專利名稱：等離子體沉積源和用于沉積薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于在基底上沉積薄膜的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。 具體而言，實(shí)施例涉及通過(guò)RF (射頻)電極將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體相的等離子體沉積源。 此外，本發(fā)明涉及用于在移動(dòng)基底上沉積薄膜的方法。
背景技術(shù)：
PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)提供了用以在各種基底上沉積薄膜的強(qiáng)大工具。這種類型的薄膜沉積法在微電子產(chǎn)業(yè)中具有諸多應(yīng)用，例如，用于在柔性基底上沉積光伏層，通常用于使基底表面改性，等等。硅基沉積氣例如被用以在制造光伏電池的基體上制備較薄的硅膜。用于在基體上沉積硅基材料的沉積氣通常包括硅烷或硅烷基前體氣。當(dāng)這些氣體從氣相轉(zhuǎn)變成等離子體相時(shí)，其狀態(tài)是與沉積速率、薄膜均勻度(厚度、成分)和不期望反應(yīng)產(chǎn)物和廢氣的形成有關(guān)的問(wèn)題。在使用硅烷生產(chǎn)光伏電池的情況下，硅烷廢氣的形成對(duì)于薄膜的沉積而言是有害的。在基體上沉積薄膜的更有效方法基于沉積速率的提高和廢氣(硅烷廢氣，等等)形成量的減少。線性PECVD源可在光伏沉積應(yīng)用中用于動(dòng)態(tài)地沉積硅基材料?？商鎿Q地，如果等離子體沉積系統(tǒng)因不期望廢氣的形成而具有減少的正常運(yùn)行時(shí)間時(shí)，則基于薄膜沉積的光伏或微電子構(gòu)件的制造成本增加。形成的廢氣越多，對(duì)于整個(gè)PECVD系統(tǒng)而言，兩次維修之間的時(shí)間間隔越短。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的、用于在真空腔室內(nèi)將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體相，并且用于通過(guò)該等離子體相在沿基底輸送方向移動(dòng)的基底上沉積薄膜的等離子體沉積源。此外，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求16所述的、用于在基底上沉積薄膜的方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了適于在真空腔室內(nèi)將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體并且用于通過(guò)該等離子體相在沿基底輸送方向移動(dòng)的基底上沉積薄膜的等離子體沉積源。該等離子體相沉積源包括多區(qū)域電極設(shè)備，該多區(qū)域電極設(shè)備適于放置在真空腔室中并且包括至少一個(gè)RF電極，該RF電極具有與該基底輸送方向平行的電極寬度和與該基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度，并且該RF電極被配置為與移動(dòng)基底相對(duì)，其中歸一化等離子體容積由被界定在電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積除以電極長(zhǎng)度來(lái)提供，其中歸一化等離子體容積被調(diào)整到沉積氣的耗盡長(zhǎng)度；以及RF功率生成器，該RF功率生成器適于向至少一個(gè) RF連接供應(yīng)RF功率，其中該RF電極具有配置在該RF電極的一個(gè)邊緣處的至少一個(gè)氣體入口和配置在該RF電極的相對(duì)邊緣處的至少一個(gè)氣體出口。根據(jù)另一實(shí)施例，提供了用于在基底上沉積薄膜的方法。該方法包括提供包括至少一個(gè)RF電極的多區(qū)域電極設(shè)備；指引基底沿基底輸送方向通過(guò)RF電極；使沉積氣從氣體入口流向氣體出口 ；向RF電極供應(yīng)RF功率；以及在指引基底上沉積薄膜，其中與該基底輸送方向平行的RF電極的寬度被調(diào)整到該沉積氣的消耗分布。


為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明上面所引用的特征，可以參考實(shí)施例更具體地描述發(fā)明內(nèi)容。附圖涉及本發(fā)明的實(shí)施例，下面將進(jìn)行描述圖1是根據(jù)本文所述實(shí)施例的等離子體沉積源的概要視圖；圖2是配置在待涂覆的移動(dòng)基底上方、圖1所示的等離子體沉積源的側(cè)視圖；圖3是實(shí)施硅烷基沉積處理時(shí)所形成的硅烷消耗分布。圖4是示出根據(jù)本文所述實(shí)施例的、相對(duì)于等離子體沉積源的RF電極的寬度維度、發(fā)生在等離子體容積中的硅烷消耗分布和SiH3濃度分布的視圖；圖5是根據(jù)本文所述另一實(shí)施例的、被連接到用于驅(qū)動(dòng)RF電極的RF生成器的等離子體沉積源的剖視圖；圖6是根據(jù)本文所述實(shí)施例的并且具有三個(gè)RF電極和相應(yīng)氣體供應(yīng)設(shè)備的等離子體沉積源的詳細(xì)剖視圖；圖7是根據(jù)本文所述實(shí)施例的、從基底一側(cè)觀察到的等離子體沉積源的透視圖； 以及圖8是闡明根據(jù)本文所述實(shí)施例的、用于在基底上沉積薄膜的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖中所闡明的一個(gè)或多個(gè)示例，對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。在下面的

中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的構(gòu)件。一般而言，僅僅描述各個(gè)實(shí)施例的不同點(diǎn)。以解釋本發(fā)明的方式提供各示例，并且各示例并不意為是對(duì)本發(fā)明的限制。例如， 一個(gè)實(shí)施例的一部分所闡明或描述的特征可以用在其它實(shí)施例中，或連同其它實(shí)施例一起產(chǎn)生另一實(shí)施例。這意為本發(fā)明包括上述修改和替換。本文所述的實(shí)施例尤其涉及用于通過(guò)等離子體相在移動(dòng)基底上沉積薄膜的等離子體沉積系統(tǒng)。該基底可以在真空腔室中沿基底輸送方向移動(dòng)，其中用于將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體相并且用于通過(guò)該等離子體相在該移動(dòng)基底上沉積薄膜的等離子體沉積源位于該真空腔室中。如圖1所示，并且根據(jù)本文所述的實(shí)施例，等離子體沉積源100被設(shè)置為具有多區(qū)域電極設(shè)備300的線性PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)源100，其中該多區(qū)域電極設(shè)備300包括被配置為與移動(dòng)基底500相對(duì)的三個(gè)RF電極301。在圖1中，多區(qū)域電極設(shè)備 300被示為放置在沿基底輸送方向501移動(dòng)的基底500上方。一般而言，根據(jù)可與本文所述的實(shí)施例組合的不同實(shí)施例，等離子體沉積源可適于在柔性基底例如網(wǎng)狀物或鉬、玻璃基底或者硅基底上沉積薄膜。通常來(lái)說(shuō)，等離子體沉積源可適于或可用于在柔性基底上沉積薄膜，例如以形成PV模塊。對(duì)于PV模塊而言，有效的沉積可以為沉積薄膜厚度明顯不同的不同層提供機(jī)會(huì)。各個(gè)RF電極301分別具有電極寬度304和電極長(zhǎng)度305，其中電極寬度304在與基底輸送方向501平行的方向上測(cè)量，并且其中電極長(zhǎng)度305在與移動(dòng)基底500的基底輸送方向501垂直的方向上測(cè)量。在圖1所示的典型實(shí)施例中，三個(gè)RF電極301可以具有相同的電極寬度304和電極長(zhǎng)度305，使得所有電極的電極面積相等。
