用于等离子制程的低压电感性耦合源的制作方法

专利名称：用于等离子制程的低压电感性耦合源的制作方法
技术领域：
本发明实施例一般是关于使用等离子处理系统来制造电子装置的设备 与方法。
背景技术：
平面显示器(flat panel display; FPD)、薄膜晶体管(thin film trnasistor;TFT)与液晶单元的制造过程包括沉积及移除多层导电材料、半导体材料与 介电材料，以于玻璃基材上形成金属内联机与其它特征结构。各种特征结 构整合至一系统内，用以一同产生主动矩阵式显示屏幕，其中显示状态为 电气形成于FPD上的各画素。用于制造FPD的制程技术包括等离子加强 化学气相沉积(plasms-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)、 物理气相沉积(physical vapor exposition; PVD)、蚀刻等。等离子制程沉 积薄膜时所需的温度较低且生成的薄膜品质佳，因而特别适合用来生产平 面显示器。部份等离子制程室可包括耦接RF电源的RF线圏，用以产生及控制制 程室中的等离子。然而等离子可能因RF线圈与等离子之间的电容耦合效 应而变得不稳定。因此，此领域需要新的方法与设备来产生及控制制程室中的等离子， 以降低等离子因RF线圈与等离子间的电容耦合效应所引起的不稳定性。发明内容本发明的 一 或多个实施例提出 一 种用于等离子处理基材的制程室。制 程室包括一或多个定义出等离子处理区域的室壁、及设置成传送RF能量 到等离子处理区域的RF传送装置。RF传送装置包括二或多个并联的线圈部。本发明的一或多个实施例另提出一种用于等离子处理基材的制程室。制程室包括一或多个定义出等离子处理区域的室壁、及设置成传送RF能 量到等离子处理区域的RF传送装置。RF传送装置包括并联设置的第一线 圈部与第二线圈部。第一线圏部与第二线圏部各为一半匝线圈，而第一线圈部的输入端电压与第二线圏部的输入端电压约为相同。本发明的一或多个实施例又提出一种用于等离子处理基材的制程室。 制程室包括一或多个定义出等离子处理区域的室壁、及设置成传送RF能 量到等离子处理区域的RF传送装置。RF传送装置包括并联设置的第一线 圈部与第二线圏部，其中第一线圏部与第二线圏部各为一半匝线圈。制程室更包括耦接至RF传送装置的阻抗预匹配网络、及耦接至阻抗预匹配网 络的阻抗匹配网络。阻抗预匹配网络是设置而用以-接收来自阻抗匹配网络 的单端输入，并提供双端输出至RF传送装置。本发明的一或多个实施例再提出一种传送RF能量到等离子处理区域 的方法。方法包括提供一具有并联设置的第一线圏部与第二线圏部的RF 传送装置。RF传送装置耦接至一具有一或多个定义出等离子处理区域的室 壁的制程室。方法更包括施加RF功率至第一线圏部、及施加RF功率至第 二线圈部。


为让本发明的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，其部分 是绘示如附图式。须注意的是，虽然所附图式揭露本发明特定实施例，但 其并非用以限定本发明的精神与范围，任何熟习此技艺者，当可作各种的 更动与润饰而得其它等效实施例。图1A为与本发明的一或多个实施例相关的等离子制程室的截面图。 图1B及图1C为图1A的感应耦合源组件的截面图。 图2绘示图1A的等离子制程室中位于传送位置的基材支撑物。 图3为根据本发明的一或多个实施例的具有RF线圈结构的等离子制 程室的上视图。图4绘示根据本发明的一或多个实施例的具有四个四分之一匝的线圏 部的RF线圈结构。图5为根据本发明的一或多个实施例的具有RF线圈结构的等离子制 程室的示意图。图6绘示图5中输入端电压与输出端电压的相位关系。 图7为与本发明的一或多个实施例相关的等离子制程室的上视图。 图8为与本发明的一或多个实施例相关的等离子制程室的立体视图。 图9为与本发明一或多个实施例相关的群集工具的示意图。主要组件符号说明17、 18、 19 体积21孔洞23、 61 通道24、63、 66 空间25 下室组件26、68 板子32 入口38A--38 D 储放位置40、 51 升降组件42底部50 升降盘52升举销54 风箱56激活器60 制程室上盖62上板64 气体分散组件65上盖组件67 区域69流道70 感应耦合源组件71遮蔽特征结构72、 84 支撑构件76支撑结构78、 90 绝缘物80盖子82 线圏82A、82B 端83 供应管85、86、 87、 88、 89100 制程室"0气体源112 入口120清洗源130、 134 组件132..136、 140 电源138 网络150> 152 抽吸系统150A 抽吸口202制程室基底206 