CN103866281B - 等离子体增强化学气相沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备，属于气相沉积技术领域，能够在工艺气体流量和压力改变比较大时，在不改变匀流机构的情况下仍可实现调节气体均匀性。该包括上电极板、下电极板、射频盖和扩散板；所述上电极板通过所述射频盖与射频电源连通，所述下电极板接地；所述射频盖上设有进气管，所述射频盖与所述上电极板连接形成匀流腔；所述上电极板开设有若干通孔，所述上电极板下方为反应腔，所述下电极板位于所述反应腔中；该PECVD设备还包括驱动器；所述扩散板位于所述进气管下方，且与所述驱动器相连，所述驱动器带动所述扩散板相对所述射频盖上下移动。本发明可应用于光伏、薄膜晶体管等领域。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制造技术领域，具体涉及一种等离子体增强化学气相沉积设备。
背景技术
随着气相沉积技术的不断发展，等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)技术越来越多的应用于光伏(Photovoltaic，PV)、薄膜晶体管等领域。
PECVD设备的工作原理是：将两块相互平行且具有一定间距的电极板置于真空环境中，其中一块电极板接射频(Radio Frequency)电源，另一块电极板接地，使两块电极板之间产生射频电场。将需要镀膜的基材放置于两块电极板间；镀膜工艺气体先经过匀流室进行匀流，之后进入两块电极板之间，在射频电场的作用下激发成为等离子体。等离子体和基材表面发生反应从而在基材表面形成薄膜。但是，此种反应在电极板的表面也会发生，因此电极板的表面也会沉积薄膜，当电极板上的薄膜达到一定厚度就会脱落，脱落的薄膜落在基材表面会影响基材镀膜的质量，所以每隔一段时间就需要利用干法清洗工艺对电极板的表面进行清洗，以清除电极板上沉积的薄膜。
目前的PECVD设备中，干法清洗工艺以及各种镀膜工艺的工艺气体共用一套匀流机构，然而不同工艺下对于工艺气体的流量和压力的要求不同，那么将导致不同工艺下工艺气体的均匀性存在差异，就需要通过改变工艺时间或者工艺环境，甚至改变匀流机构的结构来达到工艺气体的均匀性。
例如，干法清洗工艺的气体的流量和压力一般都要比镀膜工艺的气体的流量和压力高，因此如果在保证镀膜工艺的气体的均匀性的情况下，干法清洗工艺的气体的均匀性就会相对较差，从而导致干法清洗的均匀性不好，导致干法清洗工艺气体的利用率低。那么如果电极板清洗不均匀也会影响镀膜工艺的均匀性，所以需要增加干法清洗工艺的时间才能将电极板彻底清洗，降低了PECVD设备的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，其能够在工艺气体流量和压力改变比较大的情况时，在不改变匀流机构的情况下仍可实现调节气体均匀性。
为达到上述目的，本发明的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备采用如下技术方案：
该PECVD设备，包括上电极板、下电极板、射频盖和扩散板；所述上电极板通过所述射频盖与射频电源连通，所述下电极板接地；所述射频盖上设有进气管，所述射频盖与所述上电极板连接形成匀流腔；所述上电极板开设有若干通孔，所述上电极板下方为反应腔，所述下电极板位于所述反应腔中；
该PECVD设备还包括驱动器；
所述扩散板位于所述进气管下方，且与所述驱动器相连，所述驱动器带动所述扩散板相对所述射频盖上下移动。
进一步，所述PECVD设备还包括罩在所述射频盖上方的屏蔽罩，所述驱动器设置于所述屏蔽罩外。
进一步，所述扩散板上固连有升降轴，所述驱动器的运动轴通过联轴器与所述升降轴联接。
优选的，所述进气管的上半段包含有波纹管，所述升降轴贯穿于所述进气管中；所述进气管侧面设有进气孔，所述进气管的上端与所述升降轴通过焊接密封。
进一步，所述进气管下端与所述射频盖之间通过金属密封圈密封。
优选的，扩散板呈圆形平板状、椭圆形平板状、圆锥状或椭圆锥状。
进一步，所述扩散板上开设有若干透气孔。
优选的，所述驱动器为直线电机、丝杠机或气缸。
进一步，所述下电极板下端固连有主轴，所述下电极板通过所述主轴接地，所述主轴可带动所述下电极板上下移动。
优选的，所述上电极板开设有若干通孔，工艺气体通过所述通孔流至所述反应腔。
与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案具有如下优点：射频盖与上电极板之间形成匀流腔，工艺气体从射频盖上的进气管流入匀流腔。位于进气管下方的扩散板与进气管底端之间形成喷嘴结构，因为扩散板能够在驱动器的带动下进行上下移动，所以可以通过调节扩散板与进气管底端的间距来改变喷嘴结构的大小，从而能够调节工艺气体的均匀性，实现了均匀性可调的匀流机构。
在PECVD设备运行过程中，根据不同工艺气体各自的组成、流量、压力，调节喷嘴结构的大小，从而使各种工艺气体都能在经过匀流腔之后具有良好的均匀性，通过上电极板上的通孔进入反应腔之后，能够形成均匀的等离子体，并与基材进行反应。因此，本发明提供的PECVD设备不仅能够很好的完成不同的镀膜工艺；而且在进行干法清洗工艺时，也能够提高干法清洗工艺气体的均匀性，从而提高干法清洗工艺气体的利用率，降低PECVD设备的运行成本，并且能够缩短干法清洗工艺的时间，同时保证镀膜工艺气体和干法清洗工艺气体的均匀性，提高PECVD设备的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的PECVD设备的结构示意图；
图2为图1中A部分的局部放大图；
图3为本发明的PECVD设备中扩散板的四种实现方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备，包括上电极板1、下电极板2、射频盖3、扩散板4和驱动器5；其中上电极板1通过射频盖3连接至射频电源31，下电极板2接地。射频盖3上设有进气管6，射频盖3与上电极板1连接形成匀流腔10。
