專利名稱：等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及等離子體反應(yīng)器。具體地，反應(yīng)器適用于薄膜在大面積基底上的(電容耦合)等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(PECVD)。更具體地，系統(tǒng)允許大量不同的光電硅薄膜的沉積。
背景技術(shù)：
PECVD技術(shù)使用等離子體加工設(shè)備來進(jìn)行薄膜沉積。通常，來自外部功率發(fā)生器的能量——一般射頻(RF)為13. 56Hz或更大——電容或感應(yīng)地耦合到前驅(qū)體氣體(或氣體混合物)，該氣體通過進(jìn)氣口裝置供給到反應(yīng)腔室并被封閉在該反應(yīng)腔室內(nèi)(等離子體箱或等離子體反應(yīng)器)。最簡(jiǎn)單的電容耦合平行板等離子體反應(yīng)器裝置在真空容器中(等離子體裝置在真空容器中產(chǎn)生等離子體時(shí))包含容納在真空容器中的封閉反應(yīng)腔室內(nèi)的兩個(gè)基本平坦的板形電極，以及進(jìn)氣口裝置和排氣口裝置。典型地，平行板電極的第一個(gè)在MHz頻率范圍 (13. 56MHz——標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)頻率或更優(yōu)選地為所述值的諧波)內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，而另一個(gè)接地。為了確保反應(yīng)器在純電容模式下操作，其外部電路包括隔直流電容器，其具有在驅(qū)動(dòng)頻率下可忽略的阻抗。這是通常有效的構(gòu)造，但是裝置或反應(yīng)器能夠容易地改裝來進(jìn)行各種等離子體輔助處理，像通過離子注入的表面硬化、等離子體輔助蝕刻或薄膜沉積。這種設(shè)計(jì)廣泛地在微電子學(xué)中用于液晶顯示器(LCD)和光電學(xué)。多年以來，上述構(gòu)造已經(jīng)不斷發(fā)展來滿足在微電子學(xué)和IXD工業(yè)中廣泛規(guī)劃的需求，并且已經(jīng)達(dá)到了能在高效且良好建立的方法中改造PECVD的復(fù)雜性。在硅基薄膜光電學(xué)中，其精確度被認(rèn)可并被意識(shí)到，其中PECVD再次充當(dāng)了重要角色。PECVD技術(shù)的這種關(guān)鍵位置與重要的成本有關(guān)。任何設(shè)備性能的進(jìn)步和前進(jìn)顯著地影響成本和益處。將使PECVD 系統(tǒng)進(jìn)行得比以前快10%，每工件的PECVD成本因此減少1歐元，那么，經(jīng)過單件產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，在微觀尺度的總影響能夠?yàn)?-4更高的因子。尤其在薄膜硅太陽能電池領(lǐng)域，PECVD裝置或反應(yīng)器中的任何沉積速率增加降低了相應(yīng)太陽能板的成本并且降低了從PECVD基光電板獲得的電力的單元成本。為了在生產(chǎn)成本水平實(shí)現(xiàn)太陽能的益處并且為了變得相比傳統(tǒng)礦物能源具有競(jìng)爭(zhēng)性，清楚的是高沉積速率和高質(zhì)量層的結(jié)合是強(qiáng)制的。為此原因，世界范圍的緊密探索和工程設(shè)計(jì)活動(dòng)目的在于低成本和高性能光電PECVD設(shè)備。想要在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)的任何PECVD設(shè)備的先決條件是能夠以快速方式在大面積基底上沉積均勻且高質(zhì)量的膜。僅通過改變廣延放電參數(shù)(像氣體通量和RF功率)的實(shí)驗(yàn)室機(jī)器的擴(kuò)展可能性是非常有限的。成功的擴(kuò)展無疑與制造商利用有效機(jī)械設(shè)計(jì)并且機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)控制復(fù)雜物理方面的能力有關(guān)。不斷的創(chuàng)新輸入被需要來克服與RF激發(fā)頻率、基底尺寸、RF功率分布或反應(yīng)腔室內(nèi)的熱消耗有關(guān)的物理現(xiàn)象?？煽康那矣行У臋C(jī)械結(jié)構(gòu)被需要來確保反應(yīng)氣體或基底的精確裝載/卸載系統(tǒng)的適當(dāng)分布。不想要的效果——像由反應(yīng)器腔室中斷或邊緣引起的那些效果——必須被消除或大幅度減小?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的問題設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)聚焦于簡(jiǎn)單且提高性能的等離子體反應(yīng)器具有顯著的挑戰(zhàn)。一般工作能夠通過轉(zhuǎn)換反應(yīng)器的構(gòu)造以適合特殊應(yīng)用或目的來簡(jiǎn)化。多功能平臺(tái)(其超出消費(fèi)者規(guī)格且滿足多種要求)的開發(fā)必須面對(duì)若干工程設(shè)計(jì)問題并且必須解決一些矛盾的物理問題。