TWI767935B - 氣體分配裝置以及基材加工設備 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於一種氣體分配裝置以及基材加工設備。氣體分配裝置包含分配本體、第一噴孔及第二噴孔。分配本體用於朝向承載基材的基材承載單元分配製程氣體。第一噴孔位於分配本體，且製程氣體經由第一噴孔噴出至基材承載單元。第二噴孔位於分配本體並與第一噴孔相間隔，且製程氣體經由第二噴孔噴出至基材承載單元。

Description

氣體分配裝置以及基材加工設備
本發明係關於一種用於加工基材的氣體分配裝置以及基材加工設備，其能執行例如沉積製程以沉積薄膜於基材上。
一般來說，薄膜層、薄膜電路圖案或是光學圖案必須形成於基材上以製造太陽能電池、半導體裝置與平面顯示器等等。為了達到這些目的，遂發展半導體加工製程，且半導體加工的例子包含將含有特定材料的薄膜沉積在基材上的沉積製程、藉由光敏材料選擇性地將一部分薄膜顯露於外的微影製程以及移除顯露於外的部分薄膜而形成圖案的蝕刻製程等。
半導體加工製程在基材加工設備內進行，且基材加工設備是基於最佳化製程環境被設計。近來，基材加工設備多使用電漿來執行沉積製程或蝕刻製程。
使用電漿的基材加工設備例如有用於形成薄膜的電漿輔助化學氣相沉積系統(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)以及用於蝕刻和圖案化薄膜的設備等。
圖1繪示相關技術中氣體分配裝置的示意圖。
參見圖1，相關技術的氣體分配裝置100被配置於基材10上方並且朝向基材10分配氣體。氣體分配裝置100連接於能提供製程氣體的氣體供應單元110。氣體供應單元110只有連接於氣體分配裝置100的其中一側100a。如此，氣體供應單元110只能從氣體分配裝置100的單側100a提供製程氣體。
在相關技術的氣體分配裝置100中，製程氣體在氣體分配裝置100的另一側100b的分配量相對減少。基於這個理由，氣體分配裝置100會有朝向基材10分配之氣體的量在不同區域產生差異的問題。
﹝技術問題﹞
本發明為了解決上述問題，提供一種氣體分配裝置以及具有此氣體分配裝置的基材加工設備，以降低朝向基材分配之氣體的量在不同區域的差異程度。
﹝技術方案﹞
為了實現上述目的，本發明可包含以下元件。
本發明揭露的基材加工設備包含：一加工腔室；一基材承載單元，裝設於加工腔室內，以承載多個基材；一腔室蓋，覆蓋加工腔室的一上方部；以及一氣體分配單元，裝設於腔室蓋，以朝向基材承載單元分配製程氣體。氣體分配單元包含一分配本體以及一電漿電極。分配本體裝設於腔室蓋，且電漿電極面向基材承載單元。電漿電極包含一第一電極部以及一第二電極部，且第二電極部可比第一電極部短。
本發明另揭露的基材加工設備包含：一加工腔室；一基材承載單元，裝設於加工腔室內，以承載多個基材；一腔室蓋，覆蓋加工腔室的一上方部；以及一氣體分配單元，裝設於腔室蓋，以朝向基材承載單元分配製程氣體。氣體分配單元可包含一分配本體、一第一噴孔以及一第二噴孔。分配本體裝設於該腔室蓋。製程氣體經由第一噴孔與第二噴孔噴出至基材承載單元，且第一噴孔與第二噴孔分別位於分配本體上的不同位置。
根據本發明揭露的基材加工設備，氣體分配單元可包含：多個第一分配孔，位於分配本體；多個第二分配孔，位於分配本體，且些第二分配孔與這些第一分配孔相間隔；一第一分支槽，連接這些第一分配孔與第一噴孔，以使自第一噴孔噴出的製程氣體經由這些第一分配孔分配至基材承載單元；以及一第二分支槽，連接這些第二分配孔與第二噴孔，以使自第二噴孔噴出的製程氣體經由這些第二分配孔分配至基材承載單元。
根據本發明揭露的基材加工設備，這些第一分配孔可沿著一第一軸向排列並且相互間隔，且這些第二分配孔可沿著第一軸向排列並且相互間隔。
根據本發明揭露的基材加工設備，這些第二分配孔包含二孔群。這些第一分配孔可在第一軸向上位於這些第二分配孔的二孔群之間，且這些第二分配孔的二孔群可在第一軸向上分別位於這些第一分配孔的二側。位於這些第一分配孔之其中一側的這些第二分配孔數量與這些第一分配孔數量相等。
根據本發明揭露的基材加工設備，這些第一分配孔於一第二軸向上的長度可大於這些第二分配孔於第二軸向上的長度，其中第一軸向垂直於第二軸向。連接於第一分支槽之這些第一分配孔的數量少於連接於第二分支槽之這些第二分配孔的數量。
根據本發明揭露的基材加工設備，基材承載單元可沿自身之一轉軸旋轉。第一噴孔可位於分配本體的一內表面，且內表面面向基材承載單元的轉軸。第二噴孔位於分配本體相對於內表面的一外表面。
根據本發明揭露的基材加工設備，基材承載單元可沿自身之一轉軸旋轉，且氣體分配單元可包含多個第一分配孔以及多個第二分配孔。第一分配孔沿著一第一軸向排列並且相互間隔，且第二分配孔沿著該第一軸向排列並且相互間隔。分配本體可包含一第一主體以及一第二主體，第一主體具有這些第一分配孔，且第二主體沿著第一軸向突出第一主體。第二主體可包含一第一次體，第一次體沿著第一軸向的長度朝向基材承載單元之轉軸逐漸減小。第二主體具有這些第二分配孔，一部分的第二分配孔可與這些第一分配孔於第一軸向上相間隔一長距離，且所述部分的第二分配孔於垂直於第一軸向之一第二軸向上的長度較短。
根據本發明揭露的基材加工設備，基材承載單元可沿自身之一轉軸旋轉。分配本體可包含一內表面以及一外表面。內表面面向基材承載單元的轉軸，且外表面相對於內表面。外表面可具有曲率中心靠近轉軸的一曲面段。
