等離子體處理裝置及用于處理至少一塊基片的方法
【專利說明】等離子體處理裝置及用于處理至少一炔基片的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于處理至少一炔基片的等離子體處理裝置W及用于等離子體 處理該基片的相應(yīng)方法。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 用于基片的等離子體增強(qiáng)處理，特別是用于基片表面的蝕刻和/或涂敷的設(shè)備和 方法是現(xiàn)有技術(shù)所熟知的。例如為在基片上盡可能均勻涂敷薄層，其中可使用化學(xué)氣相沉 積法，特別是等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積法，即所謂的PECVD法。為此將一塊或多炔基片 配置在真空室內(nèi)所設(shè)定的等離子體處理腔中，在保持規(guī)定的壓力范圍和濕度范圍下，將至 少一種反應(yīng)氣或?yàn)楦鞴に囁O(shè)定的氣體混合物導(dǎo)入等離子體處理腔中?？赏ㄟ^合適輸入電 磁能如高頻范圍或射頻（R巧范圍的電磁能使該氣體至少部分處于等離子態(tài)。
[0003] 為產(chǎn)生和維持供基片處理用的等離子體，可提供配置在真空室或等離子體處理腔 內(nèi)部的電極。但該等離子體產(chǎn)生也可基于一個(gè)或多個(gè)如配置在等離子體處理腔外部或真空 室外部的線圈實(shí)現(xiàn)，借助該線圈，用于引發(fā)和維持該導(dǎo)離子體所需的能量可感應(yīng)式地禪合 進(jìn)等離子體處理腔中。
[0004] 特別是在如可用于制備太陽能電池、顯示器元件或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)件的基片涂敷過程 中，出于過程節(jié)省和經(jīng)濟(jì)原因，值得追求的是，要盡可能地有效利用所產(chǎn)生的等離子體。除 盡可能均勻和高質(zhì)量涂敷該基片外，該涂敷過程的經(jīng)濟(jì)性起著重要的作用。因此值得追求 的是，W盡可能短的時(shí)間和保特較短的循環(huán)時(shí)間下，實(shí)現(xiàn)盡可能高的基片涂敷速率。
[0005] 例如US5683548描述了一種可借助于感應(yīng)禪合的等離子體實(shí)施的涂敷方法，其 中該全部氣體流量為40-200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分（seem)，并將用于提供過程壓力的真空系統(tǒng) 調(diào)節(jié)為1-10毫毛（0. 013-0. 13Pa)。將0.l-5kW的高頻功率禪合進(jìn)RF線圈中W產(chǎn)生等離子 體。
[0006] 用該種工藝參數(shù)可實(shí)現(xiàn)至多Inm/s的涂敷速率。但為了有競(jìng)爭(zhēng)力地制備涂敷基 片，需達(dá)到高得多的涂敷速率。
[0007] 例如US2012/0171391A1中描述了使用微波增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積腔（chemical vapor(kposition(CVD))的含娃介電層的涂敷方法。其中建議，根據(jù)待處理的基片的大小 調(diào)節(jié)流量。在基片具有從約730mm到920mm面積的情況下，為用SiH4和NH3涂敷氮化娃層， 可在約150sccm/L至約3000sccm/L的流率下提供SiH4氣體流量。在該腔中的工藝壓力可 為 5〇-25〇 毫毛（約 0. 6-3. 3Pa)。
[000引借助于該種方法，應(yīng)可用高于250nm/分W上的涂敷速率產(chǎn)生氮化娃層，且層厚的 不均勻性小于14%。
[0009] 但該種層厚變化對(duì)大多待制造的基片如要供太陽能電池用的基片簡(jiǎn)直是不合格 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于處理至少一炔基片的改進(jìn)的等離子體處 理裝置和相應(yīng)方法，借此可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的基片處理，特別是可在高涂敷速率的情況下實(shí)現(xiàn) 基片涂敷。除此之外，該所產(chǎn)生的等離子體還應(yīng)盡可能有效地可用于表面處理，特別是用于 基片的涂敷。
[0011] 該目的通過權(quán)利要求1的等離子體處理裝置W及借助權(quán)利要求14的用于處理至 少一種配置在等離子體處理腔內(nèi)部的基片的方法實(shí)現(xiàn)，其中，有利的方案各列于從屬權(quán)利 要求中。
[0012] 在此所提供的等離子體處理裝置是為用于處理，特別是用于涂敷至少一炔基片而 構(gòu)成。為此該等離子體處理裝置具有等離子體處理腔，在該腔中可產(chǎn)生供處理該基片用的 等離子體。至少一個(gè)進(jìn)氣口通入該等離子體處理腔中，用于導(dǎo)入至少一種過程氣體，優(yōu)選氣 體混合物。此外，還提供至少一個(gè)真空累裝置，其經(jīng)出氣口與該等離子體處理腔呈流動(dòng)連 接。借助于真空累裝置可在該等離子體處理腔中產(chǎn)生規(guī)定的壓力水平，其中該過程氣體或 氣體混合物經(jīng)進(jìn)氣口的流入量是相應(yīng)可控的或可調(diào)的。
[0013] 在此設(shè)定的是，該真空累裝置在2-50化的壓力范圍內(nèi)按分子氮（馬）計(jì)且標(biāo)準(zhǔn)化 (normiede)到該等離子體處理腔的內(nèi)表面的有效抽吸能力至少為1500mVh每平方米等離 子體處理腔內(nèi)表面。同時(shí)該真空累裝置在2-20化的壓力范圍內(nèi)至少具有所規(guī)定的抽吸能 力。
