用于高均匀性hjt形成的大尺寸腔室的制作方法
【专利摘要】本发明通常涉及一种用于在等离子体沉积腔室中处理基板的装置。更具体地，本发明的实施例涉及用于高均匀性HJT形成的大尺寸腔室。在本发明的一个实施例中，双RF接地方案提供改进的RF返回路径，所述改进的RF返回路径引起等离子体沉积的增加的均匀性。在本发明的另一实施例中，波导通过减少RF扼流器对RF电流的影响来用于改进等离子体沉积的均匀性。
【专利说明】用于高均匀性HJT形成的大尺寸腔室
【技术领域】
[0001]本发明的实施例通常涉及一种用于在等离子沉积腔室中处理诸如太阳能电池板基板或半导体基板之类的基板的装置。更具体地，本发明的实施例涉及用于高均匀性异质结(HJT)形成的大尺寸腔室。
【背景技术】
[0002]等离子体增强化学气相沉积(PECVD)通常用于在诸如太阳能电池板基板和半导体基板之类的基板上沉积薄膜。PECVD通常通过将前驱物气体引入到具有布置在基板支撑件上的基板的真空腔室中来完成。前驱物气体通常被导向通过位于真空腔室顶部附近的分配板。真空腔室中的前驱物气体通过将来自耦合至腔室的一个或多个RF源的RF功率施加到腔室电极而被激发成为等离子体。等离子体在位于基板支撑件上的基板表面上形成材料层。分配板通常连接到RF电源且基板支撑件通常连接到腔室主体以产生RF功率返回路径。
[0003]非晶硅钝化技术(例如，HJT)常常用于太阳能基板制造业。太阳能工业通常使用频率小于30MHz (例如，13.56MHz)的RF功率用于PECVD腔室中的非晶硅的等离子体沉积。通常所使用的PECVD腔室是感应耦合等离子体腔室或电容耦合等离子体(CCP )腔室。然而，使用小于30MHz的RF频率的一个缺陷在于RF等离子体的强烈离子轰击，所述强烈离子轰击导致较短的载流子寿命和较低的能量转换效率。
[0004]诸如大于约30MHz的频率之类的特高频率(VHF)的CCP将更多的功率归于离子化且将较少的功率归于离子加速，如此产生较少的离子轰击。然而，由于VHF等离子体的短波长而出现问题，诸如在低功率下的低等离子体稳定性和VHF等离子体对腔室硬件和结构的敏感性。另外，在VHF CCP应用中的寄生等离子体的存在可产生不希望的结果，诸如薄膜沉积的不均匀性。应注意到，如在随后的说明书中使用的术语“RF”可包括RF功率的所有频率。可以预期，术语“RF”包括在从低于13.56MHz到高于30MHz的范围中的任何频率或频率的组合、以及在所述频率之间的任何频率。如上文所示，在本【技术领域】中需要在高频下进行的RF CCP应用中的改进均匀性的薄膜沉积。
【发明内容】
[0005]本发明通常涉及用于一种用于在等离子体沉积腔室中处理基板的装置。更具体地，本发明的实施例涉及用于高均匀性HJT形成的大尺寸腔室。在本发明的一个实施例中，双RF接地方案提供改进的RF返回路径，所述改进的RF返回路径引起等离子体沉积的增加的均匀性。在本发明的另一实施例中，波导通过减少RF扼流器对RF电流的影响来用于改进等离子体沉积的均匀性。
[0006]本发明的一个实施例提供了一种用于处理基板的装置，所述装置包含:界定处理容积(process volume)的腔室主体,所述腔室主体具有经由所述腔室主体的狭缝阀开口 ；以及布置在所述处理容积中的基板支撑件。基板支撑件在狭缝阀开口之下的第一位置和在狭缝阀开口之上的第二位置之间可动，并且第一托架可在狭缝阀开口之下的位置处耦合至腔室主体。基板支撑件RF接地母线耦合在基板支撑件与第一托架之间，并且第二托架在狭缝阀开口之上的位置处耦合至腔室主体。遮蔽框架被布置在基板支撑件之上的处理容积中，并且所述遮蔽框架在与第二托架接触的第三位置和与第二托架间隔开的第四位置之间可动。
[0007]本发明的另一实施例提供了一种用于处理基板的装置，所述装置包含:界定处理容积的腔室主体，所述腔室主体具有经由所述腔室主体的狭缝阀开口 ；以及布置在所述处理容积中的基板支撑件。基板支撑件在狭缝阀开口之下的第一位置和在狭缝阀开口之上的第二位置之间可动。第一托架在狭缝阀开口之下的位置处耦合至腔室主体。基板支撑件RF接地母线可耦合在基板支撑件与第一托架之间，并且第二托架在狭缝阀开口之上的位置处耦合至腔室主体。遮蔽框架被布置在基板支撑件之上的处理容积中，并且所述遮蔽框架在与第二托架接触的第三位置和与第二托架间隔开的第四位置之间可动。背板耦合至腔室主体且背板界定处理容积的边界。RF扼流器被布置在处理容积之外。RF电源、耦合至RF电源和RF扼流器的匹配网络、以及遮蔽件耦合至腔室主体和匹配网络。波导被布置在RF扼流器和背板之间。
[0008]本发明的又一实施例提供了一种处理装置，所述处理装置包含:耦合至阻抗匹配网络的RF电源；耦合至供气管的气体源；耦合至气体源且耦合至阻抗匹配网络的RF扼流器；耦合至RF扼流器的背板；以及耦合至阻抗匹配网络且布置在背板和RF扼流器之间的波导。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]因此，以可详细地理解本发明的上述特征的方式，可参考实施例获得上文简要概述的本发明的更特定描述，所述实施例中的一些实施例在附图中图示。然而，应注意，附图仅图示本发明的典型实施例并且因此不将附图视为限制本发明的范围，因为本发明可允许其他等效实施例。