根據本發明揭露的基材加工設備，氣體分配單元可包含多個第一分配孔以及多個第二分配孔。第一分配孔沿著第一軸向排列並且相互間隔，且第二分配孔沿著第一軸向排列並且相互間隔。第一分配孔與第二分配孔可位於分配本體並且與外表面間隔相同距離。
根據本發明揭露的基材加工設備，氣體分配單元可設置於腔室蓋，且氣體分配單元可包含用於產生電漿的一電漿電極。
本發明另揭露用於基材加工設備的氣體分配裝置，包含：一分配本體，用於朝向承載基材的一基材承載單元分配製程氣體；一第一噴孔，位於分配本體，且製程氣體經由第一噴孔噴出至基材承載單元；以及一第二噴孔，位於分配本體並與第一噴孔相間隔，且製程氣體經由第二噴孔噴出至基材承載單元。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，可進一步包含：多個第一分配孔，位於分配本體並沿著第一軸向排列並且相互間隔；多個第二分配孔，位於分配本體並且與該些第一分配孔相間隔，第二分配孔沿著第一軸向排列並且相互間隔；一第一分支槽，連接第一分配孔與第一噴孔，以使自第一噴孔噴出的製程氣體經由第一分配孔分配至基材承載單元；以及一第二分支槽，連接第二分配孔與第二噴孔，以使自第二噴孔噴出的製程氣體經由第二分配孔分配至基材承載單元。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，這些第二分配孔包含二孔群。這些第一分配孔在第一軸向上可位於這些第二分配孔的二孔群之間，且這些第二分配孔的二孔群在第一軸向上分別位於這些第一分配孔的二側，並且二孔群可各自包含相同數量的第二分配孔。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，第一分配孔於第二軸向上的長度可大於第二分配孔於第二軸向上的長度，且第一軸向垂直於第二軸向。連接於第一分支槽之第一分配孔的數量可少於連接於第二分支槽之第二分配孔的數量。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，第一噴孔可位於分配本體的內表面，其中內表面面向基材承載單元的轉軸。第二噴孔可位於分配本體相對於內表面的外表面。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，可進一步包含：多個第一分配孔，沿著第一軸向排列並且相互間隔；以及多個第二分配孔，沿著第一軸向排列並且相互間隔。分配本體可包含第一主體以及第二主體，第一主體具有第一分配孔，且第二主體沿著第一軸向突出第一主體。第二主體包含第一次體，第一次體沿著第一軸向的長度朝向基材承載單元之一轉軸逐漸減小。第二主體具有第二分配孔，一部分第二分配孔與第一分配孔於第一軸向上相間隔一長距離，且此部分第二分配孔於垂直於第一軸向之第二軸向上的長度較短。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，可進一步包含：多個第一分配孔，沿著第一軸向排列並且相互間隔；以及多個第二分配孔，沿著第一軸向排列並且相互間隔。分配本體可包含內表面以及外表面，內表面面向基材承載單元的一轉軸，且外表面相對於內表面。外表面可具有曲率中心靠近轉軸的一曲面段。第一分配孔與第二分配孔可位於分配本體並且與外表面間隔相同距離。
根據本發明揭露的氣體分配裝置，可進一步包含用於產生電漿的電漿電極，且電漿電極可裝設於分配本體。
﹝有利效果﹞
根據本發明，可得到以下效果。
本發明揭露的氣體分配裝置與基材加工設備能降低朝向基材分配之氣體的量在不同區域的差異程度。因此，製程氣體能夠均勻地分配至基材，進而提升基材加工品質。
此外，還能減少基材不同位置之加工完成所需時間的差異程度以增加完成加工之基材的生產率，並且降低製程氣體的消耗量以減少加工基材的成本。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下，配合圖式詳細敘述本發明之基材加工設備的詳細特徵。本發明之氣體分配裝置可被包含在基材加工設備當中，因此將會將兩者合併敘述。實施方式的內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖2，為本發明一實施例之基材加工設備的分解示意圖。一基材加工設備1用以對一個或多個基材10進行加工製程。舉例來說，基材加工設備1可進行沉積製程以沉積薄膜至基材10上。基材加工設備1包含一加工腔室2、一基材承載單元3、一腔室蓋4以及一氣體分配單元5。沉積製程在加工腔室2內進行。腔室蓋4覆蓋加工腔室2的上方部，且氣體分配單元5分配製程氣體。
在圖2中，加工腔室2提供能進行加工製程的空間。基材承載單元3與腔室蓋4可裝設於加工腔室2內。一排氣單元用以排出殘留於加工腔室2內的氣體及/或類似物。
基材承載單元3承載多個基材10。這些基材10藉由裝設於加工腔室2外部的一裝載設備(未繪示)裝載至加工腔室2內。基材10例如為半導體基材或晶圓。加工完成的基材10可藉由裝設於加工腔室2外部的一卸載設備(未繪示)卸載到加工腔室2外。裝載設備與卸載設備可以是同一個設備元件。
