用於線性沉積腔室中的氣體分布與等離子體應用的方法與設備的製作方法

2023-05-04 04:47:36 1

用於線性沉積腔室中的氣體分布與等離子體應用的方法與設備的製作方法
【專利摘要】描述用於處理基板的方法與設備。本發明的一個實施例提供用於形成薄膜的設備。設備包括腔室、等離子體源與至少一個氣體注入源，腔室界定內部體積，等離子體源設置在內部體積中而至少一氣體注入源設置成鄰近內部體積中的等離子體源，其中至少一個氣體注入源包括用於輸送氣體至內部體積的第一通道與第二通道，第一通道在第一壓力或第一密度下輸送氣體而第二通道在第二壓力或第二密度下輸送氣體，第一壓力或第一密度不同於第二壓力或第二密度。
【專利說明】用於線性沉積腔室中的氣體分布與等離子體應用的方法與設備
[0001]發明背景發明領域
[0002]本文所述的實施例涉及在基板(例如，具有大表面積的基板)上沉積一個或多個層的方法與設備。
[0003]相關技術的描述
[0004]光伏特(PV)裝置或太陽能電池為將太陽光轉換成直流(DC)電功率的裝置。PV裝置通常形成在具有大表面積的基板上。一般而言，基板包括玻璃片、矽片或其它材料片。在基板上依序沉積多種類型的矽膜以形成PV裝置，多種類型的矽膜包括微晶矽膜(μ C-Si)、非晶矽膜(a-Si)、多晶矽膜(poly-Si)等等。可在這些矽膜之中或之上沉積透明導電膜或透明導電氧化物(TCO)膜。通常藉由化學氣相沉積(CVD)工藝、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝、物理氣相沉積(PVD)等其它沉積工藝來在基板上執行薄膜的沉積。
[0005]在常規沉積系統中，前驅物氣體流過處理腔室中的氣體擴散板以在基板上形成薄膜。常規處理腔室通常被設置成根據配方執行單個工藝。根據配方沉積的膜通常包括實質上同質的特性。需要後續的蝕刻和/或沉積工藝來改變膜特性。然而，通常在另一腔室中執行後續蝕刻或沉積。自一個腔室移動基板至另一個腔室需要額外的基板處置，這可能會對基板造成傷害。此外，處理腔室通常在壓力接近零或真空大氣下運作，而在腔室之間的傳送需要對真空的某些破壞與重建。然而，在多個腔室之中的壓力循環增加了處理時間與成本。
[0006]因此，需要的是一種在單個處理腔室中形成一個或多個層於基板上的設備與方法，以在基板上形成具有不同特性的塗層。
[0007]發明概述
[0008]本發明一般涉及在具有大表面積的基板上沉積一個或多個層且在基板上形成分階膜(graded film)的方法與設備。
[0009]本發明的一個實施例提供用於在基板上形成薄膜的設備。設備包括腔室、等離子體源與至少一個氣體注入源，腔室界定內部體積，等離子體源設置在內部體積中而至少一個氣體注入源設置成鄰近內部體積中的等離子體源，其中至少一個氣體注入源包括輸送氣體至內部體積的第一通道與第二通道，第一通道在第一壓力或第一密度下輸送氣體而第二通道在第二壓力或第二密度下輸送氣體，第一壓力或第一密度不同於第二壓力或第二密度。
[0010]本發明的另一個實施例提供用於在基板上形成薄膜的設備。設備包括腔室、等離子體源與至少一個氣 體注入源，腔室界定內部體積，等離子體源設置在內部體積中而至少一個氣體注入源與內部體積中的等離子體源電氣通信，其中至少一個氣體注入源包括用於輸送氣體至內部體積的第一部分的第一通道與用於輸送氣體至內部體積的第二部分的第二通道，第一通道在第一壓力或第一密度下輸送氣體而第二通道在第二壓力或第二密度下輸送氣體，第一壓力或第一密度不同於第二壓力或第二密度，其中第一部分與第二部分實質上分隔開。
[0011]本發明的另一個實施例提供用於處理基板的方法。方法包括以下步驟:傳送基板至具有內部體積的處理腔室；線性傳送基板通過形成於內部體積中的第一等離子體體積，第一等離子體體積具有第一等離子體密度和/或第一等離子體通量；以及線性傳送基板通過形成於內部體積中的第二等離子體體積以在基板上形成分階膜，第二等離子體體積具有第二等離子體密度和/或第二等離子體通量，第二等離子體密度和/或第二等離子體通量不同於第一等離子體密度和/或第一等離子體通量。
[0012]附圖簡述
[0013]為了詳細理解本發明上述的特徵，可參照某些描繪於附圖中的實施例來對以上簡述的本發明進行更具體描述。然而，需注意附圖僅描繪本發明的典型實施例而因此附圖不被視為本發明的範圍的限制因素，因為本發明可允許其它等效實施例。
[0014]圖1是處理腔室的一個實施例的等角視圖。
[0015]圖2是處理腔室沿著圖1的剖面線2-2的橫剖面側視圖。
