CN211088238U

CN211088238U - 基板处理系统

Info

Publication number: CN211088238U
Application number: CN201890000786.9U
Authority: CN
Inventors: B·斯特拉姆; B·莱格拉蒂奇
Original assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2028-05-03
Also published as: EP3399545B1; WO2018203271A1; EP3399545A1

Abstract

本实用新型涉及一种基板处理系统，该基板处理系统具有：至少一个基板载体，所述基板载体承载至少一个板状基板并包括至少一个介电区域，其中所述介电区域的正面与所述基板的背面相对；以及导电电极，该导电电极设置在所述基板载体的背面上或由所述基板载体形成。为了改善同时设置在基板载体上的基板的等离子体处理的均匀性，在基板处理系统中，所述基板的所述背面和所述介电区域的所述背面之间的距离在所述基板的宽度上变化和/或从一个所述介电区域变化到另一个所述介电区域，和/或所述导电电极包括至少一个附加介电区域，所述至少一个附加介电区域分配给所述至少一个介电区域，所述基板的所述背面与所述附加介电区域的背面之间的距离在所述附加介电区域的宽度上变化和/或从一个所述附加介电区域变化到另一个所述附加介电区域，并且所述基板载体可沿传送方向移动，以便将所述至少一个基板传送进PECVD系统中或从所述PECVD系统中传送出。

Description

基板处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种基板处理系统，其具有：至少一个基板载体，该基板载体承载至少一个板状基板并且包括至少一个介电区域，其中该介电区域的正面与该基板的背面相对；以及导电电极，该导电电极设置在基板载体的背面或由基板载体形成。

背景技术

现有技术由于驻波和电报效应、气体流动不均匀等而使沉积材料不均匀。等离子体参数(特别是RF频率)的变化通常意味着对反应器的完全重新设计。

文献EP 1 208 583 B1提出了一种具有降低的电磁不均匀性的平行板等离子体反应器，用于处理处理室内的一个基板。等离子体反应器包括与射频(RF)源连接的第一电极和接地的第二电极。基板在其等离子体处理期间位于第二电极上。第二电极包括呈凹形介电层的形式的额外电容，该凹形介电层与基板和等离子体串联并由此形成电容分压器。特别地，所述凹形介电层的厚度在基板的中央具有其最大值。已知技术仅适用于一个基板，因此效率低。此外，用透镜形成的电介质来制造所提出的电极非常复杂。此外，每个这样的电极仅适合于一种特殊的应用，从而导致必须为每个新过程提供新电极的结果。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提出一种柔性基板处理系统，以提高用于同时设置在基板载体上的一个较大基板或多个基板的等离子体过程的均匀性。

该目的通过一种基板处理系统来解决，该基板处理系统具有：至少一个基板载体，所述基板载体承载至少一个板状基板并包括至少一个介电区域，其中所述介电区域的正面与所述基板的背面相对；以及导电电极，该导电电极设置在所述基板载体的背面上，其中，所述基板的所述背面和所述介电区域的所述背面之间的距离在所述介电区域的宽度上变化和/或从一个所述介电区域到另一个所述介电区域变化，和/或所述导电电极包括至少一个附加介电区域，所述至少一个附加介电区域分配给所述至少一个介电区域，所述基板的所述背面与所述附加介电区域的背面之间的距离在所述附加介电区域的宽度上变化和/或从一个所述附加介电区域到另一个所述附加介电区域变化，并且所述基板载体可沿传送方向移动，以便将所述至少一个基板传送进PECVD系统中或从所述PECVD系统中传送出。

在本实用新型中，每个基板下方的介电区域为每个基板(例如硅晶片)提供单独的电容分压器。这导致在每个基板的顶部上具有相同的等离子体电势，而与各个基板在基板载体上的位置无关。因此，对于每个单独的基板，可以达到相同的沉积层厚度和质量。

