CN110016656A - 化学气相沉积腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化学气相沉积腔室。本发明的化学气相沉积腔室包括：腔室，设于腔室内上部的扩散板，设于腔室内下部的加热板，以及与腔室连通以向腔室输送工艺气体的气体源；所述扩散板由多个呈阵列均匀分布的子扩散板组成，所述加热板由对应的多个呈阵列均匀分布的子加热板组成，所述腔室设有对应的多个气体及射频输送位置以在腔室内对应的位置输送工艺气体及射频，所述气体及射频输送位置的中心与对应的子扩散板和子加热板的中心对应。本发明的化学气相沉积腔室使成膜均一性更优，提高工艺可控性及稳定性；化学气相沉积的关键部件更换以及检修更加方便；化学气相沉积的关键部件部分损坏后可进行更换，无需整体报废，降低运营成本。

Description

化学气相沉积腔室
技术领域
本发明涉及化学气相沉积技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积腔室。
背景技术
化学气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。整个工艺过程能够通过化学气相沉积装置(简称CVD装置)实现。CVD装置一般包括反应腔室和控制反应腔室内部压强、温度等反应条件的控制装置。
等离子增强化学气相沉积(PECVD)主要应用于液晶TFT面板制造、半导体芯片制造及太阳能电池制造等行业中非金属薄膜的沉积。随着面板尺寸的增大，面板制程产线由原来的G2世代逐渐提升至G10.5世代，基板(Substrate)尺寸从370ⅹ470毫米增大至2160ⅹ2400毫米，单个等离子增强化学气相沉积腔室(chamber)的构造也随之变大，同时扩散板及加热板(Diffuser&Susceptor)的尺寸加大，气体扩散的均一性和加热板的加热均一性变得难以控制，造成成膜的均一性(U％)变差，从5％～10％增大至10％～15％(G4.5世代一般为5％～10％，G8.5世代一般为10％～15％)，等离子增强化学气相沉积腔室内部的关键部件(key parts)扩散板及加热板由于尺寸变大造成难以更换及检修(overhaul)，增加了检修的难度以及成本。
参见图1，现有的化学气相沉积腔室主要包括腔室10，设于腔室10内上部的扩散板11，扩散板11主要用于使工艺气体扩散均匀，设于腔室10内下部的加热板12，加热板12主要用于在成膜过程中承载基板，与腔室10连通以向腔室10输送工艺气体的气体源13，腔室10顶部设有气体输送口以使工艺气体进入腔室10，在现有化学气相沉积腔室结构中，气体输送位置一般设置于腔体10顶部的中心位置。参见图2，在现有化学气相沉积腔室结构中，向腔室内输送气体和射频功率的气体及射频输送位置14与扩散板11的中心位置相对应。参见图3，加热板12一般镶嵌有用于加热基板的电阻丝，镶嵌在加热板12上的电阻丝形成类如图3所示的特定图案。利用现有的化学气相沉积腔室制备的膜层分布如图4所示，颜色深浅表示膜层的分布情况，由于面板制程产线由原来的G2世代逐渐提升至G10.5世代，现有的化学气相沉积腔室难以控制成膜的均一性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种化学气相沉积腔室，改善成膜均一性。
为实现上述目的，本发明提供了一种化学气相沉积腔室，包括：腔室，设于腔室内上部的扩散板，设于腔室内下部的加热板，以及与腔室连通以向腔室输送工艺气体的气体源；所述扩散板由多个呈阵列均匀分布的子扩散板组成，所述加热板由对应的多个呈阵列均匀分布的子加热板组成，所述腔室设有对应的多个气体及射频输送位置以在腔室内对应的位置输送工艺气体及射频，所述气体及射频输送位置的中心与对应的子扩散板和子加热板的中心对应。
其中，所述扩散板由四个子扩散板组成，所述加热板由四个子加热板组成，所述腔室设有四个气体及射频输送位置。
其中，所述多个子加热板的表面大体保持在同一水平面。
其中，所述多个子加热板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
其中，在所述多个子加热板上下作动时，所述多个子加热板的表面大体保持在同一水平面。
其中，在所述多个子加热板上下作动时，所述多个子加热板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
其中，所述多个子扩散板的表面大体保持在同一水平面。
其中，所述多个子扩散板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
其中，组成所述加热板的子加热板可分别单独拆卸更换；组成所述扩散板的子扩散板可分别单独拆卸更换。
其中，进行化学气象沉积时，工艺气体按相同成分比例从所述多个气体及射频输送位置同时进入腔体，射频功率按相同大小从所述多个气体及射频输送位置同时进入腔体。
综上，本发明的化学气相沉积腔室提供一种新的化学气相沉积设备结构设计，使成膜均一性更优，提高工艺可控性及稳定性；化学气相沉积的关键部件(扩散板及加热板)更换以及检修更加方便；化学气相沉积的关键部件(扩散板及加热板)部分损坏后可进行更换，无需整体报废，降低运营成本。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有的化学气相沉积腔室的剖面结构示意图；
图2为现有化学气相沉积腔室的扩散板和气体及射频输送位置的俯视示意图；
图3为现有化学气相沉积腔室的加热板的俯视示意图；
图4为利用现有的化学气相沉积腔室制备的膜层的分布示意图；
图5为本发明化学气相沉积腔室一较佳实施例的剖面结构示意图；
图6为图5所示化学气相沉积腔室的扩散板和气体及射频输送位置的俯视示意图；
图7为图5所示化学气相沉积腔室的加热板的俯视示意图；
图8为利用图5所示化学气相沉积腔室制备的膜层的分布示意图。
具体实施方式
