TWI594299B - 基板處理設備 - Google Patents

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Description

基板處理設備
本發明係關於一種基板處理設備，特別是一種有助於提高基板上的沈積薄膜之沈積均勻度之基板處理設備。
通常，為了製造太陽能電池、半導體裝置以及平面顯示裝置，有必要在基板的表面上形成預定的薄膜層、薄膜電路圖案或者光學圖案。因此，執行半導體製造製程，例如於基板上沈積預定材料之薄膜之薄膜沈積製程、使用感光材料選擇性地曝光此薄膜之光製程，以及透過選擇性地移除薄膜之暴露部份以形成圖案之蝕刻製程。
於基板處理設備內部完成半導體製造製程，其中此基板處理設備被設計為適合最佳情況。近來，使用電漿之基板處理設備一般用於執行沈積或蝕刻製程。
使用電漿之半導體製造設備可為用於形成薄膜之電漿增強化學氣相沈積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；PECVD)設備以及用於蝕刻與圖案化此薄膜之電漿蝕刻設備。
第1圖為習知技術之處理基板之設備(基板處理設備)。
請參考第1圖，習知技術之基板處理設備包含腔室10、電源電極20、基座30以及氣體分配工具40。
腔室10為基板處理提供反應空間。這種情況下，腔室10 的底面的預定部與排氣埠12相通，排氣埠12用於釋放來自反應空間的氣體。
電源電極20係被提供於腔室10上方以密封反應空間。
電源電極20之一側透過匹配組件22電連接射頻電源24。射頻電源24產生射頻功率，以及將產生的射頻功率供應到電源電極20。
此外，電源電極20之中央部與供氣管26相通，供氣管26供應來源氣體(source gas)以用於基板處理。
匹配組件22係連接於電源電極20與射頻電源24之間，從而將負載阻抗與射頻電源24供應到電源電極20的射頻功率之電源阻抗匹配。
腔室10內部提供基座30，基座30支撐從外部載入的複數塊基板W。基座30對應與電源電極20相對的相對電極，基座30透過用於提升基座30的提升軸32電接地。提升軸32透過提升設備(圖中未表示)上下移動。這種情況下，提升軸32被伸縮管(bellows)34圍繞以密封提升軸32與腔室10的底面。
氣體分配工具40被提供於電源電極20的下方，其中氣體分配工具40面對基座30。這種情況下，氣體擴散空間42係形成於氣體分配工具40與電源電極20之間。在氣體擴散空間42內部，穿透電源電極20的供氣管26所供應的來源氣體被擴散。氣體分配工具40透過複數個氣體分配孔44均勻地分配來源氣體到反應空間的整個區域，氣體分配孔44與氣體擴散空間42相通。
習知技術之基板處理設備之情況下，基板W被載入到基座 30上以後，預定的來源氣體被分配到腔室10的反應空間，射頻功率被供應到電源電極20以在反應空間中形成電漿，從而在基板W上沈積預定的薄膜。
然而，習知技術之基板處理設備之情況下，用於分配來源氣體的空間與用於形成電漿的空間相同。因此，電漿放電可能損壞基板W，從而劣化基板W上的薄膜的品質。
本發明一方面提供一種基板處理設備，能夠避免基板被電漿放電損壞。
本發明另一方面提供一種基板處理設備，能夠形成具有均勻厚度的薄膜。
為了獲得本發明的這些目的和其他優點，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明提供的一種基板處理設備包含製程腔室；基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中基板支架被提供於製程腔室中，以及基板支架依照預定方向旋轉；腔室蓋，面對基板支架，腔室蓋用於覆蓋製程腔室之上側；以及氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基板上分配氣體，其中這些氣體分配模組連接腔室蓋，其中這些氣體分配模組的每一個包含用於形成電漿反應空間的接地電極框以及形成於接地電極框中的電源電極，電源電極連同接地電極框產生電漿放電，其中電源電極的提供方式為鄰近基板支架的邊緣的第二側的高度大於鄰近基板支架的中央的第一側的高度。
本發明之另一方面中，提供的一種基板處理設備包含製程 腔室；基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中基板支架被提供於製程腔室中，以及基板支架依照預定方向旋轉；腔室蓋，面對基板支架，腔室蓋用於覆蓋製程腔室之上側；以及氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基板上分配氣體，其中這些氣體分配模組連接腔室蓋，其中這些氣體分配模組的每一個包含用於形成電漿反應空間的接地電極框以及形成於接地電極框中的電源電極，電源電極連同接地電極框產生電漿放電，其中接地電極框包含形成於基板支架的中央的第一接地側壁以及形成於基板支架的邊緣的第二接地側壁，以及第二接地側壁的高度大於第一接地側壁的高度。