電極面積與等離子體區(qū)域相對(duì)應(yīng)，使得至少兩個(gè)電極301的等離子體區(qū)域形成了位于一個(gè)真空腔室中的組合等離子體區(qū)域。由此，形成了位于一個(gè)真空腔室中的多區(qū)域電極設(shè)備300。根據(jù)典型的實(shí)施例，一個(gè)真空腔室應(yīng)被理解為未被用以在真空系統(tǒng)的區(qū)域中提供不同壓力或不同環(huán)境的壓力孔、閥或其它元件分離的區(qū)域。根據(jù)本文所述的典型實(shí)施例， 壓力范圍可在0. Olmba至4. Ombar之間。電極寬度304可基于諸如沉積氣流、等離子體壓力、在相應(yīng)的RF電極處所提供的 RF功率和RF頻率以及沉積氣消耗分布之類的等離子體參數(shù)來(lái)確定。下面，本文將相對(duì)于圖 3和圖4來(lái)描述各個(gè)RF電極的電極寬度304的確定。各個(gè)RF電極301的電極長(zhǎng)度305可以被調(diào)節(jié)為使得電極長(zhǎng)度305超過(guò)與基底輸送方向501垂直的移動(dòng)基底500的橫向維度。通常來(lái)說(shuō)，電極長(zhǎng)度305可以大于電極寬度 304。此外，電極寬度304可以取決于用于具體等離子體沉積處理的RF頻率。雖然在本發(fā)明中主要描述了等離子體沉積處理，但是應(yīng)理解，根據(jù)本文所述的實(shí)施例的等離子體沉積源也可以用于等離子體增強(qiáng)刻蝕處理、等離子體增強(qiáng)表面改性處理、 等離子體表面活化或失活處理以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它等離子體增強(qiáng)處理。如圖1所示，基底輸送方向501與氣流方向203平行。在各RF電極301的兩個(gè)邊緣處，分別配置氣體入口和氣體出口。根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的不同實(shí)施例，氣體入口或氣體出口可被設(shè)置為氣槍、氣體通道、煙道、氣體管道、導(dǎo)氣管、導(dǎo)管、等等。此外， 氣體出口可以被構(gòu)造為是從等離子體容積中排除氣體的泵的一部分。至少一個(gè)氣體入口 201被配置在多區(qū)域電極設(shè)備300的各個(gè)RF電極301的電極前緣302處，并且至少一個(gè)氣體出口 202被配置在電極尾緣303處。電極前緣302和電極尾緣303相對(duì)于基底輸送方向 501界定。但是，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，氣體入口 201可以配置在尾緣處，并且氣體出口 202可以配置在前緣處。因此，雖然圖1所示的實(shí)施例顯示了與基底輸送方向501平行的氣流方向，但是根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例， 通過(guò)變換相應(yīng)RF電極301的氣體入口 201和氣體出口 202的相應(yīng)位置，可使氣流方向203 與基底輸送方向501反向平行。此外，可為各個(gè)RF電極301提供不同的氣流方向203。盡管圖1未示出，但是可以設(shè)置從一個(gè)RF電極301到相鄰RF電極301的可替換的氣流方向 203。在此應(yīng)注意，術(shù)語(yǔ)“氣體入口”表示將氣體供應(yīng)到沉積區(qū)域(等離子體容積101) 中，而術(shù)語(yǔ)“氣體出口”表示從沉積區(qū)域中排出或抽出沉積氣。根據(jù)典型實(shí)施例的氣體入口 201和氣體出口 202被配置為與基底輸送方向501大致垂直。圖2是圖1所示的等離子體沉積源100的概要側(cè)視圖。在操作過(guò)程中，例如，如果在各個(gè)RF電極處施加RF功率，并且在氣體入口 201與氣體出口 202之間提供氣流，則在等離子體容積101中形成了等離子體，其中該等離子體容積101位于各個(gè)RF電極301的下表面與待涂覆的基底表面502之間，其中該待涂覆的基底表面502與用于生成等離子體的反電極406(見(jiàn)圖6)鄰接。沿基底輸送方向501從左向右輸送基底500。分別為各RF電極 301的電極前緣302(圖2中的左邊緣)和電極尾緣303(圖2中的右邊緣)配置各個(gè)氣體入口 201和各個(gè)氣體出口 202。因此，RF電極下方的氣流被設(shè)置為從氣體入口 201到氣體出口 202，使得氣流方向203(見(jiàn)圖1)與基底輸送方向501大致平行。此外，盡管圖2中未示出，但是氣流方向可與基底輸送方向501反向平行。根據(jù)另一典型實(shí)施例，為了在各個(gè)RF 電極301處設(shè)置這種類型的反向平行氣流，使各個(gè)RF電極301處的氣體入口 201和氣體出口 202彼此交換。因此，本文所述的實(shí)施例適于多區(qū)域電極設(shè)備，其中氣流方向相對(duì)于基底輸送方向?yàn)橄嗤较蚧蛳喾捶较颍礆饬鞣较蚺c基底輸送方向大致平行或大致反向平行。由此，可以在不明顯改變整個(gè)組合等離子體區(qū)域中的等離子體處理參數(shù)的情況下，輕松地將多區(qū)域電極設(shè)備的規(guī)模增加至四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或者更多電極。為各個(gè)RF電極301提供分離的氣體入口 201和氣體出口 202諸如氣體入口通道和氣體出口通道的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可選擇為不同RF電極301所提供的不同等離子體容積 101提供不同的沉積氣。因此，可以通過(guò)具有至少一個(gè)RF電極301的等離子體沉積源100 來(lái)執(zhí)行更多種薄膜沉積處理。在等離子體沉積處理(例如，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD))期間，可以在基底500沿基底輸送方向501移動(dòng)的同時(shí)，為基底表面502設(shè)置薄膜?？梢岳媚軌蛲ㄟ^(guò)沉積源100轉(zhuǎn)變成等離子體的任何材料來(lái)設(shè)置薄膜。