TW200816362A - Heating and cooling of substrate support - Google Patents

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200816362 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例大體上係關於基板之處理，而更精確 地，係關於調節製程腔室中之基板溫度的基板支撐組件。 更明確地說，本發明係關於可用於，諸如化學氣相沉積 (CVD)、物理氣相沉積（PVD)、蝕刻及其他基板處理反應之 方法及設備，以沉積、餃刻、或退火處理（anneal)基板材料。 【先前技術】 欲將一薄膜層沉積在一基板上，通常將基板支撐於— 沉積製程腔室中並加熱基板至一高溫，例如攝氏數百度。 將氣體或化學藥品注入製程腔室，且發生一化學及/或物理 反應以在基板上沉積一薄膜層。薄膜層可為介電層、半導 體層、金屬層、或任何其他的含矽層。 可由電漿或其他熱源輔助沉積製程。舉例來說，在處 理半導體基板或玻璃基板之電漿輔助化學氣相沉積 (plasma-enhanced chemical vapor deposition)製程腔室 中，可藉由將基板曝露於電漿及/或以製程腔室中之熱源加 熱基板來保持基板溫度處在一所欲之高沉積溫度。熱源之 一實例包含在基板支撑結構内嵌入一熱源或加熱元件，基 板支撐結構一般在基板處理期間支承基板。 在沉積期間，基板表面上之溫度均勻性對確保沉積於 其上之薄膜層品質是重要的。隨著基板尺寸變得非常大， 基板支撐結構之尺寸必須要更大，且在加熱基板至一所欲 之沉積溫度時產生許多問題。舉例來說，沉積玻璃基板（例 200816362 如，用於薄膜電晶體或液晶顯示器製造的大面積玻璃基板） 之期間，可觀察到基板支撐結構之不欲之彎曲及不均勻的 基板加熱。 一般而言，當幾度的溫差效應在居中的沉積溫度範圍 内是更為引人注意時，在高沉積溫度下達到基板表面之溫 度均勻性比起保持基板於一居中的沉積溫度更為容易。舉 例來說，與要求400 °C之沉積溫度的薄膜層相比，基板表 面之5 °C的溫度變化將更大程度地影響要求1 5 〇 °c之沉積 溫度所沉積之薄膜層的品質。 因此’而要一提升製程腔室内之基板表面的溫度均勾 性之改進的基板支撐件。 【發明内容】 本發明之實施例提供具有一經改進之基板支撐組件 (在基板處理期間調節基板溫度）的製程腔室。在一實施例 中’提供在製程腔室内支撐大面積基板之基板支撐組件。 基板支樓組件包含一導熱本體；一基板支撐表面，其係位 於導熱本體之一表面上且適以於其上支撐大面積基板；一 或多個加熱元件，其係嵌入導熱本體内；及二或多個冷卻 通道，其係嵌入導熱本體内以與一或多個加熱元件共面。 本發明之另一實施例提供適以在製程腔室内支撐大面 積基板之基板支撐組件。基板支撐組件包含一導熱本體； 一基板支撐表面，其係位於導熱本體之表面上且適以於其 上支撐大面積基板；-或多個加熱元#，其係嵌人導熱^ 體内；及二或多個分支的冷卻通路，纟適於以相等的總長 6 200816362 度（Li=L2…=LN)嵌入導熱本體内。 在製程腔室内支撐大面積基板 熱本體；一基板支撐表面，其 適於在其上支撐大面積基板； 導熱本體内’且適於以所欲之 在另一實施例中，適於 之基板支撐組件可包含一導 係位於導熱本體之表面上且 及一或多個通道，其係嵌入 溫度設定點使一流體流動於i勒s / Μ、/、甲以加熱及/或冷卻基板支 撐表面。在此實施例中，一或多個旗人道為士舰 4夕個篏入導熱本體内之冷卻/ Ο

加熱通道可為不同長度以涵蓋美把 叫显丞板支撐表面之全部面積的 加熱及/或冷卻。 在另一實施例中，提供處理基板之設備。該設備包含 一製程腔室；一基板支撐組件，其係配置於製程腔室中且 適於在其上支撐基板；及一氣體分配板組件，其係配置於 製程腔室中以在基板支撐組件上方傳送一或多個製程氣 體。 在尚有另一實施例中，提供保持製程腔室内之大面積 基板之溫度的方法。該方法包含在製程腔室之基板支撐組 件之基板支撐表面上準備大面積基板；使冷卻流體在二或 多個冷卻通道中流動；調整用於一或多個加熱元件之第一 電源及用於二或多個冷卻通道之第二電源；及保持大面積 基板之溫度。 【實施方式】 本發明之實施例大致上提供一基板支撐組件，以在一 製程腔室内提供均勻的加熱與冷卻。舉例來說，本發明之 實施例可用於處理太陽能電池（solar cell)。本發明者已發 7 200816362 現在太陽能電池之形成中，當於基板上沉積並形成微晶石夕 期間，控制基板溫度是絕不可少的，因為偏離一所欲之溫 度將大大地影響膜性質。此問題對厚基板來說更為難難， 因為基板厚度亦影響基板溫度之熱調節。某些基板材料（例 如，太陽能電池之基板）本質上厚於習知的基板材料，且更 難以達成基板的溫度調節。加熱較厚的基板至所欲之沉積 • 溫度要耗費更長時間，且一旦將基板加熱至一高溫，則須 耗費更長時間來冷卻較厚的基板。因此，大大地影響到一 製程溫度内之基板處理產量。可利用預熱基板來增加基板 處理之產里。不過，當利用電漿來辅助沉積玻璃基板（例 如，用於薄膜太陽電池製造之大面積玻璃基板，其可能較 其他玻璃基板更厚且尺寸更大）時，必須在製程腔室内小心 地調整基板溫度。電漿之存在會不欲地增加已預熱之基板 溫度超過設定的沉積溫度。因此，需要有效的基板溫度控 制。 第1圖為系統200之一實施例的橫剖面示意圖。本發 明在下文參照一化學氣相沉積系統作說明式的敘述，此系 統適以處理大面積基板，例如，一電漿辅助化學氣相沉積 (PECVD)系統’其可由加州聖克拉拉之應用材料公司 , (APPlied Materials，Inc·)之一部門（AKT)購得。不過，須 /了解本發明在其他系統配置中具有其實用性，例如，蝕刻 系統、其他化學氣相沉積系統、及任何其他需要腔室内部 基板溫度調節之系統，並包含那些適以處理圓形基板之系 統。預期其他製程腔室，包含那些來自其他製造商者，可 8 200816362 用於實行本發明。 系統200大致上包含製程腔室202，其輕合至傳送一 或多種來源化合物及/或前驅物之氣體源2〇4，例如，含石夕 化合物供應源、含氧化合物供應源、含氮化合物供應源、 氫氣供應源、含碳化合物供應源等等及/或上述之組人。製 程腔室202具有部分地界定處理容積212夕辟η —抓 208。一般係透過壁206中之一埠及一閾（未 理容積212，其幫助基板24〇移動進入& ζ之壁2 0 6及底部 顯示）來存取處 離開製程腔室 Γ、 Ο 202。壁206支撐蓋部組件210，其包含〜 泵浦室214，其 將處理容積 212耦合至一排氣埠（其包人 s 不同的斥：潜構 處理副產 件，未顯示）以由製程腔室202排出住何# ^ 4氮發及 品。 蓋部組件2 1 0 —般包含進入埠2 8 G，&知 由職* 馬 9 0 4提· 供之處理氣體係透過此埠引入製程腔室2 /中0 ife 人 〇 ο η 解離的氟） 移除沉積副產 亦耦合至清潔源282，以提供一清潔劑（例如 早 進入製程腔室202並由氣體分配板組件21 品及膜。 氣體分配板組件2 1 8係輕合於蓋部έ 产 丨、、且件21〇之内側 220。氣體分配板組件218 —般係適以實暂μ % 貝負上遵循基板240 之輪廓，舉例來說，大面積玻璃基板之多 夕違形及晶圓之圓 形。氣體分配板組件2 1 8包含穿孔區2 1 6& ^ 氣程前驅物及 其他由氣體源204供應之氣體透過此區傳送至處理容積 2 1 2。氣體分配板組件2 1 8之穿孔區2 1 6係適以提供均句分 配之氣體通過氣體分配板組件218進入製程腔室2〇2。氣 200816362 體分配板組件21 8 —般係包含自吊架板260懸掛下來之擴 散板258。複數個氣體通道262係穿過擴散板258而形成 以允許一預定的氣體分佈通過氣體分配板組件2 1 8進入處 理容積212。關於半導體晶圓製造，擴散板258可為圓形； 關於玻璃基板（例如，平面顯示器、OLED、及太陽能電池 等等之基板）的製造’擴散板2 5 8可為多邊形（例如，矩形）。 擴散板258可配置於基板240上方，並由一擴散器重 力支撐件垂直懸掛。在一實施例中，擴散板2 5 8係由蓋部 組件210之吊架板260透過彈性懸掛257支撐。