本發明之另一方面中，提供的一種基板處理設備包含製程 腔室；基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中基板支架被提供於製程腔室中，以及基板支架依照預定方向旋轉；腔室蓋，面對基板支架，腔室蓋用於覆蓋製程腔室之上側；以及氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基板上分配氣體，其中這些氣體分配模組連接腔室蓋，其中這些氣體分配模組的每一個包含用於形成電漿反應空間的接地電極框，以及形成於接地電極框中的電源電極，電源電極連同接地電極框產生電漿放電，其中基板支架的邊緣的電漿放電相對大於基板支架的中央的電漿放電。
依照本發明，電漿放電未出現於電源電極與基板之空間 中，而是出現於氣體分配模組的接地電極框中，從而避免電漿放電損壞基板。
此外，電源電極或接地電極框的形成方式為鄰近基板支架 的邊緣一側的高度大於鄰近基板支架的中央一側的高度，由此能夠補償基 板支架之線速度的差別所導致的薄膜的厚度差，因此可實現在基板W上沈積均勻厚度的薄膜。
W‧‧‧基板
10‧‧‧腔室
12‧‧‧排氣埠
20‧‧‧電源電極
22‧‧‧匹配組件
24‧‧‧射頻電源
26‧‧‧供氣管
30‧‧‧基座
32‧‧‧提升軸
34‧‧‧伸縮管
40‧‧‧氣體分配工具
42‧‧‧氣體擴散空間
44‧‧‧氣體分配孔
G1‧‧‧第一氣體
RG‧‧‧反應氣體
G2‧‧‧第二氣體
SG‧‧‧來源氣體
S1‧‧‧第一氣體分配空間
S2‧‧‧第二氣體分配空間
110‧‧‧製程腔室
115‧‧‧腔室蓋
115a、115b、115c、115d‧‧‧模組接收器
115e‧‧‧泵送孔
117‧‧‧泵送管
120‧‧‧基板支架
130‧‧‧氣體分配器
130a、130b、130c、130d‧‧‧氣體分配模組
140‧‧‧電漿功率供應器
210‧‧‧接地電極框
210a‧‧‧上部板
210b‧‧‧接地側壁
210b1‧‧‧第一接地側壁
210b2‧‧‧第二接地側壁
210b3‧‧‧第三接地側壁
210c‧‧‧接地障壁組件
212‧‧‧絕緣組件支撐孔
214‧‧‧第一氣體供應孔
216‧‧‧第二氣體供應孔
230‧‧‧氣體孔圖案組件
231‧‧‧第一氣體分配部
232‧‧‧第二氣體分配部
240‧‧‧絕緣組件
241‧‧‧電極插入孔
250‧‧‧電源電極
250a‧‧‧第一側
250b‧‧‧第二側
250c‧‧‧第三側
250d‧‧‧第四側
D1、D2‧‧‧高度
L1、L2‧‧‧高度
第1圖表示習知技術之基板處理設備。
第2圖表示本發明一個實施例之基板處理設備。
第3圖為本發明一個實施例之基板支架上排列的複數個氣體分配模組的概念示意圖。
第4圖為本發明一個實施例之氣體分配模組的展開透視圖。
第5圖至第10圖為本發明多個實施例之電源電極之剖面示意圖。
第11圖為本發明一個實施例之氣體分配模組的剖面示意圖。
第12圖為本發明另一實施例之氣體分配模組的剖面示意圖。
第13圖為本發明另一實施例之氣體分配模組的剖面示意圖。
第14圖為本發明另一實施例之氣體分配模組的剖面示意圖。
以下結合附圖詳細描述本發明之多個實施例。
第2圖表示本發明一個實施例之基板處理設備。第3圖為本發明一個實施例之基板支架上排列的複數個氣體分配模組的概念示意圖。
請參考第2圖與第3圖，本發明一個實施例之基板處理設備包含製程腔室110、腔室蓋115、基板支架120以及氣體分配器130。
製程腔室110提供反應空間，用於基板處理例如薄膜沈積 製程。製程腔室110的底面與/或側面與排氣管(圖中未表示)相通，排氣管用於釋放來自反應空間的氣體。
腔室蓋115係被提供於製程腔室110上，就是說腔室蓋115 覆蓋製程腔室110，其中腔室蓋115電接地。腔室蓋115支撐氣體分配器130，其中腔室蓋115包含複數個模組接收器115a、115b、115c以及115d，以劃分基板支架120之上側為複數個空間。複數個模組接收器115a、115b、115c以及115d於腔室蓋115中被放置為輻射圖案，就是說，複數個模組接收器115a、115b、115c以及115d相對腔室蓋115的中央點每90°被提供。
製程腔室110與腔室蓋115形成為多邊形結構例如圖式所 示的六邊形結構，或者形成為圓形或橢圓形結構。
