专利名称：改善电浆均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及一种改善电浆均匀性的方法，且特别涉及使用一种通过改变金属表面粗糙度以改善电浆装置中电浆分布均匀性的方法。
背景技术：
在今日半导体工艺技术中，如晶圆厂或芯片型太阳能厂，电浆增强型化学式气相沉积工艺(Plasma enhance chemical vapor deposition, PECVD)系统可在晶圆(圆片)级的芯片上达到非常高效率的薄膜沉积。为因应现今工业界的量产，硅薄膜太阳能电池的基板有逐渐大面积化的趋势。目前工业电浆辅助气相沉积系统所用的射频产生器的频率多为13.56MHz，对于以 五代面板(面积1. ImX I. 4m)以上的基板进行硅薄膜太阳能电池工艺时，其随着工艺中电浆频率的提升使得镀膜速率也随之增加。电浆辅助气相沉积系统中的电极板在此频率下会产生驻波效应(standing wave effect),其是因频率的增加,造成波长的减短，当欲镀膜的基板面积增大时，基板上传递的电磁波将会因其相位变化造成电场的变动，相对地也影响了电浆的均匀性及镀膜的效率。此外于PECVD中的电极板边缘处上存在边缘效应(edgeeffect)，射频电流传导至电极板边缘处时因几何外型的改变而产生不规则的变化辐射电场，致使一般电极板边缘的电浆分布较不规则。在今日镀膜基板尺寸由昔知的八寸、十二寸晶圆增大到用于薄膜液晶显不器(Thin film transistor liquid crystal display, TFTLCD)厂或薄膜太阳能厂中的一平方米以上的大面积玻璃基板时，电浆的均匀性问题将会严重影响量产的效率及成本。为了解决上述问题，有需要提供一种具有产生均匀性电浆密度的电极，以克服现有技术的缺点。参照中国专利公开的半导体制造设备预先洁净反应室组件表面陶瓷涂布，公开号CN101859691A号。该专利揭示一种使用特殊几何形状分布的陶瓷涂布层改善电浆均匀分布，以及利用后续的喷砂处理使未涂布的区域与涂布的区域具有一致的表面粗糙度，以抑制电浆轰击特定部位的现象产生。然而该专利揭示的加工并未揭示喷砂所产生的表面粗糙度变化也可改变射频能量分布状态，也即改变电浆分布均匀度。参照中国专利公开的具有改善等离子体均匀度的电极，公开号CN201185171号。该专利揭示一种电极片上的微扰槽孔有效改善电浆均匀度的电极设计，通过挖穿电极板边缘处的部分消除边际效应，然而该专利揭示的加工电极方式所需成本较高及费时。有鉴于此，需要提供一种能符合前述需求的改变电浆均匀性的方法，以成本较低的喷砂加工法改变电极板表面粗糙度，藉此缩小基板边缘处的边际效应电浆密度与其它边缘区域的分布差距，以改善基板上电浆分布均匀度。
发明内容
本发明提供一种改善电浆均匀性的方法，通过该方法可以在大面积的基板进行电浆反应时具有均匀的电浆分布，其步骤包含
(a)提供电衆产生装置(plasma generation apparatus) ； (b)在电极板的边缘区域提供金属表面处理层，用以改变电极板的边缘区域的表面粗糙度以调整射频电流分布；以及(C)通入射频电流于电极板，并通入工艺气体以产生电浆。电浆产生装置包含腔体、电极板、射频电流源及阻抗匹配器。腔体接地并具有进气孔及出气孔；电极板设置于腔体内；射频电流源电性连接电极板的至少一边；阻抗匹配器电性连接于射频电流源与电极板，用以匹配射频电流源的阻抗至电极板的馈入阻抗。于步骤(b):金属表面处理层形成方式是选自以下方式的组合喷砂、化学蚀刻、阳极处理。表面粗糙度为I至300微米之间，且表面处理层面积为电极板面积的二十分之一至十分之一。本发明的一种改善电浆均匀性的方法具有以下功效I.以喷砂工艺改变电极板边缘的表面粗糙度，影响电极板侧边的射频电流分布，并改变射频电流所致的电场于电极板上的分布强度，藉以影响电浆于工艺腔体内的分布强 度，达到大面积的均匀电浆分布态样；2.避免采用对电极板进行挖槽孔，改变电极板形状，刨割电极板表面及钻孔入电极板中心馈入的方式的高成本加工方式，达到降低生产成本的目的；3.于电极板承载工艺基板的边缘区域外进行喷砂处理，具有方便清除电浆工艺进行时于电极板上的电浆生成物的优点。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附的附图的说明如下图I为本发明的改善电浆均匀性的方法流程图；图2为本发明的电浆产生装置示意图；图3为本发明的金属表面处理层不意图(一)；图4为本发明的金属表面处理层不意图(一)；图5A、图5B为电磁分析软件所计算的射频电流分布图。其中，附图标记200:电浆产生装置210 :腔体211 :进气孔212:出气孔260 :真空源220 :加热器230 :基板240 电极板241:电极板的正面242:电极板的背面250:射频电流源
