[发明专利]用于低损坏率和高处理量等离子体处理的大面积VHF PECVD腔室有效

专利信息
申请号: 201780055121.8 申请日: 2017-07-31
公开(公告)号: CN109690728B 公开(公告)日: 2021-04-06
发明(设计)人: 盛殊然;阿部忍;桑原庆太;崔苏河 申请(专利权)人: 应用材料公司
主分类号: H01J37/32 分类号: H01J37/32
代理公司: 北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006 代理人: 徐金国;赵静
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 损坏 处理 等离子体 大面积 vhf pecvd
【说明书】:

本文公开的实施方式总体涉及用于改变在等离子体处理腔室中沉积的薄膜的均匀性图案的等离子体处理系统,所述等离子体处理系统包括至少一个VHF功率发生器,所述至少一个VHF功率发生器耦接到所述等离子体处理腔室内的扩散器。每个VHF功率发生器的馈送位置偏移以及经由相位调制和扫描而对每个VHF功率发生器进行的控制通过补偿因驻波效应引起的由所述腔室产生的薄膜图案的不均匀性来允许等离子体均匀性改善。可以通过对施加在不同的耦接点处的VHF功率之间的动态相位调制而产生耦接到背板上的不同位置和/或设置在所述背板上的不同位置处的所述多个VHF功率发生器之间的功率分配。

技术领域

本公开内容的实施方式总体涉及用于基板处理的系统和设备。更特别地,本公开内容的实施方式涉及在具有扩散器和一个或多个VHF功率发生器和/或馈送装置的等离子体处理腔室中的处理,扩散器、一个或多个VHF功率发生器和/或馈送装置用于通过补偿等离子体驻波效应来改善等离子体均匀性并通过提供细孔挖穴(pinhole scooping)来改善流动模式。

背景技术

等离子体处理,诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD),通常用于在诸如半导体基板、平板基板、太阳能面板基板和液晶显示器基板的基板上沉积薄膜。通常通过将前驱物气体引入具有设置在基板支撑件上的基板的真空腔室中来实现PECVD。通常引导前驱物气体通过位于真空腔室的顶部附近的气体分配板。通过从耦接到真空腔室的一个或多个RF源向腔室施加射频(RF)功率,将腔室中的前驱物气体激励(例如激发)成等离子体。被激发的气体反应以在基板的表面上形成材料层,基板位于温度受控的基板支撑件上。分配板通常连接到RF电源,例如VHF功率发生器,并且基板支撑件通常连接到提供RF电流回程路径的腔室主体。

在使用PECVD工艺沉积的薄膜中通常需要这种薄膜的均匀性(厚度和质量两方面上的均匀性)。由于对更大LCD和太阳能面板的需求持续增长,因此用于制作LCD和太阳能面板的基板的大小也在增长。随着基板的大小继续增大,获得这种均匀性越来越困难。另外,对厚度均匀性和其他膜特性的要求经常变得更加严格。

另外,在大面积VHF PECVD处理期间,由于驻波效应,基板上方的电磁场不均匀,因此导致形成的等离子体具有朝向基板边缘附近的基板弯曲的等离子体鞘层。等离子体鞘层的这种弯曲导致轰击基板边缘附近的基板的离子轨迹相比于轰击基板的中心的离子轨迹的差异,从而导致基板的不均匀处理并且因此影响整体临界尺寸均匀性。

另外,许多化学气相沉积反应器的配置中固有的不对称性可使实现薄膜均匀性的困难进一步复合化。例如,在PECVD腔室放电电极的中心点处连接射频功率馈送装置以在导电时产生径向均匀的电场可能由于存在阻碍在电极的中心点处的所述连接的其他外部腔室部件而难以实现。因此,用于一些PECVD腔室的射频功率馈送装置可能在几何中心之外的某个点处定位在放电电极上,这对于在腔室中产生径向对称电场来说通常是次优的。非对称电场通常将导致在处理腔室的处理区域中产生的等离子体不均匀,这将导致在处理腔室中执行的沉积或蚀刻工艺不均匀。

因此,本领域需要促进改善在等离子体处理腔室中执行的沉积工艺的均匀性的设备和系统。具体来说,本领域需要一种改善的VHF功率产生配置和匹配网络调谐方案,以用于补偿驻波效应和等离子体不对称分布,以及改善均匀性。

发明内容

本文公开的实施方式总体涉及用于改变在等离子体处理腔室中沉积的薄膜的均匀性图案的等离子体处理系统,所述等离子体处理系统包括至少一个射频(RF)功率发生器,其耦接到所述等离子体处理腔室内的扩散器。在一个实施方式中,公开一种等离子体处理腔室。等离子体处理腔室包括扩散器、背板和VHF功率发生器。背板耦接到扩散器。背板具有第一角落位置、第二角落位置、第三角落位置和第四角落位置。另外,背板在背板的大致中心处具有开口以用于气体馈送装置。VHF功率发生器在第一角落位置、第二角落位置、第三角落位置和第四角落位置处耦接到背板。

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