CN102086514B - 一种pecvd系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PECVD系统，包括工艺模块；其特征在于，所述工艺模块具有腔体，所述腔体内设置有多个工艺室(1)；所述工艺模块的腔体连接有第一真空系统，各所述工艺室(1)的反应腔体连接有第二真空系统；所述第一真空系统与所述第二真空系统相互独立并可单独调节。该PECVD系统能够有效防止工艺室(1)受到污染，保证工艺室(1)环境的清洁度。

Description

一种PECVD系统

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，特别涉及一种PECVD系统。

背景技术

PECVD（plasma-enhanced chemical vapor deposition）是等离子体增强化学气相沉积技术的简称，其原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。

请参考图1，图1为一种典型的PECVD系统的结构示意图。

一种典型的PECVD系统包括喷淋板1'和支撑结构2'，喷淋板1'和支撑结构2'之间交替设置激发电极板3'和接地电极板4'，处于最外侧的接地电极板4'形成等离子箱的侧壁。

如图1所示，激发电极板3'和接地电极板4'两侧固定安装有基板5'，反应气体从喷淋板1'的进气口1'1进入，并通过多排小孔1'2进入激发电极板3'和接地电极板4'之间的反应室6'中，将反应气体激发为等离子体，从而在基板5'表面沉积薄膜，反应后的气体从支撑结构2'上的非限制性空穴2'1中抽出。

上述现有技术中的PECVD系统具有如下缺点：

第一，用于大面积基板5'时，气流从一侧进气，从另一侧抽气，因而气流的均匀性并不好；

第二，射频接入可以采用多点接入，但是多点接入只能是一侧或两侧接入射频，整个电极板表面的射频的均匀性还有待提高；

第三，装载基板5'和卸载基板5'时比较困难；

第四，外界环境中的杂质或颗粒易进入电极板之间的反应室6'中，污染反应室6'环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种PECVD系统，该PECVD系统能够有效防止工艺室受到污染，保证工艺室环境的清洁度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种PECVD系统，包括工艺模块；所述工艺模块具有腔体，所述腔体内设置有多个工艺室；所述工艺模块的腔体连接有第一真空系统，各所述工艺室的反应腔体连接有第二真空系统；所述第一真空系统与所述第二真空系统相互独立并可单独调节；所述工艺室内安装有上电极板和下电极板；整个所述上电极板分布有多个第一喷气孔，且所述上电极板的外周部设有第二喷气孔；所述第二喷气孔的直径大于所述第一喷气孔的直径；所述下电极板的上端面为凹陷端面；所述凹陷端面形成的凹陷部中填充有介质材料。

进一步，还包括基片装载装置；所述基片装载装置通过门阀将基片送入各所述工艺室的反应腔体中，或者将基片从所述反应腔体中取出。

进一步，所述基片装载装置包括推车，所述推车设置有多个与各所述门阀位置相对应的推车手臂，所述基片通过所述推车手臂送入所述工艺室的反应腔体内，或者从所述反应腔体内取出。

进一步，各所述工艺室共用同一个所述第二真空系统。

进一步，各所述工艺室共用同一气路系统。

进一步，各所述工艺室分别连接一个激励系统。

进一步，各所述工艺室的外壁设置有隔热屏。

在现有技术的基础上，本发明所提供PECVD系统的工艺模块具有腔体，所述腔体内设置有多个工艺室；所述工艺模块的腔体连接有第一真空系统，各所述工艺室的反应腔体连接有第二真空系统；所述第一真空系统与所述第二真空系统相互独立并可单独调节。

采用本发明进行工艺时，由于工艺模块的腔体和工艺室的反应腔体分别连接有单独的真空系统，因而工艺室在进行工艺时，可以将工艺室反应腔体内的工艺压力设置为大于工艺模块腔体内的压力，比如可以将工艺室反应腔体内的工艺压力设置为1Torr，将工艺模块腔体内的压力设为0.1Torr，因此可以避免工艺模块内的杂质和颗粒污染工艺室反应腔体的环境。

附图说明

图1为一种典型的PECVD系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中PECVD系统的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中PECVD系统的工艺室的结构示意图；

图4为本发明一种实施例中工艺室的上电极板的结构示意图；

图5为本发明一种实施例中工艺室的下电极板的结构示意图；

图6为本发明一种实施例中PECVD系统的推车的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种PECVD系统，该PECVD系统能够有效防止工艺室受到污染，保证工艺室环境的清洁度。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明一种实施例中PECVD系统的结构示意图。

