用于线性沉积腔室中的气体分布与等离子体应用的方法与设备的制作方法
【专利摘要】描述用于处理基板的方法与设备。本发明的一个实施例提供用于形成薄膜的设备。设备包括腔室、等离子体源与至少一个气体注入源，腔室界定内部体积，等离子体源设置在内部体积中而至少一气体注入源设置成邻近内部体积中的等离子体源，其中至少一个气体注入源包括用于输送气体至内部体积的第一通道与第二通道，第一通道在第一压力或第一密度下输送气体而第二通道在第二压力或第二密度下输送气体，第一压力或第一密度不同于第二压力或第二密度。
【专利说明】用于线性沉积腔室中的气体分布与等离子体应用的方法与设备
[0001]发明背景发明领域
[0002]本文所述的实施例涉及在基板(例如，具有大表面积的基板)上沉积一个或多个层的方法与设备。
[0003]相关技术的描述
[0004]光伏特(PV)装置或太阳能电池为将太阳光转换成直流(DC)电功率的装置。PV装置通常形成在具有大表面积的基板上。一般而言，基板包括玻璃片、硅片或其它材料片。在基板上依序沉积多种类型的硅膜以形成PV装置，多种类型的硅膜包括微晶硅膜(μ C-Si)、非晶硅膜(a-Si)、多晶硅膜(poly-Si)等等。可在这些硅膜之中或之上沉积透明导电膜或透明导电氧化物(TCO)膜。通常藉由化学气相沉积(CVD)工艺、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、物理气相沉积(PVD)等其它沉积工艺来在基板上执行薄膜的沉积。
[0005]在常规沉积系统中，前驱物气体流过处理腔室中的气体扩散板以在基板上形成薄膜。常规处理腔室通常被设置成根据配方执行单个工艺。根据配方沉积的膜通常包括实质上同质的特性。需要后续的蚀刻和/或沉积工艺来改变膜特性。然而，通常在另一腔室中执行后续蚀刻或沉积。自一个腔室移动基板至另一个腔室需要额外的基板处置，这可能会对基板造成伤害。此外，处理腔室通常在压力接近零或真空大气下运作，而在腔室之间的传送需要对真空的某些破坏与重建。然而，在多个腔室之中的压力循环增加了处理时间与成本。
[0006]因此，需要的是一种在单个处理腔室中形成一个或多个层于基板上的设备与方法，以在基板上形成具有不同特性的涂层。
[0007]发明概述
[0008]本发明一般涉及在具有大表面积的基板上沉积一个或多个层且在基板上形成分阶膜(graded film)的方法与设备。
[0009]本发明的一个实施例提供用于在基板上形成薄膜的设备。设备包括腔室、等离子体源与至少一个气体注入源，腔室界定内部体积，等离子体源设置在内部体积中而至少一个气体注入源设置成邻近内部体积中的等离子体源，其中至少一个气体注入源包括输送气体至内部体积的第一通道与第二通道，第一通道在第一压力或第一密度下输送气体而第二通道在第二压力或第二密度下输送气体，第一压力或第一密度不同于第二压力或第二密度。
[0010]本发明的另一个实施例提供用于在基板上形成薄膜的设备。设备包括腔室、等离子体源与至少一个气 体注入源，腔室界定内部体积，等离子体源设置在内部体积中而至少一个气体注入源与内部体积中的等离子体源电气通信，其中至少一个气体注入源包括用于输送气体至内部体积的第一部分的第一通道与用于输送气体至内部体积的第二部分的第二通道，第一通道在第一压力或第一密度下输送气体而第二通道在第二压力或第二密度下输送气体，第一压力或第一密度不同于第二压力或第二密度，其中第一部分与第二部分实质上分隔开。
[0011]本发明的另一个实施例提供用于处理基板的方法。方法包括以下步骤:传送基板至具有内部体积的处理腔室；线性传送基板通过形成于内部体积中的第一等离子体体积，第一等离子体体积具有第一等离子体密度和/或第一等离子体通量；以及线性传送基板通过形成于内部体积中的第二等离子体体积以在基板上形成分阶膜，第二等离子体体积具有第二等离子体密度和/或第二等离子体通量，第二等离子体密度和/或第二等离子体通量不同于第一等离子体密度和/或第一等离子体通量。
[0012]附图简述
[0013]为了详细理解本发明上述的特征，可参照某些描绘于附图中的实施例来对以上简述的本发明进行更具体描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典型实施例而因此附图不被视为本发明的范围的限制因素，因为本发明可允许其它等效实施例。
[0014]图1是处理腔室的一个实施例的等角视图。
[0015]图2是处理腔室沿着图1的剖面线2-2的横剖面侧视图。
[0016]图3是处理腔室沿着图1的剖面线3-3的横剖面侧视图。