[0016]圖3是處理腔室沿著圖1的剖面線3-3的橫剖面側視圖。
[0017]圖4是處理腔室的另一實施例的橫剖面側視圖。
[0018]圖5是處理腔室的另一實施例的橫剖面側視圖。
[0019]圖6是處理腔室的另一實施例的橫剖面側視圖。
[0020]圖7是處理腔室的另一實施例的橫剖面側視圖。
[0021]圖8是描繪可利用本文所述的處理腔室形成的塗層800的一個實施例的橫剖面側視圖。
[0022]為了促進理解，可儘可能應用相同的附圖標記來標示圖式共有的相同元件。預期一個實施例的元件和/或工藝步驟可有利地併入其它實施例而不需特別詳述。
[0023]詳細描述
[0024]本文所述的實施例涉及處理具有至少一個帶有大表面積的主表面的基板的方法與設備。本文描述適於在基板的主表面上沉積材料的處理腔室的實施例。本文所述的基板可包括玻璃、矽、陶瓷或其它適當基板材料所製成的基板。處理腔室可為較大工藝系統的部分，較大工藝系統具有在製造設施中以模塊化連續布置方式設置的多個處理腔室和/或處理平臺。可自本文所述的實施例受益的商用設備為自美國加州聖大克蘿拉市的AppliedMaterials (應用材料)有限公司取得的Applied ATONTM沉積系統或Applied BACCINI?電池系統。
[0025]圖1是用於製造光伏特器件、液晶顯示器0XD)、平板顯示器或有機發光二極體(OLED)的處理腔室100的一個實施例的等角視圖。處理腔室100包括封圍件(enclosure) 105，封圍件105包括一個或多個壁110、底部115與蓋120。一個或多個壁110包括第一側125A與第二側125B。第一側125A與第二側125B中的每一個包括基板傳送埠 130 (在圖1中僅圖示一個)。真空泵135圖示為耦合至封圍件105。可藉由門或狹縫閥裝置(未示出)來選擇性密封各個基板傳送埠 130，以促進封圍件105的內部體積140中的真空壓力。真空泵135可為渦輪分子泵，渦輪分子泵適合排空內部體積140至低於500毫託(mTorr)的壓力，壓力例如約IOmTorr至約IOOmTorr (例如，約IOmTorr至約20mTorr)。雖然圖示將真空泵135耦合至蓋120，但可用促進內部體積140的排空的方式將真空泵135耦合至底部115或壁110。
[0026]可移動基板支撐組件包括多個設置於內部體積140中的可旋轉基板支撐件145 (在圖1中僅圖示一個)。在所示實施例中，各個可旋轉基板支撐件145通過壁110率禹合至支撐組件150。雖然未圖示，但可將可旋轉基板支撐件145耦合至封圍件105的底部115。各個支撐組件150促進可旋轉基板支撐件145的旋轉與支撐。支撐組件150可為軸承裝置、致動器與上述的組合。支撐組件150亦可將可旋轉基板支撐件145與封圍件105絕緣，以將可旋轉基板支撐件145與封圍件105電絕緣。
[0027]圖2是處理腔室100沿著圖1的剖面線2-2的橫剖面側視圖。處理腔室100包括設置在對立壁Iio上的數對可旋轉基板支撐件145以促進基板200的支撐。可旋轉基板支撐件145接觸基板200的相對邊緣並促進基板200移動通過基板傳送埠 130與內部體積140。舉例而言，在基板200的邊緣區處支撐基板200並在X方向上且在流體分布源205之下輸送基板200通過內部體積140。流體分布源205包括氣體歧管210與等離子體源215。當將基板200配置於內部體積140中時，自氣體歧管210散布氣體。藉由等離子體源215引燃來自氣體歧管210的氣體的等離子體。可沿著處理腔室100的底部115將加熱板240設置在內部體積140中。
[0028]等離子體源215可包括感應耦合等離子體源、微波產生器、熱絲等離子體源或電容耦合等離子體源。等離子體源215亦可包括穿孔板，穿孔板耦合至遠程等離子體產生器以將處理腔室100外產生的離子輸送至內部體積140。在一個實施例中，等離子體源215包括線性離子源。
[0029]處理腔室100被配置成利用下列中的一者或組合依序處理多個基板以在基板上形成結構與器件:熱 工藝、蝕刻工藝與等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝。在一個實施例中，結構可包括用於形成薄膜光伏特器件或太陽能電池的部分的一個或多個連結。在另一個實施例中，結構可為用於形成LCD或TFT型裝置的薄膜電晶體(TFT)的一部分。