第2圖中，腔室蓋115包含四個模組接收器115a、115b、 115c以及115d，但是並非限制於這個數目。例如，腔室蓋115可包含相對腔室蓋115的中央點對稱提供的「2N」(「N」為大於0的整數)個模組接收器，但是並非限制於這個數目。腔室蓋115可包含奇數個模組接收器。 以下，假設腔室蓋115包含第一至第四模組接收器115a、115b、115c以及115d。
上述腔室蓋115所密封的製程腔室110的反應空間透過腔 室蓋115中提供的泵送管(pumping pipe)117連接一個外部泵送工具(圖中未表示)。
泵送管117透過腔室蓋115之中央提供的泵送孔115e與製 程腔室110之反應空間相通。因此，透過使用泵送管117依照泵送工具的泵送作業，腔室蓋115的內部可為真空狀態或者大氣狀態。這種情況下， 反應空間的排氣製程可採用藉由泵送管117與泵送孔115e之上部中央排氣方法，但是並非限制於這種方法。可省略泵送管117與泵送孔115e。
基板支架120可旋轉地提供於製程腔室110的內部，其中 基板支架120可能電浮動或者接地。基板支架120由旋轉軸(圖中未表示)支撐，其中旋轉軸穿透製程腔室110之底表面之中央部。透過驅動一個軸驅動組件(圖中未表示)以旋轉此旋轉軸，基板支架120向預定方向(例如，反時針方向)旋轉。暴露於製程腔室110之底表面之外的旋轉軸透過一個伸縮管(bellows)(圖中未表示)被密封，其中伸縮管係被提供於製程腔室110之底表面中。
基板支架120與預定的提升工具連接，可利用提升工具上 下移動。
基板支架120支撐一個外部基板載入設備(圖中未表示) 所載入的至少一塊基板W。基板支架120形成為圓板的形狀。基板支架120可支撐複數塊基板W，例如半導體基板或者晶元。複數個基板W在基板支架120上以固定間隔排列為圓形圖案較佳，從而提高產量。
氣體分配器130包含第一至第四氣體分配模組130a、130b、 130c以及130d，相對基板支架120之中央部在空間上彼此分離以及分別被插入腔室蓋115的第一至第四模組接收器115a、115b、115c以及115d內。 第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d分別分配第一氣體G1與第二氣體G2到基板支架120之氣體分配區域，從而在基板W上形成薄膜層。
第一氣體G1被電漿放電活化，並且經活化的第一氣體被分 配到基板W上。第一氣體G1為反應氣體RG，反應氣體RG與以下解釋的來源氣體SG反應而形成薄膜層。例如，反應氣體RG為從氮氣、氧氣、二氧化氮與臭氧中選擇的至少任意一種氣體。
第二氣體G2為來源氣體SG，來源氣體SG包含待被沈積 於基板W上的薄膜材料。來源氣體包含矽、鈦族元素(鈦、鋯、鉿等)，或者鋁之薄膜材料。例如，包含矽的薄膜材料的來源氣體SG可為從四乙氧基矽烷(TEOS；Tetraethylorthosilicate)、二氯矽烷(DCS；Dichlorosilane)、六氯二矽甲烷(Hexachlorosilane；HCD)、三(二乙基氨基)矽烷(TriDMAS；Tri-dimethylaminosilane)、三甲矽烷基氨(TSA；Trisilylamine)、SiH2Cl2、矽烷(silane；SiH4)、二矽烷(disilane；Si2H6)氣體、三矽烷(trisilane；Si3H8)、丁矽烷(Si4H10)以及戊矽烷(Si5H12)中選擇的氣體。
第4圖為本發明一個實施例之氣體分配模組的展開透視 圖。如第4圖所示，本發明一個實施例之氣體分配模組包含接地電極框210、絕緣組件240以及電源電極250。
接地電極框210形成電漿放電空間。因此，在接地電極框 210內部出現電漿放電。此外，接地電極框210用作接地電極，接地電極框210連同電源電極250產生電漿放電。
接地電極框210包含上部板210a與接地側壁210b。
上部板210a提供接地電極框210之上表面，其中上部板 210a形成矩形形狀，並且連接腔室蓋115之對應的模組接收器(請參考第2圖之115a、115b、115c以及115d)。上部板210a中，存在絕緣組件支撐孔212、第一氣體供應孔214以及第二氣體供應孔216。絕緣組件支撐孔212 使得絕緣組件240能夠插入接地電極框210內部之內。第一氣體供應孔214與第二氣體供應孔216使得來源氣體與反應氣體能夠流入接地電極框210內部之內。
接地側壁210b形成接地電極框210的側表面，其中接地側 壁210b係提供於矩形的上部板210a之四個側面之每一個中。就是說，接地側壁210b包含形成於基板支架120(請參考第2圖)之中央之第一接地側壁210b1、形成於基板支架120(請參考第2圖)之邊緣之第二接地側壁210b2，以及連接第一接地側壁210b1與第二接地側壁210b2之第三接地側壁210b3。