基材承載單元3可旋轉地裝設於加工腔室2內。基材承載單元3可沿著轉軸3a順時鐘旋轉。基材10承載於基材承載單元3而相互間隔，並且這些基材10沿著一轉動方向R1繞著基材承載單元3的轉軸3a排列，並且沿著轉動方向R1以轉動相同角度的方式間隔配置。在本實施例中，圖2箭頭R1所指之方向表示繞著轉軸3a順時鐘方向旋轉，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，可繞著轉軸3a逆時鐘方向旋轉。基材承載單元3可藉由一驅動器(未繪示)轉動。驅動器可包含產生用以旋轉基材承載單元3之轉動力的馬達以及連接馬達與基材承載單元3的動力傳輸單元(未繪示)。動力傳輸單元例如為滑輪、傳送帶、鏈子、齒輪或其他類似物。驅動器可裝設於加工腔室2的外部。
腔室蓋4裝設於加工腔室2以覆蓋加工腔室2的上方部。藉此，腔室蓋4可密封加工腔室2內的加工空間。如圖2所示腔室蓋4與加工腔室2可為圓柱狀結構，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，腔室蓋4與加工腔室2可為橢圓狀結構、多邊形結構或其他類似形狀。
參見圖2至圖4，氣體分配單元5朝向基材承載單元3分配製程氣體。在本實施例中，氣體分配單元5可搭配用於基材加工的氣體供應裝置一起執行。氣體分配單元5可裝設於腔室蓋4以便朝向基材承載單元3分配製程氣體。
氣體分配單元5可包含一分配本體51、一第一噴孔52以及一第二噴孔53。
分配本體51可裝設於腔室蓋4以便朝向基材承載單元3分配製程氣體。分配本體51裝設於腔室蓋4而位於基材承載單元3的上方。腔室蓋4可具有用於安裝分配本體51的裝設孔41。分配本體51可插設於裝設孔41而裝設於腔室蓋4。裝設孔41可形成於腔室蓋4。
第一噴孔52用以噴出製程氣體。製程氣體可經由第一噴孔52注入分配本體51，進而藉由分配本體51分配至基材承載單元3。第一噴孔52可位於分配本體51。第一噴孔52可貫穿分配本體51以使分配本體51的內部與外部相連通。第一噴孔52的一端可連接於分配本體51以與分配本體51內部連通。第一噴孔52的另一端可連接於一第一供應單元200。第一供應單元200用以供應製程氣體。由第一供應單元200供應的製程氣體可經由第一噴孔52注入分配本體51。第一供應單元200可藉由管路而與第一噴孔52相連接。
第二噴孔53用以噴出製程氣體。製程氣體可經由第二噴孔53注入分配本體51，進而藉由分配本體51分配至基材承載單元3。第二噴孔53可裝設於分配本體51。第二噴孔53可貫穿分配本體51以使分配本體51的內部與外部相連通。第二噴孔53的一端可連接於分配本體51以與分配本體51內部連通。第二噴孔53的另一端可連接於一第二供應單元300。第二供應單元300用以供應製程氣體。由第二供應單元300供應的製程氣體可經由第二噴孔53注入分配本體51。第二供應單元300可藉由管路而與第二噴孔53相連接。第一供應單元200與第二供應單元300可供應相同的製程氣體。第一供應單元200與第二供應單元300可整合成一件式單元。
第一噴孔52與第二噴孔53可位於分配本體51上的不同位置。氣體分配單元5被執行而從不同位置注入製程氣體到分配本體51內。藉此，基材加工設備1可具備以下效果。
其一，基材加工設備1能降低經由第一噴孔52和第二噴孔53朝向基材承載單元3分配之製程氣體量在不同區域的差異程度。因此，基材加工設備1能將製程氣體均勻地分配至基材10，進而提升基材10加工品質。舉例來說，當加工製程是薄膜沉積製程時，基材加工設備1能提升沉積於基材10之薄膜的特性，還能提升沉積於基材10之薄膜的均勻度。
其二，在加工製程是薄膜沉積製程的情況中，如果朝向基材承載單元3分配之製程氣體的實際量與預期量之間的偏差程度較大時，不同區域的薄膜沉積速度會有差異。如此一來，考量有些區域的沉積速度較慢，會增加沉積時間以確保基材10的所有區域都沉積一定厚度的薄膜。另一方面，由於基材加工設備1降低朝向基材承載單元3分配之製程氣體量在各個區域的差異程度，進而降低不同區域之薄膜沉積速度的差異程度。藉此，基材加工設備1有助於減少所需沉積時間，以增加完成加工之基材的生產率，並且降低製程氣體的消耗量以減少加工基材的成本。
第一噴孔52與第二噴孔53可位於分配本體51的相對二側。參見圖3，為圖2之基材加工設備中的氣體分配裝置沿線I-I剖切之平面剖切示意圖。在本實施例中，分配本體51的一內表面511具有第一噴孔52，且分配本體51的一外表面512具有第二噴孔53。內表面511為分配本體51面向基材承載單元3之轉軸3a的表面。外表面512為分配本體51相對於內表面511的另一表面。製程氣體可從氣體分配單元5之分配本體51的相對二側注入，而能進一步降低朝向基材承載單元3分配之製程氣體量在不同區域的差異程度。
參照圖2至圖4，其中圖4為本發明一實施例之基材加工設備中的氣體分配裝置之系統方塊圖。氣體分配單元5可包含多個第一分配孔54與多個第二分配孔55。
第一分配孔54用以分配製程氣體。第一分配孔54可位於分配本體51並連接於分配本體51面向基材承載單元3的一底面。第一分配孔54連接於第一噴孔52。在本實施例中，從第一噴孔52噴出的製程氣體可經由第一分配孔54朝向基材承載單元3分配。第一分配孔54的數量並不以多個為限。這些第一分配孔54沿著一第一軸向(X軸向)於分配本體51上排列並且相互間隔。每個第一分配孔54在第二軸向(Y軸向)上之長度可大於自身在第一軸向(X軸向)上之長度。第一軸向(X軸向)與第二軸向(Y軸向)相護垂直。舉例來說，第一分配孔54可為狹縫狀。如圖3所示，本實施例的氣體分配單元5包含五個第一分配孔54，但其他實施例的氣體分配單元5可包含例如二個、三個、四個或六個第一分配孔54，其數量並不以此為限。第一分配孔54沿著第一軸向(X軸向)相互間隔，並且相鄰二個第一分配孔54之間的間隔距離都相同。