251 :阻抗匹配器310 :金属表面处理层80 电极板801 :未喷砂处理的电极板边缘的射频电流分布81:电极板811 :喷砂处理后的电极板边缘的射频电流分布90:射频电流输入点91 :射频电流输入点
具体实施例方式虽然本发明可表现为不同形式的实施例，但附图所示及于下文中说明是为本发明的较佳实施例，并请了解本文所揭示是考虑为本发明的一范例，且并非意图用以将本发明限制于附图及/或所描述的特定实施例中。现请参照图1，为本发明的改善电浆均匀性的方法流程图，包含下列步骤步骤110 :提供一电浆产生装置。本步骤所提供的电浆产生装置如图2所示。其中，电浆产生装置200包含腔体210、电极板240、射频电流源250及阻抗匹配器251。步骤120 :在电浆产生装置的电极板的边缘区域提供一金属表面处理层。在电极板240所承载的工艺基板230外的边缘区域提供金属表面处理层，用以调整电极板240上射频电流分布。现请再配合参照图2，成膜作业是于腔体210内进行，腔体是接地并具有进气孔211及出气孔212。腔体210接地的情况下，配置电极板240于腔体210中，使腔体210与电极板240间产生一电位差，并用以解离气体，以限定电浆产生边缘区域于电极板240与腔体210相对的空间中。电极板240的材质是选自镍、金、银、钛、铜、钯、不锈钢、铍铜合金、铝、被覆铝及其组合所构成的群组。电极板240用以承载工艺基板230，使电浆反应生成物可产生于基板230上。也即，电极板240的面积需略大于基板230的面积。基板230的最小面积864cm2,最大面积可以是50400cm2,也即是介于864cm2至50400cm2之间。于本实施例中，基板230较佳是使用玻璃基板，其厚度介于3mm至5mm的范围中，长为140cm，宽为110cm，面积为15400cm2 ;电极板240长为151cm，宽为123cm，面积为18573cm2且电极板240的材质为铝。生成电浆所需的能量由射频电流源250提供，其电性连接电极板240的至少一边，用以提供射频电流予电极板240。其中射频电流源250的频率的选用可决定电浆生成物的反应速率，其随频率提高而增加。于本实施例中，射频电流源250的频率是为10至150MHz之间，在另一实施例中是为40. 68MHz。射频电流源250与电极板240间电性连接一阻抗匹配器251，用以匹配射频电流源250的阻抗至电极板240的馈入阻抗，使射频电流传输路径上无阻抗不匹配的情形，阻抗不匹配将使射频电流传输效益降低。此外，电浆产生装置200还包含真空源260，连接于腔体210，用以控制腔体210的压力值位于10-760托耳(Torr)之间。电浆产生装置200还包含加热器220，设置于腔体210中，用以加热基板240及腔体210以加快电浆生成物的反应速率。
于步骤110中所提供的电浆产生装置200可用于对基板230进行蚀刻、沉积薄膜及表面改质工艺。现请再配合参照图3，为本发明的金属表面处理层示意图(一)，其中，射频电流输入点90位于电极板240的背面242的中心点，为改善射频电流传导至电极板240边缘时因边界条件改变所产生的边缘效应，而造成分布于该处的电场强度与电极板240边缘的外边缘区域有差距。射频电流因有在金属表面一特定厚度内传导的特性，该特性厚度称为及肤深度(skin effect),因此金属表面的型态变化会同时影响射频电流的传导。本实施例是于电极板240的正面241边缘所承载的基板230外的边缘区域提供金属表面处理层310，用以改变电极板240边缘区域的表面粗糙度以调整电极板240上射频电流分布。金属表面处理层310处理方式是选自以下方式的组合喷砂、化学蚀刻、阳极处理。于本发明的一实施例中，金属表面处理层310的形成方式是以喷砂处理控制表面粗糙度，金属表面处理层310的表面粗糙度为I至300微米之间。于本发明另一实施例中，金属表面处理层310的表面粗糙度是为6. 3微米。金属表面处理层310是位于电极板240的边 缘，且占电极板240面积的二十分之一至十分之一。现请再配合参照图4，为本发明的金属表面处理层的示意图(二)，其中，射频电流输入点91位于电极板240的边缘，为不影响主要射频电流传导路径，金属表面处理层310未配置于射频电流输入端。