TWI623647B - 基板處理設備以及基板處理方法 - Google Patents

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黃喆周
Jeung Hoon Han
韓政勳
Young Hoon Kim
金榮勳
Seung Hoon SEO
徐承勳
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Jusung Engineering Co., Ltd.
周星工程有限公司
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Abstract

本揭露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提高在一基板上沉積的一薄膜的沉積均勻性，並且有助於控制一薄膜的質量，其中此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的底部中；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，用於將激發的源氣體局部分佈於基板上，其中與基板支撐件局部面對的氣體分佈件提供於腔室蓋中，其中氣體分佈件利用電漿形成氣體形成電漿，並且透過將源氣體分佈於用於形成電漿的一些電漿區域而激發源氣體。

Description

基板處理設備以及基板處理方法
本揭露係關於一種基板處理設備以及方法，用於在一基板上沉積一薄膜。
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，一半導體製造過程例如可執行為：在一基板上沉積一預定材料之薄膜的一薄膜沉積過程；利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曝光部分形成一圖案的一蝕刻過程。
此半導體製造過程在設計為適合於最佳環境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(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)設備，以及用於蝕刻薄膜及形成薄 膜的圖案的一電漿蝕刻設備。
『第1圖』係為習知技術之一基板處理設備之示意圖。
請參考『第1圖』，習知技術之基板處理設備可包含一腔室10、一電漿電極20、一基座30、以及一氣體分佈裝置40。
腔室10提供可用於基板處理的一反應空間。此種情況下，腔室10的一底表面的預定部分與用於從反應空間釋放氣體的一排氣管12相聯繫。
電漿電極20提供於腔室10上以便密封反應空間。
電漿電極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漿電極20。
而且，電漿電極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連接於電漿電極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漿電極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對應於與電漿電極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位於電漿電極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與電漿電極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漿電極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漿電極20以便在基座30與氣體分佈裝置40之間的此反應空間中形成電漿，由此利用電漿在基板(W)上沉積一源氣體的一源材料。
然而，根據習知技術的基板處理設備可具有以下問題。
首先，在基座30的全部區域上形成的電漿的密度不均勻，以使得在基板(W)上沉積的薄膜材料的均勻性劣 降，並且難以控制薄膜的質量。
此外，由於電漿形成於基座30的全部區域上，因此腔室10上沉積的源材料的一厚度以及在基板(W)上沉積的源材料的一厚度可迅速增加，以使得腔室10的一清洗週期縮短。
因此，有鑑於以上的問題，本發明關於一種基板處理設備以及方法，藉以克服由於習知技術之限制及缺點所產生的一個或更多問題。
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提高在一基板上沉積的一薄膜的沉積均勻性，並且有助於控制一薄膜的質量。
本發明另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透過最小化在一處理腔室上沉積的微粒的一積累厚度有助於克服一微粒問題。
本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