[0010]图1示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF PECVD处理腔室的RF返回路径。
[0011]图2A示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF PECVD处理腔室的等角剖视图。
[0012]图2B示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF接地母线和遮蔽框架。
[0013]图2C示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF接地母线。
[0014]图2D示意性地图示图2B的RF接地母线。
[0015]图2E是如图2A中所示具有RF接地母线的等离子体处理腔室的示意性俯视图。
[0016]图2F是图2E的RF接地母线配置的俯视图。
[0017]图2G示意性地图示根据本发明的一个实施例的具有RF接地母线的遮蔽框架。
[0018]图3示意性地图示RF功率等离子体处理装置。
[0019]图4是图3的RF功率等离子体处理装置的横截面俯视图。
[0020]为了便于理解，在尽可能的情况下，已使用相同附图标记来指定对诸图共用的相同元件。可以预期，所述实施例的元件可有利地并入其他实施例中而无需额外的叙述。
【具体实施方式】[0021]本发明的实施例通常涉及一种用于使用等离子体处理基板的装置。更具体地，本发明的实施例提供在RF处理腔室中的双RF接地方案。双RF接地方案允许在低功率下的RF等离子体处理和薄膜的增加的均匀性的沉积。本发明的另一实施例提供了在等离子体处理腔室中使用RF功率时用于改进的薄膜均匀性的波导。
[0022]本发明的实施例通常用于处理矩形基板，诸如用于太阳能电池板的基板。其他适当的基板可以是圆形，诸如半导体基板。本发明可用于处理具有任何大小或形状的基板。然而，由于在较大等离子体处理腔室中所需的增大的RF返回路径，本发明为15K (约15600cm2),25K (约27750cm2)和以上大小、更优选地40K (约41140cm2)和以上大小(例如，50K、55K和60Κ的大小)的基板提供特别的优势。
[0023]虽然本发明在可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得的大面积基板处理系统之内说明性地描述、图示和实践，但是也可发现本发明用于包括来自其他制造商的那些等离子体处理系统的其他等离子体处理系统，在所述等离子体处理系统中，需要确保一个或多个RF返回路径在便于在所述系统之内的可接受处理的水平下保持工作。
[0024]图1示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF PECVD处理腔室的RF返回路径。等离子体处理系统100可被配置成将各种材料沉积在基板上，所述材料包括但不限于介电材料(例如，SiO2, SiOxNy、上述物质的衍生物、或者上述物质的组合)、半导体材料(例如，Si和Si的掺杂剂)、或者阻挡层材料(例如，SiNx、SiOxNy、或者上述物质的衍生物)。通过等离子体处理系统形成或沉积到基板上的介电材料和半导体材料的具体实例可包括外延硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、硅锗、锗、二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、上述物质的掺杂剂(例如，B、P或As)、上述物质的衍生物、或者上述物质的组合。等离子体处理系统也可被配置成接收诸如氩气、氢气、氮气、氦气、或者上述气体的组合之类的气体，以便用作净化气体或载气(例如，Ar、H2、N2、He、上述气体的衍生物、或者上述气体的组合)。使用等离子体处理系统在基板上沉积硅薄膜的一个实例可通过在氢气载气中使用硅烷作为前驱物气体来完成。
[0025]如图1中所示，等离子体处理系统100通常包含腔室主体102，所述腔室主体102界定处理容积110。腔室主体102的壁140具有经由所述壁140的狭缝阀开口 141，以允许基板通过。基板支撑件104b被布置在处理容积110中，并且基板支撑件104b被配置成在处理期间在支撑件主体104的顶表面104a上支撑基板。基板支撑件104b还适于在处理期间垂直地移动以调整基板和喷淋头组件103之间的距离，所述喷淋头组件103被配置成将来自处理气体源107的处理气体供应到处理容积110。喷淋头组件103通常被布置在基板支撑件104b之上且平行于基板支撑件104b。
[0026]在一个实施例中，喷淋头组件103包含气体分配板131和背板132。气体源107通过供气管134将气体提供到布置在分配板131和背板132之间的气体容积。
[0027]气体分配板131、背板132和供气管134通常由导电材料形成且彼此电连接。腔室主体102也由导电材料形成。腔室主体102通常与喷淋头组件103绝缘。在一个实施例中，喷淋头组件103经由绝缘体135被安装在腔室主体上。
[0028]在一个实施例中，基板支撑件104b也可导电。基板支撑件104b和喷淋头组件103被配置为用于在所述基板支撑件104b和喷淋头组件103之间的等离子体产生的相对电极。
