CN106319455A - 镀膜系统 - Google Patents

Abstract

一种镀膜系统，用以对基板进行镀膜工艺。镀膜系统包括坩埚、载盘及第一导电网栅。坩埚用来承载靶材，以使靶材产生包括成膜粒子的离子化蒸气。载盘用来承载并传送基板至坩埚上侧，其具有至少一开口以曝露出基板下表面。在进行镀膜工艺时，第一导电网栅设于基板与坩埚之间，且第一导电网栅包含复数条具导电性的第一栅线，在相邻的第一栅线之间会暴露出在其上侧的基板。第一导电网栅被提供至少一偏压，该偏压是相反于离子化的成膜粒子的电性，以使第一导电网栅吸引成膜粒子朝第一导电网栅加速移动。

Description

镀膜系统

技术领域

本发明是有关于一种镀膜系统，尤其指一种应用于半导体工艺的镀膜系统。

背景技术

薄膜沉积为半导体工艺中非常常见的工艺，其包括物理气相沉积(PVD)工艺与化学气相沉积(CVD)工艺，其中反应性等离子体沉积(reactive plasma deposition，RPD)工艺属于一种阳极电弧热蒸气型的PVD工艺，由于在工艺中会产生高温蒸气，因此半导体基板必须与靶材具有相当的距离，使得部分成膜材料无法有效沉积于半导体基板表面，造成材料的浪费。再者，在在线(in-line)镀膜工艺中，蒸气中的成膜粒子较容易集中沉积在靶材正上方部分的基板表面，造成镀膜厚度不均。因此，业界仍须持续研究改良现行的镀膜系统，以解决上述公知技术的材料浪费与成膜厚度不均等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镀膜系统，其是在基板与靶材之间设置具有偏压的导电网栅，以吸引蒸气中的成膜粒子朝导电网栅与基板移动，有效沉积镀膜并减少材料浪费。再者，本发明可进一步由调整导电网栅的偏压值而改善公知技术中镀膜不均的问题。

为实现上述目的，本发明提供的镀膜系统，用以对至少一基板进行一镀膜工艺，该镀膜系统包括一坩埚、至少一载盘(tray)以及至少一第一导电网栅(grid)。该坩埚是用来承载一靶材，由提供一电流以使该靶材产生包括成膜粒子的离子化蒸气。该载盘在该镀膜工艺中用来承载并传送该基板至该坩埚上侧，该载盘具有至少一开口，曝露出该基板的下表面，以使该些成膜粒子沉积于该基板的下表面。在进行该镀膜工艺时，该第一导电网栅设于该基板与该坩埚之间，且该第一导电网栅包含复数条具导电性的第一栅线，在相邻的该些第一栅线之间会暴露出在其上侧的该基板。并且，在进行该镀膜工艺时，该第一导电网栅被提供至少一偏压，该偏压是相反于该些离子化的成膜粒子的电性，以使该第一导电网栅吸引该些成膜粒子朝该第一导电网栅加速移动。

由于本发明镀膜系统系在靶材与基板之间设置第一导电网栅，且对第一导电网栅施加相反于成膜粒子电性的偏压，因此可以吸引成膜粒子朝第一导电网栅加速前进，进而有效地沉积于基板下表面上，提高材料利用率，进而降低材料耗损与成本。

附图说明

图1为本发明镀膜系统的第一实施例的装置配置示意图。

图2为图1所示第一导电网栅的俯视放大示意图。

图3为图1所示第二导电网栅的俯视放大示意图。

图4为本发明镀膜系统的第二实施例的第一导电网栅的放大俯视示意图。

图5为本发明镀膜系统的第三实施例的第一导电网栅的放大俯视示意图。

图6为本发明镀膜系统的第四实施例的载盘与第一导电网栅的俯视示意图。

图7为图6所示载盘的剖面示意图。

图8为本发明镀膜系统的第五实施例的载盘与第一导电网栅的俯视示意图。

图9为图8所示载盘的侧面示意图。

图10为本发明镀膜系统的第六实施例的电压供应示意图。

图11为本发明镀膜系统的第七实施例的电压供应示意图。

附图中符号说明

100镀膜系统；102坩埚；104载盘；1041开口；1042主框架；1043、1043b接触组件；1043a偏压供应组件；1044、1045绝缘组件；106第一导电网栅；1061、1062第一栅线；108第二导电网栅；1081、1082第二栅线；110等离子体枪；112、114传送机构；1121、1122、1141、1142滚动条装置；116电压供应装置；118电压调变器；202靶材；2021成膜粒子；2022离子化蒸气；204基板；206密度等离子体；X第一方向；Y第二方向。