[0017]图4是处理腔室的另一实施例的横剖面侧视图。
[0018]图5是处理腔室的另一实施例的横剖面侧视图。
[0019]图6是处理腔室的另一实施例的横剖面侧视图。
[0020]图7是处理腔室的另一实施例的横剖面侧视图。
[0021]图8是描绘可利用本文所述的处理腔室形成的涂层800的一个实施例的横剖面侧视图。
[0022]为了促进理解，可尽可能应用相同的附图标记来标示图式共有的相同元件。预期一个实施例的元件和/或工艺步骤可有利地并入其它实施例而不需特别详述。
[0023]详细描述
[0024]本文所述的实施例涉及处理具有至少一个带有大表面积的主表面的基板的方法与设备。本文描述适于在基板的主表面上沉积材料的处理腔室的实施例。本文所述的基板可包括玻璃、硅、陶瓷或其它适当基板材料所制成的基板。处理腔室可为较大工艺系统的部分，较大工艺系统具有在制造设施中以模块化连续布置方式设置的多个处理腔室和/或处理平台。可自本文所述的实施例受益的商用设备为自美国加州圣大克劳拉市的AppliedMaterials (应用材料)有限公司取得的Applied ATONTM沉积系统或Applied BACCINI?电池系统。
[0025]图1是用于制造光伏特器件、液晶显示器0XD)、平板显示器或有机发光二极管(OLED)的处理腔室100的一个实施例的等角视图。处理腔室100包括封围件(enclosure) 105，封围件105包括一个或多个壁110、底部115与盖120。一个或多个壁110包括第一侧125A与第二侧125B。第一侧125A与第二侧125B中的每一个包括基板传送端口 130 (在图1中仅图示一个)。真空泵135图示为耦合至封围件105。可藉由门或狭缝阀装置(未示出)来选择性密封各个基板传送端口 130，以促进封围件105的内部体积140中的真空压力。真空泵135可为涡轮分子泵，涡轮分子泵适合排空内部体积140至低于500毫托(mTorr)的压力，压力例如约IOmTorr至约IOOmTorr (例如，约IOmTorr至约20mTorr)。虽然图示将真空泵135耦合至盖120，但可用促进内部体积140的排空的方式将真空泵135耦合至底部115或壁110。
[0026]可移动基板支撑组件包括多个设置于内部体积140中的可旋转基板支撑件145 (在图1中仅图示一个)。在所示实施例中，各个可旋转基板支撑件145通过壁110率禹合至支撑组件150。虽然未图示，但可将可旋转基板支撑件145耦合至封围件105的底部115。各个支撑组件150促进可旋转基板支撑件145的旋转与支撑。支撑组件150可为轴承装置、致动器与上述的组合。支撑组件150亦可将可旋转基板支撑件145与封围件105绝缘，以将可旋转基板支撑件145与封围件105电绝缘。
[0027]图2是处理腔室100沿着图1的剖面线2-2的横剖面侧视图。处理腔室100包括设置在对立壁Iio上的数对可旋转基板支撑件145以促进基板200的支撑。可旋转基板支撑件145接触基板200的相对边缘并促进基板200移动通过基板传送端口 130与内部体积140。举例而言，在基板200的边缘区处支撑基板200并在X方向上且在流体分布源205之下输送基板200通过内部体积140。流体分布源205包括气体歧管210与等离子体源215。当将基板200配置于内部体积140中时，自气体歧管210散布气体。藉由等离子体源215引燃来自气体歧管210的气体的等离子体。可沿着处理腔室100的底部115将加热板240设置在内部体积140中。
[0028]等离子体源215可包括感应耦合等离子体源、微波产生器、热丝等离子体源或电容耦合等离子体源。等离子体源215亦可包括穿孔板，穿孔板耦合至远程等离子体产生器以将处理腔室100外产生的离子输送至内部体积140。在一个实施例中，等离子体源215包括线性离子源。
[0029]处理腔室100被配置成利用下列中的一者或组合依序处理多个基板以在基板上形成结构与器件:热 工艺、蚀刻工艺与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺。在一个实施例中，结构可包括用于形成薄膜光伏特器件或太阳能电池的部分的一个或多个连结。在另一个实施例中，结构可为用于形成LCD或TFT型装置的薄膜晶体管(TFT)的一部分。