第二分配孔55用以分配製程氣體。第二分配孔55可位於分配本體51並連接於分配本體51面向基材承載單元3的底面。第二分配孔55與第一分配孔54位於分配本體51的不同位置，並且第二分配孔55與第一分配孔54相間隔。第二分配孔55連接於第二噴孔53。在本實施例中，從第二噴孔53噴出的製程氣體可經由第二分配孔55朝向基材承載單元3分配。第二分配孔55的數量並不以多個為限。這些第二分配孔55沿著一第一軸向(X軸向)於分配本體51上排列並且相互間隔。每個第二分配孔55在第二軸向(Y軸向)上之長度可大於自身在第一軸向(X軸向)上之長度。舉例來說，第二分配孔55可為狹縫狀。如圖3所示，本實施例的氣體分配單元5包含八個第二分配孔55，但其他實施例的氣體分配單元5可包含例如二個、三個、四個、六個或更多個第二分配孔55，其數量並不以此為限。第二分配孔55沿著第一軸向(X軸向)相互間隔，並且相鄰二個第二分配孔55之間的間隔距離都相同。
這些第二分配孔55與這些第一分配孔54可位於分配本體51的不同位置並且相互間隔。詳細來說，如圖3所示，這些第二分配孔55可包含二孔群，其中一個孔群位於分配本體51左半部，而另一個孔群位於分配本體51右半部。這些第一分配孔54排列成位於分配本體51中央的孔群。第二分配孔55的二孔群在第一軸向(X軸向)上可分別配置於第一分配孔54之孔群的二側。在本實施例中，第一分配孔54的孔群在第一軸向(X軸向)上位於第二分配孔55的二孔群之間。在第一軸向(X軸向)上分別配置於第一分配孔54之孔群二側的二組第二分配孔55孔群當中，每個第二分配孔55孔群所包含之第二分配孔55的數量相等。藉此，在第一軸向(X軸向)上，氣體分配單元5分配到第一分配孔54之孔群二側的製程氣體量的差異程度降低，使得製程氣體在第一軸向(X軸向)上能均勻地分配至基材10，進而提升基材10的加工品質。
參見圖3，於本實施例中，分配本體51可包含一第一主體513以及一第二主體514。
第一主體513可具有第一分配孔54，並且這些第一分配孔54沿著第一軸向(X軸向)排列並且相互間隔。第一主體513還可具有第一噴孔52與第二噴孔53，並且第一噴孔52與第二噴孔53位於第一主體513的不同位置。在本實施例中，第一噴孔52位於第一主體513的內表面，且第二噴孔53位於第一主體513的外表面。第一主體513整體上可為矩形平行六面體的形狀。
第二主體514可具有第二分配孔55，並且這些第二分配孔55沿著第一軸向(X軸向)排列並且相互間隔。
參見圖3，第二主體514可包含一第一次體5141，且第一次體5141沿著第一軸向(X軸向)的長度朝向基材承載單元3之轉軸3a逐漸減小(即第一次體5141於X軸向上的長度沿著一縮小方向FD逐漸減小)。藉此，朝向縮小方向FD之分配本體51的前端部尺寸沿著縮小方向FD逐漸減小。在本實施例中，部分第二分配孔55較遠離第一分配孔54，並且所述較遠離第一分配孔54之第二分配孔55在第二軸向(Y軸向)的長度較短。如此，可逐步減少第二分配孔55佔據分配本體51之前端部的面積，而令基材加工設備1降低分配至靠近基材承載單元3之轉軸3a處的製程氣體量，進而防止基材10在靠近轉軸3a的表面上有太厚的薄膜。基材加工設備1有助於提升沉積至基材10的薄膜均勻度。若基材10的形狀為圓形並且被放置於面積大於基材10的一寬廣區域內，基材加工設備1分配至靠近基材承載單元3之轉軸3a的部分寬廣區域內的製程氣體有較低的流量，而能降低沉積製程中因製程氣體流動到基材承載單元3上而產生的雜質粒子。藉此，基材加工設備1降低基材10被基材承載單元3上的雜質粒子汙染的程度，進一步提升基材10的加工品質。
參見圖3，第二主體514可包含一第二次體5142，且第二次體5142位於第一次體5141面向增大方向SD之一側。增大方向SD與縮小方向FD為相反之方向。第二次體5142可自第一次體5141沿著增大方向SD延伸，並且第二次體5142在第一軸向(X軸向)上的長度維持不變。第一次體5141與第二次體5142可為一體成型。
第二主體514可沿著第一軸向(X軸向)突出第一主體513。氣體分配單元5可包含多個第二主體514。在本實施例中，氣體分配單元5包含沿著第一軸向(X軸向)分別自第一主體513兩側突出的二個第二主體514與514'。第二主體514與514'可沿著第一軸向(X軸向)對稱配置。藉此，氣體分配單元5可降低分配至第一主體513在第一軸向(X軸向)上之兩側的製程氣體量的差異程度，進而沉積在基材10上的薄膜在第一軸向(X軸向)上有良好的均勻度，提升基材10的加工品質。
分配本體51的外表面512可具有一曲面段。分配本體51可形成具有曲率中心位於縮小方向FD的曲面段，使得分配本體51靠近外表面512的部分在增大方向SD上的尺寸逐漸減小。在本實施例中，每個第一分配孔54與每個第二分配孔55都位於分配本體51並且與外表面512間隔相同距離。部分第二分配孔55較遠離第一分配孔54，並且所述較遠離第一分配孔54之第二分配孔55在第二軸向(Y軸向)上的長度較短。藉此，可逐步減少第二分配孔55佔據分配本體51靠近外表面512之部分的面積。若基材10的形狀為圓形並且被放置於面積大於基材10的一寬廣區域內，基材加工設備1分配至靠近基材承載單元3之轉軸3a的部分寬廣區域內的製程氣體有較低的流量，而能降低沉積製程中因製程氣體流動到基材承載單元3上而產生的雜質粒子。藉此，基材加工設備1降低基材10被基材承載單元3上的雜質粒子汙染的程度，進而進一步提升基材10的加工品質。