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的底部中；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，用於將激發的源氣體局部分佈於基板上，其中與基板支撐件局部面對的氣體分佈件提供於腔室蓋中，其中氣體分佈件利用電漿形成氣體形成電漿，並且透過將源氣體分佈於用於形成電漿的一些電漿區域而激發源氣體。
在本發明之另一方面中，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的底部中；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，用於將激發的源氣體局部分佈於基板上，其中與基板支撐件局部面對的氣體分佈件提供於腔室蓋中，並且形成為包含在一電漿電極與一接地電極之間準備的一電漿形成空間，以及與電漿形成空間在空間上分離的一源氣體分佈空間，其中氣體分佈件通過源氣體分佈空間將源氣體分佈於形成為包含源氣體分佈空間的一底部區域的一些電漿形成區域，並且由此激發源氣體。
在本發明的再一方面中，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的底部中；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，用於將激發的源氣體局部分佈於基板上，其中與基板支撐件局部面對的氣體分佈件提供於腔室蓋中，其中氣體分佈件在平行排列的電漿電極與接地電極之間形成電漿，並且將源氣體分佈於用於形成電漿的一電漿重疊區域，並且由此激發源氣體。
在本發明的又一方面中，一種基板處理方法包含：將至少一個基板放置於一基板支撐件上，此基板支撐件提供於一處理腔室之內部；以及利用與基板支撐件局部面對並且提供於用於覆蓋處理腔室的一腔室蓋中的氣體分佈件，將激發的源氣體分佈於基板上，其中氣體分佈件利用電漿形成氣體形成電漿，並且將源氣體分佈於用於形成電漿的一電漿重疊區，並且由此激發源氣體。
在本發明的又一方面中，一種基板處理方法包含：將至少一個基板放置於一基板支撐件上，此基板支撐件提供於一處理腔室內部；利用與基板支撐件局部面對且提供於覆蓋處理腔室的一腔室蓋中的氣體分佈件，將激發的源氣體局部分佈於基板上，其中將激發的源氣體局部分佈於基板上的此步驟包含在平行排列的電漿電極與接地電極之間形成 電漿，並且將源氣體分佈於用於形成電漿的一電漿重疊區域，並且由此激發源氣體。
可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
10‧‧‧腔室
12‧‧‧排氣管
20‧‧‧電漿電極
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
110‧‧‧處理腔室
120‧‧‧基板支撐件
130‧‧‧腔室蓋
130a‧‧‧第一模組接收部
130b‧‧‧第二模組接收部
130c‧‧‧第三模組接收部
130d‧‧‧第四模組接收部
140‧‧‧氣體分佈件
140a‧‧‧第一氣體分佈模組
140b‧‧‧第二氣體分佈模組
140c‧‧‧第三氣體分佈模組
140d‧‧‧第四氣體分佈模組
141‧‧‧外罩
141a‧‧‧接地面板
141b‧‧‧接地電極
141b1‧‧‧接地側壁
141b2‧‧‧第一接地隔壁
141b3‧‧‧第二接地隔壁
143a‧‧‧第一電漿電極
143b‧‧‧第二電漿電極
145a‧‧‧第一絕緣件
145b‧‧‧第二絕緣件
147a‧‧‧氣體抽取件
147b‧‧‧第二電漿電源供給件
W‧‧‧基板
S1‧‧‧第一電漿形成空間
S2‧‧‧第二電漿形成空間
S3‧‧‧源氣體分佈空間
S4‧‧‧反應氣體分佈空間
G1‧‧‧電漿形成氣體
G2‧‧‧源氣體
G3‧‧‧反應氣體
H1‧‧‧高度
H2‧‧‧高度
d1‧‧‧距離
d2‧‧‧距離
PA1‧‧‧第一電漿區
PA2‧‧‧第二電漿區
AG2‧‧‧源氣體
AG3‧‧‧反應氣體
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，係為根據本發明之實施例之一基板處理設備之透視圖。
第3圖，係為第2圖中所示的一氣體分佈模組之後透視圖。
第4圖，係為沿第3圖之II-II'線之橫截面圖。
第5圖，係為使用根據本發明之實施例的基板處理設備之一基板處理方法之示意圖。
第6圖，係為沿第2圖之I-I'線之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第一改良實施例。
第7圖，係為沿第2圖之I-I'線之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第二改良實施例。以及第8圖，係為沿第2圖之I-I'線之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第三改良實施例。