[0030]在沉积或蚀刻工艺过程中，可旋转基板支撑件145可在流体分布源205下方固定位置处支撑基板200或促进基板200相对于流体分布源205的移动。可旋转基板支撑件145包括轴220，轴220自壁110中的开口延伸。轴220耦合至支撑组件150。轴220包括至少一个或多个引导件(诸如，支撑轮225与引导轮230)。各个支撑轮225被配置成在将基板200配置于内部体积140中时支撑基板200的底部边缘。轴220可由绝缘材料所制成，以将支撑轮225和/或引导轮230电绝缘于封围件105。引导轮230藉由接触基板200的边缘来促进基板200的对齐。引导轮230的直径大于支撑轮225的直径，以延伸稍微高于基板200的表面的平面。各个支撑轮225与引导轮230可由例如聚合物的耐工艺材料所制成，举例而言，聚合物为聚二醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)。
[0031]可以在Y方向上的实质面向关系的方式或沿着各个壁110的长度交错地设置可旋转基板支撑件145。虽然未图示，但可藉由管状件连接相对的可旋转基板支撑件145的支撑轮225以促进基板200在Y方向中的支撑。替换地，可在基板200下方的封围件105的底部115上且在Y方向中的支撑轮225之间设置一个或多个支撑轮(未图示)，以提供基板200的中央部分的支撑。
[0032]支撑组件150的至少一者包括致动器235。其它的支撑组件150可适合作为惰轮(idler)。致动器235适于旋转轴220以及至少支撑轮225以移动基板200。在一个实施例中，至少一对相对的支撑组件150包括致动器235。致动器235与控制器通信，控制器促进各个轴220上的支撑轮225的同步旋转，这在移动过程中提供相等力量至基板200的各个侧并避免基板200的不对准。在另一个实施例中，可藉由带或链将两个或两个以上支撑轮225耦合在一起，以促进支撑轮225的同步移动。
[0033]图3是处理腔室100沿着图1的剖面线3-3的横剖面侧视图。流体分布源205更包括双气体注入歧管300，双气体注入歧管300中形成有两个分离的通道305A与305B。通道305A耦合至第一气体源310而通道305B耦合至第二气体源315。第一气体源310与第二气体源315通常被配置成输送一个或多个前驱物气体或载气至双气体注入歧管300。第一气体源310与第二气体源315可包括硅烷(SiH4)、氨(NH3)、氮(N2)、氢(H2)与上述的组合或上述的衍生物。等离子体源215耦合至功率源320。加热板240被示为设置在基板200下方。加热板240可包括加热装置324，加热装置诸如电阻式加热组件或流体通道。将加热板240定位成邻近于基板200，以在处理过程中加热基板200至约400°C至约550°C的温度。加热板240可包括一个或多个区域，所述一个或多个区域诸如第一加热区域322A与第二加热区域322B。加热区域322A、322B用来在加热区域322A、322B中提供温度梯度，温度梯度用来在沉积和/或蚀刻工艺过程中提供基板200中的温度梯度。加热板240可由导电材料所制成以作为接地或射频(RF)电极，来促进电容耦合等离子体。
[0034]第一气体源310与第二气体源315稱合至控制器325。控制器325可包括一系列受控的阀或质流控制器，所述一系列受控的阀或质流控制器被配置成控制来自第一气体源310与第二气体源315的前驱物气体至气体注入歧管300的流动速率。各个通道305A、305B分别包括多个喷嘴340A与340B，以流动相应的气体至内部体积140。多个喷嘴340A与多个喷嘴340B可具有不同尺寸和/或密度。可各自分别地控制自第一气体源310与第二气体源315输送的气体的流动速率，以提供将自通道305A或通道305B输送的所需气体组成。可依序脉冲来自喷嘴340A与340B中的每一个的气体，以在前驱物气体的脉冲之间或与前驱物气体的脉冲部分重迭地交替沉积的前驱物气体(或气体的不同浓度)和/或蚀刻气体的脉冲。`
[0035]流体分布源205被配置成输送非对称流体分布和/或气体组成至内部体积140中的空间，以在将基板200相对于流体分布源205移动时在基板200的表面区上产生非均匀的沉积，而在基板200上提供连续层和/或变动膜。由于通道305A与305B的一者或组合的配置、等离子体源215的配置与加热区域322A、322B提供的温度梯度，可有效地将内部体积140分成两个或更多个区，藉此允许独立地改变与控制各个区中的工艺变量。在一个实施例中，可将内部体积140分成由虚构垂直平面327(例如，实质上平行于图3中的Y-Z平面)所分隔的两个部分。在处理腔室100的一个配置中，流体分布源205被配置成将基板200上的内部体积140分成由虚构垂直平面327所分隔的第一等离子体体积330与第二等尚子体体积335。