參見2至圖4，氣體分配單元5可包含一第一分支槽56與一第二分支槽57。
第一分支槽56連接第一分配孔54與第一噴孔52。從第一噴孔52噴出的製程氣體於通過第一分支槽56時被分流，並且分流的製程氣體分別分配到各個第一分配孔54，接著經由第一分配孔54朝向基材承載單元3分配。分配本體51可具有第一分支槽56。第一分支槽56例如為在分配本體51內加工形成連接第一分配孔54與第一噴孔52的流道。藉由射出成型在製造分配本體51時形成第一分支槽56，第一分支槽56的複數個支流流道(未繪示)可分別連接這些第一分配孔54與第一噴孔52。第一分支槽56在第二軸向(Y軸向)上可位於第一噴孔52與第一分配孔54之間。
第二分支槽57連接第二分配孔55與第二噴孔53。從第二噴孔53噴出的製程氣體於通過第二分支槽57時被分流，並且分流的製程氣體分別分配到各個第二分配孔55，接著經由第二分配孔55朝向基材承載單元3分配。分配本體51可具有第二分支槽57。第二分支槽57例如為在分配本體51內加工形成連接第二分配孔55與第二噴孔53的流道。藉由射出成型在製造分配本體51時形成第二分支槽57，第二分支槽57的複數個支流流道(未繪示)可分別連接這些第二分配孔55與第二噴孔53。第二分支槽57在第二軸向(Y軸向)上可位於第二噴孔53與第二分配孔55之間。
此處，在第二軸向(Y軸向)上，第一分配孔54的長度大於第二分配孔55的長度。在本實施例中，與第一分支槽56相連接之第一分配孔54的數量少於與第二分支槽57相連接之第二分配孔55的數量。如此一來，即使第一分配孔54在第二軸向(Y軸向)上的長度大於第二分配孔55的長度，氣體分配單元5仍能降低從單一第一分配孔54之不同位置流出之製程氣體量彼此之間的差異程度，使得製程氣體在第一軸向(X軸向)上能均勻地分配至基材10，進而提升基材10的加工品質。
參照圖2至圖5，其中圖5為圖3之氣體分配裝置沿線II-II剖切之側視剖切示意圖。基材加工設備1可包含多個氣體分配單元5。至少有一部分的氣體分配單元5可以電漿方式將製程氣體活性化並且分配製程氣體，並且至少有另一部分的氣體分配單元5可不採用電漿方式將製程氣體活性化並且分配製程氣體。以下將詳述氣體分配單元5如何以電漿方式將製程氣體活性化並分配此製程氣體。
參見圖5，氣體分配單元5可包含一電漿電極58。
電漿電極58用以產生電漿。當基材承載單元3以轉軸3a為軸心旋轉時，承載於基材承載單元3上的基材10會通過電漿電極58的下方。電漿電極58可藉由圖5中的電漿電源供應器20所施予的電漿電源產生電漿。在本實施例中，以電漿電源為基礎，可由電漿電極58與分配本體51之間的電場產生電漿。藉此，製程氣體被電漿激活並且被分配。電漿電源供應器20可基於一高頻功率或是射頻(RF)功率施加電漿電源於電漿電極58。在電漿電源供應器20基於射頻功率施加電漿電源的情況時，電漿電源供應器20可基於一低頻功率、一中頻功率、一高頻功率或是一超高頻功率施加電漿電源。所述低頻功率可為3 kHz(千赫兹)到300 kHz。所述中頻功率可為300 kHz到3 MHz。所述高頻功率可為3 MHz(兆赫)到30 MHz。所述超高頻功率可為30 MHz到300 MHz。
電漿電極58可配置以面向基材承載單元3。電漿電極58可裝設於分配本體51。分配本體51可電性連接於腔室蓋4，並經由腔室蓋4接地。如圖5所示，電漿電極58與分配本體51之間可設有一絕緣件59。絕緣件59可讓電漿電極58與分配本體51彼此間電性絕緣。絕緣件59可插設於分配本體51。電漿電極58可插設於絕緣件59的穿孔內而經由絕緣件59裝設於分配本體51。
氣體分配單元5可包含多個電漿電極58。在本實施例中，多個電漿電極58裝設於分配本體51而分別插設於其中一個第一分配孔54或第二分配孔55。藉此，電漿電極與接地電極可沿著第一軸向(X軸向)交互排列，而有助於增加基材加工設備1當中製程氣體的加工效率。這些電漿電極58可分別插設於第一分配孔54與第二分配孔55而能相對於第一分配孔54或第二分配孔55的內壁面平行設置。
參見圖5，電漿電極58可包含一第一電極部581以及一第二電極部582。
第一電極部581用於產生電漿。第一電極部581可配置以面向基材承載單元3。第一電極部581可裝設於分配本體51。第一電極部581可由電漿電源供應器20所施加之電漿電源產生電漿。在本實施例中，根據電漿電源，可由第一電極部581與分配本體51之間的電場產生電漿。藉此，製程氣體被電漿激活並且被分配。第一電極部581可插設於絕緣件59之一第一絕緣部591的穿孔內而經由第一絕緣部591絕緣於分配本體51。第一電極部581可裝設於分配本體51而插設於第一分配孔54。
第二電極部582用於產生電漿。第二電極部582可配置以面向基材承載單元3。第二電極部582可裝設於分配本體51。第二電極部582可由電漿電源供應器20所施加之電漿電源產生電漿。在本實施例中，根據電漿電源，可由第二電極部582與分配本體51之間的電場產生電漿。藉此，製程氣體被電漿激活並且被分配。第二電極部582可插設於絕緣件59之一第二絕緣部592的穿孔內而經由第二絕緣部592絕緣於分配本體51。第二電極部582可裝設於分配本體51而插設於第二分配孔55。