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』係為根據本發明之實施例之一基板處理設備之透視圖。
請參考『第2圖』，根據本發明實施例之基板處理設備可包含一處理腔室110；提供於處理腔室110之底部上的一基板支撐件120，其中基板支撐件120其上支撐至少一個基板(W)；用於覆蓋處理腔室110之頂部的一腔室蓋130；一氣體分佈件140，用於將激發的源氣體分佈於基板(W)上，其中與腔室蓋130局部面對的氣體分佈件140提供於腔室蓋130中。
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。
基板支撐件120可旋轉地提供於處理腔室110的內底面中。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，並且基板支撐件120可電浮置或接地。此種情況下，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(W)可為一半導體基板或一晶片。此種情況下，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。
如果基板支撐件120透過旋轉此旋轉軸而旋轉至一預定方向(例如，順時針方向)，則基板(W)旋轉且因此根據一預定順序移動以使得基板(W)順次暴露於從氣體分佈件140局部分佈的激發的源氣體。因此，基板(W)根據旋轉基板支撐件120的旋轉及其旋轉速度順次暴露於激發的源氣體，由此透過一原子層沉積(Atomic Layer Deposition,ALD)或化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)，一單層或多層薄膜沉積於基板(W)上。
腔室蓋130提供於處理腔室110上，也就是說，腔室蓋130覆蓋處理腔室110的頂部。腔室蓋130支撐氣體分佈件140，其中腔室蓋130包含複數個模組接收部(第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d)，這些第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d以固定間隔例如提供為一徑向圖案，並且氣體分佈件140的每一元件插入至第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d的每一個中。這些第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d可關 於腔室蓋130的一中心點在一對角線方向上提供，也就是說，可以每隔90度提供。
如圖所示，處理腔室110與腔室蓋130可形成為圓形形狀，但是不限制於圓形形狀。舉例而言，處理腔室110與腔室蓋130可形成為一多邊形狀，例如六邊形，或一橢圓形。如果處理腔室110與腔室蓋130形成為多邊形狀，例如六邊形，則處理腔室110按照透過分割處理腔室110獲得的複數個部分彼此相結合的方式提供。
在『第2圖』中，腔室蓋130包含四個模組接收部(第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d)，但是不限於此數目。舉例而言，腔室蓋130可包含關於腔室蓋130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。此種情況下，這些模組接收部可關於腔室蓋130的一中心點在一對角線方向上提供。下文中，假定腔室蓋130包含第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d。
與基板支撐件120局部面對的氣體分佈件140提供於腔室蓋130中，其中氣體分佈件140將激發的源氣體分佈於基板(W)上。也就是說，氣體分佈件140利用電漿形成氣體形成電漿，並且將源氣體分佈於具有電漿的一些電漿區域，用以由此激發源氣體。因此，從氣體分佈件140分佈出的源氣體利用在一些電漿區域中形成的電漿而受到激發，並 且激發的源氣體分佈於基板(W)上，由此一預定的薄膜形成於基板(W)的頂表面上。
氣體分佈件140包含第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d，第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d分別插入至第一至第四模組接收部130a、130b、130c以及130d中同時局部面對基板支撐件120的不同區域。
『第3圖』係為『第2圖』中所示的一氣體分佈模組之後透視圖。『第4圖』係為沿『第3圖』之II-II'之橫截面圖。
結合『第2圖』請參閱『第3圖』及『第4圖』，第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個可包含一外罩141、第一及第二電漿電極143a及143b、以及第一及第二絕緣件145a及145b。