在第一种实施例中，本发明所提供的PECVD系统，包括工艺模块。所述工艺模块具有由壳体围成的相对封闭的腔体，必要时所述壳体的适当部分可以打开，从而使所述腔体内外连通。所述工艺模块的主要作用是形成一个具有适当真空度的空间（即所述腔体），用以容纳下文即将描述的工艺室，使所述工艺室工作在适当的真空度下。显然，除了真空系统之外，所述工艺模块应当具有其他必要的常规设施，以便其内部的工艺室顺利与气路系统、真空系统以及激励系统等连接。本领域的技术人员可以根据实际需求设置上述设施，具体的设置方式属于常规技术手段且并非本文的重点，因此不再赘述。

所述腔体内设置有多个工艺室1，各工艺室1放置于工艺模块腔体内的工艺室支架（图中未示出）上。

如图2所示，各工艺室1在工艺模块内竖直排列设置，需要指出的是，本说明书对于各工艺室1的排列方法不作限制，比如可以对工艺模块进行相应的结构调整，以便使得各工艺室1可以在工艺模块内水平排列设置或者以其他方式排列设置。

所述工艺模块的腔体连接有第一真空系统，各工艺室1的反应腔体连接有第二真空系统；所述第一真空系统与所述第二真空系统相互独立。在此，需要指出的是，第二真空系统的数目可以为一个，此时所有的工艺室1采用一套真空系统进行控制；当然，第二真空系统的数目也可以为多个，数目与工艺室1的数目相等，此时每个工艺室1分别连接一个真空系统。

采用本发明进行工艺时，由于工艺模块的腔体和工艺室1的反应腔体分别连接有单独的真空系统，因而工艺室1在进行工艺时，可以将工艺室1反应腔体内的工艺压力设置为大于工艺模块腔体内的压力，比如可以将工艺室1反应腔体内的工艺压力设置为1Torr，将工艺模块腔体内的压力设为0.1Torr，因此可以避免工艺模块内的杂质和颗粒污染工艺室1反应腔体的环境。

请参考图3和图4，图3为本发明一种实施例中PECVD系统的工艺室的结构示意图；图4为本发明一种实施例中工艺室的上电极板的结构示意图。

在第二种实施例中，如图3所示，各工艺室1内均设置有上电极板11和下电极板12，且上电极板11的上部还设置有匀流板13，匀流板13和上电极板11均为多孔板，其中匀流板13的孔直径大于上电极板11的孔直径，上电极板11的孔的数量多于匀流板13的孔的数量。

如图4所示，上电极板11喷气孔的直径可以相同，也可以不相同；为了保证气流的均匀性和等离子体的均匀性，一般喷气孔的直径不相同，且呈有规律分布。

具体地，可以在上电极板11上设置直径较小的第一喷气孔111，在上电极板11的外周部上设置直径较大的第二喷气孔112；第一喷气孔111可以大体均匀分布于整个上电极板11的表面上，第二喷气孔112设置于上电极板11的外周部，且位于第一喷气孔111包围之中。

由于驻波效应的影响，使得反应腔体内径向上中间区域等离子体的密度高，四周区域等离子体的密度低；在本实施例中，上电极板11上的每一个喷气孔均相当于一个中空电极，因而可以增强局部区域气体的离化率，由于设置于上电极板11外周部的第二喷气孔112的直径大于第一喷气孔111的直径，从而可以进一步增强四周区域内气体的离化率，进而可以有效地改善驻波效应对等离子体密度的影响。

此外，各工艺室1及内部结构材料均为耐等离子材料，比如腔室壁可以采用铝，内部其他部分可以采用一部分陶瓷和铝材等，可以很大程度上降低维护需求。

请参考图5，图5为本发明一种实施例中工艺室的下电极板的结构示意图。

在上述第二种实施例中，可以对所述上电极板11的下端面或者所述下电极板12的上端面做出进一步改进。具体地，上电极板11的下端面与下电极板12的上端面中，其中一个端面为凹陷端面。如图5所示，可以具体限定下电极板12的上端面为凹陷端面。对于所述凹陷端面的形状本说明书不作限制，比如可以为台阶形、弧形或者其他形状。

由上所述，驻波效应可以使得反应腔体内径向上中间区域等离子体的密度高，四周区域等离子体的密度低；而在本实施例中，由于所述凹陷端面的存在，使得上下电极板的间距为中间区域大、四周区域小，从而使得中间区域的等离子密度低，四周区域的等离子体密度高，因而本实施例所提供的PECVD系统可以进一步改善驻波效应的影响，从而进一步提高等离子体密度的均匀性。