[0036]在一个方面中，第一等离子体体积330与第二等离子体体积335的不同在于流体分布源205产生的等离子体的特性。举例而言，相对于第二等离子体体积335，第一等离子体体积330可具有较低的等离子体密度(即，每单位面积的离子)、较低的通量(即，每单位面积/时间的离子密度)或上述的组合。替换地，第二等离子体体积335可具有低于第一等离子体体积330的等离子体密度和/或通量。由于流体分布源205的配置以及内部体积140分成第一等离子体体积330与第二等离子体体积335，使用者可改变沉积和/或蚀刻工艺参数，这在一个实施例中可促进在基板200上形成具有分阶组成(graded composition)的膜。
[0037]在一个实施例中，可藉由真空泵135来调节内部体积140中的压力，以在内部体积140中提供所需气体流动方案(regime),来提高沉积的膜的质量或特性。在一个示例中,在内部体积140中提供低压(例如，低于约500毫托)，以提供反应剂(诸如，前驱物气体和/或蚀刻气体)的层流，并亦防止第一等离子体体积330与第二等离子体体积335之间反应剂的混合量跨越虚构垂直平面327。此外，喷嘴340A、340B可被定位成引导气体流动朝向基板200的不同区。在一个实施例中，喷嘴340A、340B包括多个开口，所述多个开口相对于虚构垂直平面327形成的角度约30度至约45度(诸如，在-X方向或+X方向中任一者)。藉由加热区域322A与322B促进的等离子体体积330、335中的基板200的温度亦可不同。
[0038]因此，流体分布源205可被用来形成分阶膜345，所述分阶膜345可由具有数个区的单一膜层所构成，所述数个区具有不同的化学组成和/或晶体结构。在一个实施例中，分阶膜345可具有数个区，所述数个区在平行于沉积膜厚度的方向(例如，平行于图3中的Z方向)中具有不同的化学组成和/或晶体结构。分阶膜345可由数个层所构成，所述数个层是在基板200相对于流体分布源205在X方向上移动时一个接着一个地被沉积的。在基板200相对于流体分布源205移动时，由于喷嘴340A、340B的定向以及基板200的速度而暂时地分隔每个层或层的一部分的沉积。可单独藉由相同或不同的前驱物来形成分阶膜345，或者可搭配连续或断断续续的蚀刻气体脉冲来形成分阶膜345。可单独藉由基板200中的温度梯度来形成分阶膜345，或者可搭配断断续续或连续的前驱物气体和/或蚀刻气体脉冲来形成分阶膜345。在一个实施例中，分阶膜345可为到处具有不同浓度的氢和/或Si:N键的一个或多个氢化氮化硅(SixNY:H)层。在另一个实施例中，分阶膜345可为具有不同化学计量的氧化物(例如，氧化铝(A1X0Y))，所述不同化学计量例如铝与氧的不同比例(例如，X与Y的比例大于、低于或等于化学计量比)。在另一个实施例中，分阶膜345可为具有不同化学计量的氮化物(例如，氮化硅(SixNY))，不同化学计量例如硅与氮的不同比例(例如，X与Y的比例大于、低于或等于化学计量比)。当基板200上形成的材料层遇到轻微暂时分隔时，可在基板200的表面上形成单一连续分阶膜345。
[0039]在一个实施例中，基板200可包括硅。当基板200进入内部体积140时，基板200的前导边缘进入第一等离子体体积330。第一等离子体体积330可包括含有一个或多个前驱物气体、第一等离子体密度和/或第一通量的等离子体，以促进在第一沉积速率下基板200上的第一层的形成。在一个实施例中，第一膜可为钝化层(例如，氢化氮化硅(SixNY:H)膜)。随着基板200在+X方向上移动，基板200进入第二等离子体体积335。第二等离子体体积335可包括含有一个或多个前驱物或蚀刻剂气体、第二等离子体密度和/或第二通量的等离子体，以促进在第二沉积速率下第一层上的第二层的形成。第二沉积速率可大于第一沉积速率。 第二等离子体密度和/或第二通量可大于第一等离子体密度和/或第一通量。在一个不例中，第二膜可为第二钝化层(例如，具有不同于第一膜的物理、光学和/或电学特性的氢化氮化硅(SixNY:H)膜)。亦可将第二膜应用作为扩散阻障层，且第二膜的质量可能低于第一膜。[0040]因此，当基板200在X方向中移动通过内部体积140时，在基板200上形成分阶膜345。分阶膜345可被应用作为太阳能电池的制造中的抗反射涂层。可改变第一等离子体体积330与第二等离子体体积335的一者或两者中的处理参数，以改变分阶膜345的组成和/或特性，这可被用来改变抗反射涂层的电学和/或光学特性。