室壁208室底224铝体226背面228穿孔232加热器234正面238支撑物240基材240A表面242支撑脚246风箱248遮蔽框架274电源300控制器301制程室310、320、 410、 420、430、440线圈部312传输室315、325、 415、 425、435、445输入端317、327、 417、 427、437、447输出端340、495 电源350、450 线圈结构360、370、 460、 470、480、490电容器500制程室510、520 线圏部515、525 输入端517、527 输出端540电源550线圈结构555、560 网络570变压器556、557、 562、 564、565、580、590 电容器902预热室910群集工具912中央传输室914A、 914B加载锁定/冷却室916A、 916B 装载门917、929 卡匣920A、 941、 943、 945、 947 狭长阀922 机械装置 940、 942、 944、 946 制程室940A、 942A、 944A、 946A 内壁A 间隙区具体实施方式
本发明的实施例大体上是关于利用感应耦合高密度等离子来处理基材 表面的设备与方法。 一般而言，本发明的各种实施态样可用于平面显示器太阳能电池制造、或其它基材制造。本发明的实施例 将说明于下，并配合参考用于处理大面积基材的化学气相沉积系统，例如等离子加强化学气相沉积(PECVD)系统，其可从美国加州圣克拉拉的应用 材料公司(Applied Materials, lnc.)的AKT部门取得。然应理解的是，本发 明的设备与方法也可应用于其它系统结构，包括用于处理圓形基材的系统。 图1A为根据本发明一或多个实施例的等离子制程室100的截面图。 等离子制程室100—般包括气体分散组件64、感应耦合源组件70和下室 组件25。制程体积18与下体积19组成的制程室体积17定义出等离子处 理的区域。制程室体积17由气体分散组件64、感应耦合源组件70和下室 组件25所包围。下室组件25 —般包括基材升降组件51、基材支撑物238和制程室基 底202。制程室基底202具有室壁206与室底208,以部分界定下体积19。 经由室壁206的入口 32可进入制程室基底202。入口 32定义出基材240 进出制程室基底202的区域。室壁206与室底208可由一单一铝块或其它 与制程兼容的材料构成。控温的基材支撑物238是连接至制程室基底202。基材支撑物238在 制程进行时支撑着基材240。基材支撑物238可包括铝体224，其内封有 至少一埋置加热器232。埋置加热器232(如阻抗加热组件)位在基材支撑物 238中。埋置加热器232是耦接至电源274，以利用控制器300来控制将 基材支撑物238与其上的基材240加热达预定温度。通常对大部份的CVD 制程而言，埋置加热器232将基材240的温度维持在约6(TC(塑料基材) 至约55(TC(玻璃基材)之间的一均一温度范围内。一般来说，基材支撑物238具有背面226、正面234及支撑脚242。 正面234支撑基材240，支撑脚242则耦接至背面226。与支撑脚242连 接的底部42是连接至升降组件40,其将基材支撑物238移动到各个位置。 如图2所示，传送位置可使系统机械装置(未绘示)自由进出等离子制程室 100,而不会受到基材支撑物238及/或升举销52的干扰。支撑脚242还 提供导管做为基材支撑物238与群集工具910的其它组件间的电、热耦导 线。升降组件可包括常用的气动或机动螺线型升降组件，以当等离子制程室100为真空状态时，提供抵消作用于基材支撑物238上的重力与大气压 力所需的力量，并将支撑组件精确定位于等离子制程室100中。风箱246耦接于基材支撑物238(或支撑脚242)与制程室基底202的 室底208之间。在垂直移动基材支撑物238时，风箱246是真空密封住制 程室体积17与制程室基底202外的大气。基材支撑物238亦承托住基材240和用以在周围限制界线的遮蔽框架 248。 一般而言，遮蔽框架248可避免材料沉积至基材240边缘及基材支 撑物238上。基材支撑物238包括数个穿孔228，用以接收数个升举销52。升举销 52的材质通常为陶瓷、石墨、披覆陶瓷的金属、或不锈钢。利用升降盘50 将升举销52从缩回位置(如图1A所示)移动到上升位置(未绘示)，因而可 相对于基材支撑物238与制程室基底202来激活升举销52。装设至各升 举销52及室底208上的升降风箱54为用来隔开下体积19与等离子制程 室100外的大气，且使升举销52从缩回位置(如图1A所示)移到上升位置 (未绘示)。升降盘50可由升降激活器56激活。当升举销52处于上升位置， 而基材支撑物238处于传送位置时，基材240升举到入口 32上缘的上方， 如此系统机械装置可进出等离子制程室100。