用于高均勻性hjt形成的大尺寸腔室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明通常涉及一種用于在等離子體沉積腔室中處理基板的裝置。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及用于高均勻性HJT形成的大尺寸腔室。在本發(fā)明的一個實施例中，雙RF接地方案提供改進的RF返回路徑，所述改進的RF返回路徑引起等離子體沉積的增加的均勻性。在本發(fā)明的另一實施例中，波導(dǎo)通過減少RF扼流器對RF電流的影響來用于改進等離子體沉積的均勻性。
【專利說明】用于高均勻性HJT形成的大尺寸腔室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施例通常涉及一種用于在等離子沉積腔室中處理諸如太陽能電池板基板或半導(dǎo)體基板之類的基板的裝置。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及用于高均勻性異質(zhì)結(jié)(HJT)形成的大尺寸腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)通常用于在諸如太陽能電池板基板和半導(dǎo)體基板之類的基板上沉積薄膜。PECVD通常通過將前驅(qū)物氣體引入到具有布置在基板支撐件上的基板的真空腔室中來完成。前驅(qū)物氣體通常被導(dǎo)向通過位于真空腔室頂部附近的分配板。真空腔室中的前驅(qū)物氣體通過將來自耦合至腔室的一個或多個RF源的RF功率施加到腔室電極而被激發(fā)成為等離子體。等離子體在位于基板支撐件上的基板表面上形成材料層。分配板通常連接到RF電源且基板支撐件通常連接到腔室主體以產(chǎn)生RF功率返回路徑。
[0003]非晶硅鈍化技術(shù)(例如，HJT)常常用于太陽能基板制造業(yè)。太陽能工業(yè)通常使用頻率小于30MHz (例如，13.56MHz)的RF功率用于PECVD腔室中的非晶硅的等離子體沉積。通常所使用的PECVD腔室是感應(yīng)耦合等離子體腔室或電容耦合等離子體(CCP )腔室。然而，使用小于30MHz的RF頻率的一個缺陷在于RF等離子體的強烈離子轟擊，所述強烈離子轟擊導(dǎo)致較短的載流子壽命和較低的能量轉(zhuǎn)換效率。
[0004]諸如大于約30MHz的頻率之類的特高頻率(VHF)的CCP將更多的功率歸于離子化且將較少的功率歸于離子加速，如此產(chǎn)生較少的離子轟擊。然而，由于VHF等離子體的短波長而出現(xiàn)問題，諸如在低功率下的低等離子體穩(wěn)定性和VHF等離子體對腔室硬件和結(jié)構(gòu)的敏感性。另外，在VHF CCP應(yīng)用中的寄生等離子體的存在可產(chǎn)生不希望的結(jié)果，諸如薄膜沉積的不均勻性。應(yīng)注意到，如在隨后的說明書中使用的術(shù)語“RF”可包括RF功率的所有頻率?？梢灶A(yù)期，術(shù)語“RF”包括在從低于13.56MHz到高于30MHz的范圍中的任何頻率或頻率的組合、以及在所述頻率之間的任何頻率。如上文所示，在本【技術(shù)領(lǐng)域】中需要在高頻下進行的RF CCP應(yīng)用中的改進均勻性的薄膜沉積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明通常涉及用于一種用于在等離子體沉積腔室中處理基板的裝置。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及用于高均勻性HJT形成的大尺寸腔室。在本發(fā)明的一個實施例中，雙RF接地方案提供改進的RF返回路徑，所述改進的RF返回路徑引起等離子體沉積的增加的均勻性。在本發(fā)明的另一實施例中，波導(dǎo)通過減少RF扼流器對RF電流的影響來用于改進等離子體沉積的均勻性。
[0006]本發(fā)明的一個實施例提供了一種用于處理基板的裝置，所述裝置包含:界定處理容積(process volume)的腔室主體,所述腔室主體具有經(jīng)由所述腔室主體的狹縫閥開口 ；以及布置在所述處理容積中的基板支撐件。基板支撐件在狹縫閥開口之下的第一位置和在狹縫閥開口之上的第二位置之間可動，并且第一托架可在狹縫閥開口之下的位置處耦合至腔室主體?；逯渭F接地母線耦合在基板支撐件與第一托架之間，并且第二托架在狹縫閥開口之上的位置處耦合至腔室主體。遮蔽框架被布置在基板支撐件之上的處理容積中，并且所述遮蔽框架在與第二托架接觸的第三位置和與第二托架間隔開的第四位置之間可動。
[0007]本發(fā)明的另一實施例提供了一種用于處理基板的裝置，所述裝置包含:界定處理容積的腔室主體，所述腔室主體具有經(jīng)由所述腔室主體的狹縫閥開口 ；以及布置在所述處理容積中的基板支撐件?；逯渭讵M縫閥開口之下的第一位置和在狹縫閥開口之上的第二位置之間可動。第一托架在狹縫閥開口之下的位置處耦合至腔室主體?；逯渭F接地母線可耦合在基板支撐件與第一托架之間，并且第二托架在狹縫閥開口之上的位置處耦合至腔室主體。遮蔽框架被布置在基板支撐件之上的處理容積中，并且所述遮蔽框架在與第二托架接觸的第三位置和與第二托架間隔開的第四位置之間可動。背板耦合至腔室主體且背板界定處理容積的邊界。RF扼流器被布置在處理容積之外。RF電源、耦合至RF電源和RF扼流器的匹配網(wǎng)絡(luò)、以及遮蔽件耦合至腔室主體和匹配網(wǎng)絡(luò)。波導(dǎo)被布置在RF扼流器和背板之間。
[0008]本發(fā)明的又一實施例提供了一種處理裝置，所述處理裝置包含:耦合至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的RF電源；耦合至供氣管的氣體源；耦合至氣體源且耦合至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的RF扼流器；耦合至RF扼流器的背板；以及耦合至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)且布置在背板和RF扼流器之間的波導(dǎo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]因此，以可詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征的方式，可參考實施例獲得上文簡要概述的本發(fā)明的更特定描述，所述實施例中的一些實施例在附圖中圖示。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實施例并且因此不將附圖視為限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可允許其他等效實施例。
