TW201724201A - 用以改良清洗之具有非均勻氣流清除之框架及應用其之處理腔室及方法 - Google Patents

用以改良清洗之具有非均勻氣流清除之框架及應用其之處理腔室及方法 Download PDF

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Abstract

此處所述之實施例一般係有關於一種框架，用以使用在一電漿處理腔室中，以提供於框架及電漿處理腔室之側壁之間流動之非均勻氣流。於一實施例中，一框架包括一框架主體，具有一內壁及一外壁，內壁及外壁定義框架主體；一中心開孔，形成於框架中且由內壁所界定；以及一角落區域及一中心區域，形成於框架主體之一第一側。角落區域具有一角落寬度，角落寬度係小於中心區域之一中心寬度，其中此些寬度定義於內及外壁之間。

Description

用以改良清洗之具有非均勻氣流清除之框架及應用其之處理腔室及方法
此處揭露之數個實施例一般是有關於一種設備，用以於一處理腔室中製造數個膜於數個基板上，更特別是用於一框架，此框架係於一處理腔室中使用，以提供用於電漿處理應用之非均勻氣流。
液晶顯示器或平板一般使用於主動矩陣顯示器，例如是電腦、電視、及其他螢幕。電漿輔助化學氣相沈積(Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)係使用，以沈積薄膜於基板上，基板例如是半導體晶圓或用於平板顯示器之透明的基板。PECVD一般係藉由導引前驅物氣體或混合氣體至包含基板之真空腔室中來完成。前驅物氣體或混合氣體一般係向下地導引通過分佈板材，分佈板材位於接近處理腔室之頂部的位置。藉由從耦接於電極之一或多個功率源提供功率於處理腔室中之電極，處理腔室中之前驅物氣體或混合氣體係被賦予能量(舉例為激發)成電漿，功率例如是射頻(radio frequency，RF)功率。激發之氣體或混合氣體係反應，以形成材料層於基板之表面上。此層可舉例為鈍化層、閘極絕緣體、緩衝層、及/或蝕刻終止層。此層可為較大之結構的一部份，例如是舉例為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)或主動矩陣有機發光二極體(active matrix organic light emitting diodes，AMOLED)。
由PECVD技術所處理之平板一般係大的。舉例來說，平板可超過4平方公尺。在處理期間，玻璃基板之邊緣及背側以及內部腔室元件必須避免沈積。一般來說，例如是遮蔽框架之沈積遮罩裝置係擺置於基板之周圍附近，以在處理期間避免處理氣體或電漿到達基板之邊緣或背側且支承基板於支座件上。遮蔽框架可於處理腔室中位在支座件之上方，使得當支座件係移動至上升處理位置中時，遮蔽框架係被舉起且接觸基板之邊緣部份。如此一來，遮蔽框架覆蓋基板之上表面的周圍數公釐，藉此避免基板上之邊緣及背側沈積。
在考慮使用遮蔽框架之優點的情況下係存有許多的缺點。舉例來說，在沈積製程期間，提供至處理腔室中之處理氣體可能不但是流動到處理區域中，且亦流動通過其他區域，例如是接近基板邊緣、腔室牆及遮蔽框架之區域，而在沈積製程期間導致不需要的氣體分配分佈而可能影響沈積均勻及缺陷率。再者，由標準遮蔽框架產生之流動模式可能影響清洗均勻及效率，且可能對膜沈積物之移除有所影響，而在清洗製程期間導致剝落、過度清洗及侵蝕腔室元件。
因此，針對在處理腔室中使用之改善的框架結構係有需求的。
此處所述之實施例一般係有關於一種框架，用以使用在一電漿處理腔室中，以提供於框架及電漿處理腔室之側壁之間的非均勻氣流。於一實施例中，一框架包括一框架主體，具有ㄧ內壁及一外壁，內壁及外壁定義框架主體；一中心開孔，形成於框架中且由內壁所界定；以及一角落區域及一中心區域，形成於框架主體之一第一側。角落區域具有一角落寬度，角落寬度係小於中心區域之一中心寬度，其中此些寬度定義於內及外壁之間。
於另一實施例中，一處理腔室包括一腔室主體，包括一頂牆、一側壁及一底部牆，頂牆、側壁及底部牆定義一處理區域於腔室主體中；一基板支撐件，位於處理區域中；以及一框架，外接基板支撐件，其中位於框架之一外壁與腔室主體之側壁之間的一縫隙在接近外壁之一中心區域係較窄的。
於再另一實施例中，一種於一處理腔室中控制一非均勻氣流的方法包括導引一氣流從一角落縫隙與一中心縫隙流到一處理區域中，角落縫隙與中心縫隙係定義於一框架及處理腔室之一側壁之間，處理區域係定義於處理腔室中，其中氣流流經角落縫隙具有一第一流動速率，第一流動速率係大於流經中心縫隙之一第二流動速率。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本揭露一般係有關於具有各種外部周圍幾何形狀之框架，各種外部周圍幾何形狀係裝配，以在位於處理腔室中時改變沿著邊緣區域及跨越基板之上表面的氣流路徑。框架之外部周圍幾何形狀可選擇，以控制通過框架與腔室牆之間的氣流路徑、氣體流動速率、氣流速度及處理氣體速度，使得起因於在處理腔室中執行之沈積、蝕刻、或清洗製程之沈積分佈、蝕刻分佈或清洗分佈可有效地控制。
