TWI582265B - 基板處理設備以及方法 - Google Patents

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Description

基板處理設備以及方法
本發明係關於一種基板處理設備，特別地，本發明關於一種基板處理設備以及方法，有助於提高在一基板上沉積一薄膜的沉積均勻性。
通常，為了製造一太陽能電池、一半導體裝置以及一平板顯示裝置，需要在一基板的一表面上形成一預定的薄膜層、一薄膜電路圖案或一光學圖案。因此，可執行一半導體製造過程，例如在一基板上沉積一預定材料之薄膜的一薄膜沉積過程、透過使用感光材料選擇性地曝光此薄膜的一感光過程、以及透過選擇性地去除此薄膜的一曝光部分形成一圖案的一蝕刻過程。
此半導體製造過程在為適合於最佳環境設計的一基板處理設備內部執行。近來，使用電漿的一基板處理設備通常用以執行一沉積或蝕刻過程。
使用電漿的此半導體製造過程可為用於形成一薄膜的一電漿增強化學氣相沉積(PECVD)設備，以及用於 蝕刻薄膜及形成薄膜圖案的一電漿蝕刻設備。
『第1圖』係為根據習知技術的一基板處理設備之視圖。
請參閱『第1圖』，根據習知技術的基板處理設備可包含一腔室10、一電源電極20、一基座30、以及一氣體分佈裝置40。
腔室10為基板處理提供一反應空間。此種情況下，腔室10的一底表面的一預定部分與一排氣管12相聯繫，排氣管12用於從反應空間排放氣體。
電源電極20提供於腔室10上以便密封反應空間。
電源電極20的一個側面通過一匹配件22與射頻(RF)電源24電連接。射頻電源24產生射頻電源，並且將產生的射頻電源供給至電源電極20。
而且，電源電極20的一中心部分與一氣體供給管26相聯繫，氣體供給管26供給用於基板處理的源氣體。
匹配件22連接於電源電極20與射頻電源24之間，用以由此將從射頻電源24供給的射頻電源的負載阻抗及源阻抗與電源電極20相匹配。
基座30提供於腔室10的內部，並且基座30支撐從外部裝載的複數個基板W。基座30對應於與電源電極20 相對的一相對電極，並且基座30透過用於提升基座30的一提升軸32電接地。
提升軸32透過一提升設備(圖未示)上下移動。此種情況下，提升軸32由一波紋管34包圍，波紋管34用於密封提升軸32以及腔室10的底表面。
氣體分佈裝置40位於電源電極20之下，其中氣體分佈裝置40與基座30面對。此種情況下，一氣體擴散空間42形成於氣體分佈裝置40與電源電極20之間。在氣體擴散空間42內部，從氣體供給管26供給的源氣體通過電源電極20擴散。氣體分佈裝置40通過與氣體擴散空間42相聯繫的複數個氣體分佈孔44將源氣體均勻地分佈於反應空間的全部區域。
在根據習知技術的基板處理設備的情況下，在基板(W)裝載於基座30上之後，預定的源氣體分佈於腔室10的反應空間，並且射頻電源供給至電源電極20以便在此反應空間中形成電漿，由此一預定的薄膜形成於基板(W)上。
然而，根據習知技術的基板處理設備的情況下，用於分佈源氣體的空間與用於形成電漿的空間相同。因此，電漿放電在基板(W)上執行，由此基板(W)可透過電漿放電受到損傷，因此劣降基板(W)上薄膜的質量。
本發明一方面在於提供一種基板處理設備以及方法，此種基板處理設備以及方法有助於防止一電漿放電傳送至一基板，由此防止基板受到電漿放電的損傷，並且防止基板上沉積的一薄膜的質量劣降。
為了獲得本發明的這些目的和其他特徵，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明的一種基板處理設備包含：一處理腔室；一基板支撐件，用於支撐至少一個基板，其中基板支撐件提供於處理腔室中，以及基板支撐件在一預定方向旋轉；一腔室蓋，與基板支撐件相面對，腔室蓋用於覆蓋處理腔室的一頂部；以及一氣體分佈件，具有用於將氣體分佈於基板的複數個氣體分佈模組，其中氣體分佈模組與腔室蓋相連接，其中每一氣體分佈模組包含彼此面對的一電源電極以及一接地電極，一電漿放電空間形成於電源電極與接地電極之間，以及電漿放電空間不與透過基板支撐件支撐的基板的一薄膜形成區相重疊。
在本發明的另一方面中，一種基板處理設備包含：一處理腔室；一基板支撐件，用於支撐至少一個基板，其中基板支撐件提供於處理腔室中，以及基板支撐件在一預定方向旋轉；一腔室蓋，與基板支撐件相面對，腔室蓋用於覆蓋處理腔室的一頂部；以及一氣體分佈件，具有用於將氣體分佈於基板的複數個氣體分佈模組，其中氣體分佈模組與 腔室蓋相連接，其中每一氣體分佈模組包含彼此面對的一電源電極以及一接地電極，一電漿放電空間形成於電源電極與接地電極之間，以及其中基板支撐件與一預定的提升設備相連接，當基板支撐件透過使用提升設備向下移動時，電漿放電空間不與透過基板支撐件支撐的基板的一薄膜形成區相重疊，以及當基板支撐件透過使用提升設備向上移動時，電漿放電空間與透過基板支撐件支撐的基板的薄膜形成區相重疊。
在本發明的再一方面中，一種基板處理方法包含：將複數個氣體分佈模組安裝於一處理腔室中，以及將至少一個基板裝載於一基板支撐件上；旋轉基板支撐件；以及將來自至少一個氣體分佈模組的一氣體分佈至基板，以及產生一電漿放電，其中每一氣體分佈模組包含彼此面對的一電源電極以及一接地電極，一電漿放電空間形成於電源電極與接地電極之間，以及電漿放電空間不與透過基板支撐件支撐的基板的一薄膜形成區相重疊。
在本發明的又一方面中，一種基板處理方法包含：將複數個氣體分佈模組安裝於一處理腔室中，以及將至少一個基板裝載於一基板支撐件上；旋轉基板支撐件；將來自至少一個氣體分佈模組的一第一氣體分佈至基板，以及產生一第一電漿放電；以及將來自至少一個氣體分佈模組的一 第二氣體分佈至基板，以及產生一第二電漿放電，其中第一電漿放電係在一電漿放電空間與基板支撐件上裝載的基板的一薄膜形成區相重疊的條件下執行，以及其中第二電漿放電係在電漿放電空間與基板支撐件上裝載的基板的薄膜形成區不重疊的條件下執行。