上盖组件65 —般包括入口 112;气体源110供应的制程气体流经入 口 112及气体分散组件64后而进入制程体积18。使用质流控制器(未绘示) 及控制器300可适当控制与调节从气体源110流至入口 112的气体流量。 气体源110可包括数个质流控制器(未绘示)。在此所称的「质流控制器J 是指任一可快速且精确提供气流至等离子制程室100的控制阀。入口 112 可允许制程气体送入等离子制程室100中，并于其中均匀分散。另外，可 选择性加热入口 112，以防止反应气体凝聚于歧管内。入口 112亦连接至清洗源120。清洗源120通常提供清洗剂，如解离 氟，其引进制程体积18内，以于完成前一制程步骤后，移除沉积副产物和 残留的沉积材料。上盖组件65提供了制程体积18的上边界。上盖组件65可从制程室 基底202及/或感应耦合源组件70移开，以维修等离子制程室100内的组件。 一般而言，上盖组件65的材质为铝(AI)或阳极铝主体。上盖组件65可包括上抽吸空间63,其是耦接至一外部真空抽吸系统 152。上抽吸空间63可用以将气体与副产物均匀排出制程体积18外。上 抽吸空间63 —般形成在制程室上盖60内或上方，且被板子68盖住，而 构成抽吸通道61。为确保均匀排空制程体积18，可在板子68与制程室上 盖60间形成一间隙，藉以限制气体流入抽吸通道61 。感应耦合源组件70 的上盖支撑构件72上的遮蔽特征结构71亦可用以进一步确保均匀排空制 程体积18。真空抽吸系统152可依需求选用真空泵，例如涡轮泵、粗抽泵、 及/或Roots Blower 泵，以达到预定的制程压力。下室组件25中的下抽吸空间24可使用真空抽吸系统150来均匀排出 制程体积18内的气体与制程副产物。下抽吸空间24 —般形成在室底208 内或上。下抽吸空间24可被板子26盖住，以构成密闭的抽吸通道23。板 子26通常具有数个孔洞21(或狭缝)，用以限制气体流入抽吸通道23,进 而确保均匀排空反应室体积17。抽吸通道23通过抽吸口 150A而连接真 空抽吸系统150。真空抽吸系统150可包括真空泵，例如涡轮泵、粗抽泵、 及/或Roots Blower 泵。下抽吸空间24可沿着制程室中央而对称配置， 以均等排出制程体积18内的气体。或者，下抽吸空间24可非对称安排(未 绘示)在下室组件25中。下抽吸空间24和上抽吸空间63可同时用来排空制程体积18。如此， 可最佳化真空抽吸系统152排出制程体积18与真空抽吸系统150排出下 体积19的相对气体流速，藉以改善等离子制程的成效，并减少等离子及制 程副产物漏进下体积19中。减少等离子与制程副产物的泄漏可减少材料沉 积至下室组件25的组件，因此可缩短清洗的时间及/或降低使用清洗源120 来移除多余沉积物的频率。气体分散组件64耦接至上盖组件65的上板62。气体分散组件64的 结构通常是顺着基材240的轮廓设计。气体分散组件64包括穿孔区域67， 气体源110供应的制程气体或其它气体可经由穿孔区域67传输到制程体 积18。气体分散组件64的穿孔区域67可提供流过气体分散组件64的均 匀分散气体流入制程体积18。可适用并受益于本发明的气体分散组件的例子可参见美国专利申请号10/337,483、申请日2003年1月7日、发明人 为Blonigan等人的申请案、美国专利证书号6,477,980、获证日2002年 11月12日、发明人为White等人的申请案、及美国专利申请号10/417,592、 申请日2003年4月16日、发明人为Choi等人的申请案，其一并附上供 作参考。气体分散组件64可由单一对象所形成。气体分散组件64也可由二个 以上的部件组合而成。数个气体流道69贯穿气体分散组件64,使制程气 体以所欲的分散方式而流经气体分散组件64,并流入制程体积18中。空 间66位在气体分散组件64与上板62之间。空间66可使从气体源110 流至空间66的气体平均分散于气体分散组件64的整个宽度且均匀流过气 体流道69。气体分散组件64的材质一般为铝(AI)、阳极铝或其它RF导电 材料。以一电气绝缘对象(未绘示)而电气隔开气体分散组件64与制程室上 盖60。参照图1A、 1B及1C,感应耦合源组件70包括RF线图82、支撑结 构76、盖子80、及各类绝缘对象(如内绝缘物78、外绝缘物90等)。支撑 结构76包括支撑构件84和上盖支撑构件72,其使支撑上盖组件65的金 属零件接地。多个组件支撑及包围RF线圈82,以避免RF电源140供应 给线圏的RF功率电弧放射至支撑结构76或损耗接地的制程室组件(如制 程室基底202等)。盖子80(其可为薄的连续环或带、或重叠区数组)是装附 至支撑结构76的组件。盖子80是用来保护RF线圏82,避免其与等离子 沉积化学剂反应、或遭等离子制程中的离子或中子、或清洗化学剂的轰击。 盖子80的材质可为陶瓷材料(如铝或石墨)或其它与制程兼容的介电材料。 