第二電極部582可比第一電極部581短。詳細來說，在第二軸向(Y軸向)上，第二電極部582的長度小於第一電極部581的長度。藉此，基材加工設備1可具備以下效果。
其一，由於第二電極部582比第一電極部581短，因此當基材10(圖3繪示的虛線圓)位於分配本體51的中央部，第二電極部582在第二軸向(Y軸向)上突出基材10的部分減少。藉此，基材加工設備1能降低因為製程氣體沉積至基材承載單元3而產生的雜質粒子。如果第二電極部582的長度與第一電極部581相同，第二電極部582在第二軸向(Y軸向)上突出基材10的部分會過長，使得製程氣體會沉積到基材承載單元3而產生雜質粒子。為了避免雜質粒子產生，本實施例的第二電極部582被設計成長度小於第一電極部581。依據基材10沉積表面的形狀與尺寸，第二電極部582的長度可對應調整，以避免不必要的雜質粒子產生。
其二，由於第一電極部581的長度較長，因此當基材承載單元3帶動基材10移至分配本體51中央時，使完整的基材10能通過第一電極部581 的下方。藉此，能在基材10的表面所有區域沉積均勻的薄膜，即便是基材10的邊緣區域也不會有過薄的薄膜，進而提升沉積在基材10之薄膜的均勻度。
基材加工設備1可包含多個第一電極部581與多個第二電極部582。在本實施例中，這些第一電極部581裝設於分配本體51並且分別插設於這些第一分配孔54這些第二電極部582裝設於分配本體51並且分別插設於這些第二分配孔55。
圖6為本發明另一實施例之基材加工設備的立體示意圖。在本實施例中，基材加工設備1可包含一第一氣體分配單元5a以及一第二氣體分配單元5b。
第一氣體分配單元5a分配反應氣體。加工製程中使用的製程氣體包含所述反應氣體。第一氣體分配單元5a可裝設於腔室蓋4以朝向基材承載單元3分配反應氣體。在本實施例中，第一氣體分配單元5a位於基材承載單元3的上方。第一氣體分配單元5a可插設於腔室蓋4的裝設孔41。除了分配的氣體種類可能不同，氣體分配單元5a與前述實施例的氣體分配單元5在結構上幾乎是相同的，故以下不再贅述。第一氣體分配單元5a可藉由電漿激活反應氣體並且將反應氣體朝向基材承載單元3進行分配。第一氣體分配單元5a可包含如圖5中的電漿電極58。
第一氣體分配單元5a可將反應氣體分配至一反應氣體分配區50a。在本實施例中，當基材承載單元3沿方向R1轉動時，承載於基材承載單元3上的多個基材10依序通過反應氣體分配區50a。第一氣體分配單元5a將反應氣體分配至位於反應氣體分配區50a內的基材10。反應氣體分配區50a可介於氣體分配單元5a與基材承載單元3之間。
第二氣體分配單元5b分配源氣體。加工製程中使用的製程氣體包含所述源氣體。第二氣體分配單元5b可裝設於腔室蓋4以朝向基材承載單元3分配反應氣體。在本實施例中，第二氣體分配單元5b位於基材承載單元3的上方。第二氣體分配單元5b可插設於腔室蓋4的裝設孔41。除了分配的氣體種類可能不同，第二氣體分配單元5b與前述實施例的氣體分配單元5在結構上幾乎是相同的，故以下不再贅述。第二氣體分配單元5b與第一氣體分配單元5a的相異處在於，第二氣體分配單元5b沒有包含電漿電極58。
第二氣體分配單元5b可將源氣體分配至一源氣體分配區50b。在本實施例中，當基材承載單元3沿方向R1轉動時，承載於基材承載單元3上的多個基材10依序通過源氣體分配區50b。第二氣體分配單元5b將源氣體分配至位於源氣體分配區50b內的基材10。源氣體分配區50b可介於第二氣體分配單元5b與基材承載單元3之間。在沉積薄膜至基材10的製程中，第二氣體分配單元5b可分配包含薄膜成分的源氣體至基材10上。
位於基材加工設備1內的多個基材10承載於基材承載單元3上。當基材承載單元3沿轉動方向R1轉動時，這些基材10可依序通過源氣體分配區50b和反應氣體分配區50a。如此一來，可以分配源氣體、利用反應氣體作電漿處理、分配源氣體以及利用反應氣體作電漿處理的步驟順序對基材10進行加工製程。
雖然圖式沒有繪示，但基材加工設備1可包含一第一除汙氣體分配單元以及一第二除汙氣體分配單元。
第一除汙氣體分配單元可裝設於腔室蓋4並且可朝向基材承載單元3分配除汙氣體。第一除汙氣體分配單元可具備除汙功能，並且還可將基材承載單元3與腔室蓋4之間的空間沿著轉動方向R1區分成多個小區域。第一除汙氣體分配單元可位於基材承載單元3的上方。
第一除汙氣體分配單元裝設於腔室蓋4的位置在轉動方向R1上與氣體分配單元5b相間隔。藉此，第一除汙氣體分配單元可在源氣體分配區50b和反應氣體分配區50a之間形成空氣幕，進而在空間上把反應氣體分配區50a和源氣體分配區50b區分開。此外，第一除汙氣體分配單元可分配除汙氣體到已經通過源氣體分配區50b的基材10上，進而移除殘留在基材10的表面或附近的源氣體。第一除汙氣體分配單元可朝向基材承載單元3分配惰性氣體以作為除汙氣體使用。舉例來說，第一除汙氣體分配單元可朝向基材承載單元3分配氬氣。
第二除汙氣體分配單元可裝設於腔室蓋4並且可朝向基材承載單元3分配除汙氣體。第二除汙氣體分配單元可具備除汙功能，並且還可將基材承載單元3與腔室蓋4之間的空間沿著轉動方向R1區分成多個小區域。第二除汙氣體分配單元可位於基材承載單元3的上方。