[0029]RF电源105通常用于在喷淋头组件103和基板支撑件104b之间产生等离子体。在一个实施例中，RF电源105经由阻抗匹配网络106通过第一输出106a耦合至喷淋头组件103。阻抗匹配网络106的RF返回路径106b电连接到腔室主体102。
[0030]在一个实施例中，多个基板支撑件RF接地母线153电连接在支撑件主体104和腔室主体102之间。多个基板支撑件RF接地母线153被配置成在处理期间缩短RF电流的返回路径，并且影响在基板表面上的等离子体均匀性。
[0031]RF电流的路径190通过图1中的箭头示意性地图示。RF电流通常从RF电源105的第一输出105a行进到阻抗匹配网络106的第一输出106a，然后RF电流沿着托架(未图示)行进，所述托架从阻抗匹配网络106耦合到RF扼流器(未图示)的端块表面。然后，RF电流沿着供气管134的外表面行进到背板132的背表面。RF电流继续沿着背板132的顶侧行进到分配板131且行进到分配板131的前表面。一种或多种处理气体通过喷淋头组件103从气体源107提供到处理容积110。从分配板131的前表面，RF电流将气体激发成等离子体108，并且RF电流通过等离子体108行进到基板顶表面或遮蔽框架122。等离子体108处理基板且通常需要均匀的等离子体沉积。然而，诸如处理气体的分布、腔室的几何形状和结构及腔室之内的硬件、以及在喷淋头组件103和基板支撑件104b之间的距离之类的各种因素将影响等离子体沉积的均匀性。在处理基板之后，RF电流通过多个基板支撑件RF接地母线153或通过多个遮蔽框架RF接地母线154、或者上述接地母线的组合返回到阻抗匹配网络106，所述多个基板支撑件RF接地母线153耦合在支撑件主体104和腔室主体102之间，所述多个遮蔽框架RF接地母线154耦合在遮蔽框架122和腔室主体102之间。
[0032]在本发明的一个实施例中，RF电流流经等离子体且流到布置在载体150中的基板表面上。载体150通常用于输送基板进出腔室且起作用以在处理期间将基板保持在支撑件主体104的顶表面104a上。在一个实施例中，载体150可以是用于携带c_Si基板或聚Si基板的介电载体(例如，玻璃)或金属载体。在另一实施例中，载体150可在没有基板布置在腔室中的清洗和调适(season)工艺期间用于腔室中。
[0033]在一个实施例中，载体150包含金属且遮蔽框架122在处理期间围绕金属载体150的外周边布置。遮蔽框架122在处理期间与金属载体150电接触。遮蔽框架122可以是裸金属表面，或者遮蔽框架122可在所述遮蔽框架122的表面(例如，喷涂或阳极化的氧化层)上具有介电涂层。遮蔽框架122也可包含多个遮蔽框架RF接地母线154，所述多个遮蔽框架RF接地母线154耦合在遮蔽框架122和腔室主体102之间。当使用金属载体150时，RF电流从等离子体流到金属载体150，从而沿着表面流到金属载体150的边缘。然后，RF电流流经与金属载体150电连接的遮蔽框架122，且流到耦合在遮蔽框架122和腔室主体102之间的多个遮蔽框架RF接地母线154。在所述实施例中，遮蔽框架RF接地母线154是主要RF返回路径。然而，少量RF电流将流向支撑件主体104的顶表面104a。在所述情况下，RF电流将继续沿着支撑件主体104的顶表面104a流到多个基板支撑件RF接地母线153，所述多个基板支撑件RF接地母线153耦合在支撑件主体104和腔室主体102之间。在RF电流到达腔室主体102之后，RF电流通常返回到阻抗匹配网络106。
[0034]在另一实施例中，载体150包含介电材料且遮蔽框架122围绕介电载体150的外周边布置。遮蔽框架122与介电载体150电接触。遮蔽框架122可以是裸金属表面，或者遮蔽框架122可在所述遮蔽框架122的表面(例如，喷涂或阳极化的氧化层)上具有介电涂层。遮蔽框架122也可包含多个遮蔽框架RF接地母线154，所述多个遮蔽框架RF接地母线154耦合在遮蔽框架122和腔室主体102之间。当使用介电载体150时，RF电流以位移电流的形式从等离子体通过介电载体150的主体流到支撑件主体104的顶表面104a。随后，RF电流经过顶表面104a流到基板支撑件RF接地母线153，所述基板支撑件RF接地母线153耦合在支撑件主体104和腔室主体102之间。在所述实施例中，基板支撑件RF接地母线153是主要RF返回路径。
[0035]图2A示意性地图示根据本发明的一个实施例的等离子体处理腔室的侧剖视图。等离子体处理腔室200包含腔室底部201、侧壁202和202a、以及喷淋头组件203。腔室底部201、侧壁202和202a、以及喷淋头组件203界定处理容积206。基板支撑组件204被布置在处理容积206中。开口通过侧壁202a的一侧形成。开口 207被配置成允许基板进出处理容积206而通过。狭缝阀205耦合至侧壁202a且狭缝阀205被配置成在处理期间关闭开口 207。
[0036]喷淋头组件203包含大体上平行于彼此布置的背板209和气体分配板210，在所述背板209和气体分配板210之间形成气体分配容积214。背板209和分配板210被配置成将处理气体分配到处理容积206。背板209和分配板210通常由诸如铝之类的导电材料制成。绝缘体213被布置在侧壁202和202a上，并且绝缘体213被配置成将侧壁202和202a与喷淋头组件203电隔离。