此外，各种绝缘对象(如内绝缘物78和外绝缘物90)可用来支撑及隔开RF 线圈82与电气接地的支撑结构76。绝缘对象一般由电气绝缘材料构成， 例如Teflon⑧聚合物或陶瓷材料。真空供应管83装附至支撑结构76,用 以支承RF线圏82，并防止大气泄漏至排空的制程体积18。支撑结构76、 真空供应管83、及0形环85、 86、 87、 88、 89构成一支撑RF线圏82 与气体分散组件64的真空密闭结构，并且不使用导电阻障对象来连接RF 线圏82与制程体积18，藉以抑制RF场生成。RF线圈82通过RF阻抗匹配网络138而连接至RF电源140。在此 配置下，RF线圈82是做为感应耦合RF能量传送装置，用以产生及控制 制程体积18内的等离子。可动态阻抗匹配RF线圏82。藉由利用控制器 300,设于制程体积18边缘的RF线圈82可控制与引导形成在基材表面 240A附近的等离子。RF线圈82可为单匝线圈。在此，单匝线圈的末端会影响等离子制程 室100内所产生的等离子的均匀度。当线圏末端未重叠时，在末端间会留 下间隙区"A"，如图7及图8所示。由线圏的缺少长度及线圏输入端82A 与输出端82B的RF电压的交互作用所引起的间隙区"A"，会在间隙区 "A"附近产生较弱的RF磁场。此区的较弱RF磁场将对制程室的等离子 均匀度造成不良的影响。为解决此问题，在制程进行时可利用一可变诱导 器来连续或反复调整RF线圈82与地线间的电抗，其中可变诱导器可沿着 RF线圏82来移动或转动RF电压分布，进而移动或转动产生的等离子， 以定时均衡等离子的不均匀度，及减少线圏末端间的RF电压交互作用。 调整RF线圏82与地线间的电抗来移动线圏的RF电压分布的方法更可参 考美国专利证书号6,254,738、名称r利用具旋转核心的可变阻抗来控制 线圏賊镀分布(Use of Variaable Impedance Having Rotating Core to Control Coil Sputtering Distribution) J 、获i正日为2001年7月3日的申i青 案，其一并附上供作参考。因此，藉由改变RF电压分布以定时均衡等离 子分布，可使制程体积18内的等离子更均匀且可轴向对称控制。沿着RF 线圏82的RF电压分布会影响等离子的性质，包括等离子密度、RF电位 曲线、和接触等离子的表面(含基材240)的离子轰击效果。图3为具有根据本发明一或多个实施例的RF线圏结构350的等离子 制程室301的上视图。RF线圏结构350包括并联的第一线圈部310及第 二线圈部320。第一线圈部310为半匝线圈，且第二线圏部320亦为半匝 线圏，二者构成单匝RF线圈结构350。第一线圏部310包括耦接至RF 电源340的输入端315及耦接至接地的电容器360的输出端317。输入端 315电压与输出端317电压的相位差为180度。同样地，第二线圈部320 包括耦接至RF电源340的输入端325及耦接至接地的电容器370的输出端327。输入端325电压与输出端327电压的相位差为180度。箭头表示 电流沿着RF线圏结构350流动的方向。在一实施例中，输入端315电压 为单匝RF线圏(如图1B及图1C的RF线圈82)的输入端电压的一半。同 样地，输入端325电压为单匝RF线圈(如RF线圈82)的输入端电压的一 半。因此，输入端315的电压和输入端325的电压约为相同。如此，RF 线圈结构350的总输入电压仍约同于RF线圏82的输入电压。但是，利用 RF线圏结构350而施于等离子的电容耦合电压约降为单匝RF线圏82施 于等离子的电容耦合电压的一半，因而可减低电弧放射的可能性。RF线圈 结构350不限于具有二个半匝线圏部。在其它实施例中，RF线圏结构350 可包4舌四个四分之一匝的线圈部、或八个/\分之一匝的线圏部等。图4绘示根据本发明一或多个实施例的具有四个四分之一匝的线圈部 的RF线圈结构450。 RF线圏结构450包括第一线圏部410、第二线圈部 420、第三线圈部430、和第四线圈部440,其为彼此并联耦接。每一线圏 部为四分之一匝的线圈。第一线圏部410包括耦接至RF电源495的输入 端415及耦接至接地的电容器460的输出端417。同样地，第二线圏部420 包括耦接至RF电源495的输入端425及耦接至接地的电容器470的输出 端427。第三线圏部430包括耦接至RF电源495的输入端435及耦接至 接地的电容器480的输出端437。第四线圈部440包括耦接至RF电源495 的输入端445及耦接至接地的电容器490的输出端447。箭头表示电流沿 着RF线圈结构450流动的方向。图5为根据本发明一或多个实施例的具有RF线圈结构550的等离子 制程室500的示意图。RF线圏结构550包括彼此并联的第一线圏部510 及第二线圈部520。