CN100575547C - 通过气体分散器的等离子体均匀度控制 - Google Patents

通过气体分散器的等离子体均匀度控制 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用以在处理室中散布气体的一气体分散板的实施例。在一实施例中，用于等离子体处理室的气体分散板组件至少包含一散布器板，该散布器板具有穿过其上游侧与下游侧之间的气体通道，与位于该些气体通道的下游侧的中空阴极腔穴。该散布器板的下游侧具有一弯曲性，以改善通过PECVD沉积的薄膜层(特别是氮化硅与非晶硅膜层)的厚度均匀性与膜层性质均匀性。弯曲性较佳地是由圆或椭圆的一弧、位在散布器板的中心点的顶点来描述。在一态样中，中空阴极腔穴体积密度、表面积密度、或散布器的腔穴密度是由散布器的中心增加至外缘。本发明也提供了用以制造这样的散布器板的方法。

Description

通过气体分散器的等离子体均匀度控制
技术领域
本发明的实施例大体上是有关于一种气体分散板组件，以及一种用于在处理室中散布气体的方法。
背景技术
液晶显示器或平面面板通常是用于主动式矩阵显示器，例如电脑与电视萤幕。等离子体加强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapordeposition，PECVD)大致上是用以沉积薄膜层于一基材上，该基材是例如用于平面面板显示器的可穿透基材或半导体晶圆。PECVD通常是通过导入一前驱物气体或气体混合物至一包含有基材的真空腔室中来完成。前驱物气体或混合物气体典型地是经由一分散板而被向下地导引，其中该分散板是邻近于腔室的顶部。通过自一或多个耦接到腔室的射频(radio frequency，RF)来源施加射频功率至腔室，腔室内的前驱物气体或气体混合物会被能量化(例如激化)成为等离子体。激化的气体或气体混合物会反应而形成一层材料于基材表面上，其中该基材是位于一温度控制的基材支撑件上。在反应期间所产生的挥发性的副产物是自该腔室而经由一排气系统被唧筒抽出。
通过PECVD技术处理的平面面板典型地是大的，常常是超过370mm×470mm。接近与超过4平方公尺的大面积基材在未来是可以预见的。用来提供均匀制程气体流于平面面板上方的气体分散板(或气体散布器板)在尺寸上是相当大的，尤其是与用于200mm与300mm半导体晶圆处理的气体分散板比较而言。
当TFT-LCD工业中基材尺寸持续增加时，对于大面积的等离子体加强化学气相沉积(PECVD)的膜层厚度与膜层性质均匀性控制会变成一问题。TFT是平面面板显示器的一种型式。基材的中心与边缘之间沉积速度与/或膜层性质(例如膜层应力)的差异会变得显著。
图1是绘示一薄膜电晶体结构的截面图。一般的TFT结构是如图1所显示的背沟渠蚀刻(back channel etch，BCE)反转交错(或底栅极)TFT结构。BCE制程是较佳的，这是因为栅极介电质(氮化硅)与本质及掺杂n+的非晶硅膜层可以被沉积在相同的PECVD唧筒抽吸的程序中。在此所显示的BCE制程涉及了五个图案化光罩。基材101可以包含一在可见光谱中基本上为光学可穿透的材料，例如玻璃或清晰塑胶。基材可以为各种形状或尺寸。通常，对于TFT应用而言，基材为一具有表面积大于约500mm2的玻璃基材。一栅极电极层102是形成在基材101上。栅极电极层102包含一电性导电层，其可控制TFT中电荷载体的移动。栅极电极层可以至少包含一金属，例如铝、钨、铬、钽、或其组合。栅极电极层102可以使用传统的沉积、微影与蚀刻技术来形成。在基材101与栅极电极层102之间，可以存在有一选择性的绝缘材料，例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)，其也可以使用在此描述的PECVD系统的实施例来形成。接着，栅极电极层102使用传统技术而被微影地图案化且被蚀刻，以定义栅极电极。
一栅极介电层103是形成在栅极电极层102上。栅极介电层103可以为二氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiON)或氮化硅(SiN)，其是利用本发明描述的PECVD系统的实施例来形成。栅极介电层103可以形成至介于约
Figure C20058002298400091
至
Figure C20058002298400092
范围内的厚度。
一主体半导体层104是形成在栅极介电层103上。主体半导体层104可以至少包含多晶硅或非晶硅(α-Si)，其可以利用在此描述的PECVD系统的实施例或其他熟知的传统方法来沉积。主体半导体层104可以被沉积至介于约
Figure C20058002298400093
至
Figure C20058002298400094
范围内的厚度。掺杂的半导体层105是形成在半导体层104的顶部上。掺杂的半导体层105可以至少包含掺杂n型(n+)或p型(p+)的多晶硅或非晶硅(α-Si)，其可以利用在此描述的PECVD系统的实施例或其他熟知的传统方法来沉积。掺杂的半导体层105可以被沉积至介于约
Figure C20058002298400095
至
Figure C20058002298400096
范围内的厚度。掺杂的半导体层105的一实例即是掺杂n+的α-Si膜层。主体半导体层104与掺杂的半导体层105是使用传动技术而被微影地图案化与蚀刻，以定义一该两膜层的台地于栅极介电绝缘物上方，其亦是做为储存电容器介电质。掺杂的半导体层105是直接地接触于主体半导体层104的部分，形成了一半导体接合。
然后，一导电层106被沉积在所暴露表面上。导电层106可以至少包含一金属，例如铝、钨、钼、铬、钽、与其组合。导电层106可以使用传统沉积技术来形成。导电层106与掺杂的半导体层105可以被微影地图案化，以定义TFT的源极与汲极接触。之后，一披覆层107可以被沉积。披覆层107是共形地涂覆于所暴露表面。披覆层大致上为一绝缘体，且可以至少包含例如二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)。披覆层107可以使用例如PECVD或其他熟知的传统方法来形成。披覆层可以被沉积至介于约至
Figure C20058002298400102
范围内的厚度。之后，披覆层107是使用传统技术而被微影地图案化且蚀刻，以开启披覆层中的接触孔。
接着，一可穿透的导体层108被沉积且被图案化以与导电层106接触。可穿透的导体层108至少包含一在可见光谱中基本上为光学可穿透且为电性上导电的材料。可穿透的导体层108可以至少包含例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)或氧化锌。可穿透的导体层108的图案化可以通过传统的微影与蚀刻技术来达成。
所使用在液晶显示器(或平面面板)中的掺杂或未掺杂(本质的)的非晶硅(α-Si)、二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)与氮化硅(SiN)膜层是可以使用本发明描述的等离子体加强化学气相沉积系统的实施例来沉积。在此所描述的TFT结构仅是做为范例用。
当TFT-LCD工业中基材的尺寸持续增加时，尤其适当基材尺寸至少约1000mm×1200mm(或约1200000mm2)时，对于大面积的等离子体加强化学气相沉积的膜层厚度与性质均匀性会变得更有问题。注意到的均匀性问题的实例包括有更高的沉积速度，以及对于一些高沉积速度氮化硅与α-Si膜层而言，大基材的中心区域中更可压缩的膜层。基材中的厚度均匀性似乎为「圆顶状」或「中心厚」，其膜层在中心区域是比在边缘区域更厚。更大的基材具有更差的中心厚均匀性问题。
