huán)繞陰影框架222安置在基板208及支撐件主體217上。當(dāng)基板支撐件組件204處于供傳送基板的降低的位置時(shí)，環(huán)繞陰影框架222安置于基板支撐件組件204上方，該基板支撐件組件位于形成于側(cè)壁202上的階狀物223上。一實(shí)施例中，支撐件主體217具有多個(gè)銷支架225，該多個(gè)銷支架穿過(guò)支撐件主體配置，且其設(shè)置以引導(dǎo)多個(gè)舉升銷224。每一銷支架225具有形成于其中的貫穿孔 226 (through hole)。貫穿孔226開啟至支撐件主體217的上部表面。每一銷支架225經(jīng)設(shè)置以從貫穿孔226的下部開口接收一個(gè)舉升銷224。每一舉升銷2M從形成于腔室底部 201內(nèi)的凹部227向上延伸。當(dāng)支撐件主體217與多個(gè)銷支架225降低時(shí)，多個(gè)舉升銷224 戳透貫穿孔2 拾起基板208?；?08隨后從支撐件主體217分離，容許基板處理器將基板208傳送出等離子體處理腔室200。多個(gè)舉升銷2 —般由陶瓷或陽(yáng)極處理鋁組成。一實(shí)施例中，多個(gè)舉升銷2 可具有多樣長(zhǎng)度，以致他們得以在不同時(shí)間接觸基板208。舉例而言，在基板208的外邊緣周圍間隔放置的舉升銷2M高于從外邊緣朝基板2M中心向內(nèi)間隔放置的舉升銷224，其容許基板208從其外邊緣相對(duì)于其中心先被舉升。RF功率源215用于在處理容積206中生成等離子體。一實(shí)施例中，阻抗匹配電路 216耦接至RF功率源215。阻抗匹配電路216的第一輸出216a連接氣體分布板210，而阻抗匹配電路216的第二輸出216b連接基板支撐件組件204，因此在氣體分布板210和基板支撐件組件204之間的處理氣體間施加RF功率，并且生成及保持用于處理基板支撐件組件 204上的基板208的等離子體。一實(shí)施例中，阻抗匹配電路216的第一輸出216a經(jīng)由氣體導(dǎo)管241及阻擋板209 連接分布板210。一實(shí)施例中，第二輸出216b耦接至腔室主體(例如側(cè)壁20 或蓋遮板 243。一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶2 連接于基板支撐件組件204的支撐件主體217與腔室底部201之間，腔室底部201連接至阻抗匹配電路216的第二輸出216b。多個(gè)RF返回帶2 在支撐件主體217和腔室底部201之間提供RF電流返回路徑。一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶2 不均等地沿支撐件主體217的每一邊緣分布，該多個(gè)RF返回帶在相鄰的RF返回帶2 之間具有變化的間隔。一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶 228非對(duì)稱地分布以反應(yīng)腔室?guī)缀涡螤畹姆菍?duì)稱特征及/或氣流分布的非對(duì)稱特征。一實(shí)施例中，無(wú)RF返回帶2 配置于靠近支撐件主體217的轉(zhuǎn)角處。另一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶228的每一個(gè)視每一 RF返回帶的位置而定具有不同的電性質(zhì)。一實(shí)施例中，多個(gè)RF返回帶228的至少一個(gè)RF返回帶具有可調(diào)整的電性質(zhì)。一實(shí)施例中，可調(diào)整的電性質(zhì)為RF返回帶228的阻抗。圖2C概要繪示RF返回帶2 的一實(shí)施例。RF返回帶2 通常是平坦柔軟的導(dǎo)電帶，其具可撓性且在彎折時(shí)不會(huì)施加強(qiáng)大的恢復(fù)力。一實(shí)施例中，RF返回帶2 包含可撓、 低阻抗的導(dǎo)電材料，其抗處理及清潔的化學(xué)物質(zhì)。一實(shí)施例中，RF返回帶228由鋁組成。或者，RF返回帶2 可包含鈦、不銹鋼、鈹銅、或涂覆導(dǎo)電性金屬涂層的可撓材料。一實(shí)施例中，RF返回帶2 具有第一端238以及第二端239。第一端238具有架置溝槽233，而第二端239具有架置溝槽234。一實(shí)施例中，RF返回帶2 具有中央溝槽237， 其設(shè)置以增加RF返回帶228的可撓性。圖2B概要繪示用于等離子體處理腔室200中的RF返回帶連接。RF返回帶2 的第一端238經(jīng)由連接組件230電性耦接至支撐件主體217。一實(shí)施例中，連接組件230連接至支撐件主體217的下側(cè)M0。第二端239藉由連接組件229電性耦接至腔室底部201。 RF返回帶2 可經(jīng)由其它方式耦接至支撐件主體217及腔室底部201，這些方式例如緊固件、夾箝或其它能在支撐件主體217、RF返回帶228以及腔室底部201之間維持電性連接的方法。