TWI625419B - 用於一沉積腔體之擴散件 - Google Patents
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Abstract
於一實施例中，一種用於一沉積腔體之擴散件，擴散件包括一板及數個氣體通道，板具有數個邊緣區域、數個角落區域及一中央區域。各氣體通道包括一孔洞，氣體通道形成於板之一上側及一下側之間，其中位於板之角落區域或邊緣區域之一者或數者中的孔洞之一者或數者的一長度或一直徑不同於位在板之中央區域中之孔洞的一對應長度或一對應直徑。
Description
本發明之實施例大體上是有關於一種氣體分佈板組件及用於在一處理腔體中分佈氣體之方法。
液晶顯示器或平面面板通常係用於主動矩陣顯示器，例如是電腦及電視螢幕。電漿輔助化學氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)一般係應用於沉積薄膜於基板上，例如是用於平面顯示器或半導體晶圓之透明基板。PECVD一般係藉由導引前驅氣體(precursor gas)或混合氣(gas mixture)到包含基板之真空腔體中來達成。前驅氣體或混合氣特別是向下導引通過一分佈板，此分佈板位於接近腔體之頂部的位置。藉由從耦合於腔體之一或多個射頻(radio frequency，RF)源供應RF電力至腔體，在腔體中之前驅氣體或混合氣係活化(energized)(例如是激化(excited))成電漿。激發氣體或混合氣係反應而形成一材料層於基板的一表面上，此基板係擺置於溫度控制基板支撐件上。在反應期間產生之揮發副產物係藉由排氣系統從腔體排出。
藉由PECVD技術處理之平面面板一般係大的，時常超過4平方公尺。用於在平面面板上提供均勻之處理氣體流的氣體分佈板(或氣體擴散板)係在尺寸上比較大，特別是相較於用於200mm及300mm之半導體晶圓處理的氣體擴散板。再者，由於基板係為矩形，基板之邊緣所經歷的狀態可能不同於基板之其他部分所經歷之狀態，基板之邊緣例如是其側邊及角落。此些不同的狀態影響了處理參數，例如是膜厚、沉積均勻度及/或膜應力。
由於基板之尺寸在平面顯示器產業中係持續地增加，對大面積PECVD之膜厚及膜均勻度的控制成為一議題。薄膜電晶體(Thin film transistor，TFT)及主動矩陣有機發光二極體(active matrix organic light emitting diode，AMOLED)係用於形成平面顯示器之兩種形式的裝置。在基板之中央與邊緣間的沉積率及/或膜特性之差異變得重要，膜特性例如是膜厚或應力。
因此，改善的氣體分佈板組件係有需有的，改善的氣體分佈組件係改善膜沉積厚度與膜特性之均勻度。
本發明一般係有關於一種氣體分佈板，氣體分佈板係設計以確保實質上均勻沉積於一基板上。於一實施例中，用於沉積腔體之擴散件係提供。擴散件包括一板及數個氣體通道，板具有數個邊緣區域、數個角落區域及一中央區域。各氣體通道包括一孔洞，氣體通道形成於板之一上側及一下側之間，其中位於
板之角落區域或邊緣區域之一者或數者中的孔洞之一者或數者的一長度或一直徑不同於位在板之中央區域中之孔洞的一對應長度或一對應直徑。
於另一實施例中，一種用於一沉積腔體之擴散件係提供。擴散件包括一板，此板具有一第一主要邊緣區域，此第一主要邊緣區域相對於一第二主要邊緣區域；一次要邊緣區域，相鄰於此些第一及第二主要邊緣區域之各者；一角落區域，位於此些第一及第二主要邊緣區域及次要邊緣區域之交叉處；以及數個氣體通道，形成於板之一上側與一下側之間，其中形成於第一及第二主要邊緣區域與角落區域之一者或兩者中之氣體通道的一部分包括一區域流動梯度結構。
於另一實施例中，一種處理一基板支撐件上之一基板的方法係提供。此方法包括傳送一沉積氣體通過具有一第一組之數個氣體通道及一第二組之數個氣體通道的一擴散件，第一組之此些氣體通道具有數個阻氣孔(choke holes)，此些阻氣孔具有一均勻直徑及/或一均勻長度，第二組之此些氣體通道具有數個阻氣孔，此些阻氣孔具有一漸增直徑及/或一漸增長度；分離於擴散件與基板支撐件之間的沉積氣體；以及自分離之氣體形成一膜於基板之上方。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：
100‧‧‧腔體
102‧‧‧牆
104、218、220‧‧‧底部
105‧‧‧基板
106‧‧‧製程容積
108‧‧‧可密封狹縫閥
109‧‧‧真空幫浦
110‧‧‧擴散件
111‧‧‧氣體通道
112‧‧‧背板
114‧‧‧懸架
116‧‧‧中央支撐件
120‧‧‧氣體源
122‧‧‧射頻電力源
124‧‧‧遠程電漿源
130‧‧‧基板支撐件
131‧‧‧接地帶
132‧‧‧基板接收表面
