用于改善邊緣一致性的腔室氣體擴散器孔設計的制作方法
【專利說明】用于改善邊緣一致性的腔室氣體擴散器孔設計
[0001] 發明的【背景技術】領域
[0002] 本發明的實施例大體上涉及氣體分布板組件和用于在處理腔室中分配氣體的方 法。
【背景技術】
[0003] 液晶顯示器或平板通常用于諸如計算機和電視監視器之類的有源矩陣顯示器。等 離子體增強化學氣相沉積（PECVD)通常應用于在諸如用于平板顯示器的透明基板或半導 體晶片之類的透明基板上沉積薄膜。PECVD-般是通過將前體氣體（precursorgas)或氣 體混合物引入到包含基板的真空腔室中來達成。前體氣體或氣體混合物通常被向下導向通 過位于腔室頂部附近的分配板。通過將來自耦合至腔室的一個或多個射頻（RF)源的RF功 率施加至腔室以將腔室中的前體氣體或氣體混合物激勵（例如，激發）為等離子體。被激 發的氣體或氣體混合物反應以將材料層形成在基板的表面上，此基板被定位在溫度受控的 基板支撐件上。在反應期間產生的易揮發副產物通過排氣系統從腔室栗送出。
[0004] 由PECVD技術處理的平板典型地是大的，通常超過4平方米。用于在平板上提供 均勻的工藝氣流的氣體分配板（或氣體擴散器板）在尺寸上相對較大，相比用于200mm和 300_的半導體晶片處理的氣體擴散板尤其如此。此外，由于基板是矩形的，因此基板的諸 邊緣（諸如，所述基板的諸側邊與角落）經歷可能與所述基板的其他部分處所經歷的條件 不同的條件。這些不同的條件影響處理參數，諸如，膜厚度、沉積均勻性和/或膜應力。
[0005] 隨著在平面顯示器產業中的基板尺寸繼續增加，對大面積PECVD的膜厚和膜均勻 性控制成為問題。薄膜電晶體（Thinfilmtransistor，TFT)和有源矩陣有機發光二極管 (AM0LED)恰是用于形成平板顯示器的兩種類型的器件。在基板的中央與邊緣之間的沉積速 率和/或膜特性（諸如，膜厚度或應力）的差異變得顯著。
[0006] 因此，需要一種改善膜沉積厚度的均勻性和膜特性的、改進的氣體分配板組件。
【發明內容】
[0007] 本發明總體涉及一種設計成確保在基板上基本上均勻的沉積的氣體分配板。在一 個實施例中，提供了用于沉積腔室的擴散器。擴散器包括板和多個氣體通道，所述板具有數 個邊緣區域、數個角落區域和中央區域，所述多個氣體通道包括孔洞，所述多個氣體通道形 成在所述板的上游側與下游側之間，其中，在所述板的角落區域或邊緣區域中的一個或多 個中的孔洞的的長度或直徑中的一項或多項與在所述板的中央區域中的孔洞的對應長度 或對應直徑不同。
[0008] 在另一實施例中，提供一種用于一沉積腔室的擴散器。擴散器包括：板，所述板具 有第一主要邊緣區域，所述第一主要邊緣區域與第二主要邊緣區域相對；次要邊緣區域，所 述次要邊緣區域與所述第一主要邊緣區域和所述第二主要邊緣區域中的每一個相鄰；角落 區域，所述角落區域在所述兩個主要邊緣區域與所述次要邊緣區域的交叉處；以及多個氣 體通道，所述多個氣體通道形成在所述板的上游側與下側之間，其中，形成在所述兩個主要 邊緣區域和所述角落區域中的一個或兩個中的氣體通道的部分包括局部流動梯度結構。
[0009] 在又一實施例中，提供一種處理基板支撐件上的基板的方法。此方法包括：通過擴 散器來傳送沉積氣體，所述擴散器具有第一組氣體通道和第二組氣體通道，所述第一組氣 體通道具有帶有均勻的直徑和/或均勻的長度的數個阻氣孔（chokehole)，所述第二組氣 體通道具有帶有漸增的直徑和/或漸增的長度的數個阻氣孔；離解所述擴散器與所述基板 支撐件之間的沉積氣體；以及通過經離解的氣體將膜形成在基板的上方。
【附圖說明】
[0010] 因此，為了可詳細地理解本發明的上述特征的方式，可參照實施例來獲得對上文 簡要概括的本發明的更特定描述，在所附附圖中示出實施例中的一些。然而，應當注意，由 于本發明可承認其他等效實施例，因此所附附圖僅示出本發明的典型實施例，并因此不視 為限制本發明的范圍。
[0011] 圖1是PECVD腔室的一個實施例的示意性截面圖。
[0012] 圖2是圖1的擴散器的部分的截面圖。
[0013] 圖3是圖1和圖2的擴散器的橫截面平面圖。
[0014] 圖4是圖3的擴散器的部分的橫截面平面圖。
[0015] 圖5是示出角落區域的一個實施例圖3的擴散器的部分的橫截面平面圖。
[0016] 圖6是示出角落區域的另一實施例圖3的擴散器的部分的橫截面平面圖。
[0017] 圖7和圖8是可用于圖1的腔室中的擴散器的其他實施例的部分截面圖。
