CN113235068B - 一种化学气相沉积装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学气相沉积装置。所述化学气相沉积装置包括反应腔室，反应腔室的顶部设有第一进气管路，第一进气管路内部设有第二进气管路；第一进气管路用于通入反应气体，第二进气管路用于通入清洗气体；其中，第二进气管路的出口端设有一分流盘，分流盘位于反应腔室内，分流盘上设有一个第一通孔和多个第二通孔，第二进气管路的出口与第一通孔对应，第一进气管路的出口与多个第二通孔对应。本发明通过将反应气体和清洗气体通过第二进气管路隔离开，避免三氟化铝晶体颗粒被带入反应腔室内，通过设置分流盘，不仅能引导气体向四周和下侧进行扩散，进一步隔离反应气体和清洗气体，还能同步改善气流分布均匀性，从而提高成膜均匀性。

Description

一种化学气相沉积装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积装置。
背景技术
在制造显示面板时，通常采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺对无定形薄膜和微晶薄膜进行沉积。CVD工艺通过将前体反应气体注入等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)腔室，然后利用由射频(RF)或直流放电形成的等离子体将气体裂解成活性离子或自由基。CVD工艺在显示面板制造领域有着广泛应用。由于PECVD腔室是封闭的真空***，在成膜时，基板和腔室内壁都会有薄膜沉积，当腔室内壁的薄膜沉积到一定厚度时，很容易脱落而掉在基板上，导致基板产生缺陷，严重影响良率。因此，每进行一定数量的薄膜沉积后，就需要进行远程等离子体源清洗(Remote Plasma Source Clean，RPSC)，将腔室内壁上的薄膜洗掉。
其中，CVD工艺中的反应气体和清洗气体三氟化氮(NF3)都会经过RPSC单元，由同一根管路进入腔室。当执行清洗时，NF3解离出F离子，而进气管路的材质为铝(Al)，F离子与Al发生反应生成三氟化铝(AlF3)，随着清洗时间不断增加，三氟化铝晶体会逐步变大；后续执行成膜制程时，反应气体从进气口进入会将三氟化铝晶体带入腔室，造成基板上三氟化铝晶体颗粒聚集。现有技术为了避免三氟化铝晶体进入腔室，设置三通装置，使得反应气体避开RPSC单元进入腔室，尽管反应气体避开了RPSC单元，但还是要和清洗气体经同一个进气口进入腔室，随着时间增加，还是会有少量三氟化铝晶体颗粒在基板上聚集，从而影响基板的品质，影响良率。故，有必要改善这一缺陷。
发明内容
本发明实施例提供一种化学气相沉积装置，用于解决现有技术的化学气相沉积装置由于反应气体与清洗气体经同一进气口进入腔室，使得清洗过程中产生的三氟化铝晶体颗粒在基板上聚集，影响基板的品质，影响良率的技术问题。
本发明实施例提供一种化学气相沉积装置，包括反应腔室，所述反应腔室的顶部设有第一进气管路，所述第一进气管路内部设有第二进气管路；所述第一进气管路用于通入反应气体，所述第二进气管路用于通入清洗气体；其中，所述第二进气管路的出口端设有一分流盘，所述分流盘位于所述反应腔室内，所述分流盘上设有一个第一通孔和多个第二通孔，所述第二进气管路的出口与所述第一通孔对应，所述第一进气管路的出口与所述多个第二通孔对应。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述第二进气管路与所述第一进气管路为同心环管路。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述分流盘与所述反应腔室的顶部连接。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述分流盘与所述反应腔室的顶部之间形成有多个出气通道。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述分流盘与所述第二进气管路一体成型。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述分流盘与所述第二进气管路通过一连接管可拆卸连接，所述连接管为导通所述第二进气管路和所述第一通孔的空心管。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述第二进气管路的出口端形成有凹槽，所述连接管通过至少一个密封圈与所述凹槽连接。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述第二进气管路的半径大于0，且小于或者等于5厘米。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述第一进气管路的半径大于所述第二进气管路的半径，且小于或者等于20厘米。