133‧‧‧遮蔽框
134‧‧‧軸部
136‧‧‧舉升系統
138‧‧‧舉栓
139‧‧‧加熱及/或冷卻元件
140‧‧‧下表面
142‧‧‧上表面
202‧‧‧上側
204‧‧‧下側
210‧‧‧第一孔
212‧‧‧第二孔
214、405、410、415、420、425、430‧‧‧孔洞
216‧‧‧角度
230、232‧‧‧深度
234‧‧‧長度
236‧‧‧直徑
250‧‧‧中空陰極腔
280‧‧‧距離
282‧‧‧邊緣
300A、300B、300C、300D‧‧‧側
305A、305B、305C、305D‧‧‧角落
310、315‧‧‧區域
400‧‧‧次區域
510‧‧‧群組
505A、605A‧‧‧第一孔洞
505B、605B、605C、605D‧‧‧第二孔洞
700A、800A‧‧‧第一孔洞長度
700B、800B‧‧‧第二孔洞長度
900A‧‧‧第一區
900B‧‧‧第二區
900C‧‧‧第三區
1000、1100‧‧‧示意圖
為了可詳細地了解本發明上述之特點，簡要摘錄於
上之本發明更特有的說明可參照實施例，部分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，所附之圖式僅繪示本發明之特定實施例，而非用以作為其範圍上之限制。
第1圖繪示PECVD之腔體之一實施例的剖面圖。
第2圖繪示第1圖之擴散件之一部分的剖面圖。
第3圖繪示第1及2圖之擴散件之剖面平面圖。
第4圖繪示第3圖之擴散件之一部分的剖面平面圖。
第5圖繪示第3圖的擴散件之一部分的剖面平面圖而顯示出一角落區域之一實施例。
第6圖繪示第3圖的擴散件之一部分的剖面平面圖而顯示出一角落區域之另一實施例。
第7及8圖繪示可用於第1圖之腔體中之擴散件的其他實施例的局部剖面圖。
第9圖繪示可用於第1圖之腔體中的擴散件的一部分的上視平面圖。
第10圖繪示根據測試結果之流動傳導梯度(flow conductance gradient)之圖式。
第11圖繪示結合在擴散件中之孔洞的長度及直徑之變化之測試結果的示意圖。
為了有利於了解，相同之參考編號係在可能的情況下使用，以標示出在數個圖式之共通的相同之元件。可理解的是，一
實施例之數個元件及特性可在無需其他引述之下，有利地合併於其他實施例中。
本發明之實施例一般係有關於一種氣體分佈板或擴散件，此氣體分佈板或擴散件係設計以確保於基板上實質上均勻的沉積。氣體分佈板可補償在基板之角落區域中與基板之邊緣之不均勻度。根據此處所述之實施例，藉由調整氣體流動通過位於沉積不均勻之區域中的氣體分佈板，氣體分佈板係補償不均勻度。於一實施例中，為了補償不均勻度，在氣體分佈板中之一或多個部分中之區域流動梯度(local flow gradient)可調整，以提供相對於氣體分佈板之其他部分之較大流速來通過氣體分佈板之數個部分。於一方面中，氣體通道可根據需求而調整成不同之尺寸，使得更多氣體係允許流過特定、策略性配置之氣體通道，以增加基板上之數個區域中的沉積，基板係位於氣體分佈板之下方。氣體通道之孔洞之尺寸可變化，以形成直徑或長度、或孔之直徑或長度之混合的梯度，而產生實質上均勻之沉積。
此處之實施例係參照PECVD系統說明性描述於下，PECVD系統係配置以處理大面積基板，例如是取自AKT之PECVD系統，AKT係為位於加州聖塔克拉拉之應用材料公司(Applied Materials,Inc.,Santa Clara,California)之子公司。然而，應理解的是，本發明於其他系統配置中具有利用性，例如是蝕刻系統、其他化學氣相沉積系統及其他需要於處理腔體中分佈氣體
之系統，包括設置以處理圓基板之系統。
第1圖繪示用於形成電子裝置之腔體100之一實施例的剖面圖，電子裝置例如是藉由PECVD製程的TFT及AMOLED。值得注意的是，第1圖僅為一範例性設備，此範例性設備可用於在基板上形成電子裝置。用於PECVD製程的合適之腔體係自位於加州聖塔克拉拉之應用材料公司取得。可理解的是，包括來自其他製造商之其他沉積腔體可用以實現本發明之實施例。
腔體100一般係包括數個牆102、底部104、及氣體分佈板或擴散件110、及基板支撐件130，牆102、底部104、擴散件110、及基板支撐件130定義一製程容積(process volume)106。製程容積106係藉由貫穿牆102而形成的可密封狹縫閥(sealable slit valve)108來具有通道，使得基板可傳送至腔體100內或傳送至腔體100外。基板支撐件130包括基板接收表面132，基板接收表面132用以支撐基板105，且軸部134耦接於舉升系統136，以升起及降低基板支撐件130。在處理期間，遮蔽框133可置於基板105的周圍之上方。舉栓138可移動地設置貫穿基板支撐件130，以移動基板105至基板接收表面132且自基板接收表面132移動基板105而有利於基板傳輸。基板支撐件130可亦包括加熱及/或冷卻元件139，以保持基板支撐件130及位於其上之基板105於所需之溫度。基板支撐件130可亦包括接地帶131，以於基板支撐件130之周圍提供RF接地。