根据本实用新型，基板下方形成不同高度的电介质，从而导致不同的电介质效应，从而补偿了反应器的不均匀性。例如，可以达到对反应器中央中较高沉积速率的补偿。

本实用新型使用了每个基板下方的电容的变化，该变化减小了由反应器的不连续性、驻波效应或导致等离子体的不均匀性的其他影响引起的结果。

为了控制接地的基板载体和导电或半导电基板之间的电容分配，在本实用新型中，基板放置在介电区域上。这保证了基板载体和待处理基板的电去耦。介电区域可以位于选定的点和/或线上，或者可以覆盖与基板相同的区域。

在本实用新型中，特别是在基板承载板上放置了在等离子体处理期间获得更好的均匀性的校正层组(corrective measure)。因此，本实用新型的基板处理系统能够以简单的方式在不同的过程条件或RF频率下反应而无需打开反应器。

本实用新型例如可应用于平行板PECVD等离子体沉积系统中，以在诸如导体、半导体(例如晶体硅晶片)或任何种类的非导电材料之类的不同基板上生长更均匀的层。本实用新型在整个大面积PECVD反应器中导致几乎相同的等离子体条件，从而导致位于基板载体上的多个基板中的每个基板的或位于大基板的整个表面上的层质量几乎相同。这使得能够开发大型等离子体反应器而不增加基板处理(例如基板上的等离子体增强的化学气相沉积)中的不均匀性。而且，本实用新型允许更好地控制单个基板顶部上的沉积均匀性。特别地，借助本实用新型可以更好地补偿基板上的边缘效应。

本实用新型的基板处理系统的基板载体可以适用于不同类型的基板，例如不同材料和/或不同厚度的基板。

只要激发波长的一半长于电驱动电极的对角线，本实用新型就独立于基板处理系统中使用的等离子体源的种类而起作用。例如，本实用新型可以适合于线性甚高频 (VHF)源的使用。本实用新型的基板处理系统允许将现有的平行板反应器灵活地调节至不同的处理条件，例如压力、气体流量和/或气体组成。特别地，现有的平行板反应器可以适合于不同的射频。

根据本实用新型的一个实施方式，所述基板载体承载所述基板中的至少两个基板，并包括所述介电区域中的至少两个介电区域，所述至少两个介电区域借助所述基板载体的基材彼此间隔开并电断开，并分别分配给所述基板中的至少两个基板。

在本实用新型的另一实施方式中，所述至少一个介电区域形成为所述基板载体中的腔或孔或形成在所述基板载体中的腔或孔中，和/或所述至少一个附加介电区域形成为所述电极中的腔或形成在所述电极中的腔中。

在本实用新型的另一实施方式中，所述至少一个介电区域形成为从所述基板载体的前表面突出的至少一个支撑结构或由从所述基板载体的所述前表面突出的所述至少一个支撑结构形成，和/或所述至少一个附加介电区域形成为从所述电极的前表面突出的至少一个支撑结构或由从所述电极的所述前表面突出的所述至少一个支撑结构形成。

在该实施方式中，可以以如下方式构造支撑结构：设置包括从所述基板载体的所述前表面和/或从所述电极的所述前表面突出的销的支撑结构。

在本实用新型的优选实施例中，从所述基板载体的所述前表面突出的支撑结构支撑金属板，所述金属板承载所述基板。

有利地，在该实施方式中，从所述基板载体的所述前表面突出的所述支撑结构至少部分地是非导电材料。

在本实用新型的有利解决方案中，所述至少一个基板不与所述基板载体的所述前表面电接触。

在本实用新型的另一实施方式中，所述至少一个介电区域和/或所述至少一个附加介电区域至少部分地由空气和/或另一种介电材料填充，或至少部分地由所述空气和/或所述另一种介电材料构成。