這種情況下，第二接地側壁210b2的高度D2大於第一接地 側壁210b1的高度D1，有助於保持基板支架120(請參考第2圖)之中央上沈積的薄膜厚度均勻以及基板支架120(請參考第2圖)之邊緣上沈積的薄膜厚度均勻。
就是說，請參考第2圖，當基板支架120旋轉時，基板支 架120的中央的線速度(linear velocity)低於基板支架120的邊緣的線速度。 因此，基板支架120的中央上沈積的薄膜厚度大於基板支架120的邊緣上沈積的薄膜厚度。為了克服這個問題，依照本發明一個實施例，基板支架120的邊緣中形成的第二接地側壁210b2的高度D2大於基板支架120的中央形成的第一接地側壁210b1的高度D1，由此基板支架120之邊緣中薄膜的沈積大於基板支架120之中央中薄膜的沈積，從而能夠補償基板支架120之線速度的差別所導致的薄膜的厚度差。因此，可在基板W上形成均勻的薄膜。
其間，本文中描述的任意元件的高度表示上下方向的高度。
絕緣組件240將電源電極250與用作接地電極的接地電極 框210絕緣。絕緣組件240被插入接地電極框210中形成的絕緣組件支撐孔內。此外，絕緣組件240具有電極插入孔241，這樣電源電極250透過電極插入孔241被插入接地框210的內部之內。
電源電極250透過絕緣組件240之電極插入孔241被插入 接地電極框210的內部之內。因此，在電源電極250與接地電極框210之間出現電荷放電。
電源電極250形成矩陣形狀。電源電極250依照以下方式 被提供，基板支架120之邊緣鄰接的第二側的高度L2大於基板支架120之中央鄰接的第一側的高度L1。電源電極250的第二側的高度L2大於電源電極250的第一側的高度L1的原因與第二接地側壁210b2的高度D2大於第一接地側壁210b1的高度D1的理由相同。就是說，基板支架120之邊緣鄰接的第二側的高度L2大於基板支架120之中央鄰接的第一側的高度L1，基板支架120之邊緣中的電漿放電相對強於基板支架120之中央的電荷放電，從而能夠在基板支架120之邊緣中實現更多的離子解離(ion dissociation)。
第5圖至第10圖為本發明各種實施例的電源電極250的剖 面示意圖。
如第5圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端與第二側250b 的下端的第三側250c為傾斜的直線。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d係為相對基板支架120水平的直線。
如第6圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端到第二側250b 的下端的第三側250c為階梯線的形狀。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d係為相對基板支架120水平的直線。
如第7圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端到第二側250b 的下端的第三側250c為傾斜的直線。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d為傾斜的直線。然而，第三側250c的傾斜方向與第四側250d的傾斜方向相對。
如第8圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端到第二側250b 的下端的第三側250c為相對基板支架120水平的直線。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d係為傾斜的直線。
如第9圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端到第二側250b 的下端的第三側250c的一部份(例如，鄰接基板支架120之邊緣的部份)被形成為傾斜的直線，第三側250c的剩餘部份(例如，鄰近基板支架120的中央的部份)形成為相對基板支架120水平的直線。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d為相對基板支架120水平的直線。
如第10圖所示，電源電極250的提供方式為鄰接基板支架 120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1。
這種情況下，用於連接第一側250a的下端到第二側250b 的下端的第三側250c的一部份(例如，鄰接基板支架120之邊緣的部份)形成為階梯線的形狀，第三側250c的剩餘部份(例如，鄰近基板支架120的中央的部份)形成為相對基板支架120水平的直線。此外，用於連接第一側250a的上端到第二側250b的上端的第四側250d為相對基板支架120水平的直線。