[0010]圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF PECVD處理腔室的RF返回路徑。
[0011]圖2A示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF PECVD處理腔室的等角剖視圖。
[0012]圖2B示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF接地母線和遮蔽框架。
[0013]圖2C示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF接地母線。
[0014]圖2D示意性地圖示圖2B的RF接地母線。
[0015]圖2E是如圖2A中所示具有RF接地母線的等離子體處理腔室的示意性俯視圖。
[0016]圖2F是圖2E的RF接地母線配置的俯視圖。
[0017]圖2G示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有RF接地母線的遮蔽框架。
[0018]圖3示意性地圖示RF功率等離子體處理裝置。
[0019]圖4是圖3的RF功率等離子體處理裝置的橫截面俯視圖。
[0020]為了便于理解，在盡可能的情況下，已使用相同附圖標(biāo)記來指定對諸圖共用的相同元件?？梢灶A(yù)期，所述實施例的元件可有利地并入其他實施例中而無需額外的敘述。
【具體實施方式】[0021]本發(fā)明的實施例通常涉及一種用于使用等離子體處理基板的裝置。更具體地，本發(fā)明的實施例提供在RF處理腔室中的雙RF接地方案。雙RF接地方案允許在低功率下的RF等離子體處理和薄膜的增加的均勻性的沉積。本發(fā)明的另一實施例提供了在等離子體處理腔室中使用RF功率時用于改進的薄膜均勻性的波導(dǎo)。
[0022]本發(fā)明的實施例通常用于處理矩形基板，諸如用于太陽能電池板的基板。其他適當(dāng)?shù)幕蹇梢允菆A形，諸如半導(dǎo)體基板。本發(fā)明可用于處理具有任何大小或形狀的基板。然而，由于在較大等離子體處理腔室中所需的增大的RF返回路徑，本發(fā)明為15K (約15600cm2),25K (約27750cm2)和以上大小、更優(yōu)選地40K (約41140cm2)和以上大小(例如，50K、55K和60Κ的大小)的基板提供特別的優(yōu)勢。
[0023]雖然本發(fā)明在可從加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司獲得的大面積基板處理系統(tǒng)之內(nèi)說明性地描述、圖示和實踐，但是也可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明用于包括來自其他制造商的那些等離子體處理系統(tǒng)的其他等離子體處理系統(tǒng)，在所述等離子體處理系統(tǒng)中，需要確保一個或多個RF返回路徑在便于在所述系統(tǒng)之內(nèi)的可接受處理的水平下保持工作。
[0024]圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF PECVD處理腔室的RF返回路徑。等離子體處理系統(tǒng)100可被配置成將各種材料沉積在基板上，所述材料包括但不限于介電材料(例如，SiO2, SiOxNy、上述物質(zhì)的衍生物、或者上述物質(zhì)的組合)、半導(dǎo)體材料(例如，Si和Si的摻雜劑)、或者阻擋層材料(例如，SiNx、SiOxNy、或者上述物質(zhì)的衍生物)。通過等離子體處理系統(tǒng)形成或沉積到基板上的介電材料和半導(dǎo)體材料的具體實例可包括外延硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、硅鍺、鍺、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、上述物質(zhì)的摻雜劑(例如，B、P或As)、上述物質(zhì)的衍生物、或者上述物質(zhì)的組合。等離子體處理系統(tǒng)也可被配置成接收諸如氬氣、氫氣、氮氣、氦氣、或者上述氣體的組合之類的氣體，以便用作凈化氣體或載氣(例如，Ar、H2、N2、He、上述氣體的衍生物、或者上述氣體的組合)。使用等離子體處理系統(tǒng)在基板上沉積硅薄膜的一個實例可通過在氫氣載氣中使用硅烷作為前驅(qū)物氣體來完成。
[0025]如圖1中所示，等離子體處理系統(tǒng)100通常包含腔室主體102，所述腔室主體102界定處理容積110。腔室主體102的壁140具有經(jīng)由所述壁140的狹縫閥開口 141，以允許基板通過。基板支撐件104b被布置在處理容積110中，并且基板支撐件104b被配置成在處理期間在支撐件主體104的頂表面104a上支撐基板?；逯渭?04b還適于在處理期間垂直地移動以調(diào)整基板和噴淋頭組件103之間的距離，所述噴淋頭組件103被配置成將來自處理氣體源107的處理氣體供應(yīng)到處理容積110。噴淋頭組件103通常被布置在基板支撐件104b之上且平行于基板支撐件104b。
[0026]在一個實施例中，噴淋頭組件103包含氣體分配板131和背板132。氣體源107通過供氣管134將氣體提供到布置在分配板131和背板132之間的氣體容積。
[0027]氣體分配板131、背板132和供氣管134通常由導(dǎo)電材料形成且彼此電連接。腔室主體102也由導(dǎo)電材料形成。腔室主體102通常與噴淋頭組件103絕緣。在一個實施例中，噴淋頭組件103經(jīng)由絕緣體135被安裝在腔室主體上。