通过使用本实用新型之一的基板处理系统进行PECVD过程来进一步解决所述目的。

附图说明

附图中示出了本实用新型的优选实施例，在附图中：

图1以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的实施方式的基板处理系统；

图2以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第一实施方式的图1的基板处理系统的基板载体；

图3以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第二实施方式的基板处理系统的基板载体的变更例；

图4以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第三实施方式的基板处理系统的基板载体的另一变更例；

图5以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第四实施方式的基板处理系统的基板载体的另一变更例；

图6以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第五实施方式的基板处理系统的基板载体的另一变更例；

图7以侧视图示意性地示出了根据本实用新型第六实施方式的基板处理系统的基板载体的另一变更例；

图8以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第七实施方式的基板处理系统的基板载体的另一实施例；

图9以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第八实施方式的基板处理系统的基板载体的另一实施例；

图10以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的第九实施方式的基板处理系统的基板载体的另一实施例；

图11示意性地示出了根据本实用新型的第十实施方式的图1的基板处理系统的电极和基板载体的另一变更例；

图12示意性地示出了根据本实用新型的第十一实施方式的图1的基板处理系统的电极和基板载体的另一变更例；

图13示意性地示出了根据本实用新型的第十二实施方式的图1的基板处理系统的电极和基板载体的另一变更例；

图14示意性地示出了根据本实用新型的第十三实施方式的图1的基板处理系统的电极和基板载体的另一变更例；以及

图15示意性地示出了根据本实用新型的第十四实施方式的图1的基板处理系统的电极和基板载体的另一变更例。

具体实施方式

图1以侧视图示意性地示出了根据本实用新型的实施方式的基板处理系统1。基板处理系统1包括至少一个基板载体2，其在图2中以放大图示出。在所示的实施例中，基板载体2承载多个板状基板31、32、33。基板载体2包括位于基板31、32、 33下方的介电区域41、42、43。因此，各个介电区域41、42、43的正面4与各个基板31、32、33的背面30相对。每个介电区域41、42、43分别分配给基板31、32、 33之一。

介电区域41、42、43借助基板载体2的基材24彼此间隔开并电断开。

基板载体2可沿传送方向A移动，以便将基板31、32、33穿过系统入口门71 传送到PECVD系统7中并且穿过系统离开门72传送出PECVD系统7，和/或反之亦然。在所示的实施例中，PECVD系统7包括第一导电电极5，该第一导电电极5在其穿过PECVD系统7移动期间位于基板载体2下方。换句话说，第一导电电极5设置在基板载体2的背面20上。

在所示的实施例中，PECVD系统7还包括第二导电电极6，该第二导电电极6 在其穿过PECVD系统7移动期间位于基板载体2上方。第二导电电极6可以是与基板处理系统1的气体输入系统连接的网状电极。

在PECVD过程期间，在电驱动的第二导电电极6与位于基板载体2上的基板31、 32、33之间的区域73中形成等离子体。

在图1和图2所示的实施例中，基板31、32、33的背面30和各个介电区域41、 42、43的背面40之间的距离d从介电区域41到下一介电区域42变化并从介电区域 42到下一个介电区域43变化。

这在基板载体2中由形成在基板载体2的基材24中的腔21、22或孔来实现。腔 21、22或孔在基板载体2的区域上具有不同的深度t。腔21、22或孔由介电材料填充至一定高度h。每个腔21、22内部的介电材料的高度h是相等的，但是由于腔21、 22或孔的深度不同，介电材料的厚度d从腔21到下一个腔22是变化的。

在本实用新型的其他未示出的实施方式中，基板载体2可以构造成，使得基板 31、32、33中至少一个基板的背面30与介电区域41、42、43中至少一个介电区域的背面40之间的距离在介电区域41、42、43的宽度上变化。

在本实用新型的其他未示出的实施方式中，基板载体2也可以仅承载一个大的基板31。

在以下描述的附图中，相同的附图标记涉及如上参考图1和图2所述的本实用新型的相同或相当的部件。因此，如上所作出的对这些部件的说明也可以应用于本申请的其他附图的相应部件。