彈性懸掛 257適於由擴散板258之邊緣支撐擴散板258以允許擴散 板258之伸長及縮短。彈性懸掛257可具有用於幫助擴散 板2 5 8之伸長及縮短之不同配置。彈性懸掛2 5 7之一範例 由2002年 11月12日核發之發明名稱為「Flexibly Suspended Gas Distribution Manifold for a Plasma Chamber」之美國專利第6,477,980號詳細揭示，且其全文 併入於此以供參照。 吊架板 260以一間隔關係（因此界定其之間的空間 (plenum)264)保持擴散板258與蓋部組件210之内側220。 空間264允許氣體流過蓋部組件210以均勻地分配至擴散 板258之整個寬度，以便在中央穿孔區216上方均勻提供 氣體，並使氣體以一均句分佈流過氣體通道262。 基板支撐組件23 8係配置於製程腔室 202之内部中 心。基板支撐組件238在處理期間支撐基板240(例如，一 玻璃基板等等）。基板支撐組件23 8通常為接地，以致電源 10 200816362 2 2 2供應給位於蓋部組件2 1 0與基板支擇組件2 3 8 (或其他 位於腔室之蓋部組件内或接近此處之電極）間之氣體分配 板組件218之射頻功率，可激發處理容積212中基板支撐 組件23 8及氣體分配板組件218之間存在之氣體。 來自電源222之射頻功率通常係選擇與基板尺寸相稱 者以增強化學氣相沉積製程。在一實施例中，約4 〇 〇 W或 更大之射頻功率（例如，介於約2000W至約4000W或介於 約10000W至約20000W)可施加至電源222以在處理容積 I ) 2 1 2中產生一電場。舉例來說，可使用約〇 · 2瓦/平方公分 或更大的功率密度（例如，介於約〇·2瓦/平方公分至約〇·8 瓦/平方公分’或約0·45瓦/平方公分）以與本發明之低溫基 板沉積方法相容。電源222及匹配網路（未顯示）在處理容 積212中自前驅物氣體產生並維持製程氣體之電漿。可使 用較佳的13.56 MHz高頻射頻功率，但這並非關鍵性，而 亦可使用較低的頻率。另外，可藉由覆蓋陶質材料或電鍍 IS材料來保護腔室壁。 (J 系統200亦可包含控制器290，其適於執行本文所述 之文軟體控制的基板處理方法。控制器290係包含以連接 並控制系統200之不同構件的功能，例如電源供應、升降 • 馬達、加熱源、氣體注入及冷卻流體注入之流量控制器、 • 真空泵浦、及其他相關的腔室及/或處理功能。控制器290 典型包含中央處理單元（CPU) 294、支援電路296、及記憶 體292。CPU 294可為電腦處理器之任何類型之一，其可 用於一工業設定中以控制不同腔室、設備、及腔室之週邊 11 200816362 設備。 控制器 2 9 0執行儲在^ν a 者存於圮憶體2 9 2中之系統控制軟 體，記憶體292可為硬碎驅叙拖 , 韦旋動機，並可包含類比及數位輸 入/輸出板、介面板、及步進馬達控制板 er board) 般係用光學及/或磁性感應器來移動 及測定可務動之機械組件的位置。記憶體292、任何軟體、 或任何耦接於CPU 294之電腦可讀式媒體可為一或多個立 即可用之記憶體裝f，例如，用於局部或遠端記憶體儲存 之Ik機存取§己憶體（rAM)、唯讀記憶體（r〇m)、硬碟、CD、 卓人碟或任何其他數位儲存類型。支援電路296耦合至 294並以|知方式支援〇?1；294。這些電路包含快取、電 源供應、時鐘電路、輸入/輸出電路系統、子系統等等。 可利用控制器290來控制配置於系統上之基板溫度， 包含任何沉積溫度、基板支撐之加熱、及/或基板之冷卻。 亦利用控制器290來控制製程腔室2〇2執行之處理/沉積時 間、打出電漿之時序、在製程腔室内保持溫度控制等。

製程腔室之基板支撐组件 基板支撵組件238係耦合至軸242並連接至一升降系 統（未顯示）以在一升高的處理位置（如所示）及一降低的基 板傳送位置間移動基板支撐組件238。軸242同時提供用 在基板支撐組件23 8及製程腔室202之其他構件間的電與 熱電偶（thermocouple)導線。風箱246係耦合至基板支撐組 件23 8以提供處理容積212及製程腔室202之外部大氣間 12 200816362 的真空密封，並幫助基板支撐組件238之垂直移動。 基板支撐組件23 8之升降系統通常經過調整以最佳化 處理期間基板240及氣體分配板組件2 1 8間之間隔’例如 約400密爾（mil)或更大。調整間隔之能力可在廣範圍之沉 積條件上最佳化製程，同時保持大基板之面積上所欲之膜 均勻性。適於由本發明受惠之基板支撐組件在1 998年12 月 1曰核發給 White等人之普通讓渡之美國專利第 5,844,205號；2000年3月7曰核發給Sajoto等人之美國 專利第6,03 5，101號中敘述，兩者之全文皆併入於此以供 參照。 基板支撐組件238包括一導熱本體224，其具有一基 板支撐表面234以於基板製程過程中在處理容積212内支 撐基板於其上。導熱本體224可由一金屬或金屬合金材料 (提供熱能傳導性）製成。在一實施例中，導熱本體2 2 4係 由鋁材料所製成。然而，可以使用其他適當之材料。 基板支撐組件 2 3 8同時支撐遮蔽框架（s h a d 〇 w frame)248，其在基板處理期間限制配置於基板支撐表面 234上之基板240。一般說來，遮蔽框架248防止基板240 之邊緣及基板支撐組件23 8處之沉積，且基板24〇不會粘 於基板支撐組件23 8。當基板支撐組件238位於較低的非 處理位置（未顯示）時，遮蔽框架248通常沿著腔室本體之 内壁放置。當基板支撐組件238如第1圖所示位於較高的 處理位置時，遮蔽框架248可藉由將一或多個在遮蔽框架 248上之對準凹槽與一或多個對準插針272匹配而與基板 13 200816362 支撐組件23 8之導熱本體224嚙合並對準。一或多個 插針272適於通過一或多個位於導熱本體224之周圍 接近導熱本體224之周圍之對準插針孔3〇4。一或多 準插針2 7 2可選擇性地由支撐插針板2 5 4支撐以使其 板载入及卸载期間可與導熱本體224 —起移動。 基板支撐組件2 3 8具有複數個配置穿過其間之基 撐插針孔228 ’其接受複數個基板支撐插針25〇。基板 插針250 —般係由陶質或電鍍銘組成。基板支撐插針 可由支撐插針板2 5 4相對於基板支撐組件2 3 8致動， 支撐表面2 3 0伸出，從而以分隔關係將基板放置到基 撐組件23 8。或者，可能沒有一升降板，則當基板支 件23 8位置降低時，基板支撐插針250可由製程腔室 之底部208伸出。 溫度受控之基板支撐組件238亦可包含一或多個 及/或加熱元件232，其搞合至一或多個電源274以可 加熱基板支撐組件238及放置於其上之基板240至一 的溫度範圍。一般而言，在一 CVD製程中，一或多個 元件232將基板240保持在至少高於室溫之均一溫度 例如約攝氏6 0度或更高，一般係介於約攝氏8 0度到 約攝氏460度，此依欲沉積在基板上之材料之沉積處 數而定。在一實施例中，一或多個加熱元件2 3 2係嵌 導熱本體224内。 第2A至2B圖說明導熱本體224方面配置一或多 熱元件2 3 2之平面圖。在一實施例中，加熱元件2 3 2 對準 上或 個對 在基 板支 支撐 250 以自 板支 撐組 202 電極 控地 預定 加熱 下， 至少 理參 入於 個加 可包 14 200816362 含外加熱元件232A及内加熱元件232B，其適以沿著基板 支撐組件23 8之内與外凹槽區域運轉。外加熱元件23 2 A 可透過軸242進入導熱本體224，以一或多個外迴圈環繞 導熱本體224之一外周，並透過軸242離開。同樣地，内 加熱元件232B可透過軸242進入導熱本體224,以一或多 個内迴圈環繞導熱本體224之一中央區域，並透過軸242 離開。 如第2A及2B圖所示，.内加熱元件23 2B及外加熱元 件232A可為同一構造，且僅在長度及對於基板支撐組件 2 3 8之部分的定位相異。可於基板支撐組件内製造内加熱 元件232B及外加熱元件232A，以在欲配置於軸242之中 空核心内部之適當端上形成至一或多個加熱元件管中。各 加熱元件及加熱元件管可包含嵌入其中之一導體引線或一 加熱器線圈。另外，亦可使用其他加熱元件、加熱管線圖 案或配置。