[0028]在一個實施例中，基板支撐件104b也可導(dǎo)電?；逯渭?04b和噴淋頭組件103被配置為用于在所述基板支撐件104b和噴淋頭組件103之間的等離子體產(chǎn)生的相對電極。
[0029]RF電源105通常用于在噴淋頭組件103和基板支撐件104b之間產(chǎn)生等離子體。在一個實施例中，RF電源105經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106通過第一輸出106a耦合至噴淋頭組件103。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106的RF返回路徑106b電連接到腔室主體102。
[0030]在一個實施例中，多個基板支撐件RF接地母線153電連接在支撐件主體104和腔室主體102之間。多個基板支撐件RF接地母線153被配置成在處理期間縮短RF電流的返回路徑，并且影響在基板表面上的等離子體均勻性。
[0031]RF電流的路徑190通過圖1中的箭頭示意性地圖示。RF電流通常從RF電源105的第一輸出105a行進到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106的第一輸出106a，然后RF電流沿著托架(未圖示)行進，所述托架從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106耦合到RF扼流器(未圖示)的端塊表面。然后，RF電流沿著供氣管134的外表面行進到背板132的背表面。RF電流繼續(xù)沿著背板132的頂側(cè)行進到分配板131且行進到分配板131的前表面。一種或多種處理氣體通過噴淋頭組件103從氣體源107提供到處理容積110。從分配板131的前表面，RF電流將氣體激發(fā)成等離子體108，并且RF電流通過等離子體108行進到基板頂表面或遮蔽框架122。等離子體108處理基板且通常需要均勻的等離子體沉積。然而，諸如處理氣體的分布、腔室的幾何形狀和結(jié)構(gòu)及腔室之內(nèi)的硬件、以及在噴淋頭組件103和基板支撐件104b之間的距離之類的各種因素將影響等離子體沉積的均勻性。在處理基板之后，RF電流通過多個基板支撐件RF接地母線153或通過多個遮蔽框架RF接地母線154、或者上述接地母線的組合返回到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106，所述多個基板支撐件RF接地母線153耦合在支撐件主體104和腔室主體102之間，所述多個遮蔽框架RF接地母線154耦合在遮蔽框架122和腔室主體102之間。
[0032]在本發(fā)明的一個實施例中，RF電流流經(jīng)等離子體且流到布置在載體150中的基板表面上。載體150通常用于輸送基板進出腔室且起作用以在處理期間將基板保持在支撐件主體104的頂表面104a上。在一個實施例中，載體150可以是用于攜帶c_Si基板或聚Si基板的介電載體(例如，玻璃)或金屬載體。在另一實施例中，載體150可在沒有基板布置在腔室中的清洗和調(diào)適(season)工藝期間用于腔室中。
[0033]在一個實施例中，載體150包含金屬且遮蔽框架122在處理期間圍繞金屬載體150的外周邊布置。遮蔽框架122在處理期間與金屬載體150電接觸。遮蔽框架122可以是裸金屬表面，或者遮蔽框架122可在所述遮蔽框架122的表面(例如，噴涂或陽極化的氧化層)上具有介電涂層。遮蔽框架122也可包含多個遮蔽框架RF接地母線154，所述多個遮蔽框架RF接地母線154耦合在遮蔽框架122和腔室主體102之間。當(dāng)使用金屬載體150時，RF電流從等離子體流到金屬載體150，從而沿著表面流到金屬載體150的邊緣。然后，RF電流流經(jīng)與金屬載體150電連接的遮蔽框架122，且流到耦合在遮蔽框架122和腔室主體102之間的多個遮蔽框架RF接地母線154。在所述實施例中，遮蔽框架RF接地母線154是主要RF返回路徑。然而，少量RF電流將流向支撐件主體104的頂表面104a。在所述情況下，RF電流將繼續(xù)沿著支撐件主體104的頂表面104a流到多個基板支撐件RF接地母線153，所述多個基板支撐件RF接地母線153耦合在支撐件主體104和腔室主體102之間。在RF電流到達(dá)腔室主體102之后，RF電流通常返回到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)106。
[0034]在另一實施例中，載體150包含介電材料且遮蔽框架122圍繞介電載體150的外周邊布置。遮蔽框架122與介電載體150電接觸。遮蔽框架122可以是裸金屬表面，或者遮蔽框架122可在所述遮蔽框架122的表面(例如，噴涂或陽極化的氧化層)上具有介電涂層。遮蔽框架122也可包含多個遮蔽框架RF接地母線154，所述多個遮蔽框架RF接地母線154耦合在遮蔽框架122和腔室主體102之間。當(dāng)使用介電載體150時，RF電流以位移電流的形式從等離子體通過介電載體150的主體流到支撐件主體104的頂表面104a。隨后，RF電流經(jīng)過頂表面104a流到基板支撐件RF接地母線153，所述基板支撐件RF接地母線153耦合在支撐件主體104和腔室主體102之間。在所述實施例中，基板支撐件RF接地母線153是主要RF返回路徑。
[0035]圖2A示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體處理腔室的側(cè)剖視圖。等離子體處理腔室200包含腔室底部201、側(cè)壁202和202a、以及噴淋頭組件203。腔室底部201、側(cè)壁202和202a、以及噴淋頭組件203界定處理容積206?；逯谓M件204被布置在處理容積206中。開口通過側(cè)壁202a的一側(cè)形成。開口 207被配置成允許基板進出處理容積206而通過。狹縫閥205耦合至側(cè)壁202a且狹縫閥205被配置成在處理期間關(guān)閉開口 207。
[0036]噴淋頭組件203包含大體上平行于彼此布置的背板209和氣體分配板210，在所述背板209和氣體分配板210之間形成氣體分配容積214。背板209和分配板210被配置成將處理氣體分配到處理容積206。背板209和分配板210通常由諸如鋁之類的導(dǎo)電材料制成。絕緣體213被布置在側(cè)壁202和202a上，并且絕緣體213被配置成將側(cè)壁202和202a與噴淋頭組件203電隔離。
