平衡RF电桥组件 |
|||||||
| 申请号 | CN201190000231.2 | 申请日 | 2011-01-26 | 公开(公告)号 | CN202671648U | 公开(公告)日 | 2013-01-16 |
| 申请人 | 应用材料公司; | 发明人 | 白宗薰; S.H.金; 朴范洙; | ||||
| 摘要 | 在此所揭露的 实施例 一般涉及PECVD装置。当RF功率源在多个 位置 耦接至 电极 时，在多个位置上的 电流 和 电压 可以是不同的。为了确保电流和电压二者在多个位置基本相同，RF电桥组件可刚好在与电极的连接之前的位置上耦接在多个位置之间。RF电桥组件使在多个位置之间的电压分布和电流分布基本相等。因而，基本相同的电流和电压在多个位置被施加至电极。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种装置，包含： |
||||||
| 说明书全文 | 平衡RF电桥组件[0001] 发明背景 技术领域[0003] 先前技术 [0004] PECVD是气体被引入装置、气体被激发成等离子体、以及材料层被沉积到基板上的工艺。存在用于使用PECVD工艺的许多应用，例如枚举数例，对平板显示器（flat panel display，FPD）沉积数层、对太阳能电池板沉积数层、以及对有机发光显示器（organic light emitting display，OLED）沉积数层。 [0005] 对具体的FPD应用而言，PECVD腔室大小数年来不断增加以符合消费者对较大FPD的需求。当腔室大小增加时，施加以产生等离子体的功率增加。这些较大腔室遇到通常用于处理半导体基板的较小腔室会遭遇例如枚举数例RF接地和等离子体分布的各种问题。然而，对于大腔室的问题程度远大于对于较小腔室的问题程度，而这些问题的解决方案对小腔室和大腔室而言并不必然地相同。 [0006] 大面积处理腔室所面临的问题之一者是狭缝阀开口的效应。通过腔室壁之一的狭缝阀开口影响RF返回路径，并且可导致在处理腔室内的等离子体不对称。当狭缝阀开口变大以容纳甚至更大的基板时，此不对称会增加。此不对称影响膜厚度和膜特性。 [0007] 图1是先前技术大面积PECVD装置的横截面图。所述装置包含腔室100，其中一个或多个膜可沉积至基板120上。腔室100一般包含壁102、底部104、喷头106、以及界定工艺空间的基板支撑件118。所述工艺空间可藉由狭缝阀开口108进入，以使得基板120传送进和传送出腔室100。基板支撑件118可耦接至致动器116以升高或降低基板支撑件118。升降杆122可通过基板支撑件118移动地设置以将基材移至和移出基板承接表面。基板支撑件118还可包含加热和/或冷却元件124以将基板支撑件118维持在期望温度。基板支撑件118还可包含RF返回带126以在基板支撑件118的周围提供RF返回路径。 [0008] 喷头106藉由紧固机构150耦接至背板112。因为喷头106和背板112耦接至RF功率源128，因此喷头106和背板112被视为电极。喷头106可藉由一个或多个紧固机构150耦接至背板112以有助于避免垂降和/或控制喷头106的直度/曲度。在一个实施例中，可使用十二个紧固机构150将喷头106耦接至背板112。紧固机构150可包含螺帽和螺栓组件。 [0009] 气体源132耦接至背板112以通过在喷头106中的气体通道将气体提供至基板120。真空泵110耦接至腔室100以将工艺空间106控制在期望温度。RF功率源128耦接至背板112和/或耦接至喷头106以将RF电流提供至喷头106。RF电流在喷头106和基板支撑件118之间产生电场，以使得等离子体可从在喷头106和基板支撑件118之间的气体产生。可使用各种频率，例如在约0.3MHz和约200MHz之间的频率。在一个实施例中，提供在频率13.56MHz的RF电流。RF电流藉由匹配网络160供应至腔室100。匹配网络160藉由导电带162和连接板164耦接至气体馈送通孔170。RF电流沿着由箭头166显示的路径从匹配网络160流动，并且沿着箭头168显示的路径返回。 [0010] 远程等离子体源130（例如感应耦接的远程等离子体源130）还可耦接在气体源132和背板112之间。在处理基板之间，可将清洁气体提供至远程等离子体源130，以使得产生远程等离子体。来自远程等离子体的自由基可提供至腔室100以清洁腔室100部件。 