第一线圈部510为半匝线圏，第二线圏部520亦为半 匝线圈。RF电源540通过匹配网络555与预匹配网络560来驱动RF线圏结 构550。匹配网络555包括可变电容器556、 557。匹配网络555可为该 领域具有通常知识者所熟知的任一 阻抗匹配网络。预匹配网络560是用来接收来自匹配网络555的单端输入，并提供双 端输出至RF线圏结构550: —为输入端515,另一为输入端525。预匹配网络560包括变压器570,用以提高W倍的RF线圈结构550阻抗。藉此， 预匹配网络560可将RF线圈结构550的阻抗转变成匹配网络555可操作 的阻抗层级。在一实施例中，预匹配网络560更包括电容器562、 564、 565。第一线圏部510更包括耦接至接地的电容器580的输出端517。第二 线圏部520更包括耦接接地的电容器590的输出端527。在此，电容器580、 590可当作反应组件。在一实施例中，电容器562、 564、 580、 590具有约等量的电容。电 容器562结合电容器580所产生的电容值与第一线圏部510的电感产生共 振。同样地，电容器564结合电容器590所产生的电容值与第二线圈部520 的电感产生共振。再者，电容器565可抵消变压器570内不完整的耦合作 用所造成的漏电感。输入端515、 525和输出端517、 527的电压振幅约为相同。但输入端 515电压与输出端517电压的相位差为180度，且输入端525电压与输出 端527电压的相位差亦为180度。图6绘示输入端515、 525电压与输出 端517、 527电压的相位关系。在此，输入端515、 525及输出端517、 527 的电压都尽可能如相关等离子般低，以使RF线圈与等离子之间的电容耦 合效应所引起的等离子不稳定性是从较高的RF输入功率开始。回溯图1A,气体分散组件64可施以RF偏压，藉以使用设置的阻抗 匹配组件130、 RF电源132及控制器300来控制与引导形成于制程体积 18内的等离子。RF偏压的气体分散组件64可做为电容耦合RF能量传送 装置，用以产生及控制制程体积18中的等离子。再者，RF电源136可经由阻抗匹配组件134来施加RF偏压功率至 基材支撑物238。藉由使用RF电源136、阻抗匹配组件134和控制器300， 使用者可控制形成于制程体积18内的等离子、控制等离子对基材240的 轰击作用、并改变基材表面240A上方的等离子鞘层(sheath)厚度。RF电 源136和阻抗匹配组件134可由一或多个接地的连接器(未绘示)代替，以 将基材支撑物238接地。为控制等离子制程室100的操作，可使用控制器300来控制所有的基材处理程序。控制器300可控制阻抗匹配组件(如组件130、 134与网络 138)、 RF电源(如电源132、 136、 140)、及等离子制程室100的其它组件。 控制器300 —般为基于微处理器(microprocessor-based)的控制器。控 制器300可接收来自使用者及/或等离子制程室的各传感器的输入值，且依 据输入值与控制器内存中的软件指令来适当控制等离子制程室的组件。控 制器300 —般包括内存和中央处理器(CPU),以保留、处理与执行各种程 序。内存连接至CPU，且可为一或多个容易取得的内存，例如随机存取内 存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或其它类型的近端或远程数 字储存器。可将软件指令与资料编码，并储存在内存中以供指示CPU之用。 支持电路也可连接CPU,其以传统方式支持处理器。支持电路可包括高速 緩沖储存器、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路、次系统等。控制器 300可读取的程序(或计算机指令)决定等离子制程室的所执行的任务。较佳 地，程序为控制器300可读取的软件，且包括指令，藉以根据定义规则与 输入资料来监控等离子制程。操作时，等离子制程室100可利用真空抽吸系统150及/或真空抽吸系 统152而抽真空至预定压力/真空，如此，等离子制程室100可接取来自系 统机械装置(未绘示)上的基材240,其中，系统机械装置是固设在亦呈真空 的中央传输室312。为将基材240传送到制程室，将用以封闭等离子制程 室100与中央传输室312的狭长阀(参见图9的组件符号941、 943、 945、 947)开启，而让系统机械装置通过入口 32以伸入制程室基底202。升举销 52接着将基材240自系统机械装置上移除。系统机械装置随后退出等离子 制程室100,且制程室狭长阀关闭以隔开等离子制程室100与中央传输室 312。其次，基材支撑物238将升举销52上的基材240升起，并将基材 240移到预定的处理位置。当已承接基材240之后，通常会进行下列等离子制程步骤，以完成基 材240的处理程序。