此處之實施例係根據PECVD系統說明式描述於下，PECVD系統係裝配以處理大面積基板，例如是取自位於加州 聖塔克拉拉(Santa Clara)之應用材料公司(Applied Materials, Inc.)之子公司美商業凱科技(AKT America, Inc.)之PECVD系統。然而，應理解的是，所揭露之框架在其他系統裝配中具有效用，其他系統裝配例如是蝕刻系統、其他化學氣相沈積系統、及其他電漿處理系統。更應理解的是，此處所揭露之實施例可使用由其他製造商所提供之處理腔室來實施。
第1圖繪示根據一實施例之電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)設備之剖面圖。此設備包括處理腔室100，一或多個膜可於處理腔室100中沈積於基板140上。此設備可使用，以處理一或多個基板，基板例如是半導體基板、平板顯示器基板、及太陽能板基板等。
處理腔室100一般包括側壁102、底部104及噴頭110，側壁102、底部104及噴頭110係定義處理空間106。基板支撐件(或基座)130係設置於處理空間106中。基板支撐件130包括基板接收表面132，用以支撐基板140。處理空間106係藉由開孔108作為通道，開孔108係貫穿側壁102形成，使得基板140可在基板支撐件130位於降低位置時傳送至處理腔室100中或離開處理腔室100。一或多個桿134可耦接於升舉系統136，以舉起或降低基板支撐件130。如第1圖中所示，基板係位於降低位置中，基板140係在降低位置中可傳送進入處理腔室100中或離開處理腔室100。基板140可上升至處理位置來進行處理，處理位置並未繪示。當基板支撐件130係上升至處理位置中時，設置於基板接收表面132上之基板140之頂表面與噴頭110之間的間隔可為約400 mil及約1200 mil之間。於一實施例中，間隔可為約400 mil及約800 mil之間。
升舉銷138係可移動地穿越基板支撐件130設置，以分隔基板140與基板接收表面132，而有助於自動傳送基板。基板支撐件130可亦包括加熱及/或冷卻元件139，以維持基板支撐件130於所需之溫度。基板支撐件130可亦包括射頻(RF)回程片131，以於基板支撐件130之周圍提供射頻回程路徑。
噴頭110可藉由懸掛件114於背板112之周圍耦接於背板112。噴頭110可亦藉由一或多個耦接支撐件160耦接於背板112，以有助於避免下垂及/或控制噴頭110之平直度(straightness)/曲率。
氣源120可耦接於背板112，以提供處理氣體通過於背板112中之氣體出口142且通過於噴頭110中之氣體通道111，而到達設置於基板接收表面132上之基板140。泵送埠109可耦接於處理腔室100，以控制處理空間106中之壓力。射頻電源122係耦接於背板112及/或耦接於噴頭110，以提供RF功率於噴頭110。RF功率於噴頭110及基板支撐件130之間產生電場，使得電漿可從噴頭110和基板支撐件130之間的氣體產生。可使用多種頻率，例如是約0.3 MHz及約200 MHz之間的頻率。於一實施例中，射頻電源係提供13.56 MHz之頻率。
遠端電漿源124可亦耦接於氣源120及背板112之間，遠端電漿源124例如是電感耦合遠端電漿源。在處理基板之間，清洗氣體可提供於遠端電漿源124，使得遠端電漿係產生且提供至處理空間106中，以清潔腔室元件。藉由從RF電源122提供至噴頭110之功率，清洗氣體於處理空間106中可更進一步激發。合適之清洗氣體包括NF3 、F2 、及SF6 ，但不以此些氣體為限。
框架133可相鄰於基板140之周圍區域擺置，以接觸基板140或與基板140分隔。於一些實施例中，框架133可裝配，以設置於基板140之下方。於其他實施例中，框架133可裝配，以設置於基板140之上方。框架133可為遮蔽框架、非接觸框架(舉例為擺置於基板支撐件130上時係不接觸基板之框架)、浮動框架、可移動框架、限制環、流量控制結構、或可定位而鄰近基板140之周圍的其他合適結構。
於第1圖中所示之實施例中，當基板支撐件130係降低以提供間隙來讓基板140擺置於基板支撐件130上或從基板支撐件130移除基板140時，框架133可置於框架支座162上。於一實施例中，框架支座162可包括相同於側壁102之材料。於另一實施例中，框架支座162可包括導電材料、電介質材料、不鏽鋼或鋁。框架133可減少沈積發生在基板140之邊緣及未被基板140覆蓋之基板支撐件130之區域上。當基板支撐件130係升高至處理位置時，框架133可卡合於基板140及/或基板支撐件130，且從框架支座162升起。
在清洗製程期間，框架133可擺置於框架支座162上。基板接收表面132可亦升起至接觸框架133之高度，而不用在清洗期間從框架支座162升起框架133。