在本发明实施例提供的化学气相沉积装置中，所述多个第二通孔等间距分布。
有益效果：本发明实施例提供的一种化学气相沉积装置，包括：反应腔室，反应腔室的顶部设有第一进气管路，第一进气管路内部设有第二进气管路；第一进气管路用于通入反应气体，第二进气管路用于通入清洗气体；其中，第二进气管路的出口端设有一分流盘，分流盘位于反应腔室内，分流盘上设有一个第一通孔和多个第二通孔，第二进气管路的出口与第一通孔对应，第一进气管路的出口与多个第二通孔对应。本发明实施例将反应气体和清洗气体通过第二进气管路隔离开，避免三氟化铝晶体颗粒被带入反应腔室内造成基板缺陷，本发明通过在第二进气管路的出口端设置分流盘，所述分流盘不仅能引导气体向四周和下侧进行扩散，进一步隔离反应气体和清洗气体，进一步降低三氟化铝晶体颗粒的数量，还能同步改善气流分布均匀性，从而提高成膜均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的化学气相沉积装置的基本结构示意图。
图2是本发明实施例提供的第一进气管路和第二进气管路的俯视图。
图3a、图3b是本发明实施例提供的分流盘的基本结构示意图。
图4是本发明实施例提供的化学气相沉积装置执行清洗的示意图。
图5是本发明实施例提供的化学气相沉积装置执行成膜制程的示意图。
图6是本发明实施例提供的另一分流盘的基本结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在附图中，为了清晰及便于理解和描述，附图中绘示的组件的尺寸和厚度并未按照比例。
如图1所示，为本发明实施例提供的化学气相沉积装置的基本结构示意图，所述化学气相沉积装置包括反应腔室10，所述反应腔室10的顶部设有第一进气管路101，所述第一进气管路101内部设有第二进气管路102；所述第一进气管路101用于通入反应气体，所述第二进气管路102用于通入清洗气体；其中，所述第二进气管路102的出口端设有一分流盘103，所述分流盘103位于所述反应腔室10内，所述分流盘103上设有一个第一通孔1031和多个第二通孔1032，所述第二进气管路102的出口与所述第一通孔1031对应，所述第一进气管路101的出口与所述多个第二通孔1032对应。
需要说明的是，化学气相沉积是指在不改变基板108材料的成分和不削弱基板108材料的强度的条件下，赋予基板108表面一些特殊的性能的一种表面改性技术。化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应腔室10，在基板108表面发生化学反应，并把固体产物沉积到基板108表面生成薄膜的过程。化学气相沉积主要包括四个阶段：(1)反应气体向基板108表面扩散；(2)反应气体吸附于基板108的表面；(3)在基板108表面发生化学反应；(4)气态副产物脱离基板108表面。其中，气态副产物经过化学气相沉积装置的出气口105通过泵抽走。
需要说明的是，本发明实施例提供的化学气相沉积装置采用的是等离子体增强化学气相沉积，它是借助气体辉光放电产生的低温等离子体109来增强反应物质的化学活性，促进气体间的化学反应，从而在较低温度下沉积出优质镀层的过程。等离子体增强化学气相沉积按等离子体能量源方式划分为直流辉光放电(DC-PCVD)、射频辉光放电(RF-PCVD)和微波等离子体放电(MW-PCVD)等，本发明实施例以射频辉光放电为例进行说明。随着频率的增加，等离子体增强化学气相沉积过程的作用越明显，形成化合物的温度越低。射频辉光放电在放电过程中，无电极放电，故电极106、107不发生腐蚀，无杂质污染。
需要说明的是，在显示面板的制造过程中，一般采用硅烷(SiH4)和氨气(NH3)作为反应气体，射频激发等离子体反应生成氮化硅薄膜。在硅烷和氨气反应过程中，除了在基板108表面生成氮化硅外，还会在反应腔室10的其他部位(例如反应腔室10的内壁和出气口105)生成氮化硅。在长时间生产后，这些氮化硅会呈块状沉淀在反应腔室10的内壁和出气口105，内壁上的氮化硅会脱落，掉到基板108上，造成基板108缺陷，甚至会堵塞出气口105，从而导致气态副产物无法及时排出，影响工艺效果，因此，反应腔室10需要定时进行清洗。通过通入与硅烷和氨气气体体积总量相同的三氟化氮气体，三氟化氮气体在等离子体环境下生成的氟离子会和沉积在反应腔室10的内壁和出气口的氮化硅反应生成粉末状的四氟化硅，通过泵抽走，从而达到清洗反应腔室10的效果。但由于进气管路的材质为铝，氟离子会与铝反应生成三氟化铝晶体，随着清洗时间增加，三氟化铝晶体会不断变大，在后续执行成膜制程时，反应气体会将三氟化铝晶体颗粒带入反应腔室10内，使得三氟化铝晶体颗粒在基板108上聚集，造成基板108缺陷，影响良率。