在本發明的又一方面中，一種基板處理設備包含：一處理腔室；一基板支撐件，用於支撐至少一個基板，其中基板支撐件提供於處理腔室中，基板支撐件在一預定方向旋轉，以及基板支撐件的一旋轉速度可變化；一腔室蓋，與基板支撐件相面對，腔室蓋用於覆蓋處理腔室的一頂部；以及一氣體分佈件，具有用於將氣體分佈於基板的複數個氣體分佈模組，其中氣體分佈模組與腔室蓋相連接，其中每一氣體分佈模組提供有用於分佈一第一氣體的一第一氣體分佈空間以及用於分佈一第二氣體的一第二氣體分佈空間，第一氣體分佈空間與第二氣體分佈空間彼此空間上相分離，以及其中基板支撐件與一預定的提升設備相連接，並且透過使用提升設備上下移動以便改變氣體分佈模組與基板支撐件之間的一間隔。
在本發明的又一方面中，一種基板處理方法包含：將複數個氣體分佈模組安裝於一處理腔室中，以及將至少一個基板裝載於一基板支撐件上；確定氣體分佈模組與基 板支撐件之間的一間隔，以及透過移動基板支撐件調整間隔；確定基板支撐件的一旋轉速度，以及根據此旋轉速度旋轉基板支撐件；以及透過從至少一個氣體分佈模組分佈一氣體至基板，執行用以形成一薄膜層的一薄膜形成過程，其中每一氣體分佈模組提供有用於分佈一第一氣體的一第一氣體分佈空間以及用於分佈一第二氣體的一第二氣體分佈空間，第一氣體分佈空間與第二氣體分佈空間彼此空間上相分離，以及薄膜層在薄膜層形成過程期間透過第一氣體與第二氣體形成。
10‧‧‧腔室
12‧‧‧排氣管
20‧‧‧電源電極
22‧‧‧匹配件
24‧‧‧射頻電源
26‧‧‧氣體供給管
30‧‧‧基座
32‧‧‧提升軸
34‧‧‧波紋管
40‧‧‧氣體分佈裝置
42‧‧‧氣體擴散空間
44‧‧‧氣體分佈孔
100‧‧‧基板處理設備
110‧‧‧處理腔室
115‧‧‧腔室蓋
115a‧‧‧模組接收部
115b‧‧‧模組接收部
115c‧‧‧模組接收部
115d‧‧‧模組接收部
115e‧‧‧抽取孔
117‧‧‧抽取管
120‧‧‧基板支撐件
130‧‧‧氣體分佈件
130a‧‧‧第一氣體分佈模組
130b‧‧‧第二氣體分佈模組
130c‧‧‧第三氣體分佈模組
130d‧‧‧第四氣體分佈模組
140‧‧‧電漿電源供給件
210‧‧‧接地電極框架
210a‧‧‧頂面板
210b‧‧‧接地側壁
216‧‧‧第二氣體供給孔
230‧‧‧氣體孔圖案件
231‧‧‧第一氣體分佈部分
232‧‧‧第二氣體分佈部分
240‧‧‧絕緣件
250‧‧‧電源電極
G2‧‧‧第二氣體
G1‧‧‧第一氣體
SG‧‧‧源氣體
RG‧‧‧反應氣體
W‧‧‧基板
S1‧‧‧第一氣體分佈空間
S2‧‧‧第二氣體分佈空間
H‧‧‧高度
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
D‧‧‧距離
L‧‧‧間隔
第1圖，係為根據習知技術的一基板處理設備之視圖。
第2圖，係為根據本發明一個實施例之一基板處理設備之示意圖。
第3圖，係為根據本發明一個實施例之一基板支撐件上排列的複數個氣體分佈模組之概念圖。
第4圖，係為根據本發明一個實施例之一基板上排列的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第5圖，係為根據本發明另一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第6圖，係為根據本發明再一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第7圖，係為根據本發明又一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第8圖，係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第9圖，係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第10圖，係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。
第11圖及第12圖，係為使用第10圖的基板處理設備的一基板處理方法之流程圖。以及第13圖，係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。
下文中，將結合附圖部分詳細地描述本發明之實施例。
『第2圖』係為根據本發明一個實施例之一基板處理設備之示意圖。『第3圖』係為根據本發明一個實施例之一基板支撐件上排列的複數個氣體分佈模組之概念圖。『第4圖』係為根據本發明一個實施例之一基板上排列的一氣體分佈模組之橫截面圖。
請參考『第2圖』至『第4圖』，根據本發明一個實施例之基板處理設備可包含一處理腔室110、一腔室蓋115、一基板支撐件120、以及一氣體分佈件130。
處理腔室110提供用於基板處理，例如一薄膜沉 積處理的一反應空間。處理腔室110的一底表面與/或一側表面可與一排氣管(圖未示)相聯繫，此排氣管用於從反應空間釋放氣體。
腔室蓋115提供於處理腔室110上，也就是說，腔室蓋115覆蓋處理腔室110，其中腔室蓋115電接地。腔室蓋115支撐氣體分佈件130，其中腔室蓋115包含複數個模組接收部115a、115b、115c以及115d以將基板支撐件120的一頂部劃分為複數個空間。這些模組接收部115a、115b、115c以及115d可在腔室蓋115中設置為一徑向圖案，也就是說，模組接收部115a、115b、115c以及115d可關於腔室蓋115的一中心點以每隔90度提供。