[0041]可用多种方式将分阶膜345沉积于基板200上。在一个实施例中，控制器325可被用来提供第一流动速率的来自第一气体源310的前驱物气体与第二流动速率的来自第二气体源315的前驱物气体。在一个实施例中，来自第二气体源315的前驱物气体的第二流动速率大于来自第一气体源310的前驱物气体的第一流动速率。因此，在比第二前驱物气体的速率高的速率下将第一前驱物气体流至内部体积140，这提供第二等离子体体积335中较高的等离子体密度和/或较高的通量(相较于第一等离子体体积330)。亦可藉由第一气体源310与第二气体源315中的一者或两者提供断断续续的蚀刻剂气体脉冲。
[0042]在另一个实施例中，各个喷嘴340B可包括小于喷嘴340A的开口。喷嘴340A中的较小开口(相对于喷嘴340B中的开口尺寸)可增加来自第二气体源315的前驱物气体的密度，这提供第二等离子体体积335中较高的等离子体密度和/或较高的通量(相较于第一等离子体体积330)。
[0043]图4是处理腔室400的另一实施例的横剖面图。除了设置在内部体积140中的额外流体分布源405以外，处理腔室400实质上与图1至3所示的处理腔室100相同。除了第一等离子体体积330与第二等离子体体积335位在虚构垂直平面327的相反侧(与图3中所示的实施例相比)以外，处理腔室400亦包括实质上相似于图3中所图示的流体分布源205的流体分布源205。除了线圈元件410围绕双气体注入歧管300的一部分以外，流体分布源405实质上与参照图3所述的流体分布源205相同。线圈元件410彼此相对地自双气体注入歧管300延伸并集中能量朝向自双气体注入歧管300延伸的虚构垂直平面415。虚构垂直平面415可实质上平行于虚构垂直平面327。
[0044]各个线圈元件410可包括一个或多个线圈，以促进自双气体注入歧管300输送的气体的感应耦合等离子体的形成。替换地，各个线圈元件410可为用来形成磁场和/或静电电位的磁铁、导电线圈与上述的组合，磁场和/或静电电位可自双气体注入歧管300输送的气体形成等离子体。
[0045]可藉由促进第一等离子体体积330、第二等离子体体积335与第三等离子体体积420的形成，将流体分布源205与405的组合用来在基板200上形成分阶膜。第一等离子体体积330、第二等离子体体积335与第三等离子体体积420中的每一个可包含不同的等离子体密度和/或不同的通量，以促进在不同速率下基板200上至少第一层与第二层的形成。在一个实施例中，流体分布源205与流体分布源405中的一者或两者可耦合至可至少垂直地移动的致动器425。致动器425可被用来调整基板200与相应的双气体注入歧管300之间的间距。此允许藉由改变相应的双气体注入歧管300与基板200之间的间距的额外工艺控制。
[0046]图5是处理腔室500的另一实施例的横剖面侧视图，所述处理腔室500可在处理系统中形成一个或多个处理腔室。周围腔室505A与505B可耦合至处理腔室500以提供高产量线性处理系统。周围腔室505A、505B中的每一个可为配置成执行与处理腔室500相同或不同的工艺的处理腔室、传送腔室或配置成接收、发送和/或处理基板200的其它腔室。[0047]根据此实施例的处理腔室500包括一个或多个流体分布源205、405与输送器511。输送器511支撑基板200于处理腔室500内并传送基板200通过处理腔室500。输送器511亦可透过传送端口 130促进基板200在处理腔室500与周围腔室505A、505B之间的传送。传送端口 130包括藉由致动器515驱动而打开与关闭的可移动门510。输送器511包括支撑滚轴512，所述支撑滚轴512支撑且驱动一个或多个连续驱动件518 (在图1的侧视图中仅图示一个)。连续驱动件518可包括无尽(endless)驱动件(诸如，带、链或缆线)。可由能够承受处理过程中基板200所忍受的处理环境气体与温度的金属材料来制造无尽驱动件，所述金属材料诸如不锈钢、铝、上述的合金与上述的组合。一个或多个连续驱动件518可耦合至支撑材料514，支撑材料514被配置成在支撑材料514上支撑基板200。在一个实施例中，支撑材料514包括连续材料网，所述连续材料网在基板200与连续材料网的支撑表面之间提供摩擦，且所述连续材料网能够承受处理过程中基板200所忍受的处理环境气体与温度(所述连续材料网诸如，不锈钢筛孔、耐高温聚合物材料)。周围腔室505A、505B亦可包括相似于处理腔室500中所图不的输送器511的输送器。