[0030]在沉積或蝕刻工藝過程中，可旋轉基板支撐件145可在流體分布源205下方固定位置處支撐基板200或促進基板200相對於流體分布源205的移動。可旋轉基板支撐件145包括軸220，軸220自壁110中的開口延伸。軸220耦合至支撐組件150。軸220包括至少一個或多個引導件(諸如，支撐輪225與引導輪230)。各個支撐輪225被配置成在將基板200配置於內部體積140中時支撐基板200的底部邊緣。軸220可由絕緣材料所製成，以將支撐輪225和/或引導輪230電絕緣於封圍件105。引導輪230藉由接觸基板200的邊緣來促進基板200的對齊。引導輪230的直徑大於支撐輪225的直徑，以延伸稍微高於基板200的表面的平面。各個支撐輪225與引導輪230可由例如聚合物的耐工藝材料所製成，舉例而言，聚合物為聚二醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)。
[0031]可以在Y方向上的實質面向關係的方式或沿著各個壁110的長度交錯地設置可旋轉基板支撐件145。雖然未圖示，但可藉由管狀件連接相對的可旋轉基板支撐件145的支撐輪225以促進基板200在Y方向中的支撐。替換地，可在基板200下方的封圍件105的底部115上且在Y方向中的支撐輪225之間設置一個或多個支撐輪(未圖示)，以提供基板200的中央部分的支撐。
[0032]支撐組件150的至少一者包括致動器235。其它的支撐組件150可適合作為惰輪(idler)。致動器235適於旋轉軸220以及至少支撐輪225以移動基板200。在一個實施例中，至少一對相對的支撐組件150包括致動器235。致動器235與控制器通信，控制器促進各個軸220上的支撐輪225的同步旋轉，這在移動過程中提供相等力量至基板200的各個側並避免基板200的不對準。在另一個實施例中，可藉由帶或鏈將兩個或兩個以上支撐輪225耦合在一起，以促進支撐輪225的同步移動。
[0033]圖3是處理腔室100沿著圖1的剖面線3-3的橫剖面側視圖。流體分布源205更包括雙氣體注入歧管300，雙氣體注入歧管300中形成有兩個分離的通道305A與305B。通道305A耦合至第一氣體源310而通道305B耦合至第二氣體源315。第一氣體源310與第二氣體源315通常被配置成輸送一個或多個前驅物氣體或載氣至雙氣體注入歧管300。第一氣體源310與第二氣體源315可包括矽烷(SiH4)、氨(NH3)、氮(N2)、氫(H2)與上述的組合或上述的衍生物。等離子體源215耦合至功率源320。加熱板240被示為設置在基板200下方。加熱板240可包括加熱裝置324，加熱裝置諸如電阻式加熱組件或流體通道。將加熱板240定位成鄰近於基板200，以在處理過程中加熱基板200至約400°C至約550°C的溫度。加熱板240可包括一個或多個區域，所述一個或多個區域諸如第一加熱區域322A與第二加熱區域322B。加熱區域322A、322B用來在加熱區域322A、322B中提供溫度梯度，溫度梯度用來在沉積和/或蝕刻工藝過程中提供基板200中的溫度梯度。加熱板240可由導電材料所製成以作為接地或射頻(RF)電極，來促進電容耦合等離子體。
[0034]第一氣體源310與第二氣體源315稱合至控制器325。控制器325可包括一系列受控的閥或質流控制器，所述一系列受控的閥或質流控制器被配置成控制來自第一氣體源310與第二氣體源315的前驅物氣體至氣體注入歧管300的流動速率。各個通道305A、305B分別包括多個噴嘴340A與340B，以流動相應的氣體至內部體積140。多個噴嘴340A與多個噴嘴340B可具有不同尺寸和/或密度。可各自分別地控制自第一氣體源310與第二氣體源315輸送的氣體的流動速率，以提供將自通道305A或通道305B輸送的所需氣體組成。可依序脈衝來自噴嘴340A與340B中的每一個的氣體，以在前驅物氣體的脈衝之間或與前驅物氣體的脈衝部分重迭地交替沉積的前驅物氣體(或氣體的不同濃度)和/或蝕刻氣體的脈衝。`
[0035]流體分布源205被配置成輸送非對稱流體分布和/或氣體組成至內部體積140中的空間，以在將基板200相對於流體分布源205移動時在基板200的表面區上產生非均勻的沉積，而在基板200上提供連續層和/或變動膜。由於通道305A與305B的一者或組合的配置、等離子體源215的配置與加熱區域322A、322B提供的溫度梯度，可有效地將內部體積140分成兩個或更多個區，藉此允許獨立地改變與控制各個區中的工藝變量。在一個實施例中，可將內部體積140分成由虛構垂直平面327(例如，實質上平行於圖3中的Y-Z平面)所分隔的兩個部分。在處理腔室100的一個配置中，流體分布源205被配置成將基板200上的內部體積140分成由虛構垂直平面327所分隔的第一等離子體體積330與第二等尚子體體積335。