處理腔室110與腔室蓋115可形成為一多邊形結構，例如圖式中所示的六邊形結構，或者可形成為一圓形或橢圓形結構。
在『第2圖』中，腔室蓋115包含四個模組接收部115a、115b、115c以及115d，但是不限於此數目。舉例而言，腔室蓋115可包含關於腔室蓋115的中心點對襯提供的2N(「N」係為0之上的一整數)個模組接收部，但未必如此。腔室蓋115可包含奇數個模組接收部。下文中，假定腔室蓋115包含第一至第四模組接收部115a、115b、115c以及115d。
透過前述腔室蓋115密封的處理腔室110的反應 空間可通過在腔室蓋115中提供的一抽取管117連接至一外部抽取裝置(圖未示)。
抽取管117通過在腔室蓋115的中心中提供的一抽取孔115e與處理腔室110的反應空間相聯繫。因此，處理腔室110的內部根據通過使用抽取管117的抽取裝置的一抽取作業，可為一真空狀態或一氣壓狀態。此種情況下，反應空間的一排放過程可使用利用抽取管117及抽取孔115e的一頂部中心抽空方法，但是並不限於本方法。可能省去抽取管117及抽取孔115e。
基板支撐件120可旋轉地提供於處理腔室110的內部，其中基板支撐件120可電浮置或接地。基板支撐件120透過穿透處理腔室110的底表面的一中心部分的一旋轉軸(圖未示)支撐。如果旋轉軸透過驅動一軸驅動件(圖未示)而旋轉，則基板支撐件120旋轉至一預定方向(例如，逆時針方向)。暴露於處理腔室100的底表面之外的旋轉軸透過在處理腔室110的底表面中提供的一波紋管(圖未示)密封。
基板支撐件120支撐由一外部基板裝載設備(圖未示)裝載的至少一個基板(W)。基板支撐件120可形成為一圓形面板形狀。基板支撐件120可支撐複數個基板(W)，例如半導體基板或晶片。較佳地，這些基板(W)可按照固定的間隔在基板支撐件120上排列為一圓形圖案以便提高生產 率。
氣體分佈件130包含四個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d，第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d關於基板支撐件120的中心部分空間上彼此相間隔，並且分別插入至第一至第四模組接收部115a、115b、115c以及115d中。第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d分別將第一氣體(G1)及第二氣體(G2)分佈於基板支撐件120的氣體分佈區。因此，從各自的第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d分佈出的第一氣體(G1)及第二氣體(G2)在基板支撐件120上裝載的基板(W)上反應，用以由此在基板(W)上形成一薄膜。
第一氣體(G1)透過電漿放電激發，並且激發的第一氣體分佈於基板(W)。第一氣體(G1)可為反應氣體(RG)，反應氣體(RG)與稍後解釋的源氣體(SG)起反應形成薄膜層。舉例而言，反應氣體(RG)可為氮氣(N2)、氧氣(O2)、一氧化二氮(N2O)以及臭氧(O3)之中的至少任何一種氣體。
源氣體(G2)可為包含待沉積於基板(W)上的一薄膜材料的一氣體。此源氣體可包含矽(Si)、鈦族元素(Ti、Zr、Hf等)、或鋁(Al)的薄膜材料。舉例而言，包含矽(Si) 的薄膜材料的源氣體可為從正矽酸乙酯(TEOS)、二氯甲矽烷(DCS)、六氯乙矽烷(HCD)、Tri-dimethylaminosilane(TriDMAS)、三矽烷胺(TSA)、二氯矽烷(SiH2C12)、矽烷(SiH4)、乙矽烷(Si2H6)、丙矽烷(Si3H8)、Si4H10、以及Si5H12等中選擇的氣體。
第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d的每一個可包含一接地電極框架210、一氣體孔圖案件230、一絕緣件240、以及一電源電極250。
接地電極框架210可提供有用於分佈第一氣體(G1)的一第一氣體分佈空間(S1)，以及用於分佈第二氣體(G2)的一第二氣體分佈空間(S2)。接地電極框架210插入至腔室蓋115的每一第一至第四模組接收部115a、115b、115c以及115d中。為此，接地電極框架210可包含一頂面板210a、一接地側壁210b、以及一接地屏避件210c。
頂面板210a形成為一矩形形狀，並且與相應的第一至第四模組接收部115a、115b、115c以及115d相連接。在頂面板210a中，具有一絕緣件支撐孔212、一第一氣體供給孔214、以及一第二氣體供給孔216。
絕緣件支撐孔212穿透頂面板210a以使得絕緣件支撐孔212與第一氣體分佈空間(S1)相聯繫。絕緣件支撐孔212形成為具有一矩形形狀平面。
第一氣體供給孔214穿透頂面板210a以使得絕緣件支撐孔212與第一氣體分佈空間(S1)相聯繫。如果第一氣體供給孔214通過一氣體供給管(圖未示)與一外部提供的第一氣體供給裝置(圖未示)相連接，則第一氣體供給孔214供給有第一氣體(G1)，也就是說，通過氣體供給管(圖未示)從第一氣體供給裝置(圖未示)供給有反應氣體(RG)。第一氣體供給孔214可形成於絕緣件支撐孔212的兩側，其中這些第一氣體供給孔214可以固定的間隔提供，並且可與第一氣體分佈空間(S1)相聯繫。供給至第一氣體供給孔214的第一氣體(G1)供給至第一氣體分佈空間(S1)，透過第一氣體分佈空間(S1)內部的電漿放電激發，並且然後在一第一壓力下向下朝向基板(W)分佈。為此，第一氣體分佈空間(S1)的底表面功能上作為具有一完全打開形狀的一第一氣體分佈部分231，以使得第一氣體(G1)向下分佈而不需要另外的氣體分佈孔圖案。
