用于改进的等离子体处理腔室的系统和设备的制作方法

本实用新型要求2015年9月16日提交的、名称为“SYSTEMS,APPARATUS,AND METHODS FOR AN IMPROVED PLASMA PROCESSING CHAMBER(用于改进的等离子体处理腔室的系统、设备和方法)”的美国临时专利申请No.62/219,653的优先权，此美国临时专利申请由此出于所有目的以引用方式并入本文。

技术领域

本实用新型涉及处理腔室，并且更具体而言，涉及用于改进的等离子体处理腔室的系统和设备。

背景技术：

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)通常用于在基板上沉积薄膜，所述基板诸如，半导体基板、平板显示器(FPD)的基板、有机发光(OLE)面板的基板、太阳能电池板的基板以及其他基板。PECVD是一种沉积方法，通过所述沉积方法，通过气体分配扩散器或喷淋头将处理气体引入到处理腔室中。所述喷淋头在处理气体流入所述喷淋头与支撑基板的基座之间的处理空间中时均匀地分散所述处理气体。通常以RF(射频)场来对喷淋头进行电偏置以将处理气体点燃为等离子体。位于与喷淋头相对处的基座通常电接地，或者由单独的RF源供电且用作阳极。所述等离子体生成化学物质以在基板的表面上形成材料的薄膜，所述基板定位在基座上。

RF场通常经由传输线(例如，柔性导电线缆或脊形波导管)从RF发生器传送到喷淋头/腔室。在传输线与喷淋头/腔室之间耦接的RF匹配网络可用来使RF发生器的输出阻抗匹配到腔室的输入阻抗。虽然传输线通常经选择为具有低损耗，但是传输线的长度可以是在匹配阻抗中的重要因素。 阻抗失配会降低系统的效率，使匹配网络的设计复杂化，并且导致其他问题。此外，操作这些处理腔室的洁净室环境中的占地面积是非常昂贵的，并且减小此类腔室的总覆盖面积，这可获得显著的节省。因此，解决这些问题的、用于将RF功率传送到处理腔室的改进的系统和设备是所需的。

技术实现要素：

在一些实施例中，本实用新型提供了一种用于改进的处理腔室的系统。实施例包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统，所述PECVD系统具有：处理腔室，所述处理腔室具有盖组件和喷淋头；以及RF发生器，所述RF发生器可操作以通过盖组件将10kW或更大的功率提供至喷淋头。RF发生器紧邻盖组件而设置。所述盖组件包括耦接在RF发生器与处理腔室之间的RF匹配网络。RF匹配网络可操作以使RF发生器的输出阻抗匹配至处理腔室的输入阻抗。

在其他实施例中，本实用新型提供了一种处理腔室盖设备，所述处理腔室盖设备包括：盖组件，所述盖组件可电耦接到喷淋头；以及RF发生器，所述RF发生器可操作以通过盖组件将10kW或更大的功率提供至喷淋头。RF发生器紧邻盖组件而设置。

在另一些实施例中，本实用新型提供了一种系统，所述系统包括处理腔室，所述处理腔室具有盖组件和喷淋头，所述系统的特征在于RF发生器，所述RF发生器可操作以通过盖组件将10kW或更大的功率提供至喷淋头，其中，所述RF发生器紧邻所述盖组件而设置。

根据以下具体实施方式、所附权利要求书以及附图，通过说明大量示例性实施例和实现方案(包括为执行本实用新型而构想的最佳模式)，本实用新型的其他特征、方面和优点将变得完全显而易见。本实用新型的实施例还可以能够具有其他和不同的应用，并且可在各个方面修改其若干细节，所有这些修改都不背离本实用新型的精神和范围。因此，附图和描述被视为本质上是说明性的，而不是限制性的。附图不一定是按比例绘制的。说明书旨在覆盖落入权利要求书的精神和范围内的所有的修改，等效方案和替代方案。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的、描绘了改进的系统的第一示例实施例的示意性框图。