基板支撐件130具有外輪廓。於一些實施例中，框架133或其部份係於位於基板支撐件130上時可延伸超出基板支撐件130之周圍的部份，且因此定義出基板支撐件130之周圍的外輪廓。在基板支撐件130與處理腔室100之側壁之間的開放區域的總數係控制氣體通過基板支撐件130與位於其上之基板140之總量。因此，藉由擇優地具有更多開放區域鄰近基板支撐件130之一區域而相對另一區域，流經基板支撐件130之一區域及基板140而相對另一者之氣體的總量可控制。舉例來說，鄰近基板支撐件130之中心區域的開放區域可不同於鄰近於基板支撐件130之角落區域之開放區域，因而擇優地導引更多流體通過具有更多開放區域之此區域。擇優地導引更多流體至一區域可應用而補償其他傳導不對稱性，以於整個基板產生更均勻的流動，或致使更多氣體流經基板之一區域之上方而相對另一者。於一例子中，流體可相對於角落區域擇優地導引至基板支撐件130之中心區域。於另一例子中，流體可相對於中心區域擇優地導引至基板支撐件130之角落區域。於另一例子中，流體可擇優地導引至基板支撐件130之一側邊而相對於另一側邊。藉由選擇基板支撐件130之輪廓的幾何形狀，及/或選擇穿過框架133形成之孔的直徑及/或數量，如下方進一步之說明，在基板支撐件130之一側邊上的開放區域可選擇，以控制橫跨在基板支撐件130與處理腔室100之側壁之間的縫隙之寬度，選擇基板支撐件130之輪廓的幾何形狀例如是基板支撐件130及/或框架133之周圍的曲率。
第2A圖繪示可使用於處理腔室中之框架133之上視圖，處理腔室例如是第1圖中所繪示之處理腔室100。框架133包括框架主體202。框架主體202具有內壁250及外壁252，內壁250及外壁252定義框架主體202成實質上正方形/矩形之形式。
框架主體220之內壁250定義中心開孔251，中心開孔251略微地覆蓋基板140之周圍區域107。內壁240及中心開孔251具有四邊形之形式。框架主體202之內壁250可調整尺寸，以極為接近基板140之邊緣區域209(舉例為接觸基板140之邊緣區域209或與基板140之邊緣區域209之內側相隔一預定距離)。
於一例子中，框架133可位於基板140之周圍區域107(舉例為邊緣區域209)之上方(舉例為非接觸)，如第2AA圖中之剖面圖中的圓155所示。設置於基板140之上方(舉例為非接觸)的框架133可定義縫隙158，縫隙158位於框架133及基板140之間，以讓氣體流動通過。或者，框架133可定位而接觸基板140之周圍區域107(舉例為邊緣區域209)，因而在此兩者之間係沒有留有縫隙，如第2AB圖中之圓156所示。於再另一例子中，框架133可剛好位於基板140之上方而使底部角落161接觸基板140之頂角落158，因而在兩者之間係沒有留有縫隙，如第2AC圖中之圓157所示。值得注意的是，基板140與框架133之間的相對位置關係可以根據所需之方式任意配置。於第2A、2B及2C圖中所示之實施例中，框架133、222、224係以接觸或不接觸繪示成虛接線之基板140之方式位於基板140之上方，如第2AA及2AB圖中之例子中所示。
請回到第2A圖中所示之例子進行參照，框架133之外壁252具有實質上直線輪廓，實質上直線輪廓與處理腔室100之側壁102係為分隔關係，而定義出框架133之四個側邊與處理腔室100之側壁102之間的縫隙225。在框架133之中心區域253與處理腔室100之側壁102之間的縫隙225可具有預定之寬度215、208， 寬度215、208於一些實施例中係大於約40 mm。由於框架133之中心區域253之外壁252、216係裝配而為實質上直線，在框架133之外壁252、216之四個側邊與處理腔室100之側壁102之間的寬度215、208可為相同。舉例來說，在外壁216及/或外壁252及處理腔室100之側壁102之間的寬度215、208可分別實質上相同。再者，由於框架133之外壁216、252係裝配成實質上直線，由框架133之第一角落217沿著處理腔室100之側壁102至第二角落219所定義之第一寬度207和第二寬度210係實質上相同於定義於框架133之中心區域253的寬度208、215。
值得注意的是，此處所述之名稱或片語「角落(corner)」或「角落區域(corner region)」表由框架之交會側邊所部份局限的區域以及在遠離側邊交會處之一方向中延伸少於各側邊之四分之一長度的區域。此處所述之名稱或片語「中心(center)」或「中心區域(center region)」表示包括側邊之中心點且由兩個相鄰的角落區域(舉例為框架之一側邊的總長度之約三分之一至二分之一)所局限之一側邊的一部份。
第2B圖繪示可用於處理腔室中之框架222之另一例子的示意圖，處理腔室例如是繪示於第1圖中之處理腔室100。類似於第2A圖中所示之框架133，第2B圖之框架222具有框架主體294，框架主體294具有中心開孔299，中心開孔299由框架222之內壁297所定義。中心開孔299係調整尺寸，以讓基板140擺置於其中而只有略微地與框架222之內壁297交疊，如繪示以虛接線繪示之基板140所示。
框架222更包括外壁296，外壁296相對於內壁297且定義框架主體294之外部周圍。於一例子中，框架222之外壁296可為非線性的。舉例來說，外壁296可具有曲率(舉例為弧)，此曲率由極為接近(舉例為少於10 mm之寬度264)處理腔室100之側壁102的中心區域256所定義。中心區域256可定義第一表面254，第一表面254具有第一曲率。