[0037]背板209形成處理容積206的邊界，并且開口 212通過背板209而形成以允許供氣管241通過所述背板209。供氣管241連接到氣體源(未圖示)。分配板210與背板209間隔開，并且在所述分配板210與所述背板209之間的空隙形成分配氣體容積214。多個孔211通過分配板210而形成，并且多個孔211在分配氣體容積214和處理容積206之間提供流體連通。
[0038]基板支撐件204布置在處理容積206中央，并且基板支撐件204在處理期間支撐基板。基板支撐件204通常包含導(dǎo)電支撐件主體217，所述導(dǎo)電支撐件主體217由貫穿腔室底部201的軸218支撐。支撐件主體217的形狀通常為多邊形，并且支撐件主體217可以是裸金屬表面或者由絕緣涂層覆蓋。在一個實施例中，支撐件主體217由支撐基板的支撐件主體217的至少一部分上的電絕緣涂層覆蓋。絕緣涂層也可覆蓋支撐件主體217的其他部分。在一個實施例中，基板支撐件204通常至少在處理期間耦合至接地電位。
[0039]支撐件主體217可由金屬或者其他同等導(dǎo)電材料(諸如鋁)制成。絕緣涂層可以是諸如氧化物、氮化硅、硅、二氧化物、二氧化鋁、五氧化二鉭、碳化硅、或聚酰亞胺等介電材料，所述介電材料可通過各種沉積或涂布工藝施加，所述沉積或涂布工藝包括但不限于，火焰噴涂、等離子體噴涂、高能涂布、化學(xué)氣相沉積、噴涂、粘附膜、濺射、以及封裝。在本發(fā)明的一個實施例中，支撐件主體217包含布置在所述支撐件主體217中的多個升降桿(liftpin)(未圖示)。多個升降桿被配置成接觸載體250，且被配置成當(dāng)基板支撐件204下降到接收基板的位置時，從支撐件主體217的頂表面升高含有基板的載體250。當(dāng)載體250與支撐件主體217分離時，基板裝卸裝置(handler)(未圖示)可將基板從等離子體處理腔室200傳遞出。
[0040]在一個實施例中，加熱元件219被布置在支撐件主體217之內(nèi)且被配置成在處理期間加熱基板。加熱元件219 (諸如電極或電阻元件)耦合到電源220且可控地將基板支撐件204和位于所述基板支撐件204上的基板加熱至預(yù)定溫度。通常，加熱元件219相對于支撐件主體217電浮動。[0041]基板支撐件204的軸218從支撐件主體217延伸通過腔室底部201，并且基板支撐件204的軸218將基板支撐件204耦合到升降系統(tǒng)221。升降系統(tǒng)通常包含驅(qū)動馬達(dá)(未圖示)且升降系統(tǒng)使基板支撐件204在升高處理位置和降低位置之間移動，如此促進基板傳遞進出處理容積206。
[0042]RF電源215用來在處理容積中產(chǎn)生等離子體，并且將參考圖3和圖4更詳細(xì)地論述RF電源215。在一個實施例中，多個基板支撐件RF接地母線253耦合在支撐件主體217和腔室主體的側(cè)壁202之間。在另一實施例中，基板支撐件RF接地母線253耦合在支撐件主體217和在狹縫閥開口 207之下的位置處的腔室主體的側(cè)壁202a之間，腔室主體的側(cè)壁202a含有狹縫閥開口 207。多個基板支撐件RF接地母線253在支撐件主體217和腔室主體之間提供RF電流返回路徑。
[0043]在一個實施例中，次狹縫閥開口托架270在狹縫閥開口 207之下的位置處耦合至含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a。緊固螺釘255通過次狹縫閥開口托架270布置，并且緊固螺釘255將基板支撐件RF接地母線253耦合到含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a。次狹縫閥開口托架270電連接到含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a?；逯渭F接地母線253在第一末端處通過平托架256連接到支撐件主體217，并且基板支撐件RF接地母線253在第二末端處通過次狹縫閥開口托架270連接到含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a。
[0044]在一個實施例中，遮蔽框架222圍繞載體250的外周邊布置。遮蔽框架222包含接觸部分251，所述接觸部分251電連接到載體250的頂部邊緣。接觸部分250沿著載體250的周邊可以是連續(xù)的，或者接觸部分250可以是不連續(xù)的，諸如沿著載體250的周邊布置的具有規(guī)定密度的多個“指狀物”。在優(yōu)選實施例中，接觸部分251可以是連續(xù)的。
[0045]在一個實施例中，遮蔽框架220進一步包含多個遮蔽框架RF接地母線254。遮蔽框架RF接地母線254耦合在遮蔽框架222的唇部的底表面和倒L形托架257的水平部分的頂表面之間，所述倒L形托架257耦合至腔室主體的側(cè)壁202。倒L形托架257電連接到腔室主體的側(cè)壁202。在另一實施例中，遮蔽框架RF接地母線254耦合至含有狹縫閥開口207的側(cè)壁202a上的鈍角L形托架261。鈍角L形托架261耦合至含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a，并且鈍角L形托架261進一步包含垂直傾斜部分261a和從側(cè)壁202a延伸的水平部分261b。遮蔽框架RF接地母線254耦合在遮蔽框架222的唇部的底表面與鈍角L形托架261的水平部分的頂表面之間。鈍角L形托架261電連接到含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁 202a。
[0046]在另一實施例中，遮蔽框架RF接地母線254耦合至含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a上的鈍角L形托架261。鈍角L形托架261耦合至含有狹縫閥開口 207的腔室主體102的側(cè)壁202a，并且鈍角L形托架261進一步包含垂直傾斜部分261a和從側(cè)壁202a延伸的水平部分261b。遮蔽框架RF接地母線254耦合在遮蔽框架222的底表面280與鈍角L形托架261的水平部分261b的頂表面之間。鈍角L形托架261電連接到含有狹縫閥開口207的側(cè)壁202a。