擴散件110藉由懸架114在其周圍耦接於背板112。擴散件110可亦藉由一或數個中央支撐件116耦接於背板112，以有助於避免下彎(sag)及/或控制擴散件110之平直度(straightness)/曲率。氣體源120耦接於背板112，以經由背板112提供氣體至數個氣體通道111且提供至基板接收表面132，此些氣體通道111形成於擴散件110中。真空幫浦109耦接於腔體100，以控制製程容積106中的壓力。射頻(RF)電力源122耦接於背板112及/或擴散件110，以提供RF電力至擴散件110來在擴散件110及基板支撐件130之間產生電場，使得電漿可自擴散件110及基板支撐件130之間的氣體產生。多種RF頻率可使用，例如是約0.3MHz與約200MHz之間的頻率。於一實施例中，RF電力源122係提供13.56MHz之頻率的電力至擴散件110。
遠程電漿源124可亦耦接於氣體源120與背板112之間，遠程電漿源124例如是感應式耦合之遠程電漿源。在處理基板期間，清潔氣體可提供到遠程電漿源124且激發以形成遠程電漿，解離(dissociated)之清潔氣體種類係自遠程電漿產生並提供以清潔腔體元件。清潔氣體可進一步藉由流經擴散件110之RF電力源122激發，以減少已解離之清潔氣體種類再結合。合適之清潔氣體包括NF3、F2、與SF6，但不限於此些氣體。
於一實施例中，在約攝氏400度或更低溫度之沉積期間，加熱及/或冷卻元件139可用以維持基板支撐件130及於其上之基板105的溫度。於一實施例中，加熱及/或冷卻元件139可
用以控制基板溫度到少於約攝氏100度，例如是約攝氏20度及約攝氏90度之間。
於沉積期間，在設置於基板接收表面132上之基板105之上表面和擴散件110之下表面140之間的空間可為400mil及約1200mil之間，例如是400mil與約800mil之間。於一實施例中，擴散件110之下表面140可包括凹形曲度，其中中央區域係較其之周圍區域薄，如第1圖之剖面圖中所示。下表面140係繪示成面對基板105之凹面。可理解的是，在一些實施例中，下表面140可為平面或實質上平行於擴散件110之上表面142。此外，擴散件110之上表面142可包括錐形或凹形曲度，使得中央區域係薄於其之周圍區域。
藉由PECVD製程，腔體100可用於以稀釋於氧化亞氮(N2O)中的四乙氧基矽烷(tetraethyl orthosilicate(C8H20O4Si))氣體及/或矽烷(SiH4)氣體來沉積氧化矽(SiOx)，氧化矽係使用做為TFT及AMOLED中之閘絕緣膜、用於散熱之緩衝層及蝕刻停止層。氧化膜之均勻度(也就是厚度)對最終裝置的表現具有重要的影響，且因而在製程發展中係為關鍵的，最終裝置的表現例如是遷移率及汲極電流均勻度。基板之整個表面以及排除最少程度邊緣之約5%或更少之膜均勻度係需要的。當朝向此目標係已有許多進展時，此均勻度係在基板之數個區域無法達到。舉例來說，基板之邊緣係具有較低之沉積率，而使得此些區域之膜厚係少於其他區域，基板之邊緣例如是基板之角落區域及側邊。雖然
不希望受限於理論，在邊緣區域中有較低的沉積率的原因係歸咎於相鄰於此些區域之電磁場變化及/或氣體分佈。有創造性之擴散件110係已經開發且測試，以克服此些作用且減少形成在基板105上之膜的不均勻性。
第2圖繪示第1圖之擴散件110之一部分的剖面圖。擴散件110包括第一或上側202及相對之第二或下側204，上側202面對背板112(繪示於第1圖中)，且對應於第1圖之擴散件110的上表面142，下側204面對基板支撐件130(繪示於第1圖中)，且對應於第1圖之擴散件110之下表面140。各氣體通道111係由藉由孔洞214耦接於第二孔212之第一孔210來定義，第一孔210、孔洞214及第二孔212係結合以形成通過擴散件110的流體路徑。第一孔210從擴散件110之上側202延伸第一深度230至底部218。第一孔210之底部218可為錐形、斜面(beveled)、導角(chamfered)或圓角(rounded)，以在氣體自第一孔210流入孔洞214時縮減對流動之限制。第一孔210一般具有約0.093至約0.218英吋之直徑，且於一實施例中係為約0.156英吋。
擴散件110之厚度可為約0.8英吋到約3.0英吋之間，舉例而言，約0.8英吋到約2.0英吋之間。第二孔212係形成於擴散件110中且從下側(或端)204延伸約0.10英吋到約2.0英吋之深度232。於一實施例中，深度232可為約0.1英吋到約1.0英吋之間。第二孔212之直徑236一般可為約0.1英吋到約1.0英吋，且可以約10度到約50度之角度216展開。於一實施