相對於中心區域256，外壁296之角落區域291係位於遠離處理腔室100之側壁102之位置，因而形成位於角落區域291與處理腔室100之側壁102之間的角落縫隙289。具有第二曲率之第二表面269可形成於框架222之外壁296之角落區域291。彎曲之第二表面269係裝配以具有較大之曲率(也就是半徑)，大於第一表面254之曲率。於一些例子中，在中心區域256中之第一表面254可裝配而具有最小至零曲率(舉例為在整個中心區域256係實質上線性的)，以在具有最小縫隙於兩者之間時簡易匹配框架222於處理腔室100之側壁102。
值得相信的，相對於中心區域256之框架222之角落區域291之其他間隔將擇優地導引更多處理氣體至相對於基板之邊緣的基板之角落。通過角落縫隙289之額外的氣流可改變流經整個基板140之表面的氣流路徑，與中心縫隙(未繪示於第2B圖中)相關之角落縫隙289係定義於框架222側壁102之間。外壁296之幾何形狀可能影響寬度264、263及角落縫隙289及中心縫隙之尺寸，中心縫隙形成於側壁102及框架222之中心區域256與角落區域291之間，因而提供可控制的氣體之阻流(choked flow)通過框架222及側壁102之間。值得相信的，相對於中心縫隙而流經角落縫隙之氣體流動之差異可在整個基板140之頂表面產生處理氣體之流動梯動，而可有利於特定之沈積製程。藉由利用相對於中心縫隙之較大之角落縫隙289，通過角落縫隙289之流體可增加，角落縫隙289形成於角落區域291，中心縫隙形成於中心區域256中。因此，外壁296之幾何形狀可選擇，以控制角落縫隙289相對於中心縫隙之大小/尺寸，因而促使相對於中心氣流之角落氣流成為可控制的。形成於框架222之中心區域256與角落區域291與處理腔室100之側壁之間之縫隙的非均勻尺寸可有效地改變在整個基板表面之氣流分佈。由於阻流之不同傳導係導致不同總量之處理氣體到達基板之不同區域，沈積於基板140之表面上的膜分佈、膜特性及膜厚度可進行控制。於沈積期間藉由框架222所提供之相同流量控制亦在清洗製程期間讓清洗效率在整個處理腔室100之不同區域進行控制。
藉由相對於中心縫隙具有預定之大小/尺寸比之角落縫隙289，膜特性/清洗均勻可進行改變係已經發現。如進一步繪示於第2C圖中，中心縫隙287可定義於側壁102及具有相對之線性表面279之框架224之間，線性表面279係形成而作為在框架224之中心區域283中的外壁285。相對之彎曲表面282可形成於框架224之外壁285之角落區域281。中心縫隙287可具有寬度205，寬度205係約10 mm及約40 mm之間。由於外壁285之幾何形狀在不同區域(舉例為中心區域283及角落區域281)具有不同的曲率，定義在框架224與側壁102之間的中心縫隙287及角落縫隙280將具有不同的寬度，因而在角落區域281係提供較大的氣流。如此一來，較高之角落氣流係改變在基板140之整個頂表面的氣流路徑/分佈，而改變沈積/清洗特性。
類似地，中心開孔238係由框架224之內壁297所定義。中心開孔238可讓基板140配置於其中，且稍微地與框架224之內壁297重疊。
第3A-3C圖分別繪示壓力分佈圖302、304、306，且第4A-4C圖分別繪示利用具有來自第2A-2C圖之不同裝配之框架133、222、224在基板表面之上方進行偵測之氣流速度分佈圖400、402、404。在利用具有相對直線之外壁252(具有大於40 mm之均勻之寬度208、215、第一寬度207、及第二寬度210之中心及邊緣縫隙)之框架133的情況下，如第3A圖中所示，在壓力分佈圖302上所示之壓力分佈可在角落區域313(舉例為中心高壓及邊緣低壓)係為特別低壓的情況下，在中心區域308、309中具有相對高壓且在邊緣區域310、311、312具有相對低壓。在此例子中，壓力梯度(舉例為自中心區域308中之最高壓力減去在角落區域313之最低壓力所計算得出之壓力變化)可控制在約0.1-0.2 Torr，以維持中心高壓至角落低壓的分佈。
再者，繪示於第4A-4C圖中之氣流速度分佈圖說明整個基板表面之氣流速度的變化亦與框架133、222、224之不同裝配相關。在利用具有實質上相對直線的外壁252之框架133的情況下，如第4A圖中所示之氣流速度分佈圖400中，氣流速度在中心區域406中係相對低的，而在角落區域418及邊緣區域416中係相對高的。特別是，在邊緣區域416之氣流速度甚至高於在角落區域418之氣流速度約15%至約20%。在第4A圖中所繪示之例子中，氣流速度具有梯度分佈，從在中心中之低速度逐漸地增加至高邊緣速度(舉例為在中心區域406中具有最低的速度，且逐漸地在區域410、412、414中具有較高的速度，且接著在角落區域418具有甚至更高之速度且在邊緣區域416具有最高的速度)。
在利用如第2B圖中所示之框架222的情況下，如第3B及4B圖中所示之另一例子中，壓力分佈圖304及氣流速度分佈圖402係表示具有相對高之角落流動(舉例為與側壁102相對，具有少於10 mm之最小之縫隙的寬度264形成於框架222之中心區域256中)之框架222可在中心區域315中具有最高的壓力且在角落區域320中具有最低之壓力。類似地，壓力逐漸地從中心區域316、317減少至角落區域318、320。壓力梯度(舉例為自中心區域315中之最高壓力減去在角落區域320之最低壓力的壓力變化)可為從中心高壓至角落低壓之約0.1-0.2 Torr。