[0037]背板209形成处理容积206的边界，并且开口 212通过背板209而形成以允许供气管241通过所述背板209。供气管241连接到气体源(未图示)。分配板210与背板209间隔开，并且在所述分配板210与所述背板209之间的空隙形成分配气体容积214。多个孔211通过分配板210而形成，并且多个孔211在分配气体容积214和处理容积206之间提供流体连通。
[0038]基板支撑件204布置在处理容积206中央，并且基板支撑件204在处理期间支撑基板。基板支撑件204通常包含导电支撑件主体217，所述导电支撑件主体217由贯穿腔室底部201的轴218支撑。支撑件主体217的形状通常为多边形，并且支撑件主体217可以是裸金属表面或者由绝缘涂层覆盖。在一个实施例中，支撑件主体217由支撑基板的支撑件主体217的至少一部分上的电绝缘涂层覆盖。绝缘涂层也可覆盖支撑件主体217的其他部分。在一个实施例中，基板支撑件204通常至少在处理期间耦合至接地电位。
[0039]支撑件主体217可由金属或者其他同等导电材料(诸如铝)制成。绝缘涂层可以是诸如氧化物、氮化硅、硅、二氧化物、二氧化铝、五氧化二钽、碳化硅、或聚酰亚胺等介电材料，所述介电材料可通过各种沉积或涂布工艺施加，所述沉积或涂布工艺包括但不限于，火焰喷涂、等离子体喷涂、高能涂布、化学气相沉积、喷涂、粘附膜、溅射、以及封装。在本发明的一个实施例中，支撑件主体217包含布置在所述支撑件主体217中的多个升降杆(liftpin)(未图示)。多个升降杆被配置成接触载体250，且被配置成当基板支撑件204下降到接收基板的位置时，从支撑件主体217的顶表面升高含有基板的载体250。当载体250与支撑件主体217分离时，基板装卸装置(handler)(未图示)可将基板从等离子体处理腔室200传递出。
[0040]在一个实施例中，加热元件219被布置在支撑件主体217之内且被配置成在处理期间加热基板。加热元件219 (诸如电极或电阻元件)耦合到电源220且可控地将基板支撑件204和位于所述基板支撑件204上的基板加热至预定温度。通常，加热元件219相对于支撑件主体217电浮动。[0041]基板支撑件204的轴218从支撑件主体217延伸通过腔室底部201，并且基板支撑件204的轴218将基板支撑件204耦合到升降系统221。升降系统通常包含驱动马达(未图示)且升降系统使基板支撑件204在升高处理位置和降低位置之间移动，如此促进基板传递进出处理容积206。
[0042]RF电源215用来在处理容积中产生等离子体，并且将参考图3和图4更详细地论述RF电源215。在一个实施例中，多个基板支撑件RF接地母线253耦合在支撑件主体217和腔室主体的侧壁202之间。在另一实施例中，基板支撑件RF接地母线253耦合在支撑件主体217和在狭缝阀开口 207之下的位置处的腔室主体的侧壁202a之间，腔室主体的侧壁202a含有狭缝阀开口 207。多个基板支撑件RF接地母线253在支撑件主体217和腔室主体之间提供RF电流返回路径。
[0043]在一个实施例中，次狭缝阀开口托架270在狭缝阀开口 207之下的位置处耦合至含有狭缝阀开口 207的侧壁202a。紧固螺钉255通过次狭缝阀开口托架270布置，并且紧固螺钉255将基板支撑件RF接地母线253耦合到含有狭缝阀开口 207的侧壁202a。次狭缝阀开口托架270电连接到含有狭缝阀开口 207的侧壁202a。基板支撑件RF接地母线253在第一末端处通过平托架256连接到支撑件主体217，并且基板支撑件RF接地母线253在第二末端处通过次狭缝阀开口托架270连接到含有狭缝阀开口 207的侧壁202a。
[0044]在一个实施例中，遮蔽框架222围绕载体250的外周边布置。遮蔽框架222包含接触部分251，所述接触部分251电连接到载体250的顶部边缘。接触部分250沿着载体250的周边可以是连续的，或者接触部分250可以是不连续的，诸如沿着载体250的周边布置的具有规定密度的多个“指状物”。在优选实施例中，接触部分251可以是连续的。
[0045]在一个实施例中，遮蔽框架220进一步包含多个遮蔽框架RF接地母线254。遮蔽框架RF接地母线254耦合在遮蔽框架222的唇部的底表面和倒L形托架257的水平部分的顶表面之间，所述倒L形托架257耦合至腔室主体的侧壁202。倒L形托架257电连接到腔室主体的侧壁202。在另一实施例中，遮蔽框架RF接地母线254耦合至含有狭缝阀开口207的侧壁202a上的钝角L形托架261。钝角L形托架261耦合至含有狭缝阀开口 207的侧壁202a，并且钝角L形托架261进一步包含垂直倾斜部分261a和从侧壁202a延伸的水平部分261b。遮蔽框架RF接地母线254耦合在遮蔽框架222的唇部的底表面与钝角L形托架261的水平部分的顶表面之间。钝角L形托架261电连接到含有狭缝阀开口 207的侧壁 202a。