图3示意性地示出了基板载体2a，其可以代替基板载体2用在图1的基板处理系统1中。在基板载体2a的正面26中，形成有腔21、22或孔。腔21、22填充有空气或另一种气体。腔21、22、23在基板载体2a的区域上具有不同的深度t。基板31、 32、33借助支撑结构8保持在腔21、22、23中。如所示的实施例，支撑结构8可以由销形成。从基板载体2a的前表面25突出的支撑结构8至少部分地由非导电材料制成。腔21、22、23内部是作为介电材料41’的空气。

基板载体2、2a至2k的前表面25不仅在基板载体2、2a至2k的上表面上延伸，而且在腔21、22、23的底部上延伸。至少一个基板31、32、33不与基板载体2、2a 至2k的前表面25电接触。

图4以侧视图示意性地示出了基板载体2b，基板载体2b也可以代替基板载体2 或2a用在图1的基板处理系统1中。如在基板载体2a中一样，在基板载体2b的正面26中形成有腔21、22、23。腔21、22、23填充有空气或另一种气体。基板31、 32、33在腔21、22、23中被保持在金属板9上，该金属板9由不导电的支撑结构8 保持。支撑结构8由在腔21、22、23的底部中从基板载体2b的前表面25突出的销形成。腔21、22、23内部是作为介电材料41’的空气或另一种气体。

图5示出了基板载体2c的侧视图，该基板载体2c也可以代替基板载体2、2a或 2b用在图1的基板处理系统1中。如在基板载体2a和2b中一样，在基板载体2c的正面26中形成腔21、22、23。腔21、22、23填充有空气或另一种气体。基板31、 32、33借助介电材料44的区域被保持在腔21、22、23中，该介电材料44在腔21、 22、23底部上形成在基板载体2c的前表面25的边缘处。腔21、22、23内部是作为介电材料41’的空气或另一种气体。

图6示出了基板载体2d的侧视图，该基板载体2d也可以代替图1的基板处理系统1中的基板载体2、2a、2b或2c使用。如在基板载体2a，2b和2c中一样，基板载体2c的正面26中形成有腔21、22、23或孔。腔21、22、23填充有空气或另一种气体。基板31、32、33借助支撑装置81被保持在腔21、22、23中，该支撑装置81 形成在腔21、22、23或孔的边缘处并且在基板载体2d的腔21、22、23的底部上从前表面25突出。

在图7中示意性地示出的基板载体2e的另一变更例中，所有基板31、32、33都设置在一个腔27中，该腔27在基板载体2e的区域上具有不同的深度，其中，基板 31、32、33借助支撑结构被保持在腔27中并彼此分开，该支撑结构具有设置在腔27 的底部上的支撑装置，该支撑装置呈腔27的边缘处的角支架82的形式或呈多边支撑器83的形式，该多边支撑器83在基板31、32、33之间具有不同长度的支撑腿。

图8示出了基板载体2f的侧视图，该基板载体2f也可以代替基板载体2、2a、 2b、2c、2d或2e用在图1的基板处理系统1中。基板载体2f的表面25上形成有厚度不同的介电区域41、42、43。基板31、32、33以不同的高度位于这些介电区域41、 42、43上。

在图9的基板载体2g的实施例中，基板31、32、33位于呈销的形式的支撑结构 8上，对于不同的基板，销的高度不同。基板载体2g的前表面25与基板31、32、33 之间的区域是空气或另一种气体，并形成介电区域41’。

图10示出了另一基板载体2h的侧视图，该基板载体2h也可以代替基板载体2、 2a至2g用在图1的基板处理系统1中。基板31、32、33在此位于呈角支架82的形式并且从前表面25突出的支撑结构上。