因此，有一改善了气体分散板组件的需求，该气体分散板组件可以对于薄膜层(尤其是氮化硅与α-Si)改善膜层沉积厚度与膜层性质的均匀性，其中该膜层是在PECVD腔室中被沉积在大基材上。
发明内容
本发明提供了用于在处理室中散布气体的一气体分散板的实施例。在一实施例中，一用于等离子体处理室的气体分散板组件至少包含散布器板，该散布器板具有上游侧与下游侧、穿过散布器板的上游侧与下游侧之间的气体通道、与位于该些气体通道的下游侧的中空阴极腔穴。该散布器板的下游侧具有弯曲性，以改善通过PECVD沉积的薄膜层的厚度均匀性与膜层性质均匀性。在一态样中，散布器的中空阴极腔穴体积密度、表面积密度、或中空阴极腔穴密度是由散布器的中心增加至边缘。在另一态样中，气体散布器板的下游侧被分割成数个同心区块，其中在每一区块中的气体通道是相同的，且在每一区块中的气体通道的中空阴极腔穴的密度、体积或表面积是由散布器板的中心渐进地增加至边缘。
在另一实施例中，一种等离子体处理室，至少包含散布器板，该散布器板具有上游侧、下游侧、穿过散布器板的上游侧与下游侧之间的气体通道、与位于该些气体通道的下游侧的中空阴极腔穴。该散布器板的下游侧具有弯曲性，以改善通过PECVD沉积的薄膜层的厚度均匀性与膜层性质均匀性。在一态样中，散布器的中空阴极腔穴体积密度、中空阴极腔穴表面积密度、或中空阴极腔穴密度是由散布器的中心增加至边缘。
在另一态样中，一种制造用于等离子体处理室的气体散布器的方法至少包含：通过加热来软化散布器板；以一弯曲退火固定件来弯曲散布器板至弯曲性；以及加工气体通道至散布器板中。
在另一态样中，一种制造用于等离子体处理室的气体散布器的方法至少包含加工弯曲性至基本上平坦的散布器板中且加工气体通道至散布器板中。
在另一态样中，一种沉积薄膜层于基材上的方法，该方法至少包含：置放基材于具有气体散布器板的处理室内，该气体散布器板具有弯曲性、上游侧与下游侧、穿过散布器板的上游侧与下游侧之间的气体通道、与位于该些气体通道的下游侧的中空阴极腔穴；将制程气体流动通过气体散布器板而朝向被支撑在一基材支撑件上的基材；建立等离子体于介于在该散布器板与该基材支撑件之间；以及沉积一薄膜层于位于该处理室内的该基材上。在一态样中，散布器板中心的气体通道的中空阴极腔穴体积密度、中空阴极腔穴表面积密度、或中空阴极腔穴密度是小于在散布器板边缘的气体通道的相同参数。
附图说明
本发明之前述特征可以通过参照实施例而能被更加详细地了解，其中一些实施例是被绘示在附图中。然而，必须注意的是，附图仅绘示出本发明的典型实施例，且因此不会限制本发明范围，本发明可允许有其他等效的实施例。
图1是绘示一薄膜电晶体结构的截面图。
图2是显示在一2200mm宽度玻璃基材上一非晶硅膜层的厚度曲线。
图3是显示在一2200mm宽度玻璃基材上另一非晶硅膜层的厚度曲线。
图4是显示在一2200mm宽度玻璃基材上另一非晶硅膜层的厚度曲线。
图5为一等离子体加强化学气相沉积系统的一实施例的截面图。
图6A是显示一RF中空阴极。
图6B-6G是绘示中空阴极腔穴的不同设计。
图8A是显示开孔的直径“D”、深度“d”与喇叭形角度“α”的定义，其中开孔是延伸至一气体通道的下游。
图8是绘示一气体散布器板的截面图。
图9A是显示一在多个区块中有散布器孔洞的散布器板。
图9B是显示一具有混合的中空阴极腔穴直径的散布器板，内部区域中空阴极腔穴体积与/或表面积密度是小于外部区域中空阴极腔穴体积与/或表面积密度。
图9C是显示一具有大部份中空阴极腔穴为相同的散布器板，而在靠近散布器板边缘处具有一些较大的中空阴极腔穴。
图9D是显示一具有改变的散布器孔洞密度的散布器板的下游侧视图。
图10是绘示一具有弯曲性的气体散布器板实施例的截面图。
图10A是绘示一具有弯曲性的气体散布器板实施例的截面图。
图10B是绘示一具有弯曲性的气体散布器板实施例的截面图。
图11是显示在一玻璃基材上的一非晶硅膜层的厚度曲线，其是使用一具有弯曲性的散布器板。
图12是绘示用以弯曲一散布器板至所希望弯曲性的散布器退火制程的流程图。
图13是绘示用以将一1.4英寸厚度的铝散布器板退火的一示范性重物配置。
为了清晰目的，若可行的话，本文是使用相同的标号来指定图之间相同的构件。
主要元件符号说明
101 基材  102 栅极电极层
103 栅极介电层  104 主体半导体层
105 掺杂的半导体层  106 导电层
107 披覆层  108 可穿透的导体层
201 数据组  202 数据组
203 基材中心区域  204 边缘区域
205 边缘区域301   膜层厚度曲线
302 膜层厚度曲线  303 基材中心区域
304 边缘区域305   边缘区域
401 膜层厚度曲线  402 膜层厚度曲线
403 中心区域404   边缘区域
405 边缘区域500   系统
502 处理室  504   气体源
506 壁508   底部
510 盖组件  512   制程空间
514 唧筒抽吸的容室 516 穿孔区域
518 气体分散板组件 520 内侧或内表面
522 电源  524 铝本体
526 底侧  532 内嵌的加热器
534 顶侧  538 基材支撑件组件
540 玻璃基材542 杆体
546 折箱 558 散布器板
560 悬板 562 气体通道
564 容室 574 选择性的电源
580 输入端口 582 清洁源
601 RF电极 602a、602b  空间放电遮蔽
603a、603b  电场605  路径
802 上游侧    804 下游侧
804a 下游侧   810 第一凹孔
812 第二凹孔  814 开孔
816 角度  818 底部
820 底部  830 第一深度
832 长度  834 长度
836 开口直径880 距离
882 缘1001 气体散布器板
1002 散布器  1003 散布器
1004 位移  1005 顶点
1007 第一区域  1007a 弯曲区段
1010 散布器板  1011 基材支撑件
1012 基材支撑件弯曲表面  1012a 平坦基材支撑件表面
1013 散布器板  1014 基材支撑件
1015 基材支撑件弯曲表面  1016 下游表面
1017 中心区域电极间隔  1018 边缘区域电极间隔
1101 厚度曲线  1102 厚度曲线
1200 散布器退火制程
1201 置放散布器于退火固定件上
1202 保护散布器的表面以免于重物损坏
1203 将散布器装载以重物
1204 升高散布器的温度
1205 装载有重物时，将散布器退火
1206 降低散布器的温度
1207 移除重物
具体实施方式
本发明大致上提供一种用于在处理室内提供气体输送的气体散布组件。本发明以下将根据一用以处理大面积基材的等离子体加强化学气相沉积系统来进行描述，例如由美国加州Santa Clara的Applied Materials，Inc.分部AKT所获得的等离子体加强化学气相沉积(PECVD)系统。然而，必须了解的是，本发明可以应用在其他结构上(例如蚀刻系统)、其他化学气相沉积系统、与其他需要在处理室内散布气体的系统，包括有处理圆形的基材的系统。