大部分問題反映出四個(gè)主要點(diǎn)之間的復(fù)雜的相互作用i)設(shè)備性能，ii)基底尺寸，iii)必須被適應(yīng)的工藝特征，以及iv)系統(tǒng)的操作和維護(hù)。US4, 798，739引入了等離子體箱(“箱中箱”)概念，其允許到等溫反應(yīng)器和來自等溫反應(yīng)器的有效基底裝載/卸載序列。進(jìn)一步的經(jīng)驗(yàn)在EP1953794A1中積累，其中具有大尺寸的等離子體箱的特定問題已經(jīng)被解決。為了確保最佳氣體分布同時(shí)保留無故障的電氣構(gòu)造，若干創(chuàng)新的元件已經(jīng)在US6，502，530中指明。膜均勻性在較高RF激發(fā)頻率和大基底尺寸時(shí)變得有問題。US6，2^，438B1提出了矯正層，其補(bǔ)償了電磁效果和/或工藝非均勻性。作為本發(fā)明的基礎(chǔ)，現(xiàn)有概念中的一系列話題已經(jīng)被認(rèn)可，其要求進(jìn)一步的改進(jìn)。 在下面，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)及其缺陷將參照?qǐng)D1討論，圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)等離子體反應(yīng)器的例子。平行板類型的等離子體反應(yīng)器包括(作為外封閉件)反應(yīng)器底壁116，反應(yīng)器頂壁110以及側(cè)壁111和112。裝載和卸載設(shè)施以及具有相應(yīng)基底保持器的基底在圖中沒有示出。側(cè)壁111和/或112分別具有排氣口 17，18。泵以及外部氣體管道系統(tǒng)在圖中沒有示出。在容器內(nèi)提供了頂部電極113和底部電極114，后者還可作為基底保持器或基架。 頂部電極和底部電極二者可操作地連接到RF功率源(未示出)。在反應(yīng)器操作期間，分布的等離子體在間隙或頂部電極113和底部電極114之間的反應(yīng)區(qū)域中點(diǎn)燃，由此建立等離子體區(qū)115。為了改善該反應(yīng)器類型的等溫性質(zhì)并且為了改善等離子體限制，提供了排氣柵格 15 和 19。在頂部電極113 “后面”，避開等離子體區(qū)115，提供了氣體分布空間116。工作氣體從外部源(未示出)供給到氣體分布空間116中。布置在其中的柵格11，12，13用作分壓器和氣體分布裝置。為了補(bǔ)償此反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的邊緣效應(yīng)，間隙14允許剩余工作氣體分布到等離子體區(qū)115的周邊區(qū)域。1.在當(dāng)今的PECVD生產(chǎn)系統(tǒng)布局中，非結(jié)晶和微米/納米晶體硅(Pc-Si)沉積的專用反應(yīng)器是普通的。然而，這種工藝專用機(jī)器具有多種不希望的影響。在具有10個(gè)平行運(yùn)行的a-Si反應(yīng)器的已知裝置中，兩個(gè)a-Si反應(yīng)器的故障導(dǎo)致系統(tǒng)以80%的能力操作。如果采用更通用的等離子體反應(yīng)器或等離子體箱，換言之，如果a-Si反應(yīng)器能夠容易地切換到Pc-Si模式并且反之亦然，生產(chǎn)能力能夠保持在93%以上。在這種情況下，反應(yīng)器增加了靈活性并減小了冗余和依賴性。維護(hù)和維修以及供給鏈和貯存被簡(jiǎn)化。對(duì)于這種系統(tǒng)的任何操作者的中心和主要優(yōu)點(diǎn)無疑是生產(chǎn)時(shí)間。2.消費(fèi)者和產(chǎn)品的要求趨于不斷地變得更加苛刻。為了某些原因，膜厚度和/或結(jié)晶度的偏差應(yīng)該被最小化。具體地，最佳結(jié)晶度的主要偏差需要被克服，特別是沿矩形基底的基底對(duì)角線。3.氣體和功率消耗必須被進(jìn)一步優(yōu)化。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，硅基微晶層的 PECVD與灰塵等離子體狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。在灰塵狀態(tài)，大量SiH4和RF功率在灰塵產(chǎn)生中受到損失。因此更少RF功率能夠確保需要的Si-結(jié)晶度并且由此非結(jié)晶區(qū)域可在沉積的層中出現(xiàn)。為了補(bǔ)償這些損失，一般更多的RF功率從開頭供給到反應(yīng)器。4.在現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器抽吸柵格(一個(gè)或多個(gè))15，19已經(jīng)被用作額外方式來改善沉積速率和膜均勻性(通過等離子體限制)。然而，這些柵格還會(huì)有若干缺陷靜電效應(yīng)，不宜的RF接地影響局部等離子體性質(zhì)并且因此還影響膜均勻性。因?yàn)闅怏w “沿”最大基底尺寸被抽出或排出，即，沿矩形基底的邊緣，受膜非均勻性影響的基底面積會(huì)很大。