如圖2B所示，連接組件230包含塑型的夾箝232及一個(gè)或多個(gè)螺絲235。連接組件 229包含塑型的夾箝231及一個(gè)或多個(gè)螺絲236。連接組件2四、230各包含低阻抗的導(dǎo)電材料，其抗處理及清潔化學(xué)物質(zhì)。一實(shí)施例中，連接組件229、230包含鋁?；蛘撸牧峡砂?、不銹鋼、鈹銅或任何可以導(dǎo)電金屬涂層涂覆的材料。另一實(shí)施例中，連接組件2 包含第一導(dǎo)電材料而連接組件230包含第二導(dǎo)電材料，其中第一導(dǎo)電材料及第二導(dǎo)電材料為不同的材料。不同的RF返回帶的實(shí)施例可得于美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/775，359(代理人案號(hào) 12004)，于 2007 年 7 月 10 日提出申請(qǐng)，標(biāo)題為"Asymmetric Grounding of Rectangular Susceptor (矩形基座的非對(duì)稱接地)”，公開為US 2008/0274^7，其在此并入作為參考。一實(shí)施例中，RF返回帶228的電性質(zhì)可經(jīng)調(diào)整以調(diào)控局部等離子體分布。一實(shí)施例中，RF返回帶的電性質(zhì)可經(jīng)調(diào)整以改善分布板210及支撐件主體204之間形成的等離子體的均勻性。一實(shí)施例中，每一 RF返回帶228的阻抗可改變以調(diào)整局部等離子體分布。一實(shí)施例中，靠近RF返回帶處的局部等離子體分布可藉由減少RF返回帶228的阻抗而增加。而靠近RF返回帶2 處的局部等離子體分布可藉由增加RF返回帶228的阻抗而減少。另一實(shí)施例中，等離子體處理腔室200中的等離子體分布可藉由調(diào)整多個(gè)RF返回帶228的位置及/或間隔而調(diào)整。每一 RF返回帶228的電性質(zhì)可藉由改變RF返回帶228的長(zhǎng)度、藉由改變RF返回帶2 的寬度、藉由將可變電容并聯(lián)或串聯(lián)連接至RF返回帶、藉由改變相鄰的RF返回帶的間隔或藉由以上的組合而調(diào)整。圖3至圖7概要繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例改善等離子體均勻性的RF返回帶布置。圖3概要繪示RF返回帶3 沿矩形基板支撐件主體317的一側(cè)的一種布置，其類似圖2A的支撐件主體217。多個(gè)RF返回帶3 均等地沿支撐件主體317的一側(cè)分布。此布置沿支撐件主體317的一側(cè)增加等離子體均勻度。相鄰的RF返回帶之間的間隔341實(shí)質(zhì)上是相同的，每一 RF返回帶328的寬度實(shí)質(zhì)上相同，而每一返回帶328的長(zhǎng)度沿該側(cè)變化。一實(shí)施例中，RF返回帶328的長(zhǎng)度在靠近該側(cè)的末端處較長(zhǎng)，且逐漸朝該側(cè)的中心減
11少。雖然只顯示基板支撐件主體317的一側(cè)，基板支撐件317的其余側(cè)也可連接至多個(gè)RF 返回帶。類似RF返回帶布置或不同的RF返回帶布置可應(yīng)用至未圖示的剩余側(cè)。圖4概要繪示RF返回帶4 沿矩形基板支撐件主體417的一側(cè)的一種布置，其類似圖2A的支撐件主體217。多個(gè)RF返回帶4 均等地沿支撐件主體417的一側(cè)分布。此布置沿支撐件主體417的一側(cè)增加等離子體均勻度。每一 RF返回帶428的寬度實(shí)質(zhì)上相同，每一返回帶428的長(zhǎng)度也是實(shí)質(zhì)上相同，而相鄰的RF返回帶之間的間隔441沿該側(cè)變化。一實(shí)施例中，相鄰的RF返回帶428的間隔441在靠近該側(cè)的末端處較大，且逐漸朝該側(cè)的中心減少。雖然只顯示基板支撐件主體417的一側(cè)，基板支撐件417的其余側(cè)也可連接至多個(gè)RF返回帶。類似RF返回帶布置或不同的RF返回帶布置可應(yīng)用至未圖示的剩余側(cè)。圖5概要繪示RF返回帶5 沿矩形基板支撐件主體517的一側(cè)的一種布置，其類似圖2A的支撐件主體217。多個(gè)RF返回帶5 均等地沿支撐件主體517的一側(cè)分布。此布置沿支撐件主體517的一側(cè)增加等離子體均勻度。每一 RF返回帶528的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上相同，相鄰的RF返回帶之間的間隔541實(shí)質(zhì)上是相同的，而每一返回帶528的寬度沿該側(cè)變化。一實(shí)施例中，RF返回帶528的寬度在靠近該側(cè)的末端處較小，且逐漸朝該側(cè)的中心增加。雖然只顯示基板支撐件主體517的一側(cè)，基板支撐件517的其余側(cè)也可連接至多個(gè)RF 返回帶。