处理气体或远程产生的自由基在进入在背板112和喷头106之间的区域之前流经气体馈送通孔170。 [0011] 背板112可由支撑组件138支撑。一个或多个锚栓140从支撑组件138向下延伸至支撑环144。支撑环144可藉由一个或多个紧固机构142与背板112耦接。在一个实施例中，紧固机构142可包含螺帽和螺栓组件。实质上在背板112的中心处，支撑环144可与背板112相耦接。在不具有支撑环144的情况中，背板112的中心是背板112具有最小量支撑的区域。因而，支撑背板112的中心区域可减少和/或避免背板112的垂降。 [0012] 喷头106可藉由托架134耦接至背板112。托架134可具有突出部136，喷头106可搁在突出部136上。背板112可搁在与腔室壁102耦接的突出部114上以密封腔室100。腔室盖152可与腔室壁102耦接，并且藉由区域154与背板112隔开。腔室盖152可具有藉以允许一个或多个紧固机构142与背板112和气体馈送管道156耦接的开口，以将处理气体供应至腔室100。 [0013] RF返回板146可与环144和腔室盖152耦接。RF返回板146可藉由紧固机构148与腔室盖152耦接。RF返回板146可耦接在紧固机构142与环144之间。RF返回板146提供RF电流返回向下流至腔室盖152，而后流至RF功率源128的路径。 [0014] 图2是先前技术的中心馈送RF耦接的示意性立体图。如图2所示，在中心区域中相当拥挤。图2显示耦接至端块210的匹配网络160。导电带162耦接至匹配网络160，而连接板164耦接至端块210。气体从气体源馈送至腔室，气体经由气体馈送通孔170馈送到端块210中并馈送到腔室中。端块210由将所述背板耦接至支撑结构的支撑环144环绕。 [0015] 如同前文所讨论的，处理腔室100可由于引起膜厚度和特性的不对称的狭缝阀而具有不对称性。藉由从中心移动RF馈送位置，可控制不对称性。此位置可移动至更接近狭缝阀开口，并且因此抵消狭缝阀开口。 [0016] 消除对等离子体的狭缝阀开口效应的另一方式是利用RF功率的多个馈送点以耦接至电极。然而，多个馈送点即使在配置的小变化的情况下也会导致可靠性问题。举例而言，在双馈送系统中的两种馈送延伸的阻抗可容易地藉由至接地壁的寄生电容来改变。此寄生电容将造成电流改变并影响工艺结果。另一种可能是安装在RF馈送带中间的电容器在制造的误差范围内可以是不同的。换言之，该工艺即使在腔室间的小变化的情况下也会不一致。因此，通常已使用单一馈送，因为该单一馈送相对于将有不平衡电流的多个馈送提供较高的一致性。 [0017] 藉由馈送位置的膜轮廓(rilm prorile)的敏感度是腔室大小和处理气体等的函数。因而，馈送点通常基于腔室配置和工艺而不同。换言之，一些情况利用非常接近电极的中心的馈送点，而其它情况利用离该中心相当远的馈送点。因此，即使使用更靠近狭缝阀开口的单一馈送位置以抵消狭缝阀开口的效应，也具有维持单一馈送位置尽可能地接近电极的中心的挑战的情形。更接近狭缝阀开口且也位于电极的实质中心的单一馈送位置是不可能的。多个馈送选择方案是有吸引力的；然而，如同前文所讨论的，多个馈送是不一致的。 [0018] 因此，在本领域中存在对具有RF功率源与电极耦接之处的多个位置、并减少等离子体的不对称性的的PECVD装置的需求。实用新型内容 [0019] 在此所揭露的各个实施例一般涉及用于PECVD装置的RF电桥组件。为了确保在其中RF功率传送至背板的多个位置的电流和电压二者基本相同，RF电桥组件可刚好在与所述背板的连接之前的位置处耦接在多个位置之间。所述RF电桥组件使在多个位置之间的电压分布和电流分布基本相同。因而，基本相同的电流和电压在多个位置被施加至所述背板。 [0020] 在一个实施例中，揭露一种装置。所述装置包含具有背板的处理腔室，所述背板具有第一电气连接、以及与所述第一电气连接分离的第二电气连接。所述装置还包含RF功率源、以及耦接至所述RF功率源的匹配网络。所述装置还包含第一导电部件，所述第一导电部件具有耦接至所述匹配网络的第一端、耦接至一个或多个第一托架的第二端，所述一个或多个第一托架耦接至所述第一电气连接。所述第一导电部件还具有耦接至一个或多个第二托架的第三端，所述一个或多个第二托架耦接至所述第二电气连接。所述装置还包含RF电桥组件，所述RF电桥组件具有在与背板间隔开的位置处耦接在所述第一电气连接和所述第二电气连接之间的一个或多个离散元件。 [0021] 在另一实施例中，揭露一种装置。