因此，可以將薄膜或較薄的固體膜沉積到襯底表面502上。盡管圖2的剖視圖示出了與待涂覆的襯底表面502相對(duì)的平面電極，但是電極的剖視形狀并不限于平面形狀。根據(jù)可與本發(fā)明所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，可以設(shè)置諸如曲面剖視形狀的其它形狀，但是并不限于該曲面剖視形狀。優(yōu)選地，至少一個(gè)RF電極301的剖視形狀可以適于待涂覆的基底表面502的表面形狀。各個(gè)RF電極301的下表面面向待涂覆的基底表面502，使得可以控制被設(shè)置在各個(gè)RF電極301與基底500之間的等離子體容積101。RF電極301的下表面與待涂覆的基底表面502之間的距離被視作圖2中的電極-基底間隙距離308。等離子體容積101大致由電極長(zhǎng)度305、電極寬度304 (見(jiàn)圖1)和電極-基底間隙距離308的(幾何)乘積界定。各個(gè)RF電極301具有垂直基底輸送方向501取向的電極長(zhǎng)度305，其中該電極長(zhǎng)度305至少是與基底輸送方向501垂直的移動(dòng)基底的基底寬度?？梢酝ㄟ^(guò)使被設(shè)置在下電極表面與相對(duì)基底表面502之間的等離子體容積101除以電極長(zhǎng)度305，來(lái)界定歸一化等離子體容積。接著基于沉積氣流、沉積壓力、在各個(gè)RF電極301處所施加的RF功率以及在RF 電極301處所提供的RF頻率來(lái)給定該歸一化等離子體容積。通過(guò)這種類型的歸一化等離子體容積，各個(gè)RF電極301的電極寬度304可以被調(diào)節(jié)為使得與基底輸送方向501平行的電極寬度304通過(guò)歸一化等離子體容積除以圖2所示的電極-基底間隙距離308來(lái)給定。 根據(jù)典型的實(shí)施例，歸一化等離子體容積在5cm2至50cm2的范圍內(nèi)，用于硅基PECVD處理的等離子體密度在IO9Cm3至IO11Cm3的范圍內(nèi)，以及電子溫度在IeV至3eV的范圍內(nèi)。用于硅基PECVD處理的硅烷(SiH4)的流速在IOOsccm至2200sccm的范圍內(nèi)。經(jīng)由各個(gè)RF電極301的相應(yīng)氣體入口 201被引入到等離子體容積101中并且通過(guò)相應(yīng)地氣體出口 202從等離子體容積101輸出的沉積氣受到沉積處理，該沉積處理可在從氣體入口 201到氣體出口 202通過(guò)等離子體容積101的路徑上分解和/或改變被引入到等離子體容積101中的沉積氣。在硅基沉積處理的情況下，可以將硅引入等離子體容積101。 硅烷(SiH4)的消耗發(fā)生在硅烷沉積氣被輸送通過(guò)等離子體容積101時(shí)的問(wèn)題。沉積氣的消耗可能影響沉積速率、薄膜成分、薄膜的質(zhì)量、等等。
圖3是闡明硅烷消耗分布600作為距離601(任意單位(a.u.))的函數(shù)的視圖。 圖3所示的距離601是以任意單位(a. u.)給出的、相應(yīng)氣體入口 201與待涂覆的基底表面 502上的沉積位置沿基底輸送方向501的間距。如圖3所示，可以通過(guò)硅烷前體氣(沉積氣)的SiH4的摩爾分?jǐn)?shù)來(lái)提供沉積氣消耗的測(cè)量。假設(shè)硅烷沉積氣的摩爾分?jǐn)?shù)在距離為Oa. U.處具有約為1. 0的數(shù)值(利用氣體入口 201于進(jìn)入離子體容積101的入口位置處的原始值)，并且接著在距離增加到0. 4a. u.時(shí)仍然保持恒定的水平。然后，硅烷消耗分布600減至較小的數(shù)值，并且在離開(kāi)氣體入口 201 達(dá)如.1!.的距離處約為0。對(duì)于硅基沉積處理，SiH4的摩爾分?jǐn)?shù)可以不小于臨界摩爾分?jǐn)?shù)， 如下面相對(duì)于圖4所解釋的。為了避免由各個(gè)RF電極301界定的等離子體容積101中的沉積氣的SH4的摩爾分?jǐn)?shù)602太小，可以將與基底輸送方向501平行的電極寬度304限制為使SiH4的摩爾分?jǐn)?shù)602大于臨界摩爾分?jǐn)?shù)的數(shù)值。硅烷摩爾分?jǐn)?shù)隨到氣體入口的距離的增大而減小，其中該減小基于由等離子體密度、滯留時(shí)間、在電極處所施加的功率、等離子體壓力、入口硅烷濃度、總流速和歸一化源容積所構(gòu)成的至少一個(gè)分組。當(dāng)圖3中所示的耗盡長(zhǎng)度也取決于等離子體容積101內(nèi)部的等離子體參數(shù)時(shí)，圖2中所示的電極-基底間隙距離308可以被調(diào)節(jié)為使得沉積氣的一般耗盡長(zhǎng)度大于等于與基底輸送方向501平行的電極寬度304。由此，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，電極寬度與電極-基底間隙的比率在5至18的范圍內(nèi)，并且通常達(dá)到10。對(duì)于被沉積到基底500上的硅基材料，前體沉積氣是SiH4。硅烷前體氣被用作沉積氣，并且一旦它到達(dá)等離子體容積101時(shí)，該沉積氣就被分解。這種類型的分解會(huì)導(dǎo)致前體氣的消耗，從而得到了圖3所示的消耗分布600。如圖3所示，前體氣硅烷的消耗量取決于到氣體入口 201的距離。因此，各個(gè)RF電極301的電極寬度304可以適于使得前體氣的消耗不超過(guò)具體等離子體容積101內(nèi)的預(yù)定極限。消耗分布可能取決于一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，例如但并不限于沉積氣流、等離子體壓力以及在各個(gè)RF電極處所施加的RF功率和RF頻率。 因此，可以將歸一化等離子體容積調(diào)整為消耗分布，其中該歸一化等離子體容積通過(guò)被設(shè)置在下電極表面與相對(duì)基底表面502之間的等離子體容積101除以電極長(zhǎng)度305來(lái)界定。 這種類型的“調(diào)整”可以通過(guò)改變電極寬度和電極-基底間隙之比來(lái)提供。例如，對(duì)于固定的RF電極面積，即對(duì)于固定的電極寬度和固定的電極長(zhǎng)度，可以調(diào)節(jié)電極-基底間隙，從而得到期望的歸一化等離子體容積。圖4是發(fā)生在等離子體容積101內(nèi)的處理的更具體視圖。圖4闡明了在其左邊緣處具有氣體入口 201且在其右邊緣處具有氣體出口 202的單個(gè)RF電極301。RF電極301的剖視圖下方的視圖闡明了 SiH4的摩爾分?jǐn)?shù)602與到氣體入口 201的距離601之間的函數(shù)。 標(biāo)號(hào)600表示沿RF電極301的電極寬度304的硅烷消耗分布。該硅烷分布被示為用于位于RF電極301的電極表面下方的等離子體容積101中的等離子體的預(yù)定等離子體參數(shù)。此外，圖4示出了 SiH3濃度分布604。SiH3濃度分布604與硅烷消耗分布600的關(guān)聯(lián)在于SiH4摩爾分?jǐn)?shù)602的減小會(huì)導(dǎo)致SiH3摩爾分?jǐn)?shù)605的增加。在此對(duì)圖4應(yīng)注意， SiH4摩爾分?jǐn)?shù)602與曲線600相對(duì)應(yīng)，其中SiH3摩爾分?jǐn)?shù)605與曲線604相對(duì)應(yīng)。