舉例來說，一或多個加熱元件2 3 2亦可位於導 熱本體224之後側或藉由一加緊板（clamp plate)夾钳於導 熱本體224上。一或多個加熱元件232可以電阻加熱或藉 由其他加熱方法加熱至約80°C或更高的預定溫度。 另外，位於導熱本體224中之内加熱元件232B及外 加熱元件23 2 A之布線可為大體上稍微平行之雙重迴圈， 如第2A圖所示。或者，内加熱元件232B可為小葉狀迴圈 以稍微均勻地覆蓋平板狀結構之表面，如第2B圖所示。 此雙重迴圈圖案在導熱本體224上提供大致上為軸向對稱 之溫度分佈，同時容許表面邊緣處較大的熱損失。一般說 15 200816362 來’可使用一或多個熱電偶33〇於基板支撐組件238内。 在一實施例中，使用兩個熱電偶，例如，一個用於中央區 域而一個甩於導熱本體2 2 4之外周。在另一實施例中，使 用四個熱電偶，期由導熱本體224之中央向四個角落延伸。 用於顯示器應用之導熱本體224可為正方形或矩形之 形狀’如此處所示。支撐基板240(例如，玻璃面板）之基 • 板支樓組件238之示範尺寸可包含約3〇英吋之寬度及約 p 36英忖之長度。不過，本發明之平板狀結構的尺寸並非限 制’且本發明包含其他形狀，例如，圓形或多邊形。在一 實施例中，導熱本體224為矩形之形狀，並具有约26·26 英于之寬度及約32.26英对或更大之長度，其容許用於平 板顯示器之玻璃基板的處理上達約57〇腿χ 72 0 mm或更大 之尺寸。在另一實施例中，導熱本體224為矩形之形狀， 並具有，舉例來說，由約8 〇英吋至1 0 0英吋之寬度及，舉 例來說，由約80英吋至約12〇英吋之長度。如一範例，約 95英对寬X約108英吋長之矩形導熱本體可用於處理，例 (J 如’約220〇腿X2600麵或更大尺寸之玻璃基板。在一實 施例中’導熱本體224係與基板240之形狀共形，且可為 較大尺寸以圍繞基板240之面積。在另一實施例中，導熱 本體224之尺寸及大小可較小，但仍與基板240之形狀共 形。 基板支撐組件2 3 8可包含額外的構件，其適於留存並 對準基板240。舉例來說，導熱本體224可包含一或多個 基板支撐插針孔228，其讓複數個基板支撐插針250穿過 16 200816362 其間且基板支撐插針250適於在導熱本體224上方之一小 距離處支撐基板240。基板支撐插針25〇可位於接近基板 240之周圍處，以不妨礙傳送機械手臂的情況下，幫助配 置於製程腔室202外部之傳送機械手臂或其他傳送機制放 置或移去基板240。在一實施例中，基板支撐插針25〇可 由絕緣材料製成，例如陶質材料、電鍍氧化鋁材料等等， 以在基板處理期間提供電絕緣但仍可導熱。基板支撐插針 250可選擇性地由支撐插·針板254支撐，以致基板支撐插 針250在基板支撐組件23 8内部可移動以在基板载入及卸 載期間升降基板240。或者，基板支撐插針25〇可固定於 腔室底部，而導熱本體224可垂直移動以使基板支撐插針 250通過。 在另一實施例中，當將基板240放置於導熱本體224 之基板支撐表面234上時，加熱元件232或外加熱元件 232A之至少一外迴圈係適以對準基板24〇之一外緣。舉例 來說’當導熱本體224之尺寸大於基板240之尺寸時，可 在不妨礙導熱本體224上之一或多個插針孔（例如，基板支 撐插針孔228或對準插針孔304)之位置的情況下，配置外 加熱元件232A之位置以包圍基板240之周圍。 如第2A及2B圖所示，本發明之一實施例提供位於圍 繞一或多個基板支撐插針孔228處之外加熱元件232A，其 遠離導熱本體224之中心，且不妨礙一或多個基板支撐插 針孔228之位置，從而不妨礙用於支撐基板240邊緣之基 板支稽插針2 5 0之位置。另外，本發明之另一實施例提供 17 200816362 位於一或多個基板支撐插針孔228與導熱本體224之外邊 緣間之外加熱元件232A，以提供對基板240之邊緣及周圍 之加熱。 基板支撐組件之冷卻結構 如早先所提到的，在大面積基板之基板處理期@γ 面積基板之溫度調節及保持會產生問題。因此，除加熱外， 可能需要額外的基板冷卻以達到均勻的基板溫度分# Β。 根據本發明之一或多個實施態樣，基板支撐組件2 3 8另可 包含嵌入導熱本體224内之冷卻結構310。 第3Α至3F圖說明基板支撐組件238之導熱本體224 中的冷卻結構3 1 0之示範配置。冷卻結構3 1 0包含—或多 個冷卻通道，其適以保持溫度控制並補償基板處理期間發 生之溫度變化，例如，當射頻電漿產生於製程腔室202内 時，溫度之增加或突跳（spike)。舉例來說，可有一冷卻通 道適以冷卻基板240之左側，而另一冷卻通道適以冷卻基 板之右側。冷卻結構3 1 〇可耦合至一或多個電源3 74並適 以在基板處理期間有效調節基板溫度。 在一實施例中，冷卻通道係嵌入導熱本體2 2 4内且係 適以與一或多個加熱元件共面。在另一實施例中，各冷卻 通道可分支為二或多個冷卻通路。舉例來說，如第3A至 3F圖所示，各冷卻通道可包含冷卻通路310A、310B、 3 1 0C，其適於涵蓋基板支撐表面234之全部面積的冷卻。 另外，嵌入導熱本體内之冷卻通路310A、310B、310C可 18 200816362 彼此共面。再者，冷卻通路31〇a、310B、310C可製造於 與加熱元件232A、232B相同平面之近處周圍。 冷卻通路3 1 〇A、3 1 0B、3 1 0C之形狀可使其適於改變， 如第3 A至3 F圖示範所示。總體來說，冷卻通路3丨〇 a、 3 10B、3 10C可成螺旋 '成圈、彎曲、層層卷繞、及/或直 線配置。舉例來說，冷卻通路3丨〇 a可較接近外加熱元件， 冷卻通路310C可以彎曲形狀較接近内加熱元件，而冷卻 通路310B可為圈狀並位於冷卻通路31〇a及冷卻通路 3 10C之間。 在一實施例中，冷卻通路3 1 〇A、3 1 0B、3 1 0C可由單 一點入口（例如，入口 3 12)延伸並進入單一點出口（例如， 出口 314)，以便由軸242延伸並進入軸242，如第3A至 3E圖示範所示。不過，入口 312及出口 314之位置並未受 限，且可位於導熱本體224及/或軸242内。舉例來說，亦 可使用一或多個入口及一或多個出口將冷卻通道分支為一 或多個冷卻通路310A、310B、310C，如第3F圖示範所示。 因此·，本發明之一實施例藉由使冷卻通路聚集為單一入口 及單一出口而在多個冷卻通路存在時提供單一點冷卻控 制。舉例來說，相同入口一出口群組内之分支冷卻通路可 由一簡早的開/關控制來控制。另外，分支冷卻通路可如圖 所示般以鏡像分為兩個群組。因此，這些冷卻通路之設計 提供對冷卻結構内部之冷卻流體壓力、流體流量率、流體 阻力的較佳控制。在一實施例中，可以受控的相等壓力、 袓等長度、及/或相等阻力在冷卻通路内部流動冷卻流體。 19 200816362 在另一實施例中，各冷卻通路31〇A、31〇B、3l〇c之 總長度（L)彼此相同，導致相等的總長度（Li=L2〜=Ln)。 另外，本發明之一實施例提供在冷卻通路3丨〇 A、3丨〇B、 3 1 0C内部流動之冷卻流體可以相等的流速配置。因此，如 第3 A至3F圖之例示，一戒多個冷卻通路3 ! 〇A、31 0B、 3 10C之結構及圖案可在基板支撐組件23 8之基板支撐表面 234的全部面積上傳送冷卻流體時提供相等的分佈及相等 的阻力。 冷卻通路310A、310B、310C之直徑並未受限，且可 為任何適當的直徑，例如介於約1讓至約15画，例如約 9 mm。冷卻通路3 1 0A、3 1 0B、3 1 0C之結構可為分佈於内 加熱元件232B及外加熱元件232A之間的，舉例來說，凹 槽、通道、舌狀物（t〇ngUe)、凹口等。冷卻通路310A、310B、 3 10C係預期位於相對靠近導熱本體224之一熱地區或熱區 處以改善基板支撐組件之總體溫度均勻性。 如第3 F圖所示，在一替代的實施例中，冷卻及/或加 熱基板支撐表面至一所欲之溫度設定點與基板之溫度調節 可由一或多個嵌入導熱本體内之冷卻/加熱通道提供。舉例 來說，可藉由一流體再循環單元以所欲般加熱及/或冷卻一 流體’且經過加熱/冷卻之流體可在一或多個通道内部流動 以加熱及/或冷卻基板支撐表面。另外，流體再循環單元可 位於導熱本體外部並連接至一或多個通道，以調整在一或 多個通道内部流動之流體溫度至所欲之溫度設定點。 