图2是根据本实用新型的实施例的、描绘了改进的系统的第二示例实施例的示意性框图。

图3是根据本实用新型的实施例的、描绘了改进的系统的第三示例实施例的示意性框图。

图4是根据本实用新型的实施例的、描绘了改进的系统的第四示例实施例的示意性框图。

具体实施方式

本实用新型的实施例提供了用于改进的处理腔室的系统和设备。实施例包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，所述PECVD设备包括：处理腔室，所述处理腔室具有盖组件和喷淋头；以及射频(RF)发生器，所述RF发生器可操作以提供10kW、15kW或更大的功率。RF发生器邻近喷淋头而设置，并且喷淋头耦接到盖组件。RF发生器设置在盖组件上。所述盖组件包括耦接在RF发生器与处理腔室之间的RF匹配网络。RF匹配网络可操作以使RF发生器的输出阻抗匹配至处理腔室的输入阻抗。

转到图1，示出了用于等离子体增强化学气相沉积的示例PECVD系统100的侧视图。系统100包括处理腔室102，所述处理腔室102具有气体扩散喷淋头104，所述气体扩散喷淋头104设置在所述处理腔室102内，并且安装在可移除的盖组件106上且紧邻所述可移除的盖组件106(例如，与所述可移除的盖组件106接触)。盖组件106可以可密封地附接到处理腔室102的顶部。盖组件106可包括盖板107和匹配网络108，所述匹配网络108经由连接器113电耦接到喷淋头104。如下所示，在一些实施例中，匹配网络108可一体式地形成在所述盖组件106内，或者可安装在所述盖组件106的底表面上。此外，在所述盖组件106上安装的且紧邻所述盖组件106(例如，与所述盖组件106接触)的是紧凑型RF发生器110。在一些实施例中， RF发生器110可直接安装在盖组件106上，并且在一些实施例中，匹配网络108可安装在所述RF发生器110与所述盖组件106之间。这些配置旨在使RF发生器110与喷淋头104之间的距离(例如，在传导路径的长度方面)最小化，并且减小系统100的覆盖面积(例如，相比使设置在洁净室的地板上的生成器紧邻腔室，通过将RF生成器110竖直地堆叠在系统100上)和成本。RF发生器110包括输出112，所述输出112可直接地电耦接到匹配网络108。

适于与本与实用新型的实施例一起使用的、可商购获得的紧凑型RF发生器的示例包括由日本横滨的京三制作所株式会社(Kyosan Electric Mfg.Co.Ltd.of Yokohama,Japan)制造的型号为RFK150FH和RFK150ZH的RF发生器。此类RF发生器的细节在2004年8月17日向Yuzurihara等人颁证的、名称为“POWER SUPPLY APPARATUS FOR GENERATING PLASMA(用于生成等离子体的电源设备)”的美国专利No.6,777,881中公开，此美国专利由此出于所有目的并入本文。与本实用新型的实施例一起使用的适当的匹配网络的示例包括在Kudela等人所有的、名称为“COMPACT CONFIGURABLE MODULAR RADIO FREQUENCY MATCHING NETWORK ASSEMBLY FOR PLASMA PROCESSING SYSTEMS(用于等离子体处理系统的紧凑型可配置模块化RF匹配网络组件)”的美国专利申请S/N.14/815,945中描述的匹配网络，此美国专利申请的公开内容由此出于所有目的并入本文。

从气体源114馈送处理气体。当腔室102用于沉积时，从气体源114，通过远程等离子源116并且通过管道118来馈送处理气体。在所述远程等离子源116中，处理气体不被点燃成等离子体。所述远程等离子源116可替代地用于清洁管道118和其他部件。在例如，在诸如图3和图4中描绘的那些实施例之类的一些实施例中，远程等离子源116是任选的，并且不存在。在一些实施例中，可提供旁路，所述旁路允许处理气体围绕远程等离子源116而流动。在清洁期间，清洁气体从气体源114发送到远程等离子源116中，在远程等离子源116处，所述清洁气体在进入腔室102之前被点燃成等离子体。管道118是导电的管道。

RF场从RF发生器110经由匹配网络108被耦接到管道118，所述RF场用于在腔室102内将处理气体点燃成等离子体。由于RF电流的“趋肤效应”，RF电流沿管道118的外部行进。RF电流仅渗透某个预定的深度而进入导电材料中。因此，RF电流沿管道118的外部行进，而处理气体在管道118内行进。当处理气体在管道118中行进时，所述处理气体不由RF电流激发，因为当处理气体在管道118内时，RF电流不足够远地渗透进入管道118以使处理气体暴露于RF电流。

