CN108277479B - 一种可控制气流均匀平稳的pecvd装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，包括射频机构、沉积箱以及透波板，所述进气管连接于进气口上，所述出气管连接于出气口上；所述进气管和出气管之间设置有均流管，所述均流管两侧分别设置有射频机构，所述透波板设置于衬底和射频板之间，且透波板活动连接于均流管靠近射频板一侧。本发明在进气管和出气管之间设置有均流管，用来引导气流，能够同时进行多组硅片的镀膜工作，并且通过透波板的设置，使得放置在衬底上的硅片与透波板之间的间距可以调节至1‑2mm，使得气流在流动时，仅仅通过硅片与透波板之间的狭窄间距，可以气流可以更加容易进行均匀分布和流动，以达到更好的镀膜效果，十分值得推广。

Description

一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置

技术领域

本发明涉及PECVD镀膜技术领域，具体为一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置。

背景技术

等离子体化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）技术是利用等离子体放电产生带电粒子、自由基、活性基团等物质在基片表面发生化学反应沉积薄膜的技术。因为等离子体激发了反应气体分子的活性，使沉积薄膜工艺的温度变低，而且沉积速率快，所生长薄膜致密性好，缺陷少，工艺重复性好而被广泛应用。

最早应用于半导体芯片加工工业中，用于沉积氧化硅、氮化硅薄膜；近年来液晶平板显示技术及太阳能光伏行业的蓬勃发展，PECVD技术被用于制备薄膜晶体管（Thin-FilmTransistor,TFT）特别是制备非晶硅、微晶硅薄膜。这些领域的核心装备—PECVD 设备的发展经历了由半导体中的小尺寸到现在用于 TFT、太阳能光伏薄膜电池的大面积的过程，其等离子体放电方式也经历了高频微波的电子回旋共振放电、电感耦合放电到现在平板式甚高频电容耦合放电的过程，现有主流的 PECVD 设备通常采用在同一真空腔室中设置多个工艺反应室的结构形式。

现有主流技术中 PECVD 设备具有如下问题 ：1）用于大面积基板制备薄膜时，气体从反应室的一侧进入，从另一侧抽出，因而气流的均匀性很差；2）反应室可以采用单独加热，但因多个反应室堆栈排布，势必会造成顶部的工艺反应室温度高于底部的反应室温度，从而产生各反应室相互间温度一致性较差；3）反应室分别固定在真空腔室的内壁，相互间间隙很小，造成后期维护复杂、费时、困难；4）多个反应室排布在同一个真空腔室内，造成整个装置很笨重，多时重达几吨，这使得后期维护、保养人员操作很不方便，并存在安全隐患。随着基板面积的不断增大，对薄膜均匀性、电性能提出了更高的要求，这就需要近一步提高反应室的温度一致性和气流均匀性。在射频平行板式反应室中，许多因素影响工艺反应室的温度一致性和气流均匀性。 如何通过优化工艺反应室的相关设计，获得具有更高的温度一致性和气流均匀性的 PECVD 模块化装置，具有重要的现实意义和应用价值。

为了解决上述提出的PECVD装置的问题，现有技术中，申请号为“201310203771.6”的一种PECVD装置，其通过各反应室的上下两侧均设置有均热，通过均热的冷却均热和隔离作用，消除各反应室之间的热量辐射干扰，保证各反应室温度的一致性 ；同时冷却加热板具有冷却的作用的，避免工艺腔体温度过高，保护工艺腔体的密封结构，又使工艺腔体的温度不致过低，避免浪费加热的能源。

但是，针对第一条，用于大面积基板制备薄膜时，气体从反应室的一侧进入，从另一侧抽出，因而气流的均匀性很差的这个问题，上述申请文件“一种PECVD装置”，仍然没有很好的进行解决，导致镀膜效果无法达到更优，所以气流均匀性仍有待优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，包括射频机构、沉积箱以及透波板，沉积箱两端分别开设有进气口和出气口，所述沉积箱内腔中设置有进气管、出气管和加热装置，所述进气管连接于进气口上，所述出气管连接于出气口上；

所述进气管和出气管之间设置有均流管，所述均流管两侧分别设置有射频机构，所述射频机构包括平行设置的衬底、射频板以及透波板，所述透波板设置于衬底和射频板之间，且透波板活动连接于均流管靠近射频板一侧。