可以理解的是，本发明通过在第一进气管路101的内部增设第二进气管路102，所述第二进气管路102能够将清洗气体与反应气体隔离开，将清洗气体从第二进气管路102注入，将反应气体从第一进气管路101注入，避免清洗过程中产生的三氟化铝晶体颗粒在成膜制程中被反应气体带入到反应腔室10内，降低三氟化铝晶体颗粒在基板表面聚集的风险。
可以理解的是，本发明还在第二进气管路102的出口端增设一分流盘103，所述分流盘103位于反应腔室10内，所述分流盘103上设有一个第一通孔1031和多个第二通孔1032，所述第二进气管路102的出口与所述第一通孔1031对应，所述第一进气管路101的出口与所述多个第二通孔1032对应。经由第二进气管路102注入的清洗气体会经过所述第一通孔1031进入所述反应腔室10内，经由第一进气管路101注入的反应气体会向所述反应腔室10的顶部与所述分流盘103之间的间隙以及所述多个第二通孔1032扩散。因此，可进一步将清洗气体的进气路径和反应气体的进气路径隔离开，进一步降低了三氟化铝晶体颗粒在基板表面聚集的风险，还改善了反应气体的气流分布均匀性，从而可以提高基板108的成膜均匀性。
在一种实施例中，所述分流盘103的形状可以为圆形或者矩形，所述分流盘103与反应腔室10的顶部连接，其中，所述分流盘103的边缘设置有螺孔(未示出)，所述分流盘103通过螺栓104与所述反应腔室10的顶部固定连接。具体的，所述分流盘103与所述反应腔室10的顶部之间形成有多个出气通道，例如水平方向的出气通道、经由多个第二通孔1032向下的出气通道，经由第一进气管路101注入的反应气体会向所述多个出气通道扩散。其中，可通过调节所述螺栓104与所述分流盘103之间的螺接距离来调整反应气体的水平扩散路径，从而可以调整反应气体的扩散速率。
在一种实施例中，所述分流盘103与所述第二进气管路102一体成型。具体的，所述第二进气管路102与所述第一通孔1031的半径相同，所述第二进气管路102与所述分流盘103所在的平面垂直。
在一种实施例中，请参阅图2，为本发明实施例提供的第一进气管路和第二进气管路的俯视图，所述第二进气管路102与所述第一进气管路101为同心环管路，具体的，所述第二进气管路102的圆心与所述第一进气管路101的圆心重合。在本实施例中，所述第二进气管路102的半径大于0，且小于或者等于5厘米；所述第一进气管路101的半径大于所述第二进气管路102的半径，且小于或者等于20厘米。在其他实施例中，所述第一进气管路101和所述第二进气管路102也可以是其他形状，例如矩形或其他多边形，本发明不以此为限。
接下来，请参阅图3a、图3b，为本发明实施例提供的分流盘的基本结构示意图，所述分流盘103包括一个第一通孔1031和多个第二通孔1032，所述多个第二通孔1032围绕所述第一通孔1031设置，所述第一通孔1031与第二进气管路的出口端固定连接。其中，所述分流盘103的边缘设置有多个螺孔(未示出)，所述分流盘103还通过多个螺栓104与反应腔室的顶部固定连接。其中，可通过调节所述螺栓104与所述分流盘103之间的螺接距离来调整反应气体的水平扩散路径，从而可以调整反应气体的扩散速率。
在一种实施例中，所述多个第二通孔1032等间距分布。可以理解的是，反应气体通过第一进气管路注入后，会通过所述多个第二通孔1032向下扩散，本实施例通过将所述多个第二通孔1032设置为等间距分布，可使得反应气体向下扩散的气流分布均匀，从而可以提高基板的成膜均匀性。具体的，所述多个第二通孔1032可以呈矩阵分布(如图3a)或者环形分布(如图3b)。其中，可通过调节所述多个第二通孔1032的孔径和分布密度来调整反应气体的向下扩散路径，从而可以调整反应气体的扩散速率。
接下来，请参阅图4，为本发明实施例提供的化学气相沉积装置执行清洗的示意图，由于在化学气相沉积过程中，除了在基板108表面生成氮化硅外，还会在反应腔室10的其他部位(例如反应腔室10的内壁和出气口105)生成氮化硅。在长时间生产后，这些氮化硅会呈块状沉淀在反应腔室10的内壁和出气口105，内壁上的氮化硅会脱落，掉到基板108上，造成基板108缺陷，甚至会堵塞出气口105，从而导致气态副产物无法及时排出，影响工艺效果，因此，反应腔室10需要定时进行清洗。采用本发明实施例提供的化学气相沉积装置，将三氟化氮气体从第二进气管路102注入，三氟化氮气体会穿过第一通孔1031，在等离子体环境下生成的氟离子会和沉积在反应腔室10的内壁和出气口的氮化硅反应生成粉末状的四氟化硅，通过泵抽走，从而达到清洗反应腔室10的效果。具体的，清洗气体三氟化氮的扩散路径如图4中加粗箭头示意方向所示。