图11示意性地示出了电极5和基板载体2i的另一变更例，基板载体2i可以代替基板载体2、2a至2h用在图1的基板处理系统1中。基板载体2i包括穿过基板载体 2i的基材24的孔21、22、23。在这些孔21、22、23的内部，保持器28设置在不同的高度处，以在孔21、22、23内将基板31、32、33保持在保持器28上。因此，基板31、32、33在孔21、22、23内设置成使得基板31、32、33的相应表面34处于不同的水平。基板31、32、33与电极5之间的空间是变化的介电区域41’。

图12示意性地示出了电极5a和基板载体2j的另一变更例，电极5a和基板载体 2j可以代替电极5和基板载体2、2a至2i用在图1的基板处理系统1中。电极5a包括腔51、52、53，其填充有空气或另一种气体。基板载体2j包括穿过基板载体2j的基材24的孔21、22、23。在这些孔21、22、23的内部，保持器28设置在相同的高度处，以在孔21、22、23内将基板31、32、33保持在保持器28上。基板31、32、 33在孔21、22、23内设置成使得基板31、32、33的相应表面34与基板载体2i的前表面25的相邻区域齐平。在PECVD过程期间，基板载体2j的孔21、22、23在电极 5的孔51、52、53的顶部上。基板31、32、33与孔51、52、53的底部之间的空间形成介电区域41’，该介电区域41’由于孔51、52、53的深度不同而变化。

图13示意性地示出了电极5b和基板载体2j的又一变更例，电极5b和基板载体 2j可以代替电极5、5a和基板载体2、2a至2i用在图1的基板处理系统1中。电极 5b包括腔51、52、53，其填充有介电材料41、42、43。基板载体2j包括穿过基板载体2j的基材24的孔21、22、23。在这些孔21、22、23的内部，保持器28设置在相同的高度处，以在孔21、22、23内将基板31、32、33保持在保持器28上。基板31、 32、33在孔21、22、23内设置成使得基板31、32、33的相应表面34与基板载体2i 的前表面25的相邻区域齐平。在PECVD过程期间，基板载体2j的孔21、22、23 位于电极5b的孔51、52、53的顶部上。基板31、32、33和介电材料41、42、43 下方的空间形成电介质，该电介质由于填充孔51、52、53的深度不同而变化。

图14示意性地示出了电极5c和基板载体2k的另一变更例，电极5c和基板载体 2k可以代替电极5、5a或5b和基板载体2、2a至2j用在图1的基板处理系统1中。基板载体2k与上述基板载体2j类似地构造。电极5c在其前表面50上包括不同高度的区域54、55、56。在PECVD过程期间，不同高度的区域54、55、56位于基板31、 32、33下方。因此，形成在各个基板31、32、33与电极5c之间的电介质由每个基板31、32、33下方的自由空间构成，该自由空间由于电极5c的前表面50的高度不同而变化。

图15示意性地示出了电极5d和基板载体2k的另一变更例，电极5d和基板载体 2k可以代替电极5、5a、5b或5c和基板载体2、2a至2j用在图1的基板处理系统1 中。基板载体2k与上述基板载体2j类似地构造。电极5d在其前表面50上包括不同高度的升高区域54’、55’、56’。在升高区域54’、55’、56’上，介电区域51”、52”、 53”设置成使得在电极5d的区域上，升高区域+介电区域的端部厚度大致相同。因此，介电区域51”、52”、53”的厚度在电极5d的区域上变化。在PECVD过程期间，介电区域51”、52”、53”位于基板31、32、33下方。因此，由于电极5d的介电区域 51”、52”、53”的厚度不同，各个基板31、32、33与电极5d之间形成的电介质变化。

在本实用新型的基板处理系统1的其他未示出的实施例中，第一导电电极5可以包括在可移动基板载体2、2a至2h中，或是其一部分，或由其形成。在这些情况下，基板载体2、2a至2h不仅承载基板31、32、33和相应的介电区域，而且还起到第一导电电极5作为第二导电电极6的对电极的作用。