优选的，所述加热装置包括导热板和电热丝，所述导热板中开设有安装孔，所述电热丝固定于安装孔中，衬底和射频板均通过导热板固定于沉积箱内壁上。

优选的，所述进气管、出气管以及均流管上均连接有吸波板，所述吸波板设置于靠近射频板一侧。

优选的，所述进气口远离进气管一侧连接有气体加热器。

优选的，所述沉积箱上开设有抽气孔，所述抽气孔上连接有真空机。

优选的，所述进气管靠近进气口一端开设有进气孔，所述进气孔中设置有泄压阀，所述进气孔一端连接有环形腔，所述环形腔远离进气孔一侧开设有储存腔，所述环形腔通过连通孔连接于储存腔上，且储存腔远离环形腔一侧连接有若干分流孔。

优选的，所述均流管对应分流孔开设有若干均流孔，且每个所述均流孔中均设置有均流排风扇。

优选的，所述均流管通过固定柱固定于沉积箱上，且固定柱上设置有灯泡。

优选的，所述出气管中开设有出气孔，所述出气孔远离出气口一端设置为喇叭形。

优选的，所述出气孔靠近出气口一侧设置有出气排风扇。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在进气管和出气管之间设置有均流管，用来引导气流，能够同时进行多组硅片的镀膜工作，并且通过透波板的设置，使得放置在衬底上的硅片与透波板之间的间距可以调节至1-2mm，使得气流在流动时，仅仅通过硅片与透波板之间的狭窄间距，可以气流可以更加容易进行均匀分布和流动，以达到更好的镀膜效果，十分值得推广。

附图说明

图1为本发明的沉积箱整体结构示意图；

图2为本发明的进气管结构俯视示意图；

图3为本发明的出气管结构俯视示意图；

图4为本发明的均流管结构俯视示意图；

图5为本发明的加热装置结构示意图。

图中：1沉积箱、2进气口、3出气口、4进气管、41进气孔、42泄压阀、43环形腔、44连通孔、45储存腔、46分流孔、5出气管、51出气孔、511出气排风扇、6衬底、7射频板、8均流管、81均流孔、82均流排风扇、83固定柱、9透波板、10导热板、11安装孔、12电热丝、13吸波板、14气体加热器、15抽气孔、16真空机、100硅片。

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做出创造性劳动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。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，包括射频机构、沉积箱1以及透波板9，PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜，为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积，其实验机理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。

沉积箱1两端分别开设有进气口2和出气口3，进气口2用来输入外部反应气体，出气口3用来输出反应后的气体，沉积箱1内腔中设置有进气管4、出气管5和加热装置，进气管4是用来对进入到沉积箱1内部的气体进行气流限定，防止气流的不温度流动造成不均匀的现象，进气管4连接于进气口2上，进气管4靠近进气口2一端开设有进气孔41，进气口2的气体直接通过近气孔41进入到进气管4内部，进气孔41中设置有泄压阀42，泄压阀42的设置，使得气体在进入到进气口2之后，只能达到一定的压力后，才能打开泄压阀42，使得气体可以进一步向进气管4内部流动，保证一定的压力，可以防止气体压强不够，避免均流现象变弱，使得外部提供的气体压力始终够高，进气孔41一端连接有环形腔43，气体穿过泄压阀42进入到环形腔43中，环形腔43远离进气孔41一侧开设有储存腔45，环形腔43通过连通孔44连接于储存腔45上，随后气体从环形腔43中沿着连通孔44依次进入到储存腔45的三个腔段，且储存腔45远离环形腔43一侧连接有若干分流孔46，如说明书附图2所示，分流孔46开设有三个，用来同时同步同向的输出气体气流，使气体流动更加均匀，射频镀膜效果更好。

出气管5连接于出气口3上，出气管5用来排出反应后的气体，出气管5中开设有出气孔51，出气孔51用来接收均流管8流出的反应气体，为了方便出气孔51进行气体接收排出，将出气孔51远离出气口3一端设置为喇叭形，出气孔51靠近出气口3一侧设置有出气排风扇511，出气排风扇511可以进一步的对反应气体进行抽气，使得出气管5可以更好的将反应后的气体从出气口3排出。

进气管4和出气管5之间设置有均流管8，均流管8用来对应出气孔51和分流孔46，均流管8对应分流孔46开设有若干均流孔81，且每个均流孔81中均设置有均流排风扇82，均流排风扇82用来将进气管4一侧的反应气体抽动排放至出气管5一侧，用来限流和均流，均流管8通过固定柱83固定于沉积箱1上，且固定柱83上设置有灯泡，灯泡的设置，可以方便工作人员对沉积箱1内部进行观察。