具体实施方式

为能更进一步了解本发明，以下特列举本发明的较佳实施例并配合附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图1，图1为本发明镀膜系统的第一实施例的装置配置示意图。本发明提供一种镀膜系统100，用以对至少一基板204进行一镀膜工艺。举例而言，本发明镀膜系统100可进行的镀膜工艺包括一种物理气相沉积(PVD)工艺，例如阳极电弧热蒸气PVD工艺，进一步举例为反应性等离子体沉积(reactive plasma deposition)工艺，但不以此为限。再者，基板204举例可为一太阳能电池基板，而本发明镀膜系统100可用来在太阳能电池基板进行薄膜沉积工艺，例如沉积如氧化铟锡的透明导电薄膜。本发明镀膜系统100包括一坩埚102、至少一载盘104以及至少一第一导电网栅106。坩埚102是用来承载一靶材202，其可由提供一电流以使靶材202产生包含成膜粒子2021的离子化蒸气2022。载盘104是在镀膜工艺中用来承载并传送基板204至坩埚102上侧，载盘104具有至少一开口1041，以曝露出基板204的下表面，使成膜粒子2021可沉积于基板204被曝露出的下表面。载盘104的尺寸可依实际需要而改变，也可以同时承载复数个基板204，并可包含复数个开口1041分别对应于所承载的各基板204，图1仅以载盘104承载一个基板204为例，但不以此为限。举例而言，本实施例的镀膜系统100可进行一在线(in-line)镀膜工艺，亦即，在镀膜工艺进行中，载盘104会持续沿着图中的第一方向X移动，使基板204的各部分会依序通过坩埚102的正上方，在镀膜工艺中，可以使一或数个载盘104持续沿着第一方向X运送基板204至坩埚102上侧进行镀膜。

另一方面，在镀膜时，第一导电网栅106会设于载盘104与坩埚102之间，并且较接近载盘104，例如第一导电网栅106与载盘104之间的距离不超过10公分，但不以此为限。在较佳情况下，第一导电网栅106至少应位于坩埚102的正上方。请同时参考图2，图2为图1所示的第一导电网栅106的俯视放大示意图。第一导电网栅106包含复数条具导电性的第一栅线1061、1062，第一栅线1061、1062可由金属或任何具导电性的材料所制作，例如(但不限于)铜。举例而言，第一栅线1061、1062可以分别为一导线，成阵列式排列。在相邻的第一栅线1061、1062之间会有间隙或网格，暴露出在其上侧的基板204。在本实施例中，第一栅线1061、1062的设置分别平行于第一方向X与第二方向Y，且第二方向Y不平行于第一方向X，本实施例是以第一方向X与第二方向Y互相垂直为例，因此第一栅线1061、1062交错排列成复数个网格。需注意的是，根据本发明，在进行镀膜工艺时，第一导电网栅106会被提供至少一偏压，该偏压是相反于离子化的成膜粒子2021的电性，以使第一导电网栅106吸引这些成膜粒子2021朝第一导电网栅106的方向加速移动，亦即会朝基板204的方向移动。举例而言，成膜粒子2021为带有正电的例子，因此第一导电网栅106较佳被施加一负偏压，以吸引成膜粒子2021。在此设计下，在蒸气中的成膜粒子2021因为被具有负偏压的第一导电网栅106所吸引，因此可以避免公知技术中大量的成膜粒子四处飘移而造成材料浪费。

再者，本发明镀膜系统100可选择性地另包括一第二导电网栅108设置在第一导电网栅106与载盘104之间。请同时参考图3，图3为图1所示镀膜系统的第二导电网栅108的俯视放大示意图。第二导电网栅108包含复数条具导电性的第二栅线1081、1082，其材料可类似于第一栅线1061、1062，不再赘述。第二导电网栅108的相邻第二栅线1081、1082之间具有网格或间隙，会暴露出在其上侧的基板204。本实施例的第二栅线1081、1082分别沿着第一方向X与第二方向Y平行设置，如前所述，本实施例的第一方向X与第二方向Y互相垂直，但不以此为限。在进行镀膜时，第二导电网栅108被提供至少一偏压，其相同于离子化的成膜粒子2021的电性，但与第一导电网栅106的偏压电性相反，例如本实施例是对第二导电网栅108施加正偏压，以使成膜粒子2021在通过第一导电网栅106后因和第二导电网栅108的电性相斥而减速，进而减少对基板204的撞击力道。因此，第二导电网栅108的设置可以有效减少成膜粒子2021对基板204的撞击伤害。