[0047]在一個實施例中，遮蔽框架222被配置成防止在支撐件主體217上的沉積且將RF電流接地路徑提供到腔室主體。當(dāng)基板支撐件204處于升高處理位置時，遮蔽框架222擱置(rest)在載體250和支撐件主體217上。當(dāng)基板支撐件204處于用于基板傳遞的降低位置時，遮蔽框架222擱置在位于多個托架257和261上的基板支撐件204之上，所述多個托架257和261布置在位于狹縫閥開口之上的腔室主體側(cè)壁202和202a上。在一個實施例中，遮蔽框架RF接地母線254通常為C形且由導(dǎo)電材料制成。遮蔽框架RF接地母線254是柔性的且被布置在遮蔽框架222與多個托架257和261之間，所述托架257和261被布置在狹縫閥開口之上的腔室主體側(cè)壁202和202a上。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將遮蔽框架222和基板支撐件204接地有助于使到接地腔室主體的耦合最大化，所述接地腔室主體是低電位表面。將遮蔽框架222接地使得遮蔽框架222處于低電位狀態(tài)。將基板支撐件204接地也使得基板處于低電位狀態(tài)。在不接地的情況下，遮蔽框架222變得在等離子體內(nèi)部“浮動”且遮蔽框架222通常呈現(xiàn)高浮動電位。浮動電位是在遮蔽框架222和噴淋頭組件203之間的間隔的強函數(shù)。當(dāng)基板支撐件204和遮蔽框架222處于處理位置時，升高的遮蔽框架222的表面電勢可輕易地激發(fā)寄生等離子體且引起電弧，所述電弧負(fù)面地影響在基板上的等離子體沉積的均勻性。將遮蔽框架222接地迫使遮蔽框架222的表面與接地腔室主體電位上對準(zhǔn)，從而增加等離子體沉積的均勻性。
[0049]在一個實施例中，雙RF接地方案提供遮蔽框架222和基板支撐件204兩者的接地。雙RF接地允許低激發(fā)和持續(xù)功率來產(chǎn)生RF等離子體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在無雙RF接地方案的情況下，在特高頻率下的RF等離子體的最小等離子體激發(fā)功率大于50mW/cm2，且持續(xù)功率大于30mW/cm2。然而，雙RF接地方案提供在處理容積206之內(nèi)的表面電勢的改進的絕緣和調(diào)節(jié)，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用由本發(fā)明預(yù)期的雙RF接地方案時，激發(fā)和持續(xù)功率可低至IOmff/ cm2。
[0050]圖2B示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF接地母線和遮蔽框架。具有支撐件主體217的基板支撐件被布置在處理腔室200中。載體250被布置在支撐件主體217的頂表面249上且載體250在處理期間保持基板。遮蔽框架222圍繞載體250的外周邊布置且遮蔽框架222包含接觸部分251，所述接觸部分251與載體250的邊緣電接觸。
[0051]在一個實施例中，當(dāng)基板支撐件204處于升高位置時，遮蔽框架222擱置在載體250和支撐件主體217上。在另一實施例中，遮蔽框架222被配置成用作載體250的邊緣夾緊裝置。如果金屬載體250被布置在具有升高溫度的支撐件主體217上，那么金屬載體250將通常顯示某種程度的變形(例如，翹曲)。所述變形尤其存在于具有大金屬載體的大面積腔室中。金屬載體250的變形對布置在金屬載體250之內(nèi)的基板的表面不均勻性有影響。結(jié)果，變形將通常引起等離子體均勻性的下降。遮蔽框架接觸部分251擱置在金屬載體的邊緣上。邊緣夾緊功能是由于遮蔽框架222的重量和施加于遮蔽框架222上的向下的重力的結(jié)果。
[0052]多個基板支撐件RF接地母線253耦合在基板支撐件204的支撐件主體217和腔室主體102的側(cè)壁202之間?；逯渭F接地母線253通過平托架255耦合至支撐件主體217，所述平托架255具有經(jīng)由所述平托架255布置的緊固螺釘256。平托架255被布置在支撐件主體217的垂直布置的邊緣247上，并且平托架255被配置成將基板支撐件RF接地母線253的一個末端264保持到支撐件主體217?；逯渭F接地母線253電連接到支撐件主體217和腔室主體102的側(cè)壁202。
[0053]在一個實施例中，半圓形棒252鄰近于支撐件主體214的垂直布置的邊緣247而布置。半圓形棒252耦合至支撐件主體的底表面248。半圓形棒252被配置成在基板支撐件204的重復(fù)的提升/下降循環(huán)期間保護基板支撐件RF接地母線253。形成支撐件主體217的垂直布置的邊緣247和底表面248的交叉的支撐件主體217的角落接觸基板支撐件RF接地母線253，并且所述角落過早地磨損或降低基板支撐件RF接地母線253的完整性。半圓形棒252防止過早磨損且延長基板支撐件RF接地母線253的壽命。
[0054]在一個實施例中，平托架255被布置在支撐件主體217的垂直布置的邊緣247上。平托架包含經(jīng)由所述平托架布置的緊固螺釘256，所述緊固螺釘256被配置成將基板支撐件RF接地母線253的第一末端264耦合到支撐件主體217。在一個實施例中，平托架255在垂直布置的邊緣247上從支撐件主體的底表面248向上延伸。
[0055]在一個實施例中，倒L形托架257耦合至腔室主體的側(cè)壁202。倒L形托架257具有垂直部分259和水平部分260，所述垂直部分259沿著腔室主體的側(cè)壁202垂直地布置，所述水平部分260從腔室主體的側(cè)壁202水平地向外布置。緊固螺釘258通過垂直部分259而布置，并且緊固螺釘258將基板支撐件RF接地母線253耦合到腔室主體的側(cè)壁202。倒L形托架257電連接到腔室主體的側(cè)壁202。基板支撐件RF接地母線253在第一末端264處通過平托架255連接到支撐件主體217，并且基板支撐件RF接地母線253在第二末端265處通過倒L形托架257連接到腔室主體的側(cè)壁202。上述基板支撐件RF接地母線253的連接結(jié)構(gòu)用在不含有狹縫閥開口 207的腔室主體側(cè)壁202上。