外罩141可包含放置於腔室蓋130之頂表面上的一接地面板141a，以及從接地面板141a的底表面突出的複數個接地電極141b，其中具有一預定高度的這些接地電極141b形成空間上彼此分離的一第一電漿形成空間(S1)、一第二電漿形成空間(S2)、以及一源氣體分佈空間(S3)。
接地面板141a放置於腔室蓋130的頂表面上，並且利用複數個連接件(圖未示)例如螺栓或螺釘與腔室蓋 130的頂表面相連接，由此接地面板141a通過腔室蓋130電接地。
這些接地電極141b可包含從接地面板141a的底邊緣突出的四個接地側壁141b1；以及第一及第二接地隔壁141b2及141b3，用以將透過四個接地側壁141b1準備的空間分隔為第一電漿形成空間(S1)、第二電漿形成空間(S2)、以及源氣體分佈空間(S3)。
第一電漿形成空間(S1)形成於接地側壁141b1與第一接地隔壁141b2之間，並且第二電漿形成空間(S2)形成於接地側壁141b1與第二接地隔壁141b3之間。第一及第二電漿形成空間(S1、S2)的每一個形成為一多邊形狀，此多邊形狀的長度大於基板(W)的一長度。第一及第二電漿形成空間(S1、S2)的每一個與在外罩141的頂表面，即接地面板141a中形成的複數個第一氣體供給孔相聯繫，並且通過與這些第一氣體供給孔相連接的一第一氣體供給管(圖未示)從一第一氣體供給部(圖未示)供給有電漿形成氣體(G1)。電漿形成氣體(G1)可為惰性氣體例如氬氣(Ar)或氮氣(N2)，反應氣體例如氫氣(H2)、氮氣(N2)、氧氣(O2)、一氧化氮(N2O)以及臭氧(O3)，或者惰性氣體與反應氣體的混合氣。
源氣體分佈空間(S3)形成於第一接地隔壁141b2與第二接地隔壁141b3之間，由此將第一及第二電漿形成空 間(S1、S2)彼此空間上分離。源氣體分佈空間(S3)與在外罩141的頂表面，即接地面板141a中形成的複數個第二氣體供給孔相聯繫，並且通過與這些第二氣體供給孔相連接的一第二氣體供給管(圖未示)從一第二氣體供給部(圖未示)供給有源氣體(G2)。源氣體(G2)可包含沉積於基板(W)上的一薄膜材料。源氣體(G2)可包含矽(Si)的薄膜材料，鈦族元素(Ti、Zr、Hf等)，或者鋁(Al)。舉例而言，包含矽(Si)的薄膜材料的源氣體(G2)可為從矽烷(SiH4)、乙矽烷(Si2H6)、丙矽烷(Si3H8)、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)等中選擇的氣體。
源氣體(G2)可與例如氫氣(H2)、氮氣(N2)、氧氣(O2)、一氧化氮(N2O)以及臭氧(O3)的反應氣體相混合。
在『第3圖』中，源氣體分佈空間(S3)提供為一狹縫類型，但是不限制於此形狀。舉例而言，源氣體分佈空間(S3)的底表面可包含複數個源氣體分佈孔(圖未示)。也就是說，源氣體分佈空間(S3)的底表面可提供有具有複數個源氣體分佈孔的一噴頭(shower head)。
第一電漿電極143a插入至第一電極形成空間(S1)中同時與外罩141電絕緣，並且還與第一接地隔壁141b2 平行排列。此種情況下，第一電漿電極143a與第一接地隔壁141b2之間的一距離(d1)或第一電漿電極143a與接地側壁141b1之間的一距離(d1)小於第一電漿電極143a與基板(W)之間的一高度(H1)。此種情況下，由於一電場不形成於基板(W)與第一電漿電極143a之間，因此可能防止基板(W)受到透過利用電場形成的電漿之損傷。
第一電漿電極143a與一第一電漿電源供給件147a電連接，並且從第一電漿電源供給件147a供給有一第一電漿電源。此種情況下，用於將第一電漿電極143a與第一電漿電源供給件147a電連接的一第一供給件(圖未示)可與一阻抗匹配電路(圖未示)相連接。阻抗匹配電路可匹配從第一電漿電源供給件147a供給至第一電漿電極143a的第一電漿電源的電源阻抗與負載阻抗。此阻抗匹配電路可包含至少兩個由至少一個可變電容及可變電感形成的至少兩個阻抗元件(圖未示)。
第一電漿電源可為高頻電源或射頻(RF)電源，例如，低頻(LF)電源、中頻(MF)電源、高頻(HF)電源、或甚高頻(VHF)電源。此種情況下，低頻(LF)電源可具有3kHz至300kHz的頻率，中頻(MF)電源可具有300kHz至3MHz的頻率，高頻(HF)電源可具有3MHz至30MHz的頻率，並且甚高頻(VHF)電源可具有30MHz至300MHz的 頻率。
第一電漿電極143a根據第一電漿電源利用在第一電漿形成空間(S1)中供給的電漿形成氣體(G1)形成第一電漿。此種情況下，用於形成第一電漿的一第一電漿區(PA1)透過第一電漿電極143a與接地電極141b之間形成的電場，包含相鄰於第一電漿電極143a的一底端與接地電極141b的一底端定位的一區域，以及源氣體分佈空間(S3)的一些底部區域。也就是說，如果第一電漿電極143a與接地電極141b之間的距離(d1)不大於一預定距離，則電漿不形成於第一電漿電極143a與接地電極141b之間。如果第一電漿電極143a與接地電極141b之間的距離(d1)為小，並且電漿形成氣體(G1)分佈於第一電漿電極143a與接地電極141b之間的空間，則電漿形成於相鄰於第一電漿電極143a的一底端與接地電極141b的一底端定位的區域，以及源氣體分佈空間(S3)的一些底部區域中。如果源氣體(G2)從源氣體分佈空間(S3)分佈出，則源氣體(G2)被有限的激發(或以最小激發)，由此可能最小化激發的源氣體在相鄰於該電極的一部分上的沉積。而且，一些源氣體(G2)被激發且分佈於基板(W)上，由此可能相比較於沒有激發而沉積源氣體(G2)的過程提高沉積效率。