对于氮化硅膜层而言，中心厚均匀性问题已经通过改变在PECVD气体散布器板的下游表面上的阴极腔穴的尺寸与/或分布来解决。阴极腔穴增强了在PECVD腔室中的等离子体离子化。因为氮化硅膜层厚度与膜层性质均匀性是强烈地相依于PECVD腔室中的区域等离子体密度，对于大基材而言，在散布器板的表面上改变中空阴极腔穴的深度、直径、表面积与/或密度可以消除中心厚均匀性问题。此技术既所谓的中空阴极梯度(hollowcathode gradient)或HCG方法，且以下将参考图6A、8更加详述之。HCG方法的一完整描述是被提供于前述Choi等人于2004年7月12日申请的美国专利申请案号10/889,683中，其标题为「Plasma Uniformity ControlBy Gas Diffuser Hole Design 」。
对于α-Si膜层而言，厚度均匀性对于尺寸大于1200000mm2的基材依然为一问题。在此使用的「基材尺寸」与「散布器板尺寸」是指一基材或散布器板的名义上表面积或占用面积，而非润湿的表面积(即所有侧面与表面总和的总表面积)。例如，1000mm×1000mm散布器板具有1000000mm2的名义尺寸，但是有一更高的润湿表面积(其包括有顶与底表面、侧面边缘、与所有计入散布器内面积的特征)。图2是显示在一2200mm宽度玻璃基材上的一非晶硅膜层的厚度曲线。横座标代表沿着2200mm长度基材的每一厚度量测的位置，单位为毫米。纵座标代表非晶硅沉积在基材上的沉积速度，单位为
Figure C20058002298400161
两数据组是绘制于图2，数据组201为方形，数据组202为钻石形。数据组201与202代表沿着基材每一对角线所量测的沉积速度曲线。如图2所示，此两曲线没有太大差异，因此可以臆测的是，由数据组201与202所呈现的中心厚曲线在散布器长度上是相当恒定的。
并入HVG的气体散布器板是用以沉积α-Si膜层，该α-Si膜层是被量测以用于数据组201与202。沉积该膜层时，电极间隔(即PECVD腔室中气体散布器板与基材支撑件之间距离)为0.800英吋。沉积该膜层期间的制程状况为：10000sccm SiH4气体流速、40000sccm H2气体流速、11000瓦特射频等离子体功率、2.7托耳腔室压力、与340℃(内基材加热器)与360℃(外基材加热器)基材温度。PECVD的构件将于图5描述得更详细，其包括有气体散布器板、基材支撑件、与电极间隔。除了SiH4的其他含硅气体，例如Si2H6，可以被用于在PECVD腔室中沉积α-Si膜层。请再参阅图2，尽管使用了一并入有HCG的气体散布器板，非晶硅膜层的膜层厚度均匀性依然会有中心厚效应，而在基材边缘具有差的均匀性与膜层性质。膜层均匀性曲线的基材中心区域203显示出可接受的膜层性质与均匀性，而边缘区域204与205显示出差的均匀性与膜层性质。其显示出HCG是有某效应。
在较窄的电极间隔，可以改善在边缘处的非晶硅膜层的厚度均匀性，但是这会被在大基材的中心的差膜层均匀性所抵销。第3与4图是显示在一2200mm宽度玻璃基材上的一非晶硅膜层的厚度曲线，其电极间隔分别为0.650英吋与0.550英吋。在图3中，膜层厚度曲线301与302显示了基材中心区域303的均匀性恶化，以及边缘区域304与305的厚度均匀性稍微改善。除了0.650英吋的较窄电极间隔的外，所量测而用于图3的α-Si膜层是与所量测而用于图2的α-Si膜层被沉积在一相同的PECVD腔室中且在相同的制程状况下。图4是绘示如同第2与3图膜层被沉积在相同制程状况下的α-Si膜层的膜层厚度曲线401与402，除了电极间隔为0.550英吋的外。膜层厚度曲线401与402是显示了中心区域403的进一步均匀性恶化，且边缘区域404与405的显著改善厚度均匀性。是故，图2、3和4所显示的数据是指出，电极间隔会比中空阴极梯度效应更强烈地影响α-Si膜层。
如同图2、3和4所显示者，当沉积α-Si膜层于大基材时，通过使用HCG气体散布器板于不同的电极间隔，膜层厚度均匀性问题会被改变但不会被消除。大体而言，较窄的电极间隔可以改善边缘厚度均匀性，且较宽的间隔可以改善中心厚度均匀性。但是，没有单一电极间隔在这些制程状况下可以允许在α-Si膜层的中心与边缘区域有可接受的厚度均匀性。
在具有HCG气体散布器板时，除了电极间隔的外，可以调整其他制程参数以达到α-Si膜层的可接受厚度均匀性。然而，该方式的一严重缺失即是需要依靠一小的制程视窗以产生可接受α-Si膜层。一制程视窗为所有制程参数(例如基材温度或气体流速)的变化范围，其依然产生可接受的结果。通过一窄的制程视窗，制程参数中小的(有时候是无法侦测)变化会致使最终产品中大改变。这些变化可以为随机的波动，其在基材制程期间总是存在的，或是处理室构件磨损或量测装置失去精确性时的随着时间渐渐的、长期的趋势。这意谓着，以一PECVD腔室而产生可接受膜层的相同制程参数设定可能不是作用在一名义上相同的PECVD腔室上，且每一腔室的制程参数可能需要被微调。或者，当制程参数必须操作在一小的制程视窗内时，一正在沉积可接受膜层于基材上的PECVD腔室更可能随着时间开始沉积不可接受膜层。是故，此方法对于基材的大量处理是不实际的。因此，使用一仅具有HCG的气体散布器板无法解决沉积在大基材上的氮化硅与α-Si膜层的厚度均匀性问题。
示范的PECVD腔室
图5为一等离子体加强化学气相沉积系统500的截面图，其是可以由本发明获益。PECVD系统500是由美国加州Santa Clara的AppliedMaterials，Inc.分部AKT所获得。系统500大致上包括一处理室502，处理室502耦接至一气体源504。处理室502具有壁506与一底部508，其定义出一制程空间512。制程空间512典型地是可以经由一在壁506中的端口(未显示)来存取，该端口是有助于基材540移动进入与送出该处理室502。壁506与底部508可以由单一块体的铝或其他与制程相容的材料所制成。壁506支撑住一盖组件510，该组件510包含一唧筒抽吸的容室514，该唧筒抽吸的容室514是将制程空间512耦接至一排气端口(其包括不同的唧筒抽吸构件，未显示)。或者，一排气端口(未显示)是被设置在处理室502的底板中，且制程空间512不需要一唧筒抽吸的容室514。
一温度控制的基材支撑件组件538是被中心地设置在处理室502内。支撑件组件538是在制程期间支撑住一玻璃基材540。在一实施例中，基材支撑件组件538至少包含一铝本体524，铝本体524是包围住至少一内嵌的加热器532。设置在支撑件组件538内的加热器532(例如电阻式元件)是耦接至一选择性的电源574，且可控制地加热支撑件组件538及在其上的玻璃基材至一预设温度。典型地，在一CVD制程中，加热器532会将玻璃基材540维持在介于约150至约460℃之间的均匀温度，是依用于所沉积材料的沉积制程参数而定。
大体上来说，支撑件组件538具有一底侧526与一顶侧534。顶侧534支撑住玻璃基材540。底侧526具有一耦接至其本身的杆体542。杆体542将支撑件组件526耦接至一抬升系统(未显示)，其中该抬升系统是移动该支撑件组件538于介于一上生的制程位置(如所显示者)与一下降的位置，该些位置是有助于基材传送进入与送出处理室502。杆体542额外地提供了一导线管，以用于支撑件组件538与系统500的其他构件之间的电性与热耦合引线。
一折箱546是耦接介于支撑件组件538(或杆体542)与处理室502的底部508之间。折箱546在支撑件组件538垂直移动时，是对制程空间512与处理室502外的大气之间提供了一真空密封。