例中，直徑236可為約0.1英吋到約0.5英吋之間，且展開之角度216可為20度至約40度之間。第二孔212之表面可為約0.05平方英吋到約10平方英吋之間，且於一實施例中可為約0.05平方英吋到約5平方英吋之間。第二孔212的直徑係意指相交於下側204之直徑。用於處理1500mm乘1850mm之基板的擴散件110之一例子係具有第二孔212，第二孔212之直徑為0.250英吋且展開之角度216為約22度。相鄰第二孔212之邊緣282之間的距離280係約0.0英吋到約0.6英吋之間，且於一實施例中可為約0.0英吋到約0.4英吋之間。第一孔210的直徑通常係至少相等或小於第二孔212之直徑，但不限於此。第二孔212之底部220可為錐形、斜面、導角或圓角，以讓氣體從孔洞214流出以及流入第二孔212的壓力損失減到最少。再者，由於孔洞214到下側204的附近係讓面對基板之第二孔212與下側204之暴露的表面積減到最少，暴露於氟的擴散件110之下表面係縮減，因而減少氟汙染發生於沉積膜，氟係於腔體清潔期間提供。
於一實施例中，第二孔212之體積可包括數個中空陰極腔(hollow cathode cavities)250。舉例來說，孔洞214產生反壓(back pressure)於擴散件110之上側202上。由於反壓之緣故，處理氣體可在通過氣體通道111之前均勻地分佈於擴散件110之上側202上。中空陰極腔250之體積係允許電漿產生於氣體通道111中，特別是在中空陰極腔250中。與沒有中空陰極腔存在的情況相反，中空陰極腔250之體積的變化係對電漿分佈有較大之
控制。在下側204之至少一部分的中空陰極腔250可具有較孔洞214大之直徑236或寬度。第一孔210具有少於電漿暗帶(plasma dark space)之寬度或直徑，因此，電漿係不形成於中空陰極腔250之上方。
孔洞214一般係耦接第一孔210之底部218及第二孔212之底部220。孔洞214可包括約0.01英吋到約0.3英吋之直徑，舉例為約0.01英吋到約0.1英吋，且可包括約0.02英吋到約1.0英吋之長度234，舉例為約0.02英吋到約0.5英吋。孔洞214可為阻氣孔(choke hole)，且孔洞214之長度234及直徑(或其他幾何屬性(geometric attribute))係擴散件110及背板112(繪示於第1圖中)之間的體積中的主要反壓源頭，此主要反壓源頭促使氣體均勻分布在擴散件110之上側202。孔洞214特別是一致地配置於數個氣體通道111；然而，在孔洞214之限制可不同地配置於數個氣體通道111，以相對擴散件110之一區域或範圍促使更多氣體流經擴散件110之另一區域或範圍。舉例來說，在較接近腔體100之牆102(繪示於第1圖中)之擴散件110的那些氣體通道111中，孔洞214可具有較大之直徑及/或較短之長度234，使得更多氣體流過擴散件110之邊緣，以增加基板105之邊緣區域的數個部分的沉積率。
第3圖繪示第1及2圖之擴散件110之剖面平面圖而顯示出形成於其中之孔洞214。擴散件110包括四個相鄰之側300A-300D，側300A-300D連接於角落305A-305D。側300A及
300C定義擴散件110之主要邊緣，且側300B及300D定義擴散件110之次要邊緣。
區域310係由在擴散件110之側300A的曲、虛線所標示。區域310包括擴散件110之一範圍，其中孔洞214包括不同於擴散件110中之其他孔洞214之一流動限制屬性。雖然區域310係僅繪示於側300A，然而側300B-300D之一者或全部可包括區域310。擴散件110亦包括區域315，區域315由鄰近於角落305A之曲、虛線所標示。區域315包括擴散件110之一範圍，其中孔洞214包括不同於擴散件110中之其他孔洞214之一流動限制屬性。雖然區域315係繪示在鄰近於角落305A之位置，然而角落305B-305D之一者或全部可包括區域315。
區域310、315可定義擴散件110之數個部分，其中根據此處所述之實施例的區域流動梯度係提供。此區域流動梯度可包括由一或多個孔洞214所組成的結構，此或此些孔洞214具有一流動限制屬性，此流動限制屬性不同於擴散件110中之其他孔洞214。此區域流動梯度可藉由一或多個孔洞214提供，此或此些孔洞214之直徑及/或長度不同於擴散件110中之其他孔洞214之直徑及/或長度。此區域流動梯度可包括由具有第一直徑及/或長度之一個孔洞214組成的結構，具有第二直徑及/或長度之其他孔洞214圍繞具有第一直徑及/或長度之孔洞214，第二直徑及/或長度不同於第一直徑及/或長度。此區域流動梯度可亦包括由具有第一直徑/長度之孔洞214之群組所組成的結構，具有第二