圖4涉及與RF電極301的幾何維度即電極寬度304有關(guān)的硅烷消耗分布600和SiH3濃度分布604。 在此假設(shè)，硅烷分布不可能超過(guò)由圖4中的水平線(虛線)表示的臨界摩爾分?jǐn)?shù)603。小于圖4中所表示的消耗是可容忍的，即大于臨界摩爾分?jǐn)?shù)603的SiH4摩爾分?jǐn)?shù)對(duì)位于等離子體容積101中的等離子體而言是可接受的，從而可以得到與其成分、質(zhì)量等相關(guān)的期望薄膜。另一問(wèn)題便是反應(yīng)產(chǎn)物硅烷廢氣的形成，其中該反應(yīng)產(chǎn)物隨硅烷消耗的增加而增加。對(duì)于典型的等離子體而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，范圍在IOcm與18cm之間的電極寬度304可用于本文所述的一些實(shí)施例。電極寬度304更典型的范圍可以在12cm與17cm之間，例如可以設(shè)置15cm的電極寬度304。使電極寬度304在IOcm與18cm之間的典型等離子體參數(shù)包括70sccm高達(dá)2200sccm，例如IOOsccm的沉積氣流(硅烷氣流)，從而實(shí)現(xiàn)范圍在0. Ols 至Is之間的粒子滯留時(shí)間。根據(jù)另一典型實(shí)施例，RF電極301的電極寬度304被調(diào)節(jié)為使得提供約為0. 的粒子滯留時(shí)間(即，等離子體粒子(例如，原子、分子、離子)在等離子體停留的時(shí)間)。根據(jù)典型的實(shí)施例，用于硅基PECVD處理的等離子體密度可以在IO9Cm3 至IO11Cm3的范圍內(nèi)，并且電子溫度可在IeV至!BeV的范圍內(nèi)。在此應(yīng)注意，消耗分布與耗盡長(zhǎng)度分別經(jīng)由上述等離子體參數(shù)與粒子滯留時(shí)間相關(guān)。此外，盡管附圖中未明顯示出，但是可以提供硅烷和氫氣的混合物(SiH4M2混合物)，作為能夠被轉(zhuǎn)變成等離子體容積101內(nèi)的等離子體相的沉積氣。硅烷-氫氣之比可被調(diào)整為使得可以提供耗盡長(zhǎng)度的變化(見(jiàn)圖3)。因此，各個(gè)RF電極301的電極寬度304可被調(diào)整為用于期望的耗盡長(zhǎng)度。由此，根據(jù)另一實(shí)施例，硅層可以被沉積為基于SiH4/H2混合物的結(jié)晶體或微結(jié)晶體/納米結(jié)晶體。通常來(lái)說(shuō)，SiH4/H2混合物明顯包括用于沉積結(jié)晶硅的H2?？梢曰诠柰橄姆植?00來(lái)確定圖4所示的臨界摩爾分?jǐn)?shù)，例如可以將臨界摩爾分?jǐn)?shù)確定為最大摩爾分?jǐn)?shù)的1/10。因此，如果硅烷的最大摩爾分?jǐn)?shù)為1個(gè)相對(duì)單位(見(jiàn)圖3)，則臨界摩爾分?jǐn)?shù)603可約為0.1，使得電極長(zhǎng)度(任意單位)約為3a. u.。各個(gè)RF電極301的電極寬度304可以被調(diào)整為橫跨前體的耗盡長(zhǎng)度?？梢酝ㄟ^(guò)沿基底輸送方向501線性排列至少兩個(gè)RF電極301來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)電極面積。相對(duì)于前體氣的耗盡長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整電極寬度304具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，可以增加有效的沉積速率，其次，可以減小硅烷廢氣的形成量。硅烷廢氣形成量的減小能夠?qū)е略催\(yùn)行時(shí)間的增加。相對(duì)于耗盡長(zhǎng)度對(duì)電極寬度304的調(diào)整可以包括對(duì)與基底輸送方向501平行的RF電極301的電極寬度304的設(shè)計(jì)，使得電極寬度304小于沉積氣的消耗分布的臨界耗盡長(zhǎng)度，在沉積氣摩爾分?jǐn)?shù)降至最大摩爾分?jǐn)?shù)的約10%的點(diǎn)處界定該耗盡長(zhǎng)度，如上所述。此外，可以通過(guò)界定歸一化等離子體容積來(lái)設(shè)置各個(gè)RF電極301的電極寬度304。 歸一化等離子容積由被界定在電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積來(lái)提供。接著，通過(guò)使等離子體容積101除以與基底輸送方向501垂直的電極長(zhǎng)度305來(lái)得到歸一化等離子體容積。依據(jù)期望的等離子體參數(shù)，電極-基底間隙距離308(圖2)具有由取決于沉積氣流、等離子體壓力、在各個(gè)RF電極301處所施加的RF功率和在RF電極301處所提供的RF頻率的歸一化等離子容積得出的具體值。接著，通過(guò)電極-基底間隙距離308和電極寬度304的(幾何)乘積來(lái)界定歸一化等離子體容積。當(dāng)電極-基底間隙距離308具有取決于等離子體參數(shù)和消耗分布的具體值時(shí)，可以基于該歸一化等離子體容積除以電極-基底間隙距離308來(lái)確定電極寬度304。如上所述，當(dāng)消耗分布自身取決于等離子體參數(shù)時(shí)，可以基于硅烷消耗分布600 來(lái)確定各個(gè)RF電極301的電極寬度304?？梢詫⒌入x子體容積定義為電極表面與相對(duì)基底表面之間的容積101。當(dāng)電極長(zhǎng)度305由與基底輸送方向501垂直的基底寬度給定時(shí)，可以限定依次取決于電極-基底間隙距離308和電極寬度304的歸一化等離子體容積。為具體的等離子體參數(shù)，并且因此為具體的耗盡長(zhǎng)度，設(shè)置預(yù)定的電極-基底間隙距離308，使得歸一化等離子體容積除以該預(yù)定的電極-基底間隙距離308來(lái)給出對(duì)電極寬度304的測(cè)量。通過(guò)用于至少一個(gè)RF電極301的電極寬度304，可以增加沉積速率，其中可以減小硅烷廢氣的形成。圖5是根據(jù)另一實(shí)施例的、具有單個(gè)RF電極301的等離子體沉積源100的剖視側(cè)視圖。兩個(gè)相鄰的RF電極301通過(guò)連接器401，例如電力支架彼此連接，使得當(dāng)其連接到 RF生成器400時(shí)，可以同相位地驅(qū)動(dòng)相鄰的RF電極301。RF生成器400提供了第一生成器極點(diǎn)403與第二生成器極點(diǎn)404之間的RF功率輸出。通常來(lái)說(shuō)，第二生成器極點(diǎn)404接地或被連接到接地電極。在可與本文所述的其它實(shí)施例結(jié)合的圖5所示的實(shí)施例中，接地電極或反電極與基底500相對(duì)應(yīng)。因此，基底500例如通過(guò)導(dǎo)電輥(圖5中為示出)電連接到第二生成器極點(diǎn)404。根據(jù)另一實(shí)施例，接地電極或反電極可以被設(shè)置在圖5中的基底500下方，例如使得基底接收面積位于電極301與地面或反電極之間。