在一實施例中，於一或多個通道及流體再循環單元間 20 200816362 流動之流體可為’舉例來說，加熱的油、加熱的水、冷卻 的油、冷卻的水、加熱的氣體、冷卻的氣體、及上述之組 合。所欲之溫度設定點可有所變化，舉例來說，約80°C或 更大之溫度，例如由約100°C至約20〇°c。 在另一實施例中，流體再循環單元可包含一溫度控制 單元，其係適以加熱及/或冷卻流體並調節流體溫度至所欲 之溫度設定點。在溫度控制單元中經過加熱及/或冷卻至所 欲之溫度設定點的流體可再循環至嵌入基板支撐組件之導 熱本體中之一或多個通道。在另一實施例中，一或多個嵌 入導熱本體内之冷卻/加熱通道可有不同或相同的長度以 涵蓋基板支撐表面之全部面積的加熱及/或冷卻。在又另一 實施例中，一或多個通道另可各自包含二或多個分支通 路’其適於涵蓋基板支撐表面之全部面積的加熱及冷卻。 第4圖提供具有配置為共面之冷卻結構3丨〇及加熱元 件的基板支撐組件之一示範實施例。舉例來說，冷卻通路 3 10A、3 10B、3 10C適於使之齊平，例如使之形成在與加 熱το件相同平面「a」之近處周圍，以在基板處理期間保 持較佳的溫度控制。 可藉由此技術中在一導熱本體内部形成通道及通路之 已知技術來形成冷卻通路3 1〇A、3 1〇B、3丨〇c。舉例來說， 冷卻結構310及/或冷卻通路31〇a、31〇B、3l〇C可由鍛造 兩片導熱平板使之在對應位置上共同具有凹槽來製造，如 此通道及通路由匹配的凹槽形成。冷卻通道及通路在它們 一形成於導熱本體内後便加以密封以確保較佳的導熱性並 21 200816362 防止冷卻流體渗露。

其他用於形成加熱元件、冷卻通道及冷卻通路之技 術，例如，銲接、鍛接、摩擦攪拌銲接（friction stir welding)、爆炸耦合（explosive bounding)、電子束銲接、 及磨耗（ab r a s i ο η )亦可使用。本發明之另一實施例提供在導 熱本體224之製造期間，兩片在其表面上具有部分凹槽、 凹口、通道及通路之導熱平板藉由等張壓縮（isostatic compression)而壓縮或壓緊在一起，如此可以均勻壓緊的 方式形成加熱元件、冷卻通道及冷卻通路。另外，用於一 或多個加熱元件之一或多個冷卻通道及冷卻通路之迴圈、 管道系統、或通道可使用任何已知的結合技術，例如銲接、 喷砂、高壓結合、黏接、鍛造等製造並結合於基板支撐組 件238之導熱本體224中。 冷卻結構310及冷卻通路310A、310B、310C可由與 導熱本體2 2 4相同之材料製成，例如紹材料。或者，冷卻 結構3 1 0及冷卻通路3 1 0 A、3 1 0 B、3 1 0 C可由與導熱本體 2 24相異之材料製成。舉例來說，冷卻結構3 1〇及冷卻通 路3 10A、3 10B、3 10C可由提供熱導熱性之金屬或金屬合 金材料製成。在另一實施例中，冷卻通道136由不鏽鋼材 料製成。不過，亦可使用其他適當的材料或配置。 可流入冷卻結構及/或冷卻通路之冷卻流體包含（但不 限於）清潔乾燥的空氣、壓縮空氣、氣體材料、氣體、水、 冷卻劑、液體、冷卻油、及其他適當的冷卻氣體或液體材 料。較佳的是使用氣體材料。適當的氣體材料可包含清潔 22 200816362 乾燥的空氣、壓縮空氣、已過濾的空氣、氮氣、氫氣、情 性氣體（例如，氬氣、氦氣等）、及其他氣體。即使冷卻水 可有利地加以使用，使氣體材料在一或多個冷卻通道及冷 卻通路之内部流動比在其中使冷卻水流動卻更為有利，因 為氣體材料可在沒有濕氣滲漏影響處理基板及腔室組件上 之沉積薄膜之可能性的情況下，以較寬的溫度範圍提供冷 卻能力。舉例來說，冷卻流體（例如，約10°c至约25 °C溫 度之氣體材料）可用來使其流入一或多個冷卻通道及冷卻 通路，並提供由室溫高至約 200°C或更高的高溫之溫度冷 卻控制，而冷卻水通常操作介於20°C至約1〇〇°C間。 除了一或多個耦合至冷卻結構3 1 0以在基板處理期間 調節基板之冷卻的電源3 74外。其他控制器（例如，流體流 量控制器）亦可用於控制及調節進入冷卻結構3 1 0之不同 冷卻流體或氣體之流速及/或壓力。其他流動控制組件可包 含一或多個流體流動注入閥。另外，當基板由加熱元件加 熱及/或在腔室閒置時間期間，可用一受控的流速操作流至 冷卻通壤及冷卻通路内部之冷卻流體以在基板處理期間控 制冷卻效率。舉例來說，對一直徑約9 mm之示範的冷卻通 道，約2 5 p s i至約1 〇 〇 p s i之塵力（例如，約5 0 p s i)可用於 使一氣體冷卻材料流動。因此，使用本發明具有加熱元件 及冷卻結構之基板支撐組件23 8，基板之溫度可保持固 定’並保持基板的全部大表面面積之均勻溫度分佈。 基板支撐組件238之導熱本體224的溫度可由一或多 個配置於基板支撐組件238之導熱本體224中之熱電偶監 23 200816362 控。在導熱本體2 2 4上方之基板的軸向對稱溫度分佈 係觀察到具有一溫度圖案，其特徵為與一中央軸等距 所有點大致上是一致的；中央軸係垂直基板支撲組件 之平面，並延伸穿過基板支撐組件23 8之中心，且平 板支撐組件238之軸242(並配置於軸242内部）。 • 保持基板溫度 〇 第5A圖為在製程腔室内控制基板溫度之一示範 5〇〇的流程圖。在操作中，於步驟51〇處，基板係放 製程腔室内之基板支撐組件的基板支撐表面上。在基 理前及/或.期間，基板支撐組件之導熱本體頂部上之基 撐表面的溫度保持在約400 °C或更低之設定溫度點， 介於約80°C至約400°C，或介於約i0(rc至约2〇0〇c。 驟520處，使冷卻流體、氣體、或空氣流入冷卻結構 卻通道中。舉例來說，冷卻流體可以固定的流速流至 基板支#組件之導熱本體中之一或多個冷卻通道中。 〇 實施例中，冷卻結構包含二或多個長度相等之分支冷 路，且在長度相等之分支的冷卻通路中流動之冷卻流 保持於固定的流速以涵蓋基板支撵表面之全部面積 • 基板之溫度可保持在一基板處理工作方式必需的 之不同溫度設定點及/或範圍。舉例來說，在基板處 間，可有不同的基板處理溫度設定點用於不同所欲之 期間。 通常 離之 238 行基 方法 置於 板處 板支 例如 在步 之冷 嵌入 在一 卻通 體可 之冷 所欲 理期 持續 24 200816362 在步驟5 3 0處，本發明之一實施例提供 源和冷卻結構及/或冷卻通道之電源係經過窗 一所欲之持續期間内漿基板支撐組件之基板 基板溫度保持在所欲之溫度範圍。舉例來說 連接至加熱元件之電源的功率來調整加熱 率 '如另一範例，可藉由調整連接至冷卻結 • 率及/或調整在其中流動之冷卻流體的流速 構元件之冷卻效率。如另一範例，可藉由將 斷之組合來調整加熱元件及冷卻通道之電源 第5 B圖說明根據本發明之一實施例， 源和冷卻通道之電源的開啟與關斷之不同組 腔室内部之基板溫度。可在基板處理及/或非 (例如’在感生電漿時，或任何由電漿能量產 導向基板上時）利用各組合，來調整及保持基 基板支攆表面的溫度，以防止基板表面上任 或變化。 L) 舉例來說，可在基板處理與/或在腔室n 或腔室清潔/維修期間藉由開啟流動冷卻流 冷卻氣體流入冷卻通道。另外，可微調加熱 * 構之不同電源的功率輸出。 . 在一實施例中，可將整個基板表面上之 在約1〇0。(：至約200°C的固定製程溫度。因出 内之車人體設計需要一或多個控制迴圈以調ί 卻效率。在運作中，可將基板支撐組件之一 加熱元件之電 丨整，如此可在 支撐表面上的 ，可藉由調整 元件之加熱效 構之電源的功 來調整冷卻結 矣開啟及/或關 〇 加熱元件之電 合以控制製程 處理時間期間 生之額外熱能 板支撐組件之 何的溫度突跳 卜置、非處理、 體之電源而使 元件及冷卻結 基板溫度保持 控制器29〇 5加熱及/或冷 或多個加熱元 25 200816362 件u又疋在約1 5 0 C之設定溫度點，而將具有约1 6 °c或其他 適當溫度之清潔乾燥空氣或壓縮空氣的氣體冷卻材料以固 定的流速流入冷卻通道以保持基板支撐組件之基板支撐表 面的溫度。當電漿或額外的熱源位於製程腔室内靠近基板 支撐表面頂部處時，使用約50 psi壓力之冷卻材料的固定 ML動係、、二過測試以保持基板支撐表面之溫度固定在約15〇 °c且約+ /〜2°c之表面溫度均勻性。經過測試，甚至約3〇〇 °c .之額外熱源的存在將不影響基板支撐表面之溫度，如此 基板支撐表面係經測試，藉由使約16t:之輸入溫度的冷卻 流體在本發明之冷卻通道内流動而保持基板支撐表面之溫 度固定在約15(rc。