然而，本發明之電源電極250並非限制於上述第5圖至第 10圖所示之實施例。例如，鄰接基板支架120的邊緣的第二側250b的高度L2大於鄰接基板支架120的中央的第一側250a的高度L1的情況下，本發明之電源電極250可形成為多種形狀。雖然圖中未表示，採用與第5圖至 第10圖所示電源電極250相同的方式，第4圖之第三接地側壁210b3的形狀可改變。
就是說，第三接地側壁210b3可排列為與電源電極250平 行。第三接地側壁210b3的提供方式為鄰近基板支架120之邊緣之第二側的高度大於鄰近基板支架120的中央的第一側的高度。這種情況下，用於連接第一側的下端到第二側的下端的第三側形狀可變，以及用於連接第一側的上端到第二側的上端的第四側形狀可變。
第11圖為本發明一個實施例之氣體分配模組之剖面示意 圖，係為沿第4圖之A-A'之剖面示意圖。以下，將參考第11圖詳細描述本發明一個實施例之氣體分配模組。
如第11圖所示，第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c 以及130d的每一個包含接地電極框210、氣體孔圖案組件230、絕緣組件240以及電源電極250。
接地電極框210被提供以包含第一氣體分配空間S1以及第 二氣體分配空間S2兩者，其中第一氣體分配空間S1用於分配第一氣體G1，第二氣體分配空間S2用於分配第二氣體G2。接地電極框210被插入腔室蓋115的每一模組接收器115a、115b、115c以及115d內，並且透過腔室蓋115電接地。為此，接地電極框210包含上部板210a、接地側壁210b以及接地障壁組件210c。
上部板210a形成為矩形形狀，連接腔室蓋115的對應的模 組接收器115a、115b、115c以及115d。上部板210a中，存在絕緣組件支撐孔212、第一氣體供應孔214以及第二氣體供應孔216。
絕緣組件支撐孔212穿透上部板210a，這樣絕緣組件支撐 孔212與第一氣體分配空間S1相通。絕緣組件支撐孔212被形成以具有矩形形狀的平面。
第一氣體供應孔214穿透上部板210a，這樣第一氣體供應 孔214與第一氣體分配空間S1相通。因為第一氣體供應孔214透過供氣管(圖中未表示)連接外部提供的第一氣體供應工具(圖中未表示)，第一氣體供應孔214透過供氣管(圖中未表示)被供應來自第一氣體供應工具(圖中未表示)的第一氣體G1，即反應氣體RG。第一氣體供應孔214可形成於絕緣組件支撐孔212之兩側處，其中依照固定間隔提供複數個第一氣體供應孔214，以及複數個第一氣體供應孔214與第一氣體分配空間S1相通。 被供應至第一氣體供應孔214的第一氣體G1被供應到第一氣體分配空間S1，被第一氣體分配空間S1內部的電漿放電活化，然後向基板W方向依照第一壓力向下分配。為此，第一氣體分配空間S1的下表面用作具有完全開放形狀的第一氣體分配部231，這樣第一氣體G1朝向基板W方向向下分配，未形成額外的氣體分配孔圖案。
第二氣體供應孔216穿透上部板210a，這樣第二氣體供應 孔216與第二氣體分配空間S2相通。因為第二氣體供應孔216透過供氣管(圖中未表示)與外部提供的第二氣體供應工具(圖中未表示)連接，第二氣體供應孔216透過供氣管(圖中未表示)被供應來自第二氣體供應工具(圖中未表示)的第二氣體G2，即來源氣體SG。依照固定間隔在上部板210a中提供複數個第二氣體供應孔216，複數個第二氣體供應孔216與第二氣體分配空間S2相通。
具有預定高度的複數個接地側壁210b的每一個從上部板 210a的每一長短邊的下表面垂直突出，從而在上部板的下側準備一個矩形形狀的開口。每一接地側壁210b透過腔室蓋115電接地，由此每一接地側壁210b用作接地電極。
具有預定高度的接地障壁組件210c從上部板210a的中央 部的下表面垂直突出，其中接地障壁組件210c與接地側壁210b的長邊平行排列。第一氣體分配空間S1與第二氣體分配空間S2藉由接地障壁組件210c彼此分隔。接地障壁組件210c可與接地電極框210形成為一體，或者與接地電極框210電連接，並且透過接地電極框210電接地，由此接地障壁組件210c用作接地電極。
接地障壁組件210c與以上第三接地側壁210b3形狀相同。
以上描述中，接地電極框210包含上部板210a、接地側壁 210b以及接地障壁組件210c，但是並非限制於這種結構。例如，接地電極框210中包含的上部板210a、接地側壁210b以及接地障壁組件210c可形成一體。