支撑件组件538大致上是圆形的，使得由一电源522所施加至一位于盖组件510与基材支撑件组件538(或其他设置在在腔室的盖组件的内或邻近处的电极)之间的气体分散板518的射频(radio frequency，RF)功率可以激化存在于支撑件组件538与分散板组件518之间的制程空间512中的气体。来自电源522的RF功率是被选择成相称于基材尺寸，以驱动化学气相沉积制程。
盖组件510是对制程空间512提供了一上界线。在一实施例中，盖组件510是由铝所制成。盖组件510包括一形成于其内的唧筒抽吸的容室514，该唧筒抽吸的容室514耦接至一外部的唧筒抽吸的系统(未显示)。唧筒抽吸的容室514是用以自制程空间512均匀地导引气体与制程副产物且排出处理室502。
盖组件510典型地包括一输入端口580，由气体源504提供的制程气体可以被导入穿过输入端口580进入处理室502。输入端口580亦耦接至一清洁源582。清洁源582典型地提供一清洁试剂(例如解离的氟)，该清洁试剂是被导入处理室502以自处理室硬体(包括气体分散板组件518)移除沉积副产物与膜层。
气体分散板组件518耦接至盖组件510的一内侧520。气体分散板组件518的形状典型地被建构成符合玻璃基材的周围，例如对于大面积平面面板基材为多边形且对于晶圆为圆形。气体分散板组件518包括一穿孔区域516，由气体源504所供给的制程与其他气体是被输送穿过穿孔区域516至制程空间512。气体分散板组件518的穿孔区域516是被建构以提供均匀分布的气体，该均匀分布的气体是通过气体分散板组件518进入处理室内502。由本发明获益的气体分散板是被描述于共同受让的Keller等人于2001年8月8日申请的美国专利申请案号09/922,219、Yim等人于2002年5月6日申请的美国专利申请案号10/140,324、Blonigan等人于2003年1月7日申请的美国专利申请案号10/337,483、2002年11月12日授予White等人美国专利案号6,477,980、Choi等人于2003年4月16日申请的美国专利申请案号10/417,592、Choi等人于2004年4月12日申请的美国专利申请案号10/823,347中，其在此是被并入本文以作为参考。
气体分散板组件518典型地包括一散布器板(或分散板)558，其是悬挂自一悬板560。散布器板558与悬板560可或者地包含单一构件。数个气体通道562是形成穿过散布器板558以允许一预设的气体分布通过气体分散板组件518且进入制程空间512。一容室564是形成在介于悬板560、散布器板558、与盖组件510的内表面520之间。容室564允许气体流动通过盖组件510以均匀地在散布器板558的宽度均匀地散布，从而使气体可以均匀地被提供于中心穿孔区域516上方且以均匀分布方式流动通过气体通道562。
散布器板558典型地是由不锈钢、铝、镍或其他RF导电材料所制成。散布器板558可以被浇铸、以黄铜制成、镕铸、热等压地压制、或烧结。在一实施例中，散器板是由无装饰的非电镀的铝所制成。一用于散布器板558的非电镀的铝表面已被显示为可以减少在其上形成微粒，其中该些微粒会后续地污染在PECVD系统500中所处理的基材。此外，当散布器板558没有被电镀时，可以减少其制造成本。一适当的用于散布器板558而无装饰的铝表面大体上不含有刮伤与毛边，在使用前是被化学地清洁以消除不希望的污染，且可以被机械研磨或电研磨。一可以获益自本发明的非电镀的铝散布器板是被描述于共同受让的美国专利案号6,182,603中，其是Shang等人于1998年7月13日申请而标题为「Surface-Treated ShowerHead For Use In a Substrate Processing Chamber 」。散布器板558的厚度是介于约0.8英寸至约2.0英寸之间。散布器板558可以为圆形以用于半导体晶圆制造，或是多边形(例如矩形)以用于平面面板显示器制造。
散布器板558为基本上平坦且平行于基材540，并且相同的气体通道562的分布在散布器板558的表面上为均匀的，这些都是在此技艺中已经为标准实务。这样的散布器558的结构已经提供了适当的气体流与制程空间512中等离子体密度均匀性以沉积膜层于小于1200000mm2的基材上。是故，当在PECVD腔室内沉积氮化硅、α-Si与其他薄的膜层于小于1200000mm2的基材上时，厚度均匀性与膜层性质均匀性仅能通过改变制程参数(例如制程气体流速、等离子体功率、基材温度、与处理室压力)来达到于所沉积膜层上。然而，当基材的尺寸增加时，所沉积膜层(尤其是氮化硅与α-Si)的均匀性已经变得更困难维持。具有均匀分布的气体通道562(其具有一致的尺寸与形状)的平面散器板558通常是无法沉积可接受厚度与膜层性质均匀性的膜层至大面积基材上。
中空阴极梯度
对于PECVD膜层而言，当沉积在较大基材上时(亦即至少约1000mm×1200mm)，膜层厚度与膜层性质的均匀性变革更困难维持。对于氮化硅膜层，基材上的厚度会呈现「圆顶状」，膜层在中心区域是比边缘区域更厚。此效应在更大基材上的更恶化的。
已经显示的是，对于所沉积在PECVD腔室内大于约1200000mm2的基材上的氮化硅膜层而言，膜层厚度与膜层性质均匀性可以通过使用一中空阴极梯度(hollow cathode gradient)或HCG来改善。HCG方法于以下会被描述而参照图6A与图8及前述标题为「Plasma UniformityControl By Gas Diffuser Hole Design」的美国专利申请案号10/889,683。一具有HCG的气体分散板558可以通过改变制程空间512内等离子体分布而改善氮化硅膜层厚度与膜层性质的均匀性。这是因为通过PECVD的膜层沉积是基本上依据主动等离子体来源而定。因此，制程空间中512的非均匀等离子体分布会导致基材540上差的膜层均匀性。
密集的化学反应性等离子体可以因为中空阴极效应而被产生在PECVD系统500的制程空间512中，在此请参阅第6图而将描述。对于一带负电荷的RF电极601的中空阴极放电的RF产生，其驱动力量为跨过在RF电极601处空间放电遮蔽或壁遮蔽602a或602b的频率调整DC电压Vs，即所谓的自我偏压。图6A是显示出一RF中空阴极，以及在相对的空间电荷遮蔽602a与602b的排斥电场603a与603b之间的电子“e”震荡移动。空间电荷遮蔽602a与602b的厚度等于“δ”。电子“e”是由阴极壁放射出，在此例中为RF电极601，其可以为邻近于制程空间512的气体通道562的壁。气体通道562与制程空间512是显示于图5与图8中。请再参阅图6A，电子“e”是被电场603a加速而通过空间电荷遮蔽602a。由于相对的空间电荷遮蔽602a与602b的排斥场，电子“e”沿着路径605穿过RF电极601的壁的内空间而震荡。电子“e”通过与制程气体碰撞而损失能量，并且产生更多离子。所产生的离子可以被加速至RF电极601，藉此增强二次电子的放射，其中二次电子可以产生额外的离子。整体而言，阴极壁之间的腔穴会增强电子放射与气体的离子化。阴极壁中的截头圆锥形特征(例如当形成在散布器板内的气体通道的气体入口直径小于气体出口直径时)会比圆柱形壁对于将气体离子化更有效率。一截头圆锥形阴极腔穴的实例是被更详细地描述而参照图8。由于气体入口与气体出口之间的离子化效率的差异，产生了电位Ez。