[0036]在一個方面中，第一等離子體體積330與第二等離子體體積335的不同在於流體分布源205產生的等離子體的特性。舉例而言，相對於第二等離子體體積335，第一等離子體體積330可具有較低的等離子體密度(即，每單位面積的離子)、較低的通量(即，每單位面積/時間的離子密度)或上述的組合。替換地，第二等離子體體積335可具有低於第一等離子體體積330的等離子體密度和/或通量。由於流體分布源205的配置以及內部體積140分成第一等離子體體積330與第二等離子體體積335，使用者可改變沉積和/或蝕刻工藝參數，這在一個實施例中可促進在基板200上形成具有分階組成(graded composition)的膜。
[0037]在一個實施例中，可藉由真空泵135來調節內部體積140中的壓力，以在內部體積140中提供所需氣體流動方案(regime),來提高沉積的膜的質量或特性。在一個示例中,在內部體積140中提供低壓(例如，低於約500毫託)，以提供反應劑(諸如，前驅物氣體和/或蝕刻氣體)的層流，並亦防止第一等離子體體積330與第二等離子體體積335之間反應劑的混合量跨越虛構垂直平面327。此外，噴嘴340A、340B可被定位成引導氣體流動朝向基板200的不同區。在一個實施例中，噴嘴340A、340B包括多個開口，所述多個開口相對於虛構垂直平面327形成的角度約30度至約45度(諸如，在-X方向或+X方向中任一者)。藉由加熱區域322A與322B促進的等離子體體積330、335中的基板200的溫度亦可不同。
[0038]因此，流體分布源205可被用來形成分階膜345，所述分階膜345可由具有數個區的單一膜層所構成，所述數個區具有不同的化學組成和/或晶體結構。在一個實施例中，分階膜345可具有數個區，所述數個區在平行於沉積膜厚度的方向(例如，平行於圖3中的Z方向)中具有不同的化學組成和/或晶體結構。分階膜345可由數個層所構成，所述數個層是在基板200相對於流體分布源205在X方向上移動時一個接著一個地被沉積的。在基板200相對於流體分布源205移動時，由於噴嘴340A、340B的定向以及基板200的速度而暫時地分隔每個層或層的一部分的沉積。可單獨藉由相同或不同的前驅物來形成分階膜345，或者可搭配連續或斷斷續續的蝕刻氣體脈衝來形成分階膜345。可單獨藉由基板200中的溫度梯度來形成分階膜345，或者可搭配斷斷續續或連續的前驅物氣體和/或蝕刻氣體脈衝來形成分階膜345。在一個實施例中，分階膜345可為到處具有不同濃度的氫和/或Si:N鍵的一個或多個氫化氮化矽(SixNY:H)層。在另一個實施例中，分階膜345可為具有不同化學計量的氧化物(例如，氧化鋁(A1X0Y))，所述不同化學計量例如鋁與氧的不同比例(例如，X與Y的比例大於、低於或等於化學計量比)。在另一個實施例中，分階膜345可為具有不同化學計量的氮化物(例如，氮化矽(SixNY))，不同化學計量例如矽與氮的不同比例(例如，X與Y的比例大於、低於或等於化學計量比)。當基板200上形成的材料層遇到輕微暫時分隔時，可在基板200的表面上形成單一連續分階膜345。
[0039]在一個實施例中，基板200可包括矽。當基板200進入內部體積140時，基板200的前導邊緣進入第一等離子體體積330。第一等離子體體積330可包括含有一個或多個前驅物氣體、第一等離子體密度和/或第一通量的等離子體，以促進在第一沉積速率下基板200上的第一層的形成。在一個實施例中，第一膜可為鈍化層(例如，氫化氮化矽(SixNY:H)膜)。隨著基板200在+X方向上移動，基板200進入第二等離子體體積335。第二等離子體體積335可包括含有一個或多個前驅物或蝕刻劑氣體、第二等離子體密度和/或第二通量的等離子體，以促進在第二沉積速率下第一層上的第二層的形成。第二沉積速率可大於第一沉積速率。 第二等離子體密度和/或第二通量可大於第一等離子體密度和/或第一通量。在一個不例中，第二膜可為第二鈍化層(例如，具有不同於第一膜的物理、光學和/或電學特性的氫化氮化矽(SixNY:H)膜)。亦可將第二膜應用作為擴散阻障層，且第二膜的質量可能低於第一膜。[0040]因此，當基板200在X方向中移動通過內部體積140時，在基板200上形成分階膜345。分階膜345可被應用作為太陽能電池的製造中的抗反射塗層。可改變第一等離子體體積330與第二等離子體體積335的一者或兩者中的處理參數，以改變分階膜345的組成和/或特性，這可被用來改變抗反射塗層的電學和/或光學特性。