第二電漿電極143b插入至第二電漿形成空間 (S2)中同時與外罩141電絕緣，並且還與第二接地隔壁141b3相平行排列。此種情況下，第二電漿電極143b與第二接地隔壁141b3之間的一距離(d1)或第二電漿電極143b與接地側壁141b1之間的一距離(d1)小於第二電漿電極143b與基板(W)之間的一高度(H1)。此種情況下，由於基板(W)與第二電漿電極143b之間不形成一電場，因此可能防止基板(W)受到透過利用電場形成的電漿的損傷。
第二電漿電極143b與一第二電漿電源供給件147b電連接，並且從第二電漿電源供給件147b供給有一第二電漿電源。此種情況下，用於電連接第二電漿電極143b與第二電漿電源供給件147b的一第二供給件(圖未示)可與前述的阻抗匹配電路(圖未示)相連接。
第二電漿電源可為與第一電漿電源相同或不同的高頻電源或射頻(RF)電源。如果第二電漿電源與第一電漿電源相同，則第二電漿電源與第一電漿電源兩者可均利用電漿電源供給件提供。
第二電漿電極143b利用根據第二電漿電源供給到第二電漿形成空間(S2)中的電漿形成氣體(G1)形成第二電漿。此種情況下，按照與上述第一電漿相同的方式，用於形成第二電漿的一第二電漿區(PA2)透過第二電漿電極143b與接地電極141b之間形成的電場，包含相鄰於第二電漿 電極143b的一底端與接地電極141b的一底端定位的一區域，以及源氣體分佈空間(S3)的一些底部區域。
源氣體分佈空間(S3)可與第一電漿區(PA1)與/或第二電漿區(PA2)部分地重疊，或可與第一電漿區(PA1)及第二電漿區(PA2)的一重疊區域相重疊。因此，如果供給至源氣體分佈空間(S3)的源氣體(S2)分佈於第一電漿區(PA1)與/或第二電漿區(PA2)，或者第一電漿區(PA1)與第二電漿區(PA2)的一重疊區域，則源氣體(G2)透過第一電漿區(PA1)及第二電漿區(PA2)的電漿而受到激發，由此激發的源氣體(AG2)分佈於基板(W)上。
第一絕緣件145a插入至在外罩141中形成的一第一絕緣件插入孔中，由此第一電漿電極143a與外罩141電絕緣。第一絕緣件145a包含一電極插入孔，第一電漿電極143a插入至此電極插入孔中。
第二絕緣件145b插入至在外罩141中形成的一第二絕緣件插入孔中，由此第二電漿電極143b與外罩141電絕緣。第二絕緣件145b包含一電極插入孔，第二電漿電極143b插入至此電極插入孔中。
『第5圖』係為使用根據本發明之實施例的基板處理設備的一基板處理方法之示意圖。
以下將結合『第5圖』連同『第4圖』描述使用 根據本發明之實施例的基板處理設備之基板處理方法。
首先，複數個基板(W)以固定的間隔裝載且放置於基板支撐件120上。
然後，其中裝載且放置有這些基板(W)的基板支撐件120旋轉至預定的方向(例如，順時針方向)。
如果電漿電源與電極形成氣體(G1)供給至各個第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d，則電漿形成於第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個中，並且源氣體(G2)分佈於電漿的一些區域，由此激發源氣體(G2)，並且激發的源氣體(AG2)向下分佈且局部地提供於基板支撐件120上。
更詳細而言，一電漿形成氣體(G1)供給至第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個中的第一及第二電漿形成空間(S1、S2)；並且電漿電源供給至第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d每一個中的第一及第二電漿電極143a及143b，由此電漿形成於第一及第二電漿形成空間(S1、S2)的底部區域及源氣體分佈空間(S3)的底部區域。隨後，如果源氣體(G2)供給至第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個的源氣體分佈空間(S3)，則源氣體(G2)分佈於在源氣體分佈空間(S3)的底部區域中形成的電漿。因此，當源氣體(G2) 通過在源氣體分佈空間(S3)的底部區域中形成的電漿時，源氣體(G2)透過電漿受到激發，並且激發的源氣體(AG2)透過供給至源氣體分佈空間(S3)的源氣體(G2)的流動而分佈於基板(W)上。