[0046]在另一实施例中，遮蔽框架RF接地母线254耦合至含有狭缝阀开口 207的侧壁202a上的钝角L形托架261。钝角L形托架261耦合至含有狭缝阀开口 207的腔室主体102的侧壁202a，并且钝角L形托架261进一步包含垂直倾斜部分261a和从侧壁202a延伸的水平部分261b。遮蔽框架RF接地母线254耦合在遮蔽框架222的底表面280与钝角L形托架261的水平部分261b的顶表面之间。钝角L形托架261电连接到含有狭缝阀开口207的侧壁202a。
[0047]在一个实施例中，遮蔽框架222被配置成防止在支撑件主体217上的沉积且将RF电流接地路径提供到腔室主体。当基板支撑件204处于升高处理位置时，遮蔽框架222搁置(rest)在载体250和支撑件主体217上。当基板支撑件204处于用于基板传递的降低位置时，遮蔽框架222搁置在位于多个托架257和261上的基板支撑件204之上，所述多个托架257和261布置在位于狭缝阀开口之上的腔室主体侧壁202和202a上。在一个实施例中，遮蔽框架RF接地母线254通常为C形且由导电材料制成。遮蔽框架RF接地母线254是柔性的且被布置在遮蔽框架222与多个托架257和261之间，所述托架257和261被布置在狭缝阀开口之上的腔室主体侧壁202和202a上。
[0048]根据本发明的一个实施例，将遮蔽框架222和基板支撑件204接地有助于使到接地腔室主体的耦合最大化，所述接地腔室主体是低电位表面。将遮蔽框架222接地使得遮蔽框架222处于低电位状态。将基板支撑件204接地也使得基板处于低电位状态。在不接地的情况下，遮蔽框架222变得在等离子体内部“浮动”且遮蔽框架222通常呈现高浮动电位。浮动电位是在遮蔽框架222和喷淋头组件203之间的间隔的强函数。当基板支撑件204和遮蔽框架222处于处理位置时，升高的遮蔽框架222的表面电势可轻易地激发寄生等离子体且引起电弧，所述电弧负面地影响在基板上的等离子体沉积的均匀性。将遮蔽框架222接地迫使遮蔽框架222的表面与接地腔室主体电位上对准，从而增加等离子体沉积的均匀性。
[0049]在一个实施例中，双RF接地方案提供遮蔽框架222和基板支撑件204两者的接地。双RF接地允许低激发和持续功率来产生RF等离子体。已经发现，在无双RF接地方案的情况下，在特高频率下的RF等离子体的最小等离子体激发功率大于50mW/cm2，且持续功率大于30mW/cm2。然而，双RF接地方案提供在处理容积206之内的表面电势的改进的绝缘和调节，并且已经发现当使用由本发明预期的双RF接地方案时，激发和持续功率可低至IOmff/ cm2。
[0050]图2B示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF接地母线和遮蔽框架。具有支撑件主体217的基板支撑件被布置在处理腔室200中。载体250被布置在支撑件主体217的顶表面249上且载体250在处理期间保持基板。遮蔽框架222围绕载体250的外周边布置且遮蔽框架222包含接触部分251，所述接触部分251与载体250的边缘电接触。
[0051]在一个实施例中，当基板支撑件204处于升高位置时，遮蔽框架222搁置在载体250和支撑件主体217上。在另一实施例中，遮蔽框架222被配置成用作载体250的边缘夹紧装置。如果金属载体250被布置在具有升高温度的支撑件主体217上，那么金属载体250将通常显示某种程度的变形(例如，翘曲)。所述变形尤其存在于具有大金属载体的大面积腔室中。金属载体250的变形对布置在金属载体250之内的基板的表面不均匀性有影响。结果，变形将通常引起等离子体均匀性的下降。遮蔽框架接触部分251搁置在金属载体的边缘上。边缘夹紧功能是由于遮蔽框架222的重量和施加于遮蔽框架222上的向下的重力的结果。
[0052]多个基板支撑件RF接地母线253耦合在基板支撑件204的支撑件主体217和腔室主体102的侧壁202之间。基板支撑件RF接地母线253通过平托架255耦合至支撑件主体217，所述平托架255具有经由所述平托架255布置的紧固螺钉256。平托架255被布置在支撑件主体217的垂直布置的边缘247上，并且平托架255被配置成将基板支撑件RF接地母线253的一个末端264保持到支撑件主体217。基板支撑件RF接地母线253电连接到支撑件主体217和腔室主体102的侧壁202。
[0053]在一个实施例中，半圆形棒252邻近于支撑件主体214的垂直布置的边缘247而布置。半圆形棒252耦合至支撑件主体的底表面248。半圆形棒252被配置成在基板支撑件204的重复的提升/下降循环期间保护基板支撑件RF接地母线253。形成支撑件主体217的垂直布置的边缘247和底表面248的交叉的支撑件主体217的角落接触基板支撑件RF接地母线253，并且所述角落过早地磨损或降低基板支撑件RF接地母线253的完整性。半圆形棒252防止过早磨损且延长基板支撑件RF接地母线253的寿命。
[0054]在一个实施例中，平托架255被布置在支撑件主体217的垂直布置的边缘247上。平托架包含经由所述平托架布置的紧固螺钉256，所述紧固螺钉256被配置成将基板支撑件RF接地母线253的第一末端264耦合到支撑件主体217。在一个实施例中，平托架255在垂直布置的边缘247上从支撑件主体的底表面248向上延伸。