第二氣體供給孔216穿透頂面板210a以使得第二氣體供給孔216與第二氣體分佈空間(S2)相聯繫。如果第二氣體供給孔216通過一氣體供給管(圖未示)與一外部提供的第二氣體供給裝置(圖未示)相連接，則第二氣體供給孔216供給有第二氣體(G2)，也就是說，通過氣體供給管(圖未示)從第二氣體供給裝置(圖未示)供給源氣體(SG)。 這些第二氣體供給孔216可以固定的間隔提供於頂面板210a中，並且可與第二氣體分佈空間(S2)相聯繫。
具有一預定高度的每一接地側壁210b從頂面板210a的每一長及短側的底表面突出，用以由此在頂面板210a的一底側準備一矩形形狀的開口。每一接地側壁通過腔室蓋115電接地，由此每一接地側壁210b功能上作為一接地電極。
具有一預定高度的接地屏避件210c從頂面板210a的中心部分的底表面突出，其中接地屏避件210c與接地側壁210b的長側相平行排列。第一氣體分佈空間(S1)與第二氣體分佈空間(S2)透過使用接地屏避件210c彼此相分隔。接地屏避件210c可與接地電極框架210形成為一體，或者可與接地電極框架210電連接且通過接地電極框架210電接地，由此接地屏避件210c可功能上作為一接地電極。
在上述說明中，接地電極框架210包含頂面板210a、接地側壁210b、以及接地屏避件210c，但是並不限制於此種結構。舉例而言，接地電極框架210中包含的頂面板210a、接地側壁210b、以及接地屏避件210c可形成為一體。
同時，可能改變接地電極框架210中第一及第二氣體分佈空間(S1、S2)的位置。也就是說，第一及第二氣體分佈空間(S1、S2)的位置之定位可將透過基板支撐件120的旋轉而旋轉的基板(W)首先暴露於第二氣體(G2)且然 後暴露於第一氣體(G1)，或者定位可將透過基板支撐件120的旋轉而旋轉的基板(W)首先暴露於第一氣體(G1)且然後暴露於第二氣體(G2)。
氣體孔圖案件230提供於第二氣體分佈空間(S2)中，其中氣體孔圖案件230防止從第一氣體分佈空間(S1)分佈出的第一氣體(G1)擴散、回流或滲透入第二氣體分佈空間(S2)中，其中第一氣體分佈空間(S1)之定位相鄰於第二氣體分佈空間(S2)，同時接地屏避件210c提供於第一及第二氣體分佈空間(S1、S2)之間。也就是說，如果第一氣體(G1)擴散、回流或滲透入第二氣體分佈空間(S2)中，則第一氣體(G1)可與第二氣體分佈空間(S2)內部的第二氣體(G2)反應，由此一薄膜可沉積於第二氣體分佈空間(S2)的內側壁上，或者粉末材料的一薄膜可形成於第二氣體分佈空間(S2)的內側壁上且因此顆粒可掉落至基板(W)上。因此，氣體孔圖案件230防止此薄膜沉積於第二氣體分佈空間(S2)的內側壁上，或者防止粉末材料的此薄膜形成於第二氣體分佈空間(S2)的內側壁上。
氣體孔圖案件230可與用於準備第二氣體分佈空間(S2)的各個接地側壁210b以及接地屏避件210c的底表面形成為一體，以便覆蓋第二氣體分佈空間(S2)的底表面，或者可形成於無極性絕緣材料的一絕緣面板(或噴頭)中且 與第二氣體分佈空間(S2)的底表面相連接。因此，一預定氣體擴散空間或氣體緩衝空間在接地電極框架210的頂面板210a與氣體孔圖案件230之間的第二氣體分佈空間(S2)中準備。
氣體孔圖案件230可包含複數個第二氣體分佈部分232，第二氣體分佈部分232將通過第二氣體供給孔216供給至第二氣體分佈空間(S2)的第二氣體(G2)朝向基板(W)向下分佈。
這些第二氣體分佈部分232形成為孔圖案形狀，以與其中擴散有第二氣體(G2)的第二氣體分佈空間(S2)相聯繫。因此，第二氣體(G2)在一第二壓力下朝向基板(W)向下分佈，其中第二氣體(G2)的第二壓力相比較於第一氣體(G1)的一分佈壓力為高。氣體孔圖案件230提升分佈於基板(W)的第二氣體(G2)的分佈壓力，用以由此防止分佈至第一氣體分佈空間(S1)的第一氣體(G1)擴散、回流以及滲透至第二氣體分佈空間(S2)中。
而且，氣體孔圖案件230通過第二氣體分佈部分232向下分佈第二氣體(G2)，並且氣體孔圖案件230形成為具有孔的面板形狀以便延遲或減速第二氣體(G2)的流動，由此減少第二氣體(G2)氣體消耗。此外，氣體流量可透過改變第二氣體分佈部分232的孔圖案形狀而調整，用以由此 提高使用第二氣體(G2)的效率。
絕緣件240由一絕緣材料形成。絕緣件240插入至絕緣件支撐孔212中，並且透過利用接合件(圖未示)與接地電極框架210的頂表面相連接。絕緣件240可包含與第一氣體分佈空間(S1)相聯繫的一電極插入孔。
電源電極250由一導電材料形成。穿透電極插入孔的電源電極250從接地電極框架210的底表面突出，由此具有一預定高度的電源電極250提供於第一氣體分佈空間(S1)中。此種情況下，電源電極250的突出的高度與功能上作為接地電極的接地電極框架210的接地側壁210b以及接地屏避件210c的高度相同。
電源電極250利用電源電纜與一電漿電源供給件140電連接，由此根據從電漿電源供給件140供給的電漿電源在第一氣體分佈空間(S1)中產生電漿放電。也就是說，電漿放電出現於功能上作為接地電極的每一接地側壁210b及接地屏避件210c與供給有電漿電源的電源電極250之間，用以由此激發供給至第一氣體分佈空間(S1)的第一氣體(G1)。
電漿電源供給件140產生具有一預定頻率的電漿電源，並且通過一電源電纜將此電漿電源共同或單獨供給至第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d。此種情況下，電漿電源供給有高頻(HF)或甚高頻(VHF)電 源。舉例而言，高頻電源具有3MHz至30MHz的一頻率範圍，並且甚高頻具有30MHz至300MHz的一頻率範圍。