可以在連接器401與RF生成器400 之間設(shè)置匹配網(wǎng)絡(luò)402。匹配網(wǎng)絡(luò)402被設(shè)置為用于RF電極301和基底500的RF配置的阻抗與RF生成器400的阻抗之間的阻抗匹配。RF生成器400可以提供固定的頻率或者可以提供用于激發(fā)等離子體容積101中的等離子體的頻譜。在RF電極處或者在各個(gè)RF電極301處所施加的RF頻率在10至IOOMHz 的范圍內(nèi)，通常約為40.68MHz。其它典型的驅(qū)動(dòng)頻率為13. 56MHz和94. 92MHz。等離子體容積101中所設(shè)置的等離子體參數(shù)，諸如等離子體密度、等離子體壓力、等離子體成分、前體氣的分解等等可以取決于RF頻率、電極寬度304和電極-基底間隙距離308?？梢栽诤愣ǖ腞F功率密度下操作RF生成器400，或者RF功率密度可基于沉積等離子體的需求及其參數(shù)發(fā)生變化。連接器401可以被設(shè)置為用于經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)402將RF功率密度從RF生成器400 轉(zhuǎn)變成連接器401的電力支架。此外，RF生成器400可以提供取決于電極維度的頻率。根據(jù)可與本文所述的其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，可以利用從單個(gè)RF生成器 400處通過(guò)連接器(電力托架)401并聯(lián)連接的RF電極301，對(duì)稱地操作等離子體沉積源 100。此外，可替換地，可以推挽的方式操作等離子體沉積源100，使得相鄰的RF電極301被驅(qū)動(dòng)，從而在相鄰的RF電極301之間設(shè)定通常為180°的相位差。RF電極301可以通過(guò)連接器401彼此連接，并且可以通過(guò)另外的連接設(shè)備直接連接到RF生成器400。此外，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，連接器401可被用來(lái)將各RF電極301分別連接到RF生成器400。因此，設(shè)置至少一個(gè)連接器401用以電連接RF電極301。此外，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，設(shè)置至少兩個(gè)連接器401用以使RF電極301彼此連接，其中這至少兩個(gè)連接器401沿與基底輸送方向501 垂直的電極長(zhǎng)度305配置。沿RF電極301的電極長(zhǎng)度305設(shè)置至少兩個(gè)連接器401可以導(dǎo)致等離子體在等離子體容積101中沿與基底輸送方向501垂直的RF電極301的長(zhǎng)度305 更均勻地分布。如圖5所示，氣體供應(yīng)設(shè)備200被設(shè)置為向氣體入口 201供應(yīng)沉積氣如硅烷。此外，真空泵606被設(shè)置為適于經(jīng)由氣體出口 202接收氣體輸出。盡管僅示出了將一個(gè)RF電極301的氣體入口氣槍201和氣體出口氣槍202連接到氣體供應(yīng)設(shè)備200和真空泵606，但是可以將所有的氣體入口 201連接到相同或不同的氣體供應(yīng)設(shè)備200?？商鎿Q地，可以將所有的氣體出口 202連接到相同或不同的真空泵606。此外，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，可以為各RF電極301控制橫跨RF電極301的、從氣體入口 201到氣體出口 202的沉積氣流。氣體供應(yīng)設(shè)備200和真空泵606的操作可導(dǎo)致在真空腔室內(nèi)出現(xiàn)典型的壓力，該壓力范圍為0. Olmbar至lOmba，通常為0. Olmbar至4. Ombar，更通常來(lái)說(shuō)，約為0. 05mbar。 在此應(yīng)注意，真空腔室內(nèi)的壓力會(huì)影響其它等離子體參數(shù)，使得可以改變電極-基底間隙距離308 (見(jiàn)圖2)，以維持期望的等離子體沉積操作。電極-基底間隙距離308的變化可依次影響例如等離子體容積101和歸一化等離子體容積。此外，可以為RF電極301下方的各個(gè)等離子體容積101設(shè)置多種沉積氣。因此， 可以為不同的RF電極301設(shè)置不同的沉積氣，使得可以在基底表面502處提供復(fù)雜的沉積
層結(jié)構(gòu)。圖6是包括三個(gè)局部分離的RF電極301的等離子體沉積源100的具體剖視側(cè)視圖。各RF電極301具有用以輸入來(lái)自RF生成器400(見(jiàn)圖5)的RF功率的RF輸入405。 此外，各RF電極301包括使RF電極301相對(duì)環(huán)境隔離的電極隔離306。例如，除了使RF電極301相對(duì)環(huán)境隔離之外，可以通過(guò)例如連接器如電力支架使兩個(gè)更多的RF電極301彼此連接。除此之外，電極表面涂層307保護(hù)各RF電極301使等離子體不發(fā)生泄露。根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，電極的表面涂層可以被設(shè)置為例如由玻璃或石英制成的罩子。通常來(lái)說(shuō)，例如通過(guò)將其夾在電極上，可移除這些罩。這使得在維修薄膜沉積系統(tǒng)期間，輕松且快速地替換這些罩。通常來(lái)說(shuō)，這些罩適于可移除地固定到電極，使得以低成本的設(shè)計(jì)替換該罩。此外，除了保護(hù)RF電極之外，電極罩的高二次電子發(fā)射系數(shù)在高壓下可以提供等離子體的穩(wěn)定性。圖6詳細(xì)示出了單獨(dú)對(duì)于各電極來(lái)說(shuō)，沉積氣通過(guò)氣體入口 201的輸入和沉積氣通過(guò)氣體出口 202的輸出。氣體入口 201適于直接將沉積氣引到等離子體容積101中，而氣體出口 202被設(shè)置在等離子體容積101的上邊緣處。如上所述，等離子體容積由電極的幾何維度和電極-基底間隙距離308界定，即等離子體容積101由電極-基底間隙距離308 的產(chǎn)物、電極寬度304和電極長(zhǎng)度305(見(jiàn)圖1)界定。根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，待涂覆的基底500位于相應(yīng)的 RF電極301與反電極406之間。反電極406可以接地，其中各個(gè)RF電極301的RF輸入405 被連接到RF生成器400的另一極點(diǎn)(見(jiàn)圖5)。圖6所示的電極配置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即沿基底輸送方向501移動(dòng)的待涂覆基底500并未被電接觸以生成等離子體。尤其在移動(dòng)基底 500的情況下，圖6所示的配置可以用于沉積處理。在此應(yīng)注意，盡管附圖中未示出，但是為了以降低的大氣壓力設(shè)置等離子體沉積處理，可以將等離子體沉積源100安裝在真空腔室內(nèi)。盡管相對(duì)于本發(fā)明描述了沉積處理，但是在此應(yīng)注意，根據(jù)本文所述實(shí)施例的至少一者的等離子體沉積源100可用于其它等離子體處理，例如但不限于，等離子體刻蝕處理、表面改性處理、等離子體增強(qiáng)表面活化、等離子體表面失活、等等。