对于散布器板558，中空阴极腔穴是位在气体通道562的下游端上，并且邻近于制程空间512。已经显示出的是，通过改变气体通道562的阴极腔穴的壁或中空阴极腔穴的密度与配置的设计，气体离子化可以被变更以控制等离子体密度，与因此所沉积氮化硅膜层的膜层厚度与性质均匀性。证明该现象的方法与结果是被描述于前述参照的美国专利申请案号10/889,683，其标题为「Plasma Uniformity Control By Gas Diffuser HoleDesign」。一邻近于制程空间512的中空阴极腔穴的实例为图8的第二凹孔812。中空阴极效应主要是发生在面对制程空间512的第二凹孔812的截头圆锥形区域中。图8设计仅是做为一实例的用。本发明可以被应用至其他型式的中空阴极腔穴设计。中空阴极腔穴设计的其他实例包括但不限定于图6B-6G所显示的设计。通过改变中空阴极腔穴(即第二凹孔812)的体积与/或表面积，则可以改变等离子体离子化率。
图8为一示范的散布器板558的部份截面图，其可以获益自本发明，且被描述于2003年4月16日申请的共同受让的美国专利申请案号10/417,592中，标题为「Gas Distribution Plate Assembly for Large AreaPlasma Enhanced Chemical Vapor Deposition」，其在此被并入本文以作为参考。
散布器板558包括一面对盖组件510的第一或上游侧802与一面对支撑件组件538而相对的第二或下游侧804。每一气体通道562是被一第一凹孔810所定义，一开孔814将该第一凹孔810耦接至第二凹孔812，其结合以形成一穿过气体分散板558的流体路径。第一凹孔810由气体分散板558的上游侧802延伸一第一深度830至底部818。第一凹孔810的底部818可以被变细、成斜面、去角或圆化，以当气体由第一凹孔流动浸入开孔814时能减少流动限制。第一凹孔810通常具有约0.093至约0.218英寸的直径，且在一实施例中为约0.156英吋。
第二凹孔812是形成在散布器板558中，且由下游侧(或端)804延伸约0.10英寸至约2.0英寸的深度832。较佳者，深度832是介于约0.1英寸至约1.0英寸之间。第二凹孔812的开口直径836大致上约0.1英寸至约1.0英寸之间，且能够以约10度至约50度之间的角度816呈喇叭形展开。较佳者，开口直径836是介于约0.1英寸至约0.5英寸之间，且喇叭形角度816是介于约20度至约40度之间。第二凹孔812的表面积是介于约0.05平方英吋至约10平方英寸之间，并且较佳是介于约0.05平方英吋至约5平方英吋之间。第二凹孔812的直径是指相交于下游表面804的直径。一用以处理1870mm×2200mm基材的散布器板的实例具有直径0.302英寸与喇叭形角度816约22度的第二凹孔812。相邻的第二凹孔812的环缘822之间距离880为介于约0英寸至约0.6英寸之间，较佳是介于约0英寸至约0.4英寸之间。第一凹孔810的直径通常但不限定于至少等于或小于第二凹孔812的直径。第二凹孔812的底部820可以被变细、成斜面、去角或圆化，以减少气体流出开孔814且进入第二凹孔812的压力损失。再者，因为开孔814附近至下游侧804可用以减少第二凹孔812与面对基材的下游侧804的暴露表面积，可以减少暴露至氟的散布器板558下游面积，藉此减少发生所沉积膜层的氟污染，其中氟是在腔室清洁期间所被提供。
开孔814大体上是耦接第一凹孔810的底部818与第二凹孔812的底部820。开孔814大致上具有介于约0.01英寸至约0.3英寸(较佳是约0.01英寸至约0.1英寸)的直径，且典型地具有约0.02英寸至约1.0英寸(较佳是约0.02英寸至约0.5英寸)的长度。开孔814的长度834与直径(或其他几何属性)是容室564中的背压力的主要来源，其促使了气体在气体分散板558的上游侧802的均匀分布。开孔814典型地是被建构成在数个气体通道562之间是一致的；然而，穿过开孔814的限制可以被建构成在该些气体通道562之间是不同的，以促使更多气体相对于气体分散板558的其他区域通过一区域。例如，开孔814可以具有一较大直径与/或一较短长度于气体分散板558的该些气体通道562中，较邻近于处理室502的壁506，因此更多气体会流动通过穿孔区域516以增加在玻璃基材周围的沉积速度。散布器板的厚度是介于约0.8英寸至约3.0英寸之间，较佳是介于约0.8英寸至约2.0英寸之间。
使用图8做为实例，第二凹孔(或中空阴极腔穴)812的体积可以通过改变直径“D”(或图8中的开口直径836)、深度“d”(或图8中的长度832)与喇叭形角度“α”(或图8中的喇叭形角度816)而被改变，如图8所示。改变直径、深度与/或喇叭形角度也会改变第二凹孔812的表面积。所相信的是，更高的等离子体密度可能是在基材540的中心(请见图5)更高沉积速度的原因。通过减少散布器板的边缘至中心的凹孔深度、直径、喇叭形角度、或这些三个参数的一组合，基材中心区域的等离子体密度可以被减少以改善膜层厚度与膜层性质的均匀性。显示出该现象的方法与结果是被描述于前述美国专利申请案号10/889,683中，标题为「PlasmaUniformity Control By Gas Diffuser Hole Design」。
也被显示出的是，对散布器板的中空阴极腔穴设计所做的变化必须为在散布器板表面为渐进的，以避免机癌上膜层厚度的阶梯状变化。然而，中空阴极腔穴的直径与/或长度的变化不需要由散布器板的中心至边缘为良好连续的，只要这些变化是平顺且渐进的即可。例如，散布器板的中空阴极腔穴设计所做的足够渐进的变化能够通过许多被安排成同心图案的一致区块来达成，只要从区块至区块的变化是足够小的即可。但是必须有中空阴极腔穴的尺寸(体积与/或表面积)由散布器板的中心至边缘的整体增加。例如已经被显示的是，对于1000mm×1200mm散布器板，使用仅三个同心区块对于制造可接受膜层厚度均匀性是不适当的，其中中空阴极腔穴截头圆锥形深度由区块至区块增加35％。在此情况中，区块的数目应该被增加，且在截头圆锥形深度的区块至区块变化应该被减少以避免对应至每一区块的膜层厚度的显著变化。所使用的区块数目与区块之间变化的量是依一些因素(包括有散布器板的尺寸与所欲修正的中心厚膜层非均匀性的大小)而定，并且在一给定的情况下可以被熟习该技艺的人士所决定。
图9A是显示一散布器板的底视图(在下游侧向下看)。散布器板被分割成N个同心区块。同心区块被定义成介于内与外界限之间的区域，其中该内与外界限具有与散布器板整体形状相同的几何形状。在每一区块内，散布器孔洞是相同的。区块可以是方形、矩形或圆形。由区块1至区块N，中空阴极腔穴的尺寸(体积与/或表面积)渐渐地增加。该增加可以通过增加中空阴极腔穴的直径、长度、喇叭形角度、或这些参数的组合来达成。
中空阴极腔穴的直径与/或长度由散布器板的中心至边缘的增加不需要适用于所有的第二凹孔812，只要对于每单位下游散布器板表面积的中空阴极腔穴尺寸(体积与/或表面积)有一整体增加即可。例如，一些第二凹孔812可以在整个散布器板中被保持相同，而其他第二凹孔812具有中空阴极腔穴尺寸(体积与/或表面积)的渐进增加。在另一实例中，第二凹孔812具有中空阴极腔穴尺寸(体积与/或表面积)的渐进增加，而也有一些小的中空阴极腔穴C1位于散布器板的边缘处以进一步地增加每单位下游散布器板表面积的整体中空阴极腔穴体积与/或表面积。此实例是显示于图9B，其为一散布器板的底视图。在又另一实施例中。大部份中空阴极腔穴在散布器板中是一致的，而朝向散布器板的边缘存在有一些较大的中空阴极腔穴C2，如图9C所示的一散布器底视图。
等离子体与制程非均匀性可以通过自散布器板的中心区域至边缘区域渐进地增加中空阴极腔穴的体积或表面积或其两者组合来改善。