需注意的是，第一导电网栅106与第二导电网栅108的网栅图案或栅线排列方式并不限于图2与图3，例如可以仅具有沿着同一方向平行排列的栅线。并且，第一导电网栅106与第二导电网栅108的各栅线被施加的偏压值可不完全相同，其实施例将在第二实施例与第三实施例中介绍。

请再参考图1，镀膜系统100可另包括至少一传送机构112，其包括位于图1左侧的滚动条装置1121与位于右侧的滚动条装置1122，分别设置于基板204的输入端与输出端。滚动条装置1121用来卷送出(roll out)干净的第一栅线1061、1062至载盘104下侧，而滚动条装置1122用来将已经使用过或表面堆积有工艺材料(例如成膜粒子2021)的第一栅线1061、1062从载盘104下侧卷出，例如卷入(roll in)至滚动条装置1122中，或是将这些用过的第一栅线1061、1062卷送至清理机台中。滚动条装置1121与1122的设置位置可互换，并不限于图1所示。此外，本实施例的传送机构112可耦接于一电源供应器并用来提供偏压给第一导电网栅106，但不以此为限。镀膜系统100也可由其他装置提供偏压给第一导电网栅106。类似的，镀膜系统100还可另包括传送机构114，包括分别位于输入端的滚动条装置1141与位于输出端的滚动条装置1142(亦即分别与滚动条装置1121和滚动条装置1122同侧)，用来卷送出干净的第二栅线1081、1082至载盘104下侧，并将已经使用过或表面堆积有工艺材料的第二栅线1081、1082从载盘104下侧卷出。类似的，传送机构114可用来提供偏压给第二导电网栅108，不再赘述。此外，镀膜系统100可另包括一等离子体枪110，用来提供高密度等离子体206以进行镀膜工艺。

请参考图4，图4为本发明镀膜系统的第二实施例的第一导电网栅的放大俯视示意图。本实施例的第一导电网栅106包括沿着第一方向X平行排列的第一栅线1061，其平行于在线镀膜工艺中基板204的传送方向(空心箭头所标示方向)。由于各第一栅线1061是互相平行不相接触，因此可以彼此电性绝缘而被分别提供独立的偏压，例如在最外围的第一栅线1061有较大的偏压值，而越接近中央或越靠内侧的第一栅线1061的偏压值越小，此设计可以使外侧的第一栅线1061对成膜粒子2021有更大的吸力，以平衡基板204表面整体的镀膜均匀度，能有效改善公知基板中央镀膜厚度较大而外围镀膜厚度较小的膜厚不均的问题。需注意的是，本实施例中的偏压值仅为举例，且偏压单位为任意单位。

在图4所示实施例中，当镀膜系统100应用于在太阳能电池基板上透明导电层镀膜时，第一导电网栅106的第一栅线1061可以对应太阳能电池的手指型电极图案而设置，可以进一步减少因为第一栅线1061遮蔽成膜粒子2021而对镀膜均匀度的影响。换句话说，当基板上的组件设置成岛状或手指型分布时，可以设计使第一栅线1061的设置对应基板上的组件设置(例如对应不需镀膜的部分)，或者与欲镀膜的组件的设置位置错开，以进一步降低镀膜不均的影响。

请参考图5，图5为本发明镀膜系统的第三实施例的第一导电网栅的放大俯视示意图。本实施例的第一导电网栅106包括沿着第二方向X平行排列的第一栅线1061，其垂直于在线镀膜工艺中基板204的传送方向(空心箭头所标示方向)。类似前一实施例，各第一栅线1061可被提供独立且不完全相同的偏压值，由不同偏压值的第一栅线1061的设置位置可以调整成膜粒子2021在整个基板204表面的撞击能量与速度以及镀膜厚度。例如在沿着基板204的传送方向上，由于基板204会较晚移动到第一导电网栅106的后侧(右侧)部分，因此该后侧部分的偏压值越大，而第一导电网栅106越前侧(左侧)的偏压值越小。以基板204的传送方向而言，上述设计可以调整基板204的前端、中央区和后端部分的镀膜情形，同样能均匀化整体镀膜厚度，甚至可更精细地调整各区域的镀膜质量。类似的，本实施例中的偏压值仅为举例，且偏压单位为任意单位，例如为伏特。