同時，電源電纜與一阻抗匹配電路(圖未示)相連接。此阻抗匹配電路將從電漿電源供給件140供給的電漿電源的負載阻抗及源阻抗與第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d相匹配。阻抗匹配電路可包含由可變電容及可變電感的至少一個形成的至少兩個阻抗元件(圖未示)。
第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d根據供給至電源電極250的電極電源在第一氣體分佈空間(S1)中分別產生電漿放電，透過電漿放電激發第一氣體分佈空間(S1)中的第一氣體(G1)，並且向下分佈激發的第一氣體(G1)。同時，每一第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d通過氣體孔圖案件230在預定壓力下向下分佈第二氣體分佈空間(S2)的第二氣體(G2)。
如上所述，與習知技術不相同，本發明的電漿放電空間不形成於電源電極與基板之間，而是形成於彼此面對的電源電極與接地電極之間。根據本發明，由於電漿放電空間不與透過基板支撐件120支撐的基板(W)上的薄膜形成區相重疊，因此可能防止基板(W)受到電漿電荷的損傷，並且防止基板(W)上沉積的薄膜的質量劣降。
特別地，如『第4圖』所示，根據本發明的一個實施例，電源電極250與基板(W)之間的一高度(H)相比較於電源電極250與接地電極(接地側壁210b)之間的一距離(D)更大，用以由此克服透過電漿放電產生的問題。如果電源電極250與基板(W)之間的高度(H)相比較於電源電極250與接地電極(接地側壁210b)之間的距離(D)更小，則電漿放電可出現於電源電極250與用於支撐基板(W)的基板支撐件120之間，由此基板(W)可透過電漿放電受到損傷。
根據本發明的一個實施例，電源電極250與接地電極(接地側壁210b)關於基板(W)的表面垂直地突出。因此，透過電漿放電產生的陽離子或電子不傳送至基板(W)的表面，而是傳送至電源電極250或接地電極(接地側壁210b)的與基板(W)的表面相平行的方向，由此最小化基板(W)上電漿放電的效果。
下文中，將詳細描述使用根據本發明一個實施例的基板處理設備100的一基板處理方法。
首先，複數個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d安裝於處理腔室110的內部，並且至少一個基板(W)裝載於基板支撐件120上。
當其上裝載有基板(W)的基板支撐件120旋轉至預定的方向(例如，逆時針方向)時，第一氣體(G1)與第 二氣體(G2)通過在這些氣體分佈模組中的至少一個氣體分佈模組向下分佈於基板(W)，由此產生電漿放電。因此，預定的薄膜材料透過從各個氣體分佈模組分佈的第一氣體(G1)與第二氣體(G2)的相互作用沉積於每一基板(W)上，其中基板(W)根據基板支撐件120的旋轉在每一第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d之下通過。
根據本發明的一個實施例，薄膜利用通過將反應空間劃分為複數個分隔空間的多個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d分佈第一氣體(G1)及第二氣體(G2)沉積於每一基板(W)上，由此提高薄膜的沉積均勻性，提高沉積速度及沉積效率，並且有助於控制薄膜的質量。
在習知技術的情況下，由於源氣體分佈於基板(W)的全部區域，因此降低了使用源氣體的效率。同時，本發明使用複數個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d，由此提高在使用源氣體中的效率。
『第5圖』係為根據本發明另一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。『第6圖』係為根據本發明再一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。除了電源電極250的突出高度之外，『第5圖』及『第6圖』的結構與『第4圖』相同，由此圖式中使用的相同標號表示相同或類似元件，並且將省去對這些相同元件的詳細描 述。
如『第5圖』所示，電源電極250按照電源電極250的突出高度大於接地電極框架210的功能上作為接地電極的接地側壁201b的方式突出。如『第6圖』所示，電源電極250按照電源電極250的突出高度小於接地電極框架210的功能上作為接地電極的接地側壁201b的方式突出。
在『第5圖』及『第6圖』的結構中，電源電極250的一端部與接地電極(接地側壁210b)的一端部之間的一距離(D2)大於定位在相同高度的電源電極250的預定部分與接地電極(接地側壁210b)之間的一距離(D1)。為了克服透過電漿放電產生的問題，較佳地，電源電極250與基板(W)之間的一高度(H)大於電源電極250的端部與接地電極(接地側壁210b)的端部之間的距離(D2)。
『第7圖』係為根據本發明又一實施例之排列於一基板上的一氣體分佈模組之橫截面圖。在『第7圖』中，一電源電極250另外提供於『第4圖』中所示的氣體分佈模組的第二氣體分佈空間(S2)中。下文中，僅按照如下說明不同的結構。
如『第7圖』所示，根據本發明又一實施例，電源電極250另外提供於第二氣體分佈空間(S2)中。為此，穿透一頂面板210a的一絕緣件支撐孔212與第二氣體分佈空 間(S2)相聯繫，並且一絕緣件240插入至絕緣件支撐孔212中。此種情況下，絕緣件240包含與第二氣體分佈空間(S2)相聯繫的一電極插入孔，由此電源電極250穿透且突出於此電極插入孔。
第二氣體分佈空間(S2)中的電源電極250與第一氣體分佈空間(S1)中的電源電極的結構相同。