其間，可改變接地電極框210中第一與第二氣體分配空間 S1與S2的位置。就是說，第一與第二氣體分配空間S1與S2被放置以暴露基板W，基板W透過基板支架120的旋轉而被旋轉，首先基板被暴露給第二氣體G2，然後接下來暴露給第一氣體G1，或者第一與第二氣體分配空間S1與S2被放置以暴露基板W，基板W透過基板支架120的旋轉而被旋轉，首先暴露給第一氣體G1，然後接下來暴露給第二氣體G2。
第二氣體分配空間S2中提供氣體孔圖案組件230，其中氣 體孔圖案組件230避免鄰接第二氣體分配空間S2放置的第一氣體分配空間S1所分配的第一氣體G1被擴散、回流或者滲透到第二氣體分配空間S2內，接地障壁組件210c係被提供於第一氣體分配空間S1與第二氣體分配空間S2之間。就是說，如果第一氣體G1被擴散、回流或者滲透到第二氣體分配空間S2內，則第一氣體G1與第二氣體分配空間S2內的第二氣體G2反應，由此薄膜被沈積到第二氣體分配空間S2的內部側壁上，或者粉末材料的薄膜被形成於第二氣體分配空間S2的內部側壁上，由此顆粒可能落到基板W上。因此，氣體孔圖案組件230避免在第二氣體分配空間S2的內部側壁上沈積薄膜，或者避免在第二氣體分配空間S2的內部側壁上形成粉末材料的薄膜。
氣體孔圖案組件230與用於形成第二氣體分配空間S2的各 個接地側壁210b與接地障壁組件210c的下表面形成一體，從而覆蓋第二氣體分配空間S2的的下表面，或者形成為無極性的絕緣材料的絕緣板(或者蓮蓬頭)並且連接第二氣體分配空間S2的下表面。因此，在接地電極框210之上部板210a與氣體孔圖案組件230之間的第二氣體分配空間S2中準備預定的氣體擴散空間或者氣體緩衝空間。
氣體孔圖案組件230包含複數個第二氣體分配部232，從而 向基板W方向向下分配第二氣體G2，其中第二氣體G2係透過第二氣體供應孔216被供應到第二氣體分配空間S2。
形成孔洞圖案形狀的複數個第二氣體分配部232，以與其中 擴散第二氣體G2的第二氣體分配空間S2相通。因此，依照第二壓力向基板W方向向下分配第二氣體G2，其中第二氣體G2的第二壓力高於第一氣 體G1的分配壓力。氣體孔圖案組件230增加了向基板W方向分配第二氣體G2的分配壓力，從而避免被分配到第一氣體分配空間S1的第一氣體G1被擴散、回流以及滲透進入第二氣體分配空間S2內。
此外，氣體孔圖案組件230透過第二氣體分配部232向下 分配第二氣體G2，氣體孔圖案組件230形成為具有孔洞的板狀，從而延遲或者減緩第二氣體G2的流動，從而減少第二氣體G2的氣體消耗。另外，透過改變第二氣體分配部232的孔洞圖案形狀，可調整氣體流量，從而提高第二氣體G2的使用效率。
絕緣組件240由絕緣材料形成。絕緣組件240被插入接地 電極框210中形成的絕緣組件支撐孔212內，並且利用接合組件(圖中未表示)與接地電極框210的上表面接合。絕緣組件240包含與第一氣體分配空間S1相通的電極插入孔。
電源電極250由導電材料形成。穿透絕緣組件240的電極 插入孔的電源電極250從接地電極框210的下表面突出，由此具有預定高度的電源電極250係位於第一氣體分配空間S1中。這種情況下，電源電極250的突出高度與用作接地電極的接地電極框210的接地側壁210b與接地障壁組件210c的突出高度相同。
電源電極250採用回饋電纜電連接電漿功率供應器140，從 而依照電漿功率供應器140所供應的電極功率在第一氣體分配空間S1中產生電漿放電。就是說，在用作接地電極之接地側壁210b與接地障壁組件210c中的每一個與被供應電極功率的電源電極250之間出現電漿放電，從而將被供應至第一氣體分配空間S1的第一氣體G1活化。
電漿功率供應器140產生具有預定頻率的電漿功率，以及 透過回饋電纜將產生的電漿功率共同或單獨地供應到第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d。這種情況下，電漿功率被供應高頻(HF)功率或者超高頻(VHF)功率。例如，高頻(HF)功率的頻率範圍為3MHz~30MHz，超高頻(VHF)功率的頻率範圍為30MHz~300MHz。
其間，回饋電纜連接阻抗匹配電路(圖中未表示)。阻抗匹 配電路將負載阻抗與從電漿功率供應器140供應到第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d的電漿功率的電源阻抗與匹配。阻抗匹配電路包含可變電容器與可變電感器至少其一形成的阻抗元件(圖中未表示)中的至少兩個。
依照供應到電源電極250的電漿功率，上述第一至第四氣 體分配模組130a、130b、130c以及130d分別在第一氣體分配空間S1中產生電漿放電，透過電漿放電活化第一氣體分配空間S1的第一氣體G1，將經活化的第一氣體G1向下分配。同時，第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d透過氣體孔圖案組件230依照預定壓力分別向下分配第二氣體分配空間S2的第二氣體G2。