[0055]在一个实施例中，倒L形托架257耦合至腔室主体的侧壁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沿着腔室主体的侧壁202垂直地布置，所述水平部分260从腔室主体的侧壁202水平地向外布置。紧固螺钉258通过垂直部分259而布置，并且紧固螺钉258将基板支撑件RF接地母线253耦合到腔室主体的侧壁202。倒L形托架257电连接到腔室主体的侧壁202。基板支撑件RF接地母线253在第一末端264处通过平托架255连接到支撑件主体217，并且基板支撑件RF接地母线253在第二末端265处通过倒L形托架257连接到腔室主体的侧壁202。上述基板支撑件RF接地母线253的连接结构用在不含有狭缝阀开口 207的腔室主体侧壁202上。
[0056]在一个实施例中，遮蔽框架222围绕载体250的外周边布置。多个遮蔽框架RF接地母线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之间，所述倒L形托架257耦合至腔室主体的侧壁202。倒L形托架257电连接到腔室主体的侧壁202。
[0057]图2C示意性地图示根据本发明的一个实施例的RF接地母线。基板支撑件RF接地母线253包含第一末端264和第一圆形紧固螺钉孔266。基板支撑件RF接地母线253进一步包含第二末端265和第二圆形紧固螺钉孔267。基板支撑件RF接地母线253是柔性的且被设计成维持预定形状。基板支撑件RF接地母线253的形状将不会引起对基板支撑件204的轴或驱动马达的附加应力。形状也应通过装载/提升和下降/卸载过程而重复。形状可通过改变基板支撑件RF接地母线253的长度或宽度而变化。在一个实施例中，基板支撑件RF接地母线253的长度小于约12英寸。在优选实施例中，基板支撑件RF接地母线253的长度为约6英寸。
[0058]图2D示意性地图示图2C的RF接地母线。在一个实施例中，基板支撑件RF接地母线253包含两种不同材料。第一材料263是导电金属。在优选实施例中，第一材料263是铝。第二材料262是由第一材料263封装的聚合物材料。在优选实施例中，第二材料262是聚酰亚胺。在一个实施例中，第一材料263具有在约0.2密尔和约0.8密尔之间的厚度。在优选实施例中，第一材料263具有约0.5密尔的厚度。在一个实施例中，第二材料262具有在约0.5密尔和约1.5密尔之间的厚度。在优选实施例中，第二材料262具有约1.0密尔的厚度。
[0059]图2E是如图2A中所示具有RF接地母线的等离子体处理腔室的示意性俯视图。在一个实施例中，多个基板支撑件RF接地母线253耦合在支撑件主体217和腔室主体的侧壁202/202a之间。与含有狭缝阀开口的侧壁202a相对的侧壁202使用倒L形托架257将基板支撑件RF接地母线253耦合到侧壁202。钝角L形托架261不将基板支撑件RF接地母线253耦合到不含有狭缝阀开口 207的腔室主体的侧壁202。
[0060]图2F是图2E的RF接地母线配置的俯视图。在一个实施例中，多个基板支撑件RF接地母线253沿着支撑件主体217的边缘布置。在优选实施例中，狭缝阀侧和与狭缝阀侧相对的一侧含有第一相等数目的基板支撑件RF接地母线253。所述第一相等数目可取决于处理腔室的大小和所需等离子体沉积的特性而变化。在优选实施例中，第一相等数目是4个基板支撑件RF接地母线253。邻近狭缝阀侧的两个其余侧含有第二相等数目的基板支撑件RF接地母线253。所述第二相等数目可取决于处理腔室的大小和所需等离子体沉积的特性而变化。在优选实施例中，第二相等数目是6个基板支撑件RF接地母线253。在另一优选实施例中，第一相等数目的基板支撑件RF接地母线253的每一个比第二相等数目的基板支撑件RF接地母线253的每一个包含更大的宽度。然而，应已知具有可变宽度和长度的任何数目的基板支撑件RF接地母线253可用于影响等离子体沉积的均匀性。
[0061]在另一优选实施例中，通过对称放置基板支撑件RF接地母线253将支撑件主体217接地提供了更均匀的等离子体沉积。在一个优选实施例中，对称放置包含在支撑件主体217的角落附近放置多个基板支撑件RF接地母线253。
[0062]图2G示意性地图示根据本发明的一个实施例的具有RF接地母线的遮蔽框架。遮蔽框架222通过多个遮蔽框架RF接地母线254耦合至腔室主体。在一个实施例中，遮蔽框架RF接地母线254包含柔性导电材料，所述柔性导电材料布置在遮蔽框架222的底表面280和不含有狭缝阀开口 207的侧壁202上的倒L形托架257的水平部分260的顶表面之间。在含有狭缝阀开口 207的侧壁202a上，遮蔽框架RF接地母线254耦合至钝角L形托架261的水平部分261b的顶表面。在一个实施例中，柔性导电材料是铝。遮蔽框架RF接地母线254包含C形，并且所述柔性应不会妨碍遮蔽框架222紧密地安放在支撑件主体217或载体250的边缘上。此外，C形的遮蔽框架RF接地母线254被配置成呈现弹性且在遮蔽框架222的提升和下降期间恢复预定形状。
[0063]在一个实施例中，遮蔽框架222被配置成用作载体250的边缘夹紧装置。如果金属载体250布置在具有升高温度的基板支撑件204上，那么金属载体250将通常显示某种程度的变形(例如，翘曲)。所述变形尤其存在于具有大金属载体的大面积腔室中。金属载体250的变形对布置在金属载体250之内的基板的表面不均匀性有影响。结果，变形将通常引起等离子体均匀性的下降。遮蔽框架接触部分251搁置在金属载体250的边缘上。边缘夹紧功能是由于遮蔽框架222的重量和施加于遮蔽框架222上的向下的重力的结果。