[0041]可用多種方式將分階膜345沉積於基板200上。在一個實施例中，控制器325可被用來提供第一流動速率的來自第一氣體源310的前驅物氣體與第二流動速率的來自第二氣體源315的前驅物氣體。在一個實施例中，來自第二氣體源315的前驅物氣體的第二流動速率大於來自第一氣體源310的前驅物氣體的第一流動速率。因此，在比第二前驅物氣體的速率高的速率下將第一前驅物氣體流至內部體積140，這提供第二等離子體體積335中較高的等離子體密度和/或較高的通量(相較於第一等離子體體積330)。亦可藉由第一氣體源310與第二氣體源315中的一者或兩者提供斷斷續續的蝕刻劑氣體脈衝。
[0042]在另一個實施例中，各個噴嘴340B可包括小於噴嘴340A的開口。噴嘴340A中的較小開口(相對於噴嘴340B中的開口尺寸)可增加來自第二氣體源315的前驅物氣體的密度，這提供第二等離子體體積335中較高的等離子體密度和/或較高的通量(相較於第一等離子體體積330)。
[0043]圖4是處理腔室400的另一實施例的橫剖面圖。除了設置在內部體積140中的額外流體分布源405以外，處理腔室400實質上與圖1至3所示的處理腔室100相同。除了第一等離子體體積330與第二等離子體體積335位在虛構垂直平面327的相反側(與圖3中所示的實施例相比)以外，處理腔室400亦包括實質上相似於圖3中所圖示的流體分布源205的流體分布源205。除了線圈元件410圍繞雙氣體注入歧管300的一部分以外，流體分布源405實質上與參照圖3所述的流體分布源205相同。線圈元件410彼此相對地自雙氣體注入歧管300延伸併集中能量朝向自雙氣體注入歧管300延伸的虛構垂直平面415。虛構垂直平面415可實質上平行於虛構垂直平面327。
[0044]各個線圈元件410可包括一個或多個線圈，以促進自雙氣體注入歧管300輸送的氣體的感應耦合等離子體的形成。替換地，各個線圈元件410可為用來形成磁場和/或靜電電位的磁鐵、導電線圈與上述的組合，磁場和/或靜電電位可自雙氣體注入歧管300輸送的氣體形成等離子體。
[0045]可藉由促進第一等離子體體積330、第二等離子體體積335與第三等離子體體積420的形成，將流體分布源205與405的組合用來在基板200上形成分階膜。第一等離子體體積330、第二等離子體體積335與第三等離子體體積420中的每一個可包含不同的等離子體密度和/或不同的通量，以促進在不同速率下基板200上至少第一層與第二層的形成。在一個實施例中，流體分布源205與流體分布源405中的一者或兩者可耦合至可至少垂直地移動的致動器425。致動器425可被用來調整基板200與相應的雙氣體注入歧管300之間的間距。此允許藉由改變相應的雙氣體注入歧管300與基板200之間的間距的額外工藝控制。
[0046]圖5是處理腔室500的另一實施例的橫剖面側視圖，所述處理腔室500可在處理系統中形成一個或多個處理腔室。周圍腔室505A與505B可耦合至處理腔室500以提供高產量線性處理系統。周圍腔室505A、505B中的每一個可為配置成執行與處理腔室500相同或不同的工藝的處理腔室、傳送腔室或配置成接收、發送和/或處理基板200的其它腔室。[0047]根據此實施例的處理腔室500包括一個或多個流體分布源205、405與輸送器511。輸送器511支撐基板200於處理腔室500內並傳送基板200通過處理腔室500。輸送器511亦可透過傳送埠 130促進基板200在處理腔室500與周圍腔室505A、505B之間的傳送。傳送埠 130包括藉由致動器515驅動而打開與關閉的可移動門510。輸送器511包括支撐滾軸512，所述支撐滾軸512支撐且驅動一個或多個連續驅動件518 (在圖1的側視圖中僅圖示一個)。連續驅動件518可包括無盡(endless)驅動件(諸如，帶、鏈或纜線)。可由能夠承受處理過程中基板200所忍受的處理環境氣體與溫度的金屬材料來製造無盡驅動件，所述金屬材料諸如不鏽鋼、鋁、上述的合金與上述的組合。一個或多個連續驅動件518可耦合至支撐材料514，支撐材料514被配置成在支撐材料514上支撐基板200。在一個實施例中，支撐材料514包括連續材料網，所述連續材料網在基板200與連續材料網的支撐表面之間提供摩擦，且所述連續材料網能夠承受處理過程中基板200所忍受的處理環境氣體與溫度(所述連續材料網諸如，不鏽鋼篩孔、耐高溫聚合物材料)。周圍腔室505A、505B亦可包括相似於處理腔室500中所圖不的輸送器511的輸送器。