如果局部擾動(dòng)僅從基底邊緣向中心延伸超過5cm，受影響面積會(huì)已經(jīng)為基底表面的約 9%。邊緣效應(yīng)(泄漏(telegraph)效應(yīng))、不良接地、抽吸疊加，等等)會(huì)是明顯的并且能夠影響高達(dá)基底表面的20%。具有若干方式來矯正和補(bǔ)償這些效應(yīng)。5.進(jìn)一步的柵格——浮動(dòng)和篩選柵格11，12，13已經(jīng)被用于在頂部電極113和反應(yīng)器頂部110之間的間隙(氣體分布空間116)上電容劃分電位，并由此用于消除此空間中的偽等離子體。雖然很重要，但是這種要求看上去對(duì)于當(dāng)前由機(jī)器執(zhí)行的某些光電工藝不是那么必不可少。然而簡(jiǎn)化是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
由需要改善性能和能力而引發(fā)的上述問題已經(jīng)導(dǎo)致了根據(jù)本發(fā)明的新等離子體反應(yīng)器或等離子體箱設(shè)計(jì)。本發(fā)明的目的是提供等離子體反應(yīng)器和制造方法，通過其在待處理基底表面上的等離子體處理效果的均勻性得到改善，由此相對(duì)于已經(jīng)借助圖1示例的現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)器來說，關(guān)于電功率和氣體消耗維持了沉積效率。這根據(jù)本發(fā)明通過等離子體反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)，該等離子體反應(yīng)器包括真空容器，到所述真空容器的進(jìn)氣口裝置，在真空容器中產(chǎn)生等離子體的等離子體裝置，真空容器內(nèi)的基底保持器以及排氣裝置，所述排氣裝置鄰近等離子體容器的壁用于氣體從等離子體容器除去，并且與進(jìn)氣口的裝置和基底保持器隔開一段距離。排氣裝置包括穿過壁的至少一個(gè)排出口以及至少一個(gè)氣流轉(zhuǎn)向器本體，其設(shè)計(jì)用于使將從真空容器除去的處理的氣體流的至少一部分在進(jìn)入排出口之前轉(zhuǎn)向。所述目的被制造真空處理的基底的方法進(jìn)一步解決，所述方法包括在排空的真空容器中提供基底，沿基底表面產(chǎn)生分布的等離子體放電，使分布的氣體進(jìn)入分布的等離子體放電中并使氣體從分布的等離子體放電中通過真空容器中的至少一個(gè)排出口除去，所述方法還包括控制從等離子體放電向并且進(jìn)入至少一個(gè)排出口的氣流分布，這是通過利用鄰近至少一個(gè)排出口并與之隔開一段距離的至少一個(gè)流體阻擋轉(zhuǎn)向器本體選擇性地調(diào)節(jié)排氣口的排氣效果的空間分布來實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在將借助例子進(jìn)一步描述本發(fā)明，從中根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器和制造方法的進(jìn)一步實(shí)施例將變得明顯。附圖作為參考。這些圖中顯示了如下內(nèi)容。


圖1 現(xiàn)有技術(shù)的等離子體反應(yīng)器的示意性且簡(jiǎn)化的剖面圖2 類似于圖1所示的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的PECVD反應(yīng)器的剖面圖； 圖3 根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器中提供的且根據(jù)本發(fā)明的方法所開發(fā)的氣流轉(zhuǎn)向器本體的實(shí)施例的示意性圖示；
圖4是如圖2或3所示的氣流轉(zhuǎn)向器本體的示意性的不同可能形狀； 圖5 根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器的進(jìn)一步的實(shí)施例的示意性且簡(jiǎn)化的頂視圖，該反應(yīng)器在剖面圖中可像圖2所示，并且其中可提供結(jié)合圖3所述的氣流轉(zhuǎn)向器本體。圖6 根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中的流體轉(zhuǎn)向器本體的進(jìn)一步的實(shí)施例的圖2相類似的示意性圖示。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的以及進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法(例如，用于在其中進(jìn)行至少PECVD工藝)的等離子體反應(yīng)器包括由反應(yīng)器頂壁21，反應(yīng)器側(cè)壁23 J4和反應(yīng)器底壁22建成的容器，電極25和用于基底沈的基底保持器27。反應(yīng)器底壁22或基底保持器充當(dāng)?shù)诫姌O25 的對(duì)電極。至少一個(gè)排出口(優(yōu)選地至少兩個(gè)210，29)設(shè)在側(cè)壁M和23中并且在電極25 和/或基底保持器27的附近并與之隔開一段距離，基底保持器27在操作中具有基底沈，如圖6所示。