[0056]在一個實施例中，遮蔽框架222圍繞載體250的外周邊布置。多個遮蔽框架RF接地母線254耦合在遮蔽框架222的底表面280和倒L形托架257的水平部分260之間，所述倒L形托架257耦合至腔室主體的側(cè)壁202。倒L形托架257電連接到腔室主體的側(cè)壁202。
[0057]圖2C示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RF接地母線?；逯渭F接地母線253包含第一末端264和第一圓形緊固螺釘孔266?；逯渭F接地母線253進一步包含第二末端265和第二圓形緊固螺釘孔267。基板支撐件RF接地母線253是柔性的且被設(shè)計成維持預(yù)定形狀。基板支撐件RF接地母線253的形狀將不會引起對基板支撐件204的軸或驅(qū)動馬達(dá)的附加應(yīng)力。形狀也應(yīng)通過裝載/提升和下降/卸載過程而重復(fù)。形狀可通過改變基板支撐件RF接地母線253的長度或?qū)挾榷兓?。在一個實施例中，基板支撐件RF接地母線253的長度小于約12英寸。在優(yōu)選實施例中，基板支撐件RF接地母線253的長度為約6英寸。
[0058]圖2D示意性地圖示圖2C的RF接地母線。在一個實施例中，基板支撐件RF接地母線253包含兩種不同材料。第一材料263是導(dǎo)電金屬。在優(yōu)選實施例中，第一材料263是鋁。第二材料262是由第一材料263封裝的聚合物材料。在優(yōu)選實施例中，第二材料262是聚酰亞胺。在一個實施例中，第一材料263具有在約0.2密爾和約0.8密爾之間的厚度。在優(yōu)選實施例中，第一材料263具有約0.5密爾的厚度。在一個實施例中，第二材料262具有在約0.5密爾和約1.5密爾之間的厚度。在優(yōu)選實施例中，第二材料262具有約1.0密爾的厚度。
[0059]圖2E是如圖2A中所示具有RF接地母線的等離子體處理腔室的示意性俯視圖。在一個實施例中，多個基板支撐件RF接地母線253耦合在支撐件主體217和腔室主體的側(cè)壁202/202a之間。與含有狹縫閥開口的側(cè)壁202a相對的側(cè)壁202使用倒L形托架257將基板支撐件RF接地母線253耦合到側(cè)壁202。鈍角L形托架261不將基板支撐件RF接地母線253耦合到不含有狹縫閥開口 207的腔室主體的側(cè)壁202。
[0060]圖2F是圖2E的RF接地母線配置的俯視圖。在一個實施例中，多個基板支撐件RF接地母線253沿著支撐件主體217的邊緣布置。在優(yōu)選實施例中，狹縫閥側(cè)和與狹縫閥側(cè)相對的一側(cè)含有第一相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線253。所述第一相等數(shù)目可取決于處理腔室的大小和所需等離子體沉積的特性而變化。在優(yōu)選實施例中，第一相等數(shù)目是4個基板支撐件RF接地母線253。鄰近狹縫閥側(cè)的兩個其余側(cè)含有第二相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線253。所述第二相等數(shù)目可取決于處理腔室的大小和所需等離子體沉積的特性而變化。在優(yōu)選實施例中，第二相等數(shù)目是6個基板支撐件RF接地母線253。在另一優(yōu)選實施例中，第一相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線253的每一個比第二相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線253的每一個包含更大的寬度。然而，應(yīng)已知具有可變寬度和長度的任何數(shù)目的基板支撐件RF接地母線253可用于影響等離子體沉積的均勻性。
[0061]在另一優(yōu)選實施例中，通過對稱放置基板支撐件RF接地母線253將支撐件主體217接地提供了更均勻的等離子體沉積。在一個優(yōu)選實施例中，對稱放置包含在支撐件主體217的角落附近放置多個基板支撐件RF接地母線253。
[0062]圖2G示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有RF接地母線的遮蔽框架。遮蔽框架222通過多個遮蔽框架RF接地母線254耦合至腔室主體。在一個實施例中，遮蔽框架RF接地母線254包含柔性導(dǎo)電材料，所述柔性導(dǎo)電材料布置在遮蔽框架222的底表面280和不含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202上的倒L形托架257的水平部分260的頂表面之間。在含有狹縫閥開口 207的側(cè)壁202a上，遮蔽框架RF接地母線254耦合至鈍角L形托架261的水平部分261b的頂表面。在一個實施例中，柔性導(dǎo)電材料是鋁。遮蔽框架RF接地母線254包含C形，并且所述柔性應(yīng)不會妨礙遮蔽框架222緊密地安放在支撐件主體217或載體250的邊緣上。此外，C形的遮蔽框架RF接地母線254被配置成呈現(xiàn)彈性且在遮蔽框架222的提升和下降期間恢復(fù)預(yù)定形狀。
[0063]在一個實施例中，遮蔽框架222被配置成用作載體250的邊緣夾緊裝置。如果金屬載體250布置在具有升高溫度的基板支撐件204上，那么金屬載體250將通常顯示某種程度的變形(例如，翹曲)。所述變形尤其存在于具有大金屬載體的大面積腔室中。金屬載體250的變形對布置在金屬載體250之內(nèi)的基板的表面不均勻性有影響。結(jié)果，變形將通常引起等離子體均勻性的下降。遮蔽框架接觸部分251擱置在金屬載體250的邊緣上。邊緣夾緊功能是由于遮蔽框架222的重量和施加于遮蔽框架222上的向下的重力的結(jié)果。
[0064]圖3示意性地圖示RF功率等離子體處理裝置。在一個實施例中，RF功率等離子體處理裝置300被配置成將特高頻率RF電流提供至處理腔室。RF電源315耦合至布置在RF扼流器317之上的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316。RF扼流器317包含多個端塊323和布置在所述端塊323之間的多個鐵磁性圓盤324。供氣管341通過端塊323和鐵磁性圓盤324而布置，并且供氣管341耦合至氣體源307。供氣管341通常由導(dǎo)電金屬制成。在優(yōu)選實施例中，供氣管341為鋁。遠(yuǎn)程等離子體源320也耦合至供氣管341。