首先，在取起升举销上的基材240后，基材支撑物238 移到预定的处理位置，且等离子制程室细排气而达预定基础压力(base pressure)。达到预定基础压力后， 一或多种特定流量的制程气体从气体 源110经由气体分散组件64而流入制程室体积17，同时，多个真空抽吸系统则持续对制程室体积17抽真空，直到制程压力达到平衡。控制器300 可藉由节流真空抽吸系统150及/或152的连通、和调节由气体源110所 导入的制程气体流量，而来调整制程压力。当已建立预定压力与气体流量 后，可激活各自的RF电源供应器，用以产生及控制形成于制程体积18内 的等离子。利用控制器300可分别提供功率至RF线圈82、气体分散组件 64、及/或基材支撑物238。因等离子的离子密度与产生的磁场及/或电场强 度息息相关，故改变提供给RF线圈82、气体分散组件64及/或基材支撑 物238的RF功率，则可改变制程体积18中所产生的等离子密度。等离子 的离子密度还可藉由调整传输给RF线圈82及/或气体分散组件64的制程 压力或RF功率，来进行增减。完成各种处理基材的制程步骤后，接着将 基材移出等离子制程室100，移出方法包括抬高升举销52、降低基材支撑 物238以将基材240放到抬高的升举销52上、打开狭长阀(未绘示)、延伸 系统机械装置使其进入制程室、降下升举销52以将基材240放到系统机 械装置的叶片上(未绘示)、然后缩回系统机械装置且关闭狭长阀。本发明的实施例可利用各种制程(包括高密度等离子氧化(high density plasma oxidation; HDPO)制程)来形成高品质的栅介电层。HDPO制程的 其它细节已说明于美国专利申请号10/990,185,申请日2004年11月16 曰、名称为「用于低温多晶硅薄膜晶体管的高品质多层栅介电层(Multi-Layer High Quality Gate Dielectric For Low- Temperature Poly- Silicon TFTs)」的申请案，其一并附上供作参考。图9为与本发明一或多个实施例有关的群集工具910的示意图。群集 工具910可在单一控制环境中同时支持预处理步骤(如在制程进行前预热 基材、预清洗基材表面)及后处理步骤(如后退火与冷却)。若使用个别的制 程室或系统来沉积HDPO层与介电层，则在沉积HDPO层与沉积介电层 的步骤之间，基材表面会接触大气污染物而恶化所形成的栅极层的电性， 故在控制环境中沉积栅介电层可得高品质的栅介电层。群集工具910可用来处理基材240,且不会让基材240接触到空气。 群集工具910包括中央传输室912，其连接加载锁定/冷却室914A、 914B、 预热室902、和制程室940、 942、 944、 946。中央传输室912、加载锁定/冷却室914A、 914B、预热室902、和制程室940、 942、 944、 946 —起密封而形成一封闭的环境，系统内的操作压力为约10毫托耳(mTorr)至 约1托耳。加载锁定/冷却室914A、 914B具有可关闭且含装载门916A、 916B的开口，用以将基材240传输至群集工具910中。可利用大气机械 装置(未绘示)而将基材240从基材储放位置38A-38D的一移到加载锁定/ 冷却室914A或914B。加载锁定/冷却室914A、 914B各包括一""^"匣917,其设有数个搁板， 用以支撑与冷却基材。加载锁定/冷却室914A、 914B中的卡匣917设置在 升降组件(未绘示)上，且逐次以单一搁板高度来抬高或降低卡匣917。装载 门916A可打开，而基材240可放置到加载锁定/冷却室914A的卡匣917 的搁板上。升降组件接着抬高卡匣917—搁板高度，使一空搁板面对装载 门916A。另一基材则放置到空搁板上，并重复此过程，直到放满卡匣917 所有的搁板为止。此时，装载门916A关闭，而加载锁定/冷却室914A是 抽真空而具有群集工具910的压力。其次，打开与中央传输室912相邻的加栽锁定/冷却室914A内壁上的 狭长阀920A。中央传输室912中的机械装置922将基材240传送到预热 室902，用以预热基材达一定温度。基材240可在预热室902内加热至约 25CTC至约450°C。基材240也可在加载锁定/冷却室914A中预热达约 25CTC至约450°C，而不需在预热室902中加热。受控于控制器300的机 械装置922是用以从加载锁定/冷却室914A的卡匣917取出基材后，将基 材置入预热室卡匣929的空搁板，接着缩回并将基材留在预热室902的搁 板上。预热室卡匣929通常设置在预热室902内的升降组件(未绘示)上。 在装载一搁板后，则抬高或降低预热室卡匣929,以露出另一空搁板供机 械装置922取放。然后，机械装置922接收加载锁定/冷却室914A的卡匣 917内的另一基材。