直徑及/或長度的其他孔洞214鄰近具有第一直徑及/或長度之孔洞214，第二直徑及/或長度不同於第一直徑及/或長度。此外，區域流動梯度可包括由一或多個孔洞214的群組所組成之結構，此或此些孔洞214具有第一直徑及/或長度且散佈於具有第二直徑及/或長度之其他孔洞214之間，第二直徑及/或長度不同於第一直徑及/或長度。
擴散件110可配置以提供從中央到(數個)邊緣及/或(數個)角落之中空陰極梯度(hollow cathode gradient)。舉例來說，氣體通道111(各由第一孔210、孔洞214及第二孔212所組成，如第2圖中所繪示)可配置以具有變化之體積，特別是相對於中空陰極腔250之體積(繪示於第2圖中)。於一實施例中，擴散件110包括中空陰極梯度，此中空陰極梯度包括具有增加之體積的氣體通道111，此增加之體積係從擴散件110之中央增加到擴散件110之邊緣。於另一實施例中，擴散件110包括中空陰極梯度，此中空陰極梯度包括具有增加之體積的氣體通道111，此增加之體積係從擴散件110之中央增加到擴散件110之角落。舉例來說，相較於在擴散件110之中央區域的中空陰極腔250，在側300A-300D之一者或全部、角落305A-305D之一者或全部、及其組合之中空陰極腔250可包括較大的體積。此外，孔洞214之體積可從中央增加至側300A-300D之一者或全部、角落305A-305D之一者或全部、及其組合。孔洞214及/或中空陰極腔250之體積可從擴散件110之中央漸次地增加至擴散件110之角落。
類似於第3圖之擴散件110的擴散件之數個角落區域係進行測試，且具創造性之擴散件係顯示出在沉積率有15%的增加。此外，在15mm邊緣排除的情況下，於角落具有一個放大之孔洞的角落對角評估(corner diagonal profile)係因而從96%改善至98%。
第4圖繪示第3圖之擴散件110的區域310之一部分的剖面平面圖。所繪示之數個孔洞405、410、415、420、425及430係表示繪示於第3圖中之孔洞214的一實施例。第1-6列係繪示做為區域310之次區域400且包括具有不同之流動限制屬性之孔洞405、410、415、420、425及430，其包括區域流動梯度結構之一實施例。孔洞405係包括於第1列中，且可包括第一直徑，第一直徑大於第2列之孔洞410之直徑。孔洞415係包括於第3列中，且可包括第二直徑，第二直徑大於第4列之孔洞420之直徑。於一實施例中，第一直徑可大於具有最小直徑之擴散件110的孔洞n的直徑約30%。於另一實施例中，第二直徑可大於具有最小直徑之擴散件110的孔洞n的直徑約20%。於一實施例中，擴散件110之孔洞n的直徑(也就是最小直徑)係約17mils到約22mils，例如是約18mils到20mils。孔洞405、410、415、420、425及430的直徑差異的形態可在區域310中變化。於一實施例中，孔洞405、410、415、420、425及430的直徑在區域310中係從側300A減少到擴散件110之中央。於另一實施例中，孔洞405包括第一直徑，第一直徑大於孔洞410、415、420、425
及430之一者或組合的直徑。於另一實施例中，在次區域400中之選擇的數個列可包括一或多個孔洞，此或此些孔洞具有類似於孔洞405的直徑，孔洞405的直徑大於孔洞410、415、420、425及430的直徑。於另一實施例中，具有不同直徑之孔洞405、410、415、420、425及430可混合於各第1-6列中。孔洞405、410、415、420、425及430之一者或數者的長度可額外或選擇性的不同。舉例來說，孔洞405、410、415、420、425及430之長度從第1-6列減少、從第1-6列增加、或者孔洞405、410、415、420、425及430之長度可在區域中混合。
第5圖繪示第3圖之擴散件110之一部分的剖面平面圖而顯示出區域315之一實施例。數個第一孔洞505A係繪示於數個第二孔洞505B之間，第二孔洞505B具有第二直徑，其包括區域流動梯度結構之另一實施例。於一實施例中，第二直徑係小於第一直徑。於一方面中，第一孔洞505A的直徑大於第二孔洞505B的直徑約20%到約30%。於一實施例中，此些第一孔洞505A包括一群組510且一或多個此些群組510可包括於區域315中。此些第一孔洞505A之長度可額外或選擇性不同於此些第二孔洞505B之長度。再者，根據在不同低壓規範中所需的傳導值(conductance values)，此些第二孔洞505B之長度可從擴散件110之中央增加或減少到擴散件110之邊緣。
第6圖繪示第3圖之擴散件之一部分的剖面平面圖而顯示出區域315之另一實施例。於此實施例中，所繪示之數個