[0048]流體分布源205、405中的每一個可包括雙氣體注入歧管300,且各個流體分布源205,405被配置成分別相似於圖2與圖4中所述的流體分布源205、405。在一個實施例中，流體分布源205、405的至少一者包括輻射源520，所述輻射源520被配置成提供能量給氣體與基板200中的一者或兩者以促進基板200上的分階膜的形成。在一個配置中，輻射源520包括被配置成輸送能量至設置在處理腔室500的內部體積140中的基板200的表面的IR燈、鎢燈、弧光燈、微波加熱器或其它輻射能量源。在一個實施例中，流體分布源205包括反射體525。
[0049]門510的關閉與真空泵135的啟動促進內部體積140中的真空條件並可能促進虛構垂直平面327與415的形成。可藉由促進第一等離子體體積330A、第二等離子體體積335A與第三等尚子體體積420以及第四等尚子體體積335B與第五等尚子體體積330B的形成，使用流體分布源205與405的組合來在多個基板200上形成分階膜。第一等離子體體積330、第二等離子體體積335、第三等離子體體積420、第四等離子體體積335B與第五等離子體體積330B中的每一個可包含不同的等離子體密度和/或不同的通量，以促進基板200上的層的形成。在基板200上的沉積和/或蝕`刻過程中，基板200可固定於輸送器511上或在內部體積140中漸進地移動。
[0050]雖然圖示四個基板200，但腔室500可用來在相對於流體分布源205、405移動基板時於單一基板上形成分階膜。在一個實施例中，可對腔室500提供兩個基板200，最初將所述兩個基板200定位在輸送器511上鄰近第一等離子體體積330A與第三等離子體體積420的第一位置，並且藉由旋轉連續驅動件518約四分之一圈來使輸送器511漸進地將基板200移動通過等離子體體積至第二位置。舉例而言，最初將第一基板200定位在輸送器511上鄰近第一等離子體體積330A的第一位置(即，輸送器511的左手側)，同時最初將第二基板200定位在鄰近第三等離子體體積420的第二位置(即，接近輸送器511的中心)。藉由促使輸送器511轉動四分之一圈,第一基板200與第二基板200在X方向中移動通過鄰近的等離子體體積至可能停止輸送器511的轉動的第二位置。在此實施例中，第一基板200的第二位置將鄰近第三等離子體體積420 (即，接近輸送器511的中心)，而第二基板200的第二位置將鄰近第五等離子體體積330B(即，接近輸送器511的右側)。可藉由控制器來控制輸送器511的移動以及設置於腔室500中或設置於腔室500上的其它組件的操作。
[0051]圖6是處理腔室600的另一實施例的橫剖面圖。在此實施例中，在內部體積140中圖不有公共等尚子體源605。在內部體積140中且在公共等尚子體源605下圖不兩個雙氣體注入歧管300。雖然圖示為兩個雙氣體注入歧管300，但處理腔室600可包括設置於公共等離子體源605下方超過兩個以上的雙氣體注入歧管300。
[0052]公共等離子體源605的長度(X方向)和/或寬度(Y方向)實質上橫跨內部體積140的長度(X方向)和/或寬度(Y方向)。公共等離子體源605可包括感應耦合等離子體源、微波產生器、熱絲等離子體源或電容耦合等離子體源。公共等離子體源605亦可包括穿孔板，所述穿孔板耦合至遠程等離子體產生器以將在處理腔室600的外側產生的離子輸送至內部體積140。在一個實施例中，公共等離子體源605包括線性離子源。
[0053]公共等離子體源605耦合至功率源320。在一個實施例中，功率源320可操作用以改變至公共等離子體源605的數個部分的功率來控制公共等離子體源605的等離子體產生。舉例而言，公共等離子體源605可包括數個區域(諸如，第一區域610A與第二區域610B)，在所述數個區域中功率經改變或調整以在第一區域610A與第二區域610B中產生不同的頻率。第一區域610A與第二區域610B可將內部體積分成由虛構垂直平面615所分隔的兩個區。虛構垂直平面615可平行於虛構垂直平面327(圖3中所圖示)。