『第8圖』係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖，此氣體分佈模組可透過從『第4圖』中所示的氣體分佈模組的第二氣體分佈空間(S2)中省去一氣體孔圖案件230獲得。也就是說，氣體孔圖案件230使得能夠獲得前述的優點，然而，不必需提供氣體孔圖案件230。
『第9圖』係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖，此氣體分佈模組可透過從『第7圖』中所示的氣體分佈模組的第二氣體分佈空間(S2)中省去一氣體孔圖案件230獲得。
『第10圖』係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。『第11圖』及『第12圖』表示使用『第10圖』的基板處理設備的一基板處理方法。
根據『第10圖』的基板處理設備，一基板支撐件120與一預定的提升設備(圖未示)相連接，由此基板支撐件120透過提升設備(圖未示)上下移動。用於移動基板 支撐件120的提升設備可為本領域之技術人員通常所知的不同設備中的任何一種。
下文中，將在如下描述與本發明的前述實施例不相同的不同結構。
根據『第10圖』的基板處理設備，基板支撐件120上下移動。因此，如『第11圖』及『第12圖』所示，這有助於在一電源電極250與一基板(W)之間調整一高度(H)。
然後，如『第11圖』所示，隨著基板支撐件120透過使用提升設備向上移動，電源電極250與基板(W)之間的高度(H)小於電源電極250與一接地電極(接地側壁210b)之間的一距離(D)。此種情況下，一電漿放電可在電源電極250與基板支撐件120之間出現，由此一電漿放電空間可與透過基板支撐件120支撐的基板(W)的一薄膜形成區相重疊。如果電漿放電空間與此薄膜形成區相重疊，則基板(W)的表面主要受電漿放電的影響。
同時，在沉積過程之前，執行一預清洗過程以從基板(W)去除異物。如果沉積過程之前的預清洗過程在電漿放電空間與基板(W)的薄膜形成區相重疊的條件下執行，則可提高清洗效率。因此，根據本發明的又一實施例，在沉積過程之前的預清洗過程或用於調整基板(W)的一表面粗糙度的過程可在電漿放電空間與基板(W)的薄膜形成區相重疊的 條件下執行。
如果基板支撐件120透過使用提升設備向上移動，電源電極250與基板(W)之間的高度(H)減少，以使得薄膜沉積速度增加。除了在沉積過程之前的預清洗過程或用於調整基板(W)的一表面粗糙度的過程之外，很少受到電漿影響的薄膜形成過程可在電漿放電空間與基板(W)的薄膜形成區相重疊的條件下執行。
在『第12圖』中，基板支撐件120透過使用提升設備向下移動，電源電極250與基板(W)之間的高度(H)變得大於電源電極250與一接地電極(接地側壁210b)之間的距離(D)。此種情況下，電漿放電空間不與透過基板支撐件120支撐的基板(W)的薄膜形成區相重疊，由此薄膜沉積過程執行而透過電漿放電在基板(W)上具有任何壞效果。
『第13圖』係為根據本發明又一實施例的一氣體分佈模組之橫截面圖。
請參閱『第2圖』、『第10圖』以及『第13圖』，根據本發明的又一實施例，反應氣體與源氣體獨立分佈於空間上彼此隔開的第一氣體分佈空間(S1)以及第二氣體分佈空間(S2)，以使得可能實現對反應氣體與源氣體的單獨控制。
特別地，反應氣體與源氣體的流量能夠透過調整一基板支撐件120的一旋轉速度或調整每一第一至第四氣體 分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔而控制，用以由此控制薄膜層的質量以及薄膜層的沉積速度。這將在如下詳細描述。
首先，當維持每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的固定間隔時，調整基板支撐件120的旋轉速度以控制反應氣體與源氣體的流量，用以由此控制薄膜層的質量以及薄膜層的沉積速度。此種方法將結合以下的表1描述。
如表1所示，如果基板支撐件120在相對快的第一旋轉速度下旋轉，則第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)彼此反應，並且因此薄膜層沉積於基板(W)上。也就是說，如果基板支撐件120在相對快的第一旋轉速度下旋轉，則沉積速度變的快速，然而，薄膜層的質量類似於通常的化 學氣相沉積(CVD)過程而劣降。
如果基板支撐件120在相對慢的第二旋轉速度下旋轉，則第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)順次在基板(W)上成層。也就是說，如果基板支撐件120在相對慢的第二旋轉速度下旋轉，則沉積速度變慢，然而，薄膜層的質量類似於一通常的原子層沉積(ALD)過程得到提高。
如果基板支撐件120在相比較於第一旋轉速度更慢，且相比較於第二旋轉速度更快的第三旋轉速度下旋轉，則一些第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)反應且因此薄膜層沉積於基板(W)上，並且其餘的氣體順次在基板(W)上成層，用以由此沉積薄膜層。也就是說，如果基板支撐件120在對應於中等速度的第三旋轉速度下旋轉，則沉積速度為中等，並且薄膜層的質量類似於透過通常的化學氣相沉積(CVD)過程與通常的原子層沉積(ALD)過程的結合獲得的薄膜質量。
根據本發明的又一實施例，薄膜層的質量與薄膜層的沉積速度能夠透過調整基板支撐件120的旋轉速度而容易控制。因此，基板支撐件120的旋轉速度可考慮待沉積的薄膜的特性而決定。