再者，由於角落流動係藉由第2B圖之框架222所形成之角落縫隙289提高，在不增加角落流動之情況下，在中心區域315之壓力係較利用第2A圖之框架133之第3A圖之中心區域308之壓力高。於一例子中，第3B圖之中心區域315中的壓力可為約1.46-1.48 Torr，第3A圖之中心區域308中之壓力可為約1.41-1.42 Torr，而相較於不提高角落流動之製程有約3%至5%之較高的壓力。
相較之下，最低之氣流速度係於中心區域420中發現，且接著逐漸地從中心區域422、424、426增加至邊緣區域428，且在角落區域430具有最高之氣流速度，如第4B圖中所示。如上所述，由於具有角落縫隙289之框架222已經提高角落氣流，最高之氣流速度係在角落區域430，而最低之氣流速度係在中心區域420中。相較第4B圖之氣流速度分佈圖402與第4A圖中之氣流速度分佈圖400(舉例為利用框架133而沒有提高角落流動)，具有來自框架222之提高的角落流動之角落區域430之氣流速度可具有約8-9 m/s(每秒數公尺)之速度，而在沒有提高角落流動之角落區域418中之氣流速度可為約6-6.5 m/s，而約為20%之較低的氣流速度。因此，藉由利用框架222，在整個基板表面之壓力分佈及氣流速度分佈可調整，以在沈積製程期間有效地改善沈積均勻及分佈控制，及/或在腔室清洗製程期間增加清洗效率。
再者，在沒有或有提高之角落氣流情況下比較壓力分佈圖302、304、及氣流速度分佈圖400、402，第2C圖之框架224係提供中間壓力梯度且氣流速度梯度，如第3C及4C圖之壓力分佈圖306及氣流速度分佈圖404中所示。由於第2C圖之框架224亦提供少於10 mm之減少的寬度205的中心縫隙287(相較於大於40 mm之寬度208，寬度208係由來自框架133之縫隙225所定義)，阻氣流可能不僅是流經角落縫隙280，且亦通過中心縫隙287。因此，藉由第2A圖之框架133擇優地導引通過第二角落219之流動程度可能不如藉由第2B圖之框架222流經角落縫隙289之氣流有效。因此，藉由調整形成於中心區域中之縫隙的大小/尺寸，且中心區域係位於框架及處理腔室之側壁之間，相對於基板之中間邊緣擇優地導引至角落之氣流的總量可調整，以取得所需之不同的沈積分佈及清洗效率。
第3C圖之壓力分佈圖306係說明具有中心縫隙287之框架224，中心縫隙287仍提供少量之氣流通過其(舉例為相較於第2A圖之大於40 mm之寬度208，具有減少之中心縫隙的寬度205係在10 mm及40 mm之間)，最高之壓力係於中心區域322中發現，且最低之壓力係於角落區域328中發現。壓力從中心區域322、324、326到角落區域328逐漸地減少。壓力梯度(舉例為自中心區域322中之最高的壓力減去在角落區域328之最低之壓力所計算得出之壓力變化)從高壓中心至邊緣/角落低壓角落可為約0.1-0.2 Torr。
第3C圖的壓力分佈圖306係相對類似於第3A圖之壓力分佈圖302。在中心區域322中之壓力係約1.42 Torr，而類似於在第3A圖之中心區域308中的壓力。
相較之下，根據第4C圖之氣流速度分佈圖404，最低的氣流速度係在中心區域432中發現，且從中心區域434、436、438往在邊緣區域440及在角落區域442兩者類似的最高之氣流速度逐漸地增加，如第4C圖中所示。由於由第2C圖之框架224產生之角落氣流沒有和由第2B圖之框架222產生之角落氣流一樣大，在角落區域442及邊緣區域440產生的氣流速度趨於相似，舉例為具有約6-6.5 m/s之相近範圍，因而在基板140之周圍區域107附近係提供更均勻的氣流速度。因此，在基板之中心區域及邊緣區域需要均勻之氣流速度的實施例中，具有減少之縫隙的寬度205之第2C圖之框架224可為所需的，寬度205為10 mm及約40 mm之間的。
在氮化矽沈積於基板上之例子中，第2B圖之框架222可利用，以相對於基板之邊緣擇優地於角落提高氣流，而加強氮化矽沈積於基板之角落。於執行氧化矽或多晶矽(舉例為低溫多晶矽(low temperature polysilicon，LTPS))沈積製程之另一例子中， 可利用第2C圖之框架224，以在基板之邊緣及角落區域兩者處提供更均勻的氣流速度。
第5A圖繪示第2B圖之框架222之上視圖。如上所述，框架222具有外壁252及內壁297，外壁252及內壁297定義框架主體294。內壁297定義實質上四邊形開孔，例如是矩形或正方形。框架222之角落區域291具有第二表面269，第二表面269具有第二曲率。中心區域256具有第一表面254，第一表面254可根據所需具有線性或非線性的輪廓。於第5圖中所示之實施例中，在中心區域256中之第一表面254係實質上為線性的裝配。於一些例子中，第一表面254可以具有第一曲率的方式彎曲。在此種情況中，由第一表面254之半徑所定義的第一曲率係小於由第二表面269之半徑所定義之第二曲率。於一例子中，第二曲率係約30%至約90%之間大於第一曲率。