第一孔洞605A係設置於數個第二孔洞605B、605C及605D的附近，其包括區域流動梯度結構之另一實施例。於一實施例中，各第一孔洞605A包括一直徑及/或長度，此直徑及/或長度少於各第二孔洞605B、605C及605D之直徑及/或長度。於另一實施例中，部分的第二孔洞具有一直徑及/或長度，此直徑及/或長度大於第一孔洞605A的直徑及/或長度約20%至約30%。於另一實施例中，部分之第二孔洞，例如是第二孔洞605B，之直徑及/或長度係大於第一孔洞605A的直徑及/或長度及剩餘之第二孔洞605C及605D的直徑及/或長度。於另一實施例中，部分之第二孔洞，例如是第二孔洞605B，之直徑及/或長度係大於第一孔洞605A的直徑及/或長度及剩餘之第二孔洞605C及605D的直徑及/或長度，且剩餘之第二孔洞605C及605D係相同的尺寸。
第7及8圖繪示可用於第1圖之腔體100中之擴散件110的其他實施例之局部剖面圖。擴散件110包括數個氣體通道111且各氣體通道111係藉由孔洞214耦接於第二孔212的第一孔210來定義，第一孔210、孔洞214及第二孔212結合以形成貫穿擴散件110的流體路徑。於此實施例中，孔洞之長度及/或第一孔210之長度係從擴散件110之中央變化到擴散件110的邊緣。舉例來說，如第7圖中所示，第一孔洞長度700A可大於第二孔洞長度700B。於第8圖中，中空陰極腔250之體積從擴散件110之中央變化到擴散件110之邊緣。舉例來說，於第8圖中，第二孔洞長度800B係大於第一孔洞長度800A。此外，第一孔210
之長度可從邊緣減少至中央。因此，控制第一孔210之長度可利用來控制孔洞214之長度。
一管件具有直徑(D)及長度(L)，既然在黏滯氣體壓力規範(viscous gas pressure regime)中，流經此管件的氣體的傳導(C)係深受直徑之改變(例如是C α △D4)相對於長度之改變(例如是C α △L-1)，控制一孔洞214至另一孔洞214的氣體傳導的變化係透過控制擴散件110的不同區域中之各孔洞214之長度而更為容易，此係相對於調整在擴散件110之不同區域中的各孔洞214之直徑而言。因此，當孔洞214之直徑變化可根據此處所述實施例提供時，孔洞214之長度變化可用於精密調整擴散件110的所需區域的傳導，例如是繪示於第3圖中之區域310、315。
於此處所述之擴散件110之實施例中，不同的流動規範及/或流動通過氣體通道111之不同的氣體而形成均勻之膜在基板上係需要氣體通道111之流動屬性有所變化。舉例來說，孔洞之長度及/或尺寸以及中空陰極腔250之體積的變化可利用來調整氣體流動及傳導，而可改善特定之膜的形成製程。以一例子來說，此處所述之孔洞214在長度之變化可促使均勻之氧化層的形成。於另一例子中，此處所述之中空陰極腔250之體積的變化可促使均勻之氮化層的形成。於傳統系統中，隔板(通常設置於進入腔體之氣體入口與擴散件之上表面之間)可用於調整通過擴散件之流動。然而，隔板不能用於改變各別氣體通道或一群組之氣體通道之間的流體流動，也不能建立如此處所述實施例之具有
分級(graded)或變化之流動屬性之氣體通道的區域。因此，利用此處所述擴散件110之實施例，隔板係不需要的。此外，利用此處所述擴散件110之實施例係在形成膜於基板上時，可提供較大程度之可重複性。
第9圖繪示可用於第1圖之腔體100中的擴散件110之一部分的上視平面圖。從上側202來看，數個氣體通道111係顯示出來。氣體通道111之第一區900A包括一流動屬性，此流動屬性不同於擴散件110之第二區900B或第三區900C(從邊緣至中央或從中央至邊緣)。流動屬性可為在第一區900A、第二區900B及第三區900C之各者中具有不同長度及/或直徑之孔洞的其中一者或結合。舉例來說，在第一區900A中之孔洞214可包括一長度，此長度少於在第二區及第三區900C之其中一者或兩者之孔洞214之長度。在第二區900B中之孔洞214可包括一長度，此長度少於在第三區900C中之孔洞214之長度。或者，在第一區900A中之孔洞214可包括一長度，此長度大於在第二區及第三區900C之其中一者或兩者之孔洞214之長度，且在第二區900B中之孔洞214可包括一長度，此長度大於在第三區900C中之孔洞214之長度。可二擇一或附加的來說，在第一區900A中之孔洞214可包括一直徑，此直徑少於在第二區及第三區900C之其中一者或兩者之孔洞214之直徑。在第二區900B中之孔洞214可包括一直徑，此直徑少於在第三區900C中之孔洞214之直徑。就另一可二擇一的選擇來說，在第一區900A中之孔洞214可包括
一直徑，此直徑大於在第二區及第三區900C之其中一者或兩者之孔洞214之直徑，且在第二區900B中之孔洞214可包括一直徑，此直徑大於在第三區900C中之孔洞214之直徑。另外，孔洞214之長度變化可如上所述的應用。