冷卻後及流出基板支撐組件後之冷卻 氣體經過測試，其輸出溫度約為120°C。因此，在本發明 之冷卻通道内部流動的冷卻氣體呈現非常有效的冷卻效 應’其反映在冷卻氣體之輸出溫度及輸入溫度之間大於 100°c之差異。 ' 表1說明保持基板支撐組件之基板支撐表面的溫度之 一範例，基板支撐組件具有多個電源（將開啟或關斷），其 係配備以分別點燃（ignite)電漿及調整外加熱器、内加熱 器、及冷卻結構。冷卻結構可具有多個在相同群組中受控 之冷卻通路（例如，Cl、C2、Cn ’係由一單一入口一出口群 組分支）。 26 200816362 開 始 溫度 基板 内部 外部 溫度 閒置 升高 製程 區域 區域 冷卻 太熱 太熱 加熱器π 開 啟 開啟 開啟 關斷 開啟/ 關斷 關斷 關斷 加熱器外 開 啟 開啟 開啟 開啟/ 關斷 關斷 關斷 關斷 冷卻 關 斷 開啟/ 開啟/ 開啟 開啟 開啟 關斷 Cl + C2+...+Cn 關斷 關斷 電漿功率 關 斷 開啟/ 開啟 開啟/ 關斷 開啟/ 關斷 關斷 關斷 關斷 儘可能地在接近基板支撐表面之外緣處开> 成外加熱器 以對抗輻射損失。内加熱器對達到初始的設定溫度點來說 是有用的。顯示兩個加熱元件係作為說明之用。然而，可 使用多個加熱元件來控制基板支樓組件之導熱本體的溫 度。另外，内加熱元件及外加熱元件可運作於不同溫度。 在一實施例中，外加熱元件運作的溫度高於内加熱元件之 設定溫度。當外加熱元件運作於較高溫度時，接近外加熱 元件處可有一熱區，而可開啟耦合至冷卻結構之電源以流 入冷卻流體。以此方式在基板上產生一大致上均勾的溫度 分佈。 因此，配置一或多個加熱元件及一或多個冷卻通道及 27 200816362 冷卻通路於基板支撐組件中以保持基板支撐表面為 或更低之均勻溫度，例如，介於約1 〇 〇 °C至約2 0 0 °C 來說’可藉由電源274來調整加熱元件之加熱效率 藉由電源374及/或在冷卻結構中流動之冷卻流體 來調整冷卻結構之冷卻效率，例如，一雙向加熱一 度控制。 、因此，基板支撐組件及放置於其上之基板係受 f) 保持在一所欲之設定溫度點。使用本發明之基板 件，在可於基板支撐組件238之導熱本體224上觀 定溫度點約+/ — 5 °C或更少之溫度均勻性。甚至在 室已處理多個基板後，可觀察到約+/一 2。(：或更少 設定溫度點的可重複性。在一實施例中，基板溫度 固定，其具有約+/— 1 0 °C溫度之正規化溫度變化， 約+ / — 5 °C之溫度變化。 另外，一基座支撐板可置於導熱本體下方以提 支撐組件及在其上之基板結構性支撐以防止它們由 1/ 及高溫而偏斜，並確保導熱本體及基板之間的相對 可重複的接觸。因此，本發明之基板支撐組件238 熱本體提供具有加熱及冷卻能力的簡單設計以控制 _ 基板之溫度。 - 在一實施例中，基板支撐組件2 3 8適於處理一 板。用於平板顯示器之矩形基板的表面面積一般是 舉例來說，約3 0 0 mm乘以約4 0 0 mm或更大之矩形， 約370 mm X约470 mm或更大。製程腔室202、導熱本: 4 00°c 。舉例 ，而可 的流速 冷卻溫 控制地 支撐組 察到設 製程腔 之製程 可保持 例如， 供基板 於重力 均勻及 中之導 大面積 矩形基 大的， 例如， 證 224、 28 200816362 及製程腔室202之相關組件的尺寸並未受限，且通常成比 例地大於欲在製程腔室202中處理之基板240的大小及尺 寸。舉例來說，當處理具有約37〇丽至約2160丽之寬度 及約47 0 mm至約24 6 0 mm之長度的大面積方形基板時，導 熱本體可包含約43〇 mm至約2300腿之寬度及約520 mm至 約2600 mm之長度，而製程腔室202可包含約570麵至約 23 6 0脂1之寬度及約570晒至約2660 mm之長度。如另一範 例，基板支撐表面可具有約3 7 0 mm X約4 7 0醒或更大之尺 寸。 對平板顯示器應用來說，基板可包含在可見光譜中大 致上為光學通透之材料，舉例來說，玻璃或透明塑膠。舉 例來說’對薄膜電晶體應用來說，基板可為具有高度光學 透明度之大面積玻璃基板。然而，本發明同樣可應用至任 何形式及大小之基板處理。本發明之基板可為圓形、方形、 矩形、或多邊形以用於平板顯示器製造。另外，本發明適 用於製造任何裝置之基板，例如，平板顯示器（FPD)、軟性 顯示器、有機發光二極體（0LED)顯示器、軟性有機發光二 極體（FOLED)顯示器、高分子發光二極體（pLED)顯示器、 液晶顯示器（LCD)、有機薄膜電晶體、主動矩陣、被動矩 陣、頂部發光裝置、底部發光裝置、太陽能電池、太陽能 面板等’且可位於矽晶圓、玻璃基板、金屬基板、塑膠薄 膜（例如，聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate， PET)、聚奈二甲酸乙二脂（p〇iyethyiene naphthalate，PEN) 等）、塑膠環氧薄膜（plastic epoxy film)之任一者上。本發 29 200816362 明尤其適合低溫PECVD製程，例如那些用於製造軟性顯 示器裝置且在基板處理期間需要溫度冷卻控制之技術。 第6A圖說明可製造於在此所述之基板上的薄膜電晶 體（TFT)結構之橫剖面示意圖。常見的TFT結構為反向通 道餘刻（back channel etch，BCE)逆疊積型（inverted staggered)(或底部閘極（botto mg ate))的 TFT 結構。BCE 製 乂 程可提供閘極介電質（氮化矽（SiN))及本質和n +摻雜之非 ^ 晶石夕薄膜在基板上之沉積，例如，選擇性地在相同的 \ / PECVD抽氣運轉中。基板1〇1可包含在可見光譜中大致上 為光學通透之材料，舉例來說，玻璃或透a月塑膠。基板1 〇 i 可具有不同形狀或尺寸。一般而言，對TFT應用來說，基 板為具有大於約500醒2之表面面積的玻璃基板。 閘極電極層102形成於基板101上。閘極電極層1〇2 包含一導電層，其控制電荷載子在TFT内之移動。閘極電 極層1 02可包含一金屬，例如，鋁（A1)、鎢（W)、鉻（Cr)、 钽（Ta)、或上述之組合等。可使用習知的沉積、微影、及 蝕刻技術來形成閘極電極層102。在基板101和閘.極電極 層102之間，可有一選擇性的絕緣材料，例如，二氧化矽 (Si〇2)或氮化矽（SiN)，其亦可使用此處所述之PECVD系 ' 統之一實施例來形成。接著使用習知技術對閘極電極層 一 1 02進行微影圖案化及蝕刻以界定閘極電極。 閘極介電層1 03形成於閘極電極層1 02上。閘極介電 層103可為二氧化矽（Si〇2)、氮氧化矽（si〇N)、或氮化矽 (SiN)，其係使用根據本發明之PECvd系統的一實施例來 30 200816362 6〇〇0人之 沉積。閘極介電層1 03可形成至一約1 〇〇Α至約 厚度範圍。 半導體層104形成於閘極介電層103上。半導 瑕層1〇4 可包含多晶矽（polysilicon)或非晶矽（J _si)，其可他 4使用此 發明中之PECVD系統的一實施例或此技術中已知 之其他 常用方法來沉積。半導體層104可沉積至一约10〇人| 3000A 之厚度範圍 ' ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 勺 Ο u 摻雜半導體層105形成於半導體詹1〇4之上 。摻雜 半導體層105可包含η型（n+)或P型（P+)摻雜夕 夕晶吩 (poly silicon)或非晶矽（a -Si)，其可使用併入太獻 十赞明之 PECVD系統的一實施例或在此技術中已知之常用士、i 卬万法來 沉積。摻雜半導體層105可沉積至一約100A至約3〇〇从 之厚度範圍。摻雜半導體層105之一範例為n +摻雜α _si 薄膜。使用習用技術來對半導體層104及摻雜半導體層1〇5 進行微影圖案化及蝕刻以界定這兩個薄膜在閘極介電絕緣 體上方之一台面，其亦用作健存電容介電質。摻雜半導體 層105直接接觸半導體層104之部分，形成一半導體接面。 接著將導電層106沉積在曝露表面上。導電層1〇6可 包含一金屬，例如，銘（A1)、鎢（W)、翻（Μ 〇)、鉻（c r)、钽 (Ta)、或上述之組合等等。