當基板支撐件120的旋轉速度維持在此預定速度時，每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以 及130d與基板支撐件120之間的間隔得到調整，用以控制薄膜層的質量以及薄膜層的沉積速度。此方法將結合以下的表2描述。
如上述表2所示，如果每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔設置為相對大的第一間隔(請見『第13圖』的「L」)，則第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)彼此反應，並且因此薄膜層沉積於基板(W)上。也就是說，如果設置相對大的第一間隔，則沉積速度變慢，並且，薄膜層的質量類似於通常的化學氣相沉積(CVD)過程而劣降。
如果每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔設置為相對小的第二間隔(請見『第13圖』的「L」)，則第一氣體(反 應氣體)與第二氣體(源氣體)在基板(W)上順次成層，用以由此沉積薄膜層。也就是說，如果設置相對小的第二間隔，則沉積速度變快，並且薄膜層的質量類似於一通常的原子層沉積(ALD)過程得到提高。
如果每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔設置為相比較於第一間隔更小且相比較於第二間隔更大的第三間隔，則一些第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)反應且然後薄膜層沉積於基板(W)上，並且其餘的氣體順次在基板(W)上成層，用以由此沉積薄膜層。也就是說，如果設置對應於中等間隔的第三間隔，則沉積速度為中等，並且薄膜層的質量類似於透過通常的化學氣相沉積(CVD)過程與通常的原子層沉積(ALD)過程的結合獲得的薄膜質量。
根據本發明的又一實施例，薄膜層的質量與沉積的薄膜層的沉積速度能夠透過調整每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔(請見『第13圖』的「L」)而容易控制。因此，每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔(請見『第13圖』的「L」)可考慮待沉積的薄膜的特性確定。
根據本發明的又一實施例，薄膜層的質量與沉積 的薄膜層的沉積速度能夠透過調整基板支撐件120的旋轉速度與每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔(請見『第13圖』的「L」)而容易控制。
根據本發明的又一實施例，與習知技術不相同，本發明的電漿放電空間不形成於電源電極250與基板(W)之間，而是形成於彼此面對的電源電極250與接地電極(接地側壁210b)之間，以使得可能防止基板透過電漿放電受到損傷。而且，根據本發明的一個實施例，電源電極250與接地電極(接地側壁210b)關於基板(W)的表面垂直地突出，由此，透過電漿放電產生的陽離子或電子不傳送至基板(W)的表面，而是傳送至電源電極250或接地電極(接地側壁210b)的與基板(W)的表面相平行的方向，由此最小化基板(W)上電漿放電的效果。
下文中，將在如下詳明描述使用根據本發明又一實施例的基板處理設備100的一基板處理方法。
首先，複數個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d安裝於處理腔室110的內部，並且至少一個基板(W)裝載於基板支撐件120上。
在確定每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔之後，此 間隔透過提升基板支撐件120而調整。確定每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔的過程可在裝載基板(W)之前執行。
如上所述，確定每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔(L)的過程根據待形成的薄膜層的特性執行。更詳細而言，如果薄膜層透過第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)的相互作用沉積於基板(W)上，其中薄膜層的質量類似於化學氣相沉積(CVD)過程的質量，則間隔(L)確定作為相對大的第一間隔。如果第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)順次在基板(W)上成層，則由此薄膜層沉積於基板(W)上，其中薄膜層的質量類似於原子層沉積(ALD)過程的質量，則間隔(L)確定作為相對小的第二間隔。如果薄膜層透過一些第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)的反應沉積於基板(W)上，並且其餘的氣體順次在基板(W)上成層且因此薄膜層沉積於基板(W)上，其中薄膜層的質量類似於透過通常的化學氣相沉積(CVD)過程與原子層沉積(ALD)過程的結合獲得的薄膜質量，則間隔(L)確定作為相比較於第一間隔更小且相比較於第二間隔更大的第三間隔。
然後，確定基板支撐件120的旋轉速度，並且基板支撐件120在此確定的旋轉速度下旋轉。
