CN221227817U - 一种保持多区板式pecvd电极平行装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种保持多区板式PECVD电极平行装置，包括：处理室本体和处理室上盖界定薄膜沉积所用的真空环境，真空管路系统藕接到处理室本体，气源输送管路藕接到喷淋电极，输送到喷淋电极的工艺气体均匀分布，喷淋电极藕接到处理室上盖，地电极藕接到处理室本体，喷淋电极和地电极通过外置上悬浮板和下悬浮板形成一对平行电极板，所述上悬浮板和下悬浮板分别通过多个调节螺钉将多个喷淋电极和多个地电极进行平面一致性和相对平行调节。本实用新型的优点是：保证薄膜沉积的质量，保证多区等离子体的反应区的均匀性、一致性，为高产能、高效率PECVD行业设备设计提供新思路。
Description
技术领域
本实用新型涉及PECVD技术领域，具体涉及一种保持多区板式PECVD电极平行装置。
背景技术
目前工业广泛使用的 PECVD 沉积系统，常采用一对平板形状相互平行的电极来激发等离子体，并提供薄膜沉积或蚀刻表面。这两个电极板分别为接地的正极和用来激发等离子体的激发电极 （负极）。通常用射频13.56MHz（RF）和甚高频40MHz或60MHz（VHF），激发电极通过一个射频或甚高频阻抗匹配器与一个提供等离子体激发功率的电源相连接。
目前行业常采用的等离子体增强化学气相沉积PECVD设备主要包括：制程腔室 、上电极、RF电源、下电极和真空泵，其中上电极和下电极位于制程腔室内，所述上电极与RF电源相连，所述下电极接地，工艺气体通过制程腔室的进气口进入制程腔室内，真空泵用于抽取制程腔室内的气体，以维持制程腔室的气压。在PECVD沉积非晶硅薄膜或微晶硅薄膜的过程中，将工件基板置于下电极上，向制程腔室中通入SiH4和H2，RF电源向上电极通入射频信号以产生辉光放电并产生等离子体，从而在上电极和下电极之间形成等离子体区，等离子体区中的电子与SiH4反应产生活性基，所述活性基扩散至工件基板，吸附于所述工件基板上，形成非晶硅或微晶硅薄膜。
现有的采用一对平行板的上下电极的PECVD设备的显著缺点是：在衬底变得很大时，所镀薄膜的均匀性通常会受到等离子体均匀性的制约。特别是在使用甚高频40MHz或60MHz（VHF） PECVD 设备时，随着电极的线性尺寸增大，所镀薄膜的非均匀性可以变得非常明显，其原因之一就是当电极的线性尺寸接近和超过交流激发电能的自由空间波长的 1/8时，电磁波的反射、干涉和住波等现象变得十分严重，使得电场的分布不均匀。大型 PECVD沉积系统的另一个问题是，高频电场在电极边缘的非均匀变化在一定程度上向电极的中部延伸，这是由于这个现象来源于电极的有限尺寸。
发明内容
本实用新型提出了一种保持多区板式PECVD电极平行装置，解决上述现有技术存在的技术问题。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，包括：处理室本体和处理室上盖界定薄膜沉积所用的真空环境，真空管路系统藕接到处理室本体，压力控制系统控制处理室本体所需气体流量，气源输送管路藕接到喷淋电极，输送到喷淋电极的工艺气体均匀分布，喷淋电极藕接到处理室上盖，地电极藕接到处理室本体，喷淋电极和地电极通过外置上悬浮板和下悬浮板形成一对平行电极板，所述上悬浮板和下悬浮板分别通过多个调节螺钉将多个喷淋电极和多个地电极进行平面一致性和相对平行调节，RF/VHF电源藕接到喷淋电极，升降系统藕接到地电极，工件基板经过处理室本体工件通道被输送到喷淋电极和地电极中间位置，升降系统顶升地电极和工件基板，同喷淋电极完全接触形成多个独立放电空间；地电极内置多个抽气通道，在喷淋电极、工件基板、地电极形成多个独立放电空间，系统接地藕接到处理室本体提供多个独立放电空间所需的放电回路，RPS远程电源管路连接气体源和压力控制系统，藕接处理室上盖。
进一步地，所述上悬浮板通过上连接筒将喷淋电极藕接到一起，多个喷淋电极平面一致性通过多个调节螺钉调节上连接筒的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉通过螺纹藕接到上连接筒。
进一步地，所述上悬浮板通过第一固定支撑件连接到处理室上盖，第一固定支撑件连接到处理室上盖的边沿处。
进一步地，上波纹管藕接到上悬浮板和处理室上盖。
进一步地，所述下悬浮板通过下支撑筒将地电极藕接到一起，多个地电极平面一致性通过多个调节螺钉调节下支撑筒的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉通过螺纹藕接到下支撑筒。
进一步地，所述下悬浮板通过第二固定支撑件连接到处理室本体，第二固定支撑件连接到形变位移量最小的处理室本体底板的边沿处。
进一步地，下波纹管藕接到下悬浮板和处理室本体。