[0054]在一個方面中，設置於公共等離子體源605的第一區域610A下方的雙氣體注入歧管300可藉由促進第一等離子體體積330與第二等離子體體積335的形成而被用來在基板200上形成一個或多個層。同樣地，設置於公共等離子體源605的第二區域610B下方的雙氣體注入歧管300可藉由促進第三等離子體體積620與第四等離子體體積625的形成而被用來在基板200上形成額外層。第一等離子體體積330、第二等離子體體積335、第三等離子體體積620與第四等離子體體積625中的每一個可包含不同的等離子體密度和/或不同的通量，以促進基板200上的第一層、第二層、第三層與第四層在不同速率下的形成。雖然形成於基板200上的材料層將遭遇稍微暫時的分隔，但可在基板200的表面上形成單一連續分階膜。雖然上述實施例利用來自公共等`離子體源605的變化等離子體，但可預期可藉由共同等離子體源605提供第一等離子體體積330、第二等離子體體積335、第三等離子體體積620與第四等離子體體積625而毋須改變至公共等離子體源605的功率。舉例而言，內部體積140中的低壓可被用來降低第二等離子體體積335與第三等離子體體積620之間反應劑的混合，因此沿著虛構垂直平面615分隔第二等離子體體積335與第三等離子體體積620而不改變至共同等離子體源605的功率。
[0055]圖7是處理腔室700的另一實施例的橫剖面圖。在此實施例中，沿著處理腔室700的縱軸將線性流體分布源701設置於內部體積中。線性流體分布源701包括公共等離子體源705與氣體分布源710。公共等離子體源705的長度(X方向)和/或寬度(Y方向)實質上橫跨內部體積140的長度(X方向)和/或寬度(Y方向)。公共等離子體源705可包括感應耦合等離子體源、微波產生器、熱絲等離子體源或電容耦合等離子體源。公共等離子體源705亦可包括穿孔板，所述穿孔板耦合至遠程等離子體產生器以將在處理腔室700的外側產生的離子輸送至內部體積140。在一個實施例中，公共等離子體源705包括線性離子源。
[0056]氣體分布源710經構建以允許來自公共等離子體源705的能量耦合於自氣體分布源710輸送至內部體積140的氣體。舉例而言，氣體分布源710可包括沿著內部體積140的長度設置的穿孔板或多個管狀導管。
[0057]在一個實施例中，將氣體分布源710分隔成數個區域(諸如，第一區域715A、第二區域715B與第三區域715C)，所述數個區域可操作用以輸送不同的前驅物和/或蝕刻劑氣體和/或不同流動速率的前驅物和/或蝕刻劑氣體。第一區域715A、第二區域715B與第三區域715C中的每一個可被用來以來自第一氣體源310的前驅物和/或蝕刻劑氣體形成第一等離子體體積330、以來自第二氣體源315的前驅物和/或蝕刻劑氣體形成第二等離子體體積335，以及以來自第三氣體源725的前驅物和/或蝕刻劑氣體形成第三等離子體體積720。第三氣體源725可與第一氣體源310與第二氣體源315包括相同的氣體。在一個實施例中，氣體分布源710與公共等離子體源705中的一者或兩者可實質上平行於基板移動路徑的平面(例如，平行於X-Y平面)。在另一個實施例中，氣體分布源710與公共等離子體源705中的一者或兩者可相對於基板移動路徑的平面成角度，這允許線性流體分布源701與基板200的表面之間有可變化的間距。舉例而言，線性流體分布源701的一端或兩端可耦合至致動器740，所述致動器740改變線性流體分布源相對於基板移動路徑的平面的角度。亦可用實質上平行於基板200的平面的方式將致動器740用來提高或降低線性流體分布源701，以改變基板200的平面與線性流體分布源701之間的間距。致動器740的應用藉由改變線性流體分布源701與基板200的表面之間的間距和/或角度關係而允許額外的工藝控制。
[0058]當基板200移動通過第一等離子體體積330時可在基板200上形成第一層，而當基板200移動通過第二等離子體體積335時可在第一層上形成第二層。內部體積140中的溫度變化和/或低壓可沿著虛構垂直平面730分隔第一等離子體體積330與第二等離子體體積335。當基板200移動通過第 三等離子體體積720時可在第二層上形成第三層，且內部體積140中的低壓可沿著虛構垂直平面735分隔第二等離子體體積335與第三等離子體體積720。雖然形成於基板200上的材料層將遭遇稍微短暫的分隔，但當基板200移動通過等離子體體積330、335與720時將在基板200的表面上形成單一連續分階膜。