氣流轉(zhuǎn)向器本體218裝置成緊鄰電極25以此方式使得氣體被抽出排出口 210的不受控制的流動(dòng)的負(fù)面作用至少被大量地減小。如所示，氣流轉(zhuǎn)向器本體218能夠呈現(xiàn)棒形外形，尤其是根據(jù)如下所述的設(shè)計(jì)規(guī)則的形狀和幾何形成裝置。氣流轉(zhuǎn)向器本體218優(yōu)選地為金屬的，但是還可為介質(zhì)材料或金屬和介質(zhì)材料二者的組合。金屬的氣流轉(zhuǎn)向器本體在基準(zhǔn)電位上設(shè)置，尤其在接地電位上，或者能夠相對(duì)于反應(yīng)器內(nèi)的所有金屬部分電絕緣安裝，反應(yīng)器在限定的電位上操作并由此電浮動(dòng)地操作。如圖2所示的等離子體反應(yīng)器特別適用于等于或大于1. 4m2的基底沈上的硅薄膜的PECVD。能夠沉積具有與大量生產(chǎn)相關(guān)的性質(zhì)和生長(zhǎng)速率的摻雜/非摻雜、非結(jié)晶或微晶光電薄膜。根據(jù)本發(fā)明，獲得的膜的物理化學(xué)性質(zhì)在整個(gè)基底面積上得到了改善的均勻性。 本發(fā)明考慮了在IOMHz以上的RF頻率電容耦合氣體放電的很多物理現(xiàn)象特征。具有氣流轉(zhuǎn)向器本體218的本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器基于微晶硅沉積的圖1的現(xiàn)有技術(shù)等離子體反應(yīng)器上做出的一些關(guān)鍵觀察。抽吸柵格15，19相當(dāng)惡化了膜均勻性。原因是多樣的。然而移除抽吸柵格將建立新的氣流分布和不同的反應(yīng)器中的電性質(zhì)。將周邊氣體引導(dǎo)至等離子體區(qū)115的邊緣區(qū)域的現(xiàn)有技術(shù)間隙14增大了氣體中的損失和RF功率。根據(jù)圖2中示例的等離子體反應(yīng)器，浮動(dòng)和篩選柵格11-13能夠減小或避免。這導(dǎo)致了反應(yīng)器的顯著構(gòu)造簡(jiǎn)化。在圖1的現(xiàn)有技術(shù)等離子體反應(yīng)器中，由于等離子體反應(yīng)器內(nèi)的RF波反射引起的駐波效果是很強(qiáng)的，尤其是沿較大尺寸的基底時(shí)更是如此，因此在方形基底上沿著基底對(duì)角線。這對(duì)于矯正電容層的設(shè)計(jì)有影響。對(duì)于重要程度，并且為了值得考慮的基底表面，然而相關(guān)膜性質(zhì)能夠通過限定矯正層的電極形狀的適合設(shè)計(jì)而轉(zhuǎn)變。另外對(duì)于上述目的，根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器和制造方法允許增強(qiáng)性能的各種等離子體輔助工藝的執(zhí)行，由此允許特別是PECVD工藝的執(zhí)行。更詳細(xì)地，轉(zhuǎn)回圖2的根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器的實(shí)施例，等離子體反應(yīng)器20包括反應(yīng)器頂壁21和反應(yīng)器底壁22以及側(cè)壁23，24，全部?jī)?yōu)選地電接地。在13. 56MHz 或更高的RF頻率信號(hào)(優(yōu)選地這種頻率的諧波)供給到容納在等離子體反應(yīng)器20中的RF 電極25。RF電極25包括導(dǎo)電電極本體214和絕緣板215。面對(duì)平面絕緣板215的電極本體214的表面216呈現(xiàn)彎曲凹面形狀，使得在其之間封閉空間217。到RF功率源的連接以及RF電極25的安裝在圖2中未示出。基底沈通過未示出裝載/卸載機(jī)構(gòu)放置在基底保持器27上。電極25與基底沈和/或基底保持器27之間的空間被稱作等離子體區(qū)或反應(yīng)空間213。具有到等離子體反應(yīng)器容器的進(jìn)氣口裝置的氣體分布裝置觀基于級(jí)聯(lián)分支管道系統(tǒng)，其確保了加工氣體(一種或多種)或氣體混合物(一種或多種)在反應(yīng)器頂壁21的內(nèi)表面的大部分區(qū)域以及進(jìn)入氣體分布空間212的均勻分布。 電極25被穿孔以此來允許氣體從氣體分布空間212進(jìn)入等離子體區(qū)213。排氣通過排氣口四和/或210排空。絕緣隔離片211使RF電極25與頂壁21隔開。氣體分布空間212 的高度由與電極25的等離子體區(qū)213避開的表面和反應(yīng)器頂壁21的內(nèi)表面之間不應(yīng)發(fā)生偽/寄生放電的條件限定。平面絕緣板215優(yōu)選地由陶瓷制成并且還具有氣體開口使得氣體均勻地分布到等離子體區(qū)213中。如所述的，空間217被電極本體216的凹表面和絕緣板215的相對(duì)表面限定。在圖2中，氣流轉(zhuǎn)向器本體218利用并通過排出口 210控制將從等離子體反應(yīng)器的容器除去的氣流，由此進(jìn)一步地氣流轉(zhuǎn)向器本體219利用并通過進(jìn)一步的排出口四控制將從等離子體反應(yīng)器的容器除去的氣流。