处理气体通过背板120被馈送到腔室102中。随后，处理气体膨胀到背板120与喷淋头104之间的区域122中。随后，处理气体行进通过喷淋头104中的气体通道，并且进入处理区域124。

另一方面，RF电流不进入背板120与喷淋头104之间的区域122。相反，所述RF电流沿管道118的外部行进到背板120。在那里，所述RF电流沿背板120的大气(例如，顶端)侧行进。背板120可由导电材料(诸如，铝或不锈钢)形成。RF电流从背板120经由支架行进到喷淋头104，所述支架由导电材料(诸如，铝或不锈钢)制成。随后，RF电流沿喷淋头104的面层行进，其中，RF(射频)电流在定位于喷淋头104与基板126之间的处理区域124中将已通过气体通道的处理气体点燃成等离子体。在一些实施例中，喷淋头104由导电材料(诸如，铝或不锈钢)制成。

由于在处理区域124中生成的等离子体，材料被沉积到基板126上。基板126可设置在基座128上，所述基座128在加载位置与占据位置之间是可移动的。基座128可设置在心柱(stem)130上，并且通过致动器132可以是移动的。

转到图2，示出了示例PECVD系统的第二实施例100'。应注意的是，使用相同的参考编号来引用来自图1的等效元件。在所描绘的实施例中，匹配网络108’一体式地形成在盖组件106’内。盖组件106’包括盖板107。RF发生器110直接安装在盖组件106’上，并且经由连接器112’电耦接到RF匹配网络108’。如图2中所示，RF匹配网络108’经由连接器113’直接电耦接到围绕气体管道118的盖组件106’的盖板107的顶表面。

转到图3，示出了示例PECVD系统的第三实施例100”。应注意的是， 使用相同的参考编号引用来自图1的等效元件。在所描绘的实施例中，匹配网络108”安装在盖组件106”的底表面上。RF发生器110直接安装在盖组件106”的盖板107上，并且经由连接器112”电耦接到RF匹配网络108”，所述连接器112”延伸穿过盖板107。如图3中所示，RF匹配网络108”经由连接器113”直接地电耦接到围绕气体管道118的盖板107的底表面。

转到图4，示出了示例PECVD系统的第四实施例100”’。应注意的是，使用相同的参考编号引用来自图1的等效元件。在所描绘的实施例中，匹配网络108”’直接安装在盖组件106”’的盖板107的顶表面上。RF发生器110也直接安装在盖组件106”’的盖板107的顶表面上，并且经由连接器112”’电耦接到RF匹配网络108”’。如图4中所示，RF匹配网络108”’经由连接器113”’直接地电耦接到围绕气体管道118的盖板107的顶表面。

除了PECVD系统之外，本实用新型的实施例还可应用于等离子体增强原子层沉积(PEALD)腔室、物理气相沉积(PVD)腔室、蚀刻腔室以及等离子体增强原子层蚀刻(PEALE)腔室。

在本公开中描述了许多实施例，并且仅出于说明性目的呈现这些实施例。所描述的实施例在任何意义上都不是且都不旨在是限制性的。当前所公开的本实用新型的实施例广泛地适用于许多实现方案，如从本公开中显而易见的那样。本领域普通技术人员将认识到，可利用各种修改和更改(诸如，结构、逻辑、软件和电修改)来实践所公开的实施例。虽然可参照一个或多个特定的配置和/或附图描述所公开的实施例的特定特征，但是应当理解的是，除非另外明确地指定，否则此类特征不限于在描述所述特征时所参照的一个或多个特定的实施例或附图中使用。

本公开既不是所有实施例的文字描述，也不是对必须在所有实施例中存在的本实用新型特征的列举。实用新型名称(在本公开的第一页的开头处提出)不应被视为以任何方式限制为所公开的本实用新型的实施例的范围。

本公开向本领域普通技术人员中的一员提供对若干实施例和/或实用新型的可实现的描述。这些实施例和/或实用新型中的一些可以不在本申请中要求保护，但可在要求本申请的优先权权益的一项或多项继续申请中要 求保护。

以上描述仅公开了本实用新型的示例实施例。落入本实用新型的范围内的对上文公开的设备和系统的修改对本领域技术人员将是显而易见的。

因此，虽然已经结合本实用新型的示例性实施例公开了本实用新型，但是应当理解的是，其他实施例也可落入由所附权利要求书限定的本实用新型的精神和范围内。