[0065]噴淋頭組件303包含背板309、分配板310、以及布置在背板309和分配板310之間的氣體分配容積314。供氣管341從RF扼流器317延伸通過背板309以將氣體提供到氣體分配容積314。遮蔽件322被布置在背板309和RF扼流器317之間。遮蔽件322基本上為平面且與背板309間隔開。遮蔽件322通過多個托架321耦合至腔室主體330。腔室主體330和托架321通常由導(dǎo)電材料制成。供氣管341從RF扼流器317通過遮蔽件322中的開口 342延伸到背板309。
[0066]在一個實施例中，RF功率等離子體處理裝置300將來自RF電源315的RF電流(諸如特高頻率RF電流)提供到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316。RF電流從阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316沿著供氣管341的外表面行進到背板309的底表面，所述背板309包含氣體分配容積314的一個邊界。RF電流沿著背板309行進且行進通過耦合至背板309和腔室主體330的絕緣體313。RF電流行進通過耦合至分配板310的絕緣體313，并且RF電流沿著布置在處理容積中的分配板310的前表面行進。RF功率通常將氣體激發(fā)成用于在處理腔室之內(nèi)等離子體處理的等離子體。
[0067]在一個實施例中，RF電流通過腔室主體330從處理腔室返回到RF功率等離子體處理裝置300。RF電流沿著腔室主體330的內(nèi)部行進，并且隨后RF電流沿著多個托架321的底表面行進到遮蔽件322的底表面。隨后，RF電流沿著遮蔽件322中的開口 342行進到遮蔽件322的頂表面，在所述頂表面處，RF電流通過多個導(dǎo)電柱式元件(未圖示)返回到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316，所述導(dǎo)電柱式元件布置在遮蔽件322和RF扼流器317之間。如將在下文中論述，柱式元件與RF扼流器317間隔開。
[0068]在一個實施例中，遮蔽件322和背板309被配置成提供電磁波導(dǎo)350。遮蔽件322形成波導(dǎo)350的頂部邊界，并且背板309形成波導(dǎo)350的底部界面。遮蔽件322距背板309的間隔橫跨波導(dǎo)350的表面區(qū)域大體上恒定。
[0069]在一個實施例中，波導(dǎo)350是用于RF電磁場行進的對稱空氣波導(dǎo)。在處理腔室中或者通過RF功率等離子體處理裝置300，RF扼流器317的鐵磁性圓盤324呈現(xiàn)對在所述RF扼流器317之下流動的RF電流的影響。RF扼流器317對RF電流的影響導(dǎo)致電磁場相在處理腔室的某些區(qū)域中是不同的。例如，相對于與狹縫閥開口相對的腔室主體的側(cè)壁，在含有狹縫閥開口的腔室主體的側(cè)壁附近的電磁場相是不同的。所得的相差導(dǎo)致在基板上的不均勻等離子體沉積。在實施遮蔽件322的情況下，因為電磁場將被遮蔽件322阻擋，并且由此電磁場將不影響沿著背板309的背表面流動的RF電流，所以等離子體沉積的均勻性可被改進。
[0070]在另一實施例中，提供固定阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，諸如特高頻率RF等離子體之類的低功率RF等離子體對干擾很敏感。來自處理腔室內(nèi)部、外部電路、或噪音引起的電機運動的任何波動可引起等離子體不穩(wěn)定性且導(dǎo)致等離子體停止引燃，從而導(dǎo)致等離子體熄滅。在一個實施例中，低功率等離子體實際上處于真空狀態(tài)，并且在腔室中的低功率RF等離子體阻抗非常接近于真空。具有RF電源315的固定阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316可被設(shè)置成使用小于30mW/cm2的功率實現(xiàn)等離子體形成。在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)316之內(nèi)的電容器可被固定在非常低的功率區(qū)域。當(dāng)電容器位置被調(diào)整好且建立了局部匹配時，可利用RF功率在低功率下實現(xiàn)等離子體激發(fā)和維持。
[0071]圖4是圖3的RF功率等離子體處理裝置的橫截面俯視圖。腔室主體430通過多個托架421耦合至遮蔽件422。所述遮蔽件包含第一部分422和第二部分422a。開口 442通過遮蔽件422而布置，所述開口 442允許供氣管441通過。多個柱式元件444耦合至遮蔽件422的第一部分和第二部分。柱式元件通常是圓形管且柱式元件被布置在遮蔽件422的頂表面和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)416之間。RF電流沿著遮蔽件422的頂表面行進到柱式元件444且RF電流沿著柱式元件444的垂直布置的圓周向上行進到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)416。在一個實施例中，柱式元件444由導(dǎo)電材料制成，并且柱式元件444在遮蔽件422和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)416之間電連通。在遮蔽件422的任一部分上布置相等數(shù)目的柱式元件444。在優(yōu)選實施例中，總共8個柱式元件將遮蔽件422耦合到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)416。