根據(jù)附圖中未示出的另一實(shí)施例，電極可以具有曲面剖視形狀或者可以被配置為使得在等離子體沉積處理期間旋轉(zhuǎn)?？赏辔坏仳?qū)動(dòng)或者不同相位地驅(qū)動(dòng)RF電極301?？梢詥为?dú)操作在多區(qū)域電極設(shè)備300內(nèi)具有相應(yīng)氣體入口 201和相應(yīng)電極出口 202的各RF 電極301。因此，可以在由RF電極301界定的各個(gè)區(qū)域處提供不同的氣體、不同的RF功率和不同的RF頻率。因此，可以將至少一種不同的沉積氣供應(yīng)到由至少一個(gè)RF電極301相對(duì)于其余RF電極301提供的等離子體容積101中。圖7是在從沿基底輸送方向501經(jīng)過(guò)RF電極301輸送基體(未示出)的底側(cè)的觀測(cè)角度處觀察到的等離子體沉積源100的透視圖。RF電極301分別具有用以保護(hù)相應(yīng)的RF電極301使等離子體不發(fā)生泄露的電極表面涂層307。RF電極301在其與基底輸送方向501垂直的邊緣處具有氣槍，即相應(yīng)的氣體入口 201和相應(yīng)的氣體出口 202。氣體入口 201可以具有沿氣體入口 201的長(zhǎng)度設(shè)置的氣體入口開(kāi)口 204。多區(qū)域電極設(shè)備300的各 RF電極301可以單獨(dú)設(shè)有通過(guò)RF輸入405的RF功率。根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，氣體出口 202，和尤其是氣體入口 201是可重構(gòu)的或可替換的。由此，例如，具有開(kāi)口 204的氣體分布柵(gas distribution bar)可以被設(shè)置為使得等離子體區(qū)域中的氣體分布能夠被控制。根據(jù)經(jīng)典的實(shí)施例，氣體分布柵可以具有相對(duì)于與基底輸送方向501平行的沉積源的中心線對(duì)稱的設(shè)計(jì)。例如，氣體分布柵相對(duì)于電極長(zhǎng)度方向的邊緣區(qū)域可以設(shè)有附加的或更大的開(kāi)口 204，使得電極邊緣處的前體氣的損失得以補(bǔ)償。此外，根據(jù)另外的實(shí)施例，為了增加前體氣和/或?yàn)榱烁饣某练e分布，氣體分布柵相對(duì)于電極長(zhǎng)度方向的邊緣據(jù)區(qū)域可以設(shè)置較少或更小的開(kāi)口 204。除此之外，可以狹縫的形式設(shè)置氣體入口開(kāi)口 204和/或氣體出口開(kāi)口 205。相應(yīng)的狹縫可以表示沿狹縫長(zhǎng)度不斷變化的狹縫寬度，例如，在氣體分布柵的邊緣區(qū)域處具有更大或更小的狹縫寬度。類似地，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的一些實(shí)施例，具有開(kāi)口 204的氣體泵入通道或裂縫可以被設(shè)置為使得從等離子體區(qū)域中的排除可以被控制或適于均勻的等離子體性能，即在基體上方沿與基底移動(dòng)方向垂直的基底方向均勻地沉積。由此，根據(jù)典型的實(shí)施例，氣體泵入柵或氣體泵入通道可以具有相對(duì)于與基底移動(dòng)方向平行的沉積源的中心線對(duì)稱的設(shè)計(jì)。一般地，氣體泵入通道可以是可重構(gòu)的或可交換的，從而使泵入通道間的長(zhǎng)度差得以補(bǔ)償并且沿氣體出口的長(zhǎng)度提供均勻的流動(dòng)阻力。多區(qū)域電極設(shè)備300可以在范圍在10至IOOMHz之間的驅(qū)動(dòng)RF頻率下操作，其中典型的頻率約為13. 56MHz至94. 92MHz。所選擇的驅(qū)動(dòng)RF頻率尤其取決于電極維度。為了在較大的基底500上提供薄膜的等離子體增強(qiáng)沉積，可以增加多區(qū)域電極設(shè)備300的尺寸維度。在增加尺寸的情況下，為了避免駐波效應(yīng)，可以改變驅(qū)動(dòng)RF頻率，其中駐波效應(yīng)主要影響涂覆的均勻度。為了在等離子體容積中提供均勻的等離子體排出，可以沿電極長(zhǎng)度 305設(shè)置圖5已經(jīng)示出的且本文上述所描述的連接器401 (電力支架)。可以沿與基底輸送方向501垂直的電極長(zhǎng)度305配置至少兩個(gè)連接器401。與基底輸送方向501垂直的電極長(zhǎng)度305可在80cm至200cm的范圍內(nèi)，并且通常在120cm至180cm的范圍內(nèi)。根據(jù)另一典型的實(shí)施例，電極長(zhǎng)度305約為150cm。沿各個(gè)RF電極301的電極長(zhǎng)度305設(shè)置并且能被用以使RF電極301彼此連接的至少兩個(gè)連接器401可以被用來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)均勻度，并且因此調(diào)節(jié)等離子體容積中的等離子體均勻度(圖7中未示出)。此外，通過(guò)使各個(gè)RF電極301單獨(dú)連接到至少一個(gè)RF生成器 400，可以在兩個(gè)相鄰RF電極之間設(shè)置推挽模式。如圖7所示，氣流方向，即從氣體入口 201到氣體出口 202橫跨RF電極301的氣流與基底輸送方向501平行。此外，橫跨兩個(gè)相鄰RF電極的氣流方向可以被對(duì)準(zhǔn)為使得彼此相對(duì)。此外，根據(jù)可與本文所述其它實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，沉積氣的氣流可以被調(diào)節(jié)為使得橫跨所有RF電極301的氣流方向與基底輸送方向501反向平行。根據(jù)上述實(shí)施例的一些實(shí)施例，RF電極301的電極寬度304可以被調(diào)節(jié)為與前體氣的消耗分布相關(guān)，使得減少硅烷廢氣的形成。此外，如果相對(duì)于被設(shè)置在等離子體容積 101中的等離子體參數(shù)和前體氣的消耗分布調(diào)節(jié)電極寬度304，則可以增加沉積速率。另一優(yōu)勢(shì)在于沉積氣的更有效利用。因此，優(yōu)選地，改進(jìn)了沉積到移動(dòng)基底500的基底表面502上的薄膜的質(zhì)量。包括多區(qū)域電極設(shè)備300的等離子體沉積源100可用于本文上面所述的沉積處理。此外，根據(jù)另一實(shí)施例，多區(qū)域電極設(shè)備300可被設(shè)計(jì)為用于刻蝕處理或其它表面改性處理，例如但不限于表面活化處理、表面失活處理、等等。沉積速率可隨移動(dòng)基底500的基底表面502附近的氣相前體的活化度而增加。這些氣相前體由RF功率密度、電極-基底間隙距離308、處理氣流203和處理氣成分控制。硅烷廢氣的形成可基于相對(duì)于前體氣硅烷的耗盡長(zhǎng)度對(duì)電極寬度304的調(diào)節(jié)而減少。電極寬度304的調(diào)整因此可有效地被設(shè)置為與期望的前體耗盡長(zhǎng)度分布匹配。