具体地，请参考图5，下电极板12的凹陷端面形成的凹陷部中填充有介质材料121，比如陶瓷、石英等，这种结构设计有助于提高工艺时基片3温度的均匀性。

请参考图2和图6，图6为本发明一种实施例中PECVD系统的推车的结构示意图。

在上述任一种实施例的基础上，本发明所提供的PECVD系统还可以进一步包括基片装载装置；所述工艺模块及工艺室1相应位置开设有多个门阀2，所述基片装载装置通过门阀2将基片3送入各工艺室1的反应腔体中，或者将基片3从所述反应腔体中取出。这种设置方式有助于提高生产效率。

具体地，如图2所示，所述基片装载装置包括推车4，推车4设置有多个与各门阀2位置相对的推车手臂41，基片3通过推车手臂41送入工艺室1的反应腔体内，或者从所述反应腔体内取出。

工作时，推车4从基片承载盒中取出基片3，取基片3时，推车手臂41进入承载盒内基片3下方，推车手臂41上升或者承载盒下降取出基片3；然后推车4进入导轨43上，工艺模块准备好后，推车4推入工艺室1，用定位点42定位推车4是否到位，基片3放入工艺室1后，推车4退出工艺室1；工艺完成后，用推车4取出基片3，然后把做完工艺的基片3放入另外一个基片承载盒中。

如图2和图3所示，为了便于基片3的放置，可以在各工艺室1内设置顶针15；当需要进行工艺时，打开门阀2，用推车4或者机械手把基片3输送到工艺模块中的各个工艺室1内（如图2所示），然后升顶针15，撤出推车4或机械手，关闭门阀2，降顶针15，抽真空，通特气开始工艺；工艺完成后升顶针15，开门阀2，用推车4或机械手推入工艺室1内，降顶针15，然后撤出机械手或者推车4。

显然，上述工作方式显著提高了基片3的输送效率，从而有效提高了设备产出率。

此外，采用本发明进行工艺时，多个工艺室1可以共用真空系统，气路系统，从而可以显著降低设备成本，并提高生产效率；同时本发明由于采用单腔室单片工艺，在激励系统的接入上可以采用多点接入，在气路进气上可以采用多点进气，保证激励场分布均匀性以及气流均匀性，进而保证整个工艺均匀性。

再者，所有工艺室1均可以采用各自的激励系统，都包含一个电源和匹配网络，电源的频率可以是400KHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz或者更高，相对于各工艺室1共用一个激励系统，这种结构设置有助于功率的均匀分配。

最后，工艺室1下电极中还可以包含有加热系统，如图3所示，整个工艺室1外壁有保温用的隔热屏14，可以保证工艺室1温度恒定，同时工艺模块其他部分温度不至于太高。

以上对本发明所提供的一种PECVD系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种PECVD系统，包括工艺模块；所述工艺模块具有腔体，所述腔体内设置有多个工艺室（1）；所述工艺模块的腔体连接有第一真空系统，各所述工艺室（1）的反应腔体连接有第二真空系统；所述第一真空系统与所述第二真空系统相互独立并可单独调节；

并，工艺室（1）在进行工艺时其反应腔体内的工艺压力设置为大于工艺模块腔体内的压力；其特征在于，所述工艺室（1）内安装有上电极板（11）和下电极板（12）；整个所述上电极板（11）分布有多个第一喷气孔（111），且所述上电极板（11）的外周部设有第二喷气孔（112）；所述第二喷气孔（112）的直径大于所述第一喷气孔（111）的直径；所述下电极板（12）的上端面为凹陷端面；所述凹陷端面形成的凹陷部中填充有介质材料（121）。

2.如权利要求1所述的PECVD系统，其特征在于，还包括基片装载装置；所述基片装载装置通过门阀（2）将基片（3）送入各所述工艺室（1）的反应腔体中，或者将基片（3）从所述反应腔体中取出。

3.如权利要求2所述的PECVD系统，其特征在于，所述基片装载装置包括推车（4），所述推车（4）设置有多个与各所述门阀（2）位置相对应的推车手臂（41），所述基片（3）通过所述推车手臂（41）送入所述工艺室（1）的反应腔体内，或者从所述反应腔体内取出。

4.如权利要求1所述的PECVD系统，其特征在于，各所述工艺室（1）共用同一个所述第二真空系统。

5.如权利要求1所述的PECVD系统，其特征在于，各所述工艺室（1）共用同一气路系统。

6.如权利要求1所述的PECVD系统，其特征在于，各所述工艺室（1）分别连接一个激励系统。

7.如权利要求1所述的PECVD系统，其特征在于，各所述工艺室的外壁设置有隔热屏（14）。

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