框架主體294於中心區域256中具有中心主體寬度502以及於角落區域291中具有角落主體寬度504，中心主體寬度502係約5 mm及約1000 mm之間，角落主體寬度504係約10 mm及約1500 mm之間。於一例子中，角落主體寬度504係約30%及90%之間短於框架主體294之中心主體寬度502。再者，對於從中心區域256至角落區域291之框架主體294之一側邊來說，沿著框架222之一側邊的總寬度偏差506(也就是中心主體寬度502及角落主體寬度504之間的差距)係約5 mm及約60 mm之間。於一實施例中，框架222係為矩形。
以類似的結構來說，第2C圖之框架224具有相對之線性表面279，形成於中心區域283中且相較於形成於角落區域281中之彎曲表面282具有較少的曲率。然而，由於第2C圖之框架224係裝配，以於位在處理腔室100中時仍舊維持側壁102及框架224之間的中心縫隙287(約10 mm及約40 mm之間)，在角落區域281及中心區域283之間的框架主體294之寬度的變化可能不會和第2B圖之框架222一樣大。舉例來說，沿著第2C圖之框架224之一側， 從中心區域283至角落區域281之總寬度偏差213係約5 mm及約40 mm之間。第2C圖之框架224之中心區域283可具有一寬度，約35%及約85%大於在角落區域281中之寬度。
第5B圖繪示具有不同尺寸之孔522、518之框架510之另一例子的示意圖，孔522、518係形成於框架510中，用以在框架510之不同區域附近產生流動梯度。舉例來說，框架510可具有孔518、522，分別形成於框架510之角落區域514及中心區域512中。為了在框架510之不同區域具有不同之流動速率，由孔522、518所提供之開放區域的總量可變化。藉由選擇孔522、518之數目及/或大小，開放區域可變化。開放區域可藉由選擇孔522、518之數量及/或尺寸變化。於一例子中，位於框架510之角落區域514中之孔518可具有直徑520，直徑520大於位在框架510之中心區域512的孔522之直徑516，使得相對於中心區域512，在角落區域514之流動係較大。位於角落區域514中之孔518之直徑520係約30%及約90%之間大於位於中心區域512之孔522之直徑516。於其他實施例中，孔522、518之數目可選擇且孔522、518之直徑也可選擇性選擇，以相較於中心區域512，於角落區域514具有30%及約90%的較大的流動。或者，相較於中心區域512，孔522、518之開放區域可選擇，以在角落區域514具有30%及約90%之較少的流動。
類似於上述概念，提高之角落流動可亦藉由使用形成於基板支撐件中的不同外部周圍幾何形狀來達成，形成於基板支撐件中的外部周圍幾何形狀例如是繪示於第6A-6B圖中的基板支撐件600，或甚至是在處理腔室100之側壁102中。基板支撐件 600類似於上述之基板支撐件130但具有不同之外部周圍幾何形狀，基板支撐件600可具有實質上四邊形之裝配，四邊形之裝配具有四個側邊601，具有所需之曲率形成於基板支撐件600中。藉由選擇合適的側邊601的曲率，在基板支撐件600之周圍與處理腔室之側壁102之間的縫隙可變化，使得更多流動發生在相對於中心區域602之角落區域604，或在相對於角落區域604之中心區域602，端視所選擇之曲率而定。於第6A-6B圖所繪示之例子中，基板140係設置於基板支撐件600上。各側邊601具有中心區域602 及角落區域604。角落區域604具有寬度610(舉例為從基板140之側壁605至基板支撐件600之側邊601)，寬度610係短於中心區域602之寬度608。藉由控制角落區域604之寬度610約30%及約90%少於在中心區域602中之寬度608，可取得增強之角落流動。
在另一例子中，基板支撐件600可為傳統之基板支撐件，例如是如第1圖中所示之具有矩形幾何形狀的基板支撐件130，基板支撐件600具有矩形之框架主體650，矩形之框架主體650具有可移除裙件652，可移除裙件652貼附於框架主體650。可移除裙件652可藉由合適的緊固件654貼附於框架主體650。可移除裙件652可裝配以具有不同的幾何形狀，舉例為包括非對稱之幾何形狀、曲率、孔、及類似者，以擇優地具有許多氣流通過基板140之不同周圍區域107。由於泵送埠109可位於處理腔室100之特定側邊處，如第1圖中所示，在處理腔室100之不同位置(舉例為數個側邊)的不同泵送效率可於基板140之周圍區域107之不同側邊產生非對稱氣流速度或氣流分佈。藉由利用可移除裙件652，基板支撐件600之外部周圍輪廓可改變，以控制鄰近於基板140之周圍區域107之氣流路徑或氣流。舉例來說，可移除裙件652的形狀可選擇，以相對於基板支撐件600之相對側邊與鄰近泵送埠109之處理腔室100具有較小的縫隙，使得在基板支撐件600及基板140之周圍區域107附近的氣流係實質上均勻。再者，如果有需求時，可移除裙件652可選擇性只應用於基板支撐件600之特定側邊(舉例為不是基板支撐件600之全部四個側邊)，以在所需時取得非對稱氣流。