[0072]雖然前述內(nèi)容設(shè)計本發(fā)明的實施例，但是可在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計本發(fā)明的其他和進一步實施例，并且本發(fā)明的范圍由以上權(quán)利要求書所決定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理基板的裝置，所述裝置包含: 腔室主體，所述腔室主體界定處理容積，所述腔室主體具有通過所述腔室主體的狹縫閥開口 ； 基板支撐件，所述基板支撐件布置在所述處理容積中，所述基板支撐件在所述狹縫閥開口之下的第一位置和在所述狹縫閥開口之上的第二位置之間可動； 第一托架，所述第一托架在所述狹縫閥開口之下的位置處耦合至所述腔室主體； 基板支撐件RF接地母線，所述基板支撐件RF接地母線耦合在所述基板支撐件和所述第一托架之間； 第二托架，所述第二托架在所述狹縫閥開口之上的位置處耦合至所述腔室主體；以及 遮蔽框架，所述遮蔽框架被布置在所述基板支撐件之上的所述處理容積中，所述遮蔽框架在與所述第二托架接觸的第三位置和與所述第二托架間隔開的第四位置之間可動。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一托架耦合至腔室壁，所述腔室壁具有通過所述腔室壁的所述狹縫閥開口。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述第一托架將所述基板支撐件RF接地母線耦合至所述腔室壁。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中具有所述狹縫閥的所述腔室壁和與具有所述狹縫閥的所述腔室壁相對的壁包含第一相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中其余腔室壁包含與所述第一相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線不同的第二相等數(shù)目的基板支撐件RF接地母線。`
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二托架包含布置在所述狹縫閥開口之上的所述位置處的所述腔室之內(nèi)的多個托架。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述遮蔽框架通過多個遮蔽框架RF接地母線耦合至所述多個第二托架。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中當(dāng)所述遮蔽框架在與所述多個第二托架接觸的所述第三位置和與所述多個第二托架間隔開的所述第四位置之間移動時，所述多個遮蔽框架RF接地母線保持與所述多個第二托架和所述遮蔽框架電接觸。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)所述遮蔽框架處于與所述第二托架間隔開的所述第四位置時，所述遮蔽框架的一部分起作用以將基板載體夾緊到所述基板支撐件。
10.一種用于處理基板的裝置，所述裝置包含: 腔室主體，所述腔室主體界定處理容積，所述腔室主體具有通過所述腔室主體的狹縫閥開口 ； 基板支撐件，所述基板支撐件布置在所述處理容積中，所述基板支撐件在所述狹縫閥開口之下的第一位置和在所述狹縫閥開口之上的第二位置之間可動； 第一托架，所述第一托架在所述狹縫閥開口之下的位置處耦合至所述腔室主體； 基板支撐件RF接地母線，所述基板支撐件RF接地母線耦合在所述基板支撐件和所述第一托架之間； 第二托架，所述第二托架在所述狹縫閥開口之上的位置處耦合至所述腔室主體； 遮蔽框架，所述遮蔽框架被布置在所述基板支撐件之上的所述處理容積中，所述遮蔽框架在與所述第二托架接觸的第三位置和與所述第二托架間隔開的第四位置之間可動；背板，所述背板耦合至所述腔室主體且界定所述處理容積的邊界； RF扼流器，所述RF扼流器布置在所述處理容積之外； RF電源； 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至所述RF電源和所述RF扼流器；以及遮蔽件，所述遮蔽件耦合至所述腔室主體和所述匹配網(wǎng)絡(luò)，所述遮蔽件被布置在所述RF扼流器和所述背板之間。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述第一托架耦合至腔室壁，所述腔室壁具有通過所述腔室壁的所述狹縫閥開口，其中所述第一托架將所述基板支撐件RF接地母線耦合至所述腔室壁。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述第二托架包含多個托架，所述多個托架被布置在所述狹縫閥開口之上的所述位置處的所述腔室之內(nèi)，其中所述遮蔽框架通過多個遮蔽框架RF接地母線耦合至所述多個第二托架。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，進一步包含多個柱式元件，所述多個柱式元件耦合在所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和波導(dǎo)之間，其中所述遮蔽件具有通過所述遮蔽件的開口，并且其中導(dǎo)電氣體管將所述背板耦合至所述RF扼流器且所述導(dǎo)電氣體管貫穿所述開口。
14.一種處理裝置，包含: RF電源，所述RF電源耦合至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)； 氣體源，所述氣體源耦合至供氣管； RF扼流器，所述RF扼流器耦`合至所述氣體源且耦合至所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)； 背板，所述背板耦合至所述RF扼流器；以及 遮蔽件，所述遮蔽件耦合至所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)且布置在所述背板和所述RF扼流器之間。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，進一步包含多個柱式元件，所述多個柱式元件耦合在所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和所述遮蔽件之間。
【文檔編號】C23C16/509GK103871819SQ201310643312
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】王榮平, A·佐 申請人:應(yīng)用材料公司