参见图5，其为本发明化学气相沉积腔室一较佳实施例的剖面结构示意图，本发明的化学气相沉积腔室主要包括腔室20，设于腔室20内上部的扩散板21，扩散板21主要用于使工艺气体扩散均匀，设于腔室20内下部的加热板22，加热板22主要用于在成膜过程中承载基板，与腔室20连通以向腔室20输送工艺气体的气体源23，腔室20顶部设有气体输送口以使工艺气体进入腔室20。
结合图6及图7，图6为图5所示化学气相沉积腔室的扩散板和气体及射频输送位置的俯视示意图，图7为图5所示化学气相沉积腔室的加热板的俯视示意图。在此较佳实施例中，扩散板21由四个呈阵列均匀分布的子扩散板组成，加热板22由对应的四个呈阵列均匀分布的子加热板组成，腔室20设有对应的四个气体及射频输送位置24以在腔室20内对应的位置输送工艺气体及射频(RF)功率，腔室20在气体及射频输送位置24处可以设有相应的气体输送口以输送气体，可以设有相应的电极以传输射频功率；气体及射频输送位置24的中心可以与对应的子扩散板和子加热板的中心对应。加热板22镶嵌有用于加热基板的电阻丝，镶嵌在加热板22上的电阻丝形成类如图7所示的特定图案，但不限于此。
相较于现有技术的化学气相沉积腔室，本发明化学气相沉积腔室中，将气体及射频输送位置由同一中心位置变为多个，均匀的分布在腔室上部；化学气相沉积腔室的关键部件(扩散板及加热板)由一个整体变为四个或多个。本发明的化学气相沉积腔室进一步可以为等离子增强化学气相沉积腔室。
参见图5至图7，加热板22的四个子加热板的表面大体保持在同一水平面，具体来说，可以配置为四个子加热板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。化学气相沉积制程中，在四个子加热板上下作动时，四个子加热板的表面大体保持在同一水平面，其中，在四个子加热板上下作动时，四个子加热板的表面相互之间水平高度配置为差异小于等于0.5毫米。扩散板21的四个子扩散板的表面大体保持在同一水平面，可以配置为四个子扩散板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。从而，可以改善成膜均一性，提高工艺可控性。组成加热板22的子加热板可分别单独拆卸更换；组成扩散板21的子扩散板可分别单独拆卸更换，损坏后可进行更换，无需整体报废，降低成本。进行化学气象沉积时，工艺气体例如NF3按相同成分比例从多个气体及射频输送位置24同时进入腔体20，射频功率按相同大小从多个气体及射频输送位置24同时进入腔体20，改善成膜均一性，提高工艺可控性。
参见图8，其为利用图5所示化学气相沉积腔室制备的膜层的分布示意图，颜色深浅表示膜层的分布情况，与图4相比较可知，本发明的新型化学气相沉积腔室结构可控制化学气相沉积成膜的均一性更佳，改善成膜均一性，提高工艺可控性，成膜的均一性从10％～15％可以降低至5％～10％。
综上，本发明提出一种新型化学气相沉积腔室结构，可控制化学气相沉积成膜的均一性更佳；扩散板及加热板更换以及检修更加方便，由原整体结构变更为四个或多个，尺寸变小，运输方便，检修所对应的设备也可以用相对较小的世代对应，无需新增对应大世代的检修设备，降低成本；化学气相沉积的关键部件扩散板及加热板部分损坏后可进行更换，无需整体报废，降低成本。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种化学气相沉积腔室，其特征在于，包括：腔室，设于腔室内上部的扩散板，设于腔室内下部的加热板，以及与腔室连通以向腔室输送工艺气体的气体源；所述扩散板由多个呈阵列均匀分布的子扩散板组成，所述加热板由对应的多个呈阵列均匀分布的子加热板组成，所述腔室设有对应的多个气体及射频输送位置以在腔室内对应的位置输送工艺气体及射频，所述气体及射频输送位置的中心与对应的子扩散板和子加热板的中心对应。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，所述扩散板由四个子扩散板组成，所述加热板由四个子加热板组成，所述腔室设有四个气体及射频输送位置。
3.如权利要求1所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，所述多个子加热板的表面大体保持在同一水平面。
4.如权利要求3所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，所述多个子加热板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
5.如权利要求3所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，在所述多个子加热板上下作动时，所述多个子加热板的表面大体保持在同一水平面。
6.如权利要求5所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，在所述多个子加热板上下作动时，所述多个子加热板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
7.如权利要求1所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，所述多个子扩散板的表面大体保持在同一水平面。
8.如权利要求7所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，所述多个子扩散板的表面相互之间水平高度差异小于等于0.5毫米。
9.如权利要求1所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，组成所述加热板的子加热板可分别单独拆卸更换；组成所述扩散板的子扩散板可分别单独拆卸更换。
10.如权利要求1所述的化学气相沉积腔室，其特征在于，进行化学气象沉积时，工艺气体按相同成分比例从所述多个气体及射频输送位置同时进入腔体，射频功率按相同大小从所述多个气体及射频输送位置同时进入腔体。
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