可使用習知的沉積技術來形成 導電層106。對導電層106及摻雜半導體層105兩者進行 微影圖案化以界定TFT之源極和汲極接觸。 之後，可沉積鈍化層107。鈍化層107 —致地覆蓋曝 露表面。鈍化層1 07通常為一絕緣體，並可包含，舉例來 31 200816362 說，二氧化矽（Si〇2)或氮化石夕（SiN) °可使用諸如PECVD 或其他在此技術中已知之習用方法來形成鈍化層1 07。可 沉積鈍化層107至一約至約5000A之厚度範圍。接 著使用習用技術對鈍化層1 07進行微影圖案化及蝕刻以在 鈍化層中打開接觸孔。 接著通透導體層1 0 8係經沉積及圖案化以與導電層 / 106接觸。通透導體層108包含在可見光譜中大致上為光 學通透並可導電之材料。通透導體層108可包含，諸如氧 V / 化錮錫（indiumtin oxide，ITO)或氧化鋅。藉由習知的微影 及蝕刻技術來完成通透導體層1 08之圖案化。可使用併入 本發明之電漿辅助化學氣相沉積（PECVD)系統的一實施例 來沉積用於液晶顯示器（或平板顯示器）中之摻雜或未摻雜 (本質）非晶矽（a -Si)、二氧化矽（Si02)、氮氧化矽（Si0N)、 及氮化矽（SiN)薄膜。 第6B圖描述根據本發明之一實施例，可製造於在此 所述之基板上的矽式薄膜太陽能電池600之示範橫剖面 Lj 圖。基板601可加以使用，並可包含在可見光譜中大致上 為光學通透之材料，例如，玻璃或透明塑膠。基板6〇1可 具有不同形狀或尺寸。基板601可為金屬、塑膠、有機材 " 料、矽、玻璃、石英、或聚合物等其他適當材料之薄板。 一 基板601可具有大於約1平方公尺之表面面積，例如，大 於約500輝2。舉例來說，適於太陽能電池製造之基板 可為具有大於約2平方公尺之表面面積的玻璃基板。 如第6B圖所示，傳送導電氧化物層602可沉積於基 32 200816362 板ό 0 1上。一選擇性的介電層（未顯示）可沉積在基板6 〇 1 及傳送導電氧化物層602間。舉例來說，選擇性的介電層 可為氮氧化矽（SiON)或二氧化矽（Si02)層。傳送導電氧化 物層602可包含（但不限於）至少一氧化物層，此氧化物層 係由二氧化錫（Sn02)、氧化錮錫（IT0)、氧化鋅（ZnO)、或 上述之組合所構成的群組中選出。可藉由此處所述之CVD 製程、PVD製程、或其他適當的沉積製程來沉積傳送導電 氧化物層602。舉例來說，可藉由具有預定的薄膜特性之 反應式濺鑛沉積製程來沉積傳送導電氧化物層 602。基板 溫度係控制於約攝氏1 5 0度及約攝氏3 5 0度間。詳細的製 程及薄膜特性要求詳細揭示於2006年12月21日由Li等 人提出申請之發明名稱為「Reactive Sputter Deposition of a Transparent Conductive Film」之美國專利申請案第 11/614,461號，其全文併入於此以供參照。 光電轉換單元614可形成於基板601之一表面上。光 電轉換單元614 —般包含p型半導體層604、η型半導體層 608、及作為光電轉換層之本質型（intrinsic type，i型）半導 體層606。可由例如非晶石夕（a-si)、多晶矽（p〇iy_si)、及微 晶矽（A c-Si)之一材料構成p型半導體層604、η型半導體 層608、及本質型（i型）半導體層60 6，且厚度介於約5 nm 及約50 nm間。 在一實施例中，可藉由此處所述之方法及設備來沉積 p型半導體層604、本質型（i型）半導體層606、及η型半 導體層6 0 8。沉積製程期間，基板溫度係保持在一預定範 33 200816362 圍内。在一實施例中，基板溫度係保持在低於約攝氏450 度以便允許利用具有低溶點之基板（例如，驗性玻璃、塑 膠及金屬）。在另一實施例中，製程腔室中之基板溫度係保 持在介於約攝氏1〇〇度至約攝氏450度間之範圍。在又另 一實施例中，基板溫度係保持在約攝氏丨5 0度至約攝氏4 〇 〇 度之範圍内，例如，攝氏3 5 0度。 在處理期間，將一氣體混合物流入製程腔室並用於形 成一射頻（RF)電漿及沉積物，舉例來說，一 p型微晶矽層。 在一實施例中’氣體混合物包含梦烧系（silane-based)氣 體、第III族摻雜氣體、及氫氣（H2)。矽烷系氣體之適當範 例包含（但不限於）矽甲烷（SiH4)、二矽乙烷（Si2H6)、四氟 化矽（SiF4)、四氯化矽（SiCl4)、二氯矽烷（SiH2Cl2)等等。 第III族摻雜氣體可為一含硼氣體，其係由硼酸三曱酯 (trimethylborate，TMB)、二硼烷（B2H6)、BF3、B(C2H5)3、 BH3及B(CH3)3所組成之群組中選出。保持矽烷系氣體、 第III族摻雜氣體、及氫氣之間的氣體供應比例以控制氣 體混合物之反應作用，藉此允許在p型微晶矽層中形成所 欲比例的結晶及摻雜物濃度。在一實施例中，矽烷系氣體 為SiH4，而第III族摻雜氣體為B(CH3)3。 SiH4氣體可為 l sccm/L 及約 20 sccm/L。可以介於約 5 sccm/L 及 500 sccm/L間之流速提供氫氣。可以介於約〇.〇〇18(^111/乙及約 0.05 sccm/L間之流速提供B(CH3)3。保持製程壓力介於約 1 T〇rr至約20 T〇rr間，舉例來說，大於約3 Torr。可提供 介於約15毫瓦/平方公分（milliWatts/cffl 2)至約200毫瓦/ 34 200816362 平方公分間之射頻功率給喷頭（showerhead)。 可選擇性地在提供給製程腔室2〇2之氣體混合物中包 含一或多種惰性氣體。惰性氣體可包含（但不限於）鈍氣 (noble gas)，例如氬、氦、氙等等。可以介於〇 sCcm/L及 約200 sccm/L間之流量率提供惰性氣體給製程腔室202。 具有大於1平方公尺之上表面面積之基板的處理間隔係控 制於約400密爾及約uoo密爾間，舉例來說，介於約400 密爾及約800密爾，例如500密爾。 i型半導體層606可為一無摻雜之矽系薄膜，其在受 控的製程條件下沉積以提供具有改進的光電轉換效率之薄 膜特性。在一實施例中，i型半導體層可由i型多晶矽 (poly-Si)、i型微晶矽（β c-Si)、或i型非晶矽薄膜（a-Si) 組成。在一實施例中，用於沉積，舉例來說，一 i型非晶 矽薄膜之基板溫度係保持在小於約攝氏400度，例如位於 約攝氏1 50度至約攝氏400度之範圍内，例如攝氏200度。 詳細製程及薄膜特性要求詳細揭示於2006年6月23曰由 Choi等人提出申請之發明名稱為r Method and Apparatus for Depositing a Microcrystalline Silicon Film For

Photovoltaic Device」之美國專利申請案第1 1/426,127號， 其全文併入於此以供參照。可使用此處所述之方法及設備 來沉積i型非晶矽薄膜，舉例來說，藉由以約20:1或更小 的比率提供具有氫氣之氣體混合物給矽烷氣體。可以介於 約〇·5 sccm/L及約7 scem/L間之流速提供矽烷氣體。可以 介於約5 sccm/L及約60 sccm/L間之流速提供氫氣。可提 35 200816362 供介於1 5毫瓦/平方公分及約2 5 〇毫瓦/平方公分之射頻功 率給喷頭。腔室壓力可保持在約〇· 1 Torr及20 Torr間， 例如在約0.5 Torr及約5 Torr間。本質型非晶矽層之沉積 速率可為约100A/分或更快。 η型半導體層608可為，舉例來說，非晶矽層，其可 在與i型及η型半導體層相同戒相異之製程腔室中沉積。 • 舉例來說，可選擇一 V族元素摻雜至一半導體層形成一 η ◎ 型層。在一實施例中，可由非晶矽薄膜（a-Si)、多晶碎薄膜 (poly-Si)、及微晶矽薄膜（从c-Si)製造n型半導體層608， 且其厚度介於約5 nm及約50 nm間。舉例來說，可由掺 雜磷之非晶矽組成η型半導體層6 0 8。 在處理期間，將氣體混合物流入製程腔室並用於形成 射頻電漿及沉積η型非晶矽層6 〇 8。在一實施例中，氣體 混合物包含矽烷系氣體、第V族摻雜氣體、及氫氣（Η2)。 矽烷系氣體之適當範例包含（但不限於）矽曱烷（SiH4)、二矽 乙烷（Si2H6)、四氟化矽（SiF4)、四氯化矽（SiCl4)、二氯矽 I ; 烷（SiH2Cl2)等等。