另一种变化膜层沉积厚度与性质均匀性的方式是通过改变在散布器板上的散布器孔洞密度，而维持散布器孔洞是相同的。散布器孔洞的密度是通过将相交于下游侧804的凹孔812的孔洞的总表面积除以散布器板的下游侧804的总表面积来计算。散布器孔洞的密度可以由约10％变化至约100％，且较佳是由约30％变化至约100％。为了减少氮化硅膜层的「圆顶状」或中央厚问题，散布器孔洞密度应该在中心区域被降低(相对于外部区域)，以减少内部区域的等离子体密度。如前所述关于体积密度与表面积密度的变化，阴极腔室密度自内部区域至外部区域应该是渐进的且平顺的，以确保一致且平顺的沉积及膜层性质曲线。图9D是显示散布器孔洞密度自中心(区域A)为低至边缘(区域B)为高的渐进变化。在中心区域中散布器孔洞的较低密度会减少中心区域的等离子体密度且减少氮化硅膜层的「圆顶状」问题。图9D中散布器孔洞的配置仅是用以示范自中心至边缘的渐增的孔洞密度。本发明适用于任何散布器孔洞配置与图案。密度变化概念也可以与散布器孔洞设计变化结合，以改善中心至边缘均匀性。当气体通道的密度被改变以达到等离子体均匀性时，中空阴极腔室在下游端之间隔可以超过0.6英寸。
具有弯曲性的气体散布器
如同前述关于图2、3与4的讨论，当沉积α-Si膜层于大基材上时，一中空阴极梯度气体散布器板的使用可能无法消除膜层厚度均匀性问题。这是相对于氮化硅膜层均匀性问题，其对于大于1200000mm2的基材可以通过使用一实施有HCG的气体散布器板而被消除。由图2、3与4，可以看出的是，由PECVD沉积的一非晶硅膜层的厚度曲线反而是被电极间隔所强烈地影响，改变电极间隔自0.800英寸至0.550英寸是改变了曲线自在中心具有良好膜层性质的中心厚至边缘厚且在中心的差膜层性质。请参阅图5与图8，电极间隔是被定义为散布器板558的下游侧804与基材540之间的距离。对于在大基材上的α-Si膜层，所相信的是，在基材处理期间，对于较大电极间隔而言等离子体密度在靠近PECVD腔室的中心会增加，因此改变了膜层厚度与膜层性质曲线。
因为一在PECVD腔室中的较窄电极间隔形成了一非晶硅膜层而在基材边缘具有较佳的性质，且一相当宽电极间隔形成了一膜层而在基材中心具有较佳的性质，因此一结合了两间隔益处的散布器板是被提供。这是通过并入较宽与较窄间隔至电极本身来达到，亦即电极是适用以在基材的中心区域提供一较宽电极且在基材边缘提供一较窄电极。因此，大于1200000mm2的基材可以被沉积有在整个基材上具有可接受厚度与膜层性质均性的非晶硅膜层。这是通过将散布器板/电极在下游或制程空间侧建构以一弯曲性，其不是基本上平的且平行于所处理基材。通过并入较宽与较窄间隔于电极本身，α-Si的制程视窗可以被明显地改善。
图10是绘示一具有弯曲性的气体散布器板1001实施例的截面图，其可以适用于PECVD腔室中。图上没有显示气体通道56是为了简单化。散布器板1001的下游侧804具有一弯曲性，并且在此实施例中，散布器板1001的上游侧802为基本上平坦的。或者，散布器板1001的上游侧802也可以具有一弯曲性，例如当散布器1001是通过使用一弯曲退火固定件来形成时，其将在以下被描述而参照第12与13图。图上也显示出下游侧804的弯曲表面与一假想平坦下游侧804a的表面之间的最大位移。
如前所述，为了改善氮化硅膜层的均匀性，对于中空阴极梯度，是有需要实施在气体散布器表面上中空阴极腔穴体积密度、中空阴极表面区域密度、与/或中空腔穴密度的渐进变化。这避免了氮化硅膜层因为制程空间中等离子体密度的突然变化所造成的非均匀性，其中该突然变化是由一太大的中空阴极梯度所造成。所相信的是，同样原理也应用在用于经由一电极/散布器板来改善非晶硅膜层的膜层厚度与膜层性质均匀性，其中该电极/散布器板具有一在基材上方的变化的电极间隔。因此，自在基材边缘上方的窄的间隔区域至在基材中心上方的稍微较宽的间隔区域的过渡是较佳地平顺且渐进的。是以，散布器1001的下游侧804较佳是基本上内凹的，亦即在边缘是相对较靠近于基材且平顺地过渡至基材中心上方的高点或顶点1005。
下游侧804的弯曲性大致上为一具有顶点1005的弧，该顶点1005是大约位于基材中心点的上方。顶点1005定义了下游侧804的弯曲表面与假想平坦下游侧804a的表面之间的最大位移，如图10所示。在较佳实施例中，该弧具有对应于圆或椭圆的一区段的弯曲性，如图10所示。这确保了电极间隔由散布器的边缘至中心的平顺过渡，且允许该形状容易地被量化。在其他实施例中，描述弯曲下游侧804的不同方法可以被使用。在一态样中，一线区段可以描述弧，如图10A所示。在此态样中，散布器1D02的顶点1005仍然是基本上位于基材中心点的上方，且电极间隔由散布器的边缘增加至中心。在其他态样中，弧可以通过除了线、圆或椭圆的其他数学函数而被描述，例如指数、二次、三次、正弦、双曲线或其他几何函数。在所有态样中，顶点1005是基本上位于基材中心点上方，并且电极间隔由散布器的边缘增加至中心。
在另一组态中，下游侧804的整个表面不具有一弯曲性，如图10B所示。散布器1003的下游侧804包括有一基本上平坦的区域1007于散布器1003边缘。对于本发明的其他组态，下游侧804的弯曲区段1007a可以由线、圆、椭圆或其他上述数学函数的一区段来描述。与前述其他态样一样，顶点1005是基本上位于基材中心点上方，并且电极间隔由散布器的边缘增加至中心。
弯曲下游侧804的表面与一假想平坦下游侧804a的表面之间的最大位移的大小相对于散布器板1001尺寸是小的。在一态样中，最大位移1004是不超过散布器的特征长度的约3％，较佳是介于约0.01％至约0.30％。为了比较位移1004与一矩形或圆形散布器，特征长度被视为「等效半径」。对于一圆形散布器，等效半径等于该散布器的半径。对于一方形或矩形散布器，等效半径为对角线的二分的一。是以，在2200mm×1870mm的散布器情况中，等效半径为1440mm，并且自假想平坦下游侧804a的弯曲下游侧804的最大希望位移1004约4.3mm。
值得注意的是，下游侧804的弯曲性不需要精确地相称于有益于沉积非晶硅膜层的制程的一特定PECVD腔室；不管电极形状为何，其他制程参数的制程调整是有需要的，以将一膜层的膜层厚度与膜层性质的均匀性最佳化。使用一具有弯曲下游侧的电极的优点在于，这会对α-Si膜层性质显著地增加制程视窗，使得在大基材上行程高品质非晶硅膜层变为更容易，且对大量制造更为可靠。在一些情况中，一具有弯曲性的电极是需要的，以使形成可接受α-Si膜层更为可能。
在另一实施例中，在分散器中心区域中的较宽电极间隔是透过基材支撑件的弯曲性来达到。在一态样中，如图10C所示，散布器板1010具有一基本上平坦的下游侧804，且基材支撑件1011具有一具最大位移1001的弯曲性。对于基材支撑件1011，最大位移1004是被定义为基材支撑件弯曲表面1012与一假想平坦基材支撑件表面1012a之间距离，如图10C所示。本发明的此态样对于使用一基本上平坦的散布器板时，允许了宽的中心区域间隔与窄的边缘区域间隔，以期望被用于沉积α-Si膜层在另一态样中，散布器板与基材支撑件的每一者可以具有弯曲性，其中使用该些弯曲性可以达到所希望的宽中心区域间隔与窄边缘区域间隔。此态样是显示于图10D中。散布器板1013的弯曲下游表面1016具有比基材支撑件1014的基材支撑件弯曲表面1015有更显著的弯曲性。由于此原因，中心区域电极间隔1017是大于边缘区域电极间隔1018。是以，当散布器板与基材支撑件两者具有弯曲性时，所希望的宽中心区域间隔与窄边缘区域间隔可以被达到。