第二除汙氣體分配單元裝設於腔室蓋4的位置在轉動方向R1上與氣體分配單元5b相間隔。藉此，第二除汙氣體分配單元可在源氣體分配區50b和反應氣體分配區50a之間形成空氣幕，進而在空間上把反應氣體分配區50a和源氣體分配區50b區分開。此外，第二除汙氣體分配單元可分配除汙氣體到已經通過反應氣體分配區50a的基材10上，進而移除殘留在基材10的表面或附近的反應氣體。第二除汙氣體分配單元可朝向基材承載單元3分配惰性氣體以作為除汙氣體使用。舉例來說，第二除汙氣體分配單元可朝向基材承載單元3分配氬氣。
第一除汙氣體分配單元與第二除汙氣體分配單元可相互連接。在此情況下，第一除汙氣體分配單元與第二除汙氣體分配單元可共同使用並分配從一除汙氣體供應源提供的氣體。第一除汙氣體分配單元與第二除汙氣體分配單元可為一體成型。
以上描述和圖式僅出於說明目的提供了本發明的技術創作之示例。本發明所屬領域具有通常知識者應知道在不脫離本發明之精神和範圍內，可以進行各種形式上的修改和改變，諸如配置的組合、分離、替換和改變。因此，本發明揭露的實施例僅描述本發明的技術精神而非對其進行限定。關於本發明所界定之保護範圍應參考所附之申請專利範圍。
100‧‧‧氣體分配裝置110‧‧‧氣體供應單元100a、100b‧‧‧氣體分配裝置的一側10‧‧‧基材20‧‧‧電漿電源供應器1‧‧‧基材加工設備2‧‧‧加工腔室3‧‧‧基材承載單元3a‧‧‧轉軸4‧‧‧腔室蓋41‧‧‧裝設孔5‧‧‧氣體分配單元51‧‧‧分配本體511‧‧‧內表面512‧‧‧外表面513‧‧‧第一主體514、514'‧‧‧第二主體5141‧‧‧第一次體5142‧‧‧第二次體52‧‧‧第一噴孔53‧‧‧第二噴孔54‧‧‧第一分配孔55‧‧‧第二分配孔56‧‧‧第一分支槽57‧‧‧第二分支槽58‧‧‧電漿電極581‧‧‧第一電極部582‧‧‧第二電極部59‧‧‧絕緣件591‧‧‧第一絕緣部592‧‧‧第二絕緣部200‧‧‧第一供應單元300‧‧‧第二供應單元5a‧‧‧第一氣體分配單元5b‧‧‧第二氣體分配單元50a‧‧‧反應氣體分配區50b‧‧‧源氣體分配區FD‧‧‧縮小方向SD‧‧‧增大方向R1‧‧‧轉動方向
圖1為相關技術領域之氣體分配裝置的側視示意圖。 圖2為本發明一實施例之基材加工設備的分解示意圖。 圖3為圖2之基材加工設備中的氣體分配裝置沿線I-I剖切之平面剖切示意圖。 圖4為本發明一實施例之基材加工設備中的氣體分配裝置之系統方塊圖。 圖5為圖3之氣體分配裝置沿線II-II剖切之側視剖切示意圖。 圖6為本發明另一實施例之基材加工設備的立體示意圖。
1‧‧‧基材加工設備
3‧‧‧基材承載單元
3a‧‧‧轉軸
5a‧‧‧第一氣體分配單元
5b‧‧‧第二氣體分配單元
50a‧‧‧反應氣體分配區
50b‧‧‧源氣體分配區
10‧‧‧基材
R1‧‧‧轉動方向

Claims (15)

  1. 一種基材加工設備，包含：一加工腔室；一基材承載單元，裝設於該加工腔室內，以承載多個基材；一腔室蓋，覆蓋該加工腔室的一上方部；以及一氣體分配單元，裝設於該腔室蓋，以朝向該基材承載單元分配製程氣體；其中，該氣體分配單元包含一分配本體以及一電漿電極，該分配本體裝設於該腔室蓋，該電漿電極面向該基材承載單元，該電漿電極包含一第一電極部以及一第二電極部，且該第二電極部比該第一電極部短，其中，該基材承載單元沿一轉軸旋轉，該氣體分配單元包含多個第一分配孔及多個第二分配孔，該些第一分配孔沿一第一軸向設置且相互間隔，該些第二分配孔沿該第一軸向設置且相互間隔的，該分配本體包含一第一主體以及一第二主體，該第一主體具有該些第一分配孔，該第二主體沿著該第一軸向突出該第一主體，該第二主體包含一第一次體，該第一次體沿著該第一軸向的長度朝向該基材承載單元之該轉軸逐漸減小，該第二主體具有該些第二分配孔，一部分該些第二分配孔與該些第一分配孔於該第一軸向上相間隔一長距離，且該部分該些第二分配孔於垂直於該第一軸向之一第二軸向上的長度較短， 該些第一分配孔及該些第二分配孔沿該第二軸向平行延伸，並且設置於該第二主體的該些第二分配孔的長度小於設置於該第一主體的該些第一分配孔的長度。
  2. 一種基材加工設備，包含：一加工腔室；一基材承載單元，裝設於該加工腔室內，以承載多個基材；一腔室蓋，覆蓋該加工腔室的一上方部；以及一氣體分配單元，裝設於該腔室蓋，以朝向該基材承載單元分配製程氣體；其中，該氣體分配單元包含一分配本體、一第一噴孔以及一第二噴孔，該分配本體裝設於該腔室蓋，製程氣體經由該第一噴孔與該第二噴孔噴出至該基材承載單元，且該第一噴孔與該第二噴孔分別位於該分配本體上的不同位置，其中該基材承載單元可沿自身之一轉軸旋轉，該第一噴孔位於該分配本體的一內表面，該內表面面向該基材承載單元的該轉軸，且該第二噴孔位於該分配本體相對於該內表面的一外表面，該氣體分配單元包含多個第一分配孔及多個第二分配孔，該些第一分配孔沿一第一軸向設置且相互間隔，該些第二分配孔沿該第一軸向設置且相互間隔，該分配本體包含一第一主體以及一第二主體，該第一主體具有該些第一分配孔，該第二主體沿著該第一軸向突出該第一主體， 