[0048]流体分布源205、405中的每一个可包括双气体注入歧管300,且各个流体分布源205,405被配置成分别相似于图2与图4中所述的流体分布源205、405。在一个实施例中，流体分布源205、405的至少一者包括辐射源520，所述辐射源520被配置成提供能量给气体与基板200中的一者或两者以促进基板200上的分阶膜的形成。在一个配置中，辐射源520包括被配置成输送能量至设置在处理腔室500的内部体积140中的基板200的表面的IR灯、钨灯、弧光灯、微波加热器或其它辐射能量源。在一个实施例中，流体分布源205包括反射体525。
[0049]门510的关闭与真空泵135的启动促进内部体积140中的真空条件并可能促进虚构垂直平面327与415的形成。可藉由促进第一等离子体体积330A、第二等离子体体积335A与第三等尚子体体积420以及第四等尚子体体积335B与第五等尚子体体积330B的形成，使用流体分布源205与405的组合来在多个基板200上形成分阶膜。第一等离子体体积330、第二等离子体体积335、第三等离子体体积420、第四等离子体体积335B与第五等离子体体积330B中的每一个可包含不同的等离子体密度和/或不同的通量，以促进基板200上的层的形成。在基板200上的沉积和/或蚀`刻过程中，基板200可固定于输送器511上或在内部体积140中渐进地移动。
[0050]虽然图示四个基板200，但腔室500可用来在相对于流体分布源205、405移动基板时于单一基板上形成分阶膜。在一个实施例中，可对腔室500提供两个基板200，最初将所述两个基板200定位在输送器511上邻近第一等离子体体积330A与第三等离子体体积420的第一位置，并且藉由旋转连续驱动件518约四分之一圈来使输送器511渐进地将基板200移动通过等离子体体积至第二位置。举例而言，最初将第一基板200定位在输送器511上邻近第一等离子体体积330A的第一位置(即，输送器511的左手侧)，同时最初将第二基板200定位在邻近第三等离子体体积420的第二位置(即，接近输送器511的中心)。藉由促使输送器511转动四分之一圈,第一基板200与第二基板200在X方向中移动通过邻近的等离子体体积至可能停止输送器511的转动的第二位置。在此实施例中，第一基板200的第二位置将邻近第三等离子体体积420 (即，接近输送器511的中心)，而第二基板200的第二位置将邻近第五等离子体体积330B(即，接近输送器511的右侧)。可藉由控制器来控制输送器511的移动以及设置于腔室500中或设置于腔室500上的其它组件的操作。
[0051]图6是处理腔室600的另一实施例的横剖面图。在此实施例中，在内部体积140中图不有公共等尚子体源605。在内部体积140中且在公共等尚子体源605下图不两个双气体注入歧管300。虽然图示为两个双气体注入歧管300，但处理腔室600可包括设置于公共等离子体源605下方超过两个以上的双气体注入歧管300。
[0052]公共等离子体源605的长度(X方向)和/或宽度(Y方向)实质上横跨内部体积140的长度(X方向)和/或宽度(Y方向)。公共等离子体源605可包括感应耦合等离子体源、微波产生器、热丝等离子体源或电容耦合等离子体源。公共等离子体源605亦可包括穿孔板，所述穿孔板耦合至远程等离子体产生器以将在处理腔室600的外侧产生的离子输送至内部体积140。在一个实施例中，公共等离子体源605包括线性离子源。
[0053]公共等离子体源605耦合至功率源320。在一个实施例中，功率源320可操作用以改变至公共等离子体源605的数个部分的功率来控制公共等离子体源605的等离子体产生。举例而言，公共等离子体源605可包括数个区域(诸如，第一区域610A与第二区域610B)，在所述数个区域中功率经改变或调整以在第一区域610A与第二区域610B中产生不同的频率。第一区域610A与第二区域610B可将内部体积分成由虚构垂直平面615所分隔的两个区。虚构垂直平面615可平行于虚构垂直平面327(图3中所图示)。