进一步地，所述喷淋电极和所述地电极对应坐标布局分布。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，采用本实用新型，满足大面积PECVD沉积系统，尤其是解决甚高频40MHz或60MHz（VHF）空间波长对电极设计的限制，解决大面积PECVD沉积系统等离子体均匀性，为高产能、高效率PECVD行业设备设计提供新思路，多区独立放电空间提供PECVD设备设计更多可能性，设备形式可根据实际产能需求，提供多种设备形式，外置上下悬浮板保证多区上下电极的平面一致性和相对平行，外置上下悬浮板避免真空形变对上下电极放电空间不均匀性的影响。
上述说明仅是本实用新型技术的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型的保持多区板式PECVD电极平行装置的结构示意图。
图2为一对平行板电极多区平面布局实施例剖视图。
图3为大面积多区工件基板示意图。
在附图中，100-PECVD化学气相沉积系统，101-处理室本体，102-处理室上盖，103-喷淋电极，104-地电极，105-工件基板，106-气源输送管路，107-真空管路系统，108-RF/VHF电源，109-RPS远程电源，110-气体源，111-压力控制系统，112-系统接地，113-工件通道，114-升降系统，115-抽气通道，116-上悬浮板，117-调节螺钉，118-锁紧螺母，119-固定螺钉，120-上波纹管，121-下悬浮板，122-调节螺钉，123-锁紧螺母，124-固定螺钉，125-下波纹管，126-上连接筒，127-下支撑筒，1051-工件基板框架，1052-工件承载区，1053-基板气道，1054-工艺气孔，1055-基板ID孔。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面对本实用新型所提供的一种保持多区板式PECVD电极平行装置进行详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。
参见图1，本实用新型的一种保持多区板式PECVD电极平行装置，处理室本体101和处理室上盖102界定薄膜沉积所用的真空环境，所述处理室本体101和处理室上盖102可由不锈钢、铝等适用制程材料整体加工、焊接等工艺制成；真空管路系统107藕接到处理室本体101，提供薄膜沉积所需的压力，压力范围一般控制在10-500pa；气体源110提供薄膜沉积所需工艺气体，气体种类包括但不限于Ar、SiH4、CH4、C02、PH3、B2H6、NF3等；压力控制系统111控制处理室101薄膜沉积所需气体源110供给工艺气体的准确流量，满足膜层厚度控制；气源输送管路106等路径藕接到喷淋电极103，输送到喷淋电极103的工艺气体均匀分布，所述气源输送管道106由不锈钢、铝等材质制成，材质需满足洁净、耐腐蚀等工艺需求；喷淋电极103藕接到处理室上盖102，地电极104藕接到处理室本体101，喷淋电极103和地电极104形成一对平行电极板，所述地电极104可由一块铝板制作而成，内置加热组件和加热热偶（未示出），加热组件提供工件所需工艺温度，加热热偶控制加热组件提供的加热效能，确保工件被加热温度均匀性，RF/VHF电源108藕接到喷淋电极103，提供沉积系统所需的激发等离子体电场源，所述RF/VHF电源频率，RF电源13.56MHz，VHF电源40MHz或60MHz；升降系统114藕接到地电极104，提供地电极104升降空间，确保工件基板105移动空间，工件基板105经过处理室本体101工件通道113被输送到喷淋电极103和地电极104中间位置，升降系统114顶升地电极104和工件基板105，同喷淋电极103完全接触形成多个独立放电空间；地电极104内置多个抽气通道115，在喷淋电极103、工件基板105、地电极104形成多个独立放电空间后，由真空管路系统107通过多个抽气通道115确保多个放电区薄膜沉积所需的工艺压力；接地112藕接到处理室本体101提供多个独立放电空间所需的放电回路，确保等离子体电场源的稳定性；RPS远程电源109管路连接气体源110和压力控制系统111，藕接处理室上盖102，喷淋电极103、工件基板105、地电极104在薄膜沉积的周期内，移除工件外多个独立的放电空间沉积膜厚不断增加，放电空间的洁净对于工件薄膜的沉积是需要的，RPS远程电源109将气体源110清洗气体离化经过气源输送管道106输送到喷淋电极103、工件基板105、地电极104形成的多个独立放电空间，清洗气体离化后的离子同放电空间沉积的膜厚反应，经真空管路系统107抽除反应物，所述清洗气体为NF3等。