第V族摻雜氣體可為一含磷氣體，其係 由PH3、P2H5、P〇3、PF3、PF5及PC 13組成之一群組中選 出。保持矽烷系氣體、第V族掺雜氣體、及氫氣之間的氣 " 體供應比例以控制氣體混合物之反應作用，藉此允許在η '型非晶層608中形成所欲之摻雜物濃度。在一實施例中， 矽烷系氣體為矽曱烷（SiH4)，而第V族摻雜氣體為ΡΗ3。 可以介於約lsccm/L及約l〇sccm/L間之流速提供石夕甲燒 (SiH4)氣體。可以介於約4 Sccm/L及約50 sccm/L間之流 36 200816362 速提供氫氣。可以介於約〇 〇〇〇5 sccm/L及約 sccm/L間之流速提供PH3。換句話說，如果在一載 如’氫氣）中’以〇·5%莫爾（m()iar)或體積濃度來提 氳（phosphine) ’則可以介於約〇」sccm/L及約1 .5 間之流速提供摻雜物/載氣混合物。可提供介於約1 平方公分及約2 5 0亳瓦/平方公分間之射頻功率給哨 至壓力可保持在約〇1 T〇rr及2〇 Torr間，較佳地 約0·5 Torjr及約4 T〇rr間。η型非晶矽緩衝層之沉 可為約200Α/分或更快。 選擇性地，可在提供給製程腔室2〇2之氣體混 包含一或多種惰性氣體。惰性氣體可包含（但不η 氣’例如氬、乱、亂等等。可以介於〇 sccm/L及約200 間之流量率提供惰性氣體給製程腔室2〇2。在一 中’具有大於1平方公尺之上表面面積之基板的處 係控制於約400密爾及約12〇〇密爾間，舉例來說， 4 00密爾及約800密爾，例如5〇〇密爾。 在一實施例中，控制用於沉積一 η型非晶層之 度低於沉積ρ型非晶層及i型非晶層之溫度。由於 所欲之結晶體積及薄膜特性將i型非晶層沉積於基 可執行一相對較低的製程溫度來沉積η型非晶層以 方的矽層遭受熱損壞及晶缸重建。在一實施例中， 約攝氏350度之溫度控制基板溫度。在另一實施例 介於約攝氏100度及約攝氏300度間之溫度控制 度，例如介於約攝氏丨5 〇度及約攝氏2 5 0度間，舉你 0.0075 氣（例 供磷化 sccm/L 5毫瓦/ 「頭。腔 係介於 積速率 合物中 L於）鈍 sccm/L 實施例 理間隔 介於約 基板溫 已經以 板上， 防止下 以低於 中，以 基板溫 ί來說， 37 200816362 約攝氏200度。 可將背側電極6 1 6配置在光電轉換單元6丨4上。 實施例中’可由包含傳送導電氧化物層61〇及導電.層 之堆豐薄膜形成背側電極6 1 6。可由與傳送導電氧化 602類似之材料製造傳送導電氧化物層61〇。傳送導電 物層610之適當材料包含（但不限於）二氧化錫（Sn〇2) • 化銦錫（ITO)、氧化鋅（Zn0)、或上述之組合。導電層 〇 可包含一金屬材料，其包含（但不限於）鈦、鉻、鋁、 金、銅、鉑、及上述之組合與合金。可由CVD製程、 製程、或其他適當的沉積製程沉積傳送導電氧化物層 及導電層612。 由於傳送導電氧化物層6 1 0係沉積在光電轉換 614上，故使用一相對低的製程溫度來防止光電轉換 6 1 4中之含矽層的熱損壞及不欲之晶粒重建。在一實 中，控制基板溫度介於約攝氏150度及約攝氏300度 例如介於約攝氏200度及約攝氏250度間。或者，可 (J 反的順序進行沉積來製成此處所述之光電壓裝置或太 電池。舉例來說，可在形成光電轉換單元614前先將 電極6 1 6沉積於基板6 0 1上。 〜 雖然第6B圖之實施例描述單一接面之先電轉換 • 形成於基板6 0 1上’但在光電轉換單元6 1 4上可形成 數目的光電轉換單元（例如，多於一個）以符合不同的 要求及裝置效能。 在操作過程中，可由環境提供光（例如，陽光或其 在一 612 物層 氧化 、氧 612 銀、 PVD 610 單元 口口 — 早兀 施例 間， 以相 陽能 背側 單元 不同 製程 他光 38 200816362 子）給太陽能電池，且光電轉換單元614可吸收光能並 形成於光電轉換單元614中之p_“n接面將能量轉換 能，從而產生電流或能量。 雖然數個體現本發明之教義之較佳的實施例已詳 示及敘述，那些熟悉此技術者可立即設計許多其他經 化，但仍體現這些教義的實施例。另外，雖然前文直 • 發明之實施例，本發明之其他及進一步的實施例可在 〇 離其基本範圍的情況下加以設計，且其範圍係由下文 利申請範圍所決定。 【圖式簡單說明】 因此，可詳細了解上文敘述之本發明的特性，上 短紇t之本發明更具體的敘述，可藉由參照實施例 得，其中一些實施例在附加圖式中說明。然而，須注 t圖式僅5兒明本發明之典型的實施例，因此不能視為 fe ll之限制，因為本發明可承認其他等效之實施例。 第1圖為具有本發明之基板支撐組件之一實施例 ϋ 範性製程腔室之橫剖面示意圖。 第2Α圖描述根據本發明之一實施例之基板支撐 的水平剖面頂視圖。 第2B圖描述根據本發明之一實施例之基板支撐 、 的水平剖面頂視圖。 第3A圖描述本發明之基板支撐組件之一實施例 平剖面頂視圖。 第3B圖描述本發明之基板支撐組件之另一實施 透過 為電 細顯 過變 指本 不偏 之專 文簡 而獲 意附 對其 的示 組件 組件 的水 例的 39 200816362 水平剖面頂視圖。 第3C圖描述本發明之基板支撐組件之另一實施例的 水平剖面頂視圖。 第3 D圖描述本發明之基板支撐組件之另一實施例的 水平剖面頂視圖。 第 3 E圖描述本發明之基板支撐組件之另一實施例的 水平剖面頂視圖。

第 3 F圖描述根據本發明之一實施例之基板支撐組件 的水平剖面頂視圖。 第4圖描述根據本發明之一實施例之基板支撐組件的 橫剖面示意圖。 第5 A圖為根據本發明之一實施例，用於控制製程腔 室内部之基板溫度的方法之一實施例的流程圖。 第5B圖說明根據本發明之一實施例，用於控制製程 腔室内部之基板溫度的加熱元件電源及冷卻通道電源之開 啟及關斷的不同組合。 第6A圖描述根據本發明之一實施例，一底部閘極薄 膜電晶體結構之示範橫剖面示意圖。 第6B圖描述根據本發明之一實施例，一薄膜太陽電 池結構之示範橫剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 元件 敘述 第1圖 200 糸統 40 200816362 202 製 程 腔 室 204 氣 體 源 206 壁 208 底 部 210 蓋 部 組 件 212 處 理 容 積 214 泵 浦 室 216 穿 孔 區 218 氣 體 分 配 板 組件 220 内 側 222 電 源 224 導 熱 本 體 228 基 板 支 撐 插 針孔 230 支 撐 表 面 232 加 熱 元 件 234 基 板 支撐 表 面 238 基 板 支撐 組 件 240 基 板 242 軸 246 風 箱 248 遮 蔽 框 架 250 基 板 支 撐 插 針 254 支 撐 插 針 板 257 彈 性 懸 掛 41 200816362 258 擴散板 260 吊架板 262 氣體通道 264 空間 272 對準插針 274 電源 280 進入埠 282 清潔源 290 控制器 292 記憶體 294 中央處理單元（CPU) 296 支援電路 3 10 冷卻結構 374 電源 第2A圖 224 導熱本體 228 插針孔 232A 加熱元件 232B 加熱元件 240 基板 304 對準插針孔 第2B圖 224 導熱本體 228 插針孔 42 200816362

232A 加熱元件 232B 加熱元件 240 基板 304 對準插針孔 第3A圖 232A 加熱元件 232B 加熱元件 238 基板支撐組件 310 冷卻結構 310A 冷卻通路 3 10B 冷卻通路 310C 冷卻通路 312 入口 3 14 出口 330 熱電偶 第3B圖 232A 加熱元件 232B 加熱元件 238 基板支撐組件 310 冷卻結構 3 10A 冷卻通路 310B 冷卻通路 310C 冷卻通路 312 入π 43 200816362 Ο ϋ 3 14 出口 330 熱電偶 第3C圖 232Α 加熱元件 232Β 加熱元件 23 8 基板支樓組件 310 冷卻結構 310Α 冷卻通路 3 10Β 冷卻通路 3 IOC 冷卻通路 312 入口 314 出口 330 熱電偶 第3D圖 232A 加熱元件 232B 加熱元件 238 基板支撐組件 310 冷卻結構 310A 冷卻通路 310B 冷卻通路 3 IOC 冷卻通路 3 12 入π 3 14 出Π 330 熱電偶 44 200816362