[0054]在一个方面中，设置于公共等离子体源605的第一区域610A下方的双气体注入歧管300可藉由促进第一等离子体体积330与第二等离子体体积335的形成而被用来在基板200上形成一个或多个层。同样地，设置于公共等离子体源605的第二区域610B下方的双气体注入歧管300可藉由促进第三等离子体体积620与第四等离子体体积625的形成而被用来在基板200上形成额外层。第一等离子体体积330、第二等离子体体积335、第三等离子体体积620与第四等离子体体积625中的每一个可包含不同的等离子体密度和/或不同的通量，以促进基板200上的第一层、第二层、第三层与第四层在不同速率下的形成。虽然形成于基板200上的材料层将遭遇稍微暂时的分隔，但可在基板200的表面上形成单一连续分阶膜。虽然上述实施例利用来自公共等`离子体源605的变化等离子体，但可预期可藉由共同等离子体源605提供第一等离子体体积330、第二等离子体体积335、第三等离子体体积620与第四等离子体体积625而毋须改变至公共等离子体源605的功率。举例而言，内部体积140中的低压可被用来降低第二等离子体体积335与第三等离子体体积620之间反应剂的混合，因此沿着虚构垂直平面615分隔第二等离子体体积335与第三等离子体体积620而不改变至共同等离子体源605的功率。
[0055]图7是处理腔室700的另一实施例的横剖面图。在此实施例中，沿着处理腔室700的纵轴将线性流体分布源701设置于内部体积中。线性流体分布源701包括公共等离子体源705与气体分布源710。公共等离子体源705的长度(X方向)和/或宽度(Y方向)实质上横跨内部体积140的长度(X方向)和/或宽度(Y方向)。公共等离子体源705可包括感应耦合等离子体源、微波产生器、热丝等离子体源或电容耦合等离子体源。公共等离子体源705亦可包括穿孔板，所述穿孔板耦合至远程等离子体产生器以将在处理腔室700的外侧产生的离子输送至内部体积140。在一个实施例中，公共等离子体源705包括线性离子源。
[0056]气体分布源710经构建以允许来自公共等离子体源705的能量耦合于自气体分布源710输送至内部体积140的气体。举例而言，气体分布源710可包括沿着内部体积140的长度设置的穿孔板或多个管状导管。
[0057]在一个实施例中，将气体分布源710分隔成数个区域(诸如，第一区域715A、第二区域715B与第三区域715C)，所述数个区域可操作用以输送不同的前驱物和/或蚀刻剂气体和/或不同流动速率的前驱物和/或蚀刻剂气体。第一区域715A、第二区域715B与第三区域715C中的每一个可被用来以来自第一气体源310的前驱物和/或蚀刻剂气体形成第一等离子体体积330、以来自第二气体源315的前驱物和/或蚀刻剂气体形成第二等离子体体积335，以及以来自第三气体源725的前驱物和/或蚀刻剂气体形成第三等离子体体积720。第三气体源725可与第一气体源310与第二气体源315包括相同的气体。在一个实施例中，气体分布源710与公共等离子体源705中的一者或两者可实质上平行于基板移动路径的平面(例如，平行于X-Y平面)。在另一个实施例中，气体分布源710与公共等离子体源705中的一者或两者可相对于基板移动路径的平面成角度，这允许线性流体分布源701与基板200的表面之间有可变化的间距。举例而言，线性流体分布源701的一端或两端可耦合至致动器740，所述致动器740改变线性流体分布源相对于基板移动路径的平面的角度。亦可用实质上平行于基板200的平面的方式将致动器740用来提高或降低线性流体分布源701，以改变基板200的平面与线性流体分布源701之间的间距。致动器740的应用藉由改变线性流体分布源701与基板200的表面之间的间距和/或角度关系而允许额外的工艺控制。
[0058]当基板200移动通过第一等离子体体积330时可在基板200上形成第一层，而当基板200移动通过第二等离子体体积335时可在第一层上形成第二层。内部体积140中的温度变化和/或低压可沿着虚构垂直平面730分隔第一等离子体体积330与第二等离子体体积335。当基板200移动通过第 三等离子体体积720时可在第二层上形成第三层，且内部体积140中的低压可沿着虚构垂直平面735分隔第二等离子体体积335与第三等离子体体积720。虽然形成于基板200上的材料层将遭遇稍微短暂的分隔，但当基板200移动通过等离子体体积330、335与720时将在基板200的表面上形成单一连续分阶膜。
[0059]图8是可利用本文所述的腔室100、400、500、600或700形成的涂层800的一个实施例的横剖面侧视图。涂层800包括形成于基板200上的分阶膜345。基板200可包括硅晶圆。分阶膜至少包括第一层805、第二层810、第三层815与第四层820。第一层805、第二层810、第三层815与第四层820中的每一个可包括具有不同特性和/或不同组成的相同材料。在一个实施例中，第一层805、第二层810、第三层815与第四层820中的每一个包括氧化物或氮化物(例如，氮化硅(SixNY))。第一层805、第二层810、第三层815与第四层820中的每一个包括不同的密度以提供不同的光学特性。举例而言，第一层805可包括具有第一密度的氮化物种晶层，而第二层810可包括具有第二密度(高于第一密度)的氮化物层。第三层815可包括具有第三密度的氮化物层，而第四层820可包括具有第四密度(高于第三密度)的氮化物层。第一层805与第三层815的密度可实质上相同，而第二层810与第四层820的密度可实质上相同。
