[發(fā)明專利]大批量生產(chǎn)薄膜的等離子箱

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710005089.0
• 申請(qǐng)日: 2007-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN101245449A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李沅民;馬昕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京行者多媒體科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/513
• 分類號(hào): C23C16/513;H05H1/00;C23C16/52
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種真空鍍膜設(shè)備，特別涉及到在一種大面積基板上生產(chǎn)低成本、高產(chǎn)量薄膜的批量處理式的PECVD設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成，在將電能用電容耦合的方式導(dǎo)入一對(duì)平行電極的輝光放電結(jié)構(gòu)中，每個(gè)激發(fā)電極(power?electrode，供能電極，亦稱陰極或負(fù)極)都提供一個(gè)、而且通常只有一個(gè)相應(yīng)的鍍膜表面。圖8顯示的就是這類傳統(tǒng)的平行電極輝光放電(PECVD)沉積設(shè)備。以圖8為例：在PECVD系統(tǒng)的真空室40之中，置有兩個(gè)平板式的極性相反的電極，分別為激發(fā)電極48和接地電極47，這兩個(gè)平行電極保持一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x(通常在1-5厘米之間)，它們之間的區(qū)域45是等離子體的激發(fā)形成區(qū)。進(jìn)氣口41和出氣口42分別被用來(lái)為等離子體區(qū)提供源氣體和排出反應(yīng)后的氣體。一個(gè)被用于鍍膜的基板43被放置在一個(gè)電極之上，是接地電極47的表面，其背面置有一個(gè)加熱器44。如果使用直流輝光放電(DC?glow-discharge)鍍膜，則基板必須至少部分導(dǎo)電。當(dāng)使用更廣為采用的交流電來(lái)激發(fā)等離子體時(shí)，例如射頻(RF)激發(fā)，平行電極板結(jié)構(gòu)被認(rèn)作是電容耦合等離子體方法。當(dāng)源氣流方向是側(cè)路徑時(shí)，絕緣基板可被放置在一或兩個(gè)電極之上。但是，對(duì)于大面積鍍膜來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的平行電極等離子體反應(yīng)器一次只能處理一塊放置在接地電極上的基板，因?yàn)槿鐖D8所示，噴淋板49(噴頭)通常被放置在一個(gè)多孔激發(fā)電極48的后面來(lái)均勻分布引入的反應(yīng)氣體，有時(shí)還有一個(gè)將激發(fā)電極置于其中的開口箱46，來(lái)控制等離子體區(qū)域和源氣體流向。這個(gè)開口箱46與雅克史密特在美國(guó)專利號(hào)為4798739和4989543的專利中提出的置于密封真空室里的封閉等離子體反應(yīng)器的概念相類似。

一些大面積或巨大的薄膜光電子器件，例如平板顯示器，目前在以數(shù)個(gè)單個(gè)基板化學(xué)氣相沉積室構(gòu)成的簇形PECVD設(shè)備中形成，如由應(yīng)用材料公司提供的設(shè)備(見美國(guó)專利號(hào)6444277、6338874、6468601、6352910和5788778，后三個(gè)專利被轉(zhuǎn)讓給了AKT公司)，或者使用多室結(jié)構(gòu)的疊制型多個(gè)反應(yīng)箱，如由Unaxis?Balzers公司制造的設(shè)備(見美國(guó)專利號(hào)6673255、6296735和5515986)。許多日本公司用極其復(fù)雜的串接式多室等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備在大面積玻璃基板上生產(chǎn)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。所有上述情況中，在任何所給的反應(yīng)箱中在所給時(shí)間內(nèi)用一個(gè)可以產(chǎn)生等離子體區(qū)域的激發(fā)電極，且每次只為一個(gè)大面積基板鍍膜。運(yùn)行多個(gè)單獨(dú)的等離子體反應(yīng)器(并非本發(fā)明將要闡述的在單個(gè)反應(yīng)器中建立多個(gè)等離子體區(qū)域)使Unaxis的設(shè)備可以同時(shí)在多個(gè)基板上鍍膜。這些應(yīng)用于大面積鍍膜的商業(yè)PECVD系統(tǒng)本身很復(fù)雜、占體積大并且非常昂貴。它們不適用于大規(guī)模薄膜器件(如基于氫化硅光伏模塊)的低成本、高產(chǎn)量生產(chǎn)。降低薄膜半導(dǎo)體光電器件的生產(chǎn)成本關(guān)鍵是要開發(fā)簡(jiǎn)單、靈活并有效的方法制造大面積、均勻、可靠、低成本、高產(chǎn)量的真空鍍膜技術(shù)。比起普通的線型或簇形設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的批量處理正好提供了這些優(yōu)勢(shì)。

Zoltan?J.Kiss博士在美國(guó)專利號(hào)4576830中提出的“載體箱”概念可以同時(shí)給四塊基板鍍膜，鍍膜在由一個(gè)激發(fā)電極和兩個(gè)作為載體箱側(cè)壁的接地電極構(gòu)成的可移動(dòng)的載體箱內(nèi)進(jìn)行，載體箱被放置在比它更大的真空室中。雖然這種方法提供了非常高的內(nèi)部電極表面區(qū)域利用率，但是很有必要增加每個(gè)載體箱中基板的數(shù)量，從而提高PECVD系統(tǒng)的生產(chǎn)力。多個(gè)載體箱依次排列拓展了上述由一個(gè)射頻激發(fā)電極組成的載體箱概念，每一個(gè)載體箱具有自己的沉積空間和噴淋板(Dae-Won?Kim，美國(guó)專利號(hào)為6079358)。這種設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，它要求基板定時(shí)在每次沉積過(guò)程前后被單個(gè)移進(jìn)或移出反應(yīng)器。其它背景技術(shù)的公開包括用于在多個(gè)硅片雙面上同時(shí)沉積薄膜的使用多個(gè)極高頻激發(fā)電極的PECVD設(shè)備(美國(guó)專利號(hào)為7047903)，用多節(jié)電極連接到普通電源上，在多個(gè)硅片上沉積薄膜(A.Sherman，Thin?SolidFilms?Vol.113，p.135，1984)，同時(shí)給許多被放置在兩個(gè)平行電極板之間的垂直小基板鍍膜(美國(guó)專利號(hào)為4987004)。這些PECVD反應(yīng)器的設(shè)計(jì)適用于處理限量的相對(duì)小的基板(大部分用于微電子電路的硅片，例如電腦芯片)，而不適用于大面積基板上的PECVD過(guò)程。因此，很有必要尋求一種適合于多個(gè)大面積基板同時(shí)鍍膜的低成本、高產(chǎn)量、對(duì)于即定真空室體積具有最大可鍍膜表面積的鍍膜設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容