類似RF返回帶布置或不同的RF返回帶布置可應(yīng)用至未圖示的剩余側(cè)。圖6概要繪示RF返回帶6 沿矩形基板支撐件主體617的一側(cè)的一種布置，其類似圖2A的支撐件主體217。多個(gè)RF返回帶擬8均等地沿支撐件主體617的一側(cè)分布。每一 RF返回帶包含在其中串聯(lián)連接的可變電容642。RF返回帶628的長(zhǎng)度、寬度及間隔實(shí)質(zhì)上相同。每一 RF返回帶628的可變電容642可個(gè)別調(diào)整。因此，每一 RF返回帶628的阻抗可根據(jù)RF返回帶628的位置調(diào)整以改善沿該側(cè)的均勻度。雖然只顯示基板支撐件主體 617的一側(cè)，基板支撐件617的其余側(cè)也可連接至多個(gè)RF返回帶。類似RF返回帶布置或不同的RF返回帶布置可應(yīng)用至未圖示的剩余側(cè)。圖3至圖6的布置可單獨(dú)或結(jié)合使用。一實(shí)施例中，相同的布置可用在基板支撐件的所有側(cè)中。另一實(shí)施例中，不同的布置可用在基板支撐件的各側(cè)中。另一實(shí)施例中，不同的布置可結(jié)合沿基板支撐件的一側(cè)使用。如圖7所示，沿基板支撐件717的一側(cè)的RF返回帶可藉由變化長(zhǎng)度和變化電容而布置。多個(gè)RF返回帶7 沿基板支撐件717的一側(cè)均等分布。相鄰的RF返回帶之間的間隔741實(shí)質(zhì)上相同，每一 RF返回帶728的寬度實(shí)質(zhì)上相同，而每一 RF返回帶728的長(zhǎng)度沿該側(cè)變化。一實(shí)施例中，RF返回帶7 的長(zhǎng)度在靠近該側(cè)的末端處較長(zhǎng)，且逐漸朝該側(cè)的中心減少。但是，一個(gè)或多個(gè)具有可變電容742的RF返回帶743配置在靠近該側(cè)的中心處。 可變電容742容許RF返回帶743相等于更短長(zhǎng)度的RF返回帶。此布置于減少RF返回帶的長(zhǎng)度會(huì)限制基板支撐件717的運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)特別有用。雖然只顯示基板支撐件主體717的一側(cè)，基板支撐件717的其余側(cè)也可連接至多個(gè)RF返回帶。類似RF返回帶布置或不同的 RF返回帶布置可應(yīng)用至未圖示的剩余側(cè)。圖8概要繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的補(bǔ)償腔室不對(duì)稱性的RF返回帶布置。如圖 8所示，多個(gè)RF返回帶擬8沿矩形基板支撐件主體817的四側(cè)分布，類似圖2A的支撐件主體217。RF返回帶828的布置為非對(duì)稱。特別而言，耦接至側(cè)844的RF返回帶不同于耦接至側(cè)845 (該側(cè)相對(duì)于側(cè)844)的RF返回帶。此布置可用于校正由定位在靠近側(cè)845處的狹縫閥所造成的腔室不對(duì)稱的腔室?guī)缀涡螤睢?前述關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例，其它及更進(jìn)一步的實(shí)施例可不背離本發(fā)明的范疇而設(shè)計(jì)，且本發(fā)明的范疇由后述的權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種用于使用等離子體處理基板的方法，其包含以下步驟提供界定處理容積的處理腔室，其中基板支撐件配置在該處理容積內(nèi)，與射頻(RF)功率源連接的氣體分布板配置在該基板支撐件之上，且該基板支撐件的周邊經(jīng)由多個(gè)RF返回帶與該RF功率源連接；使一個(gè)或多個(gè)處理氣體通過(guò)該分布板流至該處理容積；以及施加射頻功率至該氣體分布板以從該處理容積內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理氣體產(chǎn)生等離子體，其中一個(gè)或多個(gè)RF返回帶的阻抗已經(jīng)被變更以調(diào)整該氣體分布板和該基板之間的局部等離子體分布。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)RF返回帶的阻抗已藉由調(diào)整所述 RF返回帶的位置、調(diào)整所述RF返回帶的長(zhǎng)度、調(diào)整所述RF返回帶之間的間隔、調(diào)整所述RF 返回帶的寬度、增加所述RF返回帶的可變電容或其組合而變更。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中阻抗藉由將所述RF返回帶移動(dòng)遠(yuǎn)離該基板支撐件的任何轉(zhuǎn)角而變更。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中阻抗藉由增長(zhǎng)配置在該基板支撐件的轉(zhuǎn)角附近的所述RF返回帶而變更。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中調(diào)整阻抗包含以下步驟增寬配置在遠(yuǎn)離該基板支撐件的轉(zhuǎn)角的所述RF返回帶。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中阻抗藉由增加配置在該基板支撐件的轉(zhuǎn)角附近的所述RF返回帶之間的間隔而變更。