图11是显示使用具有一具最大位移1004为0.100英吋的弯曲性的散布器板时，在一2200mm宽度的玻璃基材上一非晶硅膜层的厚度曲线1101与1102。沉积该膜层时，电极间隔为0.650英吋。沉积该膜层期间的制程状况为：10000sccm SiH4气体流速、36000sccm H2气体流速、10000瓦特射频等离子体功率、2.5托耳腔室压力、与340℃(内基材加热器)至360℃(外基材加热器)的基材温度。横座标代表沿着2200mm长度基材的轮廓的每一厚度量测的位置，单位为毫米。纵座标代表非晶硅膜层沉积在基材上的沉积速度，单位为
Figure C20058002298400301
两数据组是绘制于图11，数据组1101为方形，数据组1102为钻石形。数据组1101与1102代表沿着基材每一对角线所量测的沉积速度曲线。此两曲线的差异是可以忽略的，其意谓着在散布器长度上是恒定的厚度曲线。
图11的膜层厚度曲线相对于第2、3与4图的曲线的一定性比较是显示出厚度均匀性的明显改善，当使用一在基本上平坦HCG散布器上具有弯曲性的HCG散布器时。此改善是被定量于表1中。
表1沉积在基材上的α-Si膜层的厚度均匀性量测
Figure C20058002298400302
相对于以一平坦的散布器板所沉积膜层而言，以一具有弯曲性的散布器所沉积的膜层具有一高沉积速度与具有改善的均匀性。
在一态样中，一PECVD气体散布器具有一弯曲的下游侧且没有中空阴极梯度。该散布器改善了所沉积在大于约1200000mm2基材上α-Si膜层的膜层厚度均匀性与膜层性质均匀性。在另一态样中，一PECVD气体散布器具有一弯曲的下游侧与一中空阴极梯度。该散布器可被用以处理氮化硅或α-Si膜层。这减少了PECVD腔室的制造成本，且增加了腔室适用性，亦即腔室可用于沉积氮化硅或α-Si膜层而不需要改变气体散布器板。
制造方法
用于处理大于约1000mm×1200mm的基材的散布器板是难以可重复地制造。所希望的形状与/或散布器至散布器可能会有明显变化。对于不是基本上平坦的散布器板(例如具有一弯曲下游表面的散布器)尤其如此。对于一些薄膜层(例如α-Si)，因为膜层厚度均匀性与膜层性质均匀性是强烈地相依于电极间隔，减少可能在一散布器板在制造后最终弯曲性与所希望形状之间的变化是很重要的。减少不同(但名义上相同)腔室之间的变化也是很重要的。方法是被提供以允许以一可重复且成本低廉方式来制造用于一PECVD腔室的弯曲散布器。
在一实施例中，气体散布器板的下游侧的所希望弯曲性是通过一热制程来形成，其中在该热制程中，散布器板是被弯曲以符合于一弯曲退火固定件的形状。该弯曲退火固定件是一被加工至所希望弯曲性的金属板，且被用以弯曲许多散布器。
图12是绘示使用一弯曲退火固定件而用于散布器退火制程1200以弯曲一散布器板至所希望弯曲性的流程图。
在步骤1201，散布器板对准于且被置放在弯曲退火固定件上。散布器的下游侧应该接触于退火固定件。
在步骤1202，散布器板的表面被一保护材料所覆盖住，以避免来自退火重物的损坏与污染。保护材料必须是清洁的、相当有弹性的且抗热的。能使用的保护涂层的一实例为一电镀的铝薄片。
在步骤1203，散布器板被装载有需要用以在退火制程期间将散布器可塑地变形的适当重物。该重物必须被分布在散布器上，从而使在退火制程期间，散布器板完全地符合于弯曲退火固定件的形状。大致上而言，重物应该先被施加至散布器的中心点，接着沿着对角线与周围被分布。图13是绘示出重物“W”的一示范性配置，其中该些重物“W”是用于退火一2200mm×1870mm而1.44英吋厚度的铝散布器板“D”。所使用重物的量与分布是可以改变的，是依据散布器板的尺寸、厚度与组成、弯曲退火固定件的弯曲性、与退火制程的时间与温度而定。然而，熟习该技艺的人士可以轻易地决定这些因素。
在步骤1204，散布器板的温度是以一足够缓慢以避免翘曲的速度被增加至希望的退火温度。温度上升速度与退火温度是可以改变的，因为其是依据散布器板的尺寸、厚度与组成、弯曲退火固定件的弯曲性、与退火制程的时间与温度而定。然而，熟习该技艺的人士可以轻易地决定这些因素。在前述2200mm×1870mm铝散布器板的实例中，适当的温度上升速度不超过每小时40℃，且对火温度约410℃。
在步骤1205，散布器板是被退火，亦即维持在退火温度而持续所需要时间以使散布器板可塑地变形且精确地符合于弯曲退火固定件的形状。如前所述，所希望的退火时间是可以改变的，其是依据许多因素而定。这可以被熟习该技艺的人士所轻易决定。在前述示范性的铝散布器板中，退火时间不超过4小时。
在步骤1206，散布器板的温度是以一足够缓慢以避免翘曲的速度被降低至室温。如前所述，这对于不同的散布器板是可以改变的。对于前述示范性的铝散布器，冷却速度不超过每小时25℃。
在步骤1207，在散布器板达到室温之后，重物则被移除。
在一态样中，散布器板不具有中空阴极梯度，且气体通道与中空阴极腔穴是基本上相同的。在另一态样中，散布器板具有一弯曲下游表面与中空阴极梯度两者。在任一情况中，气体通道的加工(其对于一基本上平坦的表面是被显著地简化)较佳地是在退火制程前被执行。虽然大致上并非节省成本的，气体通道的加工也可以在退火/弯曲制程之后被执行。气体通道的加工可以为手动或数值控制(numerically controlled，NC)的，但是因为大散布器板上具有许多气体通道，较佳地是使用NC加工。
在另一实施例中，气体散布器板的下游侧的所希望弯曲性是通过加工除去在散布器的下游侧上所需材料来形成，其是使用该技艺中所熟知的磨铣或车床形式的金属移除制程。在一态样中，气体通道的加工是在形成弯曲表面之后而被执行。气体通道的加工可以为手动或数值控制(numericallycontrolled，NC)的，但是因为大散布器板上具有许多气体通道，较佳地是使用NC加工。
在另一实施例中，气体通道是先被加工于散布器板中，接着一第一弯曲性是被加工于气体散布器板的下游侧中，并且最后散布器板被退火成一最终弯曲性。该实施例提供了一节省成本以用于制造气体散布板的方法，其中该气体散布板包括一中空阴极梯度以用于均匀性地沉积氮化硅与一基本上内凹的弯曲性以用于均匀性地沉积α-Si两者。典型上相同的气体通道是被加工至一基本上平坦的表面中。相对于加工可改变的深度与直径的气体通道至一弯曲表面中，这更能节省成本且可重复地制造。然后，第一弯曲性是使用该技艺中所熟知的磨铣或车床形式的金属移除制程被加工至气体散布器板的下游侧中，以在散布器表面上建立所希望的中空阴极腔穴梯度；当靠近散布器板的中心处有更多材料被移除时，起初相同的气体通道的产生的中空阴极腔穴尺寸因此被减少。气体散布器板接着通过前述退火/弯曲制程而被形成有最终希望的弯曲性。此最终步骤是必须的，因为需要用以建立所希望中空阴极梯度的弯曲性是极少相同于希望用于均匀性沉积α-Si的弯曲性。
虽然本文已经显示且详细地描述了一些包含有本发明教示的较佳实施，熟习该技艺的人士可以容易地构想出许多其他仍然包含这些教示的变更的实施例。
虽然前述是着重于本发明的实施例，本发明的其他与进一步实施例在不脱离其基本范围内是可以被构想出，且其范围是由权利要求范围所决定。

Claims (30)

1.一种用于等离子体处理室的气体分散板组件，该气体分散板组件包含一散布器板，该散布器板具有一上游侧与一下游侧，其中该下游侧具有一基本上内凹的弯曲性，其中该散布器板包含：
第一气体通道，形成在该散布器板的一中心区域中且流体连通于该上游侧与该下游侧，其中该第一气体通道包含：