[0064]图3示意性地图示RF功率等离子体处理装置。在一个实施例中，RF功率等离子体处理装置300被配置成将特高频率RF电流提供至处理腔室。RF电源315耦合至布置在RF扼流器317之上的阻抗匹配网络316。RF扼流器317包含多个端块323和布置在所述端块323之间的多个铁磁性圆盘324。供气管341通过端块323和铁磁性圆盘324而布置，并且供气管341耦合至气体源307。供气管341通常由导电金属制成。在优选实施例中，供气管341为铝。远程等离子体源320也耦合至供气管341。
[0065]喷淋头组件303包含背板309、分配板310、以及布置在背板309和分配板310之间的气体分配容积314。供气管341从RF扼流器317延伸通过背板309以将气体提供到气体分配容积314。遮蔽件322被布置在背板309和RF扼流器317之间。遮蔽件322基本上为平面且与背板309间隔开。遮蔽件322通过多个托架321耦合至腔室主体330。腔室主体330和托架321通常由导电材料制成。供气管341从RF扼流器317通过遮蔽件322中的开口 342延伸到背板309。
[0066]在一个实施例中，RF功率等离子体处理装置300将来自RF电源315的RF电流(诸如特高频率RF电流)提供到阻抗匹配网络316。RF电流从阻抗匹配网络316沿着供气管341的外表面行进到背板309的底表面，所述背板309包含气体分配容积314的一个边界。RF电流沿着背板309行进且行进通过耦合至背板309和腔室主体330的绝缘体313。RF电流行进通过耦合至分配板310的绝缘体313，并且RF电流沿着布置在处理容积中的分配板310的前表面行进。RF功率通常将气体激发成用于在处理腔室之内等离子体处理的等离子体。
[0067]在一个实施例中，RF电流通过腔室主体330从处理腔室返回到RF功率等离子体处理装置300。RF电流沿着腔室主体330的内部行进，并且随后RF电流沿着多个托架321的底表面行进到遮蔽件322的底表面。随后，RF电流沿着遮蔽件322中的开口 342行进到遮蔽件322的顶表面，在所述顶表面处，RF电流通过多个导电柱式元件(未图示)返回到阻抗匹配网络316，所述导电柱式元件布置在遮蔽件322和RF扼流器317之间。如将在下文中论述，柱式元件与RF扼流器317间隔开。
[0068]在一个实施例中，遮蔽件322和背板309被配置成提供电磁波导350。遮蔽件322形成波导350的顶部边界，并且背板309形成波导350的底部界面。遮蔽件322距背板309的间隔横跨波导350的表面区域大体上恒定。
[0069]在一个实施例中，波导350是用于RF电磁场行进的对称空气波导。在处理腔室中或者通过RF功率等离子体处理装置300，RF扼流器317的铁磁性圆盘324呈现对在所述RF扼流器317之下流动的RF电流的影响。RF扼流器317对RF电流的影响导致电磁场相在处理腔室的某些区域中是不同的。例如，相对于与狭缝阀开口相对的腔室主体的侧壁，在含有狭缝阀开口的腔室主体的侧壁附近的电磁场相是不同的。所得的相差导致在基板上的不均匀等离子体沉积。在实施遮蔽件322的情况下，因为电磁场将被遮蔽件322阻挡，并且由此电磁场将不影响沿着背板309的背表面流动的RF电流，所以等离子体沉积的均匀性可被改进。
[0070]在另一实施例中，提供固定阻抗匹配网络316。已经发现，诸如特高频率RF等离子体之类的低功率RF等离子体对干扰很敏感。来自处理腔室内部、外部电路、或噪音引起的电机运动的任何波动可引起等离子体不稳定性且导致等离子体停止引燃，从而导致等离子体熄灭。在一个实施例中，低功率等离子体实际上处于真空状态，并且在腔室中的低功率RF等离子体阻抗非常接近于真空。具有RF电源315的固定阻抗匹配网络316可被设置成使用小于30mW/cm2的功率实现等离子体形成。在阻抗匹配网络316之内的电容器可被固定在非常低的功率区域。当电容器位置被调整好且建立了局部匹配时，可利用RF功率在低功率下实现等离子体激发和维持。
[0071]图4是图3的RF功率等离子体处理装置的横截面俯视图。腔室主体430通过多个托架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。开口 442通过遮蔽件422而布置，所述开口 442允许供气管441通过。多个柱式元件444耦合至遮蔽件422的第一部分和第二部分。柱式元件通常是圆形管且柱式元件被布置在遮蔽件422的顶表面和阻抗匹配网络416之间。RF电流沿着遮蔽件422的顶表面行进到柱式元件444且RF电流沿着柱式元件444的垂直布置的圆周向上行进到阻抗匹配网络416。在一个实施例中，柱式元件444由导电材料制成，并且柱式元件444在遮蔽件422和阻抗匹配网络416之间电连通。在遮蔽件422的任一部分上布置相等数目的柱式元件444。在优选实施例中，总共8个柱式元件将遮蔽件422耦合到阻抗匹配网络416。
[0072]虽然前述内容设计本发明的实施例，但是可在不背离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他和进一步实施例，并且本发明的范围由以上权利要求书所决定。