第3E圖 232A 加熱元件 232B 加熱元件 238 基板支撐組件 3 10 冷卻結構 310A 冷卻通路 310B 冷卻通路 310C 冷卻通路 312 入口 314 出口 330 熱電偶 第3F圖 238 基板支撐組件 3 10 冷卻結構 310A 冷卻通路 310B 冷卻通路 310C 冷卻通路 330 熱電偶 第4圖 A 相同平面 232A 加熱元件 232B 加熱元件 234 基板支撐表面 238 基板支撐組件 45 200816362

242 轴 310A 冷卻通路 3 10B 冷卻通路 310C 冷卻通路 第5A圖 500 示範方法 510 步驟 520 步驟 530 步驟 第6A圖 100 製程腔室 101 基板 102 閘極電極層 103 閘極介電層 104 半導體層 105 摻雜半導體層 106 導電層 107 鈍化層 108 通透導體層 第0B圖 601 基板 602 傳送導電氧化物層 604 P型半導體層 606 本質型（i型）半導體層 46 200816362 Ο u 608 η型半導體層 610 傳送導電氧化物層 612 導電層 614 光電轉換單元 616 背側電極 47

Claims (1)

1. 200816362 十、申請專利範圍： 1. 一種適於支撐一大面積基板之設備，其包 一基板支撐組件，其具有一導熱本體； 一基板支撐表面，其位於該導熱本體之表 支撐該大面積基板於其上； 一或多個加熱元件，其係嵌入該導熱本磨 * 二或多個冷卻通道，其係嵌入該導熱本體 〇 多個加熱元件共面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中 卻通道各自包含二或多個分支冷卻通路， 基板支撐表面之全部面積的冷卻，且其中 支冷卻通路係適於以相等的總長度嵌入 並與該一或多個加熱元件共面。 I) 3 ·如申請專利範圍第2項所述之設備，其中 支冷卻通路係適以由一單一點入口延伸 出口以提供相等的阻力式冷卻（resistance * ， 4.如申請專利範圍第2項所述之設備，其中 以在該二或多個分支冷卻通路中以相等的 5.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中 含： .面上，且適以 t内；及 内以與該一或 該二或多個冷 其適以涵蓋該 該二或多個分 該導熱本體内 該二或多個分 進入一單一點 cooling) 〇 冷卻流體係適 流速流動。 由冷卻氣體、 48 200816362 冷卻液體、水、清潔乾燥的空氣、壓縮空氣、冷卻油、 及上述之組合所構成之群組中選出的冷卻流體係在該 二或多個冷卻通道内部流動。 6.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該二或多個冷 卻通道係由選自下列所構成之群組的一技術加以形 ， 成：鍛造、銲接、摩擦攪拌銲揍（friction stir welding)、 C) 爆炸耦合（explosive bounding)、電子束銲接（e_beam welding)、磨耗（abrasi〇n)、及上述之組合。 7·如申請專利範圍第丨項所述之設備，其十該基板支撐表 面係適於矩形之形狀，並適於支撐約37〇 _)約47〇醒 或更大尺寸之一大面積基板。 8·如申請專利範圍第！項所 Q /边之狄備，其中該基板支撐組 件係適於支撐一或多個大& 大面積矩形基板以製造選自下 列所構成之群組的裝置：处士 友iw此電池、太陽能面板、平 板顯示器（FPD)、軟性顯示 -、有機發光二極體（0LED) 顯示器、軟性有機發光二. 欲丄 極體（F0LED)顯示器、高分子 I先二極體（PLED)顯示器、 雷曰 夜日日顯不器（LCD)、有機薄 膜電日日體、主動矩陣、被動了 菸氺缺罢 矩陣頂部發光裝置、底部 發先裝置、及上述之組合。 49 200816362 9. 一種適於支撐一大面積基板之設備，其包含： 一基板支撐組件’其具有一導熱本體； 一基板支撐表面，其位於該導熱本體之表面上，且適以 支撐該大面積基板於其上；及 一或多個通道，其係嵌入該導熱本體内，並適於以一所 欲之溫度設定點使一流體在其中流動以加熱及冷卻該基板 • 支撐表面。 ί、 10. 如申請專利範圍第9項所述之設備，其更包含一流體再 循環單元，其連接至該一或多個通道且位於該導熱本體 外部，以調整在該一或多個通道内部流動之該流體的溫 度至該所欲之溫度設定點。

   11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之設備，其中該流體係在 該一或多個通道及該流體再循環單元間流動，且該流體 係選自下列所構成之群組：加熱的油、加熱的水、冷卻 的油、冷卻的水、加熱的氣體、冷卻的氣體、及上述之 組合。 12.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中係以一介於約 1 00 °C至約 200 °C所欲之溫度設定點在該一或多個通道 内部流動該流體。 50 200816362 13. —種處理一大面積基板之設備，其包含： 一製程腔室； 一基板支撐組件，其適於支撐該大面積基板，且其包含： 一導熱本體； 一基板支撐表面，其位於該導熱本體之表面上，且 適以支撐該大面積基板於其上； • 一或多個加熱元件，其係嵌入該導熱本體内；及 f) 二或多個冷卻通道，其係嵌入該導熱本體内以與該 一或多個加熱元件共面；及 一氣體分配板組件，其係配置於該製程腔室中以在該基 板支撐組件上方傳送一或多種製程氣體。 14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中該二或多個 冷卻通道各自包含二或多個分支冷卻通路，其係適以涵 蓋該基板支撐表面之全部面積的冷卻，且其中該二或多 (, 個分支冷卻通路係適以相等的總長度嵌入該導熱本體 内。 ' 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述之設備，其中該二或多個 ： 分支冷卻通路係適以由一單一點入口延伸進入一單一 點出口以提供相等的阻力式冷卻。 16. —種在一製程腔室内維持一大面積基板之溫度的方 51 200816362 法，其包含·· 在該製程腔室之一基板支撐組件的一基板支撐表面上 準備該大面積基板，該基板支撐組件包含： 一導熱本體，其上具有適於支撐該大面積基板之該 基板支撐表面； 一或多個加熱元件，其係嵌入該導熱本體内；及 • 二或多個冷卻通道，其係嵌入該導熱本體内以與該 f、 一或多個加熱元件共面； 使一冷卻流體在該二或多個冷卻通道内流動；及 調整該一或多個加熱元件之一第一電源及該二或多個 冷卻通道之一第二電源，並維持該大面積基板之溫度。 17.如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該大面積基 板之溫度係藉由該第一電源及該第二電源之開啟/關斷 的一組合而保持固定。 ί；' 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該大面積基 板之溫度係保持在一溫度設定點，其係介於約1 〇 〇 °C至 ^ 約200°C間，並具有在該設定溫度點上約+ / — 5°C之溫 ， 度均勻性。 1 9.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該二或多個 分支冷卻通路係適於以相等的總長度嵌入該導熱本體 52 200816362 内並與該一或多個加熱元件共面。 2 0.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中由冷卻氣 體、冷卻液體、水、清潔乾燥的空氣、壓縮空氣、冷卻 油、及上述之組合所構成的群組中選出的冷卻流體係在 該二或多個分支冷卻通道内以相等的流速流動。 C ' 2 1.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該二或多個 分支冷卻通路係適於由一單一點入口延伸進入一單一 點出口。 53