在本实用新型的基板处理系统1的其他实施方式中，基板载体2、2a至2k和/或第一导电电极5、5a、5b、5c或5d可以用作RF电极，而第二导电电极6是接地电极。

Claims

1.一种基板处理系统(1)，该基板处理系统(1)具有：至少一个基板载体(2、2a至2k)，所述基板载体承载至少一个板状基板(31、32、33)并包括至少一个介电区域(41、42、43、44、41’)，其中所述介电区域(41、42、43、44、41’)的正面(4)与所述基板(31、32、33)的背面(30)相对；以及导电电极(5)，该导电电极(5)设置在所述基板载体(2、2a-2k)的背面(20)上或由所述基板载体(2、2a-2k)形成，

其特征在于，

所述基板(31、32、33)的所述背面(30)与所述介电区域(41、42、43、44、41’)的背面(40)之间的距离(d)在所述介电区域(41、42、43、44、41’)的宽度(w)上变化和/或从一个所述介电区域(41)到另一个所述介电区域(42)变化，和/或

所述导电电极(5)包括至少一个附加介电区域(51、52、53)，所述至少一个附加介电区域(51、52、53)被分配给所述至少一个介电区域(41、42、43、44、41’)，并且所述基板(31、32、33)的所述背面(30)与所述附加介电区域(51、52、53)的背面之间的距离(d_a)在所述附加介电区域(51、52、53)的宽度(w_a)上变化和/或从一个所述附加介电区域(51)到另一个所述附加介电区域(52)变化，并且

所述基板载体(2、2a-2k)能够沿传送方向(A)移动，以便将所述至少一个基板(31)传送到PECVD系统(7)中或从所述PECVD系统(7)中传送出，其中，所述基板载体(2、2a-2k)承载所述基板(31、32、33)中的至少两个基板并包括所述介电区域(41、42、43、44、41’)中的至少两个介电区域，所述至少两个介电区域借助所述基板载体(2、2a至2k)的基材(24)彼此间隔开并电断开并且被分别分配给所述基板(31、32、33)中的至少两个基板。

2.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，所述至少一个介电区域(41、42、43、41’)形成为所述基板载体(2、2a-2k)中的腔(21、22)或孔或者形成在所述基板载体(2、2a-2k)中的腔(21、22)或孔中，并且/或者所述至少一个附加介电区域(51、52、53)形成为所述电极(5)中的腔或形成在所述电极(5)中的腔中。

3.根据权利要求1所述的基板处理系统，其特征在于，所述至少一个介电区域(44) 形成为从所述基板载体(2、2a至2k)的前表面(25)突出的至少一个支撑结构或由从所述基板载体(2、2a至2k)的所述前表面(25)突出的至少一个支撑结构形成，并且/或者所述至少一个附加介电区域(54)形成为从所述电极(5)的前表面(50)突出的至少一个支撑结构或由从所述电极(5)的所述前表面(50)突出的至少一个支撑结构形成。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基板处理系统，其特征在于，设置有包括从所述基板载体(2、2a-2k)的前表面(25)突出和/或从所述电极(5)的前表面(50)突出的销(8)的支撑结构。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的基板处理系统，其特征在于，从所述基板载体(2、2a-2k)的前表面(25)突出的支撑结构(44、8、81、82、83)支撑一金属板(9)，所述金属板(9)承载所述基板(34)。

6.根据权利要求4所述的基板处理系统，其特征在于，所述至少一个基板(31、32、33)不与所述基板载体(2、2a-2k)的所述前表面(25)电接触。

7.根据权利要求6所述的基板处理系统，其特征在于，从所述基板载体(2、2a-2k)的所述前表面(25)突出的所述支撑结构(44、8、81、82、83)至少部分地为非导电材料。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的基板处理系统，其特征在于，所述至少一个介电区域(41、42、43、44、41’)和/或所述至少一个附加介电区域(51、52、53)至少部分地由空气和/或另一种介电材料填充，或者至少部分地由空气和/或另一种介电材料构成。