同样地，机械装置922可将预热室卡匣929中所有或部分基材240传 送到四个制禾呈室940、 942、 944、 946之一。制禾呈室940、 942、 944、 946 在其各自的内壁940A、 942A、 944A、 946A上可对应设置狭长阀941、 943、 945、 947,以隔绝制程气体。制程室940、 942、 944、 946可为上述的等离子制程室100。依此配置的等离子制程室可在同一制程室中形成HDPO层及利用传统PECVD沉积制程来形成高品质的栅氧化层。由于机 械装置922在群集工具910的HDPO室与PECVD室间的传递次数大幅减 少，故此配置方式可增进基材产率(如每小时可处理的基材数量)。另外， 此配置方式可结合不同类型的制程室与制程室结构至群集工具910,以协 助解决任何可能产生的程序瓶颈。基材240在至少一制程室940、 942、 944、 946进行处理后，接着传 送到加载锁定/冷却室914B的卡匣917。利用冷却表面移除卡匣917内的 基材的热量，则可于冷却室中使基材降温。冷却表面的冷却方式可为使用 习知热交换流体，其流过设置于冷却表面上的热交换器。 一旦基材达预定 温度后(如约2(TC至约15(TC)，基材可经由开启的装载门916B而移出加 载锁定/冷却室914B,并放置到基材储放位置38A-38D之一。群集工具910尚可包括至少一预清洗室，其是设置于制程室940、942、 944、 946位置其中之一、或预热室902的位置。可于系统中增设预清洗 室，以于沉积栅介电层前，先移除多余的材料(如表面氧化物、污染物等)。 预清洗步骤可为等离子清洗制程，其使用轻微溅镀蚀刻及/或等离子蚀刻化 学药剂(如三氟化氮(NFs)、三氟化碳(CF3)等)来移除基材表面的氧化物与其 它污染物。预清洗步骤一般为非选择性RF等离子蚀刻制程，其完全使用 惰性气体(如氩气、氙气、氪气等)、及约0.3 MHz至约10 GHz的RF频率 范围所驱动的感应及/或电容耦合等离子。预清洗步骤所需的RF功率可视 制程室大小、所欲的预清洗蚀刻率与基材偏压而定。在预热步骤前或后、 及在等离子处理步骤前，可在群集工具910的处理程序中加入预清洗步骤。 预热及预清洗步骤可在同一制程室完成。或者，预热步骤可在等离子制程 室内完成，而预清洗步骤可在预热步骤前先完成。预清洗步骤也可在制程 进行前于等离子制程室100内而原位(in-situ)进行。群集工具910更可包括至少一退火室，设置于制程室940、 942、 944、 946位置其中之一、或预热室902的位置。系统中可增设退火室，以减少 栅介电层形成时所产生的缺陷。退火步骤属于热制程，基材在退火室中以约40crc至约55crc的温度处理一段时间。进行退火的氛围可包含氮气、惰性气体、或氮气与氢气的混合气体(如约95%的氮气和5%的氢气)。退火 步骤也可在真空下进行。退火的时间可为约5分钟至30分钟，例如约10 分钟。为提高产率，可配置二个以上的退火室。完成退火步骤后，基材240 可传送至加载锁定/冷却室914A或914B,以冷却基材至操作温度。退火 步骤的执行方法与群集工具的硬件配置的例子可进一步参见美国专利证书 号6，610，374 、名称r退火处理大面积玻璃基材的方法(Method Of Annealing Large Area Glass Substrates) J 、申请曰为2001年9月10曰 的申请案，其一并附上供作参考。本发明的实施例可使用四乙基醇氧化硅(TEOS)或其它硅前驱物来沉 积氧化硅。本发明的实施例也可用来沉积其它材料，例如氮化硅、非晶硅、 掺杂的非晶硅、氮氧化硅、非晶碳、与碳化硅等。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与 润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1. 一种用于等离子处理基材的制程室，其至少包含一或多个室壁，定义出等离子处理区域；以及RF(射频)传送装置，用以传送RF能量到该等离子处理区域，其中该RF传送装置包含二或多个并联的线圈部。
2. 如权利要求1所述的制程室，其中上述的线圏部包含第一半匝线圈 与第二半匝线圈。
3. 如权利要求2所述的制程室，更包含RF电源，该RF电源连接至 该第一半匣线圈的输入端和该第二半匝线图的输入端。
4. 如权利要求3所述的制程室，其中上述的第一半匝线圈的该输入端 的电压与该第一半匝线图的一输出端的电压之间的相位差为180度。
5. 如权利要求3所述的制程室，其中上述的第二半匝线圏的该输入端 的电压与该第二半匝线圈的一输出端的电压之间的相位差为180度。
6. 如权利要求2所述的制程室，其中上述的第一半匝线圈包含连接至 第一电容器的输出端。