【权利要求】
1.一种用于处理基板的装置，所述装置包含: 腔室主体，所述腔室主体界定处理容积，所述腔室主体具有通过所述腔室主体的狭缝阀开口 ； 基板支撑件，所述基板支撑件布置在所述处理容积中，所述基板支撑件在所述狭缝阀开口之下的第一位置和在所述狭缝阀开口之上的第二位置之间可动； 第一托架，所述第一托架在所述狭缝阀开口之下的位置处耦合至所述腔室主体； 基板支撑件RF接地母线，所述基板支撑件RF接地母线耦合在所述基板支撑件和所述第一托架之间； 第二托架，所述第二托架在所述狭缝阀开口之上的位置处耦合至所述腔室主体；以及 遮蔽框架，所述遮蔽框架被布置在所述基板支撑件之上的所述处理容积中，所述遮蔽框架在与所述第二托架接触的第三位置和与所述第二托架间隔开的第四位置之间可动。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一托架耦合至腔室壁，所述腔室壁具有通过所述腔室壁的所述狭缝阀开口。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述第一托架将所述基板支撑件RF接地母线耦合至所述腔室壁。
4.如权利要求1所述的装置，其中具有所述狭缝阀的所述腔室壁和与具有所述狭缝阀的所述腔室壁相对的壁包含第一相等数目的基板支撑件RF接地母线。
5.如权利要求4所述的装置，其中其余腔室壁包含与所述第一相等数目的基板支撑件RF接地母线不同的第二相等数目的基板支撑件RF接地母线。`
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第二托架包含布置在所述狭缝阀开口之上的所述位置处的所述腔室之内的多个托架。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述遮蔽框架通过多个遮蔽框架RF接地母线耦合至所述多个第二托架。
8.如权利要求7所述的装置，其中当所述遮蔽框架在与所述多个第二托架接触的所述第三位置和与所述多个第二托架间隔开的所述第四位置之间移动时，所述多个遮蔽框架RF接地母线保持与所述多个第二托架和所述遮蔽框架电接触。
9.如权利要求1所述的装置，其中当所述遮蔽框架处于与所述第二托架间隔开的所述第四位置时，所述遮蔽框架的一部分起作用以将基板载体夹紧到所述基板支撑件。
10.一种用于处理基板的装置，所述装置包含: 腔室主体，所述腔室主体界定处理容积，所述腔室主体具有通过所述腔室主体的狭缝阀开口 ； 基板支撑件，所述基板支撑件布置在所述处理容积中，所述基板支撑件在所述狭缝阀开口之下的第一位置和在所述狭缝阀开口之上的第二位置之间可动； 第一托架，所述第一托架在所述狭缝阀开口之下的位置处耦合至所述腔室主体； 基板支撑件RF接地母线，所述基板支撑件RF接地母线耦合在所述基板支撑件和所述第一托架之间； 第二托架，所述第二托架在所述狭缝阀开口之上的位置处耦合至所述腔室主体； 遮蔽框架，所述遮蔽框架被布置在所述基板支撑件之上的所述处理容积中，所述遮蔽框架在与所述第二托架接触的第三位置和与所述第二托架间隔开的第四位置之间可动；背板，所述背板耦合至所述腔室主体且界定所述处理容积的边界； RF扼流器，所述RF扼流器布置在所述处理容积之外； RF电源； 阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络耦合至所述RF电源和所述RF扼流器；以及遮蔽件，所述遮蔽件耦合至所述腔室主体和所述匹配网络，所述遮蔽件被布置在所述RF扼流器和所述背板之间。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述第一托架耦合至腔室壁，所述腔室壁具有通过所述腔室壁的所述狭缝阀开口，其中所述第一托架将所述基板支撑件RF接地母线耦合至所述腔室壁。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述第二托架包含多个托架，所述多个托架被布置在所述狭缝阀开口之上的所述位置处的所述腔室之内，其中所述遮蔽框架通过多个遮蔽框架RF接地母线耦合至所述多个第二托架。
13.如权利要求10所述的装置，进一步包含多个柱式元件，所述多个柱式元件耦合在所述阻抗匹配网络和波导之间，其中所述遮蔽件具有通过所述遮蔽件的开口，并且其中导电气体管将所述背板耦合至所述RF扼流器且所述导电气体管贯穿所述开口。
14.一种处理装置，包含: RF电源，所述RF电源耦合至阻抗匹配网络； 气体源，所述气体源耦合至供气管； RF扼流器，所述RF扼流器耦`合至所述气体源且耦合至所述阻抗匹配网络； 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网络且布置在所述背板和所述RF扼流器之间。
15.如权利要求14所述的装置，进一步包含多个柱式元件，所述多个柱式元件耦合在所述阻抗匹配网络和所述遮蔽件之间。
【文档编号】C23C16/509GK103871819SQ201310643312
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】王荣平, A·佐 申请人:应用材料公司