均流管8两侧分别设置有射频机构，射频机构包括平行设置的衬底6、射频板7以及透波板9，射频电压加在衬底6和射频板7之间，于是在衬底6和射频板7之间就会出现电容耦合式的气体放电，并产生等离子体，透波板9设置于衬底6和射频板7之间，且透波板9活动连接于均流管8靠近射频板7一侧，透波板9一端直接搭设在均流管8上，另一端搭设在进气管4或出气管5上。

透波板9采用普通的透明玻璃板即可，可以便于射频通过，而且透波板9还是用来对反应气体进行限流，防止反应气体飘浮至沉积箱1四个拐角处去，使得反应气体在透波板9和硅片100之间流动，因此气流更加容易控制，气流也就更加均匀，方便PECVD镀膜。

沉积箱1上开设有抽气孔15，抽气孔15上连接有真空机16，抽气孔15用来对内部进行抽真空工作，使得沉积箱1内部的压强通常保持在133Pa左右。

加热装置用来对沉积箱1进行加热，使得内部温度达到镀膜所需要的温度，可以采用多种加热装置进行加热，在本发明中，优选的一种加热装置包括导热板10和电热丝12，导热板10中开设有安装孔11，电热丝12固定于安装孔11中，衬底6和射频板7均通过导热板10固定于沉积箱1内壁上，加热装置可以使得衬底6和射频板7两侧的温度相同，防止内部温度差异过大，而且更加方便衬底6和射频板7的安装固定。

作为一个优选，进气管4、出气管5以及均流管8上均连接有吸波板13，吸波板13设置于靠近射频板7一侧，吸波板13采用无法透过射频信号的材料制成，如碳化硅板，可以有效的防止反应气体在进气管4、出气管5以及均流管8内部形成射频镀膜，极大程度上避免浪费。

作为一个优选，进气口2远离进气管4一侧连接有气体加热器14，气体加热器14可以在反应气体进入沉积箱1内腔之前对气体进行加热，使得进入沉积箱1内部后，可以更快的达到反应温度，便于PECVD镀膜。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，包括射频机构、沉积箱（1）以及透波板（9），沉积箱（1）两端分别开设有进气口（2）和出气口（3），其特征在于：所述沉积箱（1）内腔中设置有进气管（4）、出气管（5）和加热装置，所述进气管（4）连接于进气口（2）上，所述出气管（5）连接于出气口（3）上；

所述进气管（4）和出气管（5）之间设置有均流管（8），所述均流管（8）两侧分别设置有射频机构，所述射频机构包括平行设置的衬底（6）、射频板（7）以及透波板（9），所述透波板（9）设置于衬底（6）和射频板（7）之间，且透波板（9）活动连接于均流管（8）靠近射频板（7）一侧，所述衬底（6）与透波板（9）之间设置有间距1mm-10mm；

所述进气管（4）靠近进气口（2）一端开设有进气孔（41），所述进气孔（41）中设置有泄压阀（42），所述进气孔（41）一端连接有环形腔（43），所述环形腔（43）远离进气孔（41）一侧开设有储存腔（45），所述环形腔（43）通过连通孔（44）连接于储存腔（45）上，且储存腔（45）远离环形腔（43）一侧连接有若干分流孔（46），所述均流管（8）对应分流孔（46）开设有若干均流孔（81），且每个所述均流孔（81）中均设置有均流排风扇（82）。

2.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述加热装置包括导热板（10）和电热丝（12），所述导热板（10）中开设有安装孔（11），所述电热丝（12）固定于安装孔（11）中，衬底（6）和射频板（7）均通过导热板（10）固定于沉积箱（1）内壁上。

3.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述进气管（4）、出气管（5）以及均流管（8）上均连接有吸波板（13），所述吸波板（13）设置于靠近射频板（7）一侧。

4.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述进气口（2）远离进气管（4）一侧连接有气体加热器（14）。

5.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述沉积箱（1）上开设有抽气孔（15），所述抽气孔（15）上连接有真空机（16）。

6.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述均流管（8）通过固定柱（83）固定于沉积箱（1）上，且固定柱（83）上设置有灯泡。

7.根据权利要求1所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述出气管（5）中开设有出气孔（51），所述出气孔（51）远离出气口（3）一端设置为喇叭形。

8.根据权利要求7所述的一种可控制气流均匀平稳的PECVD装置，其特征在于：所述出气孔（51）靠近出气口（3）一侧设置有出气排风扇（511）。