此種情況下，如上所述，確定基板支撐件120的旋轉速度的過程根據待形成的薄膜層的特性執行。更詳細而言，如果薄膜層透過第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)的相互作用沉積於基板(W)上，其中此薄膜層的質量類似於化學氣相沉積(CVD)過程的質量，則此旋轉速度確定作為相對快的第一旋轉速度。如果第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)順次在基板(W)上成層，並且由此薄膜層沉積於基板(W)上，其中薄膜層的質量類似於原子層沉積(ALD)過程的質量，則此旋轉速度確定為相對慢的第二旋轉速度。如果薄膜層透過一些第一氣體(反應氣體)與第二氣體(源氣體)的反應沉積於基板(W)上，並且其餘的氣體順次在基板(W)上成層且因此薄膜層沉積於基板(W)上，其中薄膜層的質量類似於透過通常的化學氣相沉積(CVD)過程與原子層沉積(ALD)過程的結合獲得的薄膜質量，則此旋轉速度確定為相比較於第一旋轉速度更慢且相比較於第二旋轉速度更快的第三旋轉速度。
然後，透過通過使用至少一個氣體分佈模組向下分佈第一氣體(G1)與第二氣體(G2)執行薄膜形成過程，用以由此根據前述的實施例形成薄膜層。
此薄膜層形成過程包含一第一薄膜形成過程以及一第二薄膜層形成過程。此種情況下，第一薄膜形成過程 與第二薄膜層形成過程在不同的處理條件下分別執行，以使得可能獲得彼此不相同質量的第一及第二薄膜層。
詳細而言，在第一薄膜形成過程期間基板支撐件120的旋轉速度與在第二薄膜層形成過程期間基板支撐件120的旋轉速度不相同，或者在第一薄膜形成過程期間每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔與在第二薄膜層形成過程期間每一個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d與基板支撐件120之間的間隔不相同。
第一薄膜層與第二薄膜層可由相同或不同的材料形成。
如上所述，根據本發明的又一實施例，透過通過空間上劃分反應空間的這些第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d分佈第一氣體(G1)與第二氣體(G2)，薄膜沉積累於基板(W)上，由此提高薄膜的沉積均勻性，提高沉積速度以及沉積效率，並且有助於控制薄膜質量。
在習知技術的情況下，由於源氣體分佈於基板的全部區域，因此降低了在使用源氣體中的效率。同時本發明使用複數個第一至第四氣體分佈模組130a、130b、130c以及130d，由此提供在使用源氣體中的效率。
根據本發明，電漿放電空間不形成於電源電極 250與基板(W)之間，而是形成於彼此面對的電源電極250與接地電極(接地側壁210b)之間。因此，電漿放電空間不與透過基板支撐件120支撐的基板(W)的薄膜形成區域相重疊，以使得可能防止基板(W)透過電漿放電受到損傷，並且用以防止薄膜的質量劣降。
本領域之技術人員應當意識到在不脫離本發明所附之申請專利範圍所揭示之本發明之精神和範圍的情況下，所作之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。關於本發明所界定之保護範圍請參照所附之申請專利範圍。
100‧‧‧基板處理設備
110‧‧‧處理腔室
115‧‧‧腔室蓋
115a‧‧‧模組接收部
115b‧‧‧模組接收部
115c‧‧‧模組接收部
115d‧‧‧模組接收部
115e‧‧‧抽取孔
117‧‧‧抽取管
120‧‧‧基板支撐件
130‧‧‧氣體分佈件
130a‧‧‧第一氣體分佈模組
130b‧‧‧第二氣體分佈模組
130c‧‧‧第三氣體分佈模組
130d‧‧‧第四氣體分佈模組
W‧‧‧基板

Claims (7)

  1. 一種基板處理設備，包含：一處理腔室；一基板支撐件，用於支撐至少一個基板，其中該基板支撐件提供於該處理腔室中，以及該基板支撐件在一預定方向旋轉；一腔室蓋，與該基板支撐件相面對，該腔室蓋用於覆蓋該處理腔室的一頂部；以及一氣體分佈件，係具有用於將氣體分佈於該基板的複數個氣體分佈模組，其中該等氣體分佈模組與該腔室蓋相連接，其中每一該等氣體分佈模組包含彼此面對的一電源電極以及一接地電極，一電漿放電空間形成於該電源電極與該接地電極之間，以及其中該基板支撐件與一預定的提升設備相連接，當該基板支撐件透過使用該提升設備向下移動時，該電漿放電空間不與透過該基板支撐件支撐的該基板的一薄膜形成區相重疊，以及當該基板支撐件透過使用該提升設備向上移動時，該電漿放電空間與透過該基板支撐件支撐的該基板的該薄膜形成區相重疊。
  2. 如請求項1所述的基板處理設備，其中當該基板支撐件向下移動時，該電源電極與該基板之間的一高度相比較於該電源電極與該接地電極之間的一距離更大，以及 其中當該基板支撐件向上移動時，該電源電極與該基板之間的該高度相比較於該電源電極與該接地電極之間的該距離更小。
  3. 如請求項2所述的基板處理設備，其中該電源電極與該接地電極之間的該距離對應於該電源電極的一端與該接地電極的一端之間的一距離。
  4. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該電源電極與該接地電極關於該基板的表面垂直地突出，以便將透過電漿放電產生的陽離子或電子在與該基板的表面相平行的一方向上傳送。
  5. 如請求項1所述的基板處理設備，其中每一該等氣體分佈模組提供有用於分佈一第一氣體的一第一氣體分佈空間以及用於分佈一第二氣體的一第二氣體分佈空間，該第一氣體分佈空間與該第二氣體分佈空間彼此空間上相分離，其中該電源電極與該接地電極形成於該第一氣體分佈空間中。
  6. 如請求項5所述的基板處理設備，其中該第二氣體分佈空間另外提供有一氣體孔圖案件，該氣體孔圖案件防止從該第一氣體分佈空間分佈出的該第一氣體流動至該第二氣體分佈空間。
  7. 如請求項5所述的基板處理設備，其中該第二氣體分佈空間另外提供有電源電極以及接地電極。
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