因此，放置於基板支撐件120上的每一基板(W)透過旋轉基板支撐件120順次通過第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的各個底部區域，由此每一基板(W)暴露於激發的源氣體(AG2)，並且因此一預定的薄膜透過激發的源氣體(AG2)沉積於每一基板(W)上。
『第6圖』係為沿『第2圖』之I-I'之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第一改良實施例。
請連同『第2圖』參閱『第6圖』，根據本發明第一改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個可包含一外罩141，第一及第二電漿電極143a及143b，以及第一及第二絕緣件145a及145b。
外罩141可包含放置於腔室蓋130之頂表面上的一接地面板141a，以及從接地面板141a的底表面突出的複數個接地電極141b，其中具有一預定高度的這些接地電極141b形成空間上彼此分離的一第一電漿形成空間(S1)以及一第二電漿形成空間(S2)。
接地面板141a放置於腔室蓋130的頂表面上， 並且利用複數個連接件(圖未示)例如螺栓或螺釘與腔室蓋130的頂表面相連接，由此接地面板141a通過腔室蓋130電接地。
這些接地電極141b可包含從接地面板141a的底邊緣突出的四個接地側壁141b1；以及接地隔壁141b2，用以將透過四個接地側壁141b1準備的空間分隔為第一電漿形成空間(S1)以及第二電漿形成空間(S2)、以及在其內部形成一源氣體分佈空間(S3)。
第一電漿形成空間(S1)形成於接地側壁141b1與接地隔壁141b2之一側，並且第二電漿形成空間(S2)形成於接地側壁141b1與接地隔壁141b2之另一側。第一及第二電漿形成空間(S1、S2)的每一個與在外罩141的頂表面，即接地面板141a中形成的複數個第一氣體供給孔相聯繫，並且通過與這些第一氣體供給孔相連接的一第一氣體供給管(圖未示)從一第一氣體供給部(圖未示)供給有前述的電漿形成氣體(G1)。
源氣體分佈空間(S3)形成於接地隔壁141b2的內部，由此將第一及第二電漿形成空間(S1、S2)彼此空間上分離。源氣體分佈空間(S3)與在外罩141的頂表面，即接地面板141a中形成的複數個第二氣體供給孔相聯繫，並且通過與這些第二氣體供給孔相連接的一第二氣體供給管(圖 未示)從一第二氣體供給部(圖未示)供給有前述的源氣體(G2)。
在『第6圖』中，源氣體分佈空間(S3)提供為一狹縫類型，但是不限制於此形狀。舉例而言，源氣體分佈空間(S3)的底表面可包含複數個源氣體分佈孔(圖未示)。
第一及第二電漿電極143a及143b分別插入至第一及第二電漿形成空間(S1、S2)中，其中第一及第二電漿形成空間(S1、S2)與『第4圖』中的相同，因此將省去對此相同結構的詳細解釋。
第一電漿電極143a利用根據第一電漿電源在第一電漿形成空間(S1)中供給的電漿形成氣體(G1)形成第一電漿。因此，用於形成第一電漿的一第一電漿區(PA1)透過根據第一電漿電源在第一電漿電極143a與接地電極141b之間形成的一電場，包含相鄰於第一電漿電極143a的一底端與接地電極141b的一底端定位的一區域，以及源氣體分佈空間(S3)的一些底部區域，也就是說，第一接地隔壁141b2的一底部區域。
在相同的方式下，第二電漿電極143b利用根據第二電漿電源供給至第二電漿形成空間(S2)的電漿形成氣體(G1)形成第二電漿。因此，用於形成第二電漿的一第二電漿區(PA2)透過根據第二電漿電源在第二電漿電極143b 與接地電極141b之間形成的一電場，包含相鄰於第二電漿電極143b的一底端與接地電極141b的一底端定位的一區域，以及源氣體分佈空間(S3)的一些底部區域，也就是說，接地隔壁141b2的一底部區域。
源氣體分佈空間(S3)可與第一電漿區(PA1)與/或第二電漿區(PA2)部分地重疊，或可與第一電漿區(PA1)及第二電漿區(PA2)的一重疊區域相重疊。因此，如果供給至源氣體分佈空間(S3)的源氣體(G2)分佈於第一電漿區(PA1)與/或第二電漿區(PA2)，或者第一電漿區(PA1)與第二電漿區(PA2)的一重疊區域，則源氣體(G2)透過第一電漿區(PA1)及第二電漿區(PA2)的電漿而受到激發，由此激發的源氣體(AG2)分佈於基板(W)上。
『第7圖』係為沿『第2圖』之I-I'之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第二改良實施例。
請連同『第2圖』參閱『第7圖』，根據本發明第二改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個可包含一外罩141，第一及第二電漿電極143a及143b，以及第一及第二絕緣件145a及145b。除了第一及第二電漿電極143a及143b的每一個沒有從接地電極141b的底表面，即，一外罩141的一底表面突出之外，根據本發明第二改良實施例的每一氣體分佈模組與『第6圖』所示的 根據本發明第一改良實施例的氣體分佈模組的結構相同。