请参考图6与图7，图6为本发明镀膜系统的第四实施例的载盘与第一导电网栅的俯视示意图，而图7为图6所示载盘的剖面示意图。在本实施例中，载盘104包括主框架1042与贯穿主框架1042的开口1041，而第一导电网栅106是设置于载盘104上，固定于开口1041内并连接至开口1041的侧壁。主框架1042可由任何适合的材料制作，当主框架1042由具导电性的材料(例如金属材料)制作时，载盘104可另包括绝缘组件1045设置于第一栅线1061与主框架1042之间以电性绝缘第一栅线1061与主框架1042。绝缘组件1045可以由任何适合的绝缘材料所构成。如图7所示，当基板204设置于载盘104上时，其会直接设置在主框架1042上并与主框架1042相接触，而第一栅线1061会位于基板204的下侧但不与基板204相接触。需注意的是，虽然图6显示的载盘104只具有一个开口1041，用来对应所承载的一个基板204，但在不同实施例中，载盘104也可同时承载多个基板204，并包括复数个贯穿载盘104的主框架1042的开口1041，对应各个基板204，且各开口1041中也可分别设置一第一导电网栅106。本实施例的镀膜系统100可另包括类似于图1所示的传送机构112或清洁装置，其可用来传送载盘104或是可以抽出载盘104中的第一栅线1061，并且对使用过的第一栅线1061进行清洁动作，以将第一栅线1061上累积的材料清除。或者，上述抽出与清洁第一栅线1061的动作也可以在装载或卸除基板204的时候进行。

请参考图8与图9，图8为本发明镀膜系统的第五实施例的载盘与第一导电网栅的俯视示意图，而图9为图8所示载盘的侧面示意图。在本实施例中，一个载盘104可同时承载多个基板204(未示于图8与图9)，并包括复数个位于主框架1042中的开口1041，图8是以载盘104包括六个开口1041为例，但不以此为限。此外，类似于前一实施例，本实施例的第一导电网栅106设置于载盘104上，且包括六组第一导电网栅106对应设置于开口1041中。如图9所示，主框架1043的左右两侧下部可包括接触组件1043，其可用来与外部的载盘传送装置相接，以用来在在线镀膜系统中传送载盘104。本实施例的其中一个接触组件1043可当作偏压供应组件1043a，用来提供前述的偏压给第一导电网栅106，且当主框架1042主要由导电材料构成时，偏压供应组件1043a可由一绝缘组件1044而绝缘于主框架1042的其他部分。主框架1043的其他接触组件1043(例如左侧的接触组件1043b)则可耦接于一接地装置，使主框架1042的其他部分接地。值得注意的是，本发明第四实施例与第五实施例的载盘104设计可互相搭配应用，例如第五实施例中的各第一导电网栅106与主框架1042连接处都设有绝缘组件1045，或是第四实施例的载盘104包括第五实施例的绝缘组件1044与偏压供应组件1043a，不再赘述。

请参考图10，图10为本发明镀膜系统的第六实施例的电压供应示意图。在本实施例中，镀膜系统100可另包括一电压供应装置116，以提供偏压给第一导电网栅106。其中，电压供应装置116可分别提供偏压给多个载盘104，或是提供给同一载盘104上的多个第一导电网栅106。电压供应装置116可以包括一直流-直流转换器(DC-DC converter)，也可以包括一电压倍增器(voltage multiplier)与一交流电压源(AC input supplier)，但不以此为限。举例而言，当电压供应装置116包括直流-直流转换器时，其可以另包括一高压电源供应器，输出较大的直流电流给直流-直流转换器，再经由直流-直流转换器输入适当的偏压给各第一导电网栅106。此外，直流-直流转换器也可与主框架1042耦接并使主框架1042接地。

请参考图11，图11为本发明镀膜系统的第七实施例的电压供应示意图。与第六实施例相较，本实施例的镀膜系统100可另包括复数个电压调变器(voltage modulator)118耦接于电压供应装置116，且各电压调变器118分别对应于第一导电网栅106的其中之一，以个别提供各第一导电网栅106不同的偏压值。此设计的优点是在在线镀膜工艺中，可以由不同偏压值的第一导电网栅106而针对各工艺时间点中成膜粒子2021对基板204的撞击能量，或是调整不同时间点的镀膜厚度。并且，上述偏压值的调整与设定可以由程序所控制。值得注意的是，虽然图11绘制出复数个载盘104当作例子以作为说明，但实际上也可以是同一个载盘104上设置复数个彼此电性绝缘的第一导电网栅106(例如图8所示)，而各电压调变器118分别对应耦接一或数个第一导电网栅106，使得该载盘104上的各第一导电网栅106具有不完全相同的偏压值，又或者使各第一导电网栅106被施加的偏压值皆不相同。