第6B圖繪示沿著切割線A—A切割之基板支撐件600之剖面圖。具有彎曲幾何形狀之中心區域602係具有預定之寬度608，寬度608為與基板140之側壁605的距離。如上所述，定義於角落區域604中的寬度610係少於如第6B圖中所示的寬度608。值得注意的是，藉由改變處理腔室100之側壁102的幾何形狀來使處理腔室100之側壁102彎曲而可產生到基板140之所需的不同氣流速度/壓力，可亦取得增強的角落流動。
綜合上述，此處揭露之實施例係有關於具有不同外部周圍幾何形狀之框架，具有不同外部周圍幾何形狀之框架可利用以改變或調整提供於整個基板表面的氣流路徑(也就是與基板邊緣相關之傳送到基板的角落的氣體之比)、速度及處理壓力。藉由以此方式進行，均勻或非均勻之氣流路徑可針對不同製程需求或環境進行選擇，而在整個基板表面取得所需之氣體分佈，以改善沈積或清洗效率。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧處理腔室
102、605‧‧‧側壁
104‧‧‧底部
106‧‧‧處理空間
107‧‧‧周圍區域
108‧‧‧開孔
109‧‧‧泵送埠
110‧‧‧噴頭
111‧‧‧氣體通道
112‧‧‧背板
114‧‧‧懸掛件
120‧‧‧氣源
122‧‧‧射頻電源
124‧‧‧遠端電漿源
130、600‧‧‧基板支撐件
131‧‧‧射頻回程片
132‧‧‧基板接收表面
133、222、224、510‧‧‧框架
134‧‧‧桿
136‧‧‧升舉系統
138‧‧‧升舉銷
139‧‧‧加熱及/或冷卻元件
140‧‧‧基板
142‧‧‧氣體出口
155、156、157‧‧‧圓
158、225‧‧‧縫隙、頂角落
160‧‧‧耦接支撐件
161‧‧‧底部角落
162‧‧‧框架支座
202、294、650‧‧‧框架主體
205、208、215、263、264、608、610‧‧‧寬度
207‧‧‧第一寬度
209、310、311、312、416、428、440‧‧‧邊緣區域
210‧‧‧第二寬度
213、506‧‧‧總寬度偏差
216、252、285、296‧‧‧外壁
217‧‧‧第一角落
219‧‧‧第二角落
238、251、299‧‧‧中心開孔
250、297‧‧‧內壁
253、256、283、308、309315、316、317、322、324、326、406、420、422、424、426、432、434、436、438、512、602‧‧‧中心區域
254‧‧‧第一表面
269‧‧‧第二表面
279‧‧‧線性表面
280、289‧‧‧角落縫隙
281、291、313、318、320、328、418、430、442、514、604‧‧‧角落區域
282‧‧‧彎曲表面
287‧‧‧中心縫隙
302、304、306‧‧‧壓力分佈圖
400、402、404‧‧‧氣流速度分佈圖
410、412、414‧‧‧區域
502‧‧‧中心主體寬度
504‧‧‧角落主體寬度
516、520‧‧‧直徑
518、522‧‧‧孔
601‧‧‧側邊
652‧‧‧可移除裙件
654‧‧‧緊固件
為了使本發明的上述特徵可詳細地瞭解，簡要摘錄於上之本發明更特有之說明可參照實施例，部份之實施例係繪示於所附之圖式中。然而，值得注意的是，由於本發明可承認其他等效實施例(equally effective embodiment)，所附之圖式僅繪示本發明之典型實施例且因而不視為其範圍之限制。 第1圖繪示根據一實施例之具有框架設置於其中之處理腔室之剖面圖； 第2A-2C圖繪示使用於處理腔室中之框架的不同例子的上視圖； 第2AA-2AC圖繪示使用於處理腔室中之位於基板支撐件組件上或靠近基板支撐件組件之框架之不同例子的剖面圖； 第3A-3C圖繪示利用第2A-2C圖之框架之不同例子的壓力分佈圖； 第4A-4C圖繪示利用第2A-2C圖之框架之不同例子的氣流速度分佈圖； 如第5A圖繪示第2B圖之框架的上視圖； 第5B圖繪示框架之另一例子的上視圖；以及 第6A-6B圖繪示設置於處理腔室中之基板支撐件之另一例子的示意圖。
為了便於說明，在可行的情況下，相同參考編號係使用以意指在此些圖式中所共有之相同的元件。可預期的是，一實施例之元件及特徵可有利地合併於其他實施例中而不必進一步的說明。
102‧‧‧側壁
107‧‧‧周圍區域
108‧‧‧開孔
140‧‧‧基板
222‧‧‧框架
254‧‧‧第一表面
256‧‧‧中心區域
263、264‧‧‧寬度
269‧‧‧第二表面
289‧‧‧角落縫隙
291‧‧‧角落區域
294‧‧‧框架主體
296‧‧‧外壁
297‧‧‧內壁
299‧‧‧中心開孔

Claims (23)