更詳細而言，第一電漿電極143a與基板(W)之間的一高度(H2)大於基板(W)與用於形成源氣體分佈空間(S3)的一接地隔壁141b2之間的一高度(H1)。並且，第二電漿電極143b與基板(W)之間的一高度(H2)大於基板(W)與用於形成源氣體分佈空間(S3)的接地隔壁141b2之間的高度(H1)。此外，第一電漿電極143a與接地電極141b之間的一距離(d2)小於基板(W)與用於形成源氣體分佈空間(S3)的一接地隔壁141b2之間的高度(H1)。此種情況下，第一電漿電極143a與接地電極141b之間的距離(d2)相比較於『第4圖』的前述距離(d1)相對更小。在相同的方式下，第二電漿電極143b與接地電極141b之間的距離(d2)相比較於『第4圖』的前述距離(d1)相對更小。
當電漿形成氣體(G1)供給至根據本發明第二改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個中的第一及第二電漿形成空間(S1、S2)，並且電漿電源供給至第一及第二電漿電極143a及143b時，電漿形成於第一及第二電漿電極143a及143b的底部區域與接地電極141b的底部區域之間。此種情況下，用於形成電漿的第一及第二電漿區(PA1、PA2)可在透過電場提供有源氣體分佈空間(S3)的接地隔壁141b2的底部區域中彼此相重疊。如果 從源氣體分佈空間(S3)分佈出的源氣體(G2)分佈於接地隔壁141b2的底部區域中的第一及第二電漿區(PA1、PA2)的重疊區域，源氣體(G2)透過在第一及第二電漿區(PA1、PA2)的重疊區域中的電漿受到激發，並且然後激發的源氣體(AG2)分佈於基板(W)上。
『第8圖』係為沿『第2圖』之I-I'之橫截面圖，表示一氣體分佈模組的一第三改良實施例。
請連同『第2圖』參閱『第8圖』，根據本發明第三改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個可包含一外罩141，第一及第二電漿電極143a及143b，以及第一及第二絕緣件145a及145b。除了一反應氣體分佈空間(S4)另外提供於第一及第二電漿電極143a及143b的每一個內部之外，根據本發明第三改良實施例的每一氣體分佈模組與『第6圖』所示的根據本發明第一改良實施例的氣體分佈模組的結構相同。
更詳細而言，反應氣體分佈空間(S4)形成於第一及第二電漿電極143a及143b的每一個的內部，其中反應氣體分佈空間(S4)從一第三氣體供給部(圖未示)供給有前述的反應氣體(G3)。在『第8圖』中，反應氣體分佈空間(S4)形成為一狹縫類型，但是不限制於此形狀。舉例而言，反應氣體分佈空間(S4)的一底表面可包含複數個源氣體分佈孔 (圖未示)。
當電漿形成氣體(G1)供給至根據本發明第三改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個中的第一及第二電漿形成空間(S1、S2)，並且電漿電源供給至第一及第二電漿電極143a及143b時，電漿形成於第一及第二電漿形成空間(S1、S2)，第一及第二電漿電極143a及143b的底部區域，以及一接地電極141b的一底部區域中。此種情況下，用於形成電漿的第一及第二電漿區(PA1、PA2)的每一個可包含透過一電場提供有一源氣體分佈空間(S3)的接地隔壁141b2的底部區域中，並且第一及第二電漿電極143a及143b的每一個的一底部區域提供有反應氣體分佈空間(S4)。如果從源氣體分佈空間(S3)分佈出的源氣體(G2)分佈於第一及第二電漿區(PA1、PA2)的一重疊區域時，源氣體(G2)透過在第一及第二電漿區(PA1、PA2)的重疊區域中的電漿受到激發，並且然後激發的源氣體(AG2)分佈於基板(W)上。而且，如果從反應氣體分佈空間(S4)分佈出的反應氣體(G3)分佈於在第一及第二電漿電極143a及143b每一個之底部區域中形成的第一及第二電漿區(PA1、PA2)時，反應氣體(G3)透過在第一及第二電漿區(PA1、PA2)的每一個的電漿受到激發，並且然後激發的反應氣體(AG3)分佈於基板(W)上。
在根據本發明的第三改良實施例的第一至第四氣體分佈模組140a、140b、140c以及140d的每一個中，第一及第二電漿電極143a及143b與接地電極141b的每一個提供於相距基板(W)的相同高度(H)，但是不限制於本結構。舉例而言，如在根據『第7圖』的前述第二改良實施例的氣體分佈模組中所示，第一及第二電漿電極143a及143b與接地電極141b的任何一個可更相鄰於基板(W)。此種情況下，較佳地源氣體(G2)從更加相鄰近於基板(W)的第一及第二電漿電極143a及143b或接地電極141b內部形成的氣體分佈空間(S3、S4)中分佈出。舉例而言，如果接地電極141b之定位相比較於第一及第二電漿電極143a及143b更加相鄰近於基板(W)，則源氣體(G2)從接地電極141b內部形成的氣體分佈空間(S3)分佈出，並且反應氣體(G3)從在第一及第二電漿電極143a及143b內部形成的氣體分佈空間(S4)分佈出。同時，如果第一及第二電漿電極143a及143b之定位相比較於接地電極141b更加相鄰近於基板(W)，則反應氣體(G3)從在接地電極141b的內部形成的氣體分佈空間(S3)分佈出，並且源氣體(G2)從在第一及第二電漿電極143a及143b內部形成的氣體分佈空間(S4)分佈出。