該第二主體包含一第一次體，該第一次體沿著該第一軸向的長度朝向該基材承載單元之該轉軸逐漸減小，該第二主體具有該些第二分配孔，一部分該些第二分配孔與該些第一分配孔於該第一軸向上相間隔一長距離，且該部分該些第二分配孔於垂直於該第一軸向之一第二軸向上的長度較短，該些第一分配孔及該些第二分配孔沿該第二軸向平行延伸，並且設置於該第二主體的該些第二分配孔的長度小於設置於該第一主體的該些第一分配孔的長度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之基材加工設備，其中該氣體分配單元包含：一第一分支槽，連接該些第一分配孔與該第一噴孔，以使自該第一噴孔噴出的製程氣體經由該些第一分配孔分配至該基材承載單元；以及一第二分支槽，連接該些第二分配孔與該第二噴孔，以使自該第二噴孔噴出的製程氣體經由該些第二分配孔分配至該基材承載單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之基材加工設備，其中該些第二分配孔包含二孔群，該些第一分配孔在該第一軸向上位於該些第二分配孔的該二孔群之間，且該些第二分配孔的該二孔群在該第一軸向上分別位於該些第一分配孔的二側，並且該二孔群各自包含相同數量的第二分配孔。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基材加工設備，其中該些第一分配孔於該第二軸向上的長度大於該些第二分配孔於該第二軸向上的 長度，該第一軸向垂直於該第二軸向，且連接於該第一分支槽之該些第一分配孔的數量少於連接於該第二分支槽之該些第二分配孔的數量。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之基材加工設備，其中該外表面具有曲率中心靠近該基材承載單元的該轉軸的一曲面段。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之基材加工設備，其中該些第一分配孔與該些第二分配孔位於該分配本體並且與該外表面間隔相同距離。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之基材加工設備，其中該氣體分配單元為多個且設置於該腔室蓋，該些氣體分配單元包含用於產生電漿的一電漿電極。
  9. 一種用於基材加工設備的氣體分配裝置，包含：一分配本體，用於朝向承載基材的一基材承載單元分配製程氣體；一第一噴孔，位於該分配本體，且製程氣體經由該第一噴孔噴出至該基材承載單元；一第二噴孔，位於該分配本體並與該第一噴孔相間隔，且製程氣體經由該第二噴孔噴出至該基材承載單元；多個第一分配孔，沿一第一軸向設置且相互間隔；以及多個第二分配孔，沿該第一軸向設置且相互間隔，其中該分配本體包含一第一主體以及一第二主體，該第一主體具有該些第一分配孔，該第二主體沿著該第一軸向突出該第一主體， 該第二主體包含一第一次體，該第一次體沿著該第一軸向的長度朝向該基材承載單元之一轉軸逐漸減小，該第二主體具有該些第二分配孔，一部分該些第二分配孔與該些第一分配孔於該第一軸向上相間隔一長距離，且該部分該些第二分配孔於垂直於該第一軸向之一第二軸向上的長度較短，該些第一分配孔及該些第二分配孔沿該第二軸向平行延伸，並且設置於該第二主體的該些第二分配孔的長度小於設置於該第一主體的該些第一分配孔的長度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之氣體分配裝置，更包含：一第一分支槽，連接該些第一分配孔與該第一噴孔，以使自該第一噴孔噴出的製程氣體經由該些第一分配孔分配至該基材承載單元；以及一第二分支槽，連接該些第二分配孔與該第二噴孔，以使自該第二噴孔噴出的製程氣體經由該些第二分配孔分配至該基材承載單元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之氣體分配裝置，其中該些第二分配孔包含二孔群，該些第一分配孔在該第一軸向上位於該些第二分配孔的該二孔群之間，且該些第二分配孔的該二孔群在該第一軸向上分別位於該些第一分配孔的二側，並且該二孔群各自包含相同數量的第二分配孔。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之氣體分配裝置，其中該些第一分配孔於該第二軸向上的長度大於該些第二分配孔於該第二軸向上 的長度，該第一軸向垂直於該第二軸向，且連接於該第一分支槽之該些第一分配孔的數量少於連接於該第二分支槽之該些第二分配孔的數量。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之氣體分配裝置，其中該第一噴孔位於該分配本體的一內表面，該內表面面向該基材承載單元的該轉軸，且該第二噴孔位於該分配本體相對於該內表面的一外表面。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之氣體分配裝置，其中該分配本體包含一內表面以及一外表面，該內表面面向該基材承載單元的該轉軸，該外表面相對於該內表面，該外表面具有曲率中心靠近該基材承載單元的該轉軸的一曲面段，且該些第一分配孔與該些第二分配孔位於該分配本體並且與該外表面間隔相同距離。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之氣體分配裝置，更包含用於產生電漿的一電漿電極，且該電漿電極裝設於該分配本體。
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