[0014] 借助于該種所限定的和高效能的真空累裝置，可在等離子體處理腔中實(shí)現(xiàn)有利于 涂敷工藝的氣體流量或氣體通過量。在此，該真空累裝置可在2-50化，至少2-20化的總壓 力范圍內(nèi)，提供1500mVh的給定的標(biāo)準(zhǔn)化的最低抽吸能力。在給定的2-50化的壓力范圍 的各個(gè)壓力區(qū)間中，如5-20化，特別是10-15PaW及15-20Pa中，該有效抽吸能力也可明顯 處于高于此值。
[0015] 借助所規(guī)定的有效抽吸能力，在2-50化，至少2-20化的壓力范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)大于 3標(biāo)準(zhǔn)升（slm)，優(yōu)選大于4標(biāo)準(zhǔn)升的氣體流量，在較高壓力如15-20化下，也可實(shí)現(xiàn)大于 7. 5slm、lOslm、12slm或甚至大于15slm的氣體流量。在此，該表示法即每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升（slm) 即同義于每分鐘1000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米（seem)，是每分鐘和在標(biāo)準(zhǔn)條件即在101化化下流過給 定截面的分子數(shù)量的量度。
[0016] 在此，標(biāo)準(zhǔn)升的氣體流量相應(yīng)于約6000m3pa/h的體積流量。
[0017] 為在等離子體處理腔中產(chǎn)生所給定的氣體流量，除合適選用真空累裝置外，該等 離子體處理腔的幾何構(gòu)型和其導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)也很重要。
[0018] 在此還表明，該等離子體處理腔的直接朝向要產(chǎn)生的等離子體的內(nèi)表面應(yīng)相關(guān)于 該真空累裝置的有效抽吸能力來確定。除待處理的基片外，還有等離子體處理腔的內(nèi)表面 也類似于該基片必然會(huì)經(jīng)受表面處理過程。在其它工藝參數(shù)不變的情況下，例如該等離子 體處理腔的內(nèi)表面的增大可導(dǎo)致如基片上可測(cè)的涂敷速率顯著降低，因?yàn)橛苫偷入x子 體處理腔內(nèi)表面所構(gòu)成的總表面變大了。
[0019] 在該等離子體處理腔的較小的總內(nèi)表面情況下，該等離子體處理工藝可更為有效 地進(jìn)行。但該里要考慮的是，該等離子體處理腔的幾何變化也同時(shí)會(huì)附帶產(chǎn)生其導(dǎo)氣流動(dòng) 特性的相應(yīng)變比，因而可有損或影響該真空累裝置的有效抽吸能力。
[0020] 在該方面，關(guān)于該真空累裝置的抽吸能力、其有效抽吸能力的幾乎所有數(shù)據(jù)W及 關(guān)于導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)的流動(dòng)技術(shù)傳導(dǎo)值的數(shù)據(jù)均標(biāo)準(zhǔn)化到該等離子體處理腔的1平方米（m2)的 內(nèi)表面。因此，關(guān)于抽吸能力和流動(dòng)技術(shù)的傳導(dǎo)值方面所提及的參數(shù)在如具有2m2內(nèi)表面 的等離子體處理腔中要乘W因子2,在相應(yīng)小尺寸的等離子體處理腔中要除W相應(yīng)的因子。
[0021] 在一個(gè)優(yōu)選方案中，不采用標(biāo)準(zhǔn)化到該等離子體處理腔的內(nèi)表面的做法，而是也 可標(biāo)準(zhǔn)化到在處理腔中待涂敷的基片的總面積。不采用標(biāo)準(zhǔn)化到等離子體處理腔的平方米 內(nèi)表面的做法，而是也可按0.Im2的總基片表面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。因此，該真空累裝置在2-50化， 至少在2-20化范圍內(nèi)，按分子氮和待處理基片總表面標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)，有效的抽吸能力為至少 1500m3/h每0.Im2基片待涂敷表面。
[0022] 本發(fā)明中，該真空累裝置的有效抽吸能力意指由累裝置對(duì)該等離子體處理腔可有 效施加的抽吸能力。因?yàn)樵撜婵绽垩b置或間接地如通過相應(yīng)的導(dǎo)氣管道連接在外殼上，或 直接地連接在外殼上，如連接在包封該等離子體處理腔的真空室上，所W基于等離子體處 理腔和真空累裝置之間所提供的導(dǎo)氣管道，特別是在所設(shè)定的2-50化的壓力范圍W及在 2-20化的壓力范圍，一定會(huì)產(chǎn)生顯著的功率損失和壓力損失。
[0023] 在該方面，要相互調(diào)整真空累裝置和等離子體處理腔或包封該等離子體處理腔的 真空室，W在考慮等離子體處理腔和空累裝置之間的整個(gè)供氣或?qū)饨Y(jié)構(gòu)下可提供該等離 子體處理腔區(qū)域的所需的有效抽吸能力。
[0024] 按第一個(gè)有利方案，該真空累裝置的所述有效抽吸能力由該真空累裝置本身的抽 吸能力和由整個(gè)導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)的流動(dòng)技術(shù)的傳導(dǎo)值得出，該整個(gè)導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)處于該等離子體處理 腔的下游和該真空累裝置的上游，因此處于真空累裝置和待產(chǎn)生的等離子體之間。
[0025] 在設(shè)定的2-50化的壓力范圍或2-20化的壓力范圍內(nèi)，導(dǎo)入該等離子體處理腔的 工藝氣體或前體氣體或相應(yīng)的氣體混合物，不再處于絕對(duì)純分子的流