於一實施例中，孔洞214之長度可從長度約0.2英吋變化至長度約0.5英吋，以得到從約20%至約415%之流動梯度，例如是整個擴散件110之區域為約50%至約200%之流動梯度。流動梯度可為中央至邊緣、邊緣至中央、中央至角落、或對角式。於一例子中，在擴散件110之中央與邊緣間的某處具有平均流速來說，流動梯度從中央到邊緣可為約20%到約415%。流動梯度可使用特定直徑之鑽頭(drill bit)來形成。鑽頭之直徑可產生具有大約0.015英吋之直徑的孔洞214，或產生具有大約0.023英吋之直徑的孔洞214。流動梯度可使用任一尺寸的此些鑽頭以變化已形成孔洞的長度來形成。舉例來說，當使用0.015英吋之直徑的鑽頭時，只有已形成之孔洞的長度將需要改變以提供在氣體通道之間的流動梯度。
當相同尺寸之鑽頭可用於形成各個孔洞時，擴散件可在低成本的情況下製造，擴散件例如是第7-9圖之擴散件110。以一實心板開始，自動化銑床或鑽孔機可提供用於形成孔洞214之一個所需尺寸的鑽頭(或數個鑽頭，端視機器之性能而定)，且程式化以在板之第一側形成數個孔洞。舉例來說，電腦數位控制(computer numerical control，CNC)工具機可進行程式化來使用相
同尺寸之鑽頭，以預定間距在板之第一側中鑽出數個孔洞。因此，一個單一尺寸的鑽頭(或數個鑽頭，端視機器之性能而定)可用於形成各個孔洞。由於鑽頭無須在製造擴散件的期間進行替換，因此節省了時間。
接著，一個所需尺寸的第二個鑽頭(或數個鑽頭，端視機器之性能而定)可提供至自動化機器來用於在上側中形成數個第一孔。可使用具有約0.093英吋至約0.25英吋之直徑之鑽頭來形成數個第一孔。可使用鑽頭來形成具有約0.093英吋至約0.25英吋之直徑的第一孔。於一例子中，如果需要大約0.1英吋之直徑的第一孔時，0.1英吋之鑽頭可使用且機器係程式化以在各孔洞中鑽出所需深度之孔。僅有第一孔之深度會需要控制，以控制先前形成於其中之孔洞的長度。舉例來說，如果需要第7圖之氣體通道111時，各第一孔之深度將會相同。另一方面來說，如果需要第8圖之氣體通道111時，第一孔之深度將有所變化。因此，一個單一尺寸的鑽頭(或數個鑽頭，端視機器之性能而定)可用於形成與各孔洞同中心之第一孔。
在各第一孔形成後，板可翻轉，使得下側可進行鑽孔以形成第二孔。一個所需尺寸之第三個鑽頭或銑刀(或數個鑽頭或銑刀，端視機器之性能而定)可提供至自動化機器來在下側中形成數個第二孔。可使用鑽頭或銑刀來形成具有約0.1英吋到約1.0英吋之直徑(且如第2圖中所示之展開角)的第二孔。於一例子中，如果需要大約0.1英吋之直徑的第二孔時，0.1英吋之鑽頭(或具
有所需展開角之銑刀)可使用，且機器係程式化以在各孔洞中相對於第一孔之處鑽出所需深度之孔。僅有第二孔之深度會需要控制，以控制先前形成於其中之孔洞的長度。舉例來說，如果需要第7圖之氣體通道111時，各第二孔之深度將會相同。另一方面來說，如果需要第8圖之氣體通道111時，第二孔之深度將需要有所變化。因此，一個單一尺寸的鑽頭(或數個鑽頭或銑刀，端視機器之性能而定)可用於形成與各孔洞同中心之第二孔。
具有此處所述之氣體通道的擴散件係進行廣泛地測試且觀察流動傳導。相較於傳統的擴散件，在擴散件中之梯度係利用變化孔洞之長度及變化孔洞之直徑的其中一者或結合來產生，且在各氣體通道之流動傳導係進行記錄。
部分之測試係表示於表1中。方法A包括變化孔洞之直徑，且方法B包括變化孔洞之長度。此表亦顯示藉由此兩個方法達成之流動傳導及流動梯動。如可見，50%至200%之流動梯度可藉由變化孔洞之直徑或變化孔洞之長度來達到。為了達到50%至200%之流動梯度，方法A需要鑽出具有數個直徑的孔洞，其一般需要較多的時間，因為鑽頭必需進行更換。然而，變化長度僅使用單一個鑽頭(於此情況中，在方法B中，係使用大約19.7mil之直徑的鑽頭)，其因使用相同的鑽頭而需要較少之時間。
第10圖繪示根據上述表1之方法A與方法B達成的流動傳導梯度所示之示意圖1000。
第11圖繪示結合方法A與B的示意圖1100。如可見，從約20%(以15.8mil之直徑的鑽頭)到約415%(以23.6mil之直徑的鑽頭)之流動梯度可達成。
再者，測試係在低壓條件之製程條件中執行。流動傳導之大幅增加以及增加之沉積率係顯示出來，特別是在第3圖之區域310中。此外，製造公差的分析係執行。當流動傳導梯度之需求係少於175%時，相較於在表1中之方法A，在表1中之方法B係發現具有較低之流動傳導誤差。
此處所述具有變化之孔洞的擴散件110之實施例係增加氣體流動且補償在基板之角落區域及/或邊緣區域的低沉積率。因此，整個膜厚均勻度係改善。於一改進製程中，擴散件110