7. 如权利要求6所述的制程室，其中上述的第一电容器接地 (ground )。
8. 如权利要求2所述的制程室，其中上述的第二半匝线圈包含连接至 第二电容器的输出端。
9. 如权利要求8所述的制程室，其中上述的第二电容器接地。
10. 如权利要求1所述的制程室，其中上述的线圏部包含第一四分之一 (quarter)匝的线圏、第二四分之一匝的线圏、第三四分之一匝的线圏、 以及第四四分之一匝的线圏。
11. 如权利要求1所述的制程室，其中上述的线圏部构成单匝线圏。
12. 如权利要求1所述的制程室，更包含阻抗匹配网络与阻抗预匹配 网络。
13. 如权利要求12所述的制程室，其中上述的阻抗预匹配网络是设置 成接收来自该阻抗匹配网络的单端输入，且提供双端输出至该RF传送装置。
14. 如权利要求12所述的制程室，其中上述的线圏部包含第一半匝线 圏与第二半压线圈，而该阻抗预匹配网络是设置成提供第 一输出至该第一半臣线圏的输入端、和提供第二输出至该第二半匝线圏的输入端。
15. 如权利要求14所述的制程室，其中上述的第一半匝线圈包含输出 端，该输出端是连接至接地的第一电容器，且第二半匝线圏包含输出端， 该输出端是连接至接地的第二电容器，其中该第一电容器与该第二电容器 是设置成如同反应组件而操作之。
16. 如权利要求15所述的制程室，其中上述的第一半匝线圏的该输入 端的电压、该第二半匝线圏的输入端的电压、该第一半匝线圏的输出端的 电压、及该第二半匝线圈的输出端的电压约为相同。
17. 如权利要求15所述的制程室，其中上述的第一半匝线圈的输入端 的电压与该第一半匝线圈的该输出端的电压之间的相位差为180度。
18. 如权利要求15所述的制程室，其中上述的第二半匝线圈的该输入端的电压与该第二半匝线圈的该输出端的电压之间的相位差为180度。
19. 如权利要求12所述的制程室，其中上迷的阻抗预匹配网络包含变 压器，该变压器是设置而用以提高该RF传送装置的阻抗为N^倍。
20. 如权利要求12所述的制程室，其中上述的阻抗预匹配网络是设置 成将该RF传送装置的该阻抗转变成该阻抗匹配网络可操作的阻抗层级。
21. 如权利要求1所述的制程室，更包含耦接至RF电源的气体分散板。
22. —种用于等离子处理基材的制程室，其至少包含 一或多个室壁，定义出等离子处理区域；以及RF传送装置，用以传送RF能量到该等离子处理区域，其中该RF传 送装置包含并联的第一线圈部与第二线圏部，该第一线圈部与该第二线圈 部各为半匝线圈，而该第一线圏部的输入端的电压与该第二线圈部的输入 端的电压约为相同。
23. 如权利要求22所述的制程室，其中上述的第一线圈部的该输入端 的电压与该第一线圏部的输出端的电压之间的相位差为180度。
24. 如权利要求22所述的制程室，其中上述的第二线圈部的该输入端 的电压与该第二线圏部的输出端的电压之间的相位差为180度。
25. —种用于等离子处理基材的制程室，其至少包含 一或多个室壁，定义出等离子处理区域；以及RF传送装置，用以传送RF能量到该等离子处理区域，其中该RF传送装置包含并联的第一线圏部与第二线圏部，该第一线圏部与该第二线圏部各为半匝线圈；阻抗预匹配网络，是耦接至该RF传送装置；以及阻抗匹配网络，是耦接至该阻抗预匹配网络，其中该阻抗预匹配网络 是设置成接收来自该阻抗匹配网络的单端输入，并提供双端输出至该RF 传送装置。
26. 如权利要求25所述的制程室，其中上述的阻抗预匹配网络包含变 压器，该电压器是设置而用以提高该RF传送装置的阻抗为NP倍。
27. 如权利要求25所述的制程室，其中上述的阻抗预匹配网络是设置 成将该RF传送装置的该阻抗转变成该阻抗匹配网络可操作的阻抗层级。
28. —种用以传送RF能量到等离子处理区域的方法，其至少包含 提供一具有并联设置的第一线圏部与第二线圈部的RF传送装置，其中该RF传送装置耦接至具有一或多个定义出该等离子处理区域的室壁的 制程室；施加RF功率至该第一线圏部；以及 施加RF功率至该第二线圏部。
29. 如权利要求28所述的方法，其中上述的第一线圏部与该第二线圈 部分别为半匝线圏。
全文摘要
本发明是一种用于等离子处理基材的制程室。制程室包括一或多个定义出等离子处理区域的室壁、及设置成传送RF能量到等离子处理区域的RF传送装置。RF传送装置包括并联设置的第一线圈部与第二线圈部。第一线圈部与第二线圈部各为一半匝线圈，而第一线圈部的输入端电压与第二线圈部的输入端电压约为相同。
文档编号C23C14/34GK101283112SQ200680037092
公开日2008年10月8日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年10月7日
发明者C·索伦森, J·M·怀特 申请人:应用材料股份有限公司