其間，無須在各個第一至第四氣體分配模組130a、130b、 130c以及130d中分配相同的氣體(例如，第一氣體G1與/或第二氣體G2)。就是說，第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d各自分配不同的氣體，由此在基板W上沈積複數層。
雖然圖中未表示，第一至第四氣體分配模組130a、130b、 130c以及130d至少其一具有僅僅一個氣體分配空間，以代替第一與第二氣 體分配空間S1與S2。這種情況下，氣體分配模組其中之一分配來源氣體，另一氣體分配模組分配反應氣體，這樣可獲得與原子層沈積(Atomic Layer Deposition；ALD)所沈積的層具有相同特性的層。
第一至第四氣體分配模組130a、130b、130c以及130d至 少其一中，第一氣體分配空間S1與第二氣體分配空間S2尺寸相同，但是並非限制於這種結構。就是說，第一氣體分配空間S1可與第二氣體分配空間S2尺寸不同。
以下詳細描述使用本發明一個實施例之基板處理設備之基 板處理方法。
首先，在製程腔室110內部安裝複數個氣體分配模組130a、 130b、130c以及130d，至少一塊基板W被載入基板支架120上。
其上裝載有基板W的基板支架120旋轉以及出現電漿放電 時，第一氣體G1與第二氣體G2透過複數個氣體分配模組中的至少一個氣體分配模組被向下分配到基板W上，從而執行薄膜沈積製程。因此，在基板W上形成薄膜層。
依照本發明，在空間上彼此分隔的第一氣體分配空間S1與 第二氣體分配空間S2中單獨分配反應氣體RG與來源氣體SG，從而有助於控制薄膜層的品質以及薄膜層的沈積速度。
依照本發明，電漿放電空間未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250與接地電極之間，這樣可避免電漿放電損壞基板W。依照本發明之一個實施例，電源電極250與接地電極被提供以垂直於基板W的表面，由此電漿放電產生的正或負離子未朝向基 板W的表面方向移動，而是向電源電極250或接地電極的方向移動，從而最小化基板W上電漿放電的影響。
習知技術的情況下，因為來源氣體SG被分配到基板W的 整個區域上，降低了來源氣體SG的使用效率。其間，本發明使用複數個氣體分配模組130a、130b、130c以及130d，從而提高來源氣體SG的使用效率。
第12圖為本發明另一實施例之氣體分配模組的剖面示意 圖。
除第二氣體分配空間S2中額外形成的電源電極250以外， 第12圖之氣體分配模組與第11圖的氣體分配模組結構相同，由此省略相同部件的詳細解釋。
如第12圖所示，依照本發明另一實施例，在第二氣體分配 空間S2中額外形成的電源電極250。為此，絕緣組件支撐孔212的提供方式為絕緣組件支撐孔212穿透上部板210a，絕緣組件支撐孔212與第二氣體分配空間S2相通。此外，絕緣組件240被插入絕緣組件支撐孔212內。 這種情況下，絕緣組件240包含與第二氣體分配空間S2相通的電極插入孔。因此，穿透電極插入孔的電源電極250從上部板210a的下表面突出。
第二氣體分配空間S2中形成電源電極250的結構與第一氣 體分配空間S1中形成的電源電極250結構相同。
第13圖為本發明另一實施例之氣體分配模組之剖面示意 圖。除從第二氣體分配空間S2中移除氣體孔圖案組件230以外，第13圖的氣體分配模組與第11圖的氣體分配模組相同。氣體孔圖案組件230能夠 實現以上描述的優點，但是可省略氣體孔圖案組件230。
第14圖為本發明另一實施例之氣體分配模組之剖面示意圖。除從第二氣體分配空間S2中移除氣體孔圖案組件230以外，第14圖的氣體分配模組與第12圖的氣體分配模組相同。
雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
W‧‧‧基板
110‧‧‧製程腔室
115‧‧‧腔室蓋
115a、115b、115c、115d‧‧‧模組接收器
115e‧‧‧泵送孔
117‧‧‧泵送管
120‧‧‧基板支架
130‧‧‧氣體分配器
130a、130b、130c、130d‧‧‧氣體分配模組

Claims (16)