上述本发明第二实施例至第七实施例中第一导电网栅106的设置方式与提供偏压给第一导电网栅106的方式都可应用于第二导电网栅108中，不再赘述。由上述可知，本发明由在基板与靶材之间提供与成膜粒子电性相反的第一导电网栅，可以吸引成膜粒子集中朝第一导电网栅以及基板的方向移动，并有效沉积在基板表面，大幅减少材料的浪费。并且，藉由使不同第一栅线具有不完全相同的偏压值，还可以改善镀膜的均匀性，进一步调整镀膜品质。再者，由在第一导电网栅与基板之间设置和成膜粒子电性相同的第二导电网栅，可以降低成膜粒子撞击基板的速度与能量，减少基板的伤害，同样能提高产品良率。此外，上述导电网栅可以与载盘相结合，减少传送装置或传送机构的设置，并且还可搭配电源供应装置以及清洁装置的设置，进一步提高整体工艺效率与良率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种镀膜系统，用以对至少一基板进行一镀膜工艺，该镀膜系统包括：

一坩埚，用来承载一靶材，该坩埚可由提供一电流以使该靶材产生包括成膜粒子的离子化蒸气；

至少一载盘，在该镀膜工艺中用来承载并传送该基板至该坩埚上侧，该载盘具有至少一开口，以曝露出该基板的下表面，以使该些成膜粒子沉积于该基板的下表面；以及

至少一第一导电网栅，在进行该镀膜工艺时，该第一导电网栅系设于该基板与该坩埚之间，该第一导电网栅包含复数条具导电性的第一栅线，在相邻的该些第一栅线之间会暴露出在其上侧的该基板，且在进行该镀膜工艺时，该第一导电网栅被提供至少一偏压，该偏压是相反于该些离子化的成膜粒子的电性，以使该第一导电网栅吸引该些成膜粒子朝该第一导电网栅加速移动。

2.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，该第一导电网栅是被通以负偏压。

3.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，该些第一栅线的偏压值不完全相同。

4.根据权利要求3所述的镀膜系统，其中，该载盘是沿着一第一方向移动以传送该基板至该坩埚上方，而该些第一栅线是沿着该第一方向平行排列。

5.根据权利要求3所述的镀膜系统，其中，该载盘是沿着一第一方向移动以传送该基板至该坩埚上方，而该些第一栅线是沿着一第二方向平行排列，且该第二方向垂直于该第一方向。

6.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，包括一第二导电网栅，设于该第一导电网栅与该载盘之间，该第二导电网栅包含复数条具导电性的第二栅线，在该些第二栅线之间会暴露出在其上侧的该基板，且在进行该镀膜工艺时，该第二导电网栅被提供至少一偏压，该偏压是相同于该些离子化的成膜粒子的电性，以使该些成膜粒子在通过该第一导电网栅后减速撞击该基板。

7.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，包括至少一传送机构，用来卷送出干净的该些第一栅线至该载盘下侧，并将表面堆积有该些成膜粒子的该些第一栅线卷离该载盘下侧。

8.根据权利要求7所述的镀膜系统，其中，该传送机构用来提供该偏压给该第一导电网栅。

9.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，部分的该些第一栅线沿着一第一方向平行排列，而部分的该些第一栅线沿着一第二方向平行排列，且该第一方向不平行于该第二方向，以使该些第一栅线构成复数个网格，成阵列排列。

10.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，该第一导电网栅是设置于该载盘上，当该基板置放于该载盘上时，该些第一栅线是位于该基板的下侧且不与该基板相接触。

11.根据权利要求10所述的镀膜系统，其中，该载盘包括一主框架，用来放置该基板，该载盘的该开口贯穿该主框架，而该些第一栅线是固定于该载盘的该开口内并连接至该开口的侧壁。

12.根据权利要求11所述的镀膜系统，其中，该主框架包括导电材料，而该载盘另包括一绝缘组件，设置于该些第一栅线与该主框架之间以电性绝缘该些第一栅线与该主框架。

13.根据权利要求11所述的镀膜系统，其中，该主框架为接地状态，且该载盘另包括一偏压供应组件，用来提供该偏压给该第一导电网栅，该偏压供应组件绝缘于该主框架。

14.根据权利要求1所述的镀膜系统，其中，包括一电压供应装置，以提供该偏压给该第一导电网栅。

15.根据权利要求14述的镀膜系统，其中，该电压供应装置包括一直流-直流转换器或一电压倍增器与一交流电压源。

16.根据权利要求15所述的镀膜系统，其中，该载盘包括复数个开口，在进行该镀膜工艺时，可同时承载复数个该基板，分别对应该开口，且该镀膜系统包括复数个该第一导电网栅，设置于该载盘上且彼此电性绝缘，该镀膜系统另包括复数个电压调变器(voltae modulator)耦接于该电压供应装置且分别耦接对应于该些第一导电网栅的其中之一，以个别提供各该第一导电网栅不完全相同的偏压值。