本实施例中，射频盖3上方还罩设有屏蔽罩7，用于防止射频辐射泄漏，驱动器5设置于屏蔽罩7外，且位于进气管6上方。扩散板4位于进气管6下方，且与驱动器5相连，驱动器5可带动扩散板4相对射频盖3上下移动；上电极板1开设有若干通孔11，工艺气体可通过这些通孔11流至上电极板1下方，上电极板1下方为反应腔20，下电极板2位于反应腔20中。
本发明实施例提供的PECVD设备中，射频盖3与上电极板1之间形成匀流腔10，工艺气体从射频盖3上方的进气管6流入匀流腔10。位于进气管6下方的扩散板4与进气管6下端之间形成喷嘴结构40，因为扩散板4能够在驱动器5的带动下进行上下移动，所以可以通过调节扩散板4与进气管6下端的间距来改变喷嘴结构40的大小，进而改变工艺气体的流量和压力，从而能够调节工艺气体的均匀性，实现了均匀性可调的匀流机构。
在PECVD设备运行过程中，可以根据不同工艺气体各自的组成、流量、压力，调节喷嘴结构40的大小，比如在镀膜工艺中将喷嘴结构40的尺寸调节为d1，在干法清洗工艺中将喷嘴结构40的尺寸调节为d2，从而使各种工艺气体都能在经过匀流腔10之后具有良好的均匀性，通过上电极板1上的通孔11进入反应腔20之后，能够形成均匀的等离子体，并与基材22进行反应。因此，本发明提供的PECVD设备不仅能够很好的完成不同的镀膜工艺；而且在进行干法清洗工艺时，也能够提高干法清洗工艺气体的均匀性，从而提高干法清洗工艺气体的利用率，降低PECVD设备的运行成本，并且能够缩短干法清洗工艺的时间，提高PECVD设备的生产效率。
本发明实施例中，扩散板4上固连有升降轴41，驱动器5的运动轴51通过联轴器42与升降轴41联接。其中联轴器42的材质是绝缘材料，使射频盖3与屏蔽罩7之间保持绝缘，防止射频信号传导至屏蔽罩7上。
作为一个优选方案，进气管6包含有一段波纹管，如图2所示，进气管6的上半段为波纹管，升降轴41贯穿于进气管6中。进气管6的下半段为直管，侧面设有进气孔61，用于通入工艺气体；进气管6的上端与升降轴41焊接在一起，实现密封。另外，进气管6下端与射频盖3之间可以通过金属密封圈密封。当升降轴41上下移动时，进气管6的上端也会随升降轴41一起移动，此时利用波纹管的伸缩性就能够使进气管6部分保持密封，从而保持整个匀流腔10的密封性。
在其他实施方式中，升降轴与进气管之间，还可以利用O型圈动密封或者磁流体等方式实现密封，以保持整个匀流腔的密封性。
如图3的a至d所示，本发明实施例中，扩散板4可以呈圆形平板状、椭圆形平板状、圆锥状或椭圆锥状，可根据实际需要选择不同形状的扩散板，与进气管的下端组合形成不同结构的喷嘴结构。进一步，扩散板4上还开设有若干透气孔43，透气孔43可以使部分工艺气体透过扩散板4，直接扩散至扩散板4下方。
作为一个优选方案，本发明实施例中的驱动器5为直线电机、丝杠机或气缸。或者，也可以使用其他能够实现直线运动的器件或机械机构。
如图1所示，本实施例中的反应腔20主要由底壳8和上电极板1围成，下电极板2放置于反应腔20中，基材22通过载板21被传输至反应腔20，并放置在下电极板2上。下电极板2下端固连有主轴9，主轴9用于支撑下电极板2，并且下电极板2通过主轴9接地，主轴9还可带动下电极板2上下移动。主轴9外围也套有波纹管91，以实现主轴9部分与底壳8之间的动密封，以保持整个反应腔20的密封性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种等离子体增强化学气相沉积设备，包括上电极板、下电极板、射频盖和扩散板；所述上电极板通过所述射频盖与射频电源连通，所述下电极板接地；所述射频盖上设有进气管，所述射频盖与所述上电极板连接形成匀流腔；所述上电极板开设有若干通孔，所述上电极板下方为反应腔，所述下电极板位于所述反应腔中；其特征在于，所述等离子体增强化学气相沉积设备，还包括驱动器；
所述扩散板位于所述进气管下方，且与所述驱动器相连，所述驱动器带动所述扩散板相对所述射频盖上下移动；
所述进气管下端与所述射频盖之间通过金属密封圈密封。
2.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备，还包括罩在所述射频盖上方的屏蔽罩，所述驱动器设置于所述屏蔽罩外。
3.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述扩散板上固连有升降轴，所述驱动器的运动轴通过联轴器与所述升降轴联接。
4.根据权利要求3所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述进气管的上半段包含有波纹管，所述升降轴贯穿于所述进气管中；
所述进气管侧面设有进气孔，所述进气管的上端与所述升降轴通过焊接密封。
5.根据权利要求1至4任一项所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述扩散板呈圆形平板状、椭圆形平板状、圆锥状或椭圆锥状。
6.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述扩散板上开设有若干透气孔。
7.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述驱动器为直线电机、丝杠机或气缸。
8.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述下电极板下端固连有主轴，所述下电极板通过所述主轴接地，所述主轴可带动所述下电极板上下移动。
9.根据权利要求1所述的等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述上电极板开设有若干通孔，工艺气体通过所述通孔流至所述反应腔。
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