CN202475921U - 电浆产生腔体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电浆产生腔体，包含一腔体，一电极板，至少两个传输线单元，搭配一射频电流源所组成。通过至少两个传输线单元对称配置于电极板边缘以调整腔体的阻抗，射频电流源可提供的功率至腔体内的电极板，以产生具有均匀的电浆以适用于各种薄膜材料的沉积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电浆产生腔体，且特别涉及一种可以产生均匀大面积电浆的腔体。
背景技术
在今日半导体制程技术中，电浆可用于电浆辅助化学气相蒸镀(plasma-assisted chemical vapor evaporation)、电浆辅助蚀刻(plasma-assisted etching)、以及电浆高分子化(plasma polymerization)等薄膜制程及蚀刻工作。现今多种产业皆运用到电浆制程技术，如太阳能厂以及晶圆厂。如硅薄膜太阳能电池中的传统微晶硅质薄膜太阳能电池的制程，即是在电浆增强型化学式气相沉积(Plasma enhance chemical vapor deposition，PECVD)制程中，通入大量氢气与硅烷做稀释，再经由反应形成微晶硅质薄膜而提升其各项电特性以达到高效率产能的目标。
在电浆增强型化学式气相沉积制程中，电浆由射频功率激发，而电浆中的射频频率的提升可以增加镀膜速率。当欲镀膜的基板面积增大时，在其上传递的射频电磁波将会因相位变化造成电场的变动，相对地也影响了电浆的均匀性及后续镀膜的品质。尤其是在今日薄膜液晶显示器(Thin film transistor liquid crystal display，TFT LCD)厂与太阳能厂，其所使用的镀膜基板多为一平方公尺以上的大面积玻璃基板时，射频电磁波在腔体的不稳定将会严重影响组件量产的效率及成本。
为了解决上述问题，需要一种电浆产生装置，能在超高频下产生 均匀性电浆，以克服先前技术的缺点。
参照美国专利中6,228,438号，标题为应用于大面积基板的电浆反应器(Plasma reactor for the treatment of large sizesubstrates)，其公开了一种透镜型电极板。其电极板表面以高斯椭圆函数分布以匹配电场分布，产生一均匀电浆，然而该案中所公开的设备并无法运用在直立电极式腔体以缩小设备所占面积。有鉴于在薄膜太阳能电池镀膜制程中，常需以直立式腔体以提高单次生产基板片数，降低制程成本，因此需提出一种直立结构装置以达到降低成本并沉积均匀厚度薄膜的目标。
另参照美国专利中7,141,516号，标题为具有高频电浆产生器及其产生方法(High frequency plasma generator and high frequencyplasma generating method)，其公开了一种采用梯型电极的电浆辅助气相沉积系统。该梯型电极采用以一对多方式对管状电极进行线性相位匹配以达到一大面积均匀分布的电场，藉以产生均匀分布的电浆。然而该电极板需采用相位调整器(phase shifter)以及多组阻抗调整器以达到其效果。
为节省制程成本，因此有需要提出一种不需多组相位调整器以及功率匹配器亦可形成大面积且均匀化的电场。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种电浆产生腔体，该腔体为直立电极式，藉由多传输线馈入射频电流的配置，可在大面积的基板进行电浆反应时具有均匀的电浆分布。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电浆产生腔体，用于化学气相沉积系统，其包含：一腔体，腔体设有一进气孔及一出气孔，该腔体具有一阻抗，且该腔体的外表面接地；一电极板，设置于该腔体内部；一射频电流源，设置于腔体外部，电性连接至少两个传输线单元，用以提供一射频电流以产生电浆；以及至少两个传输线单元，设置于腔体内部，对称配置于电极板边缘，用以调整腔体的阻抗，并引入来自于射频电流源的射频电流至电极板，且传输线单元的一阻抗，介于5到100欧姆之间；其中，腔体的阻抗小于传输线单元的阻抗。
本实用新型的一种电浆产生腔体具有以下的功效：
1.以至少两个射频电流输入路径改变电极板上电场强度，并改变射频电流所致的电场于电极板上的分布强度，通过影响电浆于制程腔体内的分布强度，达到大面积的均匀电浆分布态样。
2.针对不同频率的射频电流可以改变传输线数量的方式最对应，因此可满足为降低生产成本以提高电浆镀膜速率或电浆蚀刻速率，而需提高射频电流频率的需求。
为让本实用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为让本实用新型之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
图1为本实用新型的电浆产生腔体示意图。
图2a为本实用新型的第一实施例示意图。
图2b为本实用新型的第二实施例示意图。
图2c为本实用新型的第三实施例示意图。
【主要组件符号说明】
100：电浆产生腔体 110：腔体 111：进气孔 112：出气孔
120：电极板 130：基板 140：传输线单元 150：射频电流源
151：阻抗匹配器 160：真空源
具体实施方式