在圖2的實(shí)施例中，氣流轉(zhuǎn)向器本體218和219 二者安裝到反應(yīng)器頂壁21并向上突出且鄰近最接近相應(yīng)排出口四和210 的電極25的周邊區(qū)域。氣流轉(zhuǎn)向器本體的不同安裝和定位將從下面的描述中變得明顯。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在描述中示例的流體轉(zhuǎn)向器本體可以進(jìn)行細(xì)節(jié)上和尺度上的很多變更，只要不脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，電極25和基底沈之間的間隙(對(duì)應(yīng)于等離子體區(qū)213的厚度)通常的值在3mm和5cm之間但是可以一般地選擇以便實(shí)現(xiàn)基底26上沉積膜的最佳均勻性。圖3示出了例如根據(jù)圖2實(shí)施例提供的氣流轉(zhuǎn)向器本體218，219的一個(gè)或兩個(gè)的氣流轉(zhuǎn)向器本體以及還將在下面描述中討論的氣流轉(zhuǎn)向器本體的可能變體。圖3中以附圖標(biāo)記31所示的氣流轉(zhuǎn)向器本體的尺寸和定位能夠由一些參數(shù)限定如圖3所示，電極裝置 36邊緣(其相當(dāng)于圖2實(shí)施例中電極25的相應(yīng)邊緣)和氣流轉(zhuǎn)向器本體31 (其實(shí)際上是氣流矯正器)之間的距離“a”，其大小為2mm-4mm (都包括端點(diǎn))，優(yōu)選地大小為3mm。距離“b”， 其大小為3-6mm (都包括端點(diǎn))，優(yōu)選地為5mm。由此距離“b”代表電極36邊緣和氣流轉(zhuǎn)向器本體31邊緣之間的有效距離，換言之氣流轉(zhuǎn)向器本體在電極36邊緣上的突出。角α可在70-110°之間選擇(都包括端點(diǎn))，優(yōu)選值為90°。如圖3所示，角在反應(yīng)器壁32 (電極36沿反應(yīng)器壁32設(shè)置并在反應(yīng)器壁32附近)和氣流轉(zhuǎn)向器本體31之間限定。一般地，如根據(jù)本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器中提供的氣流轉(zhuǎn)向器本體(作為排氣裝置的一部分)額外地包括排出口，其確?！皻怏w保持”或氣流轉(zhuǎn)移效應(yīng)從而矯正膜厚度并額外地局部矯正待耦合功率到等離子體，以此來例如改善基底26上的沉積層的晶體含量。在圖4中提出了氣流轉(zhuǎn)向器本體31的替代剖面形狀該形狀可以是矩形(a)，三角形(b)，彎牙形(c)或者為呈現(xiàn)基本上矩形，其在窄側(cè)向下呈圓形(f)，凹槽(e)或截頭 (d)。邊緣因此可具有平面，凸面或凹面形狀。在圖5的實(shí)施例中，等離子體反應(yīng)器的容器33是方形箱形狀。排氣裝置在方形容器的一個(gè)側(cè)壁中包括兩個(gè)并排的排出口 35和34。在剖面圖中，該實(shí)施例除了排氣裝置以外可與圖2的實(shí)施例一樣，或者與圖6實(shí)施例之一一樣。圖5中例如約40cm的尺寸“C”由容器33的一個(gè)側(cè)壁處和附近的抽吸疊加限定， 其設(shè)計(jì)用于處理例如1. 1x1. 3m2的基底。氣流轉(zhuǎn)向器本體37由金屬制成，例如由Al制成， 并且能夠接地(例如電連接到根據(jù)圖2的反應(yīng)器頂壁21或底壁22)或者可與容器的和/或容器中的金屬構(gòu)件電絕緣，該容器在特殊電位上操作，例如接地電位。“抽吸疊加”效應(yīng)能夠借助圖5解釋，圖5以頂視圖示出了具有電極38和氣流轉(zhuǎn)向器本體37的容器33內(nèi)部?；孜词境?；然而，因?yàn)殡姌O38和基底與圖2可見的基底沈和電極25在形狀上類似，尺寸上可比較和真空系統(tǒng)內(nèi)的緊密關(guān)系上可比較，下面陳述相應(yīng)地應(yīng)用于電極以及基底載體和基底。對(duì)于真空下的大面積反應(yīng)器33，單個(gè)排出口經(jīng)常是不夠的，因?yàn)槌槲绊懺谌萜髦械恼麄€(gè)處理相關(guān)空間上是不均勻的效果?；旧暇鶆虻某槲Ч麅H能夠?qū)τ趶呐懦隹谘由斓囊欢臻g角度范圍內(nèi)的空間而實(shí)現(xiàn)。如果布置兩個(gè)間隔開的排出口 34和35但是在容器33且緊靠電極38的相同空間中基本上有效，例如基本上在該電極的平面中，兩個(gè)開口的上述角度范圍將沿反應(yīng)器中的空間的一定空間區(qū)域重疊。在該重疊空間區(qū)域，等離子體區(qū)中存在的氣體“見到”兩個(gè)排出口 35和34并且抽吸效應(yīng)和由此的氣流將在該重疊空間區(qū)域比附近空間區(qū)域更加明顯。在這種情況下，氣流轉(zhuǎn)向器本體37通常必須關(guān)于電極38成形和布置以避免容器中(尤其是接近排出口)的排氣效應(yīng)明顯的雙重排氣效應(yīng)。氣流轉(zhuǎn)向器本體37的長(zhǎng)度必須如此選擇取決于開口 34和35的距離“e”以及開口 34和35與最近電極邊緣或周邊區(qū)域 313之間的距離“d”，其阻擋或遮住了該區(qū)域，其中通過兩個(gè)排出口的有效抽吸作用被顯著增加。該關(guān)系能夠如圖5所示在幾何上確定氣流轉(zhuǎn)向器本體37的縱長(zhǎng)延伸是線39和 310與平行于電極邊緣313并與之距離“a”的線的兩個(gè)交叉點(diǎn)之間的距離。如果兩個(gè)排出口之間的距離“e”大小為60cm并且電極邊緣313和容器33的壁之間的距離“d”接近7cm，氣流轉(zhuǎn)向器本體37的長(zhǎng)度“C”大小將是約40cm。通過幾何變化，由此保持c，d，和e之間的關(guān)系基本上不變將允許上下調(diào)節(jié)本發(fā)明的氣流轉(zhuǎn)向器本體37。對(duì)于具有三個(gè)排出口的排氣裝置(例如兩個(gè)氣流轉(zhuǎn)向器本體)可安裝上述說明布置，計(jì)算成對(duì)的相應(yīng)值。圖6根據(jù)圖3的氣體轉(zhuǎn)向器本體31，圖2的氣體轉(zhuǎn)向器本體218或圖5的氣體轉(zhuǎn)向器本體37，基于圖2所示的等離子體反應(yīng)器實(shí)施例，示出了氣流轉(zhuǎn)向器本體41安裝的替代構(gòu)造。通常，圖2，3，4，5和6中適當(dāng)實(shí)施例的選擇基于由等離子體反應(yīng)器執(zhí)行的目的的特性。具體地，處理壓力扮演主要角色。例如，3-12mbar的中間壓力狀態(tài)會(huì)需要?dú)饬鬓D(zhuǎn)向器本體長(zhǎng)度延伸直到完全基底長(zhǎng)度，并例如圖6所示的適當(dāng)實(shí)施例(e，f)。在圖6 (e)中， 電“浮動(dòng)”氣流轉(zhuǎn)向器本體安裝在反應(yīng)器底部上并且接地和絕緣氣流轉(zhuǎn)向器本體的結(jié)合在圖6 (f)中示出。獨(dú)立于構(gòu)造位置，氣流轉(zhuǎn)向器本體的尺寸和形狀必須滿足如下要求關(guān)于排氣口(一個(gè)或多個(gè))35，34位置的信息應(yīng)全部沿基底邊緣“消失”，即，抽吸疊加效應(yīng)應(yīng)該消失。氣流轉(zhuǎn)向器本體附近的進(jìn)一步的和額外的歐姆等離子體加熱應(yīng)確保需要的氣體分解速率和沉積膜的性質(zhì)。
利用根據(jù)本發(fā)明反應(yīng)器獲得的沉積硅薄膜已經(jīng)通過橢圓測(cè)量術(shù)，拉曼光譜學(xué)，傅立葉紅外和傅里葉變換光電流光譜學(xué)進(jìn)行了分析。這些技術(shù)已經(jīng)確認(rèn)了高質(zhì)量光電層能夠在很高的沉積速率獲得。表1 (如下)比較了利用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)獲得的以及利用圖1的較簡(jiǎn)單型號(hào)的等離子體反應(yīng)器或等離子體箱獲得的沉積速率，厚度均勻性和晶體含量?？傊?，上述措施顯著地改善了 Si-層結(jié)晶度的控制，減小了厚度不均勻性并且確保了在整個(gè)基底面積上的較高沉積速率。同時(shí)地，前面的缺陷已經(jīng)被消除或基本上減小。
權(quán)利要求
1.一種等離子體反應(yīng)器，其包括真空容器，到所述真空容器的進(jìn)氣口裝置，在所述真空容器中產(chǎn)生等離子體的等離子體裝置，所述真空容器內(nèi)的基底保持器以及排氣裝置，所述排氣裝置鄰近所述真空容器的壁用于使氣體從所述真空容器除去，并且所述排氣裝置與所述進(jìn)氣口裝置并與所述基底保持器隔開一段距離，所述排氣裝置包括穿過所述壁的至少一個(gè)排出口以及至少一個(gè)氣流轉(zhuǎn)向器本體，其設(shè)計(jì)用于使將從所述真空容器除去的所述氣體流的至少一部分在進(jìn)入所述排出口之前轉(zhuǎn)向。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是箱形的，其包括頂壁，底壁和側(cè)壁，所述至少一個(gè)排氣裝置設(shè)在所述側(cè)壁附近，產(chǎn)生所述等離子體的所述等離子體裝置包括具有電極表面的電極，所述電極表面沿所述頂壁和底壁之一延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的電極表面周邊，所述流體轉(zhuǎn)向器本體設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述電極表面周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述電極表面是方形的。
4.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中，所述流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述電極表面周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述電極表面周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與所述排出口隔開一段距離。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述電極表面是方形的。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是箱形的，其包括頂壁，底壁和側(cè)壁，所述至少一個(gè)排氣裝置設(shè)在所述側(cè)壁附近，所述基底保持器沿所述頂壁和所述底壁之一延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的基底保持器周邊，所述流體轉(zhuǎn)向器本體設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述基底保持器周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的。
8.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其中，所述流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與所述排出口隔開一段距離。
9.如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的。
10.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中，所述基底保持器沿所述頂壁和所述底壁的另一個(gè)延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的基底保持器周邊，所述排氣裝置包括所述流體轉(zhuǎn)向器本體的第二個(gè)，其設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述基底保持器周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
11.如權(quán)利要求10所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器和所述電極表面是方形的。
12.如權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其中，所述第二流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與所述排出口隔開一段距1 O
13.如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器和所述電極表面是方形的。
14.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中，所述排氣裝置包括至少兩個(gè)所述排出口，并且所述至少一個(gè)流體轉(zhuǎn)向器本體設(shè)計(jì)成使將除去的所述氣體流基本上僅僅朝向所述至少兩個(gè)排出口之一或朝向所述至少兩個(gè)排出口的另一個(gè)轉(zhuǎn)向。
15.如權(quán)利要求14所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是箱形的，其包括頂壁，底壁和側(cè)壁， 所述至少一個(gè)排氣裝置設(shè)在所述側(cè)壁附近，產(chǎn)生所述等離子體的所述裝置包括具有電極表面的電極，所述電極表面沿所述頂壁和底壁之一延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的電極表面周邊，所述流體轉(zhuǎn)向器本體設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述電極表面周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
16.如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述電極表面是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
17.如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)器，其中，所述流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述電極表面周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述電極表面周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與的所述排出口隔開一段距離。
18.如權(quán)利要求17所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述電極表面是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
19.如權(quán)利要求14所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是箱形的，其包括頂壁，底壁和側(cè)壁， 所述至少一個(gè)排氣裝置設(shè)在所述側(cè)壁附近，所述基底保持器沿所述頂壁和所述底壁之一延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的基底保持器周邊，所述流體轉(zhuǎn)向器本體設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
20.如權(quán)利要求19所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
21.如權(quán)利要求19所述的反應(yīng)器，其中，所述流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與所述排出口隔開一段距離。
22.如權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
23.如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)器，其中，所述基底保持器沿所述頂壁和所述底壁的另一個(gè)延伸并且具有與所述側(cè)壁隔開一段距離的基底保持器周邊，所述排氣裝置包括所述流體轉(zhuǎn)向器本體的第二個(gè)，其設(shè)計(jì)成選擇性地使已經(jīng)經(jīng)過最接近所述排氣裝置的所述基底保持器周邊區(qū)域的將除去的所述氣體流轉(zhuǎn)向。
24.如權(quán)利要求23所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
25.如權(quán)利要求23所述的反應(yīng)器，其中，所述第二流體轉(zhuǎn)向器本體是棒形，其在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊和所述排出口之間的所述容器空間中，布置在最接近所述排出口的所述基底保持器周邊旁邊并與之隔開一段距離并且與所述排出口隔開一段距1 O
26.如權(quán)利要求25所述的反應(yīng)器，其中，所述容器是方形箱形狀并且所述基底保持器是方形的，并且其中所述排氣裝置設(shè)在方形箱的四個(gè)側(cè)壁之一附近。
27.如權(quán)利要求4，5，12，13，17，18，25二6中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其中，所述棒形轉(zhuǎn)向器本體在所述電極表面上突出距離“a”，如下范圍是有效的2mm ^ a ^ 4mm并且其中所述流體轉(zhuǎn)向器本體與所述表面隔開距離“b”，如下范圍是有效的 3mm ^ b ^ 6mm。
28.如權(quán)利要求27所述的反應(yīng)器，其中，在所述電極表面上突出的所述棒形轉(zhuǎn)向器本體的端部是平面、凸面彎曲、凹面彎曲之一。
29.如權(quán)利要求8，9，12，13，21，22，25，26中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其中，所述棒形轉(zhuǎn)向器本體在所述基底保持器周邊上突出距離“a”，如下范圍是有效的2mm ^ a ^ 4mm并且其中所述流體轉(zhuǎn)向器本體與所述基底保持器周邊隔開距離“b”，如下范圍是有效的3mm ^ b ^ 6mm。
30.如權(quán)利要求四所述的反應(yīng)器，其中，在所述電極表面上突出的所述棒形轉(zhuǎn)向器本體的端部是平面、凸面彎曲、凹面彎曲之一。
31.如權(quán)利要求1至30中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器，其中，所述至少一個(gè)氣體轉(zhuǎn)向器本體是金屬的并且電連接到所述反應(yīng)器的金屬部分或與所述反應(yīng)器的任何其他金屬部分電絕緣。
32.一種用于制造真空處理的基底的方法，所述方法包括在排空的真空容器中提供基底，沿所述基底表面產(chǎn)生分布的等離子體放電，使分布的氣體進(jìn)入所述等離子體放電中并使氣體從所述等離子體放電中通過所述真空容器中的至少一個(gè)排出口除去，所述方法還包括控制從所述等離子體放電向并且進(jìn)入所述至少一個(gè)排出口的氣流分布，這是通過利用鄰近所述排出口并與之隔開一段距離的至少一個(gè)流體阻擋轉(zhuǎn)向器本體選擇性地調(diào)節(jié)所述排氣口的排氣效果的空間分布來實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子體反應(yīng)器，其包括真空容器，到所述真空容器的進(jìn)氣口裝置，在所述真空容器中產(chǎn)生等離子體的等離子體裝置，所述真空容器內(nèi)的基底保持器以及排氣裝置，所述排氣裝置鄰近所述真空容器的壁用于使氣體從所述真空容器除去，并且所述排氣裝置與所述進(jìn)氣口裝置并與所述基底保持器隔開一段距離，所述排氣裝置包括穿過所述壁的至少一個(gè)排出口以及至少一個(gè)氣流轉(zhuǎn)向器本體，其設(shè)計(jì)用于使將從所述真空容器除去的所述氣體流的至少一部分在進(jìn)入所述排出口之前轉(zhuǎn)向。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102237247SQ20111011525
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者A·A·H·塔哈, A·薩拉巴斯, C·埃勒特, D·喬達(dá)里, M·克林德沃特 申請(qǐng)人:歐瑞康太陽能股份公司(特呂巴赫)