可根據此處所述之實施例製造或此處所述之孔洞可增加到現存之擴散件。
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。
Claims (18)
- 一種用於一沉積腔體之擴散件，包括：一板，具有複數個邊緣區域、複數個角落區域及一中央區域，以及複數個氣體通道，該些氣體通道各包括一孔洞，該些氣體通道形成於該板之一上側及一下側之間，其中位於該板之該些角落區域或該些邊緣區域之一者或複數者中的該些孔洞之一者或複數者的一長度或一直徑係不同於位在該板之該中央區域中之該些孔洞的一對應長度或一對應直徑，其中在該板之該些角落區域或該些邊緣區域之該些孔洞之該些直徑係大於在該板之該中央區域中之該些孔洞的該對應直徑，以及在該板之該些角落區域或該些邊緣區域之該者或該些者中之該些孔洞之該些長度係相同於在該板之該中央區域中之該些孔洞的該對應長度。
- 如申請專利範圍第1項所述之擴散件，其中位在該些邊緣區域及該些角落區域之一者或兩者中的該些氣體通道的一部分包括一第一孔洞及一第二孔洞，該第一孔洞具有一第一直徑，該第二孔洞具有一第二直徑，且剩餘的該些孔洞包括一第三直徑，該第一直徑大於該第二直徑與該第三直徑。
- 如申請專利範圍第2項所述之擴散件，其中該第一直徑大於該第三直徑約30%。
- 如申請專利範圍第2項所述之擴散件，其中該第二直徑及該第三直徑係實質上相同。
- 一種用於一沉積腔體之擴散件，包括：一板，具有複數個邊緣區域、複數個角落區域及一中央區域，以及複數個氣體通道，該些氣體通道各包括一孔洞，該些氣體通道形成於該板之一上側及一下側之間，其中位於該板之該些角落區域或該些邊緣區域之一者或複數者中的該些孔洞之一者或複數者的一長度或一直徑係不同於位在該板之該中央區域中之該些孔洞的一對應長度或一對應直徑，其中位在該板之該些角落區域或該些邊緣區域的該些孔洞的該些長度係小於位在該板之該中央區域中之該些孔洞的該對應長度。
- 如申請專利範圍第5項所述之擴散件，其中位於該些角落區域中之該些氣體通道之一部分包括具有另一直徑的一群組之複數個孔洞，另該直徑大於位在該板之該中央區域中之該些孔洞的該對應直徑。
- 如申請專利範圍第5項所述之擴散件，其中位於該些邊緣區域中之該些氣體通道之一部分包括一或複數個第一列的複數個第一孔洞以及一或複數個第二列的複數個第二孔洞，該或該些第二列的該些第二孔洞係位在該或該些第一列的該些第一孔洞之內側，且該些第一孔洞以及該些第二孔洞之直徑係大於位在該板之該中央區域中之該些孔洞之該對應直徑。
- 一種用於一沉積腔體之擴散件，包括：一板，具有一第一主要邊緣區域，該第一主要邊緣區域相對於一第二主要邊緣區域；一次要邊緣區域，相鄰於該些第一及第二主要邊緣區域之各者；一角落區域，位於該些第一及第二主要邊緣區域及該次要邊緣區域之交叉處；一中央區域；以及複數個氣體通道，形成於該板之一上側與一下側之間，其中形成於該些第一及第二主要邊緣區域與該角落區域之一者或兩者中之該些氣體通道之一部分包括一區域流動梯度結構，其中該些氣體通道之該部分包括複數個孔洞，該些孔洞具有一小於位在該板之該中央區域中之該些孔洞之一對應長度的長度。
- 如申請專利範圍第8項所述之擴散件，其中該些氣體通道的該部分包括一第一孔洞及一第二孔洞，該第一孔洞具有一第一直徑，該第二孔洞具有一第二直徑，且該些孔洞之一剩餘部分包括一第三直徑，該第一直徑大於該第二直徑與該第三直徑。
- 如申請專利範圍第9項所述之擴散件，其中該第一直徑大於該第三直徑約30%。
- 如申請專利範圍第9項所述之擴散件，其中該些孔洞之該剩餘部分包括一第四直徑，該第四直徑係小於該第三直徑。
- 如申請專利範圍第11項所述之擴散件，其中該第二直徑及該第三直徑係實質上相同。
- 如申請專利範圍第9項所述之擴散件，其中該第一直徑大於該些孔洞之該剩餘部分之一第四直徑約30%。
- 如申請專利範圍第13項所述之擴散件，其中該第二直徑及該第三直徑係實質上相同。
- 如申請專利範圍第14項所述之擴散件，其中該第二直徑及該第三直徑係大於該第四直徑約20%。
- 如申請專利範圍第15項所述之擴散件，其中該第一直徑大於該第四直徑約30%。
- 如申請專利範圍第9項所述之擴散件，其中該區域流動梯度結構包括位於該角落區域中之該些氣體通道，該些氣體通道包括具有該第一直徑的一群組之複數個第一孔洞。
- 如申請專利範圍第8項所述之擴散件，其中該區域流動梯度結構包括位於該些第一及第二主要邊緣區域中之該些氣體通道，該些氣體通道包括一或複數個第一列之複數個第一孔洞以及一或複數個第二列之複數個第二孔洞，該或該些第二列的該些第二孔洞係位在該或該些第一列的該些第一孔洞之內側。
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