  1. 一種基板處理設備，包含：一製程腔室；一基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中該基板支架被提供於該製程腔室中，以及該基板支架依照一預定方向旋轉；一腔室蓋，面對該基板支架，該腔室蓋用於覆蓋該製程腔室之上側；以及一氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基板上分配氣體，其中該等氣體分配模組連接該腔室蓋，其中該等氣體分配模組的每一個包含用於形成一電漿反應空間的一接地電極框以及形成於該接地電極框中的一電源電極，該電源電極連同該接地電極框產生一電漿放電，其中該電源電極的提供方式為鄰近該基板支架的邊緣的一第二側的高度大於鄰近該基板支架的中央的一第一側的高度，其中該接地電極框包含形成於該基板支架的中央的一第一接地側壁以及形成於該基板支架的邊緣的一第二接地側壁，以及該第二接地側壁的高度大於該第一接地側壁的高度。
  2. 如請求項1所述之基板處理設備，其中該電源電極的一第三側連接該第一側的下端到該第二側的下端，該第三側形 成傾斜的直線。
  3. 如請求項1所述之基板處理設備，其中該電源電極的一第三側連接該第一側的下端到該第二側的下端，該第三側形成階梯線的形狀。
  4. 如請求項1所述之基板處理設備，其中該電源電極的一第三側連接該第一側的下端到該第二側的下端，該第三側形成相對該基板支架水平的直線。
  5. 如請求項1所述之基板處理設備，其中該電源電極的一第三側連接該第一側的下端到該第二側的下端，該第三側包含形成為傾斜直線的一部分以及形成為相對基板支架水平的直線的剩餘部份。
  6. 如請求項1所述之基板處理設備，其中該電源電極的一第三側連接該第一側的下端到該第二側的下端，該第三側包含形成為階梯線形狀的一部分以及形成為相對基板支架水平的直線的剩餘部份。
  7. 一種基板處理設備，包含：一製程腔室；一基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中該基板支架被提供於該製程腔室中，以及該基板支架依照一預定方向旋轉；一腔室蓋，面對該基板支架，該腔室蓋用於覆蓋該製程腔室之上側；以及 一氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基板上分配氣體，其中該等氣體分配模組連接該腔室蓋，其中該等氣體分配模組的每一個包含用於形成一電漿反應空間的一接地電極框以及形成於該接地電極框中的一電源電極，該電源電極連同該接地電極框產生一電漿放電，其中該接地電極框包含形成於該基板支架的中央的一第一接地側壁以及形成於該基板支架的邊緣的一第二接地側壁，以及該第二接地側壁的高度大於該第一接地側壁的高度。
  8. 如請求項7所述之基板處理設備，其中該接地電極框包含連接該第一接地側壁與該第二接地側壁的一第三接地側壁，該第三接地側壁的形成方式為鄰近該基板支架的邊緣的一第二側的高度大於鄰近該基板支架的中央的一第一側的高度。
  9. 一種基板處理設備，包含：一製程腔室；一基板支架，用於支撐複數塊基板至少其一，其中該基板支架被提供於該製程腔室中，以及該基板支架依照一預定方向旋轉；一腔室蓋，面對該基板支架，該腔室蓋用於覆蓋該製程腔室之上側；以及一氣體分配器，包含複數個氣體分配模組，用以在基 板上分配氣體，其中該等氣體分配模組連接該腔室蓋，其中該等氣體分配模組的每一個包含用於形成一電漿反應空間的一接地電極框，以及形成於該接地電極框中的一電源電極，該電源電極連同該接地電極框產生一電漿放電，其中該基板支架的邊緣的電漿放電相對大於該基板支架的中央的電漿放電。
  10. 如請求項1至9任意其一所述之基板處理設備，其中該氣體分配模組包含用於分配一第一氣體的一第一氣體分配空間以及用於分配一第二氣體的一第二氣體分配空間，其中該第一氣體分配空間在空間上與該第二氣體分配空間分隔。
  11. 如請求項10所述之基板處理設備，其中該氣體分配模組包含一接地障壁組件，用於在空間上彼此分隔該第一氣體分配空間與該第二氣體分配空間，該接地障壁組件的提供方式為鄰近該基板支架的邊緣的一第二側的高度大於鄰近該基板支架的中央的一第一側的高度。
  12. 如請求項10所述之基板處理設備，其中該電源電極形成於該第一氣體分配空間與該第二氣體分配空間的每一個中。
  13. 如請求項10所述之基板處理設備，其中該第二氣體分配空間額外具有一氣體孔圖案組件，用於避免該第一氣體分 配空間所分配的該第一氣體流入該第二氣體分配空間內。
  14. 如請求項1至9任意其一所述之基板處理設備，其中該電源電極沿與該基板的表面垂直的方向延伸。
  15. 如請求項1至9任意其一所述之基板處理設備，其中該等氣體分配模組中任意一個所分配的氣體不同於該等氣體分配模組中另一個所分配的氣體。
  16. 如請求項1至9任意其一所述之基板處理設備，其中該等氣體分配模組至少其一具有一個氣體分配空間。
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