  1. 一種框架，包括： 一框架主體，具有一內壁及一外壁； 一中心開孔，形成於該框架主體中且由該內壁所界定；以及 一角落區域及一中心區域，形成於該框架主體之一第一側，其中該角落區域具有一角落寬度，該角落寬度係小於該中心區域之一中心寬度，該角落寬度及該中心寬度定義於該內壁及該外壁之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中該中心寬度與該角落寬度之間之一差距係約5 mm及約60 mm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中該中心寬度係約30 %及約90 %之間大於該角落寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中該框架主體係由一導電材料所製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中該中心開孔具有一四邊形之形式。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中該外壁具有一幾何形狀，擇優地導引更多流體經過該框架之上方以到達該角落區域或該中心區域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之框架，其中位於該角落區域中的該外壁之一部份具有一曲率，及位於該中心區域中的該外壁之一部份係實質上為線性的。
  8. 一種處理腔室，包括： 一腔室主體，包括一頂牆、一側壁及一底部牆，該頂牆、該側壁及該底部牆定義一處理區域於該腔室主體中； 一基板支撐件，位於該處理區域中，該基板支撐件具有一外輪廓，選擇以擇優地導引更多流體經過該基板支撐件與該側壁之間，以相對於一中心區域到達一角落區域或相對於該角落區域到達該中心區域；以及 一泵送埠，於該基板支撐件下設置通過該腔室主體之該底部牆。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之處理腔室，其中定義於該基板支撐件之該外輪廓及該腔室主體之該側壁之間的一縫隙係相對該基板支撐件之該角落區域在接近該基板支撐件之該中心區域時為不同的。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之處理腔室，其中基板支撐件包括： 一框架，設置於該基板支撐件上且環繞一基板支撐表面，該基板支撐表面定義於該基板支撐件上，其中該外輪廓係由該基板支撐件或該框架之其中一者定義。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之處理腔室，其中該框架更包括： 一框架角落區域，形成於該框架之一第一側，其中該框架角落區域具有一角落寬度，該框架角落區域之該角落寬度小於該框架之一框架中心區域之一中心寬度，該些寬度定義於該框架之內壁及外壁之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之處理腔室，其中該框架更包括： 一差距，位於該中心寬度與該角落寬度之間，該差距係約5 mm及約60 mm之間。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之處理腔室，其中一縫隙具有一第一寬度及一第二寬度，該第一寬度定義於該框架之該框架角落區域與該腔室主體之該側壁之間，該第二寬度定義於該框架之該框架中心區域與該腔室主體之該側壁之間，其中該第一寬度大於該第二寬度，該些寬度定義於該內壁及該外壁之間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之處理腔室，其中該第二寬度係少於10 mm。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之處理腔室，其中該框架之該第一側之該框架中心區域係極為接近該側壁。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之處理腔室，其中該第二寬度係為10 mm及約40 mm之間。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之處理腔室，其中該中心區域包括一外壁之一實質上之線性表面，且該角落區域具有一彎曲表面。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之處理腔室，其中該框架包括一內壁，相對於一外壁且定義一四邊形之中心開孔。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之處理腔室，其中該框架係為矩形。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之處理腔室，其中相對於該角落區域，該縫隙於該中心區域係窄的。
  21. 一種於一處理腔室中控制一非均勻氣流的方法，包括： 導引一沈積之氣流通過一角落縫隙與一中心縫隙到達一處理區域中，該角落縫隙與該中心縫隙係定義於一框架及該處理腔室之一側壁之間，該處理區域係定義於該處理腔室中，其中該氣流流經該角落縫隙具有一第一流動速率，該第一流動速率係大於流經該中心縫隙之一第二流動速率。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該框架於該處理區域中外接該基板支撐件之一邊緣。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該角落縫隙具有一寬度，大於該中心縫隙之一寬度。
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