所述装置包含具有背板的处理腔室、以及设置在所述背板上的所述处理腔室外部的支撑结构。所述支撑结构在所述背板的实质中心处耦接至所述背板。所述装置还包含功率源、以及耦接至所述功率源的匹配网络。所述装置还包含：耦接至所述匹配网络的导电带；耦接至所述导电带的第一托架；耦接至所述第一托架的第二托架；耦接至所述第一托架的第三托架；耦接至所述第二托架和所述背板的第四托架；耦接至所述第三托架和所述背板的第五托架；以及耦接在所述第四和第五托架之间的RF电桥组件。所述RF电桥组件具有一个或多个离散元件。 [0022] 在另一实施例中，揭露一种等离子体增强化学气相沉积装置。所述装置包含处理腔室、以及设置在所述处理腔室中的背板。所述背板具有设置成邻近所述背板的实质中心的第一电气耦接、以及设置成邻近所述背板的实质中心的第二电气耦接。所述第二电气耦接与所述第一电气耦接分离。所述装置还包含：在所述背板的实质中心周围耦接至所述背板的支撑环；设置在所述背板上的盖；以及经由所述盖耦接至所述支撑环的支撑结构。所述装置还包含RF功率源、以及设置在所述盖上并耦接至所述RF功率源的匹配网络。所述装置还包含：在所述背板的实质中心处耦接至所述背板的气体馈送通孔，所述气体馈送通孔经由所述支撑环延伸；以及具有第一端、第二端和第三端的第一导电构件，所述第一端耦接至所述匹配网络。所述装置还包含：耦接在所述第一电气耦接和所述匹配网络之间的一个或多个第一托架；耦接在所述第二电气耦接和所述匹配网络之间的一个或多个第二托架；以及耦接在所述一个或多个第一托架与所述一个或多个第二托架之间的RF电桥组件。所述RF电桥组件具有一个或多个离散元件。 [0024] 为了详细地了解本实用新型的前文引述特征的方式，简短地由前文概述的本实用新型的更具体描述可参考各个实施例，一些实施例在附图中示出。然而，注意附图仅示出本实用新型的典型实施例，并且因而不视为限制本实用新型的范畴，对本实用新型可允许其它等同效用的实施例。 [0025] 图1是先前技术PECVD装置的横截面图。 [0026] 图2是可在图1的PECVD装置上使用的先前技术中心馈送RF耦合的示意性立体图。 [0027] 图3是根据一个实施例的耦接至电极的双RF馈送的电气布局的示意图，其中使用RF电桥组件。 [0028] 图4A-4D是根据一个实施例的耦接至腔室的RF馈送的示意图，其中使用RF电桥组件以平衡电压。 [0030] 实施方式 [0031] 在此所揭露的各个实施例一般涉及用于PECVD装置的RF电桥组件。为了确保在其中RF功率传送至背板的多个位置的电流和电压二者基本相同，RF电桥组件可刚好在与背板的连接之前的位置处耦接在多个位置之间。RF电桥组件使在多个位置之间的电压分布和电流分布基本相同。因而，基本相同的电流和电压在多个位置被施加至背板。 [0032] 可使用的一种适当PECVD装置可从AKT美国公司（AKT America，Inc.）获得，AKT美国公司是位于加利福尼亚州圣克拉拉市（Santa Clara，CA）的应用材料公司（Applied Materials，Inc.）的子公司。虽然在下文中将参照PECVD装置作出描述，但是应当了解本实用新型同样适用于包含由其它制造商所制造的其它处理腔室。 [0033] 图3是耦接至电极318的双RF馈送的电气布局300的示意图，其中使用RF电桥组件320以确保基本相同的电压施加在两个分离的点314、316。RF功率源302耦接至匹配网络。所述匹配网络在匹配网络中具有至少两个电容器306、308。所述匹配网络而后分开以耦接至电极318。由于连接的长度，在所述匹配网络和电极318之间具有由电感器310、312显示的电感。RF功率而后耦接至在两个分离的点314、316的电极318。应当了解，尽管已显示两个连接点314、316，但可使用各种连接点。在连接至电极318之前，分开的RF馈送藉由RF电桥组件320耦接在一起，RF电桥组件320将这两条线电气耦接在一起。RF电桥组件320由电感器322、326、以及一个或多个电容器324表示。RF电桥组件320运作以平衡在两个馈送点314、316之间的RF功率，以使得在两个馈送点314、316的RF功率基本相同。 [0034] 举例而言，在不具有RF电桥组件320的情况下，在点314的电压可大于在点316的电压。在RF电桥组件320的情况下，正常会流至点314的过电流将会流至点316以均匀地分布电压。所述电流等于由RF电桥组件320的阻抗划分的电压差。