作为具体的实施例，在真空系统107对处理室本体101和处理室上盖102组成的空间抽真空过程中，由于处理室上盖102和处理室本体101受到大气压力的作用，会产生形变位移，为保持多区上下电极之间的平行，通过外置上悬浮板116和下悬浮板121实现喷淋电极103和地电极104平面一致性和上下电极的相对平行。上悬浮板116通过上连接筒126将喷淋电极103藕接到一起，上波纹管120藕接到上悬浮板116和处理室上盖102，上波纹管120用来隔绝大气和真空，保证处理室上盖102和多个喷淋电极103之间的密封，上悬浮板116可由整块铝、不锈钢板等金属材质制成，上悬浮板116可通过第一固定支撑件（图中未示出）连接到处理室上盖102，由于处理上盖102在抽真空过程中不可避免的形变影响，处理室上盖102的形变位移量最大处主要发生在中心区域，第一固定支撑件（图中未示出）可连接到形变位移量最小的处理室上盖102的边沿处，通过外置上悬浮板116减少或避免抽真空过程中处理室上盖102形变对多个喷淋电极103平面一致性和相对多个地电极104的相对平行，多个喷淋电极103平面一致性通过多个调节螺钉117调节上连接筒116的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉117通过螺纹藕接到上连接筒126，通过调节螺钉117和上连接筒126的旋紧和旋松调节顶在上悬浮板126上实现多个喷淋电极103平面一致性和相对多个地电极104的相对平行；下悬浮板121通过下支撑筒127将地电极104藕接到一起，下波纹管125藕接到下悬浮板121和处理室本体101，下波纹管125用来隔绝大气和真空并实现多个下电极104通过升降系统114上下升降的柔性连接，保证处理室本体101和多个地电极104之间的密封，下悬浮板121可由整块铝、不锈钢板等金属材质制成，下悬浮板121可通过第二固定支撑件（图中未示出）连接到处理室本体101；由于处理室本体在抽真空过程中不可避免的形变影响，处理室本体101的形变位移量最大处主要发生在底板中心区域，第二固定支撑件（图中未示出）可连接到形变位移量最小的处理室本体101底板的边沿处，通过外置下悬浮125减少或避免抽真空过程中处理室本体101形变对多个地电极104平面一致性和相对多个喷淋电极103的相对平行，多个地电极104平面一致性通过多个调节螺钉122调节下支撑筒127的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉122通过螺纹藕接到下支撑筒127，通过调节螺钉122和下支撑筒127的旋紧和旋松调节顶在下悬浮板121上实现多个地电极103平面一致性和相对多个喷淋电极103的相对平行。在外置上悬浮板116和下悬浮板121通过多个调节螺钉117和多个调节螺钉122将多个喷淋电极103和多个地电极104的平面一致性和相对平行调节完毕后，可将多个锁紧螺母118旋紧保证多个调节螺钉117的锁紧，再将多个固定螺钉119旋紧保证多个喷淋电极103的调节后的位置状态保证一致，同时可将多个锁紧螺母123旋紧保证多个调节螺钉122的锁紧，再将多个固定螺钉124旋紧保证多个地电极104的调节后的位置状态保证一致。
图2为一对平行板电极多区平面布局实施例剖视图。喷淋电极103/地电极104对应坐标布局分布，X1、X2、X3.......Xn，X1=1，X2=2，X3=3.......Xn=n，Y1、Y2、Y3.......Yn，Y1=1，Y2=2，Y3=3.......Yn=n，图中所显示的布局为X2=2，Y2=2示意，呈方形排布；一对平行板电极多区平面排布布局可以任意组合为X1Y1，X2Y2，X3Y3.......XnYn正方形排布或者X1Y1，X1Y2，X1Y3.......X1Yn和X1Y1，X2Y1，X3Y1.......XnY1矩形排布；对应的工件基板105、处理室本体101及处理室上盖102形状可制作成方形或者矩形。具体的，上下电极平面一致性和相对平行是可调节的结构。
请参照图3，工件基板框架201为工件传送载体，可由一块板件加工而成，也可通过板件拼接而成，板件材质可以是铝、不锈钢、钛合金等金属材质或碳碳复合、碳纤维等非金属材质，亦或是金属或者非金属材质表面形成氧化铝、镍等各种涂层；多区多个工件承载区202加工成凹槽用来承载工件；多区多个基板气道203和工艺气孔204组成抽气通道确保工艺气体在工件基板105多个独立放电空间的均匀流通；基板ID孔205通过二进制方式进行排列组合进行编号对工件基板105进行记录、跟踪、识别，界定工件基板105清洗及保养周期。
作为具体的实施例，单个或多个封闭式放电空间共用真空系统、RPS远程电源、气体源、气体控制系统。可有效控制电极的有效尺寸，并能增加单机设备或生产线的产能，从而降低设备采购经济成本。
作为具体的实施例，工件基板形成独立封闭放电空间的结构，增强等离子体均匀性。
作为具体的实施例，多个喷淋电极共用一个外置上悬浮板。对沉积系统进行薄膜沉积时，等离子体的生成区在相互平行的电极间，保证薄膜沉积的质量，保证多区等离子体的反应区的均匀性、一致性。
作为具体的实施例，多个地电极共用一个外置下悬浮板。对沉积系统进行薄膜沉积时，等离子体的生成区在相互平行的电极间，保证薄膜沉积的质量，保证多区等离子体的反应区的均匀性、一致性。