现请再配合参照图5A、图5B，为电磁分析软件所计算的射频电流分布图。由图中可得知，喷砂处理后的电极板边缘的射频电流分布811，射频电流不规则的分布现象明显较未喷砂处理的电极板边缘的射频电流分布801减少许多。综上所知，本发明的一种改善电浆均匀性的方法具有以下功效I.以喷砂工艺改变电极板边缘的表面粗糙度，影响电极板侧边的射频电流分布，并改变射频电流所致的电场于电极板上的分布强度，藉以影响电浆于工艺腔体内的分布强度，达到大面积的均匀电浆分布态样；2.避免采用对电极板进行挖槽孔，改变电极板形状，刨割电极板表面及钻孔入电极板中心馈入的方式的高成本加工方式，达到降低生产成本的目的；以及3.于电极板承载工艺基板的边缘区域外进行喷砂处理，具有可方便清除电浆工艺进行时于电极板上的电浆生成物的优点。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤包含 (a)提供一电浆产生装置，该电浆产生装置包含 一腔体，该腔体接地且具有一进气孔及一出气孔； 一电极板，设置于该腔体内； 一射频电流源，电性连接该电极板的至少一边；以及 一阻抗匹配器，电性连接于该射频电流源与该电极板，用以匹配该射频电流源的阻抗至该电极板的该馈入阻抗； (b)在该电极板的边缘区域提供一金属表面处理层，用以改变该电极板的表面粗糙度以调整该射频电流分布；以及 (C)通入该射频电流于该电极板，并通入工艺气体以产生电浆。
2.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该电浆产生装置还包含一真空源，用以控制该腔体的压力值位于10-760托耳之间。
3.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该电浆产生装置可用于对该基板进行一蚀刻、一沉积薄膜或一表面改质工艺。
4.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该电极板的面积介于864cm2 至 50400cm2 之间。
5.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该电极的材质为选自镍、金、银、钛、铜、钯、不锈钢、铍铜合金、铝、被覆铝及其组合所构成的群组。
6.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该射频电流的频率在10至150MHz之间。
7.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，该射频电流的频率为40.68MHz。
8.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤(b)的该金属表面处理层的形成方式为选自以下方式的组合喷砂、化学蚀刻、阳极处理。
9.根据权利要求8所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤(b)的该金属表面处理层的形成方式较佳以喷砂处理控制表面粗糙度。
10.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤(b)的该金属表面处理层的表面粗糙度介于I至300微米之间。
11.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤(b)的该金属表面处理层的表面粗糙度较佳为6. 3微米。
12.根据权利要求I所述的改善电浆均匀性的方法，其特征在于，步骤(b)的该表面处理层位于该电极板面积的边缘，且占该电极板面积的二十分之一至十分之一。
全文摘要
本发明揭示一种改善电浆均匀性的方法，其包含下列步骤(a)提供一电浆产生装置；(b)在电浆产生装置的电极板的边缘区域提供一金属表面处理层，用以改变其表面粗糙度以调整一射频电流分布；及(c)通入射频电流于电极板，并通入工艺气体于电浆产生装置中以产生电浆。藉此，电浆产生装置可以产生均匀的电浆分布。
文档编号H05H1/46GK102970812SQ20111026349
公开日2013年3月13日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者李炳寰, 杨主见, 林庆文, 庄峻铭, 叶昌鑫, 黄俊凯 申请人:亚树科技股份有限公司