因而，在RF电桥组件320的中间的电容耦接（例如电容器324）因为电气连接本身具有阻抗并阻碍所述电流而创建共振电路。换言之，阻抗应当为零或非常小以允许足够的电流用于使在两个不同的点314、316之间的电压相同。从而，RF电桥组件320将增加在点316的电压和电流。所述电流将持续地流动，并且RF电桥组件320将补偿在两个点之间的电压差。 [0035] 图4A-4D是耦接至腔室100的RF馈送的示意图，其中使用RF电桥组件400以平衡所述电压。气体藉由气体馈送通孔170经由端块402传送。在图4A-4D中，RF电流最初从匹配盒160经由导电带162馈送至第一托架406。第一托架406包含导电材料。第一托架406具有两端以使所述电流最后流至两个不同的位置。第二托架408A耦接至第一托架406的第一端，而第三托架408B耦接至第一托架406的第二端。第二托架408A和第三托架 408B二者包含导电材料。RF电流从第一托架406沿着第二托架408A和第三托架408B二者行进。第四托架410A耦接至第二托架408A，而第五托架410A耦接至第三托架408B。第四托架410A和第五托架410B二者包含导电材料。RF电流沿着第四托架410A和第五托架 410B二者行进。第四托架410A和第五托架410B二者耦接至背板112以将所述RF电流传送至背板112。 [0036] RF电桥组件400在接近背板112的位置上将第四和第五托架410A、410B耦接在一起。RF电桥组件400包含耦接至第四托架410A的第六托架412A。RF电桥组件400还包含耦接至第五托架410A的第七托架412B。第六和第七托架412A、412B藉由第八托架414耦接在一起。第六、第七和第八托架412A、412B、414各自包含导电材料。一个或多个离散元件416耦接在第八托架414和第七架412B之间。应当了解，离散元件416可耦接在第八托架414和第六托架412A之间、或者耦接在沿着第四和第五托架410A、410B之间的RF电桥组件400的任何位置上。在一个实施例中，离散元件416可包含共振电容器。在一个实施例中，具有单一电容器。在另一实施例中，具有多个电容器。在一个实施例中，所述多个电容器包含至少一个电容器，所述至少一个电容器具有与所述多个电容器的另一电容器不同的容量。在一个实施例中，所述多个电容器具有相同的容量。 [0037] 重要的是注意到RF电桥组件400的位置。RF电桥组件400设置在更接近背板112而后接近匹配网络160的位置。此外，RF电桥组件400刚好设置在RF电流耦合至所述电极处之前。RF电桥组件400是电气共振连接。RF电桥组件400运作以在电气连接之间均匀地分布所述功率，以使得基本相同的电压和电流在所有RF馈送位置处传送至背板。举例而言，如果在一个电气连接的电压和电流大于在其它电气连接的电压和电流，则所述电压将使用电桥均匀地分布，以使得在电气连接耦接至背板的位置上，在最后馈送位置上的电流和电压基本相同。因此，可使用与所述电极的实质中心间隔开的多个馈送。在不具有RF电桥组件400的情况下，电流和电压的不平衡会导致腔室100中的不平衡等离子体轮廓。 [0038] RF电桥组件400刚好在与所述电极的最后RF馈送连接之前的位置处连接至多个馈送点。所述RF电桥组件可包含金属线或板、或者其它与电容元件一起的电气连接。RF电桥组件400越接近最后馈送位置，RF电桥组件400将具有用于最小化在多个馈送之间的差异的效应越好，因为RF电桥组件400将补偿刚好在RF电桥组件400之前的所有电流差和电压差。从而，在PECVD腔室中，RF电桥组件400应当接近背板112。即使当电流和电压在多个点之间不同时，RF电桥组件400总藉由将较多的电流增加至较低的电压点来补偿所述差值。从而，可最小化在两个或多个点的电压差和电流差。应当了解，尽管已讨论了至所述背板的两个连接点时，但构想到至所述背板的额外连接点。 [0039] 利用在多个RF馈送位置之间的RF电桥组件具有各种优点。一种优点是电压和电流在多个馈送位置可基本相同。藉由利用所述RF电桥组件，有可能补偿用于藉由设置更接近狭缝阀开口并与所述中心间隔开的RF馈送位置而消除狭缝阀效应的偏离中心的分开RF馈送所引起的电流不平衡。此外，所述RF电桥组件有可能提供尽可能接近所述电极的中心的电气连接，同时确保在接近所述电极的中心的多个位置的电压和电流基本相同。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