圖8是闡明在基底上沉積薄膜的方法的流程圖。該方法包括步驟Sl至S7。程序開(kāi)始于步驟Si，并且進(jìn)行到步驟S2，其中在步驟S2處，提供包括至少兩個(gè)局部分離的RF電極的多區(qū)域電極設(shè)備。在步驟S3處，指引基底沿基底輸送方向通過(guò)RF電極。至少兩個(gè)局部分離的RF電極的每一者具有配置在與基底輸送方向垂直的RF電極的邊緣處的分離的氣體入口和分離的氣體出口。在步驟S4中，使沉積氣從各個(gè)RF電極的相應(yīng)氣體入口流向相應(yīng)的氣體出口。在步驟S5處，向至少兩個(gè)RF電極供應(yīng)RF功率。由此，在步驟S6中，在沿基底輸送方向移動(dòng)的指引基底上沉積薄膜。在步驟S7處結(jié)束其程序。鑒于上述，已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)施例。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了適于在真空腔室內(nèi)將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體并且用于通過(guò)該等離子體相在沿基底輸送方向移動(dòng)的基底上沉積薄膜的等離子體沉積源。該等離子體相沉積源包括多區(qū)域電極設(shè)備和RF功率生成器，其中該多區(qū)域電極設(shè)備適于放置在真空腔室中并且包括至少一個(gè)RF電極，該至少一個(gè) RF電極被配置為與移動(dòng)基底相對(duì)，其中RF功率生成器適于向該RF電極提供RF功率。RF 電極具有配置在電極的一個(gè)邊緣處的至少一個(gè)氣體入口和配置在RF電極的相對(duì)邊緣處的至少一個(gè)氣體出口。根據(jù)可選擇的修改例，與基底輸送方向平行的RF電極的電極寬度小于沉積氣的臨界耗盡長(zhǎng)度，其中該臨界耗盡長(zhǎng)度被界定在沉積氣摩爾分?jǐn)?shù)降至其原始值的約 10%的數(shù)值的點(diǎn)處。根據(jù)另一附加或可替換的修改例，RF電極在真空腔室內(nèi)界定電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積。根據(jù)可與上述任何其它實(shí)施例和修改例結(jié)合的另一實(shí)施例，歸一化等離子體容積由被界定在電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積除以電極長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置，其中歸一化等離子體容積基于沉積氣流、等離子體壓力以及在RF電極處所提供的RF功率和RF頻率來(lái)設(shè)置。根據(jù)另一附加的或可替換的修改例，氣體供應(yīng)設(shè)備被設(shè)置為適于向等離子體容積供應(yīng)沉積氣。根據(jù)可與上述任何其它實(shí)施例和修改例結(jié)合的另
13一實(shí)施例，該至少一個(gè)氣體入口相對(duì)于基底輸送方向配置在RF電極的前緣處，該至少一個(gè)氣體出口配置在RF電極的尾緣處。根據(jù)另一實(shí)施例，氣體入口和氣體出口被配置為與基底輸送方向大致垂直。根據(jù)可與上述任何其它實(shí)施例和修改例結(jié)合的另一實(shí)施例，等離子體沉積源還包括適于使RF電極彼此電連接的至少一個(gè)連接器。根據(jù)另一修改例，等離子體沉積源還包括適于使RF電極彼此連接的至少兩個(gè)連接器，其中該至少兩個(gè)連接器沿與基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度配置。該至少兩個(gè)電極可被連接到共同的生成器極點(diǎn)。根據(jù)可選擇的修改例，匹配網(wǎng)絡(luò)被配置為將RF功率生成器連接到多區(qū)域電極設(shè)備。此外，反電極可被配置在移動(dòng)基底與該至少一個(gè)RF電極相對(duì)的一側(cè)處。根據(jù)另一修改例。在RF電極處所施加的RF頻率在10至IOOMHz的范圍內(nèi)，通常約為40. 68MHz。根據(jù)另一修改例，電極寬度在IOcm至18cm的范圍內(nèi)，通常在12cm至17cm的范圍內(nèi)，更通常地，約為15cm。根據(jù)可與上述任何其它實(shí)施例和修改例結(jié)合的另一實(shí)施例，與基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度在80cm 至200cm的范圍內(nèi)，通常在120cm至180cm的范圍內(nèi)，并且更通常地，約為150cm。根據(jù)另一實(shí)施例，提供了用于在基底上沉積薄膜的方法。該方法包括提供包括至少一個(gè)RF電極的多區(qū)域電極設(shè)備；指引基底沿基底輸送方向通過(guò)RF電極；使沉積氣從氣體入口流向氣體出口 ；向RF電極供應(yīng)RF功率；以及在指引基底上沉積薄膜。根據(jù)其可選擇的修改例，該方法還可以包括為各RF電極控制從氣體入口到氣體出口橫跨RF電極的沉積氣流。根據(jù)可與上述修改例或上述實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例，同相地驅(qū)動(dòng)該至少兩個(gè)RF 電極。根據(jù)另一實(shí)施例，以其間預(yù)定的相位差驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相鄰的電極。根據(jù)另一實(shí)施例，通過(guò)沿與基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度設(shè)置用以使RF電極彼此連接的至少兩個(gè)連接器來(lái)調(diào)節(jié)電場(chǎng)均勻度。根據(jù)可與上述其它修改例結(jié)合的另一修改例，電極-基底間隙距離被調(diào)節(jié)為使得沉積氣的耗盡長(zhǎng)度大于等于與基底輸送方向平行的電極寬度。根據(jù)另一修改例，將至少一種不同的沉積氣供應(yīng)到由至少一個(gè)RF電極相對(duì)于其余RF電極所提供的等離子體容積中。此外，根據(jù)另一實(shí)施例，以推挽的模式驅(qū)動(dòng)該至少兩個(gè)RF電極。根據(jù)另一實(shí)施例，RF 電極的電極寬度被調(diào)節(jié)為使得粒子滯留時(shí)間在0. Ols至Is的范圍內(nèi)，并且通常約為0. 4s。 根據(jù)可與本文上述實(shí)施例和修改例結(jié)合的另一實(shí)施例，沉積氣的氣流被調(diào)節(jié)為使得橫跨兩個(gè)相鄰RF電極的氣流方向彼此相對(duì)。此外，沉積氣的氣流可被調(diào)節(jié)為使得橫跨所有RF電極的氣流方向與基底輸送方向平行或反向平行。