第一开孔，流体连通于该上游侧；以及
第一中空阴极腔穴，基本上邻近于该气体通道的下游侧，该第一
中空阴极腔穴包含：
第一阴极腔穴表面积；
第一阴极腔穴体积；以及
第一阴极腔穴开口，是一致于该下游侧的表面；
第二气体通道，形成在该散布器板的一边缘区域中且流体连通于该上游侧与该下游侧，其中该第二气体通道包含：
第二开孔，流体连通于该上游侧；以及
第二中空阴极腔穴，基本上邻近于该气体通道的下游侧，该第二中空阴极腔穴包含：
第二阴极腔穴表面积；
第二阴极腔穴体积；以及
第二阴极腔穴开口，是一致于该下游侧的表面；
其中该阴极腔穴表面积与/或阴极腔穴体积是由该第一气体通道至该第二气体通道增加。
2.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中
该第一中空阴极腔穴更包含：
第一阴极腔穴喇叭形角度；
第一阴极腔穴深度；以及
第一阴极腔穴开口直径；且
该第二中空阴极腔穴更包含：
第二阴极腔穴喇叭形角度；
第二阴极腔穴深度；以及
第二阴极腔穴开口直径；
其中一或多个属性在该第一气体通道中相对于在该第二气体通道中增加，并且该一或多个属性是选自由阴极腔穴喇叭形角度、阴极腔穴深度、阴极腔穴表面积、阴极腔穴体积或阴极腔穴开口直径所构成的群组。
3.如权利要求2所述的气体分散板组件，其中该第一阴极腔穴开口直径不小于0.1英寸，且该第二阴极腔穴开口直径不超过1.0英寸。
4.如权利要求2所述的气体分散板组件，其中该第一阴极腔穴深度不小于0.1英寸，且该第二阴极腔穴深度不超过2.0英寸。
5.如权利要求2所述的气体分散板组件，其中该第一阴极腔穴喇叭形角度不小于10度，且该第二阴极腔穴喇叭形角度不超过50度。
6.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中
该中心区域更包含：
数个气体通道，流体连通于该上游侧与该下游侧，其中该数个气
体通道中的每一气体通道包含：
阴极腔穴表面积，位于在该下游侧上；以及
阴极腔穴体积，位于该下游侧上；以及
第一中空阴极腔穴密度；且
该边缘区域更包含：
数个气体通道，流体连通于该上游侧与该下游侧，其中该数个气体通道中的每一气体通道至少包含：
阴极腔穴表面积，位于在该下游侧上；以及
阴极腔穴体积，位于该下游侧上；以及
第二中空阴极腔穴密度。
7.如权利要求6所述的气体分散板组件，其中该第一中空阴极腔穴密度等于该第二中空阴极腔穴密度，且该些气体通道之间的间隔不超过0.6英寸。
8.如权利要求6所述的气体分散板组件，其中该第一中空阴极腔穴密度小于该第二中空阴极腔穴密度。
9.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中该散布器板为矩形。
10.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中该散布器板尺寸至少1200000mm2。
11.如权利要求6所述的气体分散板组件，其中在该中心区域与该边缘区域中的该数个气体通道的阴极腔穴表面积或阴极腔穴体积由散布器板的中心至边缘渐进地增加尺寸。
12.如权利要求8所述的气体分散板组件，其中该散布器板更包含：
第三区域，位于该中心区域与该边缘区域之间，该第三区域包含数个气体通道，该些气体通道流体连通于该上游侧与该下游侧；以及
第三中空阴极腔穴密度。
13.如权利要求12所述的气体分散板组件，其中该第一中空阴极腔穴密度不小于该第二中空阴极腔穴密度的10％。
14.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中该散布器板的下游侧的表面为非电镀的无装饰铝。
15.如权利要求1所述的气体分散板组件，其中该散布器板的弯曲下游侧的表面的最大位移为介于该散布器板的等效半径的0.01％至3％之间。
16.一种等离子体处理室，包含：
散布器板，其具有一具有弯曲性的上游侧、以及一具有弯曲性的下游侧；
基材支撑件，邻近于该散布器板的下游侧；以及
该散布器板与该基材支撑件之间的一间隔，其中该间隔在一中心区域是大于在一边缘区域，其中该散布器板还包括数个阴极腔穴于一中心区域中与数个阴极腔穴于一边缘区域中，其中该阴极腔穴表面积、该阴极腔穴体积或该阴极腔穴密度是由该中心区域至该边缘区域增加，其中一第一中空阴极腔穴密度小于一第二中空阴极腔穴密度。
17.一种制造用于等离子体处理室的气体散布器的方法，该方法包含：
置放用以形成该气体散布器的板体于退火固定件上，该退火固定件具有一具所希望弯曲性的表面；
将该板体变形，使得该板体的一下游表面大致上符合于该退火固定件的表面的弯曲性；
加热该板体至一所希望温度而持续一所希望时间长度，以通过将该板体变形以松弛而在该板体内诱发应力；以及
冷却该板体至室温。
18.如权利要求17所述的方法，更包含：
形成数个气体通道于该板体中，该些气体通道流体连通于上游侧与下游侧，其中每一气体通道包含：
中空阴极腔穴，位于该下游侧，其中每一气体通道的中空阴极腔穴
包含一阴极腔穴体积与一阴极腔穴表面积。
19.如权利要求18所述的方法，其中该数个气体通道的该阴极腔穴体积或该阴极腔穴表面积是由该板体的中心至边缘增加。
20.如权利要求17所述的方法，其中形成数个气体通道更包含形成数个气体通道，其中该板体中的该些气体通道的密度是由该板体的中心至边缘增加。
21.如权利要求17所述的方法，其中
加热该板体的步骤包含：
以一足够缓慢的速度增加该板体的温度，以避免翘曲；以及
维持该板体的温度恒定于一足够高的温度且足够长时间，以松弛该被诱发的应力；且
冷却该板体的步骤至少包含：
以一足够缓慢的速度冷却该板体至室温，以避免翘曲。
22.如权利要求17所述的方法，其中将该板体变形的步骤至少包含：
保护该板体的表面；以及
在加热之前，分布适当重物于该板体上，从而使该板体在加热期间符合于该弯曲性退火固定件的形状。
23.如权利要求17所述的方法，其中该板体是由铝制成，且
加热该板体的步骤包含：
以每小时40℃的速度增加该板体的温度；以及
维持该板体的温度于410℃而持续4小时；且
冷却该板体的步骤至少包含：
以每小时25℃的速度冷却该板体至室温。
24.如权利要求17所述的方法，其中该板体的弯曲下游侧的表面的最大位移为介于该板体的等效半径的0.01％至3％之间。
25.如权利要求17所述的方法，其中该弯曲性基本上为内凹，且对应于圆或椭圆的一区段。
26.如权利要求17所述的方法，其中该板体的厚度介于0.8英寸至3.0英寸之间。
27.如权利要求17所述的方法，其中该板体为矩形。
28.如权利要求26所述的方法，其中该板体的尺寸至少1200000mm2。
29.如权利要求17所述的方法，其中该板体的下游侧的表面为非电镀的无装饰铝。
30.一种制造用于等离子体处理室的一气体散布器的方法，该方法包含：
形成数个气体通道而流体连通于一板体的上游侧与下游侧，该板体是用以形成该气体散布器，其中板体中的每一气体通道包含一位于下游侧上的中空阴极腔穴；
加工一基本上内凹的弯曲性至该板体的下游侧中；
置放该板体于一退火固定件上，该退火固定件具有一具所希望弯曲性的表面；
将该板体变形，使得该板体的一下游表面大致上符合于该退火固定件的表面的弯曲性；
加热该板体至一所希望温度而持续一所希望时间长度，以通过将该板体变形以松弛而在该板体内诱发应力；以及
冷却该板体至室温。
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