[0018] 圖9是可用于圖1的腔室中的擴散器的部分的俯視圖。
[0019] 圖10是示出根據測試結果的流導梯度的圖。
[0020] 圖11是示出結合了在擴散器中變化的孔洞長度和直徑的的測試結果的圖。
[0021] 為了有利于了解，在可能的情況下，已使用完全相同的附圖標記來指定多個附圖 所共有的完全相同的元件。構想了一個實施例的元件和特性可有益地并入其他實施例中而 無需進一步敘述。
【具體實施方式】
[0022] 本發明的實施例總體上涉及設計為用于確保基板上基本均勻的沉積的氣體分配 板或擴散器。氣體分配板可補償在基板的角落區域中以及基板的邊緣中的非均勻性。根據 本文所述的實施例，通過調整氣體流動通過位于沉積是不均勻的區域中的氣體分配板，所 述氣體分配板補償非均勻性。在一個實施例中，在氣體分配板的一個或多個部分內的局部 流動梯度可經調整以提供相對于所述氣體分配板的其他部分更大的流速來通過所述氣體 分布板的諸部分，從而補償非均勻性。在一個方面，氣體通道可根據需求不同地定尺寸，使 得允許更多氣體流過某些策略性放置的氣體通道，以增加位于氣體分配板之下的基板區域 中的基板上的沉積。氣體通道的孔洞的尺寸可變化以形成導致基本上均勻的沉積的直徑或 長度、或孔直徑或長度的混合的梯度。
[0023] 在下文中參照PECVD系統來說明性地描述本文的實施例，所述PECVD系統配置 成處理大面積基板，所述PECVD系統諸如，可從加州圣克拉拉市的應用材料公司（Applied Materials,Inc.，SantaClara,California)的子公司AKT獲得的PECVD系統。然而，應當 理解，本發明可用于其他系統配置，諸如，蝕刻系統、其他化學氣相沉積系統和其中需要在 工藝腔室之內分配氣體的任何其他系統，包括配置成處理圓基板的那些系統。
[0024] 圖1是用于形成電子器件的腔室100的一個實施例的截面圖，所述電子器件諸如 通過PECVD工藝形成的TFT和AM0LED。應當注意，圖1僅是可用于在基板上形成電子器件 的示例性設備。用于PECVD工藝的合適的腔室可從位于加州圣克拉拉市的應用材料公司獲 得。構想了其他沉積腔室（包括來自其他制造商的那些沉積腔室）可用于實踐本發明的實 施例。
[0025] 腔室100 -般包括限定工藝容積106的諸個壁102、底部104和氣體分配板或擴散 器110、以及基板支撐件130。工藝容積106通過穿過壁102而形成的可密封狹縫閥108來 訪問，使得可將基板傳送進或傳送出腔室100。基板支撐件130包括用于支撐基板105的基 板接收表面132,并且桿（stem) 134耦接于提升系統136以升高和降低基板支撐件130。在 處理期間，遮蔽框133可置于基板105的外圍上方。升降桿138穿過基板支撐件130可移 動地設置以往返于基板接收表面132移動基板105,從而有利于基板傳送。基板支撐件130 也可包括加熱和/或冷卻元件139,以將基板支撐件130和位于其上的基板105維持在所需 的溫度。基板支撐件130也可包括接地帶131以在基板支撐件130的外圍處提供RF接地。
[0026] 擴散器110通過懸架114在其外圍處耦接于背板112。擴散器110也可通過一個 或多個中央支撐件116耦接于背板112,以有助于防止下垂（sag)和/或控制擴散器110的 平直度/曲率。氣源120耦接于背板112,以通過背板112將氣體提供至形成在擴散器110 中的多個氣體通道111，并且將氣體提供至基板接收表面132。真空栗109耦接于腔室100 以控制工藝容積106內的壓力。RF電源122耦接于背板112和/或擴散器110以將RF功 率提供至擴散器110,以便在擴散器110與基板支撐件130之間生成電場，從而可從存在于 擴散器110與基板支撐件130之間的氣體中形成等離子體。可使用各種RF頻率，諸如，約 0. 3MHz與約200MHz之間的頻率。在一個實施例中，RF電源122以13. 56MHz的頻率將功率 提供至擴散器110。
[0027] 遠程等離子體源124 (諸如，電感耦合式遠程等離子體源）也可耦接在氣源120與 背板112之間。在諸次處理基板之間，可將清潔氣體提供至遠程等離子體源124,并且可激 發清潔氣體以形成遠程等離子體，從所述遠程等離子體中生成離解的清潔氣體物質，并提 供離解的清潔氣體物質以清潔腔室部件。清潔氣體可進一步通過所提供的RF電源122激 發以流經擴散器110,從而減少經離解的清潔氣體物質的再結合。合適的清潔氣體包括但不 限于NF3、F2 和SF6。
[0028]