盡管以上內(nèi)容針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但是可以在不脫離其基本范圍的情況下，修改本發(fā)明的其它實(shí)施例和另一實(shí)施例，并且其范圍由權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種適于在真空腔室中將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體相并且適于通過(guò)所述等離子體相在沿基底輸送方向移動(dòng)的基底上沉積薄膜的等離子體沉積源，所述等 離子體沉積源包括多區(qū)域電極設(shè)備，所述多區(qū)域電極設(shè)備適于配置在所述真空腔室中，所述多區(qū)域電極設(shè)備包括至少一個(gè)RF電極，所述電極具有與所述基底輸送方向平行的電極寬度和與所述基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度，并且所述電極被配置為與所述移動(dòng)基底相對(duì)，其中歸一化等離子體容積由被界定在電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積除以所述電極長(zhǎng)度來(lái)提供，并且其中所述歸一化等離子體容積被調(diào)整到所述沉積氣的耗盡長(zhǎng)度；以及RF功率生成器，所述RF功率生成器適于向所述RF電極供應(yīng)RF功率，其中所述RF電極具有至少一個(gè)氣體入口和至少一個(gè)氣體出口，所述至少一個(gè)氣體入口被配置在所述RF電極的一個(gè)邊緣處，所述至少一個(gè)氣體出口被配置在所述RF電極的相對(duì)邊緣處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體沉積源，其中與所述基底輸送方向平行的所述RF電極的所述電極寬度小于所述沉積氣的消耗分布的臨界耗盡長(zhǎng)度，所述臨界耗盡長(zhǎng)度被定義在所述沉積氣的最大摩爾分?jǐn)?shù)的約10%處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子體沉積源，其中所述RF電極在所述真空強(qiáng)室內(nèi)界定了位于電極表面與相對(duì)電極位置之間的等離子體容積，所述等離子體容積在1200cm3至 7200cm3之間的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體沉積源，其中所述歸一化等離子體容積在5cm2與 50cm2之間的范圍內(nèi)，并且更通常地，在IOcm2與36cm2之間的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中所述至少一個(gè)氣體入口相對(duì)于所述基底輸送方向配置在所述RF電極的前緣處，并且所述至少一個(gè)氣體出口相對(duì)于所述基底輸送方向配置在所述RF電極的尾緣處。
6.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中還包括至少一個(gè)連接器，所述至少一個(gè)連接器適于使至少兩個(gè)RF電極彼此電連接。
7.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中還包括至少兩個(gè)連接器，所述至少兩個(gè)連接器適于使至少兩個(gè)RF電極彼此連接，其中所述至少兩個(gè)連接器沿與所述基底輸送方向垂直的所述電極長(zhǎng)度配置。
8.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中所述至少兩個(gè)電極被連接到共同的生成器極點(diǎn)。
9.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中所述RF電極的所述電極寬度被設(shè)置為使得粒子滯留時(shí)間在0. Ols至Is的范圍內(nèi)，并且通常約為0.如。
10.根據(jù)先前權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的等離子體沉積源，其中與所述基底輸送方向平行的所述電極寬度在IOcm至18cm的范圍內(nèi)，通常在12cm 至17cm的范圍內(nèi)，更通常地，約為15cm。
11.一種用于在基底上沉積薄膜的方法，所述方法包括提供多區(qū)域電極設(shè)備，所述多區(qū)域電極設(shè)備包括至少一個(gè)RF電極；指引基底沿基底輸送方向通過(guò)所述RF電極；使沉積氣從氣體入口流向氣體出口；向所述RF電極供應(yīng)RF功率；以及在所述指引基底上沉積薄膜，其中與所述基底輸送方向平行的所述RF電極的寬度被調(diào)整到所述沉積氣的消耗分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中與所述基底輸送方向平行的所述RF電極的所述寬度小于所述沉積氣的臨界耗盡長(zhǎng)度，所述臨界耗盡長(zhǎng)度被定義在沉積氣摩爾分?jǐn)?shù)降至其原始值的約10%的數(shù)值的點(diǎn)處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中同相地驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)RF電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)所述的方法，其中電場(chǎng)均勻度通過(guò)至少兩個(gè)連接器來(lái)調(diào)節(jié)，所述至少兩個(gè)連接器被配置使至少兩個(gè)RF電極彼此連接，所述至少兩個(gè)連接器沿與所述基底輸送方向垂直的電極長(zhǎng)度設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至15任一項(xiàng)所述的方法，其中電極-基底間隙距離被調(diào)節(jié)為使得所述沉積氣的所述耗盡長(zhǎng)度大于等于與所述基底輸送方向平行的所述RF電極的電極寬度。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于在真空腔室內(nèi)將沉積氣轉(zhuǎn)變成等離子體相并且用于通過(guò)該等離子體相在沿基底輸送方向移動(dòng)的基底上沉積薄膜的等離子體沉積源，該等離子體沉積源包括多區(qū)域電極設(shè)備和RF功率生成器，該多區(qū)域電極設(shè)備適于配置在該真空腔室中并且包括被配置為與移動(dòng)基底相對(duì)的至少一個(gè)RF電極；該RF功率生成器適于向該RF電極供應(yīng)RF功率。該RF電極具有被配置在該RF電極的一個(gè)邊緣處的至少一個(gè)氣體入口和被配置在該RF電極的相對(duì)邊緣處的至少一個(gè)氣體出口。歸一化等離子體容積由被界定在電極表面與相對(duì)基底位置之間的等離子體容積除以電極長(zhǎng)度來(lái)提供。該歸一化等離子體容積被調(diào)整到沉積氣的耗盡長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102449726SQ201080023248
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者安德烈·赫佐格, 尼爾·莫里森, 彼得·斯庫(kù)克, 斯特凡·海因 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司