本实用新型有效控制电极的线性尺寸，可满足大面积PECVD沉积系统，尤其是解决甚高频40MHz或60MHz（VHF）空间波长对电极设计的限制，解决大面积PECVD沉积系统等离子体均匀性，为高产能、高效率PECVD行业设备设计提供新思路，多区独立放电空间提供PECVD设备设计更多可能性，设备形式可根据实际产能需求，提供多种设备形式，外置上下悬浮板保证多区上下电极的平面一致性和相对平行，外置上下悬浮板避免真空形变对上下电极放电空间不均匀性的影响。
需要明确的是，本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本实用新型的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
Claims (8)
1.一种保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，包括：处理室本体和处理室上盖界定薄膜沉积所用的真空环境，真空管路系统藕接到处理室本体，压力控制系统控制处理室本体所需气体流量，气源输送管路藕接到喷淋电极，输送到喷淋电极的工艺气体均匀分布，喷淋电极藕接到处理室上盖，地电极藕接到处理室本体，喷淋电极和地电极通过外置上悬浮板和下悬浮板形成一对平行电极板，所述上悬浮板和下悬浮板分别通过多个调节螺钉将多个喷淋电极和多个地电极进行平面一致性和相对平行调节，RF/VHF电源藕接到喷淋电极，升降系统藕接到地电极，工件基板经过处理室本体工件通道被输送到喷淋电极和地电极中间位置，升降系统顶升地电极和工件基板，同喷淋电极完全接触形成多个独立放电空间；地电极内置多个抽气通道，在喷淋电极、工件基板、地电极形成多个独立放电空间，系统接地藕接到处理室本体提供多个独立放电空间所需的放电回路，RPS远程电源管路连接气体源和压力控制系统，藕接处理室上盖。
2.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，所述上悬浮板通过上连接筒将喷淋电极藕接到一起，多个喷淋电极平面一致性通过多个调节螺钉调节上连接筒的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉通过螺纹藕接到上连接筒。
3.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，所述上悬浮板通过第一固定支撑件连接到处理室上盖，第一固定支撑件连接到处理室上盖的边沿处。
4.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，上波纹管藕接到上悬浮板和处理室上盖。
5.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，所述下悬浮板通过下支撑筒将地电极藕接到一起，多个地电极平面一致性通过多个调节螺钉调节下支撑筒的上下俯仰的角度而进行，多个调节螺钉通过螺纹藕接到下支撑筒。
6.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，所述下悬浮板通过第二固定支撑件连接到处理室本体，第二固定支撑件连接到形变位移量最小的处理室本体底板的边沿处。
7.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，下波纹管藕接到下悬浮板和处理室本体。
8.根据权利要求1所述的保持多区板式PECVD电极平行装置，其特征在于，所述喷淋电极和所述地电极对应坐标布局分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202323136306.3U CN221227817U (zh) | 2023-11-21 | 2023-11-21 | 一种保持多区板式pecvd电极平行装置 |
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|---|---|---|---|
| CN202323136306.3U CN221227817U (zh) | 2023-11-21 | 2023-11-21 | 一种保持多区板式pecvd电极平行装置 |
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| CN221227817U true CN221227817U (zh) | 2024-06-25 |
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Family Applications (1)
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2023
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