[0059]圖8是可利用本文所述的腔室100、400、500、600或700形成的塗層800的一個實施例的橫剖面側視圖。塗層800包括形成於基板200上的分階膜345。基板200可包括矽晶圓。分階膜至少包括第一層805、第二層810、第三層815與第四層820。第一層805、第二層810、第三層815與第四層820中的每一個可包括具有不同特性和/或不同組成的相同材料。在一個實施例中，第一層805、第二層810、第三層815與第四層820中的每一個包括氧化物或氮化物(例如，氮化矽(SixNY))。第一層805、第二層810、第三層815與第四層820中的每一個包括不同的密度以提供不同的光學特性。舉例而言，第一層805可包括具有第一密度的氮化物種晶層，而第二層810可包括具有第二密度(高於第一密度)的氮化物層。第三層815可包括具有第三密度的氮化物層，而第四層820可包括具有第四密度(高於第三密度)的氮化物層。第一層805與第三層815的密度可實質上相同，而第二層810與第四層820的密度可實質上相同。
[0060]雖然上述是針對本發明的實施例，但可在不悖離本發明的基本範圍的情況下設計出本發明的其它與進一步實施例，而本發明的範圍由所附權利要求書決定。
【權利要求】
1.一種用於在基板上形成薄膜的設備，包括: 腔室，所述腔室界定內部體積； 等離子體源，所述等離子體源設置於所述內部體積中；以及 至少一個氣體注入源，所述至少一個氣體注入源設置成鄰近於所述內部體積中的所述等離子體源，其中所述至少一個氣體注入源包括用於輸送氣體至所述內部體積的第一通道與第二通道，所述第一通道在第一壓力或第一密度下輸送氣體而所述第二通道在第二壓力或第二密度下輸送氣體，所述第一壓力或所述第一密度不同於所述第二壓力或所述第二密度。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述等離子體源電耦合至所述至少一個氣體注入源。
3.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源包括多個線圈元件，所述多個線圈元件與所述等離子體源通信。
4.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源包括兩個氣體注入源。
5.如權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述氣體注入源中的每一個電耦合至相應的等離子體源。
6.如權利要求4所 述的設備，其特徵在於，所述氣體注入源中的每一個共享公共等離子體源。
7.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源沿著所述腔室的長度而設置。
8.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括: 可移動基板支撐組件，所述可移動基板支撐組件沿著所述腔室的縱軸而設置。
9.如權利要求8所述的設備，其特徵在於，所述可移動基板支撐組件包括多個可旋轉基板支撐件，所述多個可旋轉基板支撐件以相對關係設置於所述內部體積中。
10.一種用於在基板上形成薄膜的設備，包括: 腔室，所述腔室界定內部體積； 等離子體源，所述等離子體源設置於所述內部體積中； 可移動基板支撐組件，所述可移動基板支撐組件設置於所述內部體積中；以及 至少一個氣體注入源，所述至少一個氣體注入源與所述內部體積中的所述等離子體源電氣通信，其中所述至少一個氣體注入源包括第一通道與第二通道，所述第一通道用於輸送氣體至所述內部體積的第一部分而所述第二通道用於輸送氣體至所述內部體積的第二部分，所述第一通道在第一壓力或第一密度下輸送氣體而所述第二通道在第二壓力或第二密度下輸送氣體，所述第一壓力或所述第一密度不同於所述第二壓力或所述第二密度，其中所述第一部分與所述第二部分實質上分隔開。
11.如權利要求10所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源被定位成正交於所述腔室的縱軸。
12.如權利要求11所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源包括兩個氣體注入源。
13.如權利要求12所述的設備，其特徵在於，所述氣體注入源中的每一個電耦合至相應的等離子體源。
14.如權利要求10所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源被定位成沿著所述腔室的縱軸。
15.如權利要求14所述的設備，其特徵在於，所述至少一個氣體注入源包括橫跨所述內部體積的寬度或長度的尺寸。
【文檔編號】C23C16/455GK103797156SQ201280042485
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2011年9月7日
【發明者】H·P·穆格卡, A·S·波利亞克, M·S·考克斯 申請人:應用材料公司