接下来，请参阅图5，为本发明实施例提供的化学气相沉积装置执行成膜制程的示意图，在执行成膜制程时，反应气体从第一进气管路101注入，然后向分流盘103与反应腔室10的顶部之间的间隙以及多个第二通孔1032扩散，即反应气体向四周(水平方向)和下侧进行扩散，具体扩散路径如图5中加粗箭头示意方向所示。对比图4和图5的扩散路径可知，采用本发明实施例提供的化学气相沉积装置，可有效隔离清洗气体和反应气体，避免三氟化铝晶体颗粒被带入反应腔室内造成基板缺陷。本发明实施例通过设置分流盘103，可引导反应气体向四周和下侧扩散，改善了反应气体的气流分布均匀性，从而提高了成膜均匀性。
接下来，请参阅图6，为本发明实施例提供的另一分流盘的基本结构示意图，所述分流盘103包括一个第一通孔1031和多个第二通孔1032，所述分流盘103与第二进气管路102通过一连接管1033可拆卸连接，所述连接管1033为导通所述第二进气管路102和所述第一通孔1031的空心管。具体的，所述第二进气管路102的出口端形成有凹槽1021，所述连接管1033通过至少一个密封圈1034与所述凹槽1021连接。可以理解的是，所述分流盘103通过所述连接管1033与所述第二进气管路102可拆卸连接，即所述第二进气管路102可与所述分流盘103分离，便于拆卸清洗。
在一种实施例中，所述密封圈1034为可形变材料制作而成，例如橡胶，所述密封圈1034的半径略大于所述凹槽1021的半径。在其他实施例中，所述连接管1033也可以与所述第二进气管路102螺接。
综上所述，本发明实施例提供的一种化学气相沉积装置，包括：反应腔室，反应腔室的顶部设有第一进气管路，第一进气管路内部设有第二进气管路；第一进气管路用于通入反应气体，第二进气管路用于通入清洗气体；其中，第二进气管路的出口端设有一分流盘，分流盘位于反应腔室内，分流盘上设有一个第一通孔和多个第二通孔，第二进气管路的出口与第一通孔对应，第一进气管路的出口与多个第二通孔对应。本发明实施例将反应气体和清洗气体通过第二进气管路隔离开，避免三氟化铝晶体颗粒被带入反应腔室内造成基板缺陷，本发明通过在第二进气管路的出口端设置分流盘，所述分流盘不仅能引导气体向四周和下侧进行扩散，进一步隔离反应气体和清洗气体，进一步降低三氟化铝晶体颗粒的数量，还能同步改善气流分布均匀性，从而提高成膜均匀性，解决了现有技术的化学气相沉积装置由于反应气体与清洗气体经同一进气口进入腔室，使得清洗过程中产生的三氟化铝晶体颗粒在基板上聚集，影响基板的品质，影响良率的技术问题。
以上对本发明实施例所提供的一种化学气相沉积装置进行了详细介绍。应理解，本文所述的示例性实施方式应仅被认为是描述性的，用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而并不用于限制本发明。

Claims (7)

1.一种化学气相沉积装置，其特征在于，包括反应腔室，所述反应腔室的顶部设有第一进气管路，所述第一进气管路内部设有第二进气管路；所述第一进气管路用于通入反应气体，所述第二进气管路用于通入清洗气体；
所述第二进气管路的出口端设有一分流盘，所述分流盘位于所述反应腔室内，所述分流盘上设有一个第一通孔和多个第二通孔，所述第二进气管路的出口与所述第一通孔对应，所述第一进气管路的出口与所述多个第二通孔对应；
所述分流盘与所述第二进气管路通过一连接管可拆卸连接，所述第二进气管路的出口端形成有凹槽，所述连接管通过至少一个密封圈与所述凹槽连接，所述连接管为导通所述第二进气管路和所述第一通孔的空心管；
其中，所述分流盘的边缘设置有多个螺孔，所述分流盘还通过多个螺栓与所述反应腔室的顶部固定连接，通过调节所述螺栓与所述分流盘之间的螺接距离来调整反应气体的水平扩散路径，从而调整反应气体的扩散速率。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第二进气管路与所述第一进气管路为同心环管路。
3.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述分流盘与所述反应腔室的顶部连接。
4.如权利要求3所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述分流盘与所述反应腔室的顶部之间形成有多个出气通道。
5.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第二进气管路的半径大于0，且小于或者等于5厘米。
6.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一进气管路的半径大于所述第二进气管路的半径，且小于或者等于20厘米。
7.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述多个第二通孔等间距分布。
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