如上所示，根據本發明之實施例的基板處理設備以及方法能夠在空間上彼此分離的第一及第二電極形成空間 (S1、S2)的每一個中形成電漿，能夠通過使用源氣體分佈空間(S3)將源氣體(G2)分佈至一些電漿區域激發源氣體，其中源氣體分佈空間(S3)與用於形成電漿的一些電漿區域局部地相重疊，以及能夠在基板(W)上分佈激發的源氣體(AG2)，由此提高在基板(W)上沉積的薄膜的沉積均勻性，有助於薄膜的質量控制，並且透過實現在一處理腔室上沉積的微粒的一最小積累厚度來最小化微粒。
此外，根據本發明之實施例的基板處理設備以及方法能夠在空間上彼此分離的第一及第二電漿形成空間(S1、S2)之每一中形成電漿，能夠通過使用與用於形成電漿的一些電漿區域局部重疊的源氣體分佈空間(S3)及反應氣體分佈空間(S4)，透過將源氣體(G2)及反應氣體(G3)分佈至一些電漿區域激發源氣體(G2)及反應氣體(G3)，並且能夠將激發的源氣體(AG2)及反應氣體(AG3)分佈於基板(W)上，由此提高在基板(W)上沉積的薄膜的沉積均勻性，有助於薄膜的質量控制，並且透過實現在一處理腔室上沉積的微粒的一最小積累厚度來最小化微粒。
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。

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的底部中；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，用於將激發的源氣體局部分佈於該基板上，其中與該基板支撐件局部面對的該氣體分佈件提供於該腔室蓋中，其中該氣體分佈件包含：複數個氣體分佈模組，其中與該基板支撐件的不同區域局部面對的該等氣體分佈模組提供於該腔室蓋中，其中每一該等氣體分佈模組包含：一外罩，具有複數個接地電極，該等接地電極形成為將一第一電漿形成空間以及一第二電漿形成空間與一源氣體分佈空間空間上相分離，該源氣體分佈空間提供於該第一電漿形成空間與該第二電漿形成空間之間；一第一電漿電極，透過該第一電漿形成空間中所供給之該電漿形成氣體於一第一電漿區形成電漿；以及一第二電漿電極，透過該第二電漿形成空間中所供給之該電漿形成氣體於一第二電漿區形成電漿，其中該第一電漿電極插入至該第一電漿形成空間中，其中該第一電漿電極與該等接地電極之間的距離小於該第一電漿電極與該基板之間的高度，藉以於該第一電漿區中產生電漿，該第一電漿區具有該第一電漿電極之底部區域及該源氣體分佈空間之底部區域，其中該第二電漿電極插入至該第二電漿形成空間中，其中該第二電漿電極與該等接地電極之間的距離小於該第二電漿電極與該基板之間的高度，藉以於該第二電漿區中產生電漿，該第二電漿區具有該第二電漿電極之底部區域及該源氣體分佈空間之底部區域，其中該源氣體透過該源氣體分佈空間下方該第一電漿區與該第二電漿區之一重疊區內所形成之電漿而受到激發。
  2. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該外罩電接地至該腔室蓋；以及第一電漿電極以及第二電漿電極，分別插入至該第一電漿形成空間以及該第二電漿形成空間中，以便與該外罩電絕緣，並且其中為該第一電漿電極與該第二電漿電極供給有電漿電源。
  3. 如請求項2所述的基板處理設備，其中該基板與該第一電漿電極以及該第二電漿電極的每一個的一底表面之間的一距離大於或等於該基板與該接地電極的一底表面之間的一距離。
  4. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該等接地電極提供有一接地隔壁以及將該第一電漿形成空間與該第二電漿形成空間彼此分離的複數個接地側壁，其中該源氣體分佈空間穿透該接地隔壁用於將該第一電漿形成空間與該第二電漿形成空間在空間上彼此相分離。
  5. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該電漿形成氣體係由惰性氣體以及與該源氣體反應的反應氣體形成。
  6. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該氣體分佈件還分佈與該源氣體反應的一反應氣體。
  7. 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更包含穿透該第一電漿電極與該第二電漿電極的每一個內部的一反應氣體分佈空間，其中該反應氣體分佈空間供給有與該源氣體反應的反應氣體，其中該反應氣體透過形成為包含該反應氣體分佈空間的一些底部區域的電漿受到激發，並且然後分佈於該基板上。
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