[0060]虽然上述是针对本发明的实施例，但可在不悖离本发明的基本范围的情况下设计出本发明的其它与进一步实施例，而本发明的范围由所附权利要求书决定。
【权利要求】
1.一种用于在基板上形成薄膜的设备，包括: 腔室，所述腔室界定内部体积； 等离子体源，所述等离子体源设置于所述内部体积中；以及 至少一个气体注入源，所述至少一个气体注入源设置成邻近于所述内部体积中的所述等离子体源，其中所述至少一个气体注入源包括用于输送气体至所述内部体积的第一通道与第二通道，所述第一通道在第一压力或第一密度下输送气体而所述第二通道在第二压力或第二密度下输送气体，所述第一压力或所述第一密度不同于所述第二压力或所述第二密度。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述等离子体源电耦合至所述至少一个气体注入源。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源包括多个线圈元件，所述多个线圈元件与所述等离子体源通信。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源包括两个气体注入源。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述气体注入源中的每一个电耦合至相应的等离子体源。
6.如权利要求4所 述的设备，其特征在于，所述气体注入源中的每一个共享公共等离子体源。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源沿着所述腔室的长度而设置。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括: 可移动基板支撑组件，所述可移动基板支撑组件沿着所述腔室的纵轴而设置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述可移动基板支撑组件包括多个可旋转基板支撑件，所述多个可旋转基板支撑件以相对关系设置于所述内部体积中。
10.一种用于在基板上形成薄膜的设备，包括: 腔室，所述腔室界定内部体积； 等离子体源，所述等离子体源设置于所述内部体积中； 可移动基板支撑组件，所述可移动基板支撑组件设置于所述内部体积中；以及 至少一个气体注入源，所述至少一个气体注入源与所述内部体积中的所述等离子体源电气通信，其中所述至少一个气体注入源包括第一通道与第二通道，所述第一通道用于输送气体至所述内部体积的第一部分而所述第二通道用于输送气体至所述内部体积的第二部分，所述第一通道在第一压力或第一密度下输送气体而所述第二通道在第二压力或第二密度下输送气体，所述第一压力或所述第一密度不同于所述第二压力或所述第二密度，其中所述第一部分与所述第二部分实质上分隔开。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源被定位成正交于所述腔室的纵轴。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源包括两个气体注入源。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述气体注入源中的每一个电耦合至相应的等离子体源。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源被定位成沿着所述腔室的纵轴。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述至少一个气体注入源包括横跨所述内部体积的宽度或长度的尺寸。
【文档编号】C23C16/455GK103797156SQ201280042485
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】H·P·穆格卡, A·S·波利亚克, M·S·考克斯 申请人:应用材料公司