7.一種用于處理基板的設(shè)備，其包含腔室主體，其界定處理容積，其中該腔室主體具有一狹縫閥開口，該狹縫閥開口經(jīng)設(shè)置以容許基板通過(guò)；基板支撐件，其配置在該處理容積內(nèi)，其中該基板支撐件經(jīng)設(shè)置以在處理期間在支撐表面上接收基板且支撐該基板；氣體分布板，其配置在該處理容積內(nèi)且在該基板支撐件上方，其中該氣體分布板經(jīng)設(shè)置以傳送一種或多種處理氣體；射頻功率源，其與該氣體分布板連接；以及多個(gè)RF返回帶，其連接在該基板支撐件的周邊和該RF功率源之間，其中該多個(gè)RF返回帶經(jīng)配置以致該基板支撐件及該RF功率源之間的阻抗沿該基板支撐件的該周邊變化。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該基板支撐件為多邊形，且無(wú)RF返回帶連接至該基板支撐件的轉(zhuǎn)角。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中在該基板支撐件及該射頻功率源之間的阻抗藉由改變所述RF返回帶的長(zhǎng)度、改變所述RF返回帶的寬度、改變所述RF返回帶的間隔、增加所述 RF返回帶的可變電容或其組合而變化。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述RF返回帶沿該基板支撐件的一側(cè)于長(zhǎng)度、寬度、或間隔上變化。
11.一種用于處理基板的設(shè)備，其包含腔室主體，其界定處理容積；第一電極，其配置在該處理容積內(nèi)；第二電極，其配置在該處理容積內(nèi)，其中該第二電極相對(duì)于該第一電極且該第一及第二電極在其之間形成一等離子體容積；射頻功率源，其耦接至該第一電極；以及多個(gè)RF返回帶，其在預(yù)定的電位下耦接于該第二電極和主體之間，其中該多個(gè)RF返回帶耦接至該第二電極的周邊，而該多個(gè)RF返回帶的阻抗沿著該第二電極的該周邊變化。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該多個(gè)RF返回帶在長(zhǎng)度、寬度、間隔或其組合上變化。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該多個(gè)RF返回帶的至少一個(gè)RF返回帶包含電容。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該多個(gè)RF返回帶配置遠(yuǎn)離該第二電極的任何轉(zhuǎn)
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中配置靠近該狹縫閥開口的所述RF返回帶具有小于遠(yuǎn)離該狹縫閥開口的所述RF返回帶的阻抗。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例一般關(guān)于一種用于使用等離子體處理基板的方法與設(shè)備。更特定而言，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種等離子體處理腔室，其具有一耦接至多個(gè)RF返回帶的電極，其中該多個(gè)RF返回帶的阻抗經(jīng)設(shè)定及/或調(diào)整以于處理期間調(diào)控等離子體分布。一實(shí)施例中，RF返回帶的阻抗藉由改變?cè)摱鄠€(gè)RF返回帶的長(zhǎng)度、藉由改變?cè)摱鄠€(gè)RF返回帶的寬度、藉由改變?cè)摱鄠€(gè)RF返回帶的間隔、藉由改變?cè)摱鄠€(gè)RF返回帶的位置、藉由增加該多個(gè)RF返回帶的電容或藉由其組合而變化。
文檔編號(hào)H01L21/205GK102239542SQ200980148849
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者丹尼爾·J·霍夫曼, 勵(lì)(湯姆)·田中, 威廉·尼克松·小泰勒, 王榮平, 約翰·M·懷特, 艾倫·曹 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司