现请参照图1，本实用新型电浆产生腔体100包含：腔体110；电极板120；至少两个传输线单元140；射频电流源150。腔体110的外表面接地，且具有一进气孔111及一出气孔112设置于腔体100的表面。进气孔111用以通入产生电浆所需的制程气体，出气孔112用于排出电浆制程后残余气体。排出气体的动作以出气孔112利用一管路(未标示)连接一真空源160完成。该真空源160采用习知的真空泵即可实现。真空源160用以在电浆制程时，通过抽出腔体110内气体的方式，控制腔体100内部的压力值位于0.5～760托耳(Torr)之间。
电浆产生腔体100的电浆产生机制为利用电磁场解离气体而成，电磁场的形成由将电极板120设置于腔体110内，传导射频电流于电极板120上以产生射频电磁场。电极板120的材质选自：镍、金、银、钛、铜、钯、不锈钢、铍铜合金、铝、被覆铝及其组合所构成的群组。
电极板120的面积介于864cm2至50400cm2之间，用以承载一基板130，以进行一蚀刻、一沉积薄膜或一表面改质制程。本实用新型的实施例中，基板130使用玻璃基板，面积为15400cm2(长140cm，宽110cm)。射频电场于电极板120传输时产生的驻波效应，该效应使电场强度会随着射频电流传输路径而变化，电极板上电场强度分布趋势为：距离射频电流输入端越远处的电场强度与射频电流输入端处的电场强度差异越大，致使电极板120上分布电浆浓度不均。射频电 流源150设置于腔体外部，电性连接至少两个传输线单元140，以提供一射频电流以产生电浆，其中射频电流源提供的射频电流的频率介于10至150MHz之间。较佳地，射频电流源提供的射频电流的频率为40.68MHz。
为使电极板120上具有一均匀分布的射频电场强度，至少两个传输线单元140对称配置于电极板120边缘，亦即是，至少两个传输线单元140与电极板120连接处距离电极板120的中心线的距离需相等。用以引入射频电流至电极板120。在距离单一传输线单元140与电极板120连接点最远处再配置一射频电流输入点，藉此平衡电场强度的差异，使电极板120上分布的电场强度相同。传输线单元140的阻抗范围为5到100欧姆。于本实用新型实施例中，传输线单元的阻抗介于45到55欧姆之间，最佳是使用阻抗为50欧姆的同轴缆线。
现请参照图2a，其所示为本实用新型的第一实施例，于本实用新型的一较佳实施例中，其中该射频电流的频率为40.68MHz。二组传输线单元140连接于电极板120中心处。
现请参照图2b，其所示为本实用新型的第二实施例，利用二组传输线单元140，但与第二实施例不同的是，该两组传输线单元140与电极板120连接处呈对角线形式，本实施例的射频电流频率为27.12MHz。
现请参照图2c，其所示为第三实施例，由四组传输线单元140可对应越高频率的射频电流所具有的较短波长，本实施例中应用频率为60MHz。
为使射频电流具有最大传输效率，本实用新型的电浆产生腔体100更包含一阻抗匹配器151，电性连接于该射频电流源150与至少两个传输线单元140之间。由该射频电流源150往该至少两个传输线单元140看进去的阻抗称的为一馈入阻抗。阻抗匹配器151用以将射频电流源150的阻抗匹配至该馈入阻抗。藉此使射频电流传输路径上的射 频阻抗匹配，达成最大传输效益。
综上所知，本实用新型的电浆产生腔体100具有以下功效：
1.以至少两个射频电流输入路径改变电极板上电场强度，并改变射频电流所致的电场于电极板上的分布强度，藉以影响电浆于制程腔体内的分布强度，达到大面积的均匀电浆分布态样；
2.针对不同频率的射频电流可以改变传输线数量的方式最对应，藉此可满足为降低生产成本以提高电浆镀膜速率或电浆蚀刻速率，而需提高射频电流频率的需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种电浆产生腔体，用于化学气相沉积系统，其特征在于，包括：
一腔体，腔体设有一进气孔及一出气孔，腔体具有一阻抗，且该腔体的外表面接地；
一电极板，设置于腔体内部；
一射频电流源，设置于腔体外部，电性连接至少两个传输线单元，用以提供一射频电流以产生电浆；以及
至少两个传输线单元，对称配置于电极板边缘，用以调整腔体的阻抗，并引入来自于射频电流源的射频电流至电极板，且传输线单元的一阻抗，介于5到100欧姆之间；
其中，腔体的阻抗小于传输线单元的阻抗。
2.根据权利要求1所述的电浆产生腔体，其特征在于，所述电浆产生腔体更包含一真空源，设置于腔体外部，与腔体有一管路连接，通过该管路用以将腔体内部的气体抽出，并可控制腔体的压力值位于0.5～760托耳之间。
3.根据权利要求1所述的电浆产生腔体，其特征在于，所述电极板的面积介于864平方厘米至50400平方厘米之间。
4.根据权利要求1所述的电浆产生腔体，其特征在于，所述射频电流源所提供的射频电流的频率在10至150MHz之间。
5.根据权利要求1所述的电浆产生腔体，其特征在于，所述射频电流源所提供的射频电流的频率为40.68MHz。
6.根据权利要求